塗布 (コーティング) 液の流動シミュレーション技術と最適な塗布プロセス構築への活用例

これまでにVOF法を用いた自由表面塗布ビード流動解析を、各種学会・セミナー・書籍等で紹介してきたが、従来はごく単純なニュートニアン粘性塗液に簡略化した事例に留めることが多かった。しかし、近年の解析需要として、より現実に近い非ニュートン粘性の考慮は特に重要で、剪断依存粘度 (粘度カーブ) の測定や解析モデルへの反映、複雑な粘性挙動に起因する塗布故障の予測や最適設計、液に含まれる微粒子挙動についても述べる。また、塗布後の乾燥 (溶媒蒸発) 解析のコンセプトモデルについても述べる。

1. 塗布 (コーティング) について
   1. 塗布操作とは
   2. 塗布方法の分類
   3. 塗布故障の種類
   4. 塗布解析の概要、専門用語の解説
2. 塗液流動解析の目的
   1. ダイ内部流動解析、塗液自由表面解析
   2. 実現象と解析の比較、塗布故障対策への実用
   3. 解析技術の現状・今後の展望
3. 数値計算手法に関して
   1. 自由表面計算の取り扱い
      • ALE法
      • VOF法
      • VOF法の各種スキーム
   2. 各種流体解析ソフトの適用
      • 有償市販ソフト
      • 無償オープンソースソフト
   3. 解析仕様の選定
      • 解析モデルのディメンジョン
      • 負荷分散計算
      • スーパーコンピュータの活用
4. 基本的なスロット塗布の各種塗布故障再現・対策事例の紹介、解説
   1. 空気同伴現象
      • 解析結果としての空気同伴発生
      • 空気同伴の発生臨界
      • 塗布膜中での気泡挙動
   2. 巾方向に乱れる塗布故障
      • リビング
      • リビュレット
      • コーティングウィンドウにおける発生臨界
   3. 巾方向端 (エッジ) 部の不均一
      • エッジ近傍の厚塗りや薄塗り
   4. 塗布開始時の厚塗りや薄塗り
      • 毎葉塗布
      • 塗布開始時のアクション再現
      • ストライプ&間欠の応用事例
   5. 大規模な3次元全体解析
      • 2.5次元→全巾3次元モデルへの拡張
      • 各種塗布故障の再現
   6. 負荷分散、スーパーコンピュータによる計算時間短縮
      • スパコン4種の性能比較
      • スパコンの計算コスト
5. 各種の拡張事例紹介
   1. 非ニュートン粘性塗液・微粒子挙動への拡張
      • 剪断速度依存粘度の測定、解析における非ニュートン粘性モデル
      • 非ニュートン塗液に特有の複雑な挙動
      • 微粒子を含む塗液に特有の複雑な挙動
   2. 多層同時塗布解析
      • スライドビード多層同時塗布 ・多層同時に特有の層構成
   3. 粒子や繊維を含む塗液への拡張
      • VOF法+DEM法
      • 粒子を含むスロット塗布
      • 粒子→繊維への拡張事例
6. DEM法を応用した塗布膜の乾燥解析事例 (開発中)
   1. 塗布膜の乾燥とは
   2. DEM法を応用した乾燥解析モデル
   3. 乾燥における固体微粒子挙動の紹介
7. 塗布解析作業手順の実演、塗布解析に独特のポイント
   1. プリ作業
   2. ソルバー計算実行
   3. ポスト処理
• 質疑応答