具体实施方式
以下参照附图,对本发明的优选实施方式进行详细说明。
在此之前,为了理解本发明,首先需要了解SAP和SAP分散浆料的性质、非编织物基材的性质。
将高粘度且流动性好的浆料涂敷在平滑的薄膜或金属箔上的技术在工业上已经是成熟的技术,该技术大致分为模型涂敷、幕帘式涂敷、喷嘴涂敷这样的挤出方式和具有涂敷头槽的涂敷头溢流方式两类。作为具有涂敷头的方式,唇式直接涂敷头、间歇式直接涂敷头、间歇式反转涂敷头、底区反转辊式涂敷头、直接凹版涂敷头、吻合式涂敷头、挤压式涂敷头等以及应用于各种用途的涂敷头被提出。
但是,在将SAP分散浆料涂敷在凹凸不平的非编织物基材上的工序中,即使应用这些现有的涂敷装置,也极难实现稳定且均匀的涂敷。
因此,在实施本发明时,应考虑以下条件。
(1)SAP和SAP分散浆料的性质
SAP分为利用聚合法而呈现球状的SAP和薄片状的SAP,如果设两方近似为球状,并测定粒径,会发现其具有30~1000μm的广泛分布,形状不规则,并且膨松。当然,其对水分极其敏感。
当使SAP在分散介质中分散为悬浮状时,它容易自己凝集(纸浆技术杂志1079、第52卷、第8号(1998)),而极不稳定,但在有机溶剂/水的混合溶剂中可以悬浮化。但是,如果搅拌,则在瞬间就会沉淀,所以利用粘度调节剂或粘结材料使浆料稳定。其结论是,现在最优选的条件是与MFC(微纤维状纤维素)共存。
即使这样稳定的浆料,也与通常在工业中使用的浆料不同,由于易沉淀,并且成为砂状或淤泥状而流动性差,所以需要总是在搅拌状态下使用。
(2)非编织物基材的性质
在本发明中使用的非编织物基材,有纺粘型织物、纺粘型/熔喷法织物复合体、射流喷网法织物、热粘合织物、气流法织物、绉纸、绒毛编织物、毛巾状编织物,它优选具有多孔、承载浆料中的固相物质、并且容易使分散介质透过的结构。
优选的非编织物基材具有能将SAP承载在其组织中的结构,并且膨松,如后所述,将棉网重叠在例如绉纸上,使两者部分交织接合,得到基重为20g/m2、厚度为1.5mm左右的轻软的、图9所示的非编织物基材。当利用已有的涂敷机对这样的基材进行涂敷时,厚度变形较大,成为基重不均匀性较大的基材。
(3)对干燥状态的非编织物进行直接涂敷以及对分散介质饱和的非编织物进行涂敷
为了进一步理解SAP和非编织物的特性,表1示出了对干燥状态的非编织物和利用分散介质填充空隙的状态的非编织物进行的两种涂敷例子的比较。
为了进行该实验,准备了如下的基材和SAP分散浆料。
表1 基材和分散浆料的详细
非编织物基材
<纺粘型/熔喷法织物复合体薄板>
·纺粘型 12g/m2(Avgol公司制造)
织物
·棉网 PET(6d×51mm)、25g/m2
·厚度 2mm
浆料条件
·SAP 三菱化学制造的?6(ァクァパ一ル)
(粒径500μm)
·分散介质 乙醇/水=70/30
·浆料组成 SAP 20%
MFC 0.5%
分散介质 75%
利用图5A~5B所示的流程进行涂敷。设置的涂敷机的间隙,在上游入口侧固定为1.5mm,在下游出口侧在1.0~1.6mm间变动,并且以20m/min进行涂敷加工。干燥状态的棉网直接进行涂敷加工,饱和状态的棉网把乙醇/水=70/30的分散介质利用预涂敷部添加变为自重的200%的量进行涂敷加工。
表2示出了其实验结果。在对干燥状态的非编织物基材进行直接涂敷的情况下,SAP的涂敷基重接近为300g/m2,间隙几乎不变。该基重相当于将SAP分散浆料浸入干棉网中,然后将棉网作为过滤器而除去的分散介质的量。另一方面,在分散介质饱和的非编织物基材的情况下,涂敷量随间隙而变化。
表2 涂敷条件
如表2所示,本发明提出了如下的装置和方法,该装置和方法将①在基材干燥状态下进行涂敷、②以分散介质使基材饱和后进行涂敷、③活用基材的过滤器效应、④以利用涂敷辊进行表面涂敷加工为主,亦这4种状态巧妙地接合起来。
以下,利用附图进行详细说明。
(本发明的涂敷装置的基本结构)
图1示出了本发明的接触涂敷装置的基本结构。
该涂敷装置由以下部分构成:后拦板7,具有适当的后拦板间隙C而配置在用于运送非编织物基材1的网状运送机6上;涂敷辊4;支持辊5,通过网状运送机6而被配置在与上述涂敷辊4相向的位置上;以及护板3,设在网状运送机6的下方,用于在后拦板7和涂敷辊4之间对形成于非编织物基材1上方的水头槽2的下表面进行密封。
水头槽2被形成在后拦板7和涂敷辊4之间。水头槽2提供一次贮留浆料液的空间。如果非编织物基材1的宽度一定,则水头槽2的容积由其长度方向的距离(以下称为水头槽长度L)确定,贮留在该水头槽2中的浆料的贮留量由水头槽2的高度H确定。该贮留量是根据所要求的涂敷基重和非编织物基材1的行进速度等条件而被适当控制的。
在涂敷作业中,根据所使用的非编织物基材的表观上的厚度(即松密度)而使后拦板7上下移动,调节后拦板间隙C。一般,将非编织物基材1的松密度设定得稍低。例如,在4mm膨松的棉网的情况下,调节为3mm左右。后拦板间隙C不受速度变化、基重变化影响。间隙D是重要的控制要素,它与水头槽2的高度H相关连,根据基重、基材的性能、其行进速度、以及涂敷图案等多种条件来进行微调。但是其变化范围为1.0~2.0mm左右。将支持辊5的位置固定,测量与支持辊5的距离,使涂敷辊4上下移动,来进行间隙D的调节。
护板3的作用是通过网状运送机6来对水头槽2的下表面进行密封,它在上游侧覆盖从后拦板7的位置或其上游侧到接近支持辊5的位置。在下游侧,支持辊5的前端变薄,使得能尽可能地接近支持辊,以利于密封。优选护板3的宽度方向的两端部与侧面密封件(未图示)连动而进行密封。
涂敷辊4的作用是,向相对非编织物基材1的行进方向做顺方向旋转,推压容易发生阻塞的SAP分散浆料。
通常的涂敷机为了提高测量精度,一般如间歇式涂敷机那样固定涂敷辊4,或者如反转辊式涂敷机那样使涂敷辊反转。与此相对,本发明使涂敷辊4向顺方向旋转,从而积极地对SAP分散浆料进行推压。如果将基材的行进速度作为100,则涂敷辊4的旋转速度根据情况而在0~200%范围内变化。通常优选在100%±20%的范围内调节。
涂敷辊4的另一个功能是提高限定浆料的涂敷厚度,将SAP浆料强制地压入非编织物基材1的纤维组织的空隙内,同时使涂敷表面平滑。在现有的方法中,由于该部分为固定边缘,所以即使混入了少量SAP小块,也立刻发生阻塞,当发生阻塞时,涂敷面成为羽毛状,从而不仅使产品的品质下降,而且在干燥工序中成为使干燥辊表面产生污损的原因。在该意义上,通过使作为出口辊的涂敷辊4旋转,在顺利地将SAP分散浆料挤出的同时,可使表面平滑。
由于上述原因,涂敷辊4的结构优选表面精加工成为镜面状态,但也可以使用进行用于降低附着性的聚四氟乙烯〔特氟隆(注册商标)〕涂敷、硅酮涂敷或者褶皱加工的涂敷辊。此外,为了除去涂敷辊4表面的污垢或防止缠绕,还可以设置刮板。
图2是表示利用由水头槽2提供的SAP分散浆料来形成SAP承载薄板的过程的示意图。
象薄膜或金属箔那样,浆料不浸透基材的物质中,虽然基材上的涂敷量不由间隙D唯一限定,但在非编织物基材特别是本发明优选的膨松基材的情况下,首先同时产生向基材组织内的浸透作用和由基材完成的过滤作用,SAP分散浆料被承载在基材中,同时根据间隙而在其上形成进行了表面涂敷的浆料层。图2示出了该浸透、过滤作用成为主体、SAP被承载在基材中的A区(浸透过滤区)和进行了表面涂敷的B区(表面涂敷区)的位置关系。这些区域是彼此重叠而产生的现象,不能明确的进行区别,在图2中部分重叠。
该A区、B区哪一个为主体,在很大程度上受基材的性能、涂敷速度以及水头槽的形状等条件的影响。图3A~3B示出了水头槽2的水头长度L对涂敷效果的影响。如图3A所示,如果增大水头长度L,则形成浸透过滤区(A区)主体的SAP承载层,如果缩短水头长度L,则如图3B所示,则形成A区和B区相互组合的SAP承载层,如果进一步缩短水头长度L,则形成表面涂敷区(B区)主体的SAP承载层。在希望进一步缩短水头长度L的情况下,可以如图3C所示,将后拦板7倾斜配置,使得其下端向下游侧位移。
图4A~4C示出了涂敷辊和支持辊的配置状态。
图4A是使涂敷辊4的直径大于支持辊5的直径,从而使水头槽2中的涂敷层形成区扩大的例子。它适用于以较快的速度进行生产的情况,与涂敷辊4的线速度大于基材1的移动速度的条件匹配。
图4B是使涂敷辊4的直径与支持辊5的直径大致相等的一般情况。
图4C是使涂敷辊4的直径小于支持辊5的直径,并且设置用于确保水头槽2的空间的前拦板8的例子。在该实施例的情况下,与图4A的情况相比,它与使涂敷辊4以较低的速度旋转的情况匹配。
(组装了涂敷装置的涂敷系统)
以上对涂敷装置的基本结构进行了说明,但为了构成涂敷系统,还需要组装预涂敷装置、吸收脱溶剂装置等其他重要的单元装置。
图5A~5B示出了本发明的代表性的涂敷系统的构成。从基材流动的方向看,该涂敷系统自上游起由预涂敷装置、涂敷装置和吸收脱溶剂装置构成。预涂敷装置主要具有以下3个功能。
第一,在非编织物基材1为膨松的例如起毛棉网等的情况下,预先将分散介质涂敷在该基材上,使其填充空隙,然后通过采用涂敷浆料的步骤,可以进行与象棉纸或纺粘型织物那样的具有较薄、平滑表面的基材同样均匀的涂敷。
第二,通过用溶剂使该基材的微凹凸平滑,或者用溶剂置换基材内部含有的空气,实现基材整体即从内部到表面的状态的均一化。
第三,使运送机6与该基材1紧密接触并成为一体,从而在涂敷装置中确保均匀的接压状态。
在象棉纸或纺粘型织物那样较薄、均匀且松密度低的非编织物的情况下,第一的空隙填充效果不是很重要,而第二、第三的功能很重要。
因此,在本发明中,预涂敷的分散介质的量依赖于基材的性质,但在对任何一种基材进行涂敷的情况下,都优选应用预涂敷。作为预涂敷的方法,有喷射、转印等各种方法,但由于在与辊接触后起毛状态和松密度状态会发生变化,所以优选如图5A~5B所示,使用溢流式预涂敷装置。在添加预涂敷的分散介质过程中,不必使基材的空隙接近100%饱和,50%左右的空隙率就足够了。
对于象本发明的SAP分散浆料那样的易沉淀、易变为淤泥状的浆料,对水头槽2内的浆料进行搅拌是非常重要的,当发生流速下降这样的情况时,由于会立刻沉淀、堆积,所以应特别注意。
刮板不是必要的,但在需要防止污损或防止缠绕的情况下应设置。吸收脱溶剂装置能使SAP与非编织物成为一体,同时能降低对后续工序即干燥工序的负担,从这个意义上讲,吸收脱溶剂装置是很重要的。吸收脱溶剂装置采用将吸收箱配置在网状运送机的下方的形式。借助于该吸收箱的真空度,SAP分散浆料中所含的液状分散介质的大部分被除去,然后利用后续工序的干燥机除去残留的溶剂和水分,从而得到干燥状态的薄板状SAP。
在生产速度慢并且全表面涂敷的情况下,可以设置1台该吸收脱溶剂装置,而在图案涂敷或全表面涂敷但生产速度快的情况下,有时需要设置2台吸收脱溶剂装置。
图6示出了在涂敷装置的下游侧设置第一吸收脱溶剂装置和第二吸收脱溶剂装置的涂敷系统的构成。在该涂敷系统中,为了容易地调节,将运送机倾斜配置。
以下对吸收脱溶剂装置进一步说明,在设置第一和第二这2台吸收脱溶剂装置的情况下,优选将第一吸收脱溶剂装置的真空度设定得高、风量较少,将第二吸收脱溶剂装置的真空度设定得低、风量较多。作为第一吸收用的真空泵,采用纳什泵或罗茨泵那样的真空度保持得较高的真空泵,作为第二吸收用的真空泵,采用如离心式鼓风机那样的真空度低但风量较多的泵。
以下对脱溶剂装置的具体性能的一个例子进行说明,该装置由第一吸收部和第二吸收部构成,第一吸收部的真空度为26.6kPa~53.2kPa(200mmHg~400mmHg),第二吸收部的真空度为6.65kPa~33.3kPa(50mmHg~250mmHg),并且第一吸收部的真空度比第二吸收部的真空度高。
(涂覆图案的变化)
在对全表面进行涂敷的情况下,可以利用上述的涂敷装置进行SAP浆料的涂敷。但是,在希望设置线状图案、横条图案或厚部分和薄部分的情况下,需要进行一些研究。一般,如本发明人在特开2000-5674号公报中提出的那样,插入梳齿的方法是简便的。在该情况下,选择图7A~7B那样的内插式的情况以及图8A~8B那样的外插式的情况中的一个。图7A~7B和图8A~8B的情况是存在SAP的部分和不存在SAP的仅为非编织物的部分明确地被区分为带状。在形成SAP层的厚薄图案时,作为涂敷辊,可以使用在其表面刻有纵沟或横沟的涂敷辊,在涂敷的最后阶段,进行图案形成。
(组装了涂敷装置的薄板状SAP的制造工序)
以下对组装了本发明的涂敷装置的薄板状SAP的制造工序进行说明。图9示出了棉纸与棉网的复合基材的制造以及利用高压水流交织装置使该复合基材交织接合,同时进行SAP分散浆料的涂敷和脱溶剂、干燥工序的全部流程。即,该流程由以下7个工序单位构成。
1.调制未结合棉网的工序。
2.向网状运送机运送上述棉网的工序。
3.在上述网状运送机上,用至少2.06Mpa(20kgf/cm2)的高压水,以5mm以上的水束间隔对上述棉网进行水流交织处理的工序。
4.用预涂敷装置,利用由有机溶剂·水混合溶剂构成的SAP的分散介质使被进行了水流交织处理的上述棉网饱和的工序。
5.对上述棉网进行涂敷加工的工序,上述棉网是利用上述分散介质使由上述有机溶剂·水混合溶剂作为上述分散介质的上述SAP分散浆料饱和的棉网。
6.利用吸收式脱溶剂装置对由上述涂敷加工而获得的SAP涂敷棉网进行脱溶剂处理的工序。
7.利用干燥机对被进行了上述脱溶剂处理的上述SAP涂敷棉网进行热干燥处理的工序。
(应用覆盖薄膜的本发明的涂敷装置的基本结构)
以上对本发明的涂敷装置及其组装过程进行了说明,但为了根本解决固相组分附着在涂敷辊上的方法是用薄膜覆盖涂敷辊的表面。以下对此进行详细说明。
图10示出了应用覆盖薄膜的本发明的涂敷装置实施方式的一个例子。其构成为,具有轴心沿水平方向配置、并以其轴心为中心以所要求的速度旋转而构成的涂敷辊11,在该涂敷辊11的下方,基材12在涂敷辊11的旋转过程中,通过其圆周面的最下端附近的位置,并且利用未图示的行进装置,在相对于涂敷辊圆周面的切线方向上连续地行进。
此外,待涂敷在基材12表面上的分散浆料24在涂敷辊11的旋转过程中,经由根据需要而设置的贮留部14,相对上述基材行进方向,从上述涂敷辊圆周面的最下端附近的位置向限定在接近下游侧的位置的吐出位置,连续地被供给至基材12的表面。
此外,还配置有覆盖薄膜15,使得从贮留部14供给的分散浆料24与涂敷辊11的圆周面不接触,该覆盖薄膜15覆盖涂敷辊11的圆周面,并且其前端部超过涂敷辊11圆周面的最下端。分散浆料被供给至该覆盖薄膜15的前端部和基材12的表面之间的空间内,该空间成为分散浆料的吐出位置。
在图10所示的例子中,覆盖薄膜15的最上端被薄膜固定件17固定在规定位置上,而其另一端具有从涂敷辊11的最下端沿基材12的行进方向而到达接近下游侧的位置的长度,该另一端在被夹在涂敷辊11和基材12之间的状态下而构成自由端。
以下对具有上述结构的分散浆料的涂敷装置的构成要素进一步说明。
第一,涂敷辊11在其圆周面的最下端部分,与在其下方连续行进的基材12表面之间形成规定距离的间隙,由此,可以将涂敷在基材12表面上的分散浆料24的厚度限定为所要求的值。第二,借助于与一端被固定的覆盖薄膜15之间的摩擦阻力,可以产生以下功能,即对覆盖薄膜15提供适当地张力,防止产生褶皱或混入空气而导致产生凹凸,从而使薄膜与涂敷辊圆周面紧密接触。如果涂敷辊11和覆盖薄膜15之间的摩擦阻力过大,则会导致覆盖薄膜15变形或破损,或者制动过大而导致涂敷辊的旋转能量损失,所以优选设定为适当的值。
以下,对分散浆料24用的贮留部14进行说明。该贮留部14具有水头槽的功能,用于在均匀、均质的状态下暂时贮留分散浆料24,使得在为了获得宽度方向、长度方向均匀的涂敷状态的准备阶段,分散浆料24不产生浓度分布和凝集。一般,在该贮留部14中,为了防止固体颗粒的凝集或沉淀导致的浓度分布、以及确保宽度方向的均匀性,有时也需要设置搅拌装置。但是,如果使用清除这些条件的浆料供给装置,则可以省略贮留部14。
在具有上述结构的本发明的分散浆料的涂敷装置中,象一般的辊涂敷的情况一样,分散浆料24向基材12表面的供给以及涂敷不在涂敷辊和基材表面之间的间隙内进行,而是在覆盖薄膜15和基材12之间进行,涂敷辊11仅是为了限制该覆盖薄膜15相对于基材12表面的位置,并不与分散浆料24接触。因此,根本不会发生分散浆料附着在涂敷辊表面上的问题。
与通常的辊涂敷装置同样,在本发明的分散浆料的涂敷装置中,有时也希望相对连续行进的基材的宽度方向限制涂敷范围。图11A~11B示出了本发明另一个实施方式的涂敷装置,它示出了具有作为这样的涂敷宽度限制装置的侧面密封部13′的涂敷装置的一个例子,11A是垂直于涂敷辊11的轴心的平面上的剖视图,11B是正视图。图11A~11B的装置被构成为,设置有与涂敷辊11相向地将涂敷辊11的最下端部分附近的吐出位置夹在中间的支持辊21,基材12通过该涂敷辊11和支持辊21之间。此外,在基材12的行进方向上,在吐出位置的上游侧,设有用于防止液体向基材12下方泄漏的液体密封部22。
标号13′所表示的本实施例的侧面密封部,由作为贮留部14两个侧面的护板的左右一对板构成,为了对涂敷辊11表面和后板部13进行密封,防止液体泄漏,它被设在覆盖薄膜15两侧部分的内侧,由焊接或粘结等的装置相对于贮留部14的后板部13而固定。
该侧面密封部13′为了防止分散浆料24通过它与涂敷辊11的圆周面之间的间隙而泄漏到外侧,优选设计成与涂敷辊11的圆周面接触。但是,在该情况下,要求它对涂敷辊11圆周面有密封性,而且摩擦阻力小,不易摩擦。为了满足这样的要求,优选侧面密封部13′由从合成橡胶、发泡泡沫、特氟隆(注册商标)等中选择的树脂材料构成。
供给至贮留部14的分散浆料,在后部由后板部13密封,在两侧由侧面密封部13′密封,从而通过在贮留部14和覆盖薄膜15之间形成的唯一出口,对连续行进的基材12进行涂敷。
图12A~12B示出了本发明的另一个实施方式的涂敷装置。该装置被构成为,将分散浆料在基材上涂敷成直线图案,在来自贮留部14的分散浆料的出口和在其下方连续行进的基材12的表面之间,配置有沿基材12行进方向上延伸的至少一个图案垫片31。该图案垫片31通过在图案垫片31的位置将在两侧的侧面密封部13′之间的整个区域上均匀供给的分散浆料24的液流分断,从而使涂敷在基材12表面上的分散浆料24的涂敷图案成为多个线状。该线状图案的数量由所设置的图案垫片31的数量决定,如图12B的例子所示,在设置10个图案垫片31的情况下,将形成由9条线构成的线状图案。
以下对在本发明的分散浆料的涂敷装置中使用的覆盖薄膜15进行研究。
首先,列举如下覆盖薄膜15的主要功能。
(1)通过把涂敷辊11与分散浆料24接触的的部分覆盖,来阻止分散浆料24与辊表面接触,从而防止附着。
(2)覆盖薄膜15的一端被固定,另一端为自由端,所以借助于其自由端的边缘效应,使分散浆料24从覆盖薄膜15表面的脱离变得容易。
在上述功能中,在本发明中最重要的是(2)所示的具有自由端的功能。以下详细说明。
(尾端部分的显著的边缘效应的发现)
在一部分沉淀在基材12上的同时,也与覆盖薄膜15接触的分散浆料24在成为覆盖薄膜15自由端的前端部从覆盖薄膜15上分离,移动到基材12上,从而完成涂敷。如果在前端部的分散浆料的移动,即分散浆料的边缘分离恶化,则分散浆料滞留在覆盖薄膜的前端部,进而沉淀在涂敷辊11的没有被覆盖薄膜15覆盖的露出表面上,从而产生被称为“凝块”的块体,其结果是涂敷表面不光滑,而且不均匀的情况发生。如果这样的情况进一步发展,就会发生分散浆料的阻塞,无法进行连续的涂敷。此外,容易在宽度方向上产生波纹状的凹凸,从而发生宽度方向上的厚度不均匀等缺陷。
因此,覆盖薄膜15应具有适度的刚性,并且前端应具有锐利度。其原因是覆盖薄膜15的前端部承担与间歇涂敷机和边缘涂敷机中的锐利边缘同样的作用。特别对这些性能产生影响的是覆盖薄膜的材质和其厚度。作为覆盖薄膜15的优选材质,可以列举聚酯、延伸PP、特氟隆(注册商标)、LDPE、氯乙烯等有代表性的材质。
此外,覆盖薄膜15可以由1片上述材质的薄膜构成,也可以层叠2片相同材质的薄膜而使用,或者层叠2片不同材质的薄膜来使用。例如,在使用PET薄膜的情况下,优选第一薄膜是厚度50μm以上的PET薄膜,第二薄膜是不足厚度50μm的PET薄膜。此外,在可以是30μm薄膜和100μm薄膜的组合、PET薄膜/特氟隆(注册商标)薄膜的组合、PP薄膜/金属箔的组合等。其中最优选的是聚酯薄膜,例如“ルミラ一”(商品名、東レ(株)制造)或者其表面加工品。
构成覆盖薄膜的薄膜的厚度随其刚性而不同,但如果过薄,则会由于刚性不足而容易弯曲变形。合适的厚度是30μm以上。相反,如果过厚,则与涂敷辊11的贴合性变差,所以在300μm以下即可。优选的厚度是40~200μm。该厚度也随材质而不同,但也适用于象上述那样层叠2片的薄膜的厚度。
覆盖薄膜15的两个表面都平滑即可,但为了降低与涂敷辊11的接触面的摩擦阻力,可以使用进行了凹凸加工的覆盖薄膜、或者用硅酮、特氟隆(注册商标)等剥离剂进行了表面处理的覆盖薄膜。此外,由于电气吸附作用,分散浆料24容易附着在与分散浆料24接触的覆盖薄膜表面上,所以优选对覆盖薄膜15的与分散浆料24的接触面进行防静电加工或者金属蒸镀。
(覆盖薄膜自由端的位置及其控制)
涂敷辊11最下端的位置与从该位置沿基材12的行进方向向下游侧延伸的覆盖薄膜15的自由端之间的位置关系,受到涂敷辊11的污染或分散浆料24的边缘分离的影响,所以是很重要的因素。图13A是在涂敷辊11的下方没有图案垫片、对基材12进行全表面涂敷的实施例,在该情况下,覆盖薄膜15的位置被从涂敷辊11的轴心垂直下降的点即从涂敷辊11的最下端到沿基材12的行进方向向下游侧延伸的点的距离a以及覆盖薄膜15的前端与涂敷辊11圆周面之间的铅直方向的分离距离b限定。
在设置图案形成用的图案垫片31的情况下,如图13B和图13C所示,对从涂敷辊11圆周面的最下端到图案垫片31的前端的距离c以及图案垫片31的前端与覆盖薄膜15的前端的距离d需要与上述距离a和距离b同时考虑。
图13B示出覆盖薄膜15的前端比图案垫片31更向下游方向延长的情况下,图13C示出了图案垫片31的前端比覆盖薄膜15更向下游方向延长的情况。
从涂敷辊11的最下端到覆盖薄膜15的前端的距离a优选为至少1mm以上,较好为3~30mm,最好为5~25mm。在不足3mm的情况下,如果边缘效应显著,则可能分散浆料容易附着在覆盖薄膜15的前端部和与之接近的涂敷辊11的圆周面上。相反,在超过30mm的情况下,分散浆料固化并固着在覆盖薄膜15的表面上,可能使涂敷表面不光滑或不均匀。另一方面,覆盖薄膜15前端与涂敷辊11圆周面之间的铅直方向的分离距离b的值在理论上越大越好,但合适的数值为1~10mm左右。
距离c和d的值根据待涂敷的基材12或者所要求的涂敷图案而适当地选择,图14A~14C示出了几个具体实施例。在这些具体实施例中,作为固体颗粒,使用平均粒径300μm的高吸水性树脂(“ァクァパ一ルAP211(商品名)”、サンダィャポリマ一制造),作为分散介质,使用EtOH/H2O=65/35(份/份),调制分散浆料使高吸水性树脂20份、纤维素粉2份分散在该分散介质100份中,采用在50g/m2的PE/PET纤维热结合非编织物上进行涂敷的条件。
以下,对使用本发明的分散浆料的涂敷装置,为了将分散浆料涂敷在基材上的主要条件进行说明。
首先,分散浆料是例如使高吸水性树脂(SAP)分散在分散介质中的物质。该SAP在水中高膨润,但如果添加可与水混合的甲醇、乙醇、异丙醇、丙二醇等有机溶剂,则可以抑制膨润,所以能进行分散浆料的调整。可以向该混合物添加CMC、乙基纤维素、PEO、MFC等作为粘度调整剂或凝集防止剂。该SAP中有纤维状、团粒状、粒子状或薄片状的形态,但粒子状、粉状或薄片状的SAP适于作浆料。优选的是平均直径在1000μm以下的,较好的是平均直径在100μm以下的颗粒状的SAP。
待涂敷该分散浆料的基材使用棉纸纸、通用的非编织物、布吊类,优选的是可在其组织中包含SAP粒子的膨松非编织物、褶皱加工装置等膨松且多孔性的基材。
以下使用图12A~12B所示的本发明的分散浆料的涂敷装置,对将上述分散浆料涂敷在基材上的工序的一个例子进行具体说明。
在图12A~12B中,分散浆料24沿涂敷辊11的轴向以均匀的流量而供给贮留部14,为了防止沉淀,优选一边缓慢地地流动,一边对基材12表面进行涂敷。在该实施例中,涂敷装置采用图14A所示的条件。
使用具有上述结构的涂敷装置进行涂敷,以10mm间隔的线状图案,获得涂敷基重为200g/m2的SAP涂敷基材。在涂敷处理过程中,在最初的数分钟期间不会有问题,但随后在涂敷辊的前端和与覆盖薄膜接近的涂敷辊部分上,有分散浆料附着而形成凝块的趋势,但通过增大速度至30m/min,可以减小凝块的大小,减少产生凝块的区域。
同样,在图14B的条件下,在10m/min的速度下,也不会产生凝块,从而能进行长时间稳定的涂敷。即使将速度升至30m/min,也没有观察到较大的变化。也几乎没有观察到向涂敷辊表面的附着。
在图14C的条件下,在10/min的速度和30m/min的速度下都没有观察到向涂敷辊表面的附着和凝块的产生。但是,在10m/min下,随着时间的推移,会观察到在图案垫片的最前端表面和覆盖薄膜之间产生固化的分散浆料的附着物,从而覆盖薄膜下表面逐渐被污染的现象。当使速度为30m/min时,附着物的量减少。
在图13A~13C和图14~14C中,为了作图的方便,使a、b、c、d的尺寸比实际的尺寸放大而绘出。因此,相对于涂敷辊的直径,a、b、c、d的长度被画得较长。
图15A~15C示出了将涂敷辊11与覆盖薄膜15的自由端之间的距离b保持为所要求的值的装置的具体实施例。根据上述原因,该距离b优选保持为约1~10mm,因此,优选在涂敷辊11的出口部分设置用于限制两者间的距离的分离装置。图15A是设置固定在涂敷辊11上的条板41的例子,通过适当改变该条板41的高度,可以根据要求自由地设定涂敷辊11与覆盖薄膜15之间的距离,从而确保在该值。但是,该条板41只能在涂敷辊11不旋转的结构中采用。
图15B示出了在涂敷辊11与覆盖薄膜15之间设置与涂敷辊11的轴心平行并且使得圆周面彼此接近或接触而配置的小径例如直径10mm左右的旋转辊51的例子。在涂敷辊11静止的情况下,可以使旋转辊51静止,或者使两者非接触,而仅使旋转辊51旋转。而在涂敷辊11旋转的情况下,可以在使旋转辊51与涂敷辊11接触的状态下,使它们同步旋转。为了提高旋转辊51表面的平滑性,优选用硅酮橡胶等覆盖它。利用该旋转辊51的存在,铅直方向的分离距离b被确保。
此外,图15C的例子适用于涂敷辊11时常旋转的情况,它设有与涂敷辊11圆周面接近的刀刃状刮板61。在该情况下,即使发生覆盖薄膜15与涂敷辊11接触这样的移动,也会被刮板61剥离,所以覆盖薄膜15不会与涂敷辊11接触,从而铅直方向的分离距离b被确保。
涂敷辊11以其轴心为中心,沿一个方向连续地旋转而构成情况,把基材的行进速度与涂敷辊的线速度之间的相对速度差被设定在-10%~+10%范围内的条件下的情况表现为等速。基材的行进速度与涂敷辊的旋转速度的关系随薄膜的厚度和速度、所要求的基重而不同,但在辊的旋转速度为0,即静止的情况下,由于薄膜上不被施加张力,薄膜松弛,所以必须研究对薄膜施加张力的固定的方法,装置将变得复杂。优选通过使辊旋转,薄膜与辊紧密接触,末端部也稳定,所以优选使其旋转。
但是,由于该旋转的速率与行进速度不同,所以难以限定其范围。通常以如下方式运转,即,使辊的旋转速度一定,对薄膜施加的张力也一定,适当改变基材的行进速度。表3、表4示出了该条件设定例子。
表3示出了使基材的行进速度为50m/min时与辊的旋转速度的关系。如果超过5m/min(10%)左右,则变得稳定。如果将与基材的速度几乎等速的90%以上、100%以下的区域作为等速区,则将10%以上、不足90%称为减速区,将比110%高、300%以下的范围称为加速区。
由于辊是在薄膜上旋转的,所以与辊的旋转有关的因素是薄膜的紧密接触程度和薄膜前端部的微小变化。如果超过75m/min(150%),则可能张力变大,同时薄膜前端部上产生振动。如果该振动剧烈,明知会使涂覆紊乱,相反,还具有防止凝块附着的效果。该振动效果可以通过在涂敷辊表面设置浅网格来加强。
在使基材行进速度在较大范围内变化的情况下,如表4所示,将涂敷辊的旋转速度固定在30m/min左右,在此条件下,通过使薄膜的材质、厚度等最优化,可以使基材与涂敷辊的旋转速度无关地行进。
表3 涂敷辊的条件设定例及其结果(1)
基材的行进速度(Pm/min) |
涂敷辊的旋转速度(Qm/min) | 相对比值%((Q/P)×100) | 薄膜的松弛状态 | 涂敷的稳定量 |
50 |
0 |
0(静止状态) |
松弛 |
发生紊乱 |
|
3 |
6(减速状态) |
稍松弛 |
部分紊乱 |
5 |
10(减速状态) |
稳定 |
稳定 |
20 |
40(减速状态) |
稳定 |
稳定 |
40 |
80(减速状态) |
稳定 |
稳定 |
45~55 |
90~110(等速状态) |
稳定 |
稳定 |
60 |
120(加速状态) |
稳定 |
稳定 |
75 |
150(加速状态) |
需要减小张力 |
薄膜前端处于振动状态 |
100 |
200(加速状态) |
需要减小张力 |
薄膜前端处于振动状态 |
150 |
300(加速状态) |
需要减小张力 |
薄膜前端处于振动状态 |
表4 涂敷辊的条件设定例及其结果(2)
基材的行进速度(Pm/min) |
涂敷辊的旋转速度(Qm/min) | 相对比值%((Q/P)×100) | 薄膜的松弛状态 | 涂敷的稳定量 |
10 |
30 |
300(加速状态) |
稳定 |
稳定 |
20 |
150(加速状态) |
稳定 |
稳定 |
27~33 |
90~110(等速状态) |
稳定 |
稳定 |
40 |
75(减速状态) |
稳定 |
稳定 |
60 |
50(减速状态) |
稳定 |
稳定 |
75 |
40(减速状态) |
稳定 |
稳定 |
100 |
30(减速状态) |
稳定 |
稳定 |
(覆盖薄膜相对于涂敷辊的固定)
覆盖薄膜15相对于涂敷辊11的定位是这样进行的,即如图10、图11A~11B和图12A~12B所示,在上方端部,利用薄膜固定件17将覆盖薄膜15的一端固定在涂敷辊11的上方位置,在两端部,被固定在侧面密封部13′上。
覆盖薄膜15利用侧面密封部13′的固定,除了自身的定位之外,还同时具有防止分散浆料泄漏的功能,所以优选根据涂敷辊11是否旋转,或者覆盖薄膜15的厚度等各种条件来选择合适的固定装置。
图16A~16C示出了涂敷辊11的宽度与覆盖薄膜15的宽度的关系,下面以辊宽460mm、侧面密封宽度280mm的测试辊的情况为例进行说明。
图16A示出了覆盖薄膜15仅存在于侧面密封部13′内侧的情况,在侧面密封部13′及其外侧,涂敷辊11的圆周面处于露出的状态。在该构成中,在使涂敷辊11静止的状态下进行涂敷时,覆盖薄膜15的固定点仅存在于入口部,所以分散浆料进入覆盖薄膜15与涂敷辊11之间,成为污损和阻塞等较大故障的原因,因此需要使用粘着剂或接合剂等,使两者间成为无间隙的状态。
此外,在涂敷辊11旋转的情况下,由于覆盖薄膜15总是被施加张力,所以如果在最初装填时,将少量的PEG等涂敷在覆盖薄膜15上,防止进入空气,则可以实现稳定的工作。
图16A方式的优点是由于薄膜不被侧辊固定,所以覆盖薄膜15端部的自由度高。
另一方面,在图16B的情况下,覆盖薄膜15在其宽度方向上越过侧面密封部13′,除了涂敷辊11的边缘之外,几乎覆盖其整个表面。由于覆盖薄膜15被侧面密封部13′固定,所以不必担心分散浆料进入涂敷辊11与覆盖薄膜15之间,无论涂敷辊11静止还是旋转,都能适应。但是,由于覆盖薄膜15的前端部的移动自由度低,所以随着覆盖薄膜15变厚,局部的凹凸容易导致涂敷的不均匀,因而需要加以注意。
此外,在图16C的情况下,覆盖薄膜15的两个边缘越过侧面密封部13′,并且进而越过涂敷辊11的两端,而覆盖涂敷辊11的整个表面。无论涂敷辊11静止还是旋转,该情况也都能适应,并且分散浆料不会附着在涂敷辊11上。但是,由于覆盖薄膜15的约束大,所以自由度变小。在希望更大的自由度的情况下,如图16C所示,通过在覆盖薄膜15上设置从其前端到侧面密封部13′部分的切口41,可以解决该问题。
(双层覆盖薄膜)
在前面已经说明,覆盖薄膜可以是单层,也可以使用2片薄膜作为双层。该双层覆盖薄膜不单纯包括在整个表面上贴附的情况,还包括在长度方向上将较长薄膜和较短薄膜进行组合的情况,以及在宽度方向上将较宽薄膜和较窄薄膜进行组合的情况等变形。
图17A~17B示出了在垂直于涂敷辊的轴心的方向上(长度方向)将第一薄膜15a和第二薄膜15b进行组合的例子。首先,图17A示出了将较厚的加强用的第一薄膜15a相对于涂敷辊11而配置在外侧,即与分散浆料接触的一侧,而将较薄的第二薄膜15b配置在涂敷辊11一侧的例子,图17B示出了将较短的加强用的第二薄膜15b相对于涂敷辊11而配置在外侧,即与分散浆料接触的一侧,而将比第二薄膜15b长的第一薄膜15a配置在其内侧的例子。
图18A~18B示出了覆盖涂敷辊11的轴向的整个区域而获得的、将宽度方向上宽的第一薄膜15a和仅存在于侧面密封部13′内侧的宽度窄第二薄膜15b组合在一起的例子。在图18A的例子中,宽度窄的第二薄膜15b具有从应设置覆盖薄膜的区域的一端到另一端的长度,在与第一薄膜15a重合的部分与其接合在一起。在与第一薄膜15a重合的部分,第二薄膜15b为单层,相对于涂敷辊11保持较大的自由度。此外,在图18B的例子中,宽度窄的第二薄膜15b仅其前端部分与第一薄膜15a在重合部分接合,从而形成自由度大的前端部。
在本发明中,对涂敷辊的直径没有特别限制,但一般在100~500mm的范围内,在该情况下,第二薄膜的前端优选从涂敷辊圆周面的最下端位置开始沿基材行进方向向下游侧延伸的长度为1~50mm。