DE69333795T2

DE69333795T2 - Beschichtungsvorrichtung

Info

Publication number: DE69333795T2
Application number: DE69333795T
Authority: DE
Inventors: Norio Odawara-shi Shibata; Akihiro Odawara-shi Suzuki; Shinsuke Odawara-shi Takahashi; Mikio Odawara-shi Tomaru
Original assignee: Fuji Photo Film Co Ltd
Current assignee: Fujifilm Corp
Priority date: 1992-10-20
Filing date: 1993-09-30
Publication date: 2005-09-22
Anticipated expiration: 2013-10-01
Also published as: JPH06134380A; US5397600A; EP0593957A1; EP0593957B1; DE69333795D1; JP2942938B2; EP0945757B1; DE69329844T2; DE69329844D1; EP0945757A1

Description

BESCHICHTUNGSVORRICHTUNG
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Beschichtungsvorrichtung mit den Merkmalen der Präambel von Anspruch 1.
Herkömmlich sind verschiedene Extrusions-Beschichtungsvorrichtungen zum Beschichten der Oberfläche eines sich bewegenden Trägers mit einer kontinuierlich auf die Oberfläche des Trägers extrudierten Beschichtungszusammensetzung bekannt, wodurch bei hoher Geschwindigkeit ein dünner Film mit gleichmäßiger Dicke entsteht, wie beispielsweise in den ungeprüften japanischen Patentschriften Nr. Sho-57-84771, Sho-58-104666, Sho-59-238179, Sho-63-88080, Sho-63-164022, Hei-2-17971, usw. offenbart. Zum Abdichten der vorgelagerten Kante eines Beschichtungskopfes mit einer Vorbehandlungsschicht zwecks Abhalten der in einer Beschichtung mitgeführten Luft sind ein Verfahren, bei dem eine Zusammensetzung aus denselben Bestandteilen als Zwischenschicht aufgetragen wird (siehe die ungeprüfte offen gelegte japanische Patentschrift Nr. Sho-58-205561), und ein Beschichtungsverfahren für einen Träger mit einem Lösungsmittel als Vorschicht (siehe die ungeprüfte japanische Patentschrift Sho 61-139929), usw. beschrieben worden. Bei derartigen Beschichtungsverfahren ist es möglich, mit hoher Geschwindigkeit einen dünnen Film aufzutragen.
Wenn ein solches Beschichtungsverfahren bei einer Extrusions-Beschichtungsvorrichtung zum Einsatz kommt, wird der Träger an die Hinterkante angedrückt und somit die aufgetragene Schicht geglättet. Wenn demnach der Träger in Breitenrichtung uneben ist, wird auch der Beschichtungsfilm ungleichmäßig. Auch wenn sich Fremdkörper auf dem Träger oder in der Vorbeschichtung befinden, so können sie an der nachgelagerten Kante eingeschlossen werden, so dass Streifen entstehen.
Zum Beschichten stehen beispielsweise fotografisch lichtempfindliche oder magnetische Beschichtungssubstanzen zur Verfügung, oder solche, die einen Oberflächenschutz bieten/einen Ladungsaufbau verhindern oder die Beschichtungszusammensetzung glätten, usw. Zu repräsentativen, auf diese Weise hergestellten Produkten gehören verschiedene Arten von fotografischen Filmen, Druckpapier, magnetische Aufzeichnungsträger, etc.
In dem abgetretenen ungeprüften japanischen Patent Sho-63-20069 ist eine Beschichtungsvorrichtung beschrieben, bei der es möglich ist, eine ungleichmäßige Dicke eines Beschichtungsfilms zu verhindern, die durch streifenartige Fehler oder Unebenheiten in der Dicke des Trägers, durch den Elastizitätsmodul, usw. verursacht werden, und dar über hinaus Druckverluste abzuschwächen, während die Beschichtungssubstanz einen Spalt durchquert.
Zudem beschreibt die deutsche Patentanmeldung DE-A-37 23 149, welche zur selben Patentfamilie wie die ungeprüfte japanische Patentschrift Sho-63-20069 gehört, eine Beschichtungsvorrichtung zum Ausbilden eines Beschichtungsfilms auf einem Träger 21, dessen Beschichtungsoberfläche mit einem zuvor aufgetragenen organischen Lösungsmittel 26 flüssigkeitsversiegelt ist, mittels Extrusionskopf mit einer Vorderkante 22 auf der in Bewegungsrichtung des Trägers 21 vorgelagerten Seite und einer Hinterkante 23 auf der in Bewegungsrichtung des Trägers nachgelagerten Seite, wobei die Hinterkante 23 ein oberes Ende hat, welches in der Richtung von dem Träger 21 weg allmählich weiter zurückweicht als die Vorderkante 22 und wie in 5 am oberen Ende einen spitzen Winkel bildet. Das obere Ende der Hinterkante ist weiter von dem zu beschichtenden Träger entfernt als das obere Ende der Vorderkante.
Zuerst wird mit einer herkömmlichen Beschichtungsvorrichtung, wie beispielsweise einer Gravurstreich-, einer Walzen-, Rakel-, Extrusions-, Stab-, Drahtbarren-Beschichtungseinrichtung oder dergleichen, ein organisches Lösungsmittel auf die Beschichtungsoberfläche des Trägers aufgetragen, so dass die derart entstandene Schicht ein Eindringen der an der Vorderkante befindlichen Luft in die Auftragungsschicht verhindert, wodurch sich eine einwandfreie Beschichtung bei höherer Geschwindigkeit erreichen lässt. Die Vorderkante 22 befindet sich vom Austritt des Schlitzes 28 auf der vorgelagerten Seite des Trägers 21 und ist so ausgebildet, dass sich der gesamte Bereich der Kantenoberfläche gegenüber dem Träger 21 zum Träger 21 hin vorwölbt. Zwar wird meist eine gekrümmte Fläche mit einer bestimmten Krümmung als Wölbung zum Träger 21 hin verwendet, doch muss es nicht unbedingt diese Form sein, sondern es kann jede beliebige Form genutzt werden, solange sie den Einschluss mitgeführter Luft verhindert.
Die Hinterkante 23 ist so angeordnet, dass sich ihr oberes Ende in entgegengesetzter Richtung zum Träger von einer Tangente entfernt befindet, die am Austritt des Schlitzes 28 bis zur Vorderkante 22 gezogen wird. Demzufolge wirkt keine Druckkraft vom Träger 21 auf die Hinterkante 23 ein, so dass der Einschluss von Fremdkörpern an dieser Stelle verhindert werden kann. Somit lassen sich Fehler auf der Beschichtungsoberfläche infolge von Fremdkörpern vermindern.
Bei einem Extrusions-Beschichtungskopf wie in 5 hat sich jedoch gezeigt, dass je nach Oberflächenrauheit der Vorderkante 25, der Hinterkantenfläche 24 an deren oberem Endabschnitt und je nach Zustand der winkligen Kantenabschnitte viele Streifen entstehen können. Das heißt, obwohl die Vorderkantenoberfläche 25 und die Hinterkantenoberfläche 24 bei dem obigen Beschichtungskopf mittels Schleifmaschine mit hoher Genauigkeit in die erforderliche Form gebracht wurden, können je nach den Schleifbedingungen, z. B. Zuführgeschwindigkeit, Schneidtiefe, Auswahl des Schleifwerkzeugs oder dergleichen, eine unerwünschte Oberflächenrauheit oder eine unerwünschte Geradlinigkeit der winkligen Kantenabschnitte auftreten, oder aber ein Werkstoff am oberen Ende des Beschichtungskopfes erzeugt z. B. eine Oberflächenrauheit oder eine Geradlinigkeit der winkligen Kantenabschnitte, usw., so dass sich diese unerwünschten Bedingungen mitunter direkt auf der aufgetragenen Oberfläche manifestieren können.
Bei einem herkömmlichen Beschichtungskopf mit Abstreichmesser, wie in der japanischen ungeprüften Patentschrift Nr. Sho-60-238179 oder dergleichen, wird demnach eine Beschichtungszusammensetzung durch die Hinterkante des Abstreichmessers so geglättet, dass im Ergebnis der oben erwähnten Glättungsfunktion selbst bei einer rauen Oberfläche oder Beschädigungen der obigen Vorderkantenoberfläche 25 und der Hinterkantenoberfläche 26 die Fluidfunktion der Beschichtungszusammensetzung unmittelbar nach der Auftragung durch eine innere Spannung erhöht wird, welche durch den an die Beschichtungszusammensetzung angelegten Druck erzeugt wird.
Man könnte davon ausgehen, dass die Oberflächenrauheit der einzelnen Kantenoberflächen letztendlich durch Variieren des Flüssigkeitsverhaltens der aus dem Spalt ausgegebenen Beschichtungszusammensetzung ausgeglichen werden könnte. Allerdings würde man nicht unbedingt wie in 3 beim Beschichten einen hohen Druck auf die Beschichtungszusammensetzung einwirken lassen, da ansonsten Beschichtungsstreifen entstehen oder die Beschichtungsdicke ungleichmäßig wird und sich dadurch die Qualität der Beschichtungsoberfläche verschlechtert.
Wenn die Oberfläche rau ist oder die Innenfläche des Schlitzes oder die Oberfläche der Vorderkante beschädigt ist, werden bei der Glättung wie oben beschrieben mit Hilfe eines Abstreichmessers nicht nur Fehler, wie z. B. Streifen, verursacht, sondern auch insbesondere eine unebene Dicke je nach Geradlinigkeit der jeweiligen Oberflächen. Dementsprechend ist es nicht nur erforderlich, dass die Oberfläche nicht rau ist oder die Innenfläche des Schlitzes oder die Vorderkantenoberfläche sowie die Hinterkantenoberfläche nicht beschädigt sind, sondern es ist zudem besonders notwendig, dass der Schlitz in Querrichtung gerade ist.
Allerdings ist es unmöglich, die Qualität des geschliffenen oder oberflächenbearbeiteten Beschichtungskopfes unbegrenzt zu verbessern. Darüber hinaus ist die Oberflächenbearbeitung des Beschichtungskopfes bislang sehr stark von der Erfahrung und den Fertigkeiten des Bedieners abhängig.
Daher besteht eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung in der Schaffung einer verbesserten Beschichtungsvorrichtung, welche die Probleme im Hinblick auf Dickenschwankungen und Streifen des Beschichtungsfilms überwindet.
Diese Aufgabe wird durch eine Beschichtungsvorrichtung mit den Merkmalen aus Anspruch 1 erreicht. In dem nachgeordneten Anspruch ist eine bevorzugte Ausführungsform offenbart.
1 ist eine vergrößerte Schnittdarstellung wichtiger Teile eines Beschichtungskopfes zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens und eine schematische Ansicht anderer wichtiger Teile während des Beschichtens;
2 ist eine Perspektivansicht wichtiger Teile des Beschichtungskopfes aus 1;
3 ist eine vergrößerte Schnittdarstellung wichtiger Teile eines anderen Beschichtungskopfes zur Durchführung des erfindungemäßen Verfahrens und eine schematische Ansicht anderer wichtiger Teile während des Beschichtens;
4 ist eine grafische Darstellung der Viskositätskurven magnetischer Beschichtungszusammensetzungen, die bei einem Verfahren verwendet werden, das mit einer erfindungsgemäßen Beschichtungsvorrichtung ausgeführt wird;
5 ist eine schematische Ansicht eines herkömmlichen Beschichtungskopfes, und
6 ist ein Querschnitt wichtiger Teile eines in einem Vergleichsbeispiel verwendeten Beschichtungskopfes.
Nachstehend wird anhand der 1 und 2 eine bevorzugte erfindungsgemäße Ausführungsform beschrieben. 1 zeigt einen Querschnitt eines Beschichtungskopfes zum Auftragen einer magnetischen Flüssigkeit zur Ausbildung einer magnetischen Aufzeichnungsschicht und eine schematische Ansicht, die den Zustand des Auftragens mit dem Beschichtungskopf zeigt. 2 ist eine Perspektivansicht wichtiger Teile des Beschichtungskopfes.
Bei dem Beschichtungskopf 10 aus den 1 und 2 ist eine Vorderkante 2 (eine in Laufrichtung des Trägers 1 vorgelagerte Kante) derart ausgebildet, dass sich seine gesamte gegenüber dem Träger 1 liegende Vorderkantenoberfläche 5 zum Träger hin erstreckt. Zwar wird meist eine gekrümmte Fläche mit einer Krümmung (R) verwendet, doch die Form ist nicht auf die hier dargestellte beschränkt, und es können alle beliebige Formen, beispielsweise eine einzelne flache oder mehrere Oberflächen, verwendet werden, solange sie verhindern, dass mit dem Träger 1 mitgeführte Luft eingeschlossen wird. Das obere Ende der hinteren Kante 3 ist derart ausgebildet, dass sie niedriger als der obere Teil der Vorderkante 2 liegt. Das heißt, das obere Ende der hinteren Kante 3 ist zu dem Träger 1 zurückgesetzt und weist einen angemessenen Höhenabstand zu der Vorderkante 2 auf.
Von der Vorderkante 2 und der Hinterkante 3 wird ein dazwischenliegender Schlitzbereich 4 gebildet, der sich von einer Tasche 5 zu der Auftragungsstelle auf den Träger hin verjüngen kann (siehe 3) oder aber parallel ist.
Bei dieser Ausführungsform befindet sich der Beschichtungskopf zwischen einem Paar Transportrollen 30 (zur Vereinfachung ist in der Zeichnung nur eine Rolle auf der in Laufrichtung des Trägers nachgelagerten Seite abgebildet). Zwar ist der Überlappungswinkel des Trägers 1 im Beschichtungskopf 10 allgemein auf etwa 2° bis 60° und die Spannweite der Transportrollen, die diesen Winkel bilden, auf etwa bei 50 bis 3000 mm eingestellt, doch diese Bereiche stellen keinerlei Einschränkung dar.
Auf die Beschichtungsoberfläche des Trägers 1 wird vorher mit Hilfe einer separaten Beschichtungsvorrichtung (nicht dargestellt) eine hauptsächlich ein organisches Lösungsmittel enthaltende Flüssigkeit 6 aufgetragen. Wenn eine magnetische Beschichtungszusammensetzung A aufgetragen werden soll, wird folglich zwischen der Vorderkantenoberfläche 5 und dem Träger 1 eine Flüssigkeitsabdichtung gegenüber der Flüssigkeit 6 hergestellt. Die Breite des Spalts L₀ in Breitenrichtung des Trägers im Schlitzbereich 4, aus dem die magnetische Beschichtungszusammensetzung A ausgestoßen wird, schwankt wie in 2 in Breitenrichtung des Trägers, da die beiden gegenüberliegenden Wandflächen (Wandfläche der Vorderkante und der Hinterkante) im Schlitzbereich 4 aufgrund kleiner Wellen oder dergleichen nicht vollkommen flach sind.
Bei der vorliegenden Ausführungsform liegt die Spaltbreitengenauigkeit im Vergleich zur durchschnittlichen Spaltbreite bei höchstens 5%. Die Spaltbreite L₀ kann gemessen oder berechnet werden, indem beispielsweise die beiden Wandflächen des Spaltes in Breitenrichtung des Trägers mit einer Sonde erfasst oder eine Messung nach einem anderen Verfahren angewandt wird. Die Oberfläche 5 der Vorderkante und die Oberfläche 7 der Hinterkante sind so ausgebildet, dass ihre Geradlinigkeit in Breitenrichtung des Trägers nicht über 30 μm liegt. Zum Messen der Geradlinigkeit kann zum Beispiel ein Verfahren zum Einsatz kommen, bei dem eine zu messende Form durch Verschiebungsmessungen mit Hilfe von Abweichungen zu einer Linie oder einer Ebene als Bezugswert ausgedrückt wird. Konkret kann die Geradlinigkeit der jeweiligen Kantenflächen mühelos mit einer Linie oder Ebene als Bezugsgröße gemessen werden, z. B. mit einem Abrichtlineal, Probestab, gezogenen Stahldraht, Lichtstrahl, einer Richtplatte, einer optischen Planfläche oder dergleichen.
Werden die durchschnittliche Spaltbreite und Geradlinigkeit so eingestellt, dass sie nicht größer sind als die oben erwähnten Werte, vorausgesetzt, die magnetische Beschichtungszusammensetzung A wird wie bei der vorliegenden Ausführungsform nicht durch die Kantenoberflächen geglättet, dann können nicht nur Dickenschwankungen der Auf tragungsschicht gut unterdrückt werden, sondern auch das Auftreten von Streifen auf der Beschichtungsoberfläche lässt sich verhindern.
Als Beispiel kann die Spaltbreite L₀ des Schlitzes 4 in dem Bereich von 0,05 mm bis 1,5 mm eingestellt werden. Entsprechend der Qualität der Beschichtungszusammensetzung kann ein bekanntes Verfahren zur Flüssigkeitszuführung verwendet werden. Speziell bei einer magnetischen Beschichtungszusammensetzung ist es günstig, eine Scherkraft anzuwenden, die keine Kondensation herbeiführt, da die magnetische Beschichtungszusammensetzung im Allgemeinen koaguliert. So ist es beispielsweise von Vorteil, wenn der Durchmesser der Leitungsanordnung zwischen einer Flüssigkeitszuführpumpe und dem Beschichtungskopf nicht mehr als 50 mm beträgt, wobei der Durchmesser der Tasche des Beschichtungskopfes im Allgemeinen bei 2 bis 20 mm und die Spaltlänge 5 bis 150 mm liegt, allerdings sind diese Parameter nicht immer auf diese Bereiche begrenzt. Als Werkstoff für den Beschichtungskopf 10 nach dieser Ausführungsform eignet sich beispielsweise rostfreier Stahl, Schnellarbeitsstahl, usw.. Wenn eine sehr genaue Oberflächenbearbeitung erforderlich ist, sind Hartmetalle oder keramische Materialien am günstigsten.
Wird mit dem oben beschriebenen Beschichtungskopf 10 eine Beschichtung durchgeführt, geschieht dies bei Aufrechterhaltung des Drucks P_c an der Auftragungsstelle der magnetischen Beschichtungszusammensetzung A auf den Träger in dem Bereich von 0 ≤ P_c ≤ 0,25 kp/cm², vorausgesetzt, die Beschichtungsoberfläche des Trägers 1 wird vorher mit der hauptsächlich ein organisches Lösungsmittel enthaltenden Flüssigkeit 6 beschichtet und versiegelt. Zur gleichen Zeit erfolgt die Beschichtung, so dass das Verhältnis t₁/t₀ zwischen der Dicke und der Länge den mathematischen Ausdruck 0,2 ≤ t₁/t₂ ≤ 20 erfüllt, wobei t₀ die Dicke der magnetischen Beschichtungszusammensetzung A vor dem Trocknen und kurz nach dem Beschichten angibt und t₁ die Länge einer senkrechten Linie vom oberen Ende 3a der Hinterkante zu einer Tangente S, die von der Vorderkante 2 zur Transportrolle 30 auf der dem Beschichtungskopf 10 nachgelagerten Seite gezogen wird.
Der Druck P_c der Beschichtungszusammensetzung an der Auftragungsstelle kann mit dem folgenden Verfahren gemessen bzw. berechnet werden:
Der Flüssigkeitsdruck wird während der Auftragung der magnetischen Beschichtungszusammensetzung A auf den sich bewegenden Träger 1 an einer willkürlichen Stelle des Leitungssystems zur Flüssigkeitszuführung zum Beschichtungskopf 10 gemessen. Ein Wert, den man durch Subtraktion eines an derselben Stelle gemessenen Druckwertes für den Fall, dass die gleiche Menge Beschichtungszusammensetzung (Flüssigkeitszuführmenge pro Zeiteinheit) wie bei der vorliegenden Beschichtung direkt an die Luft ab gegeben wird, von diesem Messwert erhält, wird dem Druck der Beschichtungszusammensetzung P_c gleichgesetzt. Folglich kann der Druck P_c der Beschichtungszusammensetzung als der Druck nahe dem Austritt aus dem Spalt im Beschichtungszustand angesehen werden.
Der Druck P_c der Beschichtungszusammensetzung in einem Trägerdruck-Beschichtungskopf ist beispielsweise in der ungeprüften japanischen Patentschrift Sho-62-11766 offen gelegt. Bei diesem Druckbeschichtungskopf ist es unmöglich, den Druck P_c der Beschichtungszusammensetzung nicht größer als einen kritischen Wert (Wert des zum Entfernen der Luft erforderlichen Druckes) einzustellen, um die mit dem Träger mitgeführte Luft zu entfernen. Dementsprechend hat bei einem unter Druck auf den Träger arbeitenden Beschichtungskopf die Spannkraft des Trägers einen großen Einfluss auf Beschichtung, so dass der Spalt zwischen der Trägeroberfläche und der Oberfläche der Abstreichkante z. B. entsprechend den Dickeschwankungen des Trägers schwanken kann. Als Folge davon kann auch die Dicke des Beschichtungsfilms variieren. Bei der vorliegenden erfindungsgemäßen Ausführungsform, bei der der Druck P_c der Beschichtungszusammensetzung wie oben beschrieben auf einen sehr kleinen Wert eingestellt werden kann, lassen sich hingegen Dickenschwankungen des Beschichtungsfilms im Vergleich zum Druck-Beschichtungskopf ohne weiteres vermeiden. Konkret dann, wenn der Druck P_c der Beschichtungszusammensetzung so eingestellt ist, dass er nicht größer als der obige vorgegebene Wert ist, sind Schwankungen in der Dicke des Beschichtungsfilm ganz mühelos auszuschließen. Darüber hinaus kann auch der Einschluss von Fremdkörpern in den Kantenbereichen und das Auftreten von Streifendefekten auf der Beschichtungsoberfläche verhindert werden.
Die senkrechte Länge t₁ ist im Wesentlichen genauso groß wie der Abstand zwischen dem oberen Endbereich 3a der hinteren Kante 3 und der Oberfläche des mit der Flüssigkeit 6 beschichteten Trägers 1. Es hat sich gezeigt, dass auf der Beschichtungsoberfläche viele Streifen entstehen, wenn das Verhältnis t₁/t₀ größer als ein Grenzwert von etwa 20 ist. Zudem wurde festgestellt, dass sich auf der Beschichtungsoberfläche auch dann Streifen bilden, wenn das Verhältnis t₁/t₀ kleiner als der Grenzwert von etwa 0,2 ist. Ist das Verhältnis t₁/t₀ größer als 20, entstehen die Streifen infolge des instabilen Verhaltens der freien Oberfläche A₀ zum Zeitpunkt des Auftragens der magnetischen Beschichtungszusammensetzung A, da die senkrechte Länge t₁ erheblich größer als die Beschichtungsdicke t₀ ist. Ist demgegenüber das Verhältnis t₁/t₀ kleiner als 0,2, geht man davon aus, dass sich das Aneinanderreiben der magnetischen Beschichtungszusammensetzung A auf dem Träger auf den oberen Endbereich 3a der Hinterkante 3 derart auswirkt, dass Streifen durch eingeschlossene Fremdkörper am oberen Ende 3a oder durch das Schaben des Trägers und durch Verwirbelungen in der magnetischen Beschichtungszusammensetzung A infolge des Drucks am scharfen oberen Ende 3a entstehen.
Zwar werden nachfolgend Bestandteile zur Verwendung für die magnetische Beschichtungszusammensetzung A als Beispiele beschrieben, sie sind jedoch nicht als eine Einschränkung zu verstehen. Speziell bei einem magnetischen Aufzeichnungsmedium kann eine einzelne Magnetschicht oder eine Mehrlagenstruktur aus mehreren magnetischen Lagen oder eine Kombination aus magnetischen und nichtmagnetischen Schichten mit mindestens einer magnetischen Schicht zum Einsatz kommen.
Wenn mehrere Lagen ausgebildet werden, kann ein Mehrlagen-Beschichtungskopf 20 wie in 3 verwendet werden. Hierbei ist der Grundaufbau des Beschichtungskopfes 20 weitgehend identisch dem des Beschichtungskopfes 10 in 1, abgesehen davon, dass hier durch einen Mittelblock 23 zwei Schlitzbereiche 4a und 4b entstehen. Bei dieser Konfiguration lassen sich beispielsweise gleichzeitig zwei verschiedene magnetische Beschichtungszusammensetzungen B und A oder eine magnetische Schicht A und eine nichtmagnetische Schicht B auftragen. Hierbei gibt es zwei Auftragungspunkte P₁ und P₂ für die Beschichtungszusammensetzungen, doch das Prinzip eines einzigen Auftragungspunktes wäre ebenso anwendbar. Betrachtet man den Druck P_c der Beschichtungszusammensetzung am Auftragungspunkt P₁ und den Druck P_c der Beschichtungszusammensetzung am Auftragungspunkt P₂ entsprechend der Beschichtungszusammensetzung getrennt voneinander, dann heißt dies, dass beim Beschichten der Druck an beiden Punkten den oben erwähnten Werten zu entsprechen hat.
Wenngleich wie in 3 der Punkt P₁ die Auftragungsstelle für die Beschichtungszusammensetzung einer unteren Schicht und ein Punkt P₂ die Auftragungsstelle für die Beschichtungszusammensetzung einer oberen Schicht bildet, muss bei einer Mehrlagenbeschichtung das Auftreten von Verwirbelungen an der Grenzfläche zwischen den beiden Beschichtungszusammensetzungen aus den untenstehenden Gründen verhindert werden. Da der Flüssigkeitsdruck der Flüssigkeit für die untere Schicht im Austrittsbereich des Schlitzes für die obere Schicht im Wesentlichen null ist, wenn t₃ nicht kleiner als ein bestimmter Wert ist, kann der Druck der Beschichtungszusammensetzung an der Auftragungsstelle (P₂) als repräsentativer Wert P_c genutzt werden. Dementsprechend kann der Druck P_c an den Punkten P₁ und P₂ gleich behandelt werden, so dass der Druck an der Auftragungsstelle P₂ für die obere Schicht als repräsentativer Wert dienen kann.
Für die senkrechte Länge t₁ gilt das gleiche wie im Fall aus 1, wenn man davon ausgeht, dass der obere Endbereich 23a des Mittelblocks 3 im Wesentlichen genauso hoch ist wie der obere Endbereich der Hinterkante 3 (wobei t₃ in Bezug auf die Vorderkante 3 eine andere Höhe aufweist). Bei einem Beschichtungskopf, bei dem t₃ größer ist als die senkrechte Länge t₁ ist, treffen die Flüssigkeiten im Innern der Schlitze aufeinander, und die Analyse kann genauso wie im Falle einer einzelnen Schicht aus 1 erfolgen.
Wird diese Höhendifferenz t₃ auf einen kleineren Wert als die senkrechte Länge t₁ verringert, dann wird der Flüssigkeitsdruck der Beschichtungszusammensetzung für die untere Schicht größer als der Flüssigkeitsdruck der Beschichtungszusammensetzung für die obere Schicht. Dadurch wird ein Gleichgewicht des Flüssigkeitsdrucks zwischen den beiden Schichten in einem gewünschten Zustand aufrechterhalten. Wenn der obere Endbereich 23a dicht an den Träger 1 herankommt, gilt das, was im Hinblick auf den Einschluss von Fremdkörpern, das Abschaben des Trägers und dergleichen im Fall aus 1 festgestellt wurde.
Ist im Gegensatz dazu der obere Endbereich 23a relativ weit von dem Träger 1 entfernt, so dass das Verhältnis t₃/t₀ der Höhendifferenz t₃ zu der senkrechten Länge t₁ größer als 20 ist, trifft die Analyse der Verwirbelungen an der freien Oberfläche nicht mehr auf die Beschichtungszusammensetzung B der unteren Schicht zu, weil keine freie Oberfläche für die Beschichtungszusammensetzung B der unteren Schicht vorhanden ist. Ist das Verhältnis t₃/t₀ größer als 20, dann treffen allerdings die beiden Beschichtungszusammensetzungen A und B weit vor deren Auftragungsstellen aufeinander. Dementsprechend wird die größere Länge des Bereiches, in dem die Beschichtungszusammensetzungen zusammenkommen, als äquivalent zu der Verwirbelung an einer freien Oberfläche betrachtet, so dass das Verhältnis t₃/t₀ numerisch weitgehend mit dem Verhältnis t₁/t₀ im obigen Bereich übereinstimmt. Weiterhin kann der Fall, in dem solch eine Verwirbelung nicht an der Grenzfläche zwischen den beiden Beschichtungszusammensetzungen A und B stattfindet, im Wesentlichen als äquivalent zu dem Fall des Auftragens einer einzigen Schicht angesehen werden.
Die erfindungsgemäß hauptsächlich ein organisches Lösungsmittel enthaltende Flüssigkeit kann ein einziges organisches Lösungsmittel, wie beispielsweise Toluen, Methylethylketon, Butylacetat, Cyclohexanon, etc. oder eine Kombination aus ihnen enthalten. Darüber hinaus kann die Flüssigkeit eine geringe Menge an gelösten Stoffen (wie beispielsweise Harz für eine Unterschicht) enthalten, doch die Flüssigkeit sollte eine geringe Viskosität von höchstens 20 cP, vorzugsweise nicht mehr als 5 cP, aufweisen.
Bei der vorliegenden Erfindung wird in der magnetischen Beschichtungszusammensetzung A oder B zur Ausbildung einer Magnetschicht eines magnetischen Aufzeichnungsträgers ein feines ferromagnetisches Pulver verwendet.
Dazu kann ein bekanntes feines ferromagnetisches Pulver zum Einsatz kommen, wie beispielsweise γ-Fe₂O₃, Co-haltiges γ-Fe₂O₃, Fe₃O₄, Co-haltiges Fe₃O₄, γ-FeO_x (x = 0,33 bis 1,50), CrO₂, eine Co-Ni-P-Legierung, eine Co-Ni-Fe-B-Legierung, eine Fe-Ni-Zn-Legierung, eine Ni-Co-Legierung, eine Co-Ni-Fe-Legierung, usw.. Als Korngröße eines solchen ferromagnetischen Pulvers sei eine Länge von etwa 0,005 bis 1 Mikrometer genannt, und das Verhältnis Achse-Länge/Achse-Breite liegt ungefähr bei 1/1 bis zu 50/1. Die spezifische Mantelfläche eines derartigen feinen ferromagnetischen Pulvers beträgt 1 bis 70 m²/g.
Als ein solches Pulver kann hexagonales Bariumferrit verwendet werden. Hinsichtlich der Korngröße von Bariumferrit liegt der Durchmesser bei etwa 0,001 bis 1 Mikrometer und die Dicke bei ½ bis 1/20 des Durchmessers. Die spezifische Gravitation von Bariumferrit beträgt 4 bis 6 g/cc und die spezifische Mantelfläche 1 bis 70 m²/g.
Erfindungsgemäß wird zusammen mit dem feinen ferromagnetischen Pulver ein Bindemittel in der ferromagnetischen Beschichtungszusammensetzung zur Ausbildung einer Magnetschicht verwendet. Dazu wird ein herkömmliches thermoplastisches Harz, ein aushärtendes Harz, Reaktionsharz oder ein Gemisch aus ihnen eingesetzt.
Das eingesetzte thermoplastische Harz sollte eine Erweichungstemperatur von höchstens 150°C, ein durchschnittliches Molekulargewicht von 10.000 bis 300.000 und einen Polymerisierungsgrad zwischen 50 und 2.000 besitzen. Konkret kann das thermoplastische Harz aus der folgenden Gruppe ausgewählt werden: ein Copolymer aus Vinylchlorid und Vinylacetat, ein Copolymer aus Vinylchlorid und Vinylidenchlorid, ein Copolymer aus Vinylchlorid und Acrylonitril, ein Copolymer aus Acrylester und Acrylonitril, ein Copolymer aus Acrylester und Vinylidenchlorid, ein Copolymer aus Acrylester und Styrol, ein Copolymer aus Methacrylat und Acrylonitril, ein Copolymer aus Methacrylat und Vinylidenchlorid, ein Copolymer aus Methacrylat und Styrol, Urethanelastomer, Nylon-Silicium-Systemharz, Nitrocellulose-Polyamidharz, Polyvinylfluorid, ein Copolymer aus Vinylidenchlorid und Acrylonitril, ein Copolymer aus Butadien und Acrylonitril, Polyamidharz, Polyvinylbutyral, Cellulosederivate (Celluloseacetatbutyrat, Cellulosediacetat, Cellulosetriacetat, Cellulosepropionat, Nitrocellulose, usw.), ein Copolymer aus Styrol und Butadien, Polyesterharz, ein Copolymer aus Chlorovinylether und Acrylester, Aminoharz, thermoplastisches Harz aus verschiedenen synthetischen Gummigemischen, usw.
Das wärmeaushärtende bzw. Reaktionsharz sollte ein Molekulargewicht von höchstens 200.000 haben. Wenn ein Verbundstoff zur Ausbildung einer Magnetschicht aufgetragen, getrocknet und anschließend erhitzt wird, ist ein solches Harz an Reaktionen, wie beispielsweise der Kondensation, Addition, usw. beteiligt und bewirkt dadurch, dass das Harz ein unbegrenztes Molekulargewicht aufweist. Bevorzugt wird von derartigen Harzen eines, das nicht vor dessen thermischer Zersetzung weich wird oder sich löst. Zu Beispielen für diese Harze gehören konkret Phenolharz, Epoxidharz, erstarrendes Polyurethanharz, Harnstoffharz, Melaninharz, Alkydharz, Siliciumharz, Acryl-Reaktionsharz, Epoxid-Polyamidharz, Nitrocellulose-Melaminharz, ein Gemisch aus Polyesterharz mit hohem Molekulargewicht und einem Isocyanat-Vorpolymerisat, einem Gemisch aus Methacrylat-Copolymer und einem Diisocyanat-Vorpolymerisat, einem Gemisch aus Polyesterpolyol und Polyisocyanat, Harnstoff-Formaldehydharz, Carbamidharz, ein Gemisch aus Glykol mit niedrigem Molekulargewicht, Diol mit hohem Molekulargewicht und Triphenylmethantriisocyanat, Polyamidharz, und Gemische aus diesen, usw.
Genauso wie im herkömmlichen Fall können auch hier ein feines, in einem Bindemittel dispergiertes ferromagnetisches Pulver, ein Lösungsmittel, Additive, wie z. B. ein Dispergier-, Schmier-, Abrasiv-, Antistatikmittel, ein nichtmagnetischer Träger, usw. verwendet werden.
Als Beispiele für ein Dispergiermittel sei hier eine Fettsäure mit einer Kohlenstoffzahl von 12 bis 18 genannt (R₁COOH, wobei R₁ die Alkyl- oder Alkenylgruppe mit der Kohlenstoffzahl 11 bis 17 darstellt), wie z. B. eine Caprylsäure, Decansäure, Dodecansäure, Tetradecansäure, Hexadecansäure, Octadecansäure, Ölsäure, Elaidinsäure, Linolsäure, Stearolsäure, eine Metallseife aus Alkalimetall (Li, Na, K, etc.) oder einem Erdalkalimetall (Mg, Ca, Ba) der oben genannten Fettsäure, eine Verbindung mit Fluor des oben erwähnten Fettsäureesters, ein Amid der obigen Fettsäure, Polyalkylenoxid-Alkylphosphat, Lecithin, quartäres Trialkylpolyolefinoxy-Ammoniumsalz (Kohlenstoffzahl des Alkyls zwischen 1 und 5, bei dem Olefin handelt es sich um Ethylen, Propylen, usw.), etc.. Neben diesen kann auch höherer Alkohol mit einer Kohlenstoffzahl von mindestens 12, Schwefelester, usw. zum Einsatz kommen.
Wenngleich auch die obigen Dispergiermittel einen Schmiereffekt hervorrufen, so können unter anderem noch die folgenden Schmiermittel zur Anwendung kommen: leitfähiges feines Siliciumölpulver, wie beispielsweise Dialkyl-Polysiloxan (Kohlenstoffzahl von Alkyl zwischen 1 und 5), Dialkoxy-Polysiloxan (Alkoxy-Kohlenstoffzahl 1 bis 4), Monoalkyl-Monoalkoxy-Polysiloxan (Kohlenstoffzahl von Alkyl zwischen 1 und 5 und Alkoxy-Kohlenstoffzahl 1 bis 4), Phenyl-Polysiloxan, Phloroalkyl-Polysiloxan (Kohlenstoffzahl von Alkyl zwischen 1 und 5), etc., leitfähiges feines Pulver aus Graphit, usw., anorganisches feines Pulver wie Molybdendisulfid, Wolframdioxid, etc., Kunststoffpulver, wie beispielsweise Polyethylen, Polypropylen, Polyethylen-Vinylchloridpolymer, Polytetrafluoro-Ethylen, etc., ein α-Olefin-Copolymer, ungesättigte aliphatische Kohlenwasserstoffe – bei gewöhnlichen Temperaturen im flüssigen Zustand – (α-Olefin, das endständigen Kohlenstoff mit Doppelbindung enthält und eine Kohlenstoffzahl von etwa 20 hat), Fettsäurees ter aus einer einwertigen Fettsäure mit einer Kohlenstoffzahl zwischen 12 und 20 und einwertiger Alkohol mit einer Kohlenstoffzahl zwischen 3 und 12, Fluorkohlenwasserstoffe, etc..
Zu Beispielen für Abrasivwerkstoffe gehören Schmelz-Sinterkorund, Siliciumcarbid, Chromoxid (Cr₂O₃), Korund, Kunstkorund, Diamant, künstlicher Diamant, Granat, Schmirgel (Hauptbestandteile: Korund und Magnetit), usw.
Als Antistatikmittel können unter anderem die folgenden Stoffe eingesetzt werden: leitfähiges feines Pulver wie z. B. Ruß, Ruß-Pfropfpolymer, usw., ein natürliches oberflächenaktives Mittel wie Saponin, nichtionische oberflächenaktive Mittel wie oberflächenaktive Alkylenoxide, Glycerol-Mittel, Glycidole, usw., kationische oberflächenaktive Mittel, wie höhere Alkylamine, quartäre Ammoniumsalze, Pyridin und andere heterocyclische Verbindungen, Phosphonium- und Sulfoniumverbindungen, anionische oberflächenaktive Substanzen mit acidischen Gruppen wie der Carboxyl-, der Sulfo- und Phosphorgruppe, der Schwefelsäureestergruppe, Phosphorsäureestergruppe, etc., amphotere oberflächenaktive Mittel wie z. B. Aminosäuren, Aminoschwefelsäuren, Schwefel- oder Phosphorsäureester von Aminoalkohol, etc.
Als organische Lösungsmittel zum Beschichten eignen sich beispielsweise die folgenden: Ketone wie Aceton, Methylethylketon, Methylisobutylketon, Cyclohexanon, etc., Ester wie Methylacetat, Ethylacetat, Butylacetat, Ethylactat, Glycolacetat-Monoethylether, etc., Teerprodukte (aromatische Kohlenwasserstoffe) wie Benzen, Toluen, Xylen, etc., Chlorwasserstoffe wie Methylenchlorid, Ethylenchlorid, Tetrachlorkohlenstoff, Chloroform, Ethylenchlorhydrin, Dichlorbenzen, usw..
Vom Lösungsmittel wird die doppelte bis dreifache Menge des feinen Magnetpulvers verwendet. Auf 100 Gewichtsanteile Bindemittel kommen 0,5 bis 20 Gewichtsanteile Dispergiermittel, 0,2 bis 20 Gewichtsanteile Schmiermittel, 0,5 bis 20 Gewichtsanteile Abrasivmittel, 0,2 bis 20 Teile leitfähiges feines Pulver als Antistatikmittel und 0,1 bis 10 Gewichtsanteile des ebenfalls als Antistatikmittel eingesetzten oberflächenaktiven Mittels.
Das Magnetpulver, das Binde-, Dispergier-, Schmier-, Abrasiv-, Antistatik- und das Lösungsmittel, usw. werden zu der magnetischen Beschichtungszusammensetzung verknetet.
Auf folgende Werkstoffe als Träger kann unter anderem die Magnetschicht aufgetragen werden: Polyester-Kunststofffilme aus Polyethylen-Terephthalat, Polyethylennaphthalat, etc., Polyolefine wie z. B. Polypropylen, etc., Cellulosederivate wie z. B. Cellulosetriacetat, Cellulosediacetat, usw., Vinylharze wie Polyvinylchlorid, etc., Polycarbonate, Polyamidharz, Polysulfone; Metallwerkstoffe wie z. B. Aluminium, Kupfer, etc., Keramik wie bei spielsweise Glas, usw.. Diese Träger können zuerst vorbehandelt werden, beispielsweise mittels Coronalentladung, Plasmabehandlung, Unterbeschichtung, Wärmebehandlung, Metallabscheidung, Alkalibehandlung, usw. Je nach Wunsch können die Träger verschiedene Formen haben.
Wie oben beschrieben, wird bei dem erfindungsgemäßen Beschichtungsverfahren der Druck P_c der Beschichtungszusammensetzung an deren Auftragungsstelle auf den Träger in dem Bereich 0 ≤ P_c ≤ 0,25 kp/cm² aufrecht erhalten, vorausgesetzt, die Beschichtungsoberfläche des Trägers 1 ist vorher mit der hauptsächlich ein organisches Lösungsmittel enthaltenden Flüssigkeit 6 beschichtet und versiegelt worden. Indem der Druck P_c der Beschichtungszusammensetzung auf einen so kleinen Wert eingestellt wird, lassen sich nicht nur wirksam Dickenunterschiede der Beschichtung im Vergleich zu Verfahren unter hoher Druckanwendung verhindern, sondern darüber hinaus werden gute Beschichtungsergebnisse dahingehend erreicht, dass an den Kantenbereichen keine Fremdkörper eingeschlossen werden und auf der Beschichtungsoberfläche keine Streifen auftreten.
Des Weiteren wird beim Beschichten die Bedingung 0,2 ≤ t₁/t₀ ≤ 20 erfüllt, wobei t₀ die Dicke der Beschichtungszusammensetzung kurz nach dem Beschichten vor dem Trocknen angibt und t₁ die Länge einer senkrechten Linie von einer Tangente, die zwischen der Vorderkante des Beschichtungskopfes und der Transportrolle auf der dem Beschichtungskopf nachgeschalteten Seite gezogen wird, zum oberen Ende der Hinterkante ist. Dementsprechend können durch das Vergrößern des Verhältnisses t₁/t₀ nicht nur Turbulenzen im Verhalten der freien Oberfläche zum Auftragungszeitpunkt der Beschichtungszusammensetzung, sondern auch Probleme vermieden werden, die durch den Einschluss von Fremdkörpern am oberen Ende der Hinterkante, durch Zerkratzen des Trägers und dergleichen verursacht sind. Folglich kann ein gleichmäßig dünner Film ohne Streifen oder stufenförmige Unebenheiten auf der Beschichtungsoberfläche gebildet werden.
Zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist die Beschichtungsvorrichtung zudem so aufgebaut, dass die Geradlinigkeit der Kantenflächen der Vorder- und der Hinterkante in Breitenrichtung des Trägers nicht mehr als 30 μm beträgt, während die Spaltbreitengenauigkeit in Breitenrichtung des Trägers in einem Schlitz zum Ausstoßen der Beschichtungszusammensetzung im Vergleich zur durchschnittlichen Spaltbreite maximal 5% beträgt. Wenn nun die Beschichtungszusammensetzung wie bei der Beschichtungsvorrichtung zur Ausführung des erfindungsgemäßen Verfahrens an dem Träger reibt, entstehen demnach kaum Streifen auf der Beschichtungsoberfläche oder eine ungleichmäßige Dicke, und darüber hinaus kann aus dem Schlitz ein stetiger, dünner Film ausgestoßen werden. Dadurch lässt sich bei hoher Geschwindigkeit ein hochwertiger, dünner Film auftragen.
Beispiele
Anhand von Beispielen werden die durch die vorliegende Erfindung erzeugten Effekte noch deutlicher.
Beispiel 1
Nachdem die Bestandteile jeder Beschichtungszusammensetzung aus den Tabellen 1 und 2 in die Kugelmühle eingebracht, vermischt und ausreichend dispergiert wurden, wurden 30 Gewichtsanteile Epoxidharz (Expoxy-Äquivalent 500) zugegeben, vermischt und gleichmäßig dispergiert, wodurch zwei verschiedene magnetische Beschichtungszusammensetzungen A und B (verschieden in Bezug auf das feine ferromagnetische Pulver) entstanden. Bei der Messung der Viskosität der so hergestellten magnetischen Beschichtungszusammensetzungen mit einem Rotationsviskosimeter wurden die folgenden, in 4 angegebenen thixotropen Viskositäten ermittelt:
Tabelle 1 Magnetische Beschichtungszusammensetzung A
Tabelle 2 Magnetische Beschichtungszusammensetzung B
Zudem wurde Methylisobutylketon als Vorbeschichtungsflüssigkeit 6 verwendet und mit einem Stabbeschichtungssystem in einer Dicke von 2,0 μm (Nasszustand) aufgetragen. Zum Beschichten wurden die in 1 und 3 abgebildeten Beschichtungsköpfe genutzt. Bei dem Beschichtungskopf aus 1 lag die Breite W₁ der Vorderkante 2 bei 1,0 mm, die Breite W₂ der Hinterkante 3 bei 1,0 mm, die Breite L₀ des Schlitzes 4 bei 0,4 mm und der Winkel θ des oberen Teils der Hinterkante betrug 55°.
Bei dem Beschichtungskopf aus 3 lag die Breite W₁ (horizontale Breite) der Vorderkante 2 bei 1,0 mm, die Breite W₂ (horizontale Breite) der Hinterkante 3 bei 1,0 mm, die Breite L₁ und L₂ (horizontale Breite) der Schlitzeile 4a und 4b bei je 0,4 mm, der Winkel θ₁ des oberen Teils der Hinterkante betrug 55° und der Winkel θ₂ des oberen Teils des Mittelblocks 20°.
Als Träger 1 kam ein Polyethylenterephthalat-Film mit einer Dicke von 15 μm und einer Breite von 500 mm zum Einsatz. Der Träger war so ausgelegt, dass er sich bei einer Spannung von 10 kg/Gesamtbreite und einer Beschichtungsgeschwindigkeit von 400 m/min bewegte. Bei den Vergleichsbeispielen wurden die gleichen Bedingungen im Hinblick auf den Träger und dessen Spannung angelegt.
Bei der Verwendung des Beschichtungskopfes 10 aus 1 wurde das Verhältnis zwischen dem Druck P_c der Beschichtungszusammensetzung und den Dickeschwankungen des Beschichtungsfilms gemessen, während zugleich die Menge der aufzutragenden Beschichtungszusammensetzung A verändert wurde. Der Druck P_c der Beschichtungszusammensetzung wurde eingestellt, indem der Höhenunterschied zwischen dem obe ren Teil der Vorderkante und dem oberen Teil der Hinterkante verändert wurde, d. h. indem die Hinterkante bewegt wurde.
Als Nächstes wurden mit dem Beschichtungskopf 20 aus 3 gleichzeitig die Beschichtungszusammensetzungen A und B aufgetragen, so dass sie umgekehrt zu der dargestellten Variante die untere bzw. obere Schicht bildeten. Zudem wurde das Verhältnis zwischen dem Druck P_c der Beschichtungszusammensetzung und den Schwankungen der Beschichtungsfilmdicke an einem Auftragungspunkt (P₂) der Beschichtungszusammensetzung der oberen Schicht gemessen, während dabei die Mengen der aufgetragenen Beschichtungszusammensetzungen A und B verändert wurden. Auftragungspunkte für die Beschichtungszusammensetzungen A und B sind – wie in 3 – ein Punkt P₁ für die untere Schicht und ein Punkt P₂ für die obere Schicht. Wie oben beschrieben, ist es beim mehrlagigen Beschichten natürlich erforderlich, Verwirbelungen oder dergleichen an der Schnittstelle zwischen den beiden Beschichtungszusammensetzungen zu verhindern. Dementsprechend können die Werte des Drucks P_c der Beschichtungszusammensetzung an den beiden Auftragungspunkten (P₁) und (P₂) gleich groß sein. Das heißt, wenn t₃ nicht unter einen bestimmten Wert fällt, ist der Flüssigkeitsdruck der unteren Schicht im Austrittsbereich für die obere Schicht weitgehend gleich null, so dass der Druck der Beschichtungszusammensetzung am Auftragungspunkt (P₂) als repräsentativer Wert P_c genutzt werden kann.
Der obere Teil 23a des Mittelblocks 23 und der obere Teil 3a der Hinterkante 3 sind so ausgebildet, dass sie zu einer Tangentiallinie S, die von der Kantenoberseite der Vorderkante 2 zu der Transportrolle 30 gezogen wird, im Grunde den gleichen Höhenunterschied aufweisen. Bei diesem Beispiel wurde der Wert des Drucks P_c der Beschichtungszusammensetzung eingestellt, indem der obere Teil 3a der Hinterkante 3 geringfügig nach oben und unten bewegt wurde, wodurch der Druck P_c der Beschichtungszusammensetzung der oberen Schicht reguliert werden konnte, während zugleich der Höhenunterschied t₃ des oberen Teils 23a auf 50 μm festgelegt war.
Die Schwankung der Beschichtungsfilmdicke wurde wie folgt berechnet: (Maximale Dickenschwankung in Breitenrichtung des Trägers/durchschnittliche Dicke) × 100 (%).
Ein Wert von höchstens 8% wurde mit o, im Bereich von 8% bis 12% mit Δ und ein Wert von höchstens 12% als x angegeben. In Tabelle 3 sind die Ergebnisse für den Beschichtungskopf 10 dargestellt. In Tabelle 4 befinden sich die Ergebnisse im Hinblick auf das Verhältnis zwischen dem Druck P_c am Auftragungspunkt P₂ für die Flüssigkeit der oberen Schicht und der Dickenschwankung bei Verwendung des Beschichtungskopfes 20.
Tabelle 3 Verhältnis zwischen P_c und der Dickenschwankung
Tabelle 4 Verhältnis zwischen dem Druck P_c der Beschichtungszusammensetzung und der Dickeschwankung an der Auftragungsstelle (P₂) für die Flüssigkeit der oberen Schicht bei der Zweilagen-Simultanbeschichtung
Beispiel 2
Die Beschichtung erfolgte mit zwei verschiedenen Beschichtungsköpfen, von denen jeder im Wesentlichen wie in 1 aufgebaut ist.
Die in Tabelle 1 angegebene Beschichtungszusammensetzung A wurde mit dem Beschichtungskopf 10 aus 1 aufgetragen. Der Fall, bei dem die Breite W₁ der Vorderkante 2 bei 1,0 mm, die Breite W₂ der Hinterkante 3 bei 1,0 mm, die Breite L₀ des Schlitzes 4 bei 0,3 mm und der Winkel 8 des oberen Teils der Hinterkante 55° lag, bildete die Probe M. Das Entstehen von Streifen auf der Beschichtungsoberfläche bei Veränderung der Beschichtungsgeschwindigkeit, der senkrechten Länge t₁ und der Beschichtungsdicke t₀ wurde visuell bewertet. Die Messergebnisse sind in Tabelle 6, 7 und 8 aufgezeigt. Die Beschichtungszusammensetzung A aus Tabelle 1 wurde also wie oben beschrieben mit dem Beschichtungskopf 10 aus 1 aufgetragen. Bei der Probe N wurde die Breite W₁ der Vorderkante 2 auf 1,5 mm, die Breite W₂ der Hinterkante 3 auf 1,0 mm, die Breite L₀ des Spaltes 4 auf 0,4 mm und der Winkel θ des oberen Teils der Hinterkante auf 55° eingestellt. Das Entstehen von Streifen auf der Beschichtungsoberfläche bei Veränderung der Beschichtungsgeschwindigkeit, der senkrechten Länge t₁ und der Beschichtungsdicke t₀ wurde visuell bewertet. Die Messergebnisse sind in Tabelle 9, 10 und 11 aufgezeigt.
Bezüglich der senkrechten Länge t₁ wurde das Verhältnis t₁/t₀ der senkrechten Länge zur Beschichtungsdicke reguliert/verändert, indem der Höhenunterschied zwischen dem nachgelagerten Endteil der Vorderkante und dem oberen Bereich der Hinterkante verändert und die Transportrolle 30 nach oben und unten bewegt wurde. Dabei lag der Druck P_c der Beschichtungszusammensetzung bei höchstens 0,20 kp/cm². Bei der Auswertung der einzelnen Tabelle steht o für sehr gute Oberflächeneigenschaften des Beschichtungsfilms, Δ steht für etwas weniger gute Oberflächeneigenschaften des Beschichtungsfilms und x bedeutet das Vorhandensein von häufig auftretenden Problemen in Form von Streifen und ungleichmäßiger Dicke.
Im Hinblick auf den Träger und dessen Spannung kamen die gleichen Bedingungen wie in Beispiel 1 zur Anwendung.
Tabelle 5 Streifenbildung bei Probe M
Tabelle 6 Streifenbildung bei Probe M
Tabelle 7 Streifenbildung bei Probe M
Tabelle 8 Streifenbildung bei Probe N
Tabelle 9 Streifenbildung bei Probe N
Tabelle 10 Streifenbildung bei Probe N
Beispiel 3
Als Beschichtungskopf wurden zwei Arten verwendet, die im Wesentlichen wie in 3 aufgebaut sind. Bei dem Vergleichsbeispiel erfolgte das Beschichten mit dem Beschichtungskopf aus 6 (Beschichtungskopf mit dem Aufbau gemäß der japanischen ungeprüften Patentschrift Sho-63-88080).
Bei der Probe X wurden die Beschichtungszusammensetzungen A und B aus den Tabellen 1 und 2 mit dem Beschichtungskopf 20 aus 3 mehrlagig aufgebracht. Dabei wurde die Breite W₁ der Vorderkante 2 auf 1,0 mm, die Breite W₂ der Hinterkante 3 auf 1,0 mm, die Breite L₁ und L₂ der Schlitzteile 4a und 4b auf je 0,3 mm, der Winkel θ des oberen Teils des Hinterkante auf 55° und der Winkel θ₁ des oberen Teils des Mittelblocks auf 20° eingestellt. In den Tabellen 11, 12 und 13 sind die Ergebnisse angeführt.
Demgegenüber wurden für die Probe Y die Beschichtungszusammensetzungen A und B aus den Tabellen 1 und 2 mit dem Beschichtungskopf aus 3 mehrlagig aufgetragen. Hierbei wurde die Breite W₁ der Vorderkante 2 auf 1,5 mm, die Breite W₂ der Hinterkante 3 auf 1,0 mm, die Breite L₁ des Schlitzteils 4a auf 0,3 und die Breite L₂ des Spaltteils 4b auf 0,4 mm, der Winkel θ des oberen Teils der Hinterkante auf 55° und der Winkel θ₁ des oberen Teils des Mittelblocks auf 20° eingestellt. Die Ergebnisse sind in den Tabellen 14, 15 und 16 dargestellt. Für den Träger und dessen Spannung gelten die gleichen Bedingungen wie in Beispiel 1.
Das Entstehen von Streifen auf der Beschichtungsoberfläche bei Veränderung der Beschichtungsgeschwindigkeit, der senkrechten Länge t₁ und der Beschichtungsdicke t₀ wurde durch Sichtprüfung bestimmt. Während die Länge t₁ einer Senkrechten zum Mittelblock auf 50 μm eingestellt war, wurde die senkrechte Länge t₁ durch Veränderung des Höhenunterschieds zwischen dem nachgelagerten Endteil der Vorderkante und dem oberen Teil der Hinterkante und durch Auf- und Abwärtsbewegen der Transportrolle 30 reguliert. Dabei lag der Druck P_c der Beschichtungszusammensetzung bei höchstens 0,20 kp/cm². Bei der Auswertung der einzelnen Tabellen steht o für sehr gute Oberflächeneigenschaften des Beschichtungsfilms, Δ steht für etwas weniger gute Oberflächeneigenschaften des Beschichtungsfilms und x bedeutet das Vorhandensein von häufig auftretenden Problemen in Form von Streifen und ungleichmäßiger Dicke.
Tabelle 11 Streifenbildung bei Probe X
Tabelle 12 Streifenbildung bei Probe X
Tabelle 13 Streifenbildung bei Probe X
Tabelle 14 Streifenbildung bei Probe Y
Tabelle 15 Streifenbildung bei Probe Y
Tabelle 16 Streifenbildung bei Probe Y
Beim Vergleich zwischen den erfindungsgemäßen Beispielen und den Vergleichsbeispielen wurde der Fall (t₁ = 0,05 mm) des Beschichtungskopfes von Probe X für die er findungsgemäßen Beispiele verwendet. Bei dem für die Vergleichsbeispiele genutzten Beschichtungskopf 60 aus 6 handelt es sich um eine Trägerdruckvorrichtung mit zwei Schlitzen 60 und 65, die durch die Kanten 61, 62 und 63 gebildet werden. Seine Abmessungen sind wie folgt: L₁ = 5,0 mm, L₂ = 0,3 mm, L₃ = 1,0 mm, L₄ = 0,3 mm und L₅ = 3,0 mm.
Die Menge der aufzutragenden Beschichtungszusammensetzung A (untere Schicht) wurde auf 12 cc/m² eingestellt. Die Menge der Beschichtungszusammensetzung B (obere Schicht) wurde auf 4 cc/m² eingestellt. Gemessen wurden dann die Dickenschwankungen des Beschichtungsfilms (Summe aus oberer und unterer Schicht) und die durch Fremdkörper verursachten Streifen. Die Ergebnisse befinden sich in den Tabellen 17 und 18.
Die Dickenschwankungen des Beschichtungsfilms wurden wie folgt berechnet: (Maximale Dickenschwankung in Breitenrichtung des Trägers/durchschnittliche Dicke) × 100 (%).
Tabelle 17 Schwankungen der Beschichtungsfilmdicke sowohl für die obere als auch die untere Schicht
Tabelle 18 Streifenbildung durch Fremdkörper
Aus den Tabellen 3 bis 18 geht hervor, dass sehr gute Beschichtungsergebnisse erreicht werden können, wenn der Wert des Verhältnisses t₁/t₀ zwischen der Länge einer Senkrechten von der Vorderkante zur hinteren Transportrolle und der Beschichtungsdicke dem mathematischen Ausdruck 0,2 ≤ t₁/t₂ ≤ 20 entspricht, während der Druck P_c der Be schichtungszusammensetzung in einem Bereich von 0 ≤ P_c ≤ 0,25 kp/cm² aufrecht erhalten wird.
Beispiel 4
Als Nächstes wurde bei der Grundstruktur des Beschichtungskopfes 10 aus 1 die Genauigkeit der Spaltbreite und die Geradlinigkeit des Schlitzteils untersucht.
Bei der verwendeten Beschichtungszusammensetzung handelt es sich um die Flüssigkeit A aus Tabelle 1. Als Träger kam ein 15 μm dicker und 500 mm breiter Polyethylenterephthalat-Film zum Einsatz. Die Spannung des Trägers lag bei 10 kg/Gesamtbreite, die Beschichtungsgeschwindigkeit bei 600 m/min.
Die Spaltbreite L₀ des Beschichtungskopfes betrug 300 μm. Fünf verschiedene Proben wurden beschichtet, wobei die Genauigkeit der Spaltbreite und die Geradlinigkeit verschieden waren. Hinsichtlich des Trägers und der Trägerspannung wurden die gleichen Bedingungen wie in Beispiel 1 angewandt.

(1) Spaltbreitengenauigkeit: ± 1% (± 3 μm), Geradlinigkeit: 25 μm
(2) Spaltbreitengenauigkeit: ± 4% (± 12 μm), Geradlinigkeit: 25 μm
(3) Spaltbreitengenauigkeit: ± 6% (± 18 μm), Geradlinigkeit: 25 μm
(4) Spaltbreitengenauigkeit: ± 4% (± 12 μm), Geradlinigkeit: 7 μm
(5) Spaltbreitengenauigkeit: ± 4% (± 12 μm), Geradlinigkeit: 35 μm

Vor dem Trocknen betrug die Beschichtungsdicke der Beschichtungszusammensetzung 15 μm. Untersucht wurden die Streifenbildung und ungleichmäßig dicke Beschichtungsoberflächen der einzelnen Proben. In Tabelle 19 sind die Ergebnisse dargestellt. Die Auswertung in der Tabelle (o, Δ, x) erfolgte analog zu Beispiel 1.
Tabelle 19
Aus Tabelle 19 wird ersichtlich, dass bei den Proben (3) und (5) besonders ungleichmäßige Beschichtungsdicken auftraten und bei den anderen Proben gute Ergebnisse erzielt werden konnten.

Claims

Beschichtungsvorrichtung mit Extrusions-Beschichtungskopf (10, 20), der eine Vorderkante (2) und wenigstens eine Hinterkante (3) aufweist, wobei die Vorderkante (2) in Bewegungsrichtung (V) eines Trägers (1) vorgelagert ist und die Hinterkante (3) in der Bewegungsrichtung (V) des Trägers (1) nachgelagert ist, wobei die wenigstens eine Hinterkante (3) eine Hinterkantenfläche (7) hat, die in der Richtung von dem Träger (1) weg allmählich weiter zurückweicht als die Vorderkante (2), dadurch gekennzeichnet, dass die Spaltbreitengenauigkeit in der Breitenrichtung des Trägers (1) an einem Schlitz (4) im Beschichtungskopf (10, 20) zum Ausstoßen einer Beschichtungszusammensetzung (A, B) nicht über 5% der durchschnittlichen Breite (L₀) des Spalts (4) liegt und die Geradlinigkeit der Kantenflächen (5, 7) der Vorderkante (2) und der Hinterkante (3) in der Breitenrichtung des Trägers (1) nicht größer als 30 μm ist.
Beschichtungsvorrichtung nach Anspruch 1, wobei die durchschnittliche Breite (L₀) des Spalts (4) im Bereich von 0,05 bis 1,5 mm liegt.