EP1375014A2 - Coating process with a fluid film - Google Patents

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EP1375014A2
EP1375014A2 EP03405398A EP03405398A EP1375014A2 EP 1375014 A2 EP1375014 A2 EP 1375014A2 EP 03405398 A EP03405398 A EP 03405398A EP 03405398 A EP03405398 A EP 03405398A EP 1375014 A2 EP1375014 A2 EP 1375014A2
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EP
European Patent Office
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coating
liquid
curtain
organic
surface tension
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EP03405398A
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EP1375014A3 (en
EP1375014B1 (en
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Peter Schweizer
Ferdinand Krebs
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Polytype Converting SA
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Polytype SA
Wifag Maschinenfabrik AG
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B05—SPRAYING OR ATOMISING IN GENERAL; APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05D—PROCESSES FOR APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05D1/00—Processes for applying liquids or other fluent materials
    • B05D1/30—Processes for applying liquids or other fluent materials performed by gravity only, i.e. flow coating
    • B05D1/305—Curtain coating
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B05—SPRAYING OR ATOMISING IN GENERAL; APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05D—PROCESSES FOR APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05D7/00—Processes, other than flocking, specially adapted for applying liquids or other fluent materials to particular surfaces or for applying particular liquids or other fluent materials
    • B05D7/50—Multilayers
    • B05D7/56—Three layers or more
    • B05D7/58—No clear coat specified
    • B05D7/588—No curing step for the last layer
    • B05D7/5883—No curing step for any layer
    • B05D7/5885—No curing step for any layer all layers being applied simultaneously

Definitions

  • the invention relates to a liquid-film coating method for the on or multilayer coating of an article, in particular a web-like Substrate, such as a paper or board material, a plastic film, a metal foil or tape or web-like composite materials.
  • a web-like Substrate such as a paper or board material, a plastic film, a metal foil or tape or web-like composite materials.
  • coating object may also be a piece goods.
  • the liquid film coating process also known as curtain coating process
  • the liquid film coating process has been known for almost 100 years. In the beginning it became the one-layer coating of piece goods, such as chocolates or Furniture parts used, as described in DE 145 517 A. Since about 1960 the method is also used for the coating of endless belts, for example of Paperboard materials and aluminum foils used and, for example, by C.C. Poirier in "Curtain Coating of Corrugated Paper Board” TAPPI 49 (10): 66A-67A.
  • the first, technically advanced curtain process for the order of one or simultaneously several layers on a continuous substrate, especially for photographic Films and papers is described in U.S. Patent 3,508,947.
  • An example of the Coating for the production of magnetic recording materials is known from the US-PS 5,044,305, and the coating for producing a thermal Recording material or an ink jet recording material is disclosed in DE 100 33 056 A1.
  • the coating fluid or the several Coating fluids water based carrier liquids for each Coating material can be used.
  • the aqueous carrier liquids wetting agents added.
  • the wetting agents should be the Reduce the surface tension of the carrier liquid.
  • the invention relates to a liquid-film multilayer coating method in which a Curtain of at least one coating fluid on a transverse to the curtain poured subsidized object and thereby a fluid on the object Coating is formed.
  • the conveying direction of the object to be coated can normal to the curtain or also a deviating from the normal inclination respectively.
  • the fluid coating formed on the article then becomes solidified.
  • the coating fluid is based on an organic liquid or several organic liquids.
  • the organic liquid or more Organic liquids may or may be solidified by a chemical reaction and even a coating material or a part of a coating material or one or more volatile carrier liquids which itself is not part of the coating material.
  • Coating material in the context of the invention is referred to that material which after solidification, a coating or a single layer of a coating forms.
  • the coating material may for example consist of binders, pigments and Additives exist or may be another, serving a desired function Be material.
  • the coating fluid is therefore often a mixture of various substances, according to the invention at least one of these substances a organic liquid is.
  • This organic liquid can turn that Coating material or a part of the coating material form or a Carrier liquid for a coating material.
  • the mixture can be a solution or a dispersion, for example a suspension or emulsion.
  • organic liquids solidifiable by chemical reaction and organic carrier liquids are referred to as organic liquids.
  • organic carrier liquid is used only when the organic liquid in question is removed from the coating fluid after coating, for example by evaporation.
  • an organic liquid By using an organic liquid can be used in particular wetting agents are dispensed with when using water or aqueous Solutions serve as a carrier liquid of the lowering of the surface tension. Accordingly, the organic liquid is in a particularly preferred Embodiment of the invention wetting agents.
  • Organic liquids for example ketones, alcohols, esters, aliphatic and aromatic hydrocarbons and ethers, have the required according to the invention Surface tension from home on, so when using multiple Coating fluids have excellent uniformity of the layers in the film and on adjusts the object.
  • the uniformity is especially for thin Layer thickness satisfactory at low web speeds. Across from aqueous carrier liquids, this means a significant increase in the Operating window for the curtain coating process.
  • the organic carrier liquid can evaporate on heating Be carrier liquid, so that a single-layer coating or from the Coating fluid formed layer of a multilayer coating Heating is solidified, namely by removing the carrier.
  • the coating fluid may alternatively also be solidified by energy input, the Coating material immediately forming, organic liquid without volatile Be part or contain such an organic liquid, in particular a monomer or oligomer, ie a reactive organic liquid.
  • the organic liquid may be a polymerizable by heating Be liquid to the coating or just the relevant layer (s) Heating and polymerizing the organic liquid to be able to solidify.
  • the Organic liquid can advantageously also by irradiation, preferably by UV irradiation or electron irradiation, be polymerizable liquid, so that the single-layer coating or the layer formed from the coating fluid a multilayer coating polymerized by appropriate irradiation and can be solidified thereby.
  • the invention is particularly useful for forming multilayer coatings suitable. All or part of the multiple coatings can each be from a be formed other coating fluid. It can also be two or more of Layers are formed by the same coating fluid. Each of the organic Liquids which form or co-form the coating fluids are particularly preferred however, an organic liquid having a surface tension of at most 40 mN / m has. Each of the coating fluids is in other words according to the invention educated.
  • the plurality of coating fluids are preferably either only built up or containing organic carrier liquid or are only organic Liquids that are solidified by polymerization. In principle, however, can Also, both types of coating fluids have different layers in the same Form curtain.
  • the curtain coating coating fluids can not only with different Coating materials, but also with different organic liquids be formed.
  • the different organic liquids should however, at least approximately equal surface tensions. if the organic carrier liquids of the mixtures or the coating material or a part of the same immediately forming organic liquids different Have surface tensions, the differences should not exceed 5 mN / m and preferably not more than 2 mN / m. It is particularly preferred if all organic liquids have the same surface tension. The easiest is the requirement of the same or at least approximately the same Surface tension in mixtures by using the same organic Filling liquid.
  • Fig. 1 shows a coating apparatus for a liquid film coating means a multilayer curtain of coating fluids.
  • the coating device comprises a nozzle device 11 for the production of the Curtain of the plurality of coating fluids, in the embodiment of the four different coating fluids 1 to 4.
  • the following statements apply but also for curtains from less than four coating fluids, for example for a curtain of a single coating fluid. Likewise, they apply to Curtains with more than four different coating fluids.
  • Such a curtain can be formed with ten or more layers. Just as large, the number of be different coating fluids in the curtain.
  • the nozzle device 11 is a multilayer cascade nozzle, for example but also be formed by a multi-slot slot.
  • the Coating fluids 1 to 4 are supplied to the nozzle device 11 separately and in each case in one the consumption corresponding feed rate fed.
  • Such nozzle devices are known and therefore do not require a more detailed description.
  • the web 10 can For example, be a paper web, a plastic film or a metal foil.
  • the nozzle device 11 forms transverse to the material web 10 in parallel, in Conveying direction F successively arranged slots through which the coating fluids 1 to 4 emerge and after their exit on a side facing away from the material web 10 Top of the nozzle device 11 in the conveying direction F flow.
  • the slots in the conveying direction F one behind the other is on top of the Nozzle device 11 generates a multilayer liquid film.
  • the liquid film on the top of the nozzle device 11 already has the layer structure of the later Coating the web 10 on.
  • This multilayer liquid film flows the top of the nozzle device 11 in the conveying direction F of the material web 10 up to a front nozzle lip 15 of the nozzle device 11.
  • the fluid coating 6 formed on the material web 10 is subsequently solidified, for example by drying.
  • the coating device further comprises a below the nozzle device 11th arranged casting roll 12, around which the web 10 is deflected.
  • the curtain 5 impinges on the upper side of the material web 10 in a web area which is separated from the web Casting roller 12 expires, but is still supported by the casting roll 12.
  • a drip pan 13 At the Outside of the casting roll 12 upstream of the impact line of the curtain 5 on the Material web 10 is further a drip pan 13 with integrated suction device 14th arranged.
  • the drip pan 13 serves to fill and clean the Nozzle device 11 and for forming the liquid curtain.
  • the nozzle device 11 is horizontally in a parking position such shifted back that the detaching from the die lip 15 coating fluids fall into the directly underlying trough 13.
  • the casting roll 12 opposite wall of the tub 13 is also designed to that a narrow, precise and concentric gap between the trough 13 and the Giesswalze 12 and the casting rollers 12 wraparound web 10th forms.
  • the width of this gap must be small, preferably 0.5 mm, so that the Sump 13 achieved with its underside a squeegee effect with which a substantial Part of the entrained by the uncoated web 10 air boundary layer removed, i. is doctored off.
  • suction device 14 vacuum cleaner principle
  • the scraping and aspirating a substantial portion of the boundary layer air causes the Curtain method operated even at high speeds of the web 10 can be, without the remaining amount of boundary layer air along the wetting line of the impinging curtain 5 running transversely to the material web 10 between curtain 5 and web 10 is fed.
  • Each of the coating fluids 1 to 4 is or contains an organic liquid called as at the same time forms the coating material or a part of it, or one Mixture of a coating material and an organic carrier liquid, the in the case of a solution of the coating material in the carrier liquid also as Solvent can be designated. All coating fluids 1 to 4, if they Are mixtures, dispersions, for example emulsions or suspensions, or solutions. Also mixed forms, where one or more of the Coating fluids 1 to 4 a solution and another or more of the other Coating fluids 1 to 4 are a dispersion are possible. It can also be a or more of the layers one mixture and one or more other ones Layers a the coating material or a part thereof forming organic Be liquid.
  • a liquid curtain for example the curtain 5
  • a liquid curtain is called stable if it is used for long periods of operation, ie for several hours, can not be torn open by constantly present disturbing influences.
  • Such a curtain is also referred to as suitable for production, that is he can for the industrial Coating be used.
  • the invention has recognized that a low surface tension of at most 40 mN / m of the liquids used is conducive to curtain stability, namely especially when dynamic processes are reduced or ideally completely can be avoided.
  • Such dynamic processes are flow processes and Diffusion processes within the fluid layers and between the fluid layers of the Curtain.
  • Such dynamic processes are inventively practical Insignificance thereby reduces the liquid in the case of a single-layered Curtain of organic nature and in the case of a multi-layered curtain the Majority or, most preferably, all liquids are organic in nature. If the different coating materials of a multilayer coating it For mixtures with just one other coating material, it should only be allowed a single organic liquid for such different coating fluids of the Curtain can be used to obtain surface tension identity.
  • Fig. 2 shows the relationship depending on the age of the free liquid surface, the characteristic time of the diffusion process and the wetting agent concentration. It is known that the characteristic time of the diffusion process depends on the type of wetting agent used, that is to say on its molecular structure, and on the wetting agent concentration. The characteristic time can take up to several seconds. With sufficiently long diffusion time, the equilibrium surface tension, that is, the static surface tension, is achieved. Until the static surface tension is reached, aqueous solutions mixed with wetting agents therefore have a changing surface tension. It can be seen in particular from FIG.
  • a low surface tension of 40 mN / m and preferably less with a low surface age of the aqueous solution in question can only be achieved if large amounts of a fast-diffusing wetting agent are added.
  • adding wetting agents may improve curtain stability, it is problematic or even banned in many potential applications.
  • packaging materials such as food or drug wetting agents are undesirable or are not allowed by the relevant regulatory authorities, such as the FDA in the US, when the surfactant molecules come into contact with the product to be packaged and there is a risk that the product properties by on the Filling material passing wetting agent molecules could be changed.
  • wetting agents can also be problematic because they can adversely affect wetting and bleeding of the ink on the material to be printed.
  • the invention provides a remedy, especially when it is completely dispensed with the use of wetting agents, for which the invention just creates the best conditions.
  • the invention thus opens up new fields of application for the curtain coating processes which are particularly suitable for mass production, namely in particular those mentioned above.
  • the characteristic Diffusion time can be compared with the characteristic fall time of the curtain.
  • the initial velocity V 0 can generally be neglected, since its dependence on the type of nozzle is usually low and the initial velocity is usually much smaller than the gravitational term in equation (1).
  • Fig. 3 a typical example of the dependence of the curtain fall time on the drop height x shown.
  • the Curtain drop time therefore between 50 and 200 ms. This is a very short time ago all compared to the diffusion time, which is required to in aqueous solutions the meaningful due to the short surface age in the curtain Surface tension of at most 40 mN / m and preferably less to produce.
  • the curtain coating process belongs to the class of so-called pre-metered coating processes, in which only just the exact amount of coating fluid is pumped to the nozzle device. In contrast to other coating methods, such as roller, knife or air knife method, the curtain method is operated without excess liquid.
  • the invention has recognized that not only the lowest layer of a multilayer curtain should have a low surface tension, as in DE 100 33 056 A1 is required.
  • the effect of a rapidly adjusting low surface tension on the curtain stability is due to the ability to local Cross flows, so-called Marangoni currents, on the curtain surface too avoid being affected by local surface voltage differences as a result of interference be generated.
  • a liquid curtain has two outer surfaces, on which can attack disturbances.
  • the layers between the outermost layers Ability to rapidly reduce their surface tension to these levels the curtain stability is guaranteed even if the outer layers of the Disturbances can not resist.
  • a multi-layered curtain is so special then industrially robust or stable, if all layers of the curtain one According to the invention have low surface tension of at most 40 mN / m. Preferably, the surface tensions of all layers are even lower.
  • the origin of the front outer curtain surface is at Slot exit of the uppermost layer 1 on the inclined plane of the cascade nozzle 11. Je according to the number of layers, this location can be far away from the nozzle lip 15. at For example, the formation of three fluid layers is the distance from Slot exit to the nozzle lip 15 about 150 mm.
  • the age of the free Film surface at the location of the nozzle lip 15, that is, at the location where the curtain 5 is determined by the flow rate of the multilayer fluid film on the determined inclined plane. The flow rate depends on the viscosities of the Coating fluids, their densities and volumetric flows and from the angle of inclination.
  • the front curtain surface at Curtain start that is, at the nozzle lip 15, therefore a deep surface tension. If the flow time of the fluid film on the nozzle surface is long enough, the Surface tension even the equilibrium value, which is the static Surface tension corresponds. Below the nozzle lip 15, the front outer Curtain surface stretched due to the gravitational acceleration, that is, it arises there a new liquid surface, the immediately after their emergence less Contains wetting agent molecules, so that the local surface tension first again increases before they due to wetting and adsorption Fall time decreases again.
  • Fig. 4 shows this relationship and shows beyond also the course of the surface tension as a function of the surface age for the rear outer curtain surface.
  • the disadvantages described above are avoided by that the curtain coating process is carried out with liquids based on organic substances, that is with organic liquids.
  • Many of these Liquids have an inherently deep surface tension of less than 40 mN / m.
  • Carrier liquids, in particular solvents have a surface tension in the Range of 15 to 35 mN / m as preferred for the purposes of the invention.
  • the problem of dynamic surface tension is eliminated in organic Liquids, because the surface tension is not due to dynamic effects such as Diffusion and adsorption must be lowered.
  • Suitable organic carrier liquids are both low-boiling and high-boiling Liquids, as long as only the surface tension does not reach the value of 40 mN / m exceeds.
  • Suitable carrier liquids are, in particular, ketones, for example Acetone, butanone and cyclohexanone, furthermore alcohols such as ethanol, Butanol and cyclohexanol, further esters such as ethyl acetate, also butyl acetate and finally aliphatic and aromatic hydrocarbons such as Low-boiling point benzine and toluene.
  • ethers such as tetrahydrofuran or even those with other or more functional groups such as chlorobenzene or 2-methoxy-1-propyl acetate.
  • Carrier liquids are useful in the context of the invention and are among the Concept of carrier liquid subsumed.

Abstract

The method involves forming and pouring a curtain (5) of coating fluids (1-4) including an organic liquid or a mixture of coating material and organic liquid, from a nozzle (11) to the surface of a web material (10) conveyed at right angles to the curtain. The organic liquid has a surface tension of at most 40 mN/M. A fluid coating (6) is solidified on the surface of the web material.

Description

Die Erfindung betrifft ein Flüssigfilm-Beschichtungsverfahren für das ein- oder mehrschichtige Beschichten eines Gegenstandes, insbesondere eines bahnartigen Substrats, wie beispielsweise eines Papier- oder Kartonmaterials, eines Kunststofffilms, einer Metallfolie oder eines -bandes oder von bahnartigen Verbundmaterialien. Der zu beschichtende Gegenstand kann jedoch auch ein Stückgut sein.The invention relates to a liquid-film coating method for the on or multilayer coating of an article, in particular a web-like Substrate, such as a paper or board material, a plastic film, a metal foil or tape or web-like composite materials. The too However, coating object may also be a piece goods.

Das Flüssigfilm-Beschichtungsverfahren, auch bekannt als Vorhang-Beschichtungsverfahren, ist seit nahezu 100 Jahren bekannt. In den Anfängen wurde es zur einschichtigen Beschichtung von Stückgütern, wie beispielsweise Pralinen oder Möbelteilen verwendet, wie dies in der DE 145 517 A beschrieben ist. Seit etwa 1960 wird das Verfahren auch für die Beschichtung von Endlosbändern, beispielsweise von Kartonmaterialien und Aluminiumfolien, eingesetzt und beispielsweise von C.C. Poirier in "Curtain Coating of Corrugated Paper Board" TAPPI 49 (10): 66A-67A, beschrieben. Das erste, technisch hoch entwickelte Vorhangverfahren für den Auftrag von einer oder gleichzeitig mehreren Schichten auf ein Endlossubstrat, insbesondere für fotografische Filme und Papiere, wird in der US-PS 3,508,947 beschrieben. Ein Beispiel für die Beschichtung zur Erzeugung von magnetischen Aufzeichnungsmaterialien ist aus der US-PS 5,044,305 bekannt, und die Beschichtung zur Erzeugung eines thermischen Aufzeichnungsmaterials oder eines Tintenstrahlaufzeichnungsmaterials wird in der DE 100 33 056 A1 beschrieben.The liquid film coating process, also known as curtain coating process, has been known for almost 100 years. In the beginning it became the one-layer coating of piece goods, such as chocolates or Furniture parts used, as described in DE 145 517 A. Since about 1960 the method is also used for the coating of endless belts, for example of Paperboard materials and aluminum foils used and, for example, by C.C. Poirier in "Curtain Coating of Corrugated Paper Board" TAPPI 49 (10): 66A-67A. The first, technically advanced curtain process for the order of one or simultaneously several layers on a continuous substrate, especially for photographic Films and papers is described in U.S. Patent 3,508,947. An example of the Coating for the production of magnetic recording materials is known from the US-PS 5,044,305, and the coating for producing a thermal Recording material or an ink jet recording material is disclosed in DE 100 33 056 A1.

Den meisten Verfahren ist gemein, dass für das Beschichtungsfluid oder die mehreren Beschichtungsfluide auf Wasser basierende Trägerflüssigkeiten für das jeweilige Beschichtungsmaterial verwendet werden. Um die Oberflächenspannung der Trägerflüssigkeit und dadurch die Oberflächenspannung letztlich des jeweiligen Beschichtungsfluids wunschgemäß einzustellen, werden den Beschichtungsfluiden, das heißt den wässrigen Trägerflüssigkeiten, Netzmittel zugesetzt. Die Netzmittel sollen die Oberflächenspannung der Trägerflüssigkeit verringern. Die DE 100 33 056 A1 beispielsweise schlägt vor, dass die Oberflächenspannung einer Trägerflüssigkeit eines Beschichtungsfluids, das auf dem zu beschichtenden Gegenstand die unterste Schicht der Beschichtung bildet, eine Oberflächenspannung von 18 bis 45 mN/m aufweisen sollte. Die DE 100 33 056 A1 lehrt ferner, dass innerhalb der mehreren Schichten der Beschichtungsfluide ein Oberflächenspannungsgradient herrschen sollte und dass ein Beschichtungsfluid, das eine auf dem Gegenstand obere Schicht der Beschichtung bildet, eine geringere Oberflächenspannung haben sollte als ein Beschichtungsfluid, das auf dem Gegenstand eine untere Schicht der Beschichtung bildet.Common to most processes is that for the coating fluid or the several Coating fluids water based carrier liquids for each Coating material can be used. To the surface tension of the Carrier liquid and thus the surface tension ultimately of the respective To adjust coating fluids as desired, the coating fluids, the is the aqueous carrier liquids, wetting agents added. The wetting agents should be the Reduce the surface tension of the carrier liquid. DE 100 33 056 A1 For example, suggests that the surface tension of a carrier liquid of a Coating fluid, which on the object to be coated, the lowest layer of Coating forms, should have a surface tension of 18 to 45 mN / m. DE 100 33 056 A1 further teaches that within the several layers of the Coating fluids should dominate a surface tension gradient and that a Coating fluid forming an upper layer of the coating on the article, should have a lower surface tension than a coating fluid used on the Subject forms a lower layer of the coating.

Die Erfahrung zeigt jedoch, dass die bekannten Beschichtungsverfahren in Bezug auf die Stabilität des Vorhangs insbesondere bei einem mehrschichtigen Vorhang, aber auch bereits bei einem einschichtigen Vorhang, problematisch sind. Die Probleme verstärken sich mit abnehmender Schichtstärke und mit abnehmender Fördergeschwindigkeit des zu beschichtenden Gegenstands und insbesondere beim Zusammentreffen von geringer Schichtstärke und niedriger Fördergeschwindigkeit. Der aus dem Beschichtungsfluid oder den mehreren Beschichtungsfluiden schichtweise aufgebaute Vorhang neigt unter Produktionsbedingungen zum Reißen.However, experience shows that the known coating processes in relation to the Stability of the curtain especially in a multi-layer curtain, but also already problematic with a single-layered curtain. Reinforce the problems with decreasing layer thickness and with decreasing conveying speed of the coating article and in particular at the meeting of Layer thickness and low conveying speed. The from the coating fluid or the curtain layered in several coating fluids tends to sink Production conditions for tearing.

Es ist daher eine Aufgabe der Erfindung, die Vorhangstabilität eines Flüssigfilm-Beschichtungsverfahrens zu verbessern.It is therefore an object of the invention to provide the curtain stability of a liquid film coating process to improve.

Die Erfindung betrifft ein Flüssigfilm-Mehrschicht-Beschichtungsverfahren, bei dem ein Vorhang aus wenigstens einem Beschichtungsfluid auf einen quer zu dem Vorhang geförderten Gegenstand gegossen und dadurch auf dem Gegenstand eine fluide Beschichtung gebildet wird. Die Förderrichtung des zu beschichtenden Gegenstands kann normal zu dem Vorhang weisen oder auch eine von der Normalen abweichende Neigung aufweisen. Die auf dem Gegenstand gebildete fluide Beschichtung wird anschließend verfestigt.The invention relates to a liquid-film multilayer coating method in which a Curtain of at least one coating fluid on a transverse to the curtain poured subsidized object and thereby a fluid on the object Coating is formed. The conveying direction of the object to be coated can normal to the curtain or also a deviating from the normal inclination respectively. The fluid coating formed on the article then becomes solidified.

Nach der Erfindung basiert das Beschichtungsfluid auf einer organischen Flüssigkeit oder mehreren organischen Flüssigkeiten. Die organische Flüssigkeit oder die mehreren organischen Flüssigkeiten kann oder können durch eine chemische Reaktion verfestigbar sein und selbst ein Beschichtungsmaterial oder einen Teil eines Beschichtungsmaterials bilden oder eine flüchtige Trägerflüssigkeit oder mehrere flüchtige Trägerflüssigkeiten sein, die selbst nicht Teil des Beschichtungsmaterials ist bzw. sind. Als Beschichtungsmaterial im Sinne der Erfindung wird dasjenige Material bezeichnet, das nach der Verfestigung eine Beschichtung oder eine einzelne Schicht einer Beschichtung bildet. Das Beschichtungsmaterial kann beispielsweise aus Bindemitteln, Pigmenten und Zusatzstoffen bestehen oder kann ein sonstiges, einer gewünschten Funktion dienendes Material sein. Das Beschichtungsfluid ist deshalb in vielen Fällen eine Mischung aus verschiedenen Stoffen, wobei nach der Erfindung mindestens einer dieser Stoffe eine organische Flüssigkeit ist. Diese organische Flüssigkeit kann wiederum das Beschichtungsmaterial oder ein Teil des Beschichtungsmaterials bilden oder eine Trägerflüssigkeit für ein Beschichtungsmaterial sein. Die Mischung kann eine Lösung oder eine Dispersion, beispielsweise eine Suspension oder Emulsion, sein.According to the invention, the coating fluid is based on an organic liquid or several organic liquids. The organic liquid or more Organic liquids may or may be solidified by a chemical reaction and even a coating material or a part of a coating material or one or more volatile carrier liquids which itself is not part of the coating material. As Coating material in the context of the invention is referred to that material which after solidification, a coating or a single layer of a coating forms. The coating material may for example consist of binders, pigments and Additives exist or may be another, serving a desired function Be material. The coating fluid is therefore often a mixture of various substances, according to the invention at least one of these substances a organic liquid is. This organic liquid can turn that Coating material or a part of the coating material form or a Carrier liquid for a coating material. The mixture can be a solution or a dispersion, for example a suspension or emulsion.

Die organische Trägerflüssigkeit eines als Mischung gebildeten Beschichtungsfluids und, falls eine organische Flüssigkeit das Beschichtungsmaterial bildet oder mitbildet, diese organische Flüssigkeit weist eine Oberflächenspannung von höchsten 40 mN/m, das heißt von höchstens 40 · 10-3 N/m, auf. Im Folgenden werden durch chemische Reaktion verfestigbare organische Flüssigkeiten und organische Trägerflüssigkeiten als organische Flüssigkeiten bezeichnet. Die Bezeichnung "organische Trägerflüssigkeit" wird nur verwendet, wenn die betreffende organische Flüssigkeit nach dem Beschichten aus dem Beschichtungsfluid entfernt wird, beispielsweise durch Verdunstung.The organic carrier liquid of a coating fluid formed as a mixture and, if an organic liquid forms or co-forms the coating material, this organic liquid has a surface tension of at most 40 mN / m, that is, at most 40 × 10 -3 N / m. Hereinafter, organic liquids solidifiable by chemical reaction and organic carrier liquids are referred to as organic liquids. The term "organic carrier liquid" is used only when the organic liquid in question is removed from the coating fluid after coating, for example by evaporation.

Durch die Verwendung einer organischen Flüssigkeit kann insbesondere auf den Einsatz von Netzmitteln verzichtet werden, die bei der Verwendung von Wasser oder wässrigen Lösungen als Trägerflüssigkeit der Erniedrigung der Oberflächenspannung dienen. Demgemäß ist die organische Flüssigkeit in einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung netzmittelfrei.By using an organic liquid can be used in particular wetting agents are dispensed with when using water or aqueous Solutions serve as a carrier liquid of the lowering of the surface tension. Accordingly, the organic liquid is in a particularly preferred Embodiment of the invention wetting agents.

Organische Flüssigkeiten, beispielsweise Ketone, Alkohole, Ester, aliphatische und aromatische Kohlenwasserstoffe und Ether, weisen die erfindungsgemäß geforderte Oberflächenspannung von Hause aus auf, so dass sich bei Verwendung mehrerer Beschichtungsfluide eine hervorragende Gleichförmigkeit der Schichten im Film und auf dem Gegenstand einstellt. Die Gleichförmigkeit stellt sich insbesondere auch für dünne Schichtstärken bei niedrigen Bahngeschwindigkeiten zufriedenstellend ein. Gegenüber wässrigen Trägerflüssigkeiten bedeutet dies eine entscheidende Vergrößerung des Betriebsfensters für das Vorhangbeschichtungsverfahren.Organic liquids, for example ketones, alcohols, esters, aliphatic and aromatic hydrocarbons and ethers, have the required according to the invention Surface tension from home on, so when using multiple Coating fluids have excellent uniformity of the layers in the film and on adjusts the object. The uniformity is especially for thin Layer thickness satisfactory at low web speeds. Across from aqueous carrier liquids, this means a significant increase in the Operating window for the curtain coating process.

Die organische Trägerflüssigkeit kann eine bei Erwärmung verdampfende Trägerflüssigkeit sein, so dass eine einschichtige Beschichtung oder die aus dem Beschichtungsfluid gebildete Schicht einer mehrschichtigen Beschichtung durch Erwärmung verfestigt wird, nämlich durch Entfernen des Trägermittels.The organic carrier liquid can evaporate on heating Be carrier liquid, so that a single-layer coating or from the Coating fluid formed layer of a multilayer coating Heating is solidified, namely by removing the carrier.

Das Beschichtungsfluid kann alternativ auch eine durch Energieeintrag verfestigbare, das Beschichtungsmaterial unmittelbar bildende, organische Flüssigkeit ohne flüchtige Anteile sein oder solch eine organische Flüssigkeit enthalten, insbesondere ein Monomer oder Oligomer, also eine reaktive organische Flüssigkeit. In dieser Ausführung der Erfindung kann die organische Flüssigkeit eine durch Erwärmung polymerisierbare Flüssigkeit sein, um die Beschichtung oder nur die betreffende(n) Schicht(en) durch Erwärmen und Polymerisieren der organischen Flüssigkeit verfestigen zu können. Die organische Flüssigkeit kann mit Vorteil auch eine durch Bestrahlung, vorzugsweise durch UV-Bestrahlung oder Elektronenbestrahlung, polymerisierbare Flüssigkeit sein, so dass die einschichtige Beschichtung oder die aus dem Beschichtungsfluid gebildete Schicht einer mehrschichtigen Beschichtung durch entsprechende Bestrahlung polymerisiert und dadurch verfestigt werden kann. The coating fluid may alternatively also be solidified by energy input, the Coating material immediately forming, organic liquid without volatile Be part or contain such an organic liquid, in particular a monomer or oligomer, ie a reactive organic liquid. In this version of the In the invention, the organic liquid may be a polymerizable by heating Be liquid to the coating or just the relevant layer (s) Heating and polymerizing the organic liquid to be able to solidify. The Organic liquid can advantageously also by irradiation, preferably by UV irradiation or electron irradiation, be polymerizable liquid, so that the single-layer coating or the layer formed from the coating fluid a multilayer coating polymerized by appropriate irradiation and can be solidified thereby.

Die Erfindung ist in besonderem Maße zur Bildung mehrschichtiger Beschichtungen geeignet. Sämtliche oder ein Teil der mehreren Beschichtungen können je von einem anderen Beschichtungsfluid gebildet werden. Es können auch zwei oder mehrere der Schichten von dem gleichen Beschichtungsfluid gebildet werden. Jede der organischen Flüssigkeiten, die die Beschichtungsfluide bilden oder mitbilden, ist besonders bevorzugt jedoch eine organische Flüssigkeit, die eine Oberflächenspannung von höchstens 40 mN/m hat. Jedes der Beschichtungsfluide ist mit anderen Worten erfindungsgemäß gebildet. Die mehreren Beschichtungsfluide sind vorzugsweise entweder nur mit organischer Trägerflüssigkeit aufgebaut oder sie enthalten oder sind nur organische Flüssigkeiten, die durch Polymerisation verfestigt werden. Grundsätzlich können jedoch auch beide Arten von Beschichtungsfluiden unterschiedliche Schichten im gleichen Vorhang bilden.The invention is particularly useful for forming multilayer coatings suitable. All or part of the multiple coatings can each be from a be formed other coating fluid. It can also be two or more of Layers are formed by the same coating fluid. Each of the organic Liquids which form or co-form the coating fluids are particularly preferred however, an organic liquid having a surface tension of at most 40 mN / m has. Each of the coating fluids is in other words according to the invention educated. The plurality of coating fluids are preferably either only built up or containing organic carrier liquid or are only organic Liquids that are solidified by polymerization. In principle, however, can Also, both types of coating fluids have different layers in the same Form curtain.

Die den Vorhang bildenden Beschichtungsfluide können nicht nur mit unterschiedlichen Beschichtungsmaterialien, sondern auch mit unterschiedlichen organischen Flüssigkeiten gebildet werden. In diesem Fall sollten die unterschiedlichen organischen Flüssigkeiten jedoch zumindest angenähert gleiche Oberflächenspannungen aufweisen. Falls die organischen Trägerflüssigkeiten der Mischungen oder die das Beschichtungsmaterial oder einen Teil desselben unmittelbar bildenden organischen Flüssigkeiten unterschiedliche Oberflächenspannungen aufweisen, sollten die Unterschiede nicht mehr als 5 mN/m und vorzugsweise nicht mehr als 2 mN/m sein. Besonders bevorzugt wird es, wenn sämtliche organischen Flüssigkeiten die gleiche Oberflächenspannung aufweisen. Am einfachsten lässt sich die Forderung der gleichen oder zumindest angenähert gleichen Oberflächenspannung bei Mischungen durch Verwendung je der gleichen organischen Flüssigkeit erfüllen.The curtain coating coating fluids can not only with different Coating materials, but also with different organic liquids be formed. In this case, the different organic liquids should however, at least approximately equal surface tensions. if the organic carrier liquids of the mixtures or the coating material or a part of the same immediately forming organic liquids different Have surface tensions, the differences should not exceed 5 mN / m and preferably not more than 2 mN / m. It is particularly preferred if all organic liquids have the same surface tension. The easiest is the requirement of the same or at least approximately the same Surface tension in mixtures by using the same organic Filling liquid.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Figuren und Diagrammen erläutert. Hierbei offenbar werdende Merkmale bilden je einzeln und in jeder Merkmalskombination die Gegenstände der Ansprüche vorteilhaft weiter. Es zeigen:

Fig. 1
die Beschichtung eines Bahnmaterials im Wege eines Mehrschichtvorhangverfahrens,
Fig. 2
die dynamische Oberflächenspannung eines wässrigen Trägermittels über dem Oberflächenalter eines Beschichtungsfluids,
Fig. 3
die Vorhangfallzeit in Abhängigkeit von der Vorhanghöhe, und
Fig. 4
die Oberflächenspannung in ein- oder mehrschichtigen Flüssigkeitsfilmen und vorhängen von wässrigen Lösungen mit Netzmitteln unter Verwendung einer Kaskadendüse.
The invention will be explained below with reference to figures and diagrams. Obviously, features which become apparent form the objects of the claims individually and in each feature combination. Show it:
Fig. 1
the coating of a web material by means of a multi-layer curtain method,
Fig. 2
the dynamic surface tension of an aqueous carrier over the surface age of a coating fluid,
Fig. 3
the curtain fall time depending on the curtain height, and
Fig. 4
the surface tension in single or multi-layer liquid films and curtains of aqueous solutions with wetting agents using a cascade nozzle.

Fig. 1 zeigt eine Beschichtungsvorrichtung für eine Flüssigfilm-Beschichtung mittels eines mehrschichtigen Vorhangs von Beschichtungsfluiden.Fig. 1 shows a coating apparatus for a liquid film coating means a multilayer curtain of coating fluids.

Die Beschichtungsvorrichtung umfasst eine Düseneinrichtung 11 für die Erzeugung des Vorhangs aus den mehreren Beschichtungsfluiden, im Ausführungsbeispiel aus den vier unterschiedlichen Beschichtungsfluiden 1 bis 4. Die nachfolgenden Ausführungen gelten jedoch auch für Vorhänge aus weniger als vier Beschichtungsfluiden, beispielsweise auch für einen Vorhang aus einem einzigen Beschichtungsfluid. Ebenso gelten sie für Vorhänge mit mehr als vier unterschiedlichen Beschichtungsfluiden. Solch ein Vorhang kann mit zehn oder noch mehr Schichten gebildet sein. Ebenso groß kann die Anzahl der unterschiedlichen Beschichtungsfluide im Vorhang sein.The coating device comprises a nozzle device 11 for the production of the Curtain of the plurality of coating fluids, in the embodiment of the four different coating fluids 1 to 4. The following statements apply but also for curtains from less than four coating fluids, for example for a curtain of a single coating fluid. Likewise, they apply to Curtains with more than four different coating fluids. Such a curtain can be formed with ten or more layers. Just as large, the number of be different coating fluids in the curtain.

Die Düseneinrichtung 11 ist eine mehrschichtige Kaskadendüse, könnte beispielsweise aber auch von einer mehrschlitzigen Schlitzdüse gebildet werden. Die Beschichtungsfluide 1 bis 4 werden der Düseneinrichtung 11 separat und jeweils in einer dem Verbrauch entsprechenden Zuführrate dosiert zugeführt. Solche Düseneinrichtungen sind bekannt und bedürfen daher keiner detaillierteren Beschreibung.The nozzle device 11 is a multilayer cascade nozzle, for example but also be formed by a multi-slot slot. The Coating fluids 1 to 4 are supplied to the nozzle device 11 separately and in each case in one the consumption corresponding feed rate fed. Such nozzle devices are known and therefore do not require a more detailed description.

Unterhalb der Düseneinrichtung 11 wird eine zu beschichtende Materialbahn 10, mit ihrer zu beschichtenden Oberfläche der Düseneinrichtung 11 zugewandt, durch eine Fördereinrichtung in eine Förderrichtung F endlos gefördert. Die Materialbahn 10 kann beispielsweise eine Papierbahn, eine Kunststofffolie oder eine Metallfolie sein. Below the nozzle device 11 is to be coated material web 10, with their surface to be coated facing the nozzle device 11, by a Conveyor in a conveying direction F endlessly conveyed. The web 10 can For example, be a paper web, a plastic film or a metal foil.

Die Düseneinrichtung 11 bildet quer zu der Materialbahn 10 parallel erstreckte, in Förderrichtung F hintereinander angeordnete Schlitze, durch die die Beschichtungsfluide 1 bis 4 austreten und nach ihrem Austritt auf einer von der Materialbahn 10 abgewandten Oberseite der Düseneinrichtung 11 in Förderrichtung F fließen. Durch die Anordnung der Schlitze in Förderrichtung F hintereinander wird auf der Oberseite der Düseneinrichtung 11 ein mehrschichtiger Flüssigkeitsfilm erzeugt. Der Flüssigkeitsfilm auf der Oberseite der Düseneinrichtung 11 weist bereits den Schichtaufbau der späteren Beschichtung der Materialbahn 10 auf. Dieser mehrschichtige Flüssigkeitsfilm fließt auf der Oberseite der Düseneinrichtung 11 in Förderrichtung F der Materialbahn 10 bis zu einer vorderen Düsenlippe 15 der Düseneinrichtung 11. Nach der Ablösung von der Düsenlippe 15 fällt der mehrschichtige Flüssigkeitsfilm im freien Fall unter Bildung des Vorhangs 5 im Wesentlichen lotrecht auf die unterhalb der Düsenlippe 15 durchgeförderte Materialbahn 10, trifft auf deren Oberseite auf und bildet eine mehrschichtige fluide Beschichtung 6. Die quer zu der Förderrichtung F gemessene Breite des Vorhangs 5 wird durch eine beidseitige Seitenberandung 7 vorgegeben.The nozzle device 11 forms transverse to the material web 10 in parallel, in Conveying direction F successively arranged slots through which the coating fluids 1 to 4 emerge and after their exit on a side facing away from the material web 10 Top of the nozzle device 11 in the conveying direction F flow. By the arrangement the slots in the conveying direction F one behind the other is on top of the Nozzle device 11 generates a multilayer liquid film. The liquid film on the top of the nozzle device 11 already has the layer structure of the later Coating the web 10 on. This multilayer liquid film flows the top of the nozzle device 11 in the conveying direction F of the material web 10 up to a front nozzle lip 15 of the nozzle device 11. After the detachment from the Nozzle lip 15 falls the multilayer liquid film in free fall to form the Curtain 5 substantially perpendicular to the below the die lip 15th conveyed material web 10, strikes on the top and forms a multilayered fluid coating 6. Measured transversely to the conveying direction F. Width of the curtain 5 is determined by a two-sided side boundary 7.

Die auf der Materialbahn 10 gebildete fluide Beschichtung 6 wird anschließend verfestigt, beispielsweise durch Trocknung.The fluid coating 6 formed on the material web 10 is subsequently solidified, for example by drying.

Die Beschichtungsvorrichtung umfasst ferner eine unterhalb der Düseneinrichtung 11 angeordnete Gießwalze 12, um die die Materialbahn 10 umgelenkt wird. Der Vorhang 5 trifft auf der Oberseite der Materialbahn 10 in einem Bahnbereich auf, der von der Gießwalze 12 abläuft, aber von der Gießwalze 12 noch unterstützt wird. An der Außenseite der Gießwalze 12 bahnaufwärts von der Auftrefflinie des Vorhangs 5 auf der Materialbahn 10 ist ferner eine Auffangwanne 13 mit integrierter Saugvorrichtung 14 angeordnet. Die Auffangwanne 13 dient zur Auffüllung und Reinigung der Düseneinrichtung 11 sowie zur Bildung des Flüssigkeitsvorhangs. Während diesen Arbeitsphasen wird die Düseneinrichtung 11 horizontal in eine Parkposition derart zurückverschoben, dass die sich von der Düsenlippe 15 ablösenden Beschichtungsfluide in die direkt darunterliegende Wanne 13 fallen. The coating device further comprises a below the nozzle device 11th arranged casting roll 12, around which the web 10 is deflected. The curtain 5 impinges on the upper side of the material web 10 in a web area which is separated from the web Casting roller 12 expires, but is still supported by the casting roll 12. At the Outside of the casting roll 12 upstream of the impact line of the curtain 5 on the Material web 10 is further a drip pan 13 with integrated suction device 14th arranged. The drip pan 13 serves to fill and clean the Nozzle device 11 and for forming the liquid curtain. During these Working phases, the nozzle device 11 is horizontally in a parking position such shifted back that the detaching from the die lip 15 coating fluids fall into the directly underlying trough 13.

Die der Giesswalze 12 gegenüberliegende Wand der Wanne 13 ist zudem so ausgebildet, dass sich ein enger, präziser und konzentrischer Spalt zwischen der Wanne 13 und der Giesswalze 12 beziehungsweise der die Giesswalze 12 umschlingenden Materialbahn 10 bildet. Die Weite dieses Spalts muss klein sein, vorzugsweise 0.5 mm, so dass die Wanne 13 mit ihrer Unterseite eine Rakelwirkung erzielt, mit welcher ein wesentlicher Teil der von der unbeschichteten Materialbahn 10 mitgeschleppten Luftgrenzschicht entfernt, d.h. abgerakelt wird. Mit der aus einem relativ engen Schlitz und einem relativ grossen Kanal bestehenden Saugvorrichtung 14 (Staubsaugerprinzip) wird zudem ein Teil der Grenzschichtluft, die in den konzentrischen Spalt zwischen Wanne 13 und Giesswalze 12 eintritt, mit Hilfe einer externen Vakuumquelle abgesaugt. Das Abrakeln und Absaugen eines wesentlichen Teils der Grenzschichtluft bewirkt, dass das Vorhangverfahren auch bei hohen Geschwindigkeiten der Materialbahn 10 betrieben werden kann, ohne dass die verbleibende Restmenge der Grenzschichtluft entlang der quer zur Materialbahn 10 verlaufenden Benetzungslinie des auftreffenden Vorhangs 5 zwischen Vorhang 5 und Materialbahn 10 eingezogen wird.The casting roll 12 opposite wall of the tub 13 is also designed to that a narrow, precise and concentric gap between the trough 13 and the Giesswalze 12 and the casting rollers 12 wraparound web 10th forms. The width of this gap must be small, preferably 0.5 mm, so that the Sump 13 achieved with its underside a squeegee effect with which a substantial Part of the entrained by the uncoated web 10 air boundary layer removed, i. is doctored off. With the out of a relatively narrow slot and a relative large channel existing suction device 14 (vacuum cleaner principle) is also a part the boundary layer air in the concentric gap between trough 13 and Casting roller 12 enters, extracted by means of an external vacuum source. The scraping and aspirating a substantial portion of the boundary layer air causes the Curtain method operated even at high speeds of the web 10 can be, without the remaining amount of boundary layer air along the wetting line of the impinging curtain 5 running transversely to the material web 10 between curtain 5 and web 10 is fed.

Jedes der Beschichtungsfluide 1 bis 4 ist oder enthält eine organische Flüssigkeit, die als solche gleichzeitig das Beschichtungsmaterial oder einen Teil desselben bildet, oder eine Mischung aus einem Beschichtungsmaterial und einer organischen Trägerflüssigkeit, die im Fall einer Lösung des Beschichtungsmaterials in der Trägerflüssigkeit auch als Lösemittel bezeichnet werden kann. Sämtliche Beschichtungsfluide 1 bis 4, falls sie Mischungen sind, können Dispersionen, beispielsweise Emulsionen oder Suspensionen, oder Lösungen sein. Auch Mischformen, bei denen eines oder mehrere der Beschichtungsfluide 1 bis 4 eine Lösung und ein anderes oder mehrere andere der Beschichtungsfluide 1 bis 4 eine Dispersion sind, sind möglich. Es können auch eine oder mehrere der Schichten eine Mischung und eine andere oder mehrere andere der Schichten eine das Beschichtungsmaterial oder einen Teil desselben bildende organische Flüssigkeit sein. Wesentlich ist allerdings, dass sämtliche Flüssigkeiten oder doch deren Mehrzahl organischer Natur sind, um die Stabilität des Vorhangs 5 zu gewährleisten. Es soll zwar nicht kategorisch ausgeschlossen sein, dass die eine oder andere der Flüssigkeiten auf Wasser basiert, bei weitem bevorzugt wird es jedoch, wenn die Flüssigkeiten der den Vorhang 5 bildenden Beschichtungsfluide 1 bis 4 ausnahmslos organischer Natur sind.Each of the coating fluids 1 to 4 is or contains an organic liquid called as at the same time forms the coating material or a part of it, or one Mixture of a coating material and an organic carrier liquid, the in the case of a solution of the coating material in the carrier liquid also as Solvent can be designated. All coating fluids 1 to 4, if they Are mixtures, dispersions, for example emulsions or suspensions, or solutions. Also mixed forms, where one or more of the Coating fluids 1 to 4 a solution and another or more of the other Coating fluids 1 to 4 are a dispersion are possible. It can also be a or more of the layers one mixture and one or more other ones Layers a the coating material or a part thereof forming organic Be liquid. It is essential, however, that all liquids or their The majority of organic nature are to ensure the stability of the curtain 5. It should not be excluded categorically that one or the other of Liquids based on water, but it is far preferable if the Liquids of the curtain 5 forming coating fluids 1 to 4 without exception organic nature.

Ein wichtiger Aspekt des Vorhangbeschichtungsverfahrens ist, wie bereits erwähnt, die Stabilität des Vorhangs. Ein Flüssigkeitsvorhang, beispielsweise der Vorhang 5, wird als stabil bezeichnet, wenn er über lange Betriebszeiten, das heißt über mehrere Stunden, von ständig präsenten Störeinflüssen nicht aufgerissen werden kann. Ein solcher Vorhang wird auch als produktionstauglich bezeichnet, das heißt er kann für die industrielle Beschichtung eingesetzt werden.An important aspect of the curtain coating process, as already mentioned, is the Stability of the curtain. A liquid curtain, for example the curtain 5, is called stable if it is used for long periods of operation, ie for several hours, can not be torn open by constantly present disturbing influences. Such a curtain is also referred to as suitable for production, that is he can for the industrial Coating be used.

Die Erfindung hat erkannt, dass eine niedrige Oberflächenspannung von höchstens 40 mN/m der verwendeten Flüssigkeiten der Vorhangstabilität förderlich ist, und zwar insbesondere dann, wenn dynamische Prozesse reduziert oder idealerweise gänzlich vermieden werden können. Solche dynamischen Prozesse sind Fließvorgänge und Diffusionsvorgänge innerhalb der Fluidschichten und zwischen den Fluidschichten des Vorhangs. Solche dynamischen Prozesse werden erfindungsgemäß bis zur praktischen Bedeutungslosigkeit dadurch reduziert, dass die Flüssigkeit im Falle eines einschichtigen Vorhangs organischer Natur ist und im Falle eines mehrschichtigen Vorhangs die Mehrzahl oder deutlich bevorzugt sämtliche Flüssigkeiten organischer Natur sind. Falls die unterschiedlichen Beschichtungsmaterialien einer mehrschichtigen Beschichtung es erlauben, sollte für Mischungen mit je einem anderen Beschichtungsmaterial sogar nur eine einzige organische Flüssigkeit für solche unterschiedlichen Beschichtungsfluide des Vorhangs verwendet werden, um Oberflächenspannungsidentität zu erhalten.The invention has recognized that a low surface tension of at most 40 mN / m of the liquids used is conducive to curtain stability, namely especially when dynamic processes are reduced or ideally completely can be avoided. Such dynamic processes are flow processes and Diffusion processes within the fluid layers and between the fluid layers of the Curtain. Such dynamic processes are inventively practical Insignificance thereby reduces the liquid in the case of a single-layered Curtain of organic nature and in the case of a multi-layered curtain the Majority or, most preferably, all liquids are organic in nature. If the different coating materials of a multilayer coating it For mixtures with just one other coating material, it should only be allowed a single organic liquid for such different coating fluids of the Curtain can be used to obtain surface tension identity.

Die Problematik von zeitabhängigen Fließ- und Diffusionsvorgängen in Flüssigkeitsvorhängen ist grundsätzlich bekannt, beispielsweise aus "Surfactants: Static and Dynamic Surface Tension", Y. M. Tricot, in Liquid Film Coating, Chapter 4, Chapman & Hall, London. Bei wässrigen Lösungen ist die Oberflächenspannung von neu entstandenen Oberflächen eine zeitabhängige und somit dynamische Materialeigenschaft, weil darin enthaltene oberflächenaktive Moleküle zuerst vom Inneren der Flüssigkeit an die Oberfläche diffundieren und dort adsorbiert werden, bevor sie die Oberflächenspannung erniedrigen. Vor allem der Diffusionsvorgang wird stark von der Viskosität der Flüssigkeit und von den lokalen Strömungsverhältnissen beeinflusst.The problem of time-dependent flow and diffusion processes in Fluid curtains are basically known, for example from "Surfactants: Static and Dynamic Surface Tension ", Y.M. Tricot, in Liquid Film Coating, Chapter 4, Chapman & Hall, London. In aqueous solutions, the surface tension of new resulting surfaces a time-dependent and thus dynamic material property, because surface active molecules contained therein first from inside the liquid diffuse the surface and be adsorbed there before the Lower surface tension. Especially the diffusion process is strongly influenced by the Viscosity of the liquid and influenced by the local flow conditions.

Fig. 2 zeigt den Zusammenhang, der von dem Alter der freien Flüssigkeitsoberfläche, von der charakteristischen Zeit des Diffusionsvorgangs und der Netzmittelkonzentration abhängt. Bekannt ist, dass die charakteristische Zeit des Diffusionsvorgangs von der Art eines eingesetzten Netzmittels, das heißt von seiner Molekülstruktur, und von der Netzmittelkonzentration abhängt. Die charakteristische Zeit kann bis zu mehreren Sekunden dauern. Bei ausreichend langer Diffusionszeit wird die Gleichgewichtsoberflächenspannung, das heißt die statische Oberflächenspannung, erreicht. Bis zum Erreichen der statischen Oberflächenspannung weisen mit Netzmitteln versetzte wässrige Lösungen daher eine sich ändernde Oberflächenspannung auf.
Aus Fig. 2 wird insbesondere ersichtlich, dass eine niedrige Oberflächenspannung von 40 mN/m und vorzugsweise weniger bei einem geringen Oberflächenalter der betreffenden wässrigen Lösung nur dann erreicht werden kann, wenn große Mengen eines schnell diffundierenden Netzmittels zugegeben werden. Die Zugabe von Netzmitteln mag zwar die Vorhangstabilität optimieren, ist aber in vielen potenziellen Anwendungen problematisch oder sogar verboten. In Verpackungsmaterialien z.B. für Nahrungs- oder Arzneimitteln sind Netzmittel unerwünscht oder werden von den zuständigen Zulassungsbehörden, beispielsweise der FDA in den USA, nicht erlaubt, wenn die Netzmittelmoleküle mit dem zu verpackenden Produkt in Berührung kommen und die Gefahr besteht, dass die Produkteigenschaften durch auf das Füllgut übergehende Netzmittelmoleküle verändert werden könnten. Bei Materialien, die nach der Beschichtung bedruckt werden sollen, beispielsweise in einem Tintenstrahldruckverfahren, können Netzmittel ebenfalls problematisch sein, weil sie das Benetzen und das Verlaufen der Tinte auf dem zu bedruckenden Material negativ beeinflussen können. Die Erfindung schafft hier Abhilfe, insbesondere wenn auf den Einsatz von Netzmitteln gänzlich verzichtet wird, wofür die Erfindung gerade die besten Voraussetzungen schafft. Die Erfindung eröffnet somit den für die Massenproduktion besonders geeigneten Vorhangbeschichtungsverfahren neue Einsatzgebiete, nämlich insbesondere die vorstehend genannten.Fig. 2 shows the relationship depending on the age of the free liquid surface, the characteristic time of the diffusion process and the wetting agent concentration. It is known that the characteristic time of the diffusion process depends on the type of wetting agent used, that is to say on its molecular structure, and on the wetting agent concentration. The characteristic time can take up to several seconds. With sufficiently long diffusion time, the equilibrium surface tension, that is, the static surface tension, is achieved. Until the static surface tension is reached, aqueous solutions mixed with wetting agents therefore have a changing surface tension.
It can be seen in particular from FIG. 2 that a low surface tension of 40 mN / m and preferably less with a low surface age of the aqueous solution in question can only be achieved if large amounts of a fast-diffusing wetting agent are added. Although adding wetting agents may improve curtain stability, it is problematic or even banned in many potential applications. In packaging materials such as food or drug wetting agents are undesirable or are not allowed by the relevant regulatory authorities, such as the FDA in the US, when the surfactant molecules come into contact with the product to be packaged and there is a risk that the product properties by on the Filling material passing wetting agent molecules could be changed. For materials to be printed after coating, such as in an ink-jet printing process, wetting agents can also be problematic because they can adversely affect wetting and bleeding of the ink on the material to be printed. The invention provides a remedy, especially when it is completely dispensed with the use of wetting agents, for which the invention just creates the best conditions. The invention thus opens up new fields of application for the curtain coating processes which are particularly suitable for mass production, namely in particular those mentioned above.

Für die Analyse der Vorhangstabilität soll im Folgenden die charakteristische Diffusionszeit mit der charakteristischen Fallzeit des Vorhangs verglichen werden.For the analysis of curtain stability, the following is the characteristic Diffusion time can be compared with the characteristic fall time of the curtain.

Die Fallzeit hängt von der Vorhanggeschwindigkeit Vv ab, die ihrerseits durch die von der Düsenart abhängige Anfangsgeschwindigkeit V0, die Fallhöhe x des Vorhangs und die Gravitationsbeschleunigung g näherungsweise bestimmt wird durch: Vv = V0 + 2gx The fall time depends on the curtain speed V v , which in turn is approximately determined by the initial velocity V 0 dependent on the nozzle type, the drop height x of the curtain and the gravitational acceleration g: V v = V 0 + 2GX

Für die Praxis kann im Allgemeinen die Anfangsgeschwindigkeit V0 vernachlässigt werden, da deren Abhängigkeit von der Düsenart meist gering und die Anfangsgeschwindigkeit meist wesentlich kleiner als der Gravitationsterm in Gleichung (1) ist.In practice, the initial velocity V 0 can generally be neglected, since its dependence on the type of nozzle is usually low and the initial velocity is usually much smaller than the gravitational term in equation (1).

In Fig. 3 ist ein typisches Beispiel der Abhängigkeit der Vorhangfallzeit von der Fallhöhe x dargestellt. Für industriell relevante Vorhanghöhen von 50 bis 300 mm beträgt die Vorhangfallzeit demnach zwischen 50 und 200 ms. Dies ist eine sehr kurze Zeit, vor allem im Vergleich zu der Diffusionszeit, die erforderlich ist, um in wässrigen Lösungen die auf Grund des kurzen Oberflächenalters im Vorhang bedeutungsvolle Oberflächenspannung von höchstens 40 mN/m und vorzugsweise weniger zu erzeugen.In Fig. 3, a typical example of the dependence of the curtain fall time on the drop height x shown. For industrially relevant curtain heights of 50 to 300 mm, the Curtain drop time therefore between 50 and 200 ms. This is a very short time ago all compared to the diffusion time, which is required to in aqueous solutions the meaningful due to the short surface age in the curtain Surface tension of at most 40 mN / m and preferably less to produce.

Wie in "Curtain Coating" von K. Miyamoto und Y. Katagiri, Chapter 11c in Liquid Film Coating, Chapman & Hall, London, beschrieben, kann das theoretische Stabilitätskriterium für den Vorhang durch die nachfolgende Gleichung (2) quantifiziert werden: We = ρQVν σ = ρUHFVV σ > 2 As described in "Curtain Coating" by K. Miyamoto and Y. Katagiri, Chapter 11c in Liquid Film Coating, Chapman & Hall, London, the theoretical stability criterion for the curtain can be quantified by equation (2) below: We = ρ QV ν σ = ρ UH F V V σ > 2

We ist die dimensionslose Weberzahl, die das Verhältnis zwischen Trägheits- und Oberflächenspannungskräften beschreibt, ρ und σ sind die Dichte und die Oberflächenspannung des Beschichtungsfluids, Q ist das Verhältnis Volumenstrom/Breite, Vv ist die Vorhanggeschwindigkeit gemäß Gleichung (1), U ist die Geschwindigkeit der zu beschichtenden Bahn und HF ist die nasse Dicke der Beschichtung auf der Bahn.We are the dimensionless Weber number, which describes the relationship between inertial and surface tension forces, ρ and σ are the density and the surface tension of the coating fluid, Q is the ratio volumetric flow / width, V v is the curtain velocity according to equation (1), U is the Speed of the web to be coated and H F is the wet thickness of the coating on the web.

Das Vorhangbeschichtungsverfahren gehört zu der Klasse der sogenannten vordosierten Beschichtungsverfahren, bei denen nur gerade die exakt benötigte Menge Beschichtungsfluid zu der Düseneinrichtung gepumpt wird. Im Unterschied zu anderen Beschichtungsverfahren, wie Walzen-, Rakel- oder Luftmesserverfahren, wird das Vorhangverfahren ohne Überschussflüssigkeit betrieben. Auf Grund des Massenerhaltungsgesetztes kann deshalb geschlossen werden, dass der Volumenstrom V* und somit auch der Volumenstrom pro Breite Q gemäß der nachfolgenden Gleichung (3) von der Gießbreite W, der Bahngeschwindigkeit U und der nassen Filmdicke HF abhängen: V* = QW = UHFW The curtain coating process belongs to the class of so-called pre-metered coating processes, in which only just the exact amount of coating fluid is pumped to the nozzle device. In contrast to other coating methods, such as roller, knife or air knife method, the curtain method is operated without excess liquid. On the basis of the law of conservation of mass, it can therefore be concluded that the volume flow V * and thus also the volume flow per width Q depend on the casting width W, the web speed U and the wet film thickness H F according to equation (3) below: V * = QW = UH F W

Insbesondere wird der Volumenstrom pro Breite Q durch die Bahngeschwindigkeit U und die nasse Filmdicke HF wie folgt bestimmt: Q = UHF In particular, the volume flow per width Q is determined by the web speed U and the wet film thickness H F as follows: Q = UH F

Aus Gleichung (2) kann nicht nur geschlossen werden, dass die Vorhangstabilität von der Oberflächenspannung σ und dem Volumenstrom/Breite Q abhängt, sondern dass die Vorhangstabilität auch bei kleinen Werten von Q gewährleistet bleibt, solange die Oberflächenspannung σ ausreichend klein ist. Aus Gleichung (4) kann weiter geschlossen werden, dass bei gegebener Bahngeschwindigkeit U die nasse Filmdicke HF oder bei gegebener Filmdicke HF die Bahngeschwindigkeit U umso mehr reduziert werden kann, je tiefer die Oberflächenspannung σ ist. Das Herstellen von sehr dünnen Schichten und auch das Beschichten bei sehr tiefen Bahngeschwindigkeiten mit dem Vorhangverfahren sind von industrieller Bedeutung, weil hierdurch eine äußerst hohe Gleichförmigkeit und damit eine hohe Qualität der Beschichtung erzeugt werden kann.From equation (2), it can be concluded not only that the curtain stability depends on the surface tension σ and the volume flow / width Q, but that the curtain stability is ensured even with small values of Q as long as the surface tension σ is sufficiently small. From equation (4) it can further be concluded that for a given web speed U, the wet film thickness H F or for a given film thickness H F the web speed U can be reduced all the more, the lower the surface tension σ is. The production of very thin layers and also the coating at very low web speeds with the curtain method are of industrial importance, because in this way an extremely high uniformity and thus a high quality of the coating can be produced.

In der US-PS 3,632,374 wird erwähnt, dass der minimale Volumenstrom pro Breite Q für wässrige Lösungen etwa 0,5 cm2/s beträgt. Mit diesem Minimalwert für Q kann die Vorhangstabilität jedoch über lange Betriebszeiten kaum stabil gehalten werden. Vielmehr sollte bei Verwendung wässriger Lösungen als Trägerflüssigkeit das Minimum von Q für industrielle Anwendungen wenigstens 1,0 cm2/s betragen. Dieser große Wert macht es andererseits jedoch unmöglich, dünne Schichten und vor allem dünne Schichten bei gleichzeitig tiefen Bahngeschwindigkeiten zu erzeugen, was in industriellen Anwendungen des Vorhangbeschichtungsverfahrens oft ein Nachteil ist.It is mentioned in US Pat. No. 3,632,374 that the minimum volume flow per width Q for aqueous solutions is about 0.5 cm 2 / s. With this minimum value for Q, however, the curtain stability can hardly be kept stable over long periods of operation. Rather, when using aqueous solutions as carrier liquid, the minimum of Q for industrial applications should be at least 1.0 cm 2 / s. On the other hand, however, this large value makes it impossible to produce thin layers and above all thin layers at simultaneously low line speeds, which is often a disadvantage in industrial applications of the curtain coating method.

Ferner hat die Erfindung erkannt, dass nicht nur die unterste Schicht eines mehrschichtigen Vorhangs eine geringe Oberflächenspannung haben sollte, wie dies in der DE 100 33 056 A1 gefordert wird. Die Wirkung einer sich rasch einstellenden geringen Oberflächenspannung auf die Vorhangstabilität beruht auf der Fähigkeit, lokale Querströmungen, so genannte Marangoni-Strömungen, auf der Vorhangoberfläche zu vermeiden, die durch lokale Oberflächenspannungsdifferenzen als Folge von Störungen erzeugt werden. Einerseits hat ein Flüssigkeitsvorhang zwei äußere Oberflächen, an denen Störungen angreifen können. Andererseits müssen bei einer Mehrschichtanwendung auch die Schichten zwischen den äußersten Schichten die Fähigkeit haben, ihre Oberflächenspannung rasch auf diese Werte zu reduzieren, damit die Vorhangstabilität auch dann gewährleistet bleibt, wenn die äußeren Schichten den Störungen nicht widerstehen können. Ein mehrschichtiger Vorhang ist also insbesondere dann industriell robust bzw. stabil, wenn alle Schichten des Vorhangs eine erfindungsgemäß geringe Oberflächenspannung von höchstens 40 mN/m haben. Vorzugsweise sind die Oberflächenspannungen sämtlicher Schichten noch geringer.Furthermore, the invention has recognized that not only the lowest layer of a multilayer curtain should have a low surface tension, as in DE 100 33 056 A1 is required. The effect of a rapidly adjusting low surface tension on the curtain stability is due to the ability to local Cross flows, so-called Marangoni currents, on the curtain surface too avoid being affected by local surface voltage differences as a result of interference be generated. On the one hand, a liquid curtain has two outer surfaces, on which can attack disturbances. On the other hand, at a Multi-layer application, too, the layers between the outermost layers Ability to rapidly reduce their surface tension to these levels the curtain stability is guaranteed even if the outer layers of the Disturbances can not resist. A multi-layered curtain is so special then industrially robust or stable, if all layers of the curtain one According to the invention have low surface tension of at most 40 mN / m. Preferably, the surface tensions of all layers are even lower.

Weitere Probleme können sich ergeben, wenn das Vorhangbeschichtungsverfahren für wässrige Lösungen in Kombination mit einer Kaskadendüse angewendet wird, wie sie beispielhaft in Fig. 1 dargestellt ist. Insbesondere ergibt sich bei dieser Düsenkonfiguration eine unsymmetrische Situation bezüglich der Oberflächenspannung zwischen der in Förderrichtung F der Materialbahn 10 vorderen äußeren Vorhangfläche und der hinteren äußeren Vorhangfläche.Further problems may arise when using the curtain coating method for aqueous solutions are used in combination with a cascade nozzle, as they are is exemplified in Fig. 1. In particular, this results in this Nozzle configuration an unsymmetrical situation with respect to the surface tension between the front in the conveying direction F of the material web 10 outer curtain surface and the rear outer curtain surface.

Wie aus Fig. 1 ersichtlich, liegt der Ursprung der vorderen äußeren Vorhangfläche beim Schlitzaustritt der obersten Schicht 1 auf der schiefen Ebene der Kaskadendüse 11. Je nach Anzahl der Schichten kann dieser Ort weit weg von der Düsenlippe 15 sein. Bei einer Bildung von drei Fluidschichten beispielsweise, beträgt die Distanz von Schlitzaustritt bis zur Düsenlippe 15 ungefähr 150 mm. Das Alter der freien Filmoberfläche am Ort der Düsenlippe 15, das heißt an dem Ort, an dem der Vorhang 5 beginnt, wird durch die Fließgeschwindigkeit des mehrschichtigen Fluidfilms auf der schiefen Ebene bestimmt. Die Fließgeschwindigkeit hängt von den Viskositäten der Beschichtungsfluide, deren Dichten und Volumenströmen und vom Neigungswinkel ab. Für einen dreischichtigen Fluidfilm mit einer Viskosität von 50 mPas beträgt das Oberflächenalter an der Düsenlippe 15 etwa 2 Sekunden. Während dieser Zeit können Netzmittelmoleküle bei Verwendung wässriger Trägerflüssigkeiten an die Flüssigkeitsoberfläche diffundieren und infolge Adsorption die Oberflächenspannung vermindern.As can be seen from Fig. 1, the origin of the front outer curtain surface is at Slot exit of the uppermost layer 1 on the inclined plane of the cascade nozzle 11. Je according to the number of layers, this location can be far away from the nozzle lip 15. at For example, the formation of three fluid layers is the distance from Slot exit to the nozzle lip 15 about 150 mm. The age of the free Film surface at the location of the nozzle lip 15, that is, at the location where the curtain 5 is determined by the flow rate of the multilayer fluid film on the determined inclined plane. The flow rate depends on the viscosities of the Coating fluids, their densities and volumetric flows and from the angle of inclination. For a three-layer fluid film having a viscosity of 50 mPas, this is Surface age at the die lip 15 about 2 seconds. During this time you can Wetting agent molecules when using aqueous carrier liquids to the Liquid surface diffuse and due to adsorption the surface tension Reduce.

Wie in Fig. 4 schematisch dargestellt ist, hat die vordere Vorhangfläche beim Vorhanganfang, das heißt an der Düsenlippe 15, deshalb eine tiefe Oberflächenspannung. Ist die Fließzeit des Fluidfilms auf der Düsenfläche lang genug, erreicht die Oberflächenspannung sogar den Gleichgewichtswert, welcher der statischen Oberflächenspannung entspricht. Unterhalb der Düsenlippe 15 wird die vordere äußere Vorhangfläche infolge der Gravitationsbeschleunigung gestreckt, das heißt es entsteht dort eine neue Flüssigkeitsoberfläche, die unmittelbar nach ihrer Entstehung weniger Netzmittelmoleküle enthält, so dass die lokale Oberflächenspannung zuerst wieder zunimmt, bevor sie infolge Netzmitteldiffusion und -adsorption nach einer gewissen Fallzeit wieder abnimmt. Fig. 4 zeigt diesen Zusammenhang und zeigt darüber hinaus auch den Verlauf der Oberflächenspannung in Abhängigkeit vom Oberflächenalter für die hintere äußere Vorhangfläche.As shown schematically in Fig. 4, the front curtain surface at Curtain start, that is, at the nozzle lip 15, therefore a deep surface tension. If the flow time of the fluid film on the nozzle surface is long enough, the Surface tension even the equilibrium value, which is the static Surface tension corresponds. Below the nozzle lip 15, the front outer Curtain surface stretched due to the gravitational acceleration, that is, it arises there a new liquid surface, the immediately after their emergence less Contains wetting agent molecules, so that the local surface tension first again increases before they due to wetting and adsorption Fall time decreases again. Fig. 4 shows this relationship and shows beyond also the course of the surface tension as a function of the surface age for the rear outer curtain surface.

Der Ursprung der hinteren äußeren Vorhangfläche (Rückseite) liegt an der Düsenlippe 15. Ebenfalls infolge der Gravitationsbeschleunigung wird diese Oberfläche unmittelbar nach ihrer Entstehung gestreckt, so dass die Oberflächenspannung, wie vorstehend beschrieben, nur relativ langsam abnimmt. Als Folge davon besteht zwischen der vorderen und der hinteren äußeren Vorhangfläche eine Oberflächenspannungsdifferenz Δσ, die an der Düsenlippe 15 sehr groß sein kann und mit zunehmender Fallzeit, das heißt in Abhängigkeit von der Vorhanghöhe, abnimmt. Diese Oberflächenspannungsdifferenz Δσ zwischen den beiden äußeren Vorhangflächen führt jedoch zu einer Beeinflussung der Vorhangfallkurve. Insbesondere kann der Vorhang unmittelbar unterhalb der Düsenlippe 15 stark nach hinten gebogen werden. Dieses Phänomen ist unter dem Stichwort "tea pot effect" bekannt und führt zu einer Verminderung der Vorhangstabilität, weil es schwierig wird, die Fallkurve des Vorhangs mit der Form der Vorhangseitenberandung 7 in Einklang zu bringen. Andererseits können infolge Wirbelbildung entlang der hinteren Kante der Düsenlippe 15 Linien und Streifen im Vorhang entstehen, wodurch die Qualität der Beschichtung auf der Materialbahn 10 negativ beeinflusst wird.The origin of the rear outer curtain surface (back) is located on the die lip 15. Also due to the gravitational acceleration, this surface becomes immediate stretched after their formation, so that the surface tension, as above described, only decreases relatively slowly. As a result, between the Front and rear outer curtain surface, a surface tension difference Δσ, which can be very large at the nozzle lip 15 and with increasing falling time, the means depending on the curtain height, decreases. This Surface tension difference Δσ between the two outer curtain surfaces leads however, to influence the curtain drop curve. In particular, the curtain can be bent directly under the nozzle lip 15 strongly to the rear. This Phenomenon is known under the keyword "tea pot effect" and leads to a Reduction of curtain stability, because it becomes difficult, the fall curve of the curtain consistent with the shape of the curtain side boundary 7. on the other hand can due to vortex formation along the trailing edge of the nozzle lip 15 lines and Strips in the curtain arise, which increases the quality of the coating on the Material web 10 is adversely affected.

Nach der Erfindung werden die vorstehend beschriebenen Nachteile dadurch vermieden, dass das Vorhangbeschichtungsverfahren mit Flüssigkeiten durchgeführt wird, die auf organischen Stoffen basieren, das heißt mit organischen Flüssigkeiten. Viele dieser Flüssigkeiten haben eine inhärent tiefe Oberflächenspannung von weniger als 40 mN/m. Eine große Zahl von industriell in anderen Anwendungen gebräuchlichen organischen Trägerflüssigkeiten, insbesondere Lösemitteln, haben eine Oberflächenspannung im Bereich von 15 bis 35 mN/m, wie dies für die Zwecke der Erfindung bevorzugt wird. Das Problem der dynamischen Oberflächenspannung entfällt bei organischen Flüssigkeiten, weil die Oberflächenspannung nicht erst durch dynamische Effekte wie Diffusion und Adsorption erniedrigt werden muss. Die Oberflächenspannung solcher Flüssigkeiten ist deshalb auch für sehr kurze Oberflächenalter gering, und zwar geringer als der erfindungsgemäß nicht zu überschreitende Maximalwert von 40 mN/m. Dies konnte durch direkte Messung der Oberflächenspannung im Vorhang mit Hilfe der Machwinkelmethode, wie sie in dem auf Y. M. Tricot zurückgehenden Beitrag "Surfactants: Static and Dynamic Surface Tension" beschrieben wird, nachgewiesen werden. Vorteilhaft ist ferner, dass die Oberflächenspannung nicht erst durch Zugabe von Netzmittelmolekülen verringert werden muss. Bei mehrschichtigen Anwendungen ist die Forderung einer tiefen Oberflächenspannung für alle Schichten von vornherein erfüllt.According to the invention, the disadvantages described above are avoided by that the curtain coating process is carried out with liquids based on organic substances, that is with organic liquids. Many of these Liquids have an inherently deep surface tension of less than 40 mN / m. A large number of organic in use in other applications Carrier liquids, in particular solvents, have a surface tension in the Range of 15 to 35 mN / m as preferred for the purposes of the invention. The problem of dynamic surface tension is eliminated in organic Liquids, because the surface tension is not due to dynamic effects such as Diffusion and adsorption must be lowered. The surface tension of such Liquids are therefore low even for very short surface ages, and indeed lower as the maximum value of 40 mN / m not to be exceeded according to the invention. This could by direct measurement of the surface tension in the curtain with the help of Mach angle method, as described in the contribution to Y. M. Tricot "Surfactants: Static and Dynamic Surface Tension" is demonstrated become. Another advantage is that the surface tension not only by adding must be reduced by wetting agent molecules. For multi-layer applications the requirement of a deep surface tension for all layers from the outset Fulfills.

Als organische Trägerflüssigkeiten eignen sich sowohl tiefsiedende als auch hochsiedende Flüssigkeiten, solange nur die Oberflächenspannung den Wert von 40 mN/m nicht überschreitet. Geeignete Trägerflüssigkeiten sind insbesondere Ketone wie beispielsweise Aceton, Butanon und Cyclohexanon, des weiteren Alkohole wie beispielsweise Ethanol, Butanol und Cyclohexanol, ferner Ester wie beispielsweise Ethylacetat, auch Butylacetat und schließlich auch aliphatische und aromatische Kohlenwasserstoffe wie beispielsweise Siedegrenzenbenzin und Toluol. Nicht zu vergessen sind auch Ether wie Tetrahydrofuran oder auch solche mit anderen oder mehreren funktionellen Gruppen wie Chlorbenzol oder 2-Methoxy-1-Propyl-Acetat. Auch Mischungen der vorstehend genannten Trägerflüssigkeiten sind im Sinne der Erfindung verwendbar und werden unter den Begriff der Trägerflüssigkeit subsumiert.Suitable organic carrier liquids are both low-boiling and high-boiling Liquids, as long as only the surface tension does not reach the value of 40 mN / m exceeds. Suitable carrier liquids are, in particular, ketones, for example Acetone, butanone and cyclohexanone, furthermore alcohols such as ethanol, Butanol and cyclohexanol, further esters such as ethyl acetate, also butyl acetate and finally aliphatic and aromatic hydrocarbons such as Low-boiling point benzine and toluene. Not to be forgotten are ethers such as tetrahydrofuran or even those with other or more functional groups such as chlorobenzene or 2-methoxy-1-propyl acetate. Also mixtures of the above Carrier liquids are useful in the context of the invention and are among the Concept of carrier liquid subsumed.

Die erfindungsgemäßen Vorteile sind nicht nur mit flüchtigen Trägerflüssigkeiten enthaltenden, physikalisch-thermisch trocknenden Systemen erzielbar, sondern auch mit solchen, die reaktive organische Flüssigkeiten einschließlich Flüssigkeitsmischungen enthalten, die unter Einwirkung von energiereichen Strahlen, vorzugsweise UV-Strahlen oder Elektronenstrahlen, oder durch Einwirkung von höheren Temperaturen polymerisieren und dadurch die Verfestigung der fluiden Beschichtung auf der Materialbahn herbeiführen.The advantages of the invention are not only with volatile carrier liquids containing, physically-thermally drying systems achievable, but also with those containing reactive organic liquids including liquid mixtures contain, under the action of high-energy rays, preferably UV rays or electron beams, or by exposure to higher temperatures polymerize and thereby the solidification of the fluid coating on the Create material web.

Bei Verwendung von tiefsiedenden, verdampfenden organischen Trägerflüssigkeiten entfallen zeitabhängige Probleme wie Konzentrationsänderungen, Viskositätsänderungen, Schaumbildung und dergleichen, die bei Walzen- und Rakelverfahren typisch sind, weil infolge des geschlossenen Dosiersystems bei dem Vorhangbeschichtungsverfahren die freie Flüssigkeitsoberfläche kleiner ist. Entsprechend verringern sich die Brand- und Explosionsgefahren und die arbeitshygienischen Probleme auf Grund der deutlich reduzierten Verdampfungsverluste.When using low-boiling, evaporating organic carrier liquids time-dependent problems such as changes in concentration, viscosity changes, Foaming and the like which are typical in roll and doctor blade processes because due to the closed dosing system in the curtain coating process the free liquid surface is smaller. Accordingly, the fire and reduce Explosion hazards and the occupational hygiene problems due to the clear reduced evaporation losses.

Claims (16)

Flüssigfilm-Beschichtungsverfahren, bei dem: a) ein Vorhang (5) aus wenigstens einem Beschichtungsfluid (1) auf einen quer zu dem Vorhang (5) geförderten Gegenstand (10) gegossen und b) dadurch auf dem Gegenstand (10) eine fluide Beschichtung (6) gebildet wird, c) wobei als Beschichtungsfluid (1) eine auf dem Gegenstand (10) verfestigbare organische Flüssigkeit oder eine Mischung aus einem Beschichtungsmaterial und einer organischen Flüssigkeit verwendet wird, d) wobei die organische Flüssigkeit eine Oberflächenspannung von höchsten 40 mN/m aufweist, e) und bei dem die fluide Beschichtung (6) verfestigt wird. Liquid film coating process in which: a) a curtain (5) of at least one coating fluid (1) is poured onto a transverse to the curtain (5) conveyed object (10) and b) thereby forming a fluid coating (6) on the article (10), c) using as coating fluid (1) an organic liquid solidifiable on the article (10) or a mixture of a coating material and an organic liquid, d) wherein the organic liquid has a surface tension of at most 40 mN / m, e) and in which the fluid coating (6) is solidified. Flüssigfilm-Beschichtungsverfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die organische Flüssigkeit eine Oberflächenspannung von höchsten 35 mN/m aufweist.Liquid-film coating method according to claim 1, characterized in that the organic liquid has a surface tension of a maximum of 35 mN / m. Flüssigfilm-Beschichtungsverfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die organische Flüssigkeit netzmittelfrei ist.Liquid-film coating method according to one of the preceding claims, characterized in that the organic liquid is wetting agent-free. Flüssigfilm-Beschichtungsverfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die organische Flüssigkeit der auf dem Gegenstand (10) aus der Mischung gebildeten fluiden Beschichtung (6) durch Verdampfung entzogen wird, um die Beschichtung (6) zu verfestigen.Liquid-film coating method according to one of the preceding claims, characterized in that the organic liquid of the fluid coating (6) formed on the article (10) from the mixture is removed by evaporation in order to solidify the coating (6). Flüssigfilm-Beschichtungsverfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass als organische Flüssigkeit eine durch Erwärmung polymerisierbare Flüssigkeit verwendet wird, um die auf dem Gegenstand (10) gebildete fluide Beschichtung (6) durch Polymerisierung der organischen Flüssigkeit zu verfestigen.Liquid-film coating method according to one of claims 1 to 3, characterized in that a heat-polymerizable liquid is used as the organic liquid to solidify the fluid coating (6) formed on the article (10) by polymerizing the organic liquid. Flüssigfilm-Beschichtungsverfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass als organische Flüssigkeit eine durch Bestrahlung, vorzugsweise UV-Bestrahlung oder Elektronenbestrahlung, polymerisierbare Flüssigkeit verwendet wird, um die auf dem Gegenstand (10) gebildete fluide Beschichtung (6) durch Polymerisierung der organischen Flüssigkeit zu verfestigen.Liquid-film coating method according to one of claims 1 to 3, characterized in that as the organic liquid by irradiation, preferably UV irradiation or electron irradiation, polymerizable liquid is used to the on the object (10) formed by the fluid coating (6) by polymerization solidify the organic liquid. Flüssigfilm-Beschichtungsverfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Vorhang (5) aus einer einzigen Schicht eines Beschichtungsfluids besteht.Liquid-film coating method according to one of the preceding claims, characterized in that the curtain (5) consists of a single layer of a coating fluid. Flüssigfilm-Beschichtungsverfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Vorhang (5) aus einer Mehrzahl von Schichten von Beschichtungsfluiden (1, 2, 3, 4) besteht oder eine Mehrzahl von Schichten von Beschichtungsfluiden (1, 2, 3, 4) umfasst und jedes der Beschichtungsfluide (1, 2, 3, 4) der Mehrzahl von Schichten ein Beschichtungsfluid (1, 2, 3, 4) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 6 ist.Liquid-film coating method according to one of claims 1 to 6, characterized in that the curtain (5) consists of a plurality of layers of coating fluids (1, 2, 3, 4) or a plurality of layers of coating fluids (1, 2, 3 , 4) and each of the coating fluids (1, 2, 3, 4) of the plurality of layers is a coating fluid (1, 2, 3, 4) according to any one of claims 1 to 6. Flüssigfilm-Beschichtungsverfahren nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass jede der organischen Flüssigkeiten, die die Beschichtungsfluide (1, 2, 3, 4) der Mehrzahl von Schichten bilden oder mitbilden, eine Oberflächenspannung aufweist, die von der Oberflächenspannung jeder der anderen organischen Flüssigkeiten um höchstens 5 mN/m, vorzugsweise um höchstens 2 mN/m, abweicht.A liquid film coating method according to the preceding claim, characterized in that each of the organic liquids constituting or co-forming the coating fluids (1, 2, 3, 4) of the plurality of layers has a surface tension equal to the surface tension of each of the other organic liquids deviates by at most 5 mN / m, preferably by at most 2 mN / m. Flüssigfilm-Beschichtungsverfahren nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die organischen Flüssigkeiten aller Beschichtungsfluide (1, 2, 3, 4) der Mehrzahl von Schichten je die gleiche Oberflächenspannung aufweisen. Liquid-film coating method according to the preceding claim, characterized in that the organic liquids of all coating fluids (1, 2, 3, 4) of the plurality of layers each have the same surface tension. Flüssigfilm-Beschichtungsverfahren nach einem der drei vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eines der Beschichtungsfluide (1, 2, 3, 4) der Mehrzahl von Schichten eine Mischung eines Beschichtungsmaterials und einer organischen Flüssigkeit ist.Liquid film coating method according to one of the three preceding claims, characterized in that at least one of the coating fluids (1, 2, 3, 4) of the plurality of layers is a mixture of a coating material and an organic liquid. Flüssigfilm-Beschichtungsverfahren nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere der Beschichtungsfluide (1, 2, 3) der Mehrzahl von Schichten je eine Mischung eines Beschichtungsmaterials und der gleichen organischen Flüssigkeit sind, wobei das Beschichtungsmaterial von wenigstens einer der Mischungen ein anderes ist als das Beschichtungsmaterial von wenigstens einer anderen der Mischungen.A liquid film coating method according to the preceding claim, characterized in that a plurality of the coating fluids (1, 2, 3) of the plurality of layers are each a mixture of a coating material and the same organic liquid, wherein the coating material of at least one of the mixtures is other than the coating material of at least one other of the mixtures. Flüssigfilm-Beschichtungsverfahren nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass jedes der Beschichtungsfluide (1, 2, 3, 4) der Mehrzahl von Schichten eine Mischung eines Beschichtungsmaterials und der gleichen organischen Flüssigkeit ist.A liquid-film coating method according to the preceding claim, characterized in that each of the coating fluids (1, 2, 3, 4) of the plurality of layers is a mixture of a coating material and the same organic liquid. Flüssigfilm-Beschichtungsverfahren nach einem der zwei vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Beschichtungsmaterial von jeder der Mischungen ein anderes ist als das Beschichtungsmaterial von jeder der anderen Mischungen.A liquid film coating method according to any one of the two preceding claims, characterized in that the coating material of each of the mixtures is other than the coating material of each of the other mixtures. Flüssigfilm-Beschichtungsverfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eines der Beschichtungsfluide (1, 2, 3, 4) der Mehrzahl von Schichten eine durch Energieeintrag, vorzugsweise durch Polymerisation, verfestigbare organische Flüssigkeit ist.Liquid-film coating method according to one of Claims 1 to 12, characterized in that at least one of the coating fluids (1, 2, 3, 4) of the plurality of layers is an organic liquid which can be solidified by introduction of energy, preferably by polymerization. Flüssigfilm-Beschichtungsverfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass alle Beschichtungsfluide (1, 2, 3, 4) der Mehrzahl von Schichten durch Energieeintrag, vorzugsweise durch Polymerisation, verfestigbare organische Flüssigkeiten sind, wobei sich wenigstens zwei der organischen Flüssigkeiten, die aneinander grenzen, voneinander unterscheiden.Liquid-film coating method according to one of claims 8 to 10, characterized in that all coating fluids (1, 2, 3, 4) of the plurality of layers are energy-transferable, preferably by polymerization, solidifiable organic liquids, wherein at least two of the organic liquids, which are contiguous, different from each other.
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