JP2004105960A - 移動するシート状物のカーテンコーティング方法及び装置 - Google Patents

Abstract

【課題】効率的なカーテンコーティング方法と装置を提供する。
【解決手段】移動しているシート状物８に少なくとも１のコーティング溶液をカーテンコーティングする方法において、低端部１４をもつ側部ガイド７上の溝に側部流動液１０を供給し、コーティング溶液の合計量と側部流動液の合計量を移動しているシート状物に塗布する。
【選択図】図４

Description

　本発明はコーティング溶液を自由落下するカーテン中の移動するシート状物（ウエブ）に塗布するコーティング方法及び装置に関する。

　カーテンコーティング法は、特にコーティング機械の幅が広く且つ高速運転される場合には、自由落下カーテン中に存在するコーティング溶液を移動しているシート状物に塗布する際に多くの問題を伴う。

　自由落下カーテンの端部を安定化させる必要があるという問題がある。そうしないとカーテンが表面張力の影響下に中心方向に収縮してしまう。全コーティング幅にわたって同じ厚さをもつ安定なカーテンを得るために通常側部ガイドが用いられる。種々のタイプの側部ガイドが［特許文献１］、［特許文献２］、［特許文献３］、［特許文献４］、［特許文献５］及び［特許文献６］に開示されている。側部ガイドでのカーテン溶液の摩擦に伴う落下速度の低下を少なくするためにカーテンの端に補助の液体（側部流動液）を供給する。カーテンの端部領域はカーテンがシート状物上に当たる前に切りとられるか又は真空装置によって吸引除去される。これはコーティング幅を調節し且つシート状物上にコーティング溶液が当って形成される境界領域を安定化させるために行われる。

　従来のこれらの方法はいずれも側部ガイドに加えられる側部流動液がカーテンの自由落下を安定化する潤滑及び洗浄効果をもつという仮定に基いている。またこの補助的な量の側部流動液はカーテンが移動しているシート状物に当たる前に分離される必要があるとのさらなる仮定が存在する。しかし、これらの分離装置、特に小さいオリフィスをもつ吸引系装置、はいずれも汚染や閉塞等のおそれがあり、特にカーテンが、硬化が速かったり、粘性があったり、反応性があったり、さらには高いコーティング重量の場合には、コーティング処理中に種々の問題が生じやすい。

　［特許文献３］には、水や水とグリセリンとの混合物等の側部流動液をカーテンの伸長方向に対し横断方向にフイルムとして供給しこの液体フイルムが側部ガイドの溝に下方に流れる新しい側部ガイドが開示されている。これはカーテン中の制御されない波立つ乱れを防ぐ。この特許出願にはコーティングに適する溝の幅やその表面特性についての開示はない。

　［特許文献４］にはこれらの側部ガイドと共に用いる吸引装置が記載されている。これはカーテンの境界領域を加えられた側部流動液といっしょに除くものである。［特許文献３］に記載されている側部ガイドはこの吸引装置なしには定常生産のカーテンコーティング操作には用いえない。

ＥＰ０’２８１’５２０ ＥＰ０’６０６’０３８ ＥＰ０’７４０’１９７ ＥＰ０’８４１’５８８ ＥＰ０’９０７’１０３ ＥＰ１’０２３’９４９

　本発明の目的はカーテンの自由落下が乱れず、コーティング溶液がビーズの形成なしにシート状物に均一に塗布されそしてカーテンの境界領域を分離装置を用いて除く必要のないカーテンコーティングの方法と装置を提供することにある。

　本発明の更なる目的は、材料の目立つ損失を伴うことなしに、多くのコーティング条件（移動するシート状物の速さ、コーティング重量、コーティング溶液の粘度及び動的表面張力）の下で、塗膜、特にその境界領域の均一性に優れたコーティングの方法と装置を提供することにある。

　本発明は第１に、移動しているシート状物に少なくとも１のコーティング溶液をカーテンコーティングする方法において、低端部（１４）をもつ側部ガイド（７）上の溝（１３）に側部流動液（１０）を供給し、コーティング溶液の合計量と側部流動液の合計量を移動しているシート状物に塗布することを特徴とするカーテンコーティング方法である。

　本発明は第２に、カーテン（６）用の２個の側部ガイド（７）、側部ガイドの上にありカーテンの側部に沿った溝（１３）内に側部流動液（１０）を供給するための出口スリット（１２）及び下方に突き出たエッジをもつ低端部（１４）をもち、下方に突き出たエッジのカーテンに面した側部と水平線が角度βを形成し且つ下方に突き出たエッジの両側部が角度αをもち、且つ溝が粗い表面構造をもつことを特徴とする上記の方法を行うための装置である。

　以下図面を用いて本発明をより詳しく説明する。
　図１はカーテンコーティングの全体概略説明図である。
　図２は図１に示した面における長さ方向の断面を示す。この断面は落下カーテンの表面に対応する。
　図３は図２に示した面における長さ方向の断面を示す。
　図４は図２に示した面における側部ガイドの低端部の長さ方向の断面の詳細を示す。

　図１に示すように、カーテンコーティング装置の最も重要な部分は側部に配した側部リミッタ板（２）をもつ注入板（１）である。カーテン（６）の自由落下が注入フロント板（５）のリップ部（４）からはじまる。この点から、側部ガイド（７）によってカーテン（６）が安定化される。このコーティング装置はさらにシート状物（ウエブ）（８）をもち、このシート状物（８）はコーティング装置の下方にあり図示する回転方向に回転する注入ロール（９）のまわりにガイドされる。

　本発明のコーティング装置では、図２に示すように、横方向に制限する液体フイルム（１１）がカーテンに横方向に供給される。供給スリット（１２）は、落下カーテンの速度プロフィールの乱れを最小にするために、スリットの出口での液体フイルム（１１）の流れ方向が落下カーテン（６）と同じになるような形状をもっている。

　この側部流動液は主に水からなり、さらに界面活性剤、無機又は有機塩、ポリマー、顔料又はコーティング溶液の成分類を含有する。

　図３の溝（１３）の幅Ｌ即ちカーテンの真のガイド表面は４〜１１ｍｍ、好ましくは６〜９ｍｍである。溝（１３）の幅がこの範囲にあると、カーテンが側部ガイドから分離せずカーテンの形成に必要なコーティング溶液の最小量によって求められる極めて少量の側部流動液でカーテンの最適安定性を得ることができる。溝（１３）の表面の物理的性質は極めて重要である。粗い表面が好ましく、特にカーテンの流動方向に組み込まれた流路（チャネル）をもつことが好ましい。流路はＳ字形（シヌソイダル）、三角形、方形又はそれらの組合せのプロフィールをもちうる。これらの粗表面は平坦表面よりも洗浄しにくいにもかかわらずそれらをもつことが好ましい。これらの流路は落下カーテンの方向に、連続的に又は非連続的に配される。流路どうしの間の距離は１０〜１０００μｍ、特に１００〜２５０μｍが好ましい。流路の幅は１〜５００μｍ、特に３０〜１００μｍが好ましい。

　本発明の装置を用い３リットル／時より低い側部流動液流量で操作することでより安定なコーティングを行いうる。

　従来知られたいずれの装置（たとえば特許文献３及び特許文献４）でも典型的には８〜２４リットル／時といった速い側部流動液流量を必要としている。

　本発明の装置及び方法は溝の最適表面構造と幅をもつことに由来し、これらを満足しない同じコーティング装置を用いた場合に比し、側部流動液量を予想外の少量にすることができる。側部ガイド近くのカーテンの境界領域の安定性は本発明の溝の幅と表面構造によって顕著に改良される。それ故、コーティング操作中に分離装置を用いてカーテンの境界領域を除去する必要がないという利点を有する。

　側部ガイド（７）の低端部（１４）におけるコーティング溶液と側部流動液の合計量が、図４に示すように、移動するシート状物（８）上に付着する。側部ガイドからカーテンを分離することを避けるために、突き出ているエッジの両側の間の角度αは０〜９０°の間、特に１０〜６０°の間にある必要がある。

　側部ガイドで加える主に水性の側部流動液はカーテンの境界領域を多かれ少なかれ希釈してコーティング溶液の局部的な粘度の低下及び境界領域でのコーティング重量の増加をもたらす。また空気が落下カーテンの下で捕捉されて塗膜欠点をもたらすおそれがありうる。

　空気の捕捉、特に低いコーティング重量と低いコーティング溶液粘度での空気の捕捉を防ぐためには、側部ガイドの低端部は最適の形状をしている必要がある。側部ガイド（７）の低端部（１４）は、カーテン方向に向けて、図４に示すように、下流方向に突き出たエッジの形状をもっている。このエッジは鋭くとも幾分まるみを帯びていてもよい。このエッジの高さと幅はミリメートルオーダーの範囲にある。水平線とカーテンに面している突き出たエッジの側部との間の角度βは０〜９０°、特に３０〜９０°である。

　側部ガイドの最も低い端部において、落下カーテンが側部ガイドから離れ側部ガイドより下にある移動しているシート状物上にガイドなしに落下する。このガイドなしの領域では、カーテンがコーティング溶液の表面張力によって収縮する傾向がある。これが従来知られたカーテンコーティング法の装置ではいずれも塗膜の境界でのビーズの形成をもたらした。これらの領域でのより多い量のコーティング溶液が十分速には乾燥せずに、巻かれたロール上での異なるループの付着をもたらすので、これらのビーズは避ける必要がある。

　形成されるビーズの大きさを最小にするために、側部ガイド（７）の低端部（１４）での突き出たエッジと移動しているシート状物（８）との間の距離は、図４に示すように、０．０５〜３ｍｍ、特に０．４〜１．５ｍｍであることを要する。

　カーテンの境界領域における液体（側部流動液とコーティング溶液との混合物）は、コーティング溶液のコーティング重量と粘度に依存して、側部ガイドの要素の下に引っ張られ、カーテン衝突の領域に強い乱れをもたらしうる。この乱れを防ぐために距離ｄをコーティング溶液のコーティング重量と粘度に適合するようにすべきである。側部ガイド（７）の低端部（１４）の下側の表面は疎水性である必要がある。これらの低端部（１４）の下側の自由表面エネルギーは１０〜６０ｍＮｍ、特に２０〜４５ｍＮｍの範囲にあるべきである。この下側の好ましい表面塗膜は無定形の炭素又はテフロンからなる。特に好ましい表面塗膜はテフロンである。

　本発明の装置は前記した寸法に関し変更可能でありまたコーティング中のコーティング条件も広範囲で変更可能である。それぞれの要件がコーティング品質の改良にそれぞれ寄与するが、側部ガイドに関し前記した要件の組合せ（好ましい角度αとβ、溝の最適表面構造と幅及び低端部の下側の表面塗膜）が、分離装置及び吸引装置を必要とせずに移動するシート状物への高品質の塗膜の付与を可能にする。

　本発明の装置は次のような利点をもつ：
　（イ）分離コーティング溶液用の分離及び排出系の高価投資が必要ない。
　（ロ）吸引装置の障害によって起こるコーティングの中断が、これらのトラブルを生じやすい装置が必要でないことから、少なくなる。
　（ハ）高い反応性をもつコーティング溶液の塗布が可能となる。

　本発明の装置を従来技術の装置と比較して次の例に示す。しかし本発明はこれらの例によって制限を受けるものではない。

　表１に示す成分を含有する第１のコーティング溶液をつくった。水以外の量は、塗布し、次いで乾燥した層の量である。

　ランタン含有ＡｌＯＯＨは［特許文献７］の例１に記載の方法に従ってつくった。ポリビニルアルコールＡはＭｏｗｉｏｌ　２６−８８で、ポリビニルアルコールＢはＭｏｗｉｏｌ　５６−９８であり、いずれもスイス国オフトリンゲンのＯｍｙａ　ＡＧから市販されている。可塑剤１は１，１，１−トリス−（ヒドロキシメチル）−プロパンでありスイス国ビュックスのＦｌｕｋａ−Ｃｈｅｍｉｅから市販されており、可塑剤２はグリセロールであり、界面活性剤はＴｒｉｔｏｎ　Ｘ−１００でありスイス国ライナックのＣｈｒｉｓｔ　Ｃｈｅｍｉｅ　ＡＧから市販されている。
ＥＰ０’９６７’０８６

　表２に示す成分を含有する第１のコーティング溶液をつくった。水以外の量は、塗布し、次いで乾燥した層の量である。

　ゼラチンは石灰処理した骨ゼラチンでドイツ国エバーバックのＤｅｕｔｓｃｈｅ　Ｇｅｌａｔｉｎｅｆａｂｅｒｉｋｅｎから市販されており、殺菌剤は４−クロロ−ｍ−クレゾールでスイス国プラグのＣｈｅｍｉａ　Ｂｒｕｇｇ　ＡＧから市販されており、界面活性剤ＢはＮｉａｐｒｏｏｆ　０４でスイス国ブックスのＦｌｕｋａ　Ｃｈｅｍｉｅ　ＧｍｂＨから市販されており、界面活性剤ＣはＯｌｉｎ　１０Ｇで米国ノーワークのＡｒｃｈ　Ｃｈｅｍｉｃａｌｓから市販されている。

　本発明の側部ガイドを組込んだカーテンコーティング装置を用い上記２種のコーティング溶液からカーテンをつくった。本発明の側部ガイド間に安定なカーテンを形成するに必要なコーティング溶液の最少量を求めることによってカーテンの安定性を評価した。少量の塩化ナトリウムを加えた水を側部流動液として用いた。塩化ナトリウムの添加は磁気流動によって流速速度を調節するのに必要である。

　本発明の装置を用いて得た結果を表３に示す。溝（１３）の幅は７ｍｍで、角度αは４５°で、角度βは９０°で、溝の表面構造は深さ５０μｍ互の距離１５０μｍのノコギリ状のプロフィールをもつ連続流路からなるものを用いた。

　［特許文献４］に記載の装置を用いて得た結果を表４に示す。このケースでは溝（１３の幅は１７ｍｍで、角度αは４５°で、角度βは９０°で、溝は平坦な表面をもっていた。

　表３と表４の比較から、本発明の装置を用いた場合には安定なカーテンの形成に必要な２つのコーティング溶液の最少量が顕著に少なくてよいことが判る。側部流動液の必要量もまた顕著に少ない。

　表１に記載したコーティング溶液を用いた。調製したコーティング溶液をカーテンコーティング装置を用いて市販のポリエチレン被覆紙支持体に塗布した。少量の塩化ナトリウムを加えた水を側部流動液として用いた。側部ガイドの低端部と移動しているシート状物間の距離ｄを０．４〜３．０ｍｍの間で変えた。側部ガイドの下側にはテフロン塗膜を設けた。

　境界領域（ビーズの量及び側部ガイドの要素の下の液体捕捉の量（コーティング溶液と側部流動液）を次の５段階で評価した：
　１（最高）：規則的境界、ビーズの幅＜３．５ｍｍ
　２　　　　：規則的境界、ビーズの幅３．５〜５ｍｍ
　３　　　　：不規則な境界、ビーズの幅＜５ｍｍ
　４　　　　：規則的又は不規則な境界、ビーズの幅＞５ｍｍ
　５（最悪）：規則的又は不規則な境界、カーテンの分離又は空気の捕捉を伴う

　側部ガイドの低端部と移動しているシート状物の間の異なる距離に対し、境界領域ビーズ）の量と側部ガイドの下の液体捕捉の傾向について得た結果を表５に示す。

　表５の結果から、側部ガイドの低端部と移動しているシート状物の間の最適距離は０．４〜１．５ｍｍの間にあることがわかる。

　表２に示したコーティング溶液を用いた。調製したコーティング溶液をカーテンコーティング装置を用いて市販のポリエチレン被覆紙支持体に塗布した。少量の塩化ナトリウムを添加した水を側部流動液として用いた。側部ガイドの低端部と移動しているシート状物の間の距離は１．０ｍｍであった。側部ガイドと下側の表面を異なる材料で塗布した。異なる材料を塗布した側部ガイドの下側の表面に対し、境界領域（ビーズ）の量と側部ガイドの下の液体捕捉の傾向を表６に示す。

　表６の結果から、本発明の側部ガイドの低端部の下側の表面被覆材料としてはテフロンが特に適していることがわかる。

カーテンコーティングの全体概略説明図。 図１に示した面における長さ方向の断面図。 図２に示した面における長さ方向の断面図。 図２に示した面における側部ガイドの低端部の長さ方向の断面図。

Claims (12)

1. 　移動しているシート状物に少なくとも１のコーティング溶液をカーテンコーティングする方法において、低端部（１４）をもつ側部ガイド（７）上の溝（１３）に側部流動液（１０）を供給し、コーティング溶液の合計量と側部流動液の合計量を移動しているシート状物に塗布することを特徴とするカーテンコーティング方法。
2. 　側部流動液（１０）とコーティング溶液の両者が移動しているシート状物に接する前に側部流動液（１０）はコーティング溶液と接している請求項１の方法。
3. 　側部ガイド（７）の低端部（１４）と移動しているシート状物との間の距離が０．０５〜３ｍｍ、好ましくは０．４〜１．５ｍｍである請求項１の方法。
4. 　カーテン（６）用の２個の側部ガイド（７）、側部ガイドの上にありカーテンの側部に沿った溝（１３）内に側部流動液（１０）を供給するための出口スリット（１２）及び下方に突き出たエッジをもつ低端部（１４）をもち、下方に突き出たエッジのカーテンに面した側部と水平線が角度βを形成し且つ下方に突き出たエッジの両側部が角度αをもち、且つ溝が粗い表面構造をもつことを特徴とする請求項１の方法を行うための装置。
5. 　溝（１３）の幅が４〜１５ｍｍである請求項４の方法。
6. 　側部ガイド（７）の低端部（１４）における下方に突き出たエッジの両側部間の角度αが０〜９０°、好ましくは１０〜６０°である請求項４の装置。
7. 　水平線と側部ガイド（７）の低端部（１４）におけるカーテンに面している下方に突き出たエッジの側部との角度βが０〜９０°、好ましくは３０〜９０°である請求項４の装置。
8. 　側部ガイド（７）の低端部（１４）の下側が１０〜６０ｍＮｍ、好ましくは２０〜４５ｍＮｍの自由表面エネルギーをもつ疎水性表面をもつ請求項４の装置。
9. 　側部ガイド（７）の低端部（１４）の下側にテフロンが塗布されている請求項８の装置。
10. 　溝の表面が落下カーテンの方向に配した流路をもつ請求項４の装置。
11. 　溝の表面の流路がＳ字形、３角形、四角形又はそれらの組合せからなるプロフィールをもつ請求項１０の装置。
12. 　流路間の距離が１０〜１０００μｍ、好ましくは１００〜２５０μｍであり、流路の深さが１〜５００μｍ、好ましくは３０〜１００μｍである請求項１０の装置。

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