JP2004521735A

JP2004521735A - 顔料含有液体被覆材料を高速被覆する方法

Info

Publication number: JP2004521735A
Application number: JP2002573154A
Authority: JP
Inventors: エル．ペクロフスキー，ミハイル; ディー．シャープ，シャノン; ジェイ．トフトネス，ポール; ディー．ゲイツ，イアン; エー．スマート，ジェイムズ
Original assignee: 3M Innovative Properties Co
Current assignee: 3M Innovative Properties Co
Priority date: 2001-03-14
Filing date: 2002-02-11
Publication date: 2004-07-22
Anticipated expiration: 2022-02-11
Also published as: US6666946B2; DE60230496D1; EP1379339A2; JP4142446B2; AU2002245424A1; ATE418396T1; US20020129766A1; CN1498138A; WO2002074450A3; EP1379339B1; WO2002074450A2

Abstract

被覆した状態の被覆材料において目に見える顔料剥離を回避するように、顔料含有液体被覆材料を基板の上に高速被覆する方法。該方法では、基板が少なくとも約１５．２４ｍ／分の高速線速度で移動している間に、顔料含有液体被覆材料を基板に塗布して、被覆層を形成する。被覆材料は、被覆材料が最初に移動基板と接触する実質的に直線の動的湿潤線に沿って基板に塗布される。被覆材料は、実質的に直線の湿潤線を使用せずに、被覆材料が高速移動基板の上に被覆されたとき、目に見える顔料剥離を境界面上に示すタイプである。かなりの量の目に見える顔料剥離が、選択した高速線速度で生じないとき、湿潤線は、実質的に直線である。

Description

【技術分野】
【０００１】
本発明は、一般に、顔料含有材料を基板の上に被覆することに関する。より具体的には、本発明は、顔料含有液体被覆材料をウエブまたはライナの上に高速被覆することに関する。さらにより具体的には、本発明は、目に見える顔料剥離を回避するように、そのような顔料被覆材料を高速被覆することに関する。本発明は、液体オルガノゾル顔料材料をウエブまたはライナの上に被覆する１つの使用法を見い出す。
【背景技術】
【０００２】
フィルム、テープ、および他の基板は、長い間、着色顔料含有液体被覆材料で被覆されていた。フィルム、ウエブ、またはライナなどの薄く、軟らかい基板は、ロール被覆技術を使用して被覆されていた。この技術は、しばしば、供給用ロール、被覆用ロール、および完成被覆産物を取り上げるためのロールを含む。ロール被覆方法は、被覆材料を供給パンから移動基板に移送する回転アプリケータ・ロールを使用して、被覆材料を塗布するステップを含む。供給ロールが回転したとき、基板がアプリケータ・ロールを縦方向に通過するように、基板は、通常、供給ロールの上に配置される。供給ロールとアプリケータ・ロールとは、被覆材料が、アプリケータ・ロールから少なくとも部分的に移送されて、被覆層を移動基板上に形成するように配置される。ダイ被覆技術も、そのような液体被覆材料を基板に塗布するために使用されてきた。通常のダイ被覆プロセスでは、被覆材料は、ダイを通して移動基板の表面に塗布される。
【０００３】
着色被覆材料は、均一な色を被覆材料に提供するように、液体を通して全体的に分散した、または一様に懸濁した顔料を通常含む。顔料被覆材を基板に塗布したとき、均一な色の外観は、ほとんどの応用分野で好適であり、他の多くの応用分野では必要である。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
従来の方法を使用して作製された着色被覆剤は、いくつかの生産作業中に不均一な色の外観を示すことが知られていた。不均一な色の外観は、周囲の被覆層とは異なる色強度を有する縞、渦、または他の形状の形態となることがある。縞は、通常、機械または縦の方向を向き、通常の人間の裸眼で見ることができる。不均一な色の外観は、被覆層の境界面または下側で見られ（すなわち、移動基板の上に形成された被覆層の表面）、したがって、被覆層が形成されて、硬化した後になるまで、気付かれないことがある。さらに、そのような縞が発生する問題は、より高速の線速度（すなわち、基板が移動する速度）を使用する際に深刻化する。したがって、この問題のために、所望の生産速度より遅い方法を使用することになる。そのような不均一の色の問題は、原因が特定されずに、数十年にわたって経験されてきた。
【０００５】
したがって、この不均一な色の問題を解決することが求められている。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、顔料含有液体被覆材料を移動基板の上に高速被覆する方法を提供して、見ることになる少なくとも被覆層の基板上において、被覆状態にある被覆材料の目に見える顔料剥離を回避することによって、不均一な色の外観に関連する問題の解決法を提供する。
【０００７】
先行技術において経験された不均一な色の外観は、一般に境界面である被覆層の表面上で通常の人間の裸眼で見ることのできる顔料剥離の結果であることが判明していた。本明細書において使用する際に、顔料剥離は、液体被覆材料において使用される顔料の非一様分布または局在集中である。また、被覆材料を移動基板上に塗布するときに、実質的に直線の湿潤線を使用することにより、この顔料剥離を、完全に排除しないまでも、著しく低減することができ、それにより、不均一な色の外観の問題を著しく低減することができることが判明していた。さらに、一般にはオルガノゾル被覆剤、具体的には金属または他のフレーク状顔料を含むオルガノゾル被覆剤は、特にそのような顔料剥離の問題の影響を示しやすいことが判明していた。そのような顔料剥離の問題は、小さい粒子とより大きいフレークなど、異なるサイズおよび／またはタイプの顔料が、両方とも被覆材料に存在する被覆剤に見られることがある。そのような顔料剥離の問題は、より小さい透明顔料とより大きい半透明またはフレークの顔料など、異なるサイズおよび／またはタイプの顔料が、両方とも被覆材料に存在するとき、背面照明で表示するように設計された半透明フィルムでも問題となることがある。また、顔料剥離の問題は、被覆層の境界面または下側（すなわち、移動基板と一度接触した被覆層の表面）の上で最も顕著である。透明被覆剤（従来のクリア・コートなど）が、被覆層の下側の上に配置されたとき、顔料剥離は、透明被覆剤を通して見ることができる。
【０００８】
本発明の一態様では、被覆される被覆面を有する第１基板（フィルム、ウエブ、またはライナなど）を提供するステップと、顔料含有液体被覆材料を提供するステップと、を含む方法が提供される。被覆材料は、実質的に直線の湿潤線に沿って第１基板の表面に塗布されて、第１基板の被覆面と接する境界面を有する被覆層を形成する。被覆材料は、第１基板が、少なくとも約５０ｆｔ．／分（１５．２４ｍ／分）の高速で移動している間に塗布される。顔料含有被覆材料は、被覆材料が高速線速度で第１基板の被覆面上に被覆されたとき、実質的に直線の湿潤線を使用せずに、目に見える（すなわち、通常の人間の裸眼で見ることができる）顔料剥離を境界面上に示すタイプである。本発明の目的では、目に見える顔料剥離が、使用している高速線速度において生じないとき、湿潤線は実質的に直線である。本発明に関しては、高速線速度は、第１基板が、少なくとも約５０ｆｔ．／分（１５．２４ｍ／分）の速度で移動している間に被覆されるときである。湿潤線は、被覆材料の表面上で目に見える顔料剥離を生成せずに、少なくとも約６０ｆｔ．／分（１８．２９ｍ／分）の線速度を可能にするように十分直線であることが望ましいことがある。また、湿潤線は、少なくとも約７０ｆｔ．／分（２１．３４ｍ／分）、８０ｆｔ．／分（２４．３８ｍ／分）、９０ｆｔ．／分（２７．４３ｍ／分）、または１００ｆｔ．／分（３０．４８ｍ／分）の線速度を可能にするように十分直線であることが望ましいことがある。さらに、湿潤線は、１００ｆｔ．／分（３０．４８ｍ／分）より速い線速度を可能にするように十分直線であることが望ましいことがある。
【０００９】
この方法は、第１基板の被覆面から被覆層を除去して、被覆層の境界面を暴露させるステップを含むことができる。次いで、第２基板を提供して、被覆層の被着面に接着させることができる。被覆層の接着面は、境界面と対向する。
【００１０】
本発明の他の態様では、物品を作製する方法が提供される。該方法は、顔料含有液体被覆材料を上述したように基板上に高速被覆することによって被覆層を作製するステップを含む。次いで、物品は、被覆層を使用して作製される。そのように作製される物品は、カラー被覆物品とすることができ、この場合、該方法は、第１基板の被覆面から被覆層を除去して、被覆層の境界面を暴露させるステップをさらに含む。したがって、物品は、少なくとも部分的に、境界面が暴露されている他の基板に被覆層を接着させる（たとえば感圧接着剤で）ことによって作製される。この他の基板は、自動車、航空機、または船舶などの車両の一部（ボディ部分、トリムなどを）形成することができる。他の基板は、剥離ライナ、または別々のフィルム、あるいは、被覆層を使用して作製された物品の他の部分など、中間基板とすることができる。
【００１１】
被覆材料を実質的に直線の湿潤線に沿って塗布する１つの方法には、被覆材料の反転ロール塗布を含まれる。反転ロール塗布は、ダイまたはスロット供給被覆方法と比較して、迅速な切替えをさらに提供することができる。反転ロール塗布は、液体被覆材料とアプリケータ・ロールとの間の接点において、基板の移動方向とは反対の方向にアプリケータ・ロールを回転させるステップを含む。これは、アプリケータ・ロールの方向とは反対の方向に回転する供給ロールの回りに、ウエブ基板裏側を巻き付けるステップを含むことが可能である。反転ロール塗布には、計量装置またはナイフで、被覆面から余分な被覆材料をふき取ることが続くことが可能である。計量ナイフは、ノッチ・バーとすることができる。計量機能は、反転回転ロールなど、他のロールによって提供することもできる。
【００１２】
反転ロール塗布は、第１方向に回転する第１供給ロールと、第１ロール回転方向とは反対の第２方向に回転する第２アプリケータ・ロールと、を提供するステップを含むことができる。第１ロールと第２ロールとは、その間にロール・ギャップを形成する。２つのロールは、ロール・ギャップにおいて最小隙間の点に到達する。ウエブまたはライナなど、被覆される基板、または第１基板は、張られた第１ロールの周囲を通って、ロール・ギャップを通過することができ、第１ロールは、第１基板の速度および方向と整合する速度および方向で回転する。第２ロールは、フロー・バーを含めて多くの装置を使用してロールの上に付着された液体被覆材料を有することが可能である。第２ロールは、液体被覆材料のパンに少なくとも部分的に配置されることが可能であり、第２ロールの回転は、被覆材料をロール・ギャップの中に搬送し、かつ被覆材料を搬送する第２ロールとは反対の方向に移動する第１基板被覆面と接触させる。被覆材料は、ロール・ギャップの付近において、実質的に直線の湿潤線に沿ってウエブまたはライナの接触面と接する。直線湿潤線は、完成品において顔料が凝集することと、結果的に不均一な色が外観することと、を低減する。被覆済み第１基板は、ノッチ・バー、ナイフ、または第１回転ロールの下を通過させることによって、余分な被覆材料をふき取るまたは計量することが可能である。ウエブは、ノッチ・バーから制御したノッチ・バー・ギャップ距離に配置されている。
【００１３】
実質的に直線の動的湿潤線を提供する他の方法は、顔料含有被覆材料で第１基板をダイ被覆またはカーテン被覆するステップを含むことができる。第１基板は、張られた供給ロールと、第１ローラ面によって駆動される第１基板の付近に配置されたダイと、の回りを通過することが可能である。被覆材料は、ダイの開口を通して第１基板面に塗布することが可能である。ダイ開口は、第１基板面に実質的に平行で、かつ機械の方向または第１基板の移動方向に実質的に直角に向くことが可能である。
【００１４】
被覆材料を実質的に直線の湿潤線に沿って第１基板に塗布した後、被覆層を第１基板から剥離させるまたははがすことができる。一方法では、第２基板を被覆済み第１基板に加えて、接着させることができる。第２基板と接着被覆層とは、一緒に除去して、被覆層を第１基板から引き剥がし、第１基板に以前に接着した被覆層の側面を暴露させることが可能である。暴露された被覆層の表面は、実質的に直線の湿潤線に沿って被覆材料を第１基板に塗布したことにより、実質的に均一な色の外観を有する。
【００１５】
本発明の一使用法では、紙またはポリエステルのウエブまたはライナを第１基板として使用する。金属オルガノゾルを、直線湿潤線に沿ってウエブに塗布する。感圧接着剤と剥離ライナとを含む第２基板を金属オルガノゾル被覆済みウエブに加えて接着させる。剥離ライナと感圧接着剤とをウエブから引き剥がし、剥離ライナおよび感圧接着剤と共に、接着金属オルガノゾル層を取り去る。ウエブに以前に接着された金属オルガノゾル層の下側は、第２基板の被覆面を形成する。暴露された表面は、均一な色の外観を有する。具体的には、暴露面には、機械方向の縦の縞は実質的に存在しない。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
図１は、ウエブ、ベルト、またはフィルムなどの基板を着色顔料含有液体で被覆するために使用する従来の方法を示す。いくつかの被覆液体は、着色剤分散体と呼ぶことが可能である。本明細書で使用する際に、「着色剤分散体」は、顔料粒子の均質分布を内部に有する液体を意味する。顔料粒子は、コロイド粒子、金属粒子（通常フレークの形態）、および不透明顔料粒子とすることができる。被覆機械２０が示されており、間にロール・ギャップ２５を形成する第１供給ロール２２と第１アプリケータ・ロール２４とを有し、また、ロール・ギャップ２５を通過し、かつウエブ裏側に沿って第１供給ロール２２に接して配置された成形ウエブ、ベルト、またはライナ２６を有する。ウエブ２６は、しばしば、紙またはポリエステルで形成される。第２ロール２４は、供給パン３０の内部に含まれている被覆材料３２の中に配置される。第１ロール２２は、中心軸３４と、表面３５と、を有し、３８で示した第１方向に回転している。第２ロール２４は、中心軸３６と、表面３７と、を有し、４０で示した第２方向に回転している。被覆機械２０は、計量ナイフとすることができる計量装置を有することを認めることが可能である。例示した実施形態では、計量ナイフは、ノッチ・バー２８である。ノッチ・バー２８は、ウエブに接着することが可能であるように被覆材料の厚さを計量または制限するのに役立つ。
【００１７】
使用時、被覆材料３２は、第２ロール面３７を動かすことによって混入され、上流メニスカス領域４２を通過して、ロール・ギャップ２５の中へ搬送され、さらに下流メニスカス領域４３を通過して、再び供給パン３０の中へ搬送される。ロール・ギャップ２５を通過する被覆材料の量は、ロール間のギャップと、粘度行動と、供給ロールおよびアプリケータ・ロールの速度と、ロールの直径とによって決定される。しばしば、被覆材料は、ロール・ギャップから拒否されて、供給パン３０に向かって下方に流れる。時々、ローリング・バンクが、上流メニスカス領域４２において形成される。第２ロール２４によってロール・ギャップ２５の中に搬送された被覆材料は、４６で示したように、動的湿潤線に沿ってウエブ２６と接触し、そこで、被覆材料は、まず、ウエブ被覆面上のウエブを湿潤させる。被覆材料のいくらかは、ウエブ２６に接着し、ウエブ２６によって、ウエブ２６に沿ってノッチ・バー２８に搬送される。ロール・ギャップの下流側では、フィルム・スプリットが、被覆材料を供給パン３０に再び入る流れと、ノッチ・バー２８に向かってウエブに沿って流れ続ける流れとに分割する。
【００１８】
バー・ギャップ２９が、ノッチ・バー２８とウエブ２６との間に形成され、バー・ギャップは、ウエブ２６とノッチ・バー２８との間を通過することができる被覆材料の量を計量することによって、被覆の厚さを制御し、被覆済みウエブ２７を形成する。ノッチ・バー２８は、余分な被覆材料をふき取り、層をウエブ面の上に残す。ノッチバーの下流に形成される被覆の厚さは、バー・ギャップ２９と、粘度行動と、供給ロール２２の速度と、ノッチ・バー２８の直径と、供給ロール２２の直径とに依存する。ノッチ・バー２８によってふき取られた余分な被覆材料は、レインフォール４４として見ることが可能である。レインフォール４４は、被覆の幅にわたって不連続または連続である可能性がある。視点が、４８に示されており、カメラの視点の向きを表し、湿潤線４６を見るために、特別に適合された透明な第１供給ロール２２において本出願人によって使用される。
【００１９】
図２は、中間積層物６０を示し、図１の被覆機械２０を使用して被覆することができる被覆済みウエブまたはライナ２６を含む。積層機械の方向を６１で示す。ウエブ２６は、供給ロール２２に接して以前に搬送されたロール側面または裏側７６を含む。積層６０は、装飾フィルム層６８を含み、この層は、ウエブ被覆材料境界面または被覆面７７に沿ってウエブの上に図１の被覆材料３２を被覆した結果とすることができる。装飾フィルムまたは被覆層６８は、湿潤線側面またはロール側面６６と、ノッチ・バー側面または空気側面７０と、を含む。湿潤線側面６６は、ウエブ２６と接した被覆層面であり、一方ノッチ・バー側面７０は、ナイフまたはノッチ・バーによってふき取られた被覆層である。被覆材料層６８をウエブ２６に接着させた後、感圧接着剤層７２を被覆層ノッチ・バー側面７０に沿って付着させることが可能である。剥離層７４を、感圧接着層７２に接してさらに形成することが可能である。
【００２０】
積層物６０を形成した後、６４で示したように、被覆層６８をウエブ被覆層境界面７７に沿ってウエブ２６から除去または引き剥がし、被覆層ロール側面６６を見るために暴露された表面として暴露させることが可能である。一般に、ウエブ２６は、第１基板と見なすことが可能であり、感圧接着剤７２、または剥離ライナ７４と組み合わせた感圧接着剤７２は、第２基板と見なすことが可能である。第２基板を被覆層に接着させた後、第２基板を使用して、第１基板から被覆層を引き剥がすことが可能である。被覆層ロール側面６６の不完全性は、この段階で表面が直接見えるように暴露されているので、非常によく見える可能性がある。被覆材料が不透明な積層では、被覆層面６６は、その後の引き剥がしまたは暴露がない場合、被覆層６８の下にあるので見えることはない。被覆材料が透明な積層では、被覆層面６６の顔料剥離は、引き剥がさずに見える可能性があるが、その後の引き剥がしまたは暴露の後では、よりいっそうよく見える。
【００２１】
本出願人は、本発明を創出するのが困難である１つの理由は、ウエブ２６と被覆材料層６８との境界が、製造中に見えず、また引き剥がしステップが、ほとんどの被覆プロセスに共通ではないので、境界７７が、製造後も見えないためであると考える。被覆層面６６が見える場合でさえ、顔料剥離などの不完全性は、被覆層６８を乾燥した後で、引き剥がした後になるまで、一般には見ることができない。顔料剥離は、プロセスを別の方式で制御するため、または原因であると考えられるプロセスの相違に適時に留意するためであっても、一般には時間を追って見ることはできない。
【００２２】
被覆材料
実質的に直線の湿潤線を使用して処理されていないとき、目に見える顔料剥離を示すことがある例示的な被覆材料には、ビニル・オルガノゾルなどのオルガノゾルがある。オルガノゾルは、希釈した高分子粒子のコロイド分散体として確定され、妥当な被覆粘度を高い固体濃度において提供する。溶媒と可塑剤とを混合することにより、被覆剤が硬化する際に、高分子粒子を融解させることが可能である。他の樹脂と充填剤との混合剤を使用して、機能を向上させることが可能である。所望の色を提供するように、顔料を追加する。目に見える顔料剥離を提示する可能性のある他の被覆材料としては、エーブリー・インターナショナル・コーポレーション（ＡｖｅｒｙＩｎｔｌＣｏｒｐ）へのＷＯ８８／０７４１６（スペイン（Ｓｐａｉｎ）ら）、レックスハム・インダストリーズ・コーポレーション（ＲｅｘｈａｍＩｎｄｕｓｔｒｉｅｓＣｏｒｐ．）に付与されたＥＰ０２６６１０９Ｂ１（エリソン（Ｅｌｌｉｓｏｎ）ら）、およびイーストマン・コダック・カンパニー（ＥａｓｔｍａｎＫｏｄａｋＣｏ．）に付与されたＷＯ８９／０４２１８（ヘイワード（Ｈａｙｗａｒｄ）ら）に開示されているものが挙げられる。
【００２３】
目に見える顔料剥離を示すことがある例示的な被覆材料には、重量で塩化ビニル樹脂を１００部と、２０〜５０部の可塑剤と、を有するものがある。顔料は、必要時に最高で１００部追加されるが、通常の半透明または金属被覆では、より一般的な最大値は、２０部の顔料である。このために、重量で２０〜４０部の揮発性有機化合物が追加され、ケトンおよび芳香族の化合物と脂肪族希釈液との混合物が選択される。すべての材料は、媒体粉砕で経験される高せん断粉砕を受けるが、フレーク顔料が、粉砕作業後、攪拌される点が異なる。
【００２４】
目に見える顔料剥離現象を示すことがある例示的な被覆材料は、重量で１００部の塩化ビニル樹脂に対し、２０〜５０部の可塑剤と、１部のフタロシアニン（ｐｈｔｈａｌｏｄｄｃｙａｎｉｎｅ）・ブルー料と、１部のキナクリドン・ゴールド料と、１／２のカーボン・ブラック顔料と、３０部のジイソブチルケトンとキシレンとの混合揮発性化合物と、を含む。粉砕作業中、粘度を１，０００〜３，０００センチポアズの範囲内に制御するために、１０までの脂肪族炭化水素を追加することがある。２のアルミニウム・フレークは、３０〜４０ミクロンの中間粒子サイズを有するフレークと共に攪拌される。目に見える顔料剥離を示しやすい以上の例の特徴は、通常のカーボン・ブラックの微粒子サイズ分布と、フタロシアニン・ブルー顔料の透明な分散と、ならびに透明キナクリドンであると考えられる。これらの微粒子の分散は、粗いアルミニウム・フレークとは対照的である。
【００２５】
一般に、顔料剥離を示しやすい被覆材料は、サイズが著しく異なる顔料粒子を有することが判明している。顔料粒子のサイズおよび／または形状のばらつきにより、被覆材料液体において、異なるサイズまたは形状の粒子の可動性が異なることがあると考えられる。さらに、可動性の相違は、被覆材料が顔料剥離を示しやすいかに影響を与えることがあると考えられる。具体的には、顔料粒子が、異なるサイズを有する２つ以上の異なるタイプを含むとき、それぞれの最大の主要長さ寸法の少なくとも１０倍の粒子タイプ間の相違は、被覆材料が目に見える顔料剥離を示しやすいかに影響を与えることがあると考えられる。
【００２６】
被覆材料の試験方法
顔料剥離は、液体被覆材料を塗布したとき、湿潤線において、またはその近傍で生じることがあることが判明している。顔料剥離現象は、浮遊およびシルキングとして知られる塗料の流れの欠陥と同様であるが、顔料剥離の欠陥は、通常、暴露面ではなく、被覆層の境界面において見えることが異なる。以下は、顔料剥離を示しやすい液体被覆材料を決定する例示的な試験方法である。この試験方法は、特定の被覆材料が、どの程度顔料剥離を示しやすいかについて実証を提供する。また、この試験方法は、どの被覆材料が、顔料剥離の欠陥を受けやすいかを予測する手段も提供する。
【００２７】
この試験方法を実施するために使用することができる材料および機器は、厚さが５０ミクロン、幅が２５〜３０ｃｍ、長さが１００ｃｍなどの透明ポリエステル・フィルムと、従来のフィルム成形ナイフなどの圧着装置または安定剤とである。満足できる結果は、ミネソタ・マイニング・アンド・マニュファクチャリング・カンパニー（ＭｉｎｎｅｓｏｔａＭｉｎｉｎｇａｎｄＭａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇＣｏｍｐａｎｙ）によって製造された製品番号４１−４４００−１０９２−８透明ポリエステル・フィルムと、メリーランド州コロンビアのＢＹＫ−ガードナーＵＳＡ（ＢＹＫ−ＧａｒｄｎｅｒＵＳＡ）によって作製された製品命ＰＡＧ−４３４３を有するＢＹＫ−ガードナー・フィルム・キャスティング・ナイフ（ＢＹＫ−ＧａｒｄｅｒＦｉｌｍＣａｓｔｉｎｇＫｎｉｆｅ）と、を使用して獲得された。他の透明フィルムおよびアプリケータを使用することも可能である。
【００２８】
まず、透明フィルムを平坦テーブルの上面など滑らかな平坦面の上に配置する。ポリエステル・フィルムを滑らかな平坦面の上にテーピングする。塗布装置を透明フィルムの一端の付近に配置する。アプリケータの表面（ナイフの縁など）と透明フィルムとの間に１００ミクロン（４ミル）のギャップを提供するように、アプリケータを調節する。約１０ミリリットルの被覆材料をポリエステル・フィルムの一端の前縁付近にある実質的に円形の領域に配置する。被覆材料を約３〜４ｃｍのほぼ直径に広げることを可能にする。塗布した被覆材料は、ポリエステル・フィルムを静止させ、かつたとえば１秒当たり約３０センチメートル（１ｆｔ．）の速度で、アプリケータをポリエステル・フィルムの全長にわたって縦方向下に引くことによって広げることができる。試験には必要ではないが、処理を容易にするために、準備したサンプルを１００℃で５分乾燥することが可能である。透明フィルムの裏側を通して、サンプル被覆層の境界面（すなわち、透明フィルムと接している表面）を見る。顔料剥離を示しやすい被覆材料は、目に見える縞、渦、または周囲の被覆層より暗いカラー強度を有する他の形状を示す。実際の顔料剥離欠陥の例（縞など）は、図６に示した被覆層の境界面上に見ることができる。
【００２９】
高速線速度での顔料剥離の原因を決定しようとする試みでは、カメラは、供給ロール２２の内部の視野４８に装備された。供給ロール２２として使用される特別なロールが創出され、クリア・ガラス材料で形成された。比較的クリアなウエブ材料であるポリエステルも使用された。このようにして、湿潤線４６は、供給ロール２２の内部から見ることができた。次いで、顔料剥離が生じた領域と生じなかった領域とにおいて、被覆プロセスを観測することが試行された。
【００３０】
図３Ａは、被覆しているウエブ２６などのウエブの平面図である。この図には、実質的に直線の動的湿潤線１００が含まれている。ウエブ２６は、専用ロールと、図１と同様のロール機械について以前に議論したカメラ機器と、を使用して、方向１０２に移動している。低ロール速度では、顔料剥離は認められなかった。具体的には、顔料剥離または顔料の凝集は、即時には観測されなかった。
【００３１】
図３Ｂは、図３Ａのようなウエブの平面図であるが、方向１２２のより速い線速度におけるものである。より高速では、多数の縞１４０が即時に認められた。不均一湿潤線１２４も観測された。本出願人は、縞１４０は、顔料粒子が粘着して、より多数のより小さい顔料粒子からより少数のより大きい顔料粒子が形成されて凝集した結果であると考える。本出願人は、顔料粒子の凝集と、有効範囲の結果的な損失とは、被覆面を引き剥がして暴露させた後に観測される最終的な顔料剥離欠陥の原因であると考える。具体的には、本出願人は、湿潤線方向の変化を有する位置と、縞を有する位置との間の相関に注目した。湿潤線方向の変化１２６および１２８は、たとえば、それぞれ縞１３６および１３８と相関することが観測された。図３Ａおよび３Ｂにおいて強調した結果を含めて、実験の結果として、本出願人は、顔料剥離は、直線動的湿潤線に沿って被覆することによって、防止または大きく低減することが可能であると考える。
【００３２】
図４は、本出願人が考案した、比較的高速の線速度で、直線動的湿潤線に沿って被覆する被覆機械２００を示す。被覆機械２００は、図１の被覆機械２０など以前の被覆機械で可能な速度より著しく速い速度において、顔料剥離を示さずにウエブを被覆することを見込む。被覆機械２００は、図１の被覆機械２０といくつかの同様の構成要素を共有し、これらの構成要素には、同じ符号が付けられている。ウエブ２６は、第１ローラまたは供給ローラ２２の回りに巻かれ、バー・ギャップ２９を通ってナイフまたはノッチ・バー２８の下を通過する裏側を有することを認めることが可能である。第２ロールまたはアプリケータ・ロール２２４は、２４０で示したように、第１ロール２２とは反対の方向に回転することを認めることが可能である。アプリケータ・ロール２２４は、ロール表面２３７とロール中心軸２３６とを有する。アプリケータ・ロール２２４は、表面２３７に沿って被覆材料３２を混入して、上流メニスカス２４２を形成し、その後、供給ロール２２とアプリケータ・ロール２２４との間のロール・ギャップ２２５の中に被覆材料３２を渡す。被覆材料３２は、動的湿潤線２４６に沿ってウエブ２６の被覆面と接触し、材料は、下流メニスカス領域２４３に渡されるウエブ２６を被覆しない。下流メニスカス領域２４３は、ロール・ギャップ２２５の下流のロール側面であるアプリケータ・ロール２２４の「裏側」の上に配置される。動的湿潤線２４６は、動的湿潤線４６が図１のロール・ギャップ２５の中に配置されるよりも、さらにロール・ギャップ２２５の中に配置される。
【００３３】
動作時には、アプリケータ・ロール２４２は、供給ロール２２より高速で回転するべきである。供給ロール２２は、通常、ウエブ２６の速度と整調または整合される。アプリケータ・ロール２４２は、供給ロール２２の速度の約３倍より速い速度で回転することが好適である。アプリケータ・ロール２４２は、供給ロール２２の速度の約３倍〜約５倍で回転することがより好適である。アプリケータ・ロール２４２は、供給ロール２２のロール速度の約４倍〜約５倍で回転することが最も好適である。本明細書で使用する際に、「ロール速度」は、ロール・ギャップにおけるロールの面速度を指す。具体的には、より大きな直径のロールは、同じ回転速度において、より小さい直径のロールより速いロール速度を有する。
【００３４】
被覆機械２００の動作時に、アプリケータ・ロール２２４の裏側を調査し、調査を使用して、被覆機械の運転時に、顔料剥離を低減または排除するように役立てることが可能である。アプリケータ・ロールの裏側領域上にある被覆材料は、厚さおよび表面の外見を有する。本出願人は、顔料剥離が、ロール裏側の不均一な外見と関連があることを発見した。ロール裏側の不均一な外見は、薄い層領域と厚い層領域とを有する、ロール裏側上の被覆材料の不均一な分布と関連がある。均一な外見は、滑らかな光沢面の外見であり、外見が不均一であるときのように、まだら、斑点、または帯状ではない。裏側ロール面が不均一であるとき、顔料剥離は、非常に出現しやすいが、オペレータには認識されない、または見えない可能性がある。結果的に生じる顔料剥離は、被覆材料層がかなり後で除去されるまで、認識されない可能性がある。
【００３５】
不均一なアプリケータ・ロール裏側の外見は、人間または機械による視覚調査を使用して観測することが可能である。いくつかの方法は、ロール裏側上での被覆材料の厚さの機械測定を使用して、不均一性を測定する。不均一なアプリケータ・ロール裏側が観測されたとき、被覆機械２００の動作は、裏側の外見を再び均一にするように変更することが可能である。ロール速度、ロール速度比、ロール・ギャップ、および被覆材料の特性などの動作パラメータは、ロール裏側が、裏側上で均一な厚さを有するまで、調節することが可能である。
【００３６】
本出願人は、被覆機械２００を使用して、図１の被覆機械２０などの機械で可能なよりも速い線速度またはライナ速度において被覆した。具体的には、約１５ミルのロール・ギャップと、約５ミルのバー・ギャップと、約１０００〜３０００センチポアズの被覆材料の粘度と、約３ミルの結果的な被覆の厚さとにおいて、順送りロール被覆機械２０は、顔料剥離を示さずに、１分当たり約５０フィートの線速度で動作することができた。上述した線速度は、上記の条件で顔料剥離を有することなく使用することができる実質的に最高の線速度であった。同じ被覆の厚さと粘度とを使用して、反転ロール被覆機械２００は、顔料剥離を示さずに、１分当たり１００フィート、さらには１３０フィートの速度で動作することができた。
【００３７】
図５は、本出願人が本発明により直線動的湿潤線をも提供するダイ被覆機械３００を示す。ダイ被覆機械３００は、上述したように、第１供給ロール２２とウエブ２６とを含む。ダイ・ヘッド３０２は、ウエブ２６に接して配置されるが、ギャップ３０４だけ離れていることを認識することが可能である。被覆材料チャネル３０６が、ダイ・ヘッド３０２の内部に配置され、開口３０８において終端する。一実施形態では、開口３０８は、ウエブ２６の表面に実質的に平行に配置された単一スリットで形成される。他の実施形態では、開口３０８は、ウエブ２６の表面に実質的に平行な軸に沿って位置合わせされた一連の開口として形成される。被覆材料は、当業者には周知の従来のポンプと装置とを使用して、ダイ・ヘッド・チャネル３０６に提供することが可能である。
【００３８】
本文献によって網羅された本発明の多くの利点について、上記で記述した。しかし、本開示は、多くの点で単に例示であることが理解されるであろう。本発明の範囲から逸脱せずに、具合的には部分の形状、サイズ、および構成である詳細について、変更することが可能である。したがって、本発明の範囲は、添付の請求項とその等価物との範囲にのみ限定されるべきである。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】ノッチ・バーを有する順方向浸漬ロール被覆装置で被覆されているウエブの概略的な側面図である。
【図２】さらに積層化と部分除去または引き剥がしをして、ウエブまたはロールの側面を暴露した後の、図１の機器によって被覆されたウエブの横断面図である。
【図３Ａ】図１の機器と同様の専用機器を使用して低速で観測される動的直線湿潤線を含む、被覆されているウエブの概略的な平面図である。
【図３Ｂ】図１の機器と同様の専用機器を使用して高速で観測される動的不規則湿潤線と縞とを含む、被覆されているウエブの概略的な平面図である。
【図４】ノッチ・バーを有する反転塗布浸漬ロール被覆装置で被覆されているウエブの概略的な側面図である。
【図５】ダイ被覆装置で被覆されているウエブの概略的な側面図である。
【図６】顔料剥離から得られる不均一な色の外観を示す例示的な被覆層の境界面の平面図である。

Claims

被覆した状態の顔料含有材料において目に見える顔料剥離を回避するように、顔料含有材料を基板の上に高速被覆する方法であって、
被覆する被覆面を有する第１基板を提供するステップと、
顔料含有液体被覆材料を提供するステップと、
第１基板が、少なくとも約５０ｆｔ．／分（１５．２４ｍ／分）の高速線速度で動いている間に、実質的に直線の湿潤線に沿って第１基板の表面に被覆材料を塗布して、第１基板の被覆面と接している境界面を有する被覆層を形成するステップと、
を含み、
被覆材料が、高速線速度で第１基板の被覆面の上に被覆されたとき、顔料含有被覆材料が、実質的に直線の湿潤線を使用せずに、目に見える顔料剥離を境界面上に示すタイプである方法。
被覆材料を第１基板の表面に塗布する前記ステップにおいて、第１基板が、少なくとも約６０ｆｔ．／分（１８．２９ｍ／分）の高速線速度で移動し、第１基板が高速線速度で移動している間に、被覆材料が被覆面の上に被覆されたとき、顔料含有被覆材料が、実質的に直線の湿潤線を使用せずに、目に見える顔料剥離をその表面上に示すタイプである、請求項１に記載の方法。
被覆材料を第１基板の表面に塗布する前記ステップにおいて、第１基板が、少なくとも約７０ｆｔ．／分（２１．３４ｍ／分）の高速線速度で移動し、第１基板が高速線速度で移動している間に、被覆材料が被覆面の上に被覆されたとき、顔料含有被覆材料が、実質的に直線の湿潤線を使用せずに、目に見える顔料剥離をその表面上に示すタイプである、請求項１に記載の方法。
被覆材料を第１基板の表面に塗布する前記ステップにおいて、第１基板が、少なくとも約８０ｆｔ．／分（２４．３８ｍ／分）の高速線速度で移動し、第１基板が高速線速度で移動している間に、被覆材料が被覆面の上に被覆されたとき、顔料含有被覆材料が、実質的に直線の湿潤線を使用せずに、目に見える顔料剥離をその表面上に示すタイプである、請求項１に記載の方法。
被覆材料を第１基板の表面に塗布する前記ステップにおいて、第１基板が、少なくとも約９０ｆｔ．／分（２７．４３ｍ／分）の高速線速度で移動し、第１基板が高速線速度で移動している間に、被覆材料が被覆面の上に被覆されたとき、顔料含有被覆材料が、実質的に直線の湿潤線を使用せずに、目に見える顔料剥離をその表面上に示すタイプである、請求項１に記載の方法。
被覆材料を第１基板の表面に塗布する前記ステップにおいて、第１基板が、少なくとも約１００ｆｔ．／分（３０．４８ｍ／分）の高速線速度で移動し、第１基板が高速線速度で移動している間に、被覆材料が被覆面の上に被覆されたとき、顔料含有被覆材料が、実質的に直線の湿潤線を使用せずに、目に見える顔料剥離をその表面上に示すタイプである、請求項１に記載の方法。
被覆層の境界面を暴露するように、第１基板の被覆面から被覆層を除去するステップをさらに含む、請求項１に記載の方法。
被覆層が、境界面に対向する接着面を有し、第２基板を提供するステップと、第２基板を被覆層の接着面に接着させるステップと、をさらに含む、請求項７に記載の方法。
第１基板の被覆面からギャップ距離をおいて配置されたダイ面まで貫通して延びる少なくとも１つの開口を有するダイを提供するステップをさらに含み、被覆材料を塗布する前記ステップが、被覆材料を少なくとも１つの開口を通して、ギャップ距離を横断させ、実質的に直線の湿潤線に沿った第１基板の被覆面の上に塗布するステップを含む、請求項１に記載の方法。
第１基板が、被覆面に対向する裏側を有し、
第１ロール軸の回りに回転可能であり、かつ第１ロール面を有する供給ロールを提供するステップと、
張力下で第１ロール面に接して第１基板の裏側を延伸するステップと、
供給ロールを第１ロール軸の回りに回転させて、第１ロール面を第１方向に移動させるステップと、
高速線速度で第１方向に沿って、第１基板を縦方向に移動させるステップと、
を含み、
被覆材料を塗布する前記ステップが、第１基板が第１方向に沿って移動している間に、被覆材料を被覆面に塗布するステップを含む、請求項１に記載の方法。
第２ロール軸の回りに回転可能であり、かつ第２ロール面を有するアプリケータ・ロールを提供するステップと、
第１ロール面からロール・ギャップをおいて第２ロール面を配置するステップと、
第１基板をロール・ギャップの内部に配置するステップと、
を含み、
被覆材料を塗布する前記ステップが、第１方向とは反対の方向にアプリケータ・ロールを回転させながら、被覆材料を第２ロール面から第１基板の被覆面に移送するステップを含む、請求項１０に記載の方法。
被覆材料を塗布する前記ステップが、供給ロールの回転速度に対して、上限速度と下限速度との間でアプリケータ・ロールの回転速度を制御することによって、実質的に直線の湿潤線を被覆材料と第１基板との間に形成するステップを含む、請求項１１に記載の方法。
アプリケータ・ロールの回転速度が、供給ロールの回転速度の約３倍と約５倍の間に維持される、請求項１２に記載の方法。
提供されている被覆材料が、オルガノゾルを含む、請求項１に記載の方法。
提供されている被覆材料が、オルガノゾル含有金属フレークを含む、請求項１に記載の方法。
提供されている被覆材料が、色分散体被覆材料である、請求項１に記載の方法。
提供されている被覆材料が、液体と、約６０重量パーセントより多い固体と、液体の内部に懸濁された所定の範囲のサイズを有する複数の顔料粒子と、約１０００センチポアズより大きい粘度と、を備える、請求項１に記載の方法。
顔料粒子が、少なくとも第１粒子タイプと第２粒子タイプとを含み、第１粒子タイプと第２粒子タイプとが、異なるサイズを有し、第１粒子タイプが、第１最大主要長さ寸法を有し、第２粒子タイプが、第２最大主要長さ寸法を有し、第２最大主要長さ寸法が、第１最大主要長さ寸法の少なくとも約１０倍である、請求項１に記載の方法。
第１粒子タイプがビニル粒子を含み、第２粒子タイプがフレークを含む、請求項１８に記載の方法。
第２粒子タイプが、金属フレークを含む、請求項１９に記載の方法。
顔料含有材料を請求項１に記載の基板の上に高速被覆することによって、被覆層を作製するステップと、
被覆層を使用して物品を作製するステップと、
を含む物品を作製する方法。
物品が、カラー被覆物品であり、第１基板の被覆面から被覆層を除去して、被覆層の境界面を暴露させるステップをさらに含み、物品を作製する前記ステップが、境界面を暴露させた状態で、被覆層を第２基板に接着させるステップを含む、請求項２１に記載の物品を作製する方法。
第２基板が、車両の一部を形成する、請求項２２に記載の物品を作製する方法。