JP2619190B2 - 被覆における又は被覆に関する改良 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 技術分野 本発明は連続ウエブ又はシートのような支持体を液体
組成物で被覆することに関する。

背景技術 カーテン被覆法として知られている方法により支持体
を液体組成物で被覆することが知られている。

1970年４月28日Hughesに対して発行された米国特許第
3,508,947号には、カーテン被覆法による写真要素の製
造のための装置が記載されている。この特許に記載され
ている装置には、液体写真被覆組成物の自由落下（ferr
−falling）カーテンを形成するためのホッパーが含ま
れている。このカーテンには複数の別々の隣接した層が
含まれている。液体はホッパーの上向きに面して傾斜し
た表面を流下し、リップを離れ、表面の下端でカーテン
を形成する。また、液体は１個又はそれ以上のスリット
状の穴からホッパーの下向きに面した部分に押し出され
てカーテンを形成する。カーテンになっている液体はウ
エブの形の連続支持体に衝突し、バッキングロールの周
りを引きずられ、ウエブ上に別々の層からなる被膜を形
成する。

上記の米国特許第3,508,947号には、支持体と被膜と
の間に空気が同伴することにより生じる飛び（skip）及
び斑点（mottle）問題がカーテン被覆により避けること
ができることが述べられている。この特許には、支持体
上の空気バリヤーの浸透又は排除を起こす自由落下カー
テンの運動量のために、この特許の発明の方法が飛び及
び斑点の問題を避けると信じられると記載されている。
上記の特許に記載されているように、カーテンの高さは
普通５〜20cm（約２〜８インチ）である。

場合によってはスコットル（skottle）若しくはダイ
ナミック濡れ欠陥間は空気同伴とも呼ばれる、飛び及び
斑点の上記の問題点は、液体組成物が支持体の幅に亘っ
て均一に支持体と接触する又は支持体を濡らすことを妨
げる空気が存在するためである。この欠点は、ウエブ又
はシートの速度が増加するとき遭遇する。支持体上に被
覆される組成物の粘度、全濡れ厚さ（即ち、乾燥前の支
持体上の被膜の全厚さ）並びに支持体の化学組成及び表
面粗さのようなその他のパラメーターは、この欠点が遭
遇する被覆速度で影響を有する。即ち、望ましくない制
約が、被覆速度、支持体上に被覆される組成物の粘度、
単一若しくは複数の層の厚さ又は多層被膜の層の厚さ及
び／又は支持体の表面の性質に課せられる。

発明の要約 本発明の目的は、製品の満足できる品質を維持しなが
ら、上記の制約を緩和すること及び／又は制約の遭遇す
る前に被覆速度を増加させることである。

本発明は、被覆すべき液体組成物の移動するシートを
形成し、このシート及び支持体を相互の関係で、このシ
ートがシートと未被覆の支持体との間に夾まれる鋭角Ａ
゜で被覆ゾーンで支持体に衝突し、夾角Ａ゜がウエブ上
のシートの衝突の線で衝突する直前のシートの平面と支
持体に接する平面との間であり、そして30゜〜60゜の範
囲内であるように配置することにより、その目的を達成
する。また、シート中の液体は少なくとも約200cm/秒の
支持体に衝突する直前の速度を有している。

ある種の態様に於いて、支持体に衝突する直前のシー
トの速度は主として重力に起因するので、このシートは
カーテンと見なすことができる。このような態様に於い
て、液体組成物はスライドホッパーのリップから自由落
下し得る。このような態様に於いて、支持体は被覆ゾー
ンを下方に移動し、衝突する直前のカーテンの平面は実
質的に垂直である。このような態様に於いて、支持体上
のカーテンの衝突の線で支持体の平面は水平に対して
（90−Ａ）゜で傾斜している。支持体が被覆ゾーンでバ
ッキングローラーの周りを引きずられる場合には、それ
は水平に対して（90−Ａ）゜で傾斜している衝突の線で
支持体に対して接線である。

他の態様に於いて、液体処理組成物のシートは、支持
体に衝突する直前にそれが少なくとも約200cm/秒の速度
を有するような速度で移動する液体組成物のシートを形
成し得るデバイス、例えば、押出ダイからの押し出しに
より形成される。このような態様に於いて、シートの位
置及び支持体の位置は重力の方向に無関係であってよ
い。例えば、シートは支持体の方に上向きに流れる液体
組成物で水平又は垂直であってよい。

シートが自由落下カーテンの形状であるこれらの態様
に於いて、カーテンの高さは20cmを越えることが好まし
く、これは衝突で約200co/秒の速度を与えるに必要な高
さである。

カーテンが支持体に衝突するとき支持体がバッキング
ロールの周りを引きずられ、衝突の直前のカーテンの平
面が実質的に垂直であるこれらの場合に、衝突が起きる
線は頂正中心（top dead center）から離れて（90−
Ａ）゜、即ち30゜〜60゜である。角（90−Ａ）゜は適用
角度と呼ばれる。頂正中心は、その周りを支持体が引き
ずられるバッキングロールの軸を含む垂直面内にある支
持体上の線である。この文脈で、「から離れて」は、支
持体は頂正中心を通過した後移動する頂正中心の側にあ
ることを意味する。

前記米国特許第3,508,947号に記載され、例示された
全ての態様に於いて、カーテンは頂正中心で支持体に衝
突するか又は水平に移動する支持体に衝突する。同じこ
とは、Greillerに1972年１月４日発行された米国特許第
3,632,374号及び1975年２月25日Greillerに発行された
米国特許第3,867,374号（これは米国特許第3,632,374号
の出願の分割出願の継続出願から得られた特許である）
に記載された態様についても真実である。しかしなが
ら、後者の二つのGreillerの特許には、自由落下するカ
ーテンの平面を、その周りを通過するウエブを満足でき
るように被覆するために、支持ロールの軸を横切るよう
に配置する（即ち、頂正中心で衝突させる）ことは必要
ではないと言う記載を示す概略図である図11がある。前
記特許には更に、被覆すべきウエブが支持ロールに向か
って及び支持ロールから真っ直ぐであり近付き得るウエ
ブの十分な支持領域を残す場合には、自由落下カーテン
はロールの軸に又は軸から真っ直ぐになることが述べら
れている。更に、自由落下カーテンは軸から余り離れて
はならず、衝突でのウエブの移動の方向は被覆操作に不
利な影響を与えないように水平から余り離れないことが
述べられている。頂正中心の前方向のカーテンの位置と
頂正中心の後方向のカーテンの位置との間に差別はな
い。即ち、Greillerの特許では単に被覆点が頂正中心で
なければならなくはないことが言われているに過ぎな
い。これらの特許では、頂正中心以外の被覆点（カーテ
ンが支持体に衝突する位置）を有するとどのような利点
があるかについても教示されていない。特に、これらの
特許では、速度を最大にし被膜の均一性を維持する上で
濡れ線の位置を最適化する重要性について教示されてい
ない。濡れ線位置を最適化するために、カーテンは普通
頂正中心から著しく離れて配置されなくてはならない。
これらの特許には、被覆速度を増加させるためにカーテ
ンの高さを増加させることが濡れ線の位置が最適化され
たとき最も有効であることも教示されていない。本発明
者らは、丈の高いカーテンを頂正中心の実質的に前方向
の適用角度と組み合わせることが有利であることを学ん
だ。これらの利点は先行技術に於いて当業者により予期
されないであろう。前記Greillerの特許にはまたカーテ
ンの好ましい高さが約５〜20cmであることが述べられて
いる。

先行技術で遭遇する他の問題点は、しばしばパドリン
グ（puddling）と言われる。カーテンが支持体に当たる
場合、液体組成物はそれが支持体により生じる粘性剪断
により引きずられるまで、支持体の移動の方向とは反対
に移動する傾向を有している。衝突速度が高く、流速が
高く及び／又は粘度が低いとき、カーテンの足で「ヒー
ル」が発達する。十分に大きい場合には、ヒールには空
気の泡又は破片を捕捉し得る渦流が含まれることがあ
る。このような捕捉された泡又は破片は被膜に縞又は線
を作り得る。また、ヒールは振動するかも知れず、この
ような振動は被膜に不均一性を作る。更に、液体組成物
に複数の層が含まれるこれらの態様に於いて、ヒールは
異なった層中の材料の混合又は相互の置換の程度を促進
するかも知れない。本発明により30゜又はそれより大き
い適用角度が濡れ線位置を制御するために使用される場
合には、パドリングは防止される。このような増大した
適用角度で、支持体への衝突の時点でカーテンの移動の
方向は支持体の移動の方向に近く、そして液体組成物が
支持体の上流へ移動する傾向がより少ないことを認める
ことができる。

公開ヨーロッパ特許出願第0197493号の明細書には、
「ペンシルライン」、「縞」、「スプライスによる中
断」、「厚いエッジ」及び「空気流による乱れ」として
知られている問題点が述べられ、このような問題点を克
服するために短いカーテンを使用することが提案されて
いる。即ち、この特許出願は本発明と同じ問題点には関
係していない。短いカーテンは0.5〜50mmと定義されて
いる。短いカーテンは頂正中心を過ぎて30゜〜90゜の角
度でウエブに衝突する。この前記公開特許出願の表示に
従うことは空気同伴の問題には不利であることが見出さ
れた。

即ち、米国特許第3,508,947号、同第3,632,374号又は
同第3,867,901号及びヨーロッパ特許出願第0197493号に
は、被覆すべき液体組成物の移動するシートを支持体上
に、シートと未被覆支持体との間の鋭角Ａ゜で衝突さ
せ、この鋭角Ａ゜が衝突の線で支持体に対し接線の平面
と支持体上へのシートの衝突直前のシートの平面との間
であり、30゜〜60゜の範囲内であり、カーテンの高さが
20cmより大きいか、又は別の表現をするとこの液体が衝
突の時点で、20cmを越える高さから自由落下で得られる
速度（この速度は約200cm/秒である）を越える速度を有
する、本発明による被覆方法は教示されていない。

先行技術は、カーテンの高さを、自由落下するカーテ
ンが衝突で空気バリヤーを有効に浸透又は置き換えそし
て移動する支持体を濡らすために適当な運動量を有する
よう選択すべきであることを教示している。しかしなが
ら、カーテンの高さを増加させると、実際の場合には、
カーテンが頂正中心から離れた30゜〜60゜の範囲内の線
上で支持体上に衝突する場合には、達成されるように支
持体が下向きに傾斜していなければ、支持体と被膜との
間に引きずられる空気を同伴する上記の問題の開始の前
に被覆速度に於ける小さい利得になるであろうことが見
出された。先行技術の短いカーテン及び水平支持体に比
較して、本発明を採用することにより、即ち、少なくと
も20cmのカーテン高さ及び例えば、頂正中心から離れた
30゜〜60゜の範囲内の被覆点を有することにより、被覆
速度を50％又はそれ以上増加させることができることが
見出された。勿論、被覆点が頂正中心から30゜離れてい
るとき支持体は水平に対して30゜傾斜している。同様に
被覆点が頂正中心から60゜離れているとき支持体は60゜
傾斜している。本発明の実施により達成できる空気同伴
の問題の開始の前の実質的な速度利得は予期されないこ
とであった。

先行技術は、支持体上への衝突の時点でのカーテン中
の液体の運動量の大きさが、支持体と被膜との間に空気
を同伴しない被覆に於ける重要な要因であることを教示
しているが、濡れ線が実質的にカーテンの平面内にある
ときのみこの問題点を避ける上で高運動量が有効である
ことが見出された。この濡れ線はカーテンからの液体が
最初に支持体に接触する場所である。このような場合
に、液体の運動量は空気を排除する際にその最善の効果
のために使用される。

カーテンが支持体上に衝突したとき、液体は支持体の
移動の方向に沿って及びそれとは反対の両方に移動する
傾向を有する。支持体の運動は粘稠剪断を介して液体に
伝達される。更に特に、粘稠な境界層は濡れ線で始ま
り、カーテンの下流表面に広がる。

図面の簡単な説明 以下の添付図面を参照する。

図１は被覆機の斜視図である。

図２は被覆域の種々の特徴及び角度の概略図表示であ
る。

図３は大きく拡大した被覆点の断面図である。

図４〜11及び13は種々の実験結果及びそれから派生す
るもののプロットである。

図12及び14は幾つかの材料の種々のレオロジーの値、
図11及び図13にプロットした実験結果の表である。

図15は本発明の他の態様の概略図表示である。

好ましい態様の説明 写真フィルム又は印画紙を作るために適した装置10の
一部を示す添付する図面の図１、２及び３を参照する。
この装置には、被覆すべき支持体をウエブ14の形状でそ
の周りを引きずるバッキングロール12を含むコーターが
含まれている。典型的にはウエブ14は連続である。この
ウエブは公知の方法で例えば、酢酸セルロースから形成
されていてよい。ロール12は、その非常に正確な円筒状
表面18の幾何学的中心に非常に正確である回転軸16を有
している。回転軸16は好ましくは水平である。公知の形
状のホッパー20は、それらの最上部のものだけが見え24
と示されている複数のスロットが伸びたスライド表面22
を有している。公知のように、液体組成物はそれぞれス
ロットに連通しているホッパー内の空洞に供給される。
種々の液体組成物は脈動制動器28が配置されている導管
26を通して供給される。スライド表面22は、スロットか
ら出る液体が複数の（例示したサンプルでは３個の）別
々の層から形成された複合層を形成してスライド表面を
流れ落ちるように傾斜している。その下端で、スライド
表面22は、そこから複合層が公知の様式でカーテン32の
形状できれいにシートになって落ちるリップ30を有して
いる。カーテンは公知の垂直エッジガイド34により導か
れる。エッジガイドの性質及び役割の理解のために、T.
C.Reiterに1989年５月16日に発行された米国特許第4,83
0,887号を参照する。ホッパー20のリップ30はバッキン
グロール12の回転軸16に平行である。このリップは、垂
直に落ちるカーテン32が軸16を含む平面36内にある線35
に沿ったウエブ14に衝突するように配置されている。平
面36は軸16を含む垂直平面38に対して、本発明により30
゜〜60゜の範囲内の角度（90−Ａ）゜で傾斜している
（第２参照）。平面38は頂正中心40を含む。ロール12は
図１及び２に見られるように時計方向に回転し、そうし
てウエブ14はロール12の左手側を上方向に移動し、被覆
点を通過して下方向に移動し、そしてロールの右手側か
ら離れ、カーテン32からの液体で被覆される。即ち、被
覆点、即ち線35は頂正中心から（90−Ａ）゜離れている
と言うことができ、（90−Ａ）゜は適用角度と呼ばれ
る。勿論、ウエブに対する接線は被覆点で水平に対して
（90−Ａ）゜で傾斜している。

それぞれの脈動制動器28は、気体が充填された第二チ
ャンバーである他の側上のダイヤフラムにより部分的に
密封されたチャンバーからなる。第二チャンバーは気体
流れに対して抵抗を示す通路を通って第三チャンバーに
連通している。第一チャンバーは導管26に対して開放さ
れており、そうして被覆組成物の供給の際に生じるかも
知れない水圧脈動はダイヤフラムにかかり、ダイヤフラ
ム及び第二チャンバー内の気体により吸収される。第二
チャンバーから第三チャンバーへの通過で選択的である
抵抗は系を選択的に制動する。

図１にはまた、被覆される支持体が被覆点に到達する
直前に支持体の側を越えて僅かな吸引をかけるためのバ
ッフル装置41が示されている。この位置での吸引の適用
は、公知の様式で、速く移動する支持体と共に運ばれる
空気の量を減少させるために機能する。このような空気
の除去は、平面からの空気運動誘導ズレ無しにその所望
の平面にカーテンを保持する上で助けになる。

添付する図面の図３をまた参照する。図３に於いて、
支持体上へのカーテン32の衝突の線で支持体14の平面に
平行である線43が示されている。また、支持体上への衝
突の直前のカーテンの平面に平行である線45も示されて
いる。線43と線45との間の角度をＡとする。これはカー
テンと未被覆支持体との間であることが観察される。

図３を続けて参照して、カーテン32は上流表面42と下
流表面44とを有している。濡れ線と呼ばれるカーテンか
らの液体が実際にウエブ14を濡らす線は、図３で46によ
り示されている。図３に示す条件で、濡れ線46はカーテ
ンの上流表面42の平面の丁度下流であることが分かるで
あろう。

本発明の実施に有用である式に導く、何故本発明の利
点が得られるかについての可能な説明が今与えられるで
あろう。本発明の利点は決して説明の正確性に依存する
ものではないことが理解されるべきである。

境界層47の液体は粘度の作用によるウエブにより引き
ずられ、それによりウエブと同じ方向に移動するように
なる。カーテン32の下流表面44の平面内にある境界層の
下流末端で、カーテン内に供給される液体の全ては移動
する支持体により引きずられる。境界層は破線48によ
り、そして勿論ウエブ14の表面により大体境界となって
いる。カーテン32の下流表面44の平面は図３に於いて破
線50により示されている。境界層の下流末端の下流で、
境界層の速度プロフィールはウエブ14の均一速度に徐々
に緩和している。

ウエブに沿って測定した距離であり、引きずられる液
体について必要な境界層の長さは、カーテンの下流表面
の位置に対して濡れ線の位置を測定する。境界層が比較
的長いとき、濡れ線はカーテンから離れており、カーテ
ン内の液体の運動量はダイナミック濡れ及び空気排除を
促進する上で有効ではあり得ない。同様に、境界層長さ
が小さいとき、濡れ線はまたカーテン内の運動量から最
大に有利にする位置にはない。カーテン内の運動量は、
濡れ線46がカーテン32の上流表面42の平面内に大体位置
するとき空気同伴を避ける上で最大の効果を有する。

本発明を理解する目的のために、用語相対濡れ線位置
率を定義し使用する。相対濡れ線位置率は、ウエブの表
面に平行な平面で測定した、濡れ線46及びカーテン32の
下流表面44の平面とウエブ14の表面との交点の間の距離
Ｌの、カーテンの厚さが衝突により影響される領域のす
ぐ上のカーテンの上流表面及び下流表面の平面間の距離
に対する比率である。数学的用語に於いて、相対濡れ線
位置率「１」は下記のよう定義する。

１＝L/〔W/sinA〕 （１） （式中、Ｌは支持体14の表面に沿って測定したカーテン
32の下流表面44の平面からの濡れ線46の距離であり、そ
してＬは境界層の長さであり、Ｗはカーテン32の厚さが
支持体14上へのカーテン32内の液体の衝突により影響を
受ける点のすぐ上でのカーテン32の厚さであり、そして
Ａは頂正中心40から離れた被覆点35の角変位の余角であ
る）。

境界層長さＬは、ある場合には直接観察により測定で
きるが、更に実際的には境界層理論を使用して推定でき
る。境界層理論の理解のために、参照が「境界層理論
（Boundary−Layer Theroy）」（第７版）、H.Schlicht
ing,McGraw−Hill,New York 1979年及び「連続固体表面
上の境界層性質（Boundary−Layer Behaviour on Conti
nuous Solid Surfaces）」B.C.Sakiadis,AIChE Journa
l,1961年、７巻、26頁に向けられる。大体、下記の通り
である。

（式中、ｓ＝S/U（但し、Ｓはウエブ14の速度であり、
Ｕは支持体上に衝突する直前のカーテン32の速度であ
る）、Ｄはカーテンの丁度下流であって乾燥が生じる前
の被膜の全厚さ（ときには全濡れ厚さと言われる）であ
り、そしてＲはカーテン中の液体のレイノルズ数であ
り、 Ｒ＝dq/V （３） （但し、ｄは液体の密度であり、ｑはカーテンの単位幅
当たりの全体積流速であり、そしてＶはニュートン粘度
である） と定義される）。

垂直自由落下カーテンについて、カーテン速度は下記
のように扱うことができる。

（式中、Ｇは重力のための加速度であり、そしてＨはカ
ーテン高さ、即ち、カーテン32内で測定したウエブ14上
のホッパー20のリップ30の高さである）。

それがホッパーリップから離れカーテン内に入るとき
の液体の速度に起因するＵへの寄与は、約5cm高さより
大きいカーテンについて、即ち、本発明が関与する全て
のカーテンについて無視することができる。しかしなが
ら、初速度が実質的であるとき、Ｈはカーテンの有効高
さ、即ち、ゼロの最初の垂直速度での自由落下が衝突の
直前に同じカーテン速度を作るカーテンの高さである。

Ｌ、即ち境界層長さの値を決定するための上記の式は
ニュートン液体について適している。しかしながら、写
真工業に於ける被覆液体にはポリマーが含まれており、
それで普通擬塑性、即ち剪断薄層化である。明らかなニ
ュートン粘度V_aは 〔Ｓ−UcosA〕/D （５） の境界層に於ける剪断の代表的速度でレオロジーデータ
から推定することができる。

カーテン被膜に於けるこ代表的剪断速度の値は、100,
000秒^-1又はそれより大きくてよい。勿論、Ｌの値の計
算のより正確な手段を使用することができるが、上記の
式が単純であり、本発明の実施で有用である。また、こ
れらはカーテンを形成する異なった層中の異なった被覆
組成物が著しく異なった粘度を有する場合のために容易
に一般化される。公知のように、異なった層の粘度が実
質的に同じであり、それらが比較的高いことが、カーテ
ン被覆均一性のために一般的に好ましい。

被覆速度が増加したとき空気同伴問題の開始後、被覆
速度が減少したときこのような問題が解消する速度は、
この問題が開始する速度よりも一般的に小さい。本明細
書に於いて、用語最高実用被覆速度は、被覆速度が減少
したとき空気同伴問題が解消する速度よりもすぐ下であ
る速度について使用する。

所定のカーテン高さ及び適用角度（即ち、角度Ａの余
角）について、最高実用被覆速度は全流速に依存する。
特に、最高実用被覆速度が最大になる流速があり、この
最大の最高実用被覆速度を本明細書でS_mと言う。即ち、
所定のカーテン高さ及び角度Ａで、最大の最高実用被覆
速度を与える一つの濡れ被膜厚さがある。所望の濡れ被
膜厚さがより大きいか又はより小さいと、その厚さを被
覆するための最高実用被覆速度は実質的にS_mよりも小さ
いであろう。上記米国特許第3,508,947号で適用角度に
ついて教示される値及び教示されるカーテン高さで、S_m
に相当する濡れ被膜厚さは30ミクロン近傍である。30ミ
クロンよりも実質的に大きい濡れ厚さがしばしば望まし
いので、最高実用被覆速度はしばしばS_mよりも非常に小
さい。適用角度が増加する場合（換言すると、角度Ａが
減少する場合）S_mはより高い流速の方に移動し、結果と
して、このような厚い被膜のために最高実用被覆速度は
増加することが分かった。

1_mで表される。最大の最高実用被覆速度に対応する相
対濡れ線位置率の値は、角度Ａ及びカーテン高さに独立
であることが分かった。即ち、この率は所望の濡れ厚さ
が最大の最高実用被覆速度に相当する角度Ａを選択する
上で有用である。1_mは１の近傍であることが分かった。
更に特に、それは擬塑性被覆液体組成物について、関係
式： 1_m＝0.25＋0.15/V_a（高表面張力） （６） 1_m＝0.25＋0.10/V_a（低表面張力） （式中、V_aはボアズでの見掛け粘度である） により見掛け粘度に依存することが分かった。高表面張
力により、約60〜70ダイン/cmの範囲内の衝突点のすぐ
上のカーテンの表面張力の値が意味され、それにはゼラ
チン水溶液のような添加された界面活性剤を含まない水
溶液が含まれる。低表面張力により、約24〜40ダイン/c
mの範囲内の衝突点のすぐ上のカーテンの表面張力の値
が意味され、それには、写真製品の被膜に一般的に実施
されているような界面活性剤を含むゼラチンの水溶液の
ような界面活性剤が添加されている水溶液が含まれる。
この表現で与えられる1_mの値で操作することが最大の利
点であるが、1_mが最適値の0.8〜2.0の範囲内である場合
に、最高実用被覆速度はS_mの少なくとも70％であること
が分かった。

1_m及びそれでS_mで又はその近くで操作するために角度
Ａを変更することが有利であることが分かったが、適用
角度（90−Ａ）゜が増加する場合には、S_mが減少するこ
とも分かった。更に特に、S_mは、カーテン速度に適用角
度（90−Ａ）゜の余弦を掛けた量、即ちＵ×sinAに依存
することも分かった。元から離れて、S_mは約0.8である
羃に累乗された（Ｕ×sinA）に依存する。即ち、適用角
度（90−Ａ）゜が増加する場合に、S_mは減少するが、衝
突速度Ｕが増加し、適用角度（90−Ａ）゜の増加、即ち
角度Ａの減少による影響が部分的又は全部相殺されるた
めにカーテン高さは増加し得る。０゜より著しく大きい
適用角度（即ち、90゜より著しく小さいＡの値）での実
施では高いカーテンが好ましいのはこの理由のためであ
る。

上記の式（１）、（２）及び（３）から明らかなよう
に、相対濡れ線位置率はウエブ上に被覆される液体の粘
度及び被覆点でのウエブの角度に敏感である。30ミクロ
ンより大きい濡れ被覆厚さについては、多くの写真製品
に於ける場合のように、ゼロ度よりも実質的に大きい適
用角度が有利であることが分かった。被膜をより厚くし
被覆液体の粘度をより低くすると、最高実用被覆速度の
ための最適適用角度はより大きくなることが分かった。

相対濡れ線位置率を算出する利点は、どのような被膜
厚さ及びカーテン速度についても、それが最適値に近い
適用角度に導くことである。適用角度を得るために率を
推定する上記の方法は、被覆液のレオロジーがニュート
ン性又は擬塑性であるとき適応する。ある種の被覆組成
物については、それは測定することが必要であり、他の
レオロジー的影響も含まれるかも知れない。ある種の被
覆支持体は実質的な表面粗さを有しており、水力学的に
平であると考えることはできない。

勿論、最適適用角度は最高実用被覆速度が最大値に達
するまで増すように角度を増加させることによって純粋
に実験的に決定できる。

実際の実験の幾つかの例を示す。

実験１ ゼラチン15重量％で、63センチポアズの低剪断速度で
の粘度を有するゼラチン水溶液を、ゼラチン下塗層を有
するポリエチレンテレフタレート支持体ウエブの上に広
範囲の流速で被覆した。各流速でウエブの速度を、空気
が被膜と支持体との間に同伴されるまで増加させた。こ
の条件に達した後、ウエブ速度を空気同伴が無くなるま
で、即ち、最高実用被覆速度に達するまで徐々に減少さ
せた。上記のように定義した最高実用被覆速度は良好な
実施により実用速度限界であると考えられ、この速度を
記録しプロットした。

この実験を２、６、10及び25cmのカーテン高さ（c.
h.）について０゜の適用角度（即ち、角度Ａは90゜）
で、並びに10及び25cmのカーテン高さについて45゜の適
用角度（即ち、角度Ａは45゜）で行なった。

０゜適用角度実験についての結果を図４に示す。図４
に於いて、cm/秒での被覆速度を、被覆幅1cm当たりcc/
秒の被覆液の流速に対してプロットした。10cm及び25cm
高さについての曲線は、約５立方cm/秒/cm幅で頭が切
れ、それより上では最高実用被覆速度は急速に落ちる。
このグラフにはまた、それぞれ25、50、100及び150ミク
ロンの濡れ被膜厚さを示す原点を通る直線が含まれてい
る。

４つのプロットから、実験の範囲内で、カーテンが高
くなると最高実用被覆速度が高くなることが観察される
であろう。実験の範囲内で、最高速度は薄い被膜につい
て達せられ、これは先行技術によりより厚い被膜での製
造速度の主たる制限を表すことも観察されるであろう。
更に、50ミクロンの濡れ被膜厚さで被覆速度は約500cm/
秒に制限され、カーテン高さを6cmから25cmに増加させ
ることから得られる小さな利点があることが観察され
る。100ミクロン濡れ被膜厚さで、速度は25cmカーテン
高さでわずか約375cm/秒に制限される。

図５は、45゜（Ａ＝45゜）の適用角度で10及び25cmカ
ーテン高さについての実験結果のプロットである。この
ような適用角度及び高いカーテンで、より高い濡れ被膜
厚さが実質的に増加した速度で被覆できることが容易に
明らかである。25cmのカーテン高さで、50ミクロン厚さ
の被膜を700cm/秒で作ることができることが観察される
であろう。また、100ミクロン厚さの被膜は625cm/秒で
作ることができる。これらの二つの速度はそれぞれ、０
゜の適用角度（即ち、角度Ａが90゜）で同じ被膜厚さで
達成できる速度よりも40％及び67％の増加を表してい
る。

このデータはまた、相対濡れ線位置率の算出に使用で
きる。ここで、実際の最高実用被覆速度Ｓの最大の最高
実用被覆速度S_mに対する比率の関数として相対濡れ線位
置のプロットを示す図６を参照する。図３及び図４の６
個の曲線のそれぞれは最大の最高実用被覆速度S_mを有し
ている。各曲線について、各流速についての最高実用被
覆速度は曲線の各データ点についての速度を、その曲線
についてのS_mの値で割ることにより標準化される。相対
濡れ線位置率は各データ点について算出される。ゼラチ
ン溶液の粘度は専断の関数としてレオメーターで測定す
る。このデータは、べき乗則指数0.85及び緩和時間0.00
027秒のパラメーターで擬塑性液体のCarreauモデルに一
致した。擬塑性液体のCarreauモデルの理解は、Wiley−
Interscience,New York,1987年刊行のR.B.Bird,R.C.Arm
strong及びO.Hassager著、Dynamics of polymeric Liqu
ids,1巻、Fluid Mechanics,第２版、171−172頁から得
られる。このようにして得られた６個の曲線は図６にプ
ロットされる。

この６個のプロットはこの種の測定で妥当である分散
内でマスター曲線を定義する。各曲線についての最大速
度に対応する相対濡れ線位置率を、その曲線についての
最大の最高実用被覆速度に対して図７でプロットする。
最大の最高実用被覆速度に対応する相対濡れ線位置率は
それぞれの場合に約0.63であることが明らかである。最
大の最高実用被覆速度は、図８に示されるようにウエブ
に対して垂直であるカーテン衝突速度の成分（U sin
A）と共に変化する。データ点を通る合致した曲線のた
めの式は S_m＝20（Ｕ×sinA）^0.7 （７） （速度の単位はcm/秒）である。0.7の指数がこれらの僅
かのデータ点から得られるが、異なった濃度、カーテン
高さ及び適用角度で被覆したゼラチンについてのもっと
多くのデータのセットから、約0.8の指数が得られる。

S_m（７）及び0.63の最適相対濡れ線位置率を使用し
て、特定の被覆条件について最適適用角度（90−Ａ）゜
を推定することができる。例えば、図９に於いて、最適
被覆厚さ及び相当する最大の最高実用被覆速度を共に25
cmのカーテン高さについての適用角度に対してプロット
する。約30ミクロンより厚い濡れ被覆厚さでは最適適用
角度は０゜から実質的に異なり、最適適用角度は被覆厚
さと共に増加することが観察されるであろう。写真工業
に於いて実用的に興味のある範囲内である150ミクロン
厚さについて、最適適用角度は約60゜である（即ち、角
度Ａの最適値は30゜である）。最高実用被覆速度は、固
定されたカーテン高さで適用角度が増加するとき低下す
るが、これは少なくとも部分的に、カーテン高さを増加
させることにより相殺できる。かくして、多くの実用的
被覆厚さについて、当業者の予想に反して高いカーテン
及び急なウエブ傾斜が好ましい。

実験２ 20セチンポアズの粘度を有するゼラチンの水溶液を、
実験１に於けるような速度及び流速の範囲でカーテン被
覆した。表面張力を推定される31mN/mまで低下させるた
めに適当な界面活性剤を添加した。界面活性剤はしばし
ば写真被覆組成物中に存在し、カーテン被覆の実施で有
用であることが知られている。

図10は、最高実用被覆速度に対するカーテン幅1cm当
たりの流速のプロットである。カーテン高さは０゜及び
45゜の適用角度（90−Ａ）゜で12cm及び25cmであった。
本発明の利点は約25ミクロンを越える被覆厚さについて
明らかである。50ミクロンの厚さで、例えば12cmのカー
テン高さ及び０゜の適用角度（即ち、Ａ＝90゜）で、先
行技術で教示されるように、最高実用速度は約440cm/秒
に制限されている。カーテン高さを25cmに増加させるか
又は12cm高さで適用角度を45゜に増加させると、僅かに
高い速度が得られる。しかしながら、45゜の適用角度
（即ち、Ａ＝45゜）と25cm高さとを組み合わせると57％
増加した約690cm/秒の最高実用速度が得られる。

実験３ 図11は、界面活性剤を添加しなかったポリマーの水溶
液（高表面張力ケース）についての、1_m即ち到達し得る
最善の相対濡れ線位置率の、1/V_a即ち見掛けニュートン
粘度の逆数に対するプロットである。この値は14個の異
なった擬塑性材料について示し、この材料の特性及び被
覆パラメーターは図12である表に示されている。図13は
カーテンの表面張力を下げるために界面活性剤が添加さ
れたゼラチン水溶液についての同様のプロットである
（低表面張力ケース）。材料特性及び被覆パラメーター
は図14である表に示されている。それぞれの場合にベー
スは他に示さない限りゼラチン下塗りしたポリエチレン
テレフタレートである。1_mの1/V_aへの寄与度は明らかに
表面張力のレベルと共に変化する傾斜で直線状であり、
そうでなければ、この関係は見掛け粘度を決定するレオ
ロジー的パラメーター以外の材料の性質に独立であるよ
うに見える。２組のデータセットを通る合致した直線は
上記の関係（６）により与えられる。最適相対濡れ線位
置は境界層の見掛け粘度に依存していることが分かっ
た。

実験４ ２個のゼラチン層を200cm/秒の速度及び25cmのカーテ
ン高さで同時にカーテン被覆した。上層は60ミクロンの
濡れ厚さ及び35センチポアズの粘度を有しており、一方
下層は40ミクロンの濡れ厚さ及び３セチンポアズの粘度
を有していた。３センチポアズより著しく高い粘度が実
際に好ましいが、これは例えば、成分への溶解度制約又
は組成物に添加される架橋剤がゼラチンと反応する速度
の点で常に可能とは限らない。適当な界面活性剤をその
表面張力を推定31mN/mにまで低下させるために層に添加
した。カーテン高さは25cmであった。

０゜の適用角度で、パドリングのために被覆不均一性
は受け入れられなかった。45゜の適用角度で受容できる
被膜品質が得られ、被膜品質を維持しながら更に被覆速
度を650cm/秒にまで増加させた。

実験５ ３個の層を900cm/秒の速度で25cmのカーテン高さ及び
45゜の適用角度（即ち、Ａ＝45゜）を使用して同時にカ
ーテン被覆した。上層及び中間層はそれぞれ63センチポ
アズ及び67センチポアズの粘度並びに100ミクロンの一
緒にした全湿潤層厚を有するゼラチン水溶液からなって
いた。下層は0.62センチポアズの粘度及び6.5ミクロン
の湿潤厚をする42.5℃の脱イオン水であった。このよう
な水層は、例えば、空気同伴無しに増大した被覆速度を
得るために又はゼラチンと反応する硬膜剤又はその他の
化学品を与えるために使用することができる。上層及び
下層には、中間層への展開を促進するために適当な界面
活性剤が含まれており、得られた表面張力は上層で24.4
mN/m、中間層で46.3mN/m及び下層で19.3mN/mであった。
比較的薄い低粘度層は、波及びその他の層に生じる不安
定性なしにスライド表面に下層として与えることは困難
であるので、ウエブ移動の方向に対するホッパーの配置
は、（ウエブに接触する層という意味で）下層がスライ
ド表面上の上層であるようなものであり、この配置はス
ライド不安定性についてより大きい許容範囲を与える。
スライド上の均一流及び全体の被膜品質を促進するため
に層は同じような高粘度を有することが好ましいが、こ
のことは他の目的と常に一致しているわけではない。

900cm/秒の速度で、水層流は0.8ミクロンにまで減少
し、空気同伴が起きる。水流をその元の値に戻した場合
に、空気同伴はなくなり、これが上記条件下での実用速
度であることを示している。

本発明をスライドホッパーのリップから落ちる液体に
よりカーテンが作られる態様で記載したが、カーテンは
他の方法により作ることができることが理解されるべき
である。例えば、本発明のある態様に於いては、下向き
に面したその穴を有する押出ホッパーが液体のカーテン
を押し出すことができる。このような態様に於いて、カ
ーテンはカーテンの頂部で実質的にゼロ以外の出発速度
を有していてもよいが、そうしなくてはならないことは
ない。本明細書に於いて、特定の高さから自由落下する
カーテンにより達せられるものに等しい速度を有するカ
ーテンについて参照したのはこの理由のためであり、こ
のような表現に於いてカーテンは実質的にゼロの出発速
度を有すると推定される。即ち、押出ホッパーから実質
的な速度で押し出される液体の場合に、衝撃での速度が
二つの場合に同じであるようにするために、カーテン高
さは、スライドホッパーのリップから落下する液体によ
り作られるカーテンのそれよりも小さくする必要があ
る。

角度Ａは上記のように考え、これは支持体に衝突する
直前の液体組成物のシートの平面と衝突の線での支持体
に対する接線との間に含まれる角度として記載し、この
角度は未被覆支持体に面するシートの側部で測定する。
図２を参照して、（90−Ａ）゜は平面36の平面38に対す
る傾斜の角度であり、カーテン及びバッキングロールを
含むこれらの態様に於いて適用角度と言われた。

特に上記した態様に於いて、液体組成物は重力により
支持体への衝突の直前でその速度の最大値が与えられ
る。これは、液体組成物がスライドホッパーのリップか
ら落ちるときに小さな速度のみを有するためである。本
発明はスライドホッパー上の衝突する直前の液体組成物
の速度が小さな速度にしかすぎない系に具現することが
できる。本発明は、支持体上への衝突の直前の液体組成
物の速度が、押出ダイを出るときに与えられる速度のた
めに全く又は非常に大きいシステムで具現できる。即
ち、本発明のある態様に於いて、液体組成物は、水平に
向いた又は垂直に上向きでも又は垂直に対して他の傾斜
であるシートの形状であってもよい。このような態様に
於ける液体組成物は、空間を支持体の方に移動する場合
に、カーテンではなくシートと言うべきである。しかし
ながら、用語シートは更に特定の用語カーテンを含むと
見なすことができる。支持体上に衝突する直前のシート
の速度が重力よりもむしろ主として装置のためであるよ
うな態様に於いて、装置と支持体との間の距離は、この
距離が速度の決定要因ではないので、非常に短いか又は
全く長くてもよい。しかしながら、液体組成物がそれを
出す装置と支持体との間を飛ぶ間に重力は速度に影響を
与え、速度の方向及び速度面の両方へのこのような影響
を考慮すべきである。

図15は回転軸16′を有するバッキングロール12′を概
略図で表している。ウエブ14′の形態の支持体は、図15
に見られ矢印で示されるように反時計方向に回転してい
るバッキングロール12′の周りを引きずられる。押出ホ
ッパー130は、液体組成物のシート134を200cm/秒を越え
る速度で向けるスロット132を有している。典型的に
は、押出スロット132はバッキングロール12′の回転軸1
6′に平行である。押出ホッパースロットの口と支持体
との間の距離は非常に小さく、1cmのオーダー又はそれ
より小さいものである。液体組成物が支持体上に衝突す
る直前のシート134の平面は、線45′により示されてい
る。液体組成物の支持体上への衝突の線での支持体に正
接する平面は図15で線43′により示されている。また、
上記の角度Ａは、図３に於ける平面43と45との間の角度
と同様に平面43′と45′との間の角度である。図15に関
するすぐ前の記載に於いて重力の方向に対する暗黙の参
照はないことが認められる。

本明細書で使用する用語「液体組成物」は複数の層に
含まれる複数の組成物を含むものとして理解されたい。
このような複数層の粘度は同じでも又は異なっていても
よい。

本発明を、連続ウエブの上に写真組成物を被覆するた
めの態様で記載したが、本発明は他の工業でも有用であ
ることは言うまでもない。

上記の記載から明らかになったように、本発明により
被覆される液体はニュートン性又は非ニュートン性であ
ってよく、非ニュートン性には擬塑性液体も含まれるが
これに限定されない。

Claims (13)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】被覆ゾーンを通して支持体を移動させ、 液体組成物の移動するシートを形成せしめ、 このシート及び支持体を相互の関係で、シートがシート
   と未被覆の支持体との間の鋭角Ａで被覆ゾーンの支持体
   上に衝突するように配置して成り、シートの衝突の線で
   衝突の直前のシートの平面と支持体に正接する平面との
   間の角度Ａが、関係： １＝L/〔W/sinA〕 〔式中、１は関係： 1_m＝0.25＋K/V_a （式中V_aはポアズでの見掛け粘度であり、Ｋは高表面張
   力について0.15であり、低表面張力について0.10であ
   る） により与えられる1_mの値の0.8〜２の範囲内であり、 Ｌはカーテンの下流表面の平面からの濡れ線の距離であ
   り、そして、 Ｗはウエブ上に衝突する直前のシートの厚さである〕 から誘導され、そして、 シート中の液体が少なくとも約200cm/秒の支持体上に衝
   突する直前の速度を有するようにする、 ことを含む液体組成物による支持体の被覆方法。
2. 【請求項２】支持体を被覆ゾーンを通して下向きに移動
   させ、そして 液体組成物の移動するシートを形成する工程を、液体組
   成物を自由落下カーテンに形成することにより行い、 それにより衝突する直前のシートの平面と支持体に正接
   する平面との間の角度が該鋭角Ａである、請求の範囲第
   １項に記載の方法。
3. 【請求項３】該支持体が連続ウエブである請求の範囲第
   ２項に記載の方法。
4. 【請求項４】ウエブが水平軸の周りを回転するために取
   り付けられたバッキングロールの周りを引きずられ、 カーテンが、その平面が支持体ロールの回転軸に平行で
   あるように配置され、 カーテンがバッキングロールに関して、平面が回転軸を
   含む垂直面に対して（90−Ａ）゜の角度であるバッキン
   グロールの軸を含む平面内に位置している線に沿ってバ
   ッキングロール上のウエブに衝突し、この線がウエブが
   垂直面を通って移動する垂直面の側部に位置しているよ
   うに配置されている、請求の範囲第３項に記載の方法。
5. 【請求項５】液体組成物を被覆ホッパーに、液体がホッ
   パーの傾斜したスライド表面上を下向きに流れ、次いで
   ホッパーのリップから落ちるように通過させることによ
   りカーテンを形成することを含む、請求の範囲第４項に
   記載の方法。
6. 【請求項６】複数のスロットを有する被覆ホッパーを用
   意し、そして 液体組成物を該複数のスロットのそれぞれを通過させ、
   それにより複数層のカーテンを形成する請求の範囲第５
   項に記載の方法。
7. 【請求項７】液体組成物が写真フィルム又は印画紙の層
   又は層群を形成するために適している前記請求の範囲の
   何れか１項に記載の方法。
8. 【請求項８】押出ホッパーを用意し、それをその押出ス
   ロットがバッキングロールの回転軸に平行であるように
   配置し、そして、 液体が押出ホッパーの押出スロットから、支持体上に衝
   突する直前のシートの速度が約200cm/秒より大きくなる
   ような速度で押し出すように液体を押出ホッパーに通過
   させる、請求の範囲第４項に記載の方法。
9. 【請求項９】ウエブ上に衝突する直前のシートの平面が
   垂直である請求の範囲第８項に記載の方法。
10. 【請求項１０】寸法Ｌを観察から誘導する請求の範囲第
    １項に記載の方法。
11. 【請求項１１】擬塑性又はニュートン液体について、寸
    法Ｌが関係 〔式中、ｓ＝S/U（但し、Ｓはウエブの速度であり、Ｕ
    は衝突する直前のカーテンの速度である）、 Ｄはカーテンの丁度下流である被膜の全厚さであり、 Ｒはカーテン中の液体のレイノルズ数であり、Ｒ＝dq/V
    （但し、ｄは液体の密度であり、ｑはカーテン幅の単位
    当たりの全体積流速であり、そしてＶは〔Ｓ−UcosA〕/
    Dにより与えられる剪断速度でのニュートン粘度与は擬
    塑性液体の場合見掛け粘度である）と定義される〕 から誘導される請求の範囲第10項に記載の方法。
12. 【請求項１２】支持体を被覆ゾーンを通して下向きに移
    動せしめ、かつシートの平面が垂直である請求の範囲第
    １項に記載の方法。
13. 【請求項１３】液体組成物が写真フィルム又は印画紙の
    １又はそれ以上の層を形成するために適している請求の
    範囲第１項に記載の方法。