JP4763605B2 - 材料をコーティングする装置及び方法 - Google Patents

Description

本発明は、好適にはウェブまたはストリップ状材料をコーティングする装置及び方法に関し、特に、こうした装置のコーティング幅を適応させる方法及び装置に関する。さらに、本発明は、特にスロットコーティングシステムを使用する液体コーティングの分野に関する。

コーティングシステム及び／または装置においてコーティング幅を調節する及び／または適応させるための様々な先行技術のシステムが存在している。例えば、第ＤＥ−Ｃ−１９５ ４６ ２６０号は、移動している材料ウェブ上にその全幅にわたって吹き付けられる液体の蒸気の量を監視する方法を記載している。そこでは、個々の測定領域について吹き付けられた液体の局所的な液滴流れを測定し、その局所的な液滴流れの測定値を設定値として格納し、再び吹き付けられた液体の局所的な液滴流れを測定し、その値を関連する測定領域についての前に決定した設定値と比較して全幅にわたって吹き付けられた液体を簡単かつ確実に監視し初期段階でエラーを認識することが提案されている。

第ＤＥ−Ｔ−６９３ ２６ ０５６号はエッジ除去を伴うカーテンコーティング装置を開示しており、この装置では、カーテンコーティング操作において、潤滑液層及び／またはカーテンのエッジを非常に急に、かつ、効率的に除去するので、潤滑液と、必要に応じて、カーテンの隣接する狭い部分が、固体ブレードの上に落下する。次に、ブレードの上に衝突した潤滑液とカーテンを真空引きする。このため、落下するカーテンのエッジバンドを除去するために速度をほとんどまたは全く落とさずに、残りのカーテンをコーティングすることができる。

第ＤＥ−Ａ−４２ ２８ １７７号は、液体を材料ウェブに連続的に塗布する装置に関し、この装置は、移動可能なスクリーンと、スクリーンの両側に位置し、互いに対向してスクリーンの全幅にわたって延びるトラフと、スクリーンの両側のスクレーパと、スクリーンの全幅にわたって延び液体エントレインメント供給源に接続されたスロットノズルからなるブロー手段とを備える。材料ウェブの幅方向についての液体塗布を無段階的に調整する場合、各トラフは、スクリーンを封鎖し当該トラフの一端から無段階的に移動可能な少なくとも１つのピストンを備えており、少なくとも１つの閉鎖ストリップがスロットノズルに割り当てられており、この閉鎖ストリップは、スロットノズルを多かれ少なかれ閉鎖するようにスロットノズルの一端から無段階的に調整可能である。

第ＤＥ−Ａ−４０ ０１ ４５２号は、移動可能なスクリーンと、スクリーン開口部を充填する手段と、スクリーン開口部内の液体を材料ウェブに移送するブロー手段とを備える、液体を材料ウェブに連続的に塗布する装置を開示している。この装置は、スクリーン開口部を充填する手段が、スクリーンの両側に備えられ、かつ、スクリーンに接触する２つの対向するチャンバからなることを特徴とする。これらのチャンバの一方は液体供給源に接続した供給チャンバであり、もう一方のチャンバは液体出口に接続したドレンチャンバである。

第ＥＰ−Ａ−０ ０５６ ０６７号は、ジェットノズルスロットの固定された入口及び出口リップを備え、出口リップが２つの部分からなるドクターベアリングの回転可能なドクターロッドとして形成されたスロットノズル装置を備える、コーティング材料の薄い層を移動する材料ストリップに塗布する装置を開示している。様々な材料ストリップ幅について材料ストリップが余分に上を移動する特定の対向圧ローラを使用及び／または変更することができるように、かつ数日間にわたる長い製造期間の場合でも対向圧ローラのコーティング材料のない端部を確保するため、ドクターロッドは、ストリップ幅の外側にセグメント形の開口部を備え、セグメント形の開口部がドクターベアリングの２つの部分の間でスロットと連絡しないように振動式に駆動される。

先行技術のシステムに関連する問題は、被覆すべき製品の幅の変化に対してコーティング幅を適応させることにある。特に、プラントの運転中に寸法を適応させることはできない。さらに、コーティングは製品または材料ウェブの縁部まで均一でなければならないので、被覆すべき製品にコーティング幅を適応させることはコーティングに否定的な影響を有することが多い。コーティングシステムが被覆すべき製品の幅の外に塗布することによりコーティング材料を多量に消費することは避けるべきである。同様に、特に材料ウェブの縁部で、コーティング幅が小さすぎてコーティングが不均一になることも防止しなければならない。さらに、または追加して、先行技術の装置と方法は、装置またはスロットノズルの使用していない外側部分が汚れることがあるという欠点を有する。溶剤を含むコーティング液は使用しない範囲を覆ったり汚したりすることが多い。既知のシステムと方法のさらに別の欠点は、作業幅の不十分な可変性、作業幅を適応させるための複雑な段階、及び、例えば材料がプラントの中心から外れた時、スロットノズル幅を材料ウェブ縁部に適応させる能力がないかまたは不十分であることにある場合が多い。

以下、「幅」という用語は、塗布すべきコーティングの幅または被覆すべき材料の幅に実質的に関連するため、スロットノズルの長さまたは有効長さに対応し、これをスロットノズルまたはコーティングスロットの幅と混同してはならない。

本発明の目的は、先行技術の問題と欠点を克服する装置と方法を提供することである。さらに、または追加して、本発明の目的は、特にプラントの運転中にも問題なく寸法の適応が可能であるといった、被覆すべき製品の幅の変化に対するコーティング幅の改善された適応を確保する装置及び方法を提供することである。さらに、本発明の目的は、材料ウェブの縁部までの均一なコーティングを確保する装置及び方法を提供することである。特に、スロットノズル及び／またはコーティングシステムの使用しない周辺部分を汚すことが避けられる。本発明のさらに別の目的は、高品質、経済的で取り扱いが容易な方法または装置を提供することである。

こうした目的は請求項に記載の装置及び／または方法によって達成される。特に、本発明の基本的な概念は、互いに対して移動可能な制限手段によってコーティング幅が調整可能な装置及び／または方法を提供することにある。本発明の追加またはさらに別の好適な実施形態によれば、コーティング幅は封液によって制限される。封液によって、連続したウェブ材料は、好適には縁部領域でシミュレートされる。

コーティング幅を適応させる装置は好適にはコーティングスロットを有する分配チャンバを備え、コーティング材料は、この分配チャンバを介してコーティングスロットを通じて、被覆すべき材料に塗布される。さらに、この装置は、好適には、当該装置内、好適には分配チャンバ内で移動可能な少なくとも１つのピストンを備える。このピストンは、好適には、当該装置または分配チャンバの外壁を封鎖するように設計されている。すなわち、ピストン方向への装置または分配チャンバ内のコーティング材料の広がりまたは分布はピストンによって制限される。ピストンが装置内または分配チャンバ内で移動すると、当該装置内のコーティング材料の幅または広がりは変化し、コーティング幅に影響する。

さらに、上記装置は、好適には、ピストンからコーティングスロット内に延びるようにピストンに配置された少なくとも１つのシールシートを備える。すなわち、コーティングスロット内のコーティング材料の広がりは、好適には分配チャンバ内の上記の分布によって制限される。シールシートは好適にはコーティングスロットよりわずかに薄いかまたは幅が狭い。

好適には、上記装置は、上記の２つのピストンと共に、コーティング幅が両側で変化できるように互いに対向する２つのシールシートを備える。

好適には、ピストンは、上記装置または分配チャンバから外向きに延びるピストンロッドを介して位置決めでき、特定の位置に固定できる。

さらに別の好適な実施形態では、コーティング材料の横方向分布の制限に影響を及ぼし、また、その制限を促進してコーティング幅の適応を可能にする封液を装置に供給する。好適には、封液は上記の方法または装置と組み合わせて使用する。ピストンは好適には、ピストンを分配チャンバに対して封鎖する２つの離間して配設されたシール要素を備える。好適には、封液は、その装置または分配チャンバ内の分布がシールによって横方向に制限されるようにこれらのシールの間に供給される。コーティングスロットは封鎖されないので、封液はコーティングスロットを通過する。好適には、封液はコーティングスロットを通じてシールシートに沿って導かれる。すなわち、封液は、コーティング材料がコーティングスロット内またはコーティングスロットとシールシートとの間で横方向に分布するのを防止する。従って、コーティング材料が、装置、分配チャンバ及び／またはコーティングスロットの使用しない範囲に広がることが防止される。さらに、封液は、層の破断、ストリップの形成、及び／またはコーティング幅の周囲部分へのコーティングの広がりを防止する。好適には、より幅広いコーティングまたは連続した材料ウェブは封液によりシミュレートされる。

好適には、封液の圧力と、特に封液とコーティング材料との間の圧力差は、コーティング幅の正確で有利な適応を行えるよう調整可能である。さらに、封液システムの圧力を、装置または分配チャンバ内の静圧に適応させる。

本発明による方法及び装置は上記の特徴に従って設計される。本発明による方法及び装置は、コーティングシステムの寸法幅の適応、特に水溶液によるウェブ状材料のコーティングに適しており、好適にはスロットコーティングの分野で使用する。さらに、上記の装置及び方法は、好適には、溶剤を含むまたは水溶性である感光性コーティング溶液によって好適には特別に作製されたアルミニウムシートを液体コーティングするのに好適である。こうしたコーティングは、好適には、非常に多様な化学的、電気化学的、熱的及び／または機械的工程を通じて連続したアルミニウムシートを運ぶコイルコーティングプラント内の部分工程によって塗布する。それぞれの最終製品は、個別化した寸法に適応させたオフセット印刷板である。さらに、上記の装置及び方法はコイルコーティングプラントにおける水溶液によりコーティングを行う全てのスロットコーティングシステムのために使用してもよい。

以下、図面を参照して本発明の好適な実施形態をより詳細に説明する。

図１は、分配チャンバ２とコーティングスロット３とを備える、コーティング幅を適応させる装置１の部分図を示す。分配チャンバ２は、シール５及び６によって分配チャンバ２に対して封鎖されたピストン４を備える。さらに、ピストン４は、コーティングスロット３内に延びるシールシート７を備える。

好適には、分配チャンバ２は、当該チャンバが既知及び／またはピストン形のシールまたはシール手段５、６によりピストンによって簡単に横方向に封鎖されるような円形の設計を有する。

コーティングスロット３は、上記要求に対応し好適には約５μｍ〜５００μｍ、特に好適には約１００μｍ〜約２５０μｍである幅を有し、ピストン４に設けられたシールシート７によって封鎖される。シールシート７はコーティングスロットより薄いか、あるいは幅または厚さがより小さい。シールシート７、好適には、特殊鋼、プラスチックまたはコーティング材料、または溶液に耐える材料から製造される。好適には、シールシート７は２つのシェル（図示せず）を介してシール５、６の間に締め付けることによってピストン４に配置される。図１に示すように、シールシート７は好適には実質的に三角形である。

好適には、上記装置は、各々シールシート７を備え、かつ、移動可能に対向して配置された２つのピストン４を備え、各ピストンロッド８は分配チャンバ２を通じて外側に延びる。すなわち、コーティング材料がコーティングスロット３を通じて被覆すべき材料に供給される経路となる分配チャンバ２の有効な領域は２つのピストン４の間に延び、分配チャンバ２の使用しない領域は各ピストン４から出発して外側に、すなわち前記の有効な領域から離れる方向に延びる。好適には、分配チャンバ２の使用しない領域は、シール板９（図２）を介してコーティングヘッドまたは装置１の左右または外側端部にピストンロッドシール１０によって封鎖される。

好適な実施形態では、ピストンまたはピストンロッド８は、好適には手動で及び／または（電動機のような）位置決めシステムにより、装置１の受けクロスヘッド（図示せず）の下の線形ユニット（図示せず）を介して早替えアタッチメント（図示せず）によって回転することなくシフトまたは調整される。

好適には、シールまたはシール手段５、６の間でピストン４に封液が適用される。封液は、供給導管１１を介しピストンロッド８を介してピストンロッドヘッドまたはピストン４に供給される。供給導管１１を介しピストンロッド８を通じてピストン４に供給された封液はシールまたはシール手段５、６の間でピストン４を出る。封液は、好適には、シール５、６の間でピストン４と分配チャンバ２との間の空間を満たし、シールシート７に沿ってコーティングスロット３を通じて外に出る。封液の圧力は、様々な既知の方法で調整できる。好適には、封液の圧力は、高さＨ₂が調整可能なダム（図示せず）によって調整される。封液は好適には、計量ポンプまたは滴下システム（図示せず）によって供給される。封液システム内の圧力は、好適には、分配チャンバ２内の静圧に適応させる。封液システム内の適切な圧力は、好適には、試験または透明モデルによって確認される。

コーティング材料は、好適には、供給手段１２を介して分配チャンバ２の中央の有効領域に供給される。コーティング材料の圧力は様々な既知の方法及び装置によって適応させてもよい。好適には、コーティング材料の圧力は、高さＨ₁が調整可能なダム（図示せず）によって調整される。コーティング材料は、好適には計量ポンプまたは滴下システム（図示せず）により、既知のシステムによって同様に供給される。

高さＨ₂によってもたらされる封液の圧力Ｐ₂及び高さＨ₁によってもたらされるコーティング材料の圧力Ｐ₁、またはそれらの相互関係は、コーティング材料と封液をスロット３内に制限することに影響する。ここでは、実質的に、Ｐ₁＝Ｐ₂であれば、スロット３内でコーティング材料と封液は混合しない。すなわち、封液はスロット３内の横方向の広がりを制限する。その結果、コーティング材料の横方向の広がりは、封液と共にピストン４、シールシート７によって制限される。好適には、それは、図１で対向する矢印が示すように、コーティングスロット３内で、コーティング材料に面するシールシート７の端部の高さまで制限される。分配チャンバ２では、チャンバは封鎖され、コーティング材料の横方向の広がりは、有効領域に面するシールまたはシール手段５によって制限される。封液は封鎖される、すなわち、封液の横方向の広がりはシールまたはシール手段５または６によって制限される。

好適には、装置１はさらに曝気手段（図示せず）を備える。

材料をコーティングする場合、コーティング材料を供給手段１２を介して装置１または分配チャンバ２に供給し、供給導管１１を介して封液を供給し、ピストン４を、被覆すべき材料の幅に応じて位置決めする。図１及び図２ｂでその右側縁部が図示されている被覆すべき材料１３は、好適には矢印１４の方向にコーティング装置１に沿って通過し、その際コーティング材料と封液はコーティングスロット３を通じて外に出、コーティング材料は、コーティング矢印３の外側端部に配置されたコーティングリップ１５（図２ａ参照）を介して、被覆すべき材料に塗布される。ピストン４とシールシート７及び／または封液は、コーティング材料が装置１または分配チャンバ２及びコーティングスロット３内で横方向に広がるのを防止するので、装置１または分配チャンバ２及びコーティングスロット３の使用しない領域が汚れることが回避され、使用するコーティング材料の量が最適化される。特に、封液をシステムまたはシール５、６の間のピストン４に適用した結果、ピストン４はシールシート７及び外側の使用しない領域と共にコーティング材料に触れなくなる。さらに、封液はコーティングシステムの汚れ及び乾燥を回避する。さらに、コーティングシステムまたは装置１が汚れまたは付着物のため調整できなくなることや、シールシート７が破断または損傷することが回避される。その上、漏出し乾燥したコーティング材料または乾燥したコーティング溶液のため、使用しない領域で、装置１に対向するアイドルローラ（図示せず）などの、被覆すべき材料の輸送装置の汚れも防止される。

さらに、封液は、層重量、すなわち縁部または横方向のコーティング材料の相対量の低下を防止する。その上、封液は空気が横方向シールを介して吸込まれるのを防止する。すなわち、特に層の重量が小さい（コーティング材料が少ない）場合、層の破断またはストリップの形成または空気の包含の危険が減少する。封液の塗布によって、被覆すべき材料の幅にわたって延びる連続した材料ウェブまたはコーティング幅が縁部領域でシミュレートされる。すなわち、特にコーティングの周辺領域における欠陥及び問題が回避され、コーティング材料の消費量も同時に減少する。さらに特にスロットが狭い（約２０μｍ）場合シールシートが汚れる危険が減少する。

本発明による装置及び方法は特に水溶液による材料ウェブのコーティングに適している。例えば、約１７００ｍｍの最大製品幅を許容するコーティングシステムの最大作業幅を、１２５０ｍｍまたはそれ未満といった、より小さい幅に、問題なく適応できる。好適には、作業幅は５００ｍｍ〜１６００ｍｍの範囲で可変である。本方法及び／または装置の機能は上記で言及したものよりはるかに大きいかまたは小さい幅に対処している。その上、本システムは材料ウェブの変化する縁部に適応可能であり、例えば、材料が、特に横向きに中心から外れた場合、材料ウェブの縁部を追跡することができる。

好適には、コーティング溶液、好適には水溶液（大部分は清浄な溶液、溶媒）をコーティング材料として使用する。使用される封液の種類はコーティング液に依存する。封液または清浄液の消費量は、好適には、コーティング液の０．２５％〜１０％の範囲内であり、好適には約０．５％〜２％である。好適には、封液はコーティング溶液の一成分を含み、及び／または、特に好適には、例えばメタノールの組成を含む。

説明した方法及び説明した装置は特に、頻繁に製品や製品の幅を変更するヘビーデューティプラントに適している。本発明による装置及び方法は、特に幅が変化する製品の、高品質、経済的で取り扱いが容易なコーティングに対処し、導入部分で論じた先行技術の欠点を克服している。

図１は、コーティングシステムの封液による寸法適応のための本発明による装置の部分断面図を示す。 図２は、図１による装置の部分断面図を示し、図２ａは、本発明による装置の側面図を示し、図２ｂは、本発明による装置の上面図を示す。

Claims (7)

1. コーティングシステムのコーティング幅を適応させる装置であって、
   コーティングスロットを有する分配チャンバと、
   前記コーティングスロットを制限する少なくとも１つの制限手段と、
   を備え、
   前記分配チャンバを介し前記コーティングスロットを通じて、コーティング材料を、被覆すべき材料に適用可能であり、
   前記制限手段は前記コーティングスロットに沿って前記分配チャンバ内で移動可能であり、
   前記制限手段を介し前記コーティングスロットを通じて、封液を、被覆すべき材料に適用可能であることによって、封液が、前記コーティングスロット内での前記コーティング材料の横方向の広がりを防止することを特徴とする、コーティングシステムのコーティング幅を適応させる装置。
2. 前記制限手段はシールシートを備えたピストンであり、前記シールシートは前記コーティングスロット内に延びており、前記ピストンは、当該ピストンを分配チャンバに対して封鎖する２つの離間して配置されたシール要素を備え、封液が前記２つのシール要素の間に供給される、請求項１に記載の装置。
3. 前記２つのシール要素が、前記シールシートのほぼ起部と終端部に配置されている、請求項２に記載の装置。
4. 被覆された材料を提供するために使用される封液とコーティング材料との間の圧力差が、被覆された材料のコーティング幅の正確な適応を行えるように調節可能である、請求項１〜３のいずれか一項に記載の装置。
5. 前記装置が、溶液の形態にあるコーティング材料を、被覆すべき材料に適用可能であり、封液が当該溶液の一成分を含む、請求項１〜４のいずれか一項に記載の装置。
6. 請求項１〜５のいずれか一項に記載の装置を含むコーティングシステムを使用することによって、被覆すべき材料にコーティング材料および封液をコーティングすることを含む、被覆された材料の製造方法。
7. コーティング材料により被覆すべき材料の縁部領域に請求項１〜５のいずれか一項に記載の装置を使用することにより封液を適用することを含む、コーティング材料により被覆すべき材料に対してコーティングシステムのコーティング幅を適応させる方法。

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