JP7171755B2 - 基材をカーテンコーティングするための方法 - Google Patents
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Description
カーテンコーティングは、移動する基材上に流体コーティングを作成するプロセスである。次いで、コーティングされた基材は、種々の用途に使用することができる。液体カーテンは、コーティングする液体(複数可)をダイを通してポンプ輸送することによって形成され、それが、移動する基材に衝突するまで、重力下で落下する薄い液体シートを作成し、それにより液体層が形成される。多層コーティングだけでなく、連続的な基材(つまり、ウェブ)または個別のオブジェクト上にコーティングを作成することも可能である。特に連続コーティングでは、速度を上げることおよびコーティングの厚さを減らすことが、それぞれプロセスの経済性にとって重要である。カーテンコーティングの用途は多種多様であるが、その操作は、難しく、均一なコーティングは、コーティング窓と呼ばれる特定の範囲の操作パラメーターでのみ得られる。カーテンコーティングを制限する2つの主要な物理的メカニズムは、臨界流量を下回る液体カーテンの分解および特定のウェブ速度を超えると発生する空気連行である。
ずり減粘液体層は、ずり減粘液体を含む。本明細書で使用される場合、ずり減粘液体は、ずり速度の増加と共に減少するずり粘度を有する液体である。以下でさらに詳述するように、ずり減粘液体層は、コーティングされる基材に直接衝突する。その点で、ずり減粘液体層は、カーテンコーティング中の底部液体層である。
粘弾性液体層は、粘弾性液体を含む。本明細書で使用される場合、粘弾性液体は、伸長速度と共に上昇する伸長粘度を有するように伸長増粘挙動を示す液体である。粘弾性液体層は、ずり減粘液体層または底部液体層の上に配向される。すなわち、ずり減粘液体層は、コーティングされる基材と粘弾性液体層との中間に配向される。実施例に示されるように、この配列は、様々なカーテンコーティング用途におけるコーティング窓の拡大を提供する。いくつかの実施形態では、粘弾性液体は、Lucy E.Rodd,Timothy P.Scott,Justin J.Cooper-White,Gareth H.McKinley,「Capillary Break-up Rheometry of Low-Viscosity Elastic Fluids」,HML Report Number 04-P-04,2004で詳述されるように、CaBERレオメーター技術を使用して測定される際に、高ひずみで1~1050Pa.sの伸長粘度(μe)を有する。いくつかの実施形態では、粘弾性液体は、ウィルヘルミープレート法に従って測定した際に、20~72mN/mの表面張力(σ)を有する。
いくつかの実施形態では、ずり減粘液体層および/または粘弾性液層中に添加剤を任意選択で含めることができる。そのような添加剤の例には、湿潤剤、界面活性剤、増粘剤、消泡剤、およびそれらの2つ以上の組み合わせが含まれるが、これらに限定されない。
上記の液体層は、様々な方法で基材上にカーテンコーティングすることができる。コーティングされる好適な基材には、紙基材、ポリマーフィルム基材、シリコーンコーティングされた紙またはフィルム基材、金属基材、金属化フィルム基材、ガラス基材、および厚紙基材が含まれるが、これらに限定されない。これらのうち、好ましい基材には、シリコーンコーティングされた紙またはフィルム基材が含まれる。
本開示を、開示される接着剤組成物および既存の接着剤組成物を例示する例(例示的実施例「IE」、比較例「CE」、総称して「実施例」)を説明することによって、ここで、さらに詳細に説明する。しかしながら、本開示の範囲は、当然ながら、実施例に限定されない。
実施例で使用するための水性ずり減粘溶液は、キサンタンガムを蒸留水に溶解することにより、2つの濃度(水溶液の総重量に基づいて、0.15および0.30重量%)で調製される。次いで、2.7mMのドデシル硫酸ナトリウム(「SDS」)および少量の食品グレードの青#1色染料を溶液に添加し、撹拌する。キサンタンガム溶液は、図2に詳述されるようにずり減粘挙動を示す。同じ溶媒(すなわち、蒸留水)中の異なるキサンタンガム濃度は、同様の高ずり粘度μ1000を有するが、低ずり粘度μ0は、異なる。
表1は、これらのずり減粘溶液の表面張力および粘度の詳細を示す。
実施例では、粘弾性液体として、ポリエチレンオキシドの水溶液(約8×106g/モルの分子量)が使用される。少量の高分子量ポリマーポリエチレンオキシドを蒸留水に添加して、粘弾性液体を得る。粘弾性液体溶液の表面張力は、界面活性剤(2.77mMのSDS)を添加することによって減少される。少量の食品グレードの赤#40色染料を溶液に添加して、二重層カーテンにおける粘弾性液体層とずり減粘液体層(青)とを区別する。表面張力は、Krussから入手可能なK10ST(商標)デジタル張力計でウィルヘルミープレート法を使用して測定される。ずり粘度曲線は、クエットセル形状のTA Instrumentsから入手可能なAR-G2(商標)レオメーターを使用して得られる。密度は、カーテンコーティングのセットアップで使用されるコリオリ型質量流量計によって測定される。図3は、ずり速度の関数としての粘弾性液体溶液のずり粘度を示す。ずり粘度μpへのポリエチレンオキシドの寄与は、粘弾性液体溶液粘度と溶媒(つまり、蒸留水)粘度との差、例えば、μp≡μ0-μsとして定義される。
実施例で使用するための粘弾性を有するずり減粘液体は、キサンタンガムを99.85の蒸留水および0.005重量%のPEOに溶解することにより、0.15重量%の濃度で調製される。次いで、2.7mMのSDSおよび少量の食品グレードの青#1色染料を溶液に添加し、撹拌する。最後に、0.005重量%のPEOを溶液にゆっくりと添加する。キサンタンガム/PEO溶液は、図5および6に示すように、粘弾性を有するずり減粘挙動を示す。表3は、粘弾性を有するずり減粘液体の物理的性質を詳細に示す。
実施例では、ニュートン液体として、ポリエチレングリコールの水溶液(PEG、8000g/モル)を使用する。PEG溶液は、PEG粉末を蒸留水に溶解することによって、20重量%の濃度で調製する。次いで、2.77mMのドデシル硫酸ナトリウム(SDS)および少量の食品グレードの赤#40色染料を溶液に添加し、撹拌する。PEG溶液は、ニュートン挙動を示す。表4は、PEG溶液の物理的性質を詳細に示す。PEG溶液の伸長粘度は、CaBERを使用して測定できなかった。PEG溶液は、ニュートン挙動を示すため、そのトルートン比は、3であると想定した。20重量%のPEG溶液の伸長粘度は、約0.06Pa.sであると推定される。
実施形態1.基材をカーテンコーティングする方法であって、
2つ以上の液体を同時に適用して、基材上に複数の層をそれぞれ形成することを含み、複数の層が、
ずり減粘液体を含む底部液体層、および
粘弾性液体を含む上部液体層、を含む、方法。
実施形態2.ずり減粘液体が、ずり速度の増加と共に減少する見掛け粘度を有する、任意の先行するまたは後続の実施形態の方法。
実施形態3.ずり減粘液体が、水溶液中にキサンタンガムを含む、任意の先行するまたは後続の実施形態の方法。
実施形態4.ずり減粘液体が、ずり減粘液体の総重量に基づいて、0.1~1重量パーセントの量のキサンタンガムを含む、任意の先行するまたは後続の実施形態の方法。
実施形態5.ずり減粘液体が、ずり減粘液体の総重量に基づいて、0.15~0.3重量パーセントの量のキサンタンガムを含む、任意の先行するまたは後続の実施形態の方法。
実施形態6.粘弾性液体が、粘弾性液体の総重量に基づいて、0.01~1重量パーセントの量のポリエチレンオキシドを含む、任意の先行または後続の実施形態の方法。
実施形態7.粘弾性液体が、粘弾性液体の総重量に基づいて、0.025~0.1重量パーセントの量のポリエチレンオキシドを含む、任意の先行または後続の実施形態の方法。
実施形態8.粘弾性液体が、粘弾性液体の総重量に基づいて、0.025~0.08重量パーセントの量のポリエチレンオキシドを含む、任意の先行または後続の実施形態の方法。
実施形態9.粘弾性液体が、粘弾性液体の総重量に基づいて、0.025~0.05重量パーセントの量のポリエチレンオキシドを含む、任意の先行または後続の実施形態の方法。
実施形態10.粘弾性液体が、1~1050Pa.sの伸長粘度を有する、任意の先行または後続の実施形態の方法。
実施形態11.粘弾性液体が、20~72mN/mの表面張力を有する、任意の先行または後続の実施形態の方法。
実施形態12.基材が、紙、ポリマーフィルム、シリコーンでコーティングされた紙、金属、および金属化フィルムからなる群から選択される材料を含む、任意の先行または後続の実施形態の方法。
実施形態13.基材をカーテンコーティングする方法であって、
ずり減粘液体を含む底部液体層を配合することと、
粘弾性液体を含む上部液体層を配合することと、
底部液体層が、基材に衝突するように、底部液体層および上部液体層をコーティングダイを通して同時にかつ移動する基材上にポンプ輸送することと、を含む、方法。
実施形態14.基材をカーテンコーティングする方法であって、
2つ以上の液体を同時に適用して、基材上に複数の層をそれぞれ形成することを含み、複数の層が、
ずり速度の増加と共に減少するずり粘度を有するずり減粘液体を含むずり減粘液体層、および
粘弾性液体を含む粘弾性液体層、を含み、
ずり減粘液体層が、基材の表面に衝突する、方法。
実施形態15.中間液体層をさらに含む、任意の先行または後続の実施形態の方法。
Claims (10)
- 基材をカーテンコーティングする方法であって、
2つ以上の液体を同時に適用して、前記基材上に複数の層をそれぞれ形成することを含み、前記複数の層が、
ずり減粘液体を含む底部液体層、および
粘弾性液体を含む上部液体層、を含む、方法。 - 前記ずり減粘液体が、水溶液中にキサンタンガムを含む、請求項1に記載の方法。
- 前記ずり減粘液体が、前記ずり減粘液体の総重量に基づいて、0.1~1重量パーセントの量のキサンタンガムを含む、請求項1に記載の方法。
- 前記粘弾性液体が、前記粘弾性液体の総重量に基づいて、0.01~1重量パーセントの量のポリエチレンオキシドを含む、請求項1に記載の方法。
- 前記粘弾性液体が、1~1050Pa.sの伸長粘度を有する、請求項1に記載の方法。
- 前記粘弾性液体が、20~72mN/mの表面張力を有する、請求項1に記載の方法。
- 前記基材が、紙、ポリマーフィルム、シリコーンでコーティングされた紙、金属、および金属化フィルムからなる群から選択される材料を含む、請求項1に記載の方法。
- 基材をカーテンコーティングする方法であって、
ずり減粘液体を含む底部液体層を配合することと、
粘弾性液体を含む上部液体層を配合することと、
前記底部液体層が、前記基材に衝突するように、前記底部液体層および前記上部液体層をコーティングダイを通して同時にかつ移動する基材上にポンプ輸送することと、を含む、方法。 - 基材をカーテンコーティングする方法であって、
2つ以上の液体を同時に適用して、前記基材上に複数の層をそれぞれ形成することを含み、前記複数の層が、
ずり速度の増加と共に減少するずり粘度を有するずり減粘液体を含むずり減粘液体層、および
粘弾性液体を含む粘弾性液体層、を含み、
前記ずり減粘液体層が、前記基材の表面に衝突する、方法。 - 中間液体層をさらに含む、請求項1に記載の方法。
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