JPH09511682A - ロールおよびダイ塗布方法および装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 ダイ塗布方法および装置は、上流リップ(６０)を有する上流バー(６４)と下流リップ(６２)を有する下流バー(６６)とを備えるダイ(４０)を含む。上流リップ(６０)はランド(６８)として形成され、下流リップ(６２)はシャープエッジ(７０)として形成される。ランドの形状は、塗布されている面の形状に一致する。スロット高さＨとオーバーバイトＯと収束Ｃとうちの少なくともひとつを変えると、塗布性能を向上することができる。取り替え可能で柔軟な細片(３５０)は塗布スロットより上で用いられることが可能であり、損傷を受けたオーバーバイトエッジの交換を容易にする。低表面エネルギー被覆は、上記下流バーとランド面とに塗布されることが可能である。

Description

【発明の詳細な説明】 ロールおよびダイ塗布方法および装置技術分野 本発明は、塗布方法に関する。より詳しくは、本発明は、ダイを用いる塗布方 法に関する。背景技術 米国特許第２,６８１,２９４号は、直接押し出しおよびスライドタイプの計量 された塗布システムについて、塗布ビードを安定化するための真空方法を開示し ている。このような安定化は、これらのシステムの塗布能力を高める。しかし、 これらの塗布システムは、ある塗布された製品について必要とされる非常に低い 液体粘度でさえ薄い湿潤層を提供する十分な総合能力を欠いている。 米国特許第２,７６１,７９１号は、移動するウェブ上に明瞭な層関係で同時に 数種の液体をビード塗布する種々の形態の押し出しおよびスライドコーターを教 示している。しかし、これらの塗布システムは、ある塗布された製品については 、必要とされるウェブ速度および塗布ギャップで所望の多層湿潤層厚さを維持す るための十分な総合性能が欠けている。米国特許第５,２５６,３５７号は、スロ ットエッジの一方にアンダーバイトを有する多層塗布ダイを開示している。２つ のエッジの一方のアンダーバイトは、ある場合には、塗布状態を向上する。 米国特許第４,４４５,４５８号は、斜角をつけられた引き落とし面を有する押 し出しタイプビード塗布ダイを開示している。このダイは、塗布ビードの下流側 に境界力を負わせて、ビードを保持するために必要な真空量を減じる。真空の減 少は、チャター欠陥と塗布条痕とをできるだけ少なくする。塗布品質を向上する ためには、スロット軸に関して傾斜をつけられた面の鈍角と、移動するウェブに 向けて(オーバーハング)および移動ウェブから遠ざけて(アンダーハング)のベベ ルのスロット軸に沿っての位置とは、最適化されなければならない。最適化によ って、感光性エマルジョンを塗布するために必要とされる高い品質となる。しか し、ある塗布された製品に必要とされる薄い層の性能能力は不足する。 米国特許第３,４１３,１４３号は、過剰な塗料液が上流スロットを通って塗布 ビード領域内に送り出される２つのスロットダイを開示する。入ってくる液体の 略半分は、下流スロットを通ってビード領域の外に送り出され、その残りが移動 するウェブに塗布される。ビード中の過剰液体は、安定化効果を有し、真空チャ ンバーを用いることなく性能を向上する。しかし、この装置は、上記したギャッ プ対湿潤厚比は最大３にすぎず、ある塗布された製品について必要とされる性能 を与えない。 米国特許第４,４４３,５０４号は、スライド塗布装置を開示する。この装置は 、スライド面と水平基準面との間の角度が３５°から５０°までの範囲であり、 塗りロールに対する接面とスライド面との間に形成される逃げ角は８５°から１ ００°までの範囲である。これらの範囲内での運転は、スライドに沿っての大き い流体モーメントによる性能とスライド面に対する大きい流体剥離力による塗布 不均一との間の妥協を与える。しかし、たとえ真空チャンバーを用いても、この システムは、ある塗布された製品に対して必要とされる性能を与えない。 押し出しダイコーターにより強調される共通の問題は、塗布された層での条痕 すなわち引きすじの発生であった。条痕は、塗布ビードの近くのダイリップでの 嵌装された液体溶剤によって、引き起こされる。これは、高揮発性溶剤を含む粘 度の低い液体について、特にあてはまる。この問題に対するひとつの解決法は、 ＰＣＴ特許出願ＷＯ９３／１４８７８に開示されているが、リップ面に隣接して ダイ面上に、フッ素を含む樹脂被膜を配置して、塗料液によるこれらの面の湿潤 を防止することを含む。これは、条痕や、したたりや、エッジの波きずを減少す る。しかし、被覆は、ビードリップエッジに延在し、容易に損傷を受ける高精度 ではない機械的位置合わせ構成要素となる。 欧州特許出願ＥＰ５５２６５３は、低エネルギーのフッ素化ポリエチレン面で 、塗布ビードの近くおよびそれより下のスライド塗布ダイ面を覆うことを開示し ている。被膜は、塗布リップ先端より下に０.０５−５.００mmで開始し、塗布ビ ードから離れる方向に延在する。低-表面-エネルギーの被膜は、裸の金属細片に よって塗布リップ先端から離されている。これは、ビード静止接触線を位置決め する。低エネルギー被膜は、塗布条痕を排除し、ダイ掃除に役に立つ。押し出し 塗布ダ イについてこれを用いることは、記載されていない。 図１は、計量された塗布システムの一部として真空チャンバー１２を有する公 知の塗布ダイ１０を示している。塗料液１４は、バックアップローラー２０によ って支持された移動しているウェブ１８に塗布するために、ポンプ１６によって ダイ１０に正確に供給される。塗料液は、ダイのスロット２６から分配して移動 するウェブ１８に塗布するために、流路２２を通ってマニホールド２４に供給さ れる。図２に示すように、塗料液は、スロット２６内を通過し、上流ダイリップ ３０と下流ダイリップ３２とウェブ１８との間に、連続的な塗布ビード２８を形 成する。リップ３０,３２の幅であるＦ₁およびＦ₂の寸法は、ともに０.２５から ０.７６mmの範囲である。真空チャンバー１２は、ビードを安定化するために、 ビードの真空上流を応用する。この形状は多くの場合に相応に働くが、公知の方 法の性能を向上するダイ塗布方法が必要とされている。発明の要旨 本発明は、面上に液体をダイ塗布するシステムである。この装置は、上流リッ プを有する上流バーと下流リップを有する下流バーとを備えるダイを含む。上流 リップはランドとして形成され、かつ、下流リップはシャープエッジとして形成 される。通路は、ダイを貫通して上流および下流バーの間を通る。通路は、上流 および下流リップにより形成されたスロットを備え、塗料液がスロットからダイ を出て、上流ダイリップと下流ダイリップと塗布されている面との間に、連続的 な塗布ビードを形成する。 スロット高さとオーバーバイトと収束との少なくともひとつを変えることによ って塗布性能を向上することが可能である。スロット高さとオーバーバイトと収 束とは互いに組み合わせて選択され、ランドの長さと、下流バーのエッジ角と、 塗布スロットの下流バー面とシャープエッジに平行かつ直接対向する塗布される べき面上の線を通る接面との間のダイ迎え角と、シャープエッジと塗布されるべ き面との間の塗布ギャップ距離とが、互いに組み合わされて選択される。 ランドの形状は、塗布されている面の形状に一致する。面が湾曲されている場 合には、ランドは湾曲される。また、ダイは、ビードの真空上流を応用してビー ドを安定化することが可能である。ランドを有する真空バーを備える真空チャン バーを用いて、真空を適用することができる。真空ランドの形状も、塗布されて いる面の形状に一致する。ランドと真空ランドとは、同じ曲率半径を有すること が可能であり、塗布されるべき面に関して同一または異なる収束を有することが 可能である。 取り替え可能で柔軟な細片が、塗布スロットより上の２つの下流バーの間に取 り付けられて、損傷を受けたオーバーバイトエッジの交換を容易にすることがで きる。この細片は、下流バーを貫通して加えられる真空によって位置が保持され ることが可能である。 低表面エネルギー被覆は、シャープエッジに隣接する下流バーの面とランドの 面とに、その下流エッジに隣接して、施されることが可能である。これは、大略 波のようにうねる面を防止する。低表面エネルギー被覆は、下流バーおよびラン ドのエッジにまで完全に延在することは、必要ではない。ビードは、たとえ真空 が増加されても、ランドと塗布されるべき面との間の空間内に、意味ありげには 移動しない。 本発明のダイ塗布方法は、スロット内に塗料液を通すステップと、ランドとシ ャープエッジとの相対的配置の少なくとも一方を変えることによって塗布性能を 向上するステップと、ランドの長さと、下流バーのエッジ角と、塗布スロットの 下流バー面とシャープエッジに平行かつ直接対向する塗布されるべき面上の線を 通る接面との間のダイ迎え角と、シャープエッジと塗布されるべき面との間の塗 布ギャップ距離とを、互いに組み合わせて選択するステップと、スロット高さと 、オーバーバイトと、収束とを互いに組み合わせて選択するステップとを備える 。この方法は、ビードの真空上流を応用してビードを安定化するステップを備え ることが可能である。 他の実施例において、ダイは、上流リップを有する上流バーと、中流リップを 有する中流バーと、下流リップを有する下流バーと備えることができる。上流リ ップはランドとして形成され、中流リップはシャープエッジとして形成され、上 記下流リップはシャープエッジとして形成される。第１通路は、ダイを貫通して 上 流および中流バーの間を走る。この通路は、上流および下流リップによって形成 された第１スロットを有し、塗料液は、第１スロットからダイを出て、上流ダイ リップと中流ダイリップと塗布されている面との間に、連続的な塗布ビードを形 成する。第２通路は、ダイを貫通して中流および下流バーの間を走り、中間およ び下流リップによって形成された第２スロットを有する。予め決められた量の塗 料液がビードを離れて、第２スロットからダイに再び入り、ビードに残っている 塗料液は、塗布されるべき面に塗布される。ビードは、真空が増加されるにつれ てさえ、ランドと塗布されるべき面との間の空間内に、意味ありげには移動しな い。 本発明によるダイ塗布方法は、塗料液を第１スロット内に通すステップと、第 １スロットから塗料液を出して上流リップと中流リップと塗布されている面との 間に連続的な塗布ビードを形成するステップと、ビードから予め決められた量の 塗料液を第２スロット内に通すステップと、ビードに残っている塗料液を塗布さ れるべき面に塗布するステップとを備える。図面の簡単な説明 図１は、公知の塗布ダイの略断面図である。 図２は、図１のダイのスロットおよびリップの拡大断面図である。 図３は、本発明の押し出しダイの断面図である。 図４は、図３のダイのスロットおよびリップの拡大断面図である。 図５は、図４と同様のスロットおよびリップの断面図である。 図６は、他の真空チャンバーの構成の断面図である。 図７は、また別の他の真空チャンバーの構成の断面図である。 図８は、本発明の他の押し出しダイの断面図である。 図９aおよび９bは、図８のダイのスロット、正面、および真空チャンバーの拡 大断面図である。 図１０aおよび１０bは、図８のダイの略図である。 図１１は、１.８センチポアズの粘度の塗料液について、公知の押し出しダイ と本発明の押し出しダイとの性能を比較した塗布テスト結果を示す。 図１２は、２.７センチポアズの粘度の塗料液についての比較テスト結果を示 す。 図１３は、塗布テストのデータのまとめである。 図１４は、９つの異なる塗料液について、本発明の押し出し塗布ダイについて の一定Ｇ／Ｔw線のグラフである。 図１５は、柔軟なリップ細片の断面図である。 図１６は、下流バーを通して加えられる軽い真空によって位置を保持されるフ ィルム細片の断面図である。 図１７は、低表面エネルギー被覆を有する本発明の押し出しダイの正面の断面 図である。 図１８は、図１７と同様の本発明の押し出しダイの正面の拡大断面図である。 図１９は、本発明の他の実施例の略断面図である。 図２０は、図１９のダイのダイ正面および塗布ビードの拡大断面図である。発明の詳細な説明 本発明は、ダイ塗布方法および装置に関し、ダイは、性能を向上しかつ最適化 するために配置されたシャープエッジとランドとを備える。ランドは、塗料液塗 布の直接領域内の面の形状に適合するように構成される。ランドは、バックアッ プローラーのまわりを通過するウェブに適合するために曲げられることが可能で あり、また、ランドは、ローラー間のウェブの自由スパンに適合するために平ら であることも可能である。 図３は、本発明の真空チャンバー４２を有する押し出しダイ４０を示す。塗料 液１４は、バックアップロール５０によって支持された移動するウェブ４８に塗 布されるために、ポンプ４６によってダイ４０に供給される。塗料液は、スロッ トから分配して移動するウェブ４８に塗布するために、流路５２からマニホール ド５４に供給される。図４に示されたように、塗料液１４はスロット５６内を通 り、連続的な塗布リード５８を、上流ダイリップ６０と下流ダイリップ６２とウ ェブ４８との間に形成する。塗料液は、種々の液体または他の流体のひとつとす ることができる。上流ダイリップ６０は、上流バー６４の一部であり、下流ダイ リッ プ６２は、下流バー６６の一部である。スロット５６の高さは、真鍮またはステ ンレス鋼から作られかつデクル(deckle)すなわちすき桁されることが可能である Ｕ字形状のシムによって制御されることが可能である。真空チャンバー４２は、 ビードの真空上流を利用して、塗布ビードを安定化する。 図５に示されたように、上流リップ６０は湾曲したランド６８として形成され 、下流リップ６０はシャープエッジ７０として形成される。この構成は、公知の ダイ-タイプコーター以上に総合性能を改良する。改良された性能とは、より速 いウェブ速度かつより大きい塗布ギャップで運転でき、より粘度の高い塗料液を 用いて運転でき、より小さい湿潤塗布厚さを形成できることを、意味する。 シャープエッジ７０は清浄でぎざぎざやまくれがないようにすべきであり、２ ５cmの長さで１ミクロン以内の直線度とすべきである。エッジの半径は、１０ミ クロンより大きくすべきでない。湾曲したランド６８の半径は、バックアップロ ーラー５０の半径に、塗布ギャップとウェブ厚さに対して、できるかぎり小さな 、臨界値ではない、０.１３mmのゆとりを足したものに等しくすべきである。代 わりに、湾曲したランド６８の半径は、バックアップローラー５０の半径を越え ることができ、シムがウェブ４８に関してランドを合わせるために用いられるこ とが可能である。バックアップローラーと同じ半径を有するランドによって達成 されるある収束Ｃは、シムを用いてランドを扱うことによって、バックアップロ ーラーより大きい半径を有するランドによって達成されることが可能である。 また、図５は、単一層押し出しについての幾何的運転パラメータの寸法を示す 。上流バー６４の湾曲したランド６８の長さＬ₁は、１.６mmから２５.４mmまで の範囲にすることができる。好ましい長さＬ₁は、１２.７mmである。下流バー６ ６のエッジ角Ａ₁は、２０°から７５°までの範囲とすることができ、好ましく は、６０°である。シャープエッジ７０のエッジ半径は、約２ミクロンから約４ ミクロンに、好ましくは１０ミクロンより小さくすべきである。下流バー６６の 塗布スロット５６の面と、シャープエッジ７０に平行かつ直接対向するウェブ４ ８の面上の線を通る接面Ｐとの間のダイ迎え角Ａ₂は、６０°から１２０°の範 囲にすることができ、好ましくは９０°−９５°、たとえば９３°である。塗布 ギャッ プＧ₁は、シャープエッジ７０とウェブ４８との間の直角距離である。（塗布ギ ャップＧ₁は、シャープエッジで計測されるが、いくつかの図においては、図示 の分かりやすさのために、シャープエッジから間隔を設けて図示されている。図 中のＧ₁の位置にかかわらず―そして、ウェブの曲線のために、シャープエッジ から移動して離れるにつれて、ギャップが大きくなる―ギャップはシャープエッ ジで計測される。） スロット高さＨは、０.０７６mmから３.１７５mmまでの範囲とすることができ る。オーバーバイトＯは、上流バー６４の湾曲したランド６８の下流エッジ７２ に対する、下流バー６６のシャープエッジ７０の、ウェブ４８に向かう方向の位 置である。また、オーバーバイトは、任意のある塗布ギャップＧ₁について、シ ャープエッジに関して、ウェブ４８から離れる湾曲したランド６８の下流エッジ の引っ込みとして、みることもできる。オーバーバイトは、０mmから０.５１mm までの範囲とすることができ、対向するダイスロットの端部における設定は、互 いに２.５ミクロン以内とすべきである。この塗布システムについての精密な取 付システムは、たとえば、正確なオーバーバイト均一性を達成することを要求さ れる。収束Ｃは、離れた湾曲したランド６８の、ウェブ４８と平行の(または、 同心の)位置から、図５に示すように、反時計方向の角度位置であり、下流エッ ジ７２は回転中心である。収束は、０°から２.２９°までの範囲とすることが でき、ダイスロットの対向する端部における設定は、互いに０.０２３°以内に すべきである。スロット高さ、オーババイト、および収束は、粘度のような流体 特性と同様に、ダイ塗布装置および方法の性能に影響を与える。 総合性能の観点から、１,０００センチポアズおよびそれ以下の粘度範囲内の 液体については、スロット高さは０.１８mm、オーバーバイトは０.０７６mm、収 束は０.５７°とすることが好ましい。他のスロット高さを用いる性能レベルは 、ほとんど同じとすることができる。性能の利点は、１,０００センチポアズを 超える粘度のときにも、発見されることが可能である。収束を０.５７°に保持 し、他の最適なスロット高さおよびオーバーバイトの組み合わせは、以下のよう になる。 スロット高さ オーバーバイト ０.１５mm ０.０７１mm ０.２０mm ０.０８２mm ０.３１mm ０.１００mm ０.５１mm ０.１３０mm 上記した液体粘度範囲において、任意のある収束の値について、最適のオーバー バイトの値は、スロット高さの値の平方根に対して正比例するようである。同様 に、任意のあるスロット高さの値について、最適のオーバーバイトの値は、収束 の値の平方根に反比例すると考えられる。 図６に示されたように、真空チャンバー４２は、正確で繰り返し可能な真空シ ステムガスフローを許容するため、上流バー６４と一体の一部、または上流バー ６４に取付られた一部とすることが可能である。真空チャンバー４２は、真空バ ー７４を用いて形成され、選択随意の真空レストリクター７６と真空マニホール ド７８とを通って、真空源流路８０に接続される。湾曲した真空ランド８２は、 上流バー６４と一体の一部とすることが可能であり、また、上流バー６４に固定 された真空バー７４の一部とすることが可能である。真空ランド８２は、湾曲し たランド６８と同じ曲率半径を有する。湾曲したランド６８と真空ランド８２と は、互いに“一致”するように、一緒に仕上げ研削されることが可能である。そ して、真空ランド８２および湾曲したランド６８は、ウェブ４８に関して同じ収 束Ｃを有する。 真空ランドギャップＧ₂は、真空ランド８２とウェブ４８との間の真空ランド の下側エッジにおける距離であり、塗布ギャップＧ₁と、オーバーバイトＯと、 湾曲したランド６８の収束Ｃによる変位との合計である。(図中のＧ₁の位置とは 関係なく、ギャップは真空ランドの下側エッジとウェブとの間の直角距離である 。)真空ランドギャップＧ₂が大きいとき、周囲の空気の真空チャンバー４２への 過剰流入が生じる。真空源は真空チャンバー４２において特定の真空圧レベルを 補償し維持するのに十分な容量を有してよいが、空気の流入は塗布性能を下げる 可能性がある。 図７において、真空ランド８２は、上流バー６４に取り付けられた真空バー６ ４の一部である。製造中に、湾曲したランド６８は仕上げられて、収束Ｃは“練 磨”される。そして、真空バー７４が取り付けられ、真空ランド８２は、真空ラ ンド８２がウェブ４８に平行であるように、異なる研削中心を用いて仕上げ研削 され、真空ランドギャップＧ₂は、所望のオーバーバイト値が設定されたとき、 塗布ギャップＧ₁に等しい。真空ランド長さＬ₂は、６.３５mmから２５.４mmまで の範囲とすることができる。好ましい長さＬ₂は、１２.７mmである。この実施例 は、図６の実施例よりも、困難な塗布条件においてより高い総合塗布性能能力を 有するが、ひとつの特定の組の運転条件について、いつでも、仕上げ研削される 。そのため、塗布ギャップＧ₁またはオーバーバイトＯが変わると、真空ランド ギャップＧ₂はその最適値から移動してよい。 図８および９には、ダイ４０の上流バー６４が上流バーポジショナー８４に取 り付けられ、真空バー７４が真空バーポジショナー８６に取り付けられている。 上流バー６４の湾曲したランド６８と真空バー７４の真空ランド８２とは、互い に直接には接続されていない。真空チャンバー４２は、真空バー７４とポジショ ナー８６とを貫通して真空源に接続される。真空バー７４についての取り付けお よび位置決めは、上流バー６４についての取り付けおよび位置決めとは分離され る。これは、ダイの性能を向上し、精度がよく、繰り返し可能な真空システムガ スフローを許容する。また、真空バーシステムのがっしりした構成は、公知のシ ステムに比べて向上された性能の助けとなる。また、真空バー７４についてのこ の構成は、スロットコーター、押し出しコーター、およびスライドコーターのよ うな他の公知のコーターの性能を向上することが可能であろう。柔軟な真空シー ル細片８８は、上流バー６４と、真空バー７４との間をシールする。 真空ランド８２とウェブ４８との間のギャップＧ₂は、塗布ギャップＧ₁、オー バーバイトＯまたは収束Ｃの変化によって影響されず、塗布の間連続的にその最 適値に保たれてもよい。真空ランドギャップＧ₂は、０.０７６mmから０.５０８m mまでの範囲内に設定されてよい。ギャップＧ₂についての好ましい値は、０.１ ５mmである。真空ランド８２についての好ましい角度位置は、ウェブ４８に平行 ある。 塗布中に、真空レベルは、最良品質の被覆層を作るために、調整される。一般 的な真空圧レベルは、３０.５m／分のウェブ速度で６ミクロンの湿潤層厚さに２ センチポアズの塗料液を塗布するとき、５１mmＨ₂Ｏである。湿潤層厚さを減少 し、粘度を大きくし、またはウェブ速度を増加すると、１５０mmＨ₂Ｏを越える より高い真空レベルが必要となる可能性があろう。本発明のダイは、公知のシス テムよりも、より小さい満足な最小真空レベルと、より高い満足な最大真空レベ ルとを示し、ある状況において、公知のシステムで不可能であるゼロ真空圧で運 転することが可能である。 図１０aおよび１０bは、ある位置決め調整と真空チャンバー閉鎖とを示す。オ ーバーバイト調整は、上流バー６４に関して下流バー６６を移動し、シャープエ ッジ７０は、湾曲したランド６８の下流エッジ７２に対して、ウェブに向かう方 向または離れる方向に移動する。収束の調整は、上流バー６４と下流バーとを一 緒に、下流エッジ７２を貫通して走る軸のまわりに回転し、湾曲したランド６８ が図１０に示された位置から移動して、ウェブ４８に対して平行な位置から離れ 、または平行位置に戻る。塗布ギャップ調整は、シャープエッジ７０とウェブ４ ８との間の距離を変えるために、上流バー６４と下流バー６６とを一緒に移動す る一方、真空バーはそのマウント８６上に静止したままであり、真空シール細片 ８８は、調整中の空気のもれを防ぐために、曲がる。ダイの両端における真空チ ャンバー４２内への空気の漏れは、真空バー７４の端部に取り付けられた端板９ ０によって、できるだけ小さくされる。真空バー７４の端部は、上流バー６４の 端部と部分的に一致する。真空バー７４は、上流バー６４よりも０.１０mmから ０.１５mmまで長く、それゆえ、中心位置において、各端板９０と上流のバー６ ４との間のすきまは、０.０５０mmから０.０７５mmまでの範囲内であろう。 ひとつの予想されない運転特性は、塗布中に観察された。ビードは、たとえ真 空が高くなるにつれても、湾曲したランド６８と移動するウェブ４８との間の空 間内に、意味ありげには移動しない。これは、公知の押し出しコーターを用いて 可能であるよりも高いレベルを用いることを許容し、対応してより高い性能レベ ルを与える。たとえ、ほとんど真空が必要とされず、または真空が必要とされな い場合でも、本発明は公知のシステムを越える改良された性能を示す。また、湾 曲したランド６８とウェブ４８との間の空間内にビードが意味ありげには移動し ないことは、下流塗布重量についてのバックアップローラー内の“ランアウト( 流出)”の影響は、公知の押し出しコーターについての影響とは異ならない。 図１１は、公知の押し出しダイの性能を本発明の押し出しダイと比較する塗布 テストの結果をグラフにしたものである。このテストにおいて、有機溶剤を含む １.８センチポアズの塗料液が、平らなポリエステルフィルムウェブに塗布され た。性能尺度は、１５から６０m／分までの速度範囲に渡っての、２つの塗布シ ステムのそれぞれについての、４つの異なる塗布ギャップレベルでの、最小湿潤 層の厚さであった。曲線Ａ,Ｂ,Ｃ,Ｄは、公知の従来技術のダイを用い、それぞ れ、０.２５４mm、０.２０３mm、０.１５２mm、０.１２７mmの塗布ギャップで実 行された。曲線Ｅ,Ｆ,Ｇ,Ｈは、それぞれ同じ塗布ギャップで、本発明によるダ イを用いる。図１２は、同じ塗布ギャップでの、２.７センチポアズの粘度の同 様の塗料液についての比較テストの結果を示す。もう一度、本発明についての性 能の利点が明らかに分かる。 図１３は、異なる有機溶剤を含む７つの異なる粘度の液体が平らなポリエステ ルフィルムウェブに塗布された塗布テストのデータのまとめである。結果は、従 来の押し出しコーター(従来)と本発明(新)との性能を比較している。性能条件は 、混合されている。本発明の性能の利点は、ウェブ速度(Ｖw)、湿潤層厚さ(Ｔw) 、塗布ギャップ、真空レベル、またはこれらの組み合わせにおいて、発見される ことが可能である。 コーター性能のひとつの計測は、ある特定の塗料液とウェブ速度とについて、 湿潤層厚さに対する塗布ギャップの比(Ｇ／Ｔw)である。図１４は、９つの異な る塗料液について、一連の一定Ｇ／Ｔw線と、本発明の押し出しダイの粘度の値 とを示している。液体は、３０.５m／分のウェブ速度で平らなポリエステルフィ ルムベースに塗布された。少ない個数の粘度の値は、他の塗布可能要因の影響の ために、乱れるようである。４つの追加の性能線は、図１１および１２から３０ . ５m／分のウェブ速度に対するＧ／Ｔw値を計算した後に、加えられた。実線の特 性曲線は、上から下に、公知の押し出しダイによって塗布された２.７センチポ アズと１.８センチポアズとの液体についてＧ／Ｔw、本発明の押し出しダイによ って塗布された２.７センチポアズと１.８センチポアズとの液体についてＧ／Ｔ wである。本発明についての線は、従来の塗布ダイについてのラインよりも大き いＧ／Ｔw値をあらわしている。加えて、本発明のラインは、ほぼ、一定Ｇ／Ｔw の線であり、それぞれ、平均は１８．８と１６.８である。公知のコーターの線 は、その長さに渡ってかなり大きいＧ／Ｔwの変化を示している。本発明は、公 知のシステムを越え、小さい湿潤厚さで塗布ビードを維持するために、大いに向 上された特性を有する。 損傷を受けたオーバーバイトエッジの交換を容易にするため、機械研削された エッジに対する代案を用いることが可能である。図１５は、塗布スロットより上 の２つの上流バーの間に取り付けられた取り替え可能で柔軟な細片３５０を示す 。この細片は、ステンレス製すきまゲージ材料や他の金属、またはプラスチック フィルムとすることが可能であり、本発明の任意の実施例においても用いられる ことが可能である。ステンレス製すきまゲージ材料にシャープエッジを研削する ため取付具は、研削中にエッジまくれをできるだけ少なくする。図１６は、下流 バーを通して加えられた軽い真空によって位置保持された細片を示す。また別の 実施例では、細いステンレス製ワイヤがシャープエッジを形成するために用いら れることが可能である。ワイヤには張力が加えられることが可能である。 公知の押し出しダイコーターについて高められる共通の問題は、塗布された層 の条痕すなわち引きすじの発生であり、これは、塗布ビードの近くのダイリップ 上の乾燥した液溶剤によって引き起こされる。これは、揮発性の高い溶剤を含む 低粘度液ほど、よく発生する。図１７において、表面エネルギの低い被膜２６０ がシャープエッジ７０に隣接する下流バー６６の表面に貼られ、下流エッジ７２ に隣接する湾曲したランド６８に貼られている。この被膜は、フッ素化ポリエチ レンとすることが可能であり、精度よく研削された金属ベース材に貼られたとし ても、大略波形になっている面をあらわす。オーバーバイトＯがダイ上に面と面 とを２.５ミクロン以内で精度よく設定されれば、最良の結果が得られる。 図１８の実施例において、表面エネルギの低い被膜２６０は、エッジ７０およ び７２にまでは延在しない。これらの被膜２６０は、湾曲したランド６８に凹み をカットし、凹みを充填する大きいめの面エネルギの低い材料を貼り、細い金属 細片２４６が“非−湿潤”被膜はめ込み２６２と同一平面となるように湾曲した ランド全体を研削することによって形成されたはめ込み２６２として貼られるこ とが可能である。はめ込み２６２の深さは、０.０１３mmから０.１２７mmまでの 範囲とすることができる。幅の狭い細片２６４の幅は、０.１２７mmから０.７６ ２mmまでとすることができる。同様に面エネルギの低いはめ込みは、下流バー６ ６面内に形成されることが可能であり、シャープエッジ７０より上に０.１２７m m−０.７６４mmから開始する。エッジ７０および７２に隣接する精度よく研削さ れた細片２６４を用いて、オーバーバイトの精度のよい調整が容易にされ、面エ ネルギの低い層は、損傷や薄層に裂けることを防止される。 図１９および２０は、ダイ塗布についての本発明のシステムを示す。このシス テムにおいては、過剰な塗料液は、ダイ２７０から塗布ビード内へ連続的に計量 され、塗料液の一部は減じるように計量され、特定量が移動しているウェブ上に 塗布されるようにする。塗料液１４は、ポンプ２７２によってダイ２７０に供給 され、第２ポンプ２７６によって液だめ２７４に戻される。ダイ２７０は、安定 化する真空チャンバー２７８を用いて、精度よく計量された量の塗料液を、バッ クアップローラー２８０上を移動するウェブ４８上に塗布する。 上流バー２８２、中流バー２８４および下流バー２８６は、ウェブ４８に対向 する。塗料液１４は、はめ込み流路２８８を貫通してマニホールド２９６内に送 り出され、フロースロット２９２を貫通して塗布ビード内へ押し出される。一方 、予め決められた量の塗料液は、塗布ビードから出口スロット２９４を貫通して 出口マニホールド２９６内に送り出され、出口流路２９８へ送り込まれる。ビー ドに残っている塗料液は、移動するウェブ４８上に塗布される。このシステムは 、公知のシステムより性能が優れている。 たとえば、供給スロット２９２と塗布ビードを通る接面Ｐとの間の迎え角Ａ₂ が１３５°であり、出口スロット２９４と接面Ｐとの間の迎え角Ａ₅が１１５° であるとき、ダイパラメータは以下のように設定される。供給スロット２９２高 さは０.１５mmであり、そのオーバーバイト(湾曲したランドの下流エッジ７２と 比較された中間エッジ３００)は０.０mmであった。出口スロット２９４は０.０ ７６mmであり、そのオーバーバイト(中流エッジ３００と比較された下流エッジ) は０.０７６mmであった。出口スロット２９４のウェブ横断幅は、ビードへの空 気まき込みを排除するため供給スロット２９２の幅より３.２mm小さい。収束Ｃ は、０.２３°であった。２セントポアズの液を３０.５m／分のウェブ速度で塗 布するとき、湿潤層厚さＴwは０.０２０mmであり、塗布ギャップＧ₁は０.２０mm であった(Ｇ／Ｔw＝１０)。この場合、塗料液の所望量の１５４％は、供給ポン プ２７２によって配布され、全体量(全過剰分を除く)の３５％が出口ポンプ２７ ６によって抜き取られる。１５.２m／分のウェブ速度で塗布するとき、湿潤層厚 さＴwは０.００７６mmであり、塗布ギャップＧ₁は０.２０mmであり(Ｇ／Ｔw＝２ ６.３)、塗料液の所望量の５５８％が供給ポンプ２７２によって送り出され、全 体量の８２％が出口ポンプ２７６によって抜き取られた。塗布は、滑らかで、条 痕がなかった。 代わりに、供給スロット２９２と接面Ｐとの間の迎え角Ａ₂は、９０°から１ ３５°までの範囲とすることができ、出口スロット２９４と接面Ｐとの間の向か え角Ａ₅は、６０°から１１５°までの範囲とすることができる。また、真空バ ーは、上流バー２８２とは別に、取り付けられて調整されることが可能である。

【手続補正書】特許法第１８４条の８ 【提出日】１９９６年６月２０日 【補正内容】 請求の範囲 １．面上に塗布する液体を塗布するダイ塗布装置であって、 上流リップ(６０)を有する上流バー(６４)と下流リップ(６２)を有する下流バ ー(６６)とを備えるダイ(４０)であって、上記上流リップはランド(６８)として 形成されかつ上記下流リップはシャープエッジ(７０)として形成され、上記シャ ープエッジ(７０)は１０ミクロンより大きくないエッジ半径である、ダイ(４０) と、 上記ダイ(４０)を貫通して上記上流および下流バー(６４,６６)の間を走る通 路であって、該通路は上記上流および下流リップ(６０,６２)によって形成され たスロット(５６)を備え、塗料液(１４)は上記スロットから上記ダイを出て、上 記上流ダイリップと上記下流ダイリップと塗布されている面との間に連続的な塗 布ビード(５８)を形成する、通路とを備えるダイ塗布装置。 ２．上記シャープエッジ(７０)は、上記ランド(６８)の下流エッジに対して位 置決めされて、オーバーバイトＯを形成する、請求項１記載のダイ塗布装置。 ３．上記ランド(６８)は、上記ランドの下流エッジを回転中心として用いて、 ウェブと平行または同心の位置から離れる方向に傾けて位置決めされる、請求項 １記載のダイ塗布装置。 ４．上記シャープエッジと上記面との間の上記ギャップは、上記面上の塗布厚 さの１０倍より大きい、請求項１記載のダイ塗布装置。 ５．スロット高さＨとオーバーバイトＯと収束Ｃとの少なくともひとつを選択 することによって塗布性能を向上する手段をさらに備え、スロット高さとオーバ ーバイトと収束とは互いに組み合わせて選択され、ランド６８の長さＬ₁と、下 流バー６６のエッジ角Ａ₁と、塗布スロットの下流バー面とシャープエッジ７０ に平行かつ直接対向する塗布されるべき面上の線を通る接面との間のダイ迎え角 Ａ₂と、上記シャープエッジと塗布されるべき面との間の塗布ギャップ距離Ｇと が、互いに組み合わせて選択される、請求項１記載のダイ塗布装置。 ６．上記ランド６８の形状が塗布されている面の形状に一致する、請求項１記 載のダイ塗布装置。 ７．ビード５８の真空上流を利用して該ビードを安定化する手段をさらに備え 、上流囲いとして真空ランド８２を有する真空チャンバー４２を備える、請求項 １記載のダイ塗布装置。 ８．上記ランド６８と上記真空ランド８２とは湾曲して同じ曲率半径を有し、 上記真空ランドは、上記ランドと同心であり、塗布されるべき面に関して、上記 ランドを務めるとき同じ収束Ｃを有し、上記真空ランドは塗布されるべき面に関 してゼロ収束を有し、上記ランドは塗布されるべき面に関して一定の設定値で収 束する、請求項７記載のダイ塗布装置。 ９．上記下流リップ６２は、取り替え可能で柔軟な細片３５０を備える、請求 項１記載のダイ塗布装置。 １０．上記取り替え可能で柔軟な細片(３５０)は、上記下流バー(６６)を貫通し て与えられる軽い真空によって、上記塗布スロットより上の位置に保持される、 請求項９記載のダイ塗布装置。 １１．上記下流リップ(６２)はぴんと張られた細いワイヤを備える、請求項１記 載のダイ塗布装置。 １２．シャープエッジ(７０)に隣接する下流バー(６６)の面に適用された低表面 エネルギー被覆(２６０)と、面が大略波形になるのを防止するために、その下流 エッジに隣接して、上記ランド(６８)に適用された低表面エネルギー被覆(２０ ６)とをさらに備え、上記両低表面エネルギー被覆は、上記下流バーおよび上記 ランドのエッジまで完全には延在しない、請求項１記載のダイ塗布装置。 １３．面上に塗布する液体をダイ塗布方法であって、 上流リップ(６０)を有する上流バー(６４)と下流リップ(６２)を有する下流バ ー(６６)とによって形成されたスロット(５６)内に塗料液(１４)を通すステップ であって、上記上流リップはランド(６８)として形成されかつ上記下流リップは シャープエッジ(７０)として形成され、上記シャープエッジ(７０)は１０ミクロ ンより大きくないエッジ半径を有する、ステップと、 スロット高さＨとオーバーバイトＯと収束Ｏとを互いに組み合わせて選択する ステップとを備える、ダイ塗布方法。 １４．上記シャープエッジを、上記面から、上記面上の塗布厚さの１０倍より大 きい距離に配置するステップをさらに備える、請求項１３記載の方法。 １５．ランド６８の長さＬ₁と、下流バー６６のエッジ角Ａ₁と、塗布スロットの

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (31)優先権主張番号 ０８／２３６，５７０ (32)優先日 1994年４月29日 (33)優先権主張国 米国（ＵＳ） (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＤＥ， ＤＫ，ＥＳ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，ＩＴ，ＬＵ，Ｍ Ｃ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＢＲ，ＣＡ，ＣＮ，ＪＰ，Ｋ Ｒ，ＭＸ (72)発明者 メイヤー，ゲイリー・ダブリュー アメリカ合衆国55133−3427ミネソタ州 セント・ポール、ポスト・オフィス・ボッ クス 33427（番地の表示なし)

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．面上に塗布する液体を塗布するダイ塗布装置であって、 上流リップ６０を有する上流バー６４と下流リップ６２を有する下流バー６６ とを備えるダイ４０であって、上記上流リップはランド６８として形成されかつ 上記下流リップはシャープエッジ７０として形成された、ダイ４０と、 上記ダイを貫通して上記上流および下流バー６４,６６の間を走る通路であっ て、該通路は上記上流および下流リップ６０,６２によって形成されたスロット ５６を備え、塗料液１４は上記スロットから上記ダイを出て、上記上流ダイリッ プと上記下流ダイリップと塗布されている面との間に連続的な塗布ビード５８を 形成する、通路５２とを備えるダイ塗布装置。 ２．上記シャープエッジ７０は、上記ランド６８の下流エッジに対して位置決 めされて、オーバーバイトＯを形成する、請求項１記載のダイ塗布装置。 ３．上記ランド６８は、上記ランドの下流エッジを回転中心として用いて、ウ ェブと平行または同心の位置から離れる方向に傾けて位置決めされる、請求項１ 記載のダイ塗布装置。 ４．上記シャープエッジと上記面との間の上記ギャップは、上記面上の塗布厚 さの１０倍より大きい、請求項１記載のダイ塗布装置。 ５．スロット高さＨとオーバーバイトＯと収束Ｃとの少なくともひとつを選択 することによって塗布性能を向上する手段をさらに備え、スロット高さとオーバ ーバイトと収束とは互いに組み合わせて選択され、ランド６８の長さＬ₁と、下 流バー６６のエッジ角Ａ₁と、塗布スロットの下流バー面とシャープエッジ７０ に平行かつ直接対向する塗布されるべき面上の線を通る接面との間のダイ迎え角 Ａ₂と、上記シャープエッジと塗布されるべき面との間の塗布ギャップ距離Ｇと が、互いに組み合わせて選択される、請求項１記載のダイ塗布装置。 ６．上記ランド６８の形状が塗布されている面の形状に一致する、請求項１記 載のダイ塗布装置。 ７．ビード５８の真空上流を利用して該ビードを安定化する手段をさらに備え 、上流囲いとして真空ランド８２を有する真空チャンバー４２を備える、請求項 １ 記載のダイ塗布装置。 ８．上記ランド６８と上記真空ランド８２とは湾曲して同じ曲率半径を有し、 上記真空ランドは、上記ランドと同心であり、塗布されるべき面に関して、上記 ランドを務めるとき同じ収束Ｃを有し、上記真空ランドは塗布されるべき面に関 してゼロ収束を有し、上記ランドは塗布されるべき面に関して一定の設定値で収 束する、請求項７記載のダイ塗布装置。 ９．上記下流リップ６２は、取り替え可能で柔軟な細片３５０を備える、請求 項１記載のダイ塗布装置。 １０．上記取り替え可能で柔軟な細片３５０は、上記下流バー６６を貫通して与 えられる軽い真空によって、上記塗布スロットより上の位置に保持される、請求 項９記載のダイ塗布装置。 １１．上記下流リップ６２はぴんと張られた細いワイヤを備える、請求項１記載 のダイ塗布装置。 １２．シャープエッジ７０に隣接する下流バー６６の面に適用された低表面エネ ルギー被覆２６０と、面が大略波形になるのを防止するために、その下流エッジ に隣接して、上記ランド６８に適用された低表面エネルギー被覆２０６とをさら に備え、上記両低表面エネルギー被覆は、上記下流バーおよび上記ランドのエッ ジまで完全には延在しない、請求項１記載のダイ塗布装置。 １３．面上に塗布する液体をダイ塗布方法であって、 上流リップ６０を有する上流バー６４と下流リップ６２を有する下流バー６６ とによって形成されたスロット５６内に塗料液を通すステップであって、上記上 流リップはランド６８として形成されかつ上記下流リップはシャープエッジ７０ として形成された、ステップと、 スロット高さＨとオーバーバイトＯと収束Ｏとを互いに組み合わせて選択する ステップとを備える、ダイ塗布方法。 １４．上記シャープエッジを、上記面から、上記面上の塗布厚さの１０倍より大 きい距離に配置するステップをさらに備える、請求項１３記載の方法。 １５．ランド６８の長さＬ₁と、下流バー６６のエッジ角Ａ₁と、塗布スロットの 下流バー面とシャープエッジ７０に平行かつ直接対向する塗布されるべき面上の 線を通ある接面との間のダイ迎え角Ａ₂と、上記シャープエッジと塗布すべき面 との間の塗布ギャップ距離Ｇとを、互いに組み合わせて選択するステップをさら に備える、請求項１３記載のダイ塗布方法。 １６．上記ビード５８の真空上流を利用して、該ビードを安定化するステップを さらに備える、請求項１３記載の方法。 １７．塗布されている面の形状に一致させるために上記ランド６８の形状を選択 するステップをさらに備える、請求項１３記載の方法。 １８．面上に塗布する流体を塗布するダイ塗布装置であって、 上流リップ６０を有する上流バー２８２と、中流リップを有する中流バー２８ ４と、下流リップを有する下流バー２８６とを有するダイ２７０であって、上記 上流リップはランド６８として形成され、上記中流リップはシャープエッジ３０ ０として形成され、上記下流リップはシャープエッジ７０として形成された、ダ イ２７０と、 上記ダイを貫通して、上記上流および中流バー２８２,２８４の間を走る第１ 通路であって、該通路は、上記上流および下流リップによって形成された第１ス ロット２９２を備え、塗料液１４は、上記第１スロットから上記ダイを出て、上 記上流ダイリップと上記中流リップと塗布されている面との間に連続的な塗布ビ ード５８を形成し、第２通路は、上記ダイを貫通して上記中流および下流バーの 間を走り、該通路は、上記中間および下流リップによって形成された第２スロッ ト２９４を備え、予め決められた量の塗料液が上記ビードから離れて上記第２ス ロットから上記ダイに再び入り、ビードに残っている塗料液は、塗布されるべき 面に塗布される、第１通路を備える、ダイ塗布装置。 １９．上記ランド６８の形状は塗布されている面の形状に一致する、請求項１８ 記載のダイ。 ２０．スロット高さＨとオーバーバイトＯと収束Ｃとの少なくともひとつを変え ることによって塗布性能を向上する手段をさらに備え、上記スロット高さと上記 オーバーバイトと上記収束とは互いに組み合わせて選択され、長さＬと、上記中 流および下流バーのエッジ角Ａ₁と、上記塗布スロットの下流バー面とシャープ エッジに平行かつ直接対向する塗布されるべき面上の線を通る接面との間のダイ 迎え角Ａ₂と、上記下流リップシャープエッジと塗布されるべき面との間の塗布 ギャップ距離Ｇとが、互いに組み合わされて選択される、請求項１８記載のダイ 。 ２１．ダイ塗布方法であって、 上流リップを有する上流バー２８２と中流リップを有する中流バー２８４とに よって形成された第１スロット内に塗料液１４を通すステップであって、上記上 流リップはランド６８として形成されかつ上記中間リップはシャープエッジ３０ ０として形成される、ステップと、 上記第１スロット２９２から上記塗料液１４を出して、上記上流リップと上記 中流リップと塗布されている面との間に連続的な塗布ビード５８を形成するステ ップと、 上記ビード５８から予め決められた量の塗料液１４を、上記中間バー２８４と 下流リップを有する下流バー２８６とによって形成された第２スロット２９４内 に通すステップであって、上記下流リップはシャープエッジ７０として形成され 、上記ビードから予め決められた量の塗料液を除去する、ステップと、 上記ビード５８内の残っている塗料液１４を塗布されるべき面に塗布するステ ップとを備える、ダイ塗布方法。 ２２．上記ランドの長さＬと、上記中流および下流バーのエッジ角Ａ₁と、上記 塗布スロットの下流バー面と上記下流リップシャープエッジに平行かつ直接対向 する、塗布されるべき面上の線を通る接面との間のダイ迎え角Ａ₂と、上記下流 リップシャープエッジと塗布されるべき面との間の塗布ギャップ距離Ｇとを、互 いに組み合わせて選択するステップと、 上記スロット高さＨと、上記オーバーバイトＯと、上記収束Ｃとを互いに組み 合わせて選択するステップとを備える、請求項２１記載の方法。 ２３．上記ランド６８の形状は、塗布されている面の形状に一致する、請求項２ １記載の方法。