JPH10513112A - 薄膜液状コーティングを適用するための方法および装置 - Google Patents

薄膜液状コーティングを適用するための方法および装置

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JPH10513112A JP8523505A JP52350596A JPH10513112A JP H10513112 A JPH10513112 A JP H10513112A JP 8523505 A JP8523505 A JP 8523505A JP 52350596 A JP52350596 A JP 52350596A JP H10513112 A JPH10513112 A JP H10513112A
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Abstract

(57)【要約】 超薄膜層で基材をコーティングするためのシステムは、基材を移動させてコーティング部を通過させるステップと、コーティング液34とキャリア液36とを含む複合層48を形成するステップとを含む。複合層は、基材表面にわたる複合層の連続的に流動する液状ブリッジを形成し、基材を流動複合層と接触させて、基材とキャリア液との間にコーティング層を挟むのに十分な大きさの流量で流れる。キャリア液は、コーティング層として基材上に付着したコーティング液を残したまま、取り除かれる。

Description

【発明の詳細な説明】 薄膜液状コーティングを適用するための方法および装置技術分野 本発明はコーティングに関する。本発明は、特に薄膜コーティングおよび超薄 膜コーティングの準備と適用に関する。背景技術 コーティングは、基材、通常はウエッブなどの固体表面に接触する気体を、液 体の層に置き換えるプロセスである。時々、コーティングの複数の層が互いの上 面に適用される。コーティングの堆積後に、金属コイル処理における金属への潤 滑油の塗布、または基材表面を活性化、または化学的に変換するための化学反応 体の塗布などに利用する液体を残すことができる。代わりになるべきものとして 、コーティングは、揮発性液体を含有していれば、乾燥させて、ペイントなどの 固体皮膜を後に残す、または感圧接着剤が接着しない剥離コーティングなどの機 能コーティングに硬化させる、またはその他の方法で凝固化させることもできる 。 コーティングを利用する方法は、コーヘン(Cohen),E.D.およびグッ トフ(Gutoff)、E.B.氏等によるモダン・コーティング アンド ド ライング テクノロジー(Modern Coating and Dryin g Technology)、4章、VCH出版社、ニューヨーク、1992年 と、サタス(Satas).D氏のウエッブ・プロセッシング アンド コンバ ーティング テクノロジー アンド エクイップメント(Web Proces sing and Converting Technology and E quipment)、Van Vorstrand Reinhold Pub lishing Co.,ニューヨーク、1984年とで議論されている。5ミ クロン厚未満の超薄層を塗布することが、多様な状況で要望され、必要となる。 水面伸張技術以外の連続液状コーティング(ロール、カーテン、スロット、エ アーナイフ、スライド、それにグラビアコーティングなど)を適用するための、 周知コーティング方法に関して、どれも約0.1ミクロン以下の未乾燥コーティ ング厚さを適用できるものはない。これらの方法でより薄い最終乾燥厚さを達成 するために、コーティングは、蒸発によって除去できる溶媒で希釈して、約0. 1ミクロン以下の所望のコーティングを後に残すようにしなければならない。こ れは、希釈剤のコスト、希釈済みコーティング液を準備するコスト、希釈剤を除 去する(乾燥によってなど)コストなどが追加することによって総コストが増す 。必要な溶剤は、しばしば環境や製造従事者にとって有害であることもある。 分子ずつ、または一滴ずつ超薄コーティングを適用する不連続的な方法は、蒸 気相からの凝縮や、米国特許第4,748,043号で説明された電気噴霧プロ セスを含む。但し、商業的に関心が持たれているほとんどの液状コーティングは 巧く気化させることができなく、電気噴霧プロセスも、狭い範囲の粘性とコーテ ィング液の電気的特性とによって制限される。 0.1ミクロンを越える厚さに対しては、多ロール、すなわちトランスファロ ールコータが使用される。典型的な工業的設備は、ドイツはBulachのBa chofen & Meier AG社、その他より販売されている5ロールコ ータを含む。このコータ方式は、それ自体に数多くの被駆動ロールを採用してい るので、調達および保守を行うのが高価となる。ロール表面に何かキズがあった 場合、通常、コーティングでのキズを反復させることとなる。さらに、これらの コータは、0.005から0.1ミクロンまでの範囲の未乾燥コーティングが巧 く塗布できない。 水面伸張技術は最初、ジャーナル オブ アメリカン ケミカル ソサエティ (Journal of the American Chemical So ciety)「巻57、1007、1935年」でブロジェット(Brodge tt)氏が記載した単分子皮膜を生成および付着させるラングマ・ブロジェット 法で始まった。この方法は、皮膜形成有機分子の希釈溶剤溶液を流れていない水 面上に流延させることを含む。この溶液は流延して、水/空気界面で薄膜を形成 する。この溶剤は気化して、皮膜形成分子の単一層を後に残す。次に、この皮膜 は、単分子層皮膜が浮かんでいる水面に基材を通過させるこ とによって基材表面上に付着させる。米国特許第4,093,757号は、連続 基材上への連続単分子付着層の形成を開示する。日本特許出願公開番号第63− 327260号は、単分子層厚さよりも大きな皮膜を連続基材上に付着させて、 0.005から5ミクロンまでの厚さに超薄膜コーティングを形成するラングマ ・ブロジェット単分子技術の改良を開示する。 この水面伸張技術は基材上に有用なコーティングを塗布することができるが、 コーティング液を水/空気界面に自然に、且つ迅速に流延させなければならない 。多くのコーティング方式に対してこれを達成するために、追加的溶剤、すなわ ち界面活性剤を発見して、添加しなければならない。さらに、最大コーティング 速度は、流延する速度によって限定される。基材をコーティングする速度も、他 の問題によって限定される。10から50m/分までの緩やかな速度では、気泡 が皮膜と基材との間に閉じこめられる傾向があると報告されている。水面伸張技 術は、水面に基材を通過させる、または水面に基材を接触させることによって流 れていない水槽からコーティングを取り上げる方法によって決まる。しばしば、 溶剤の蒸発は、固体、または近固体表面皮膜を作るように起こって、基材にコー ティングを直接移動させることができるようにしなければならない。この水槽の 表面は、時間と共に増して、コーティング品質を劣化させる汚濁も発生しやすい 。この水面伸張技術は、混和性コーティング液や、水溶性、すなわち分散性コー ティング成分と共に使用できることは知られていない。発明の開示 本発明の装置と方法は、基材上に超薄膜液状皮膜を塗布する。本発明はコーテ ィング部を通る通路に沿って基材を移動させ、液体の複数の流動層を形成し、層 を互いに接触させて流動させて、複合層を形成することを含む。この複合層は、 コーティング液とキャリア液とを含む。この複合層は、基材表面に対するコーテ ィング幅で複合層の連続的に流動する液状ブリッジを形成するのに十分な大きさ の速度で流動する。この流動複合層は、基材と接触してコーティング層を基材と キャリア液との間に挟む。このキャリア液は、コーティング層として基材上にコ ーティング液を残しながら、少なくとも一部分が機械的に除去される。超薄膜の 範囲を超える未乾燥厚さのコーティングにも、本発明を利用しても良い。 コーティング液およびキャリア液の混和性および非混和性の組み合わせを複合層 に用いても良い。 基材は、2000m/分までの速度でコーティング部を通過する。形成ステッ プには、スライドコータ、フローコータ、押出コータ、スロットコータ、ナイフ コータ、ジェットコータ、ロールコータ、または他のコータを使用することがで き、これらの多くはコーヘン(Cohen)およびグットフ(Gutoff)氏 等による前述の参考文献で説明される。このキャリア液は、ドクターナイフ、吸 引、重力による排水、吹き飛ばし、遠心除去、蒸発、電界、または磁界を利用し て、コーティング、またはキャリアの凝固化、またはゲル化後の機械的除去、吸 着、またはこれらの方法のいずれかを組み合わせることによって除去できる。さ らに、この複合層は、基材と接触する前に、ロール、またはベルトなどのトラン スファ表面上に付着させることができる。このキャリア液はトランスファ表面か ら除去できるので、コーティング液のみがトランスファ表面から基材に移される 。図面の簡単な説明 第1図は、本発明によるスライドフローコーテイング装置の概略図である。 第2図は、本発明の他の実施例によるジェットコーティング装置の概略図であ る。 第3図は、周知のスロットダイコーティング装置の概略図である。 第4図は、本発明の他の実施例による簡易フローコーティング装置の概略図で ある。 第5図は、ウエッブへのコーティング液の移動前にキャリア液が除去されるト ランスファロールを用いる本発明の他の実施例の概略図である。 第6図は、ウエッブにキャリア液とコーティング液とを運ぶためにトランスフ ァロールを用いる本発明の他の実施例の概略図である。 第7図は、コーティング液のダイアプリケータと組み合わしたロール式ナイフ 塗布装置を用いる本発明の他の実施例の概略図である。詳細な説明 本発明において、キャリア液およびコーティング液の流動複合層液流が作られ て、ウエッブなどの基材の表面上に付着させる。付着は、液状複合層が、最初に ウエッブ上の空気界面におけるキャリア液で、次にウエッブとキャリア液との間 のコーティング液でウエッブ表面と接触するように、ウエッブがコーティング部 を通って移動するときに起こる。このキャリア液は除去されて、薄膜、または超 薄膜コーティング液状層を残す。 基材は、コーティング部を通って搬送される連続ウエッブ、不連続枚葉紙、不 連続硬性断片、または断片、または部分の配列などのいかなる基材であっても良 い。コーティング液は、0.005から5ミクロンまでの範囲内の超薄膜となる 平均厚さで塗布できる。さらに、コーティング液は、100ミクロン以上を含む 超薄膜範囲より大きな厚さで基材に塗布することもできる。 第1図は、1から2000m/分までの速度でコーティングするための装置を 備えたコーティング部を示す。コーティングダイ10は、写真スライドフローコ ータとして示され、内部キャビティ12を備えている。この内部キャビティ12 は、フィルタ18および気泡除去装置20を経て、精密計量ポンプ16によって タンク14に接続される。このダイ10は、サージタンク27と、フィルタ28 と、流量計29とを経て、精密計量ポンプ26によって密封真空タンク24に接 続された内部キャビティ22をも備えている。コーティング部は、ダイ10の隣 に位置する。連続ウエッブ32は、コーティング部を通過して、そのウエッブの 横に設置されたダイ10の先に移動する。 コーティング液34は、フィルタ18と気泡除去装置20とを経て精密計量ポ ンプによってタンク14からコーティングダイ10の内部キャビティ12内に精 密に制御した流量で供給される。キャリア液36は、サージタンク27と、フィ ルタ28と、流量計29とを経て計量ポンプ26によってタンク24からコーテ ィングダイ10の内部キャビティ22内に制御した流量で供給される。キャリア 液は、流量制御弁23と、流量計25とを経て供給源(図示せず)から連続的に 真空タンク24に補充される。このタンク24は、図示されない真空供給源に接 続されている。超薄膜コーティングでは、キャリア液の流量はコーティング液の ものよりもはるかに大きいものとなる。 これらの内部キャビティ12、22は、ダイ10幅方向に、分配スロット4 2、44によってダイ面38、40にまでコーティング液34およびキャリア液 36を分配する。複合層は、スロットのそれぞれのオリフィスを介して連続的に それぞれの液を計量することによって形成される。このコーティング液34は、 スロット44の出口においてキャリア液36の上面に流れ、キャリア液の上面と 面接触した状態で傾斜ダイ面40からダイリップ46へと流れ落ちる。ダイリッ プ46から、この複合層薄膜は重力の影響下でカーテン48状となって落下して 、ウエッブ32と接触する。このウエッブ32はコーティング部を通過して、ダ イ10の先に移動されるので、多層カーテン48がウエッブ32と接触すると、 そのコーティング液は、ウエッブ表面に近接して、ウエッブとキャリア液との間 に挟まれる。このコーティング液34はウエッブと接触する。接触点において、 コーティング液およびキャリア液の複合層はウエッブに塗布されている。 この複合層は、ダイリップ46からウエッブ表面に対するコーティング幅で流 動する連続液状ブリッジを形成するのに十分な大きさの流量で流動する。コーテ ィング液単独での流量は、連続的に流動する液状ブリッジを形成するほどに十分 大きなものである必要はない。このコーティング液が連続的であるかどうかに関 係なく、キャリア液は連続的でなければならない。この液状ブリッジは、コーテ ィング液/空気界面とキャリア液/空気界面との2つの明確な液体/気体界面を 有する。空気以外の気体は、それらがコーティングプロセスを妨げない限り使用 できる。 このキャリア液は、コーティング液と異なる明確な組成物である。キャリア液 は、コーティング液が辿ることができるブリッジをダイとウエッブとの間に形成 し、コーティング液をウエッブに搬送し、コーティング液がウエッブに接触する 前にコーティング液の薄膜層を生成し易くするように働く。これは、キャリア液 がウエッブから除去された後にあるメカニズムによってコーティング液上に残さ れる、コーティング液、または固体材料に拡散する構成成分を包含することがで きる。キャリア液は、水道水、または他の液体であっても良い。コーティング液 およびキャリア液の属性が、キャリア液上を流動するコーティング液を、ウエッ ブに到達する前の所望の位置に連続表面薄膜を形成させる。このキャリア液がコ ーティング液をウエッブに搬送した後と、複合層がウエッブに付着した後と に、このキャリア液が除去される。残留物が塗布されたウエッブの所望の特性を 損なわない限りキャリア液の全てを除去する必要はない。 ウエッブ上の良好なコーティングの均一性を達成するために、ウエッブ速度が 変更される場合には、キャリア液の流量と、カーテン高さ「h]と、ウエッブと の衝突のカーテン角度[a]とが選択され、調整される。カーテン高さ「h]は 、キャリア液カーテン48の通路に沿うダイリップ46とウエッブ32との間の 距離である。この通路は垂直である必要はない。表面張力、静電力、粘性牽引力 、または磁力の影響下で、この通路は、特にダイからウエッブまでのギャップが 小さい場合には、曲がっていても、または近水平角度になっていても良い。非常 に低速度の場合には、しばしば、小さなカーテン高さ(1cm未満)と、ゼロに 近い衝突角度と、最小キャリア流量とを採用して、ダイリップ46とウエッブ3 2との間の連続した乱れのないカーテン48を維持することが必要である。この カーテン48は、コーティング液がウエッブ速度となるようにウエッブと接触し なければならない、それでコーティング液はウエッブによって捕らえられ、それ と共に運ばれる。キャリア流量が過度に大きな場合には、衝突角度、または衝突 速度は、液状ブリッジがウエッブと接触する際のブリッジの不安定性の原因とも なる。これはコーティングを中断させるか、またはキャリア液内のコーティング 液を飛沫同伴、すなわち乳状化することにもなる。 不用意にコーティング液を除去しないでウエッブ32からキャリア液の全て、 または一部を除去することは、少なくとも1つ以上の次の物理的および化学的特 性条件に合致すれば可能である。(a)キャリア液は、コーティング液よりも実 質的に揮発性であり、コーティングを残して蒸発できる。(b)キャリア液は、 コーティング液よりも実質的に低い粘度を有する。(c)キャリア液はコーティ ング液で被覆されたウエッブを湿らさない。(d)コーティング液は優先的に基 材と反応する、またはそれにより吸収される。(e)コーティング、またはキャ リアのいずれかがコーティング部でゲル化、または凝固化される。(f)キャリ ア液は吸収媒体と接触することによって吸収されるか、または除去される。キャ リア液が(g)コーティング液と混和性でない場合には、しばしばキャリア液を 除去するのがより容易となる。 少なくとも幾分かのキャリア液を除去する数多くの代わりになるべき機械的方 法が可能である。条件(b)、(c)、または(d)に合致する場合、低ウエッ ブ速度で、ほとんどのキャリア液を重力の影響下で容器50内に排出させると同 時に、コーティング液をウエッブ上に残したまま、ウエッブと共に運び去ること ができる。重力による排出は、条件(b)と、(c)と、(g)とが合致する場 合に低速で特に効果的である。より高速では、第1図に示されるようなエアード クターノズル54などの気体ドクターノズルが、重力排出を補う。気体52のジ ェットは、ノズル54から出て来ることによって、圧力および剪断力が生成され て、キャリア液をウエッブから強制的に分離させる。高速では、キャリア液は、 ウエッブが小径のロール周りで回転して、急速に方向を変える際の遠心力によっ て振り落とすこともできる。 さらに、特にウエッブ上のコーティング液が10ミクロン厚未満で、条件(b )に合致する場合には、ブレードなどの機械的ドクターナイフ(図示せず)で、 ウエッブ上のコーティング液の大部分、しばしば全てを残して、キャリア液の大 部分を取り除くことができる。 1実施例においては、コーティング液はキャリア液の少なくとも100倍も薄 い層として付着される。コーティング層はキャリア層よりも少なくとも10倍も 高い粘度を有する。コーティング液はキャリア層の半分未満の蒸気圧を有する。 コーティング層は、コーティング部を経て移動する間にウエッブを脱水しないよ うな界面性を有する。キャリア液は、コーティング液湿潤ウエッブを脱水するよ うな界面性を有する。キャリア液とコーティング液との間の界面張力は1dyn e/cmよりも大きい。 本発明の他の意外な特徴は、キャリアおよびコーティング液が非混和性で、コ ーティング液の粘度がキャリア液のものよりも高い場合には、キャリア液の流れ は乱流となっても良い。以前に、ウエッブに多液状層を同時に混合されないよう に適用するために、両方の層は、それぞれのスロット42、44内で層流に保た れて、ダイ面40を落流しなければならないことが常に教示されてきた。斜面の この落流は、レイノルズ数が1000よりも大きければ乱流となり、この数値が 1000未満であれば層流となる。ニュートン非剪断希釈流体の傾斜での落流 の場合、レイノルズ数はRe=4G/mで与えられる、ここでGは質量流量毎傾 斜の単位幅で、mは流体の粘度である。スロット内での流れの場合、レイノルズ 数は、層流を維持するために1400以下に保持すべきである。スロット42、 44の場合、レイノルズ数は等式Re=G/mにより規定される。他の意外な特 徴は、薄膜コーティングを混和性のコーティングおよびキャリア液から得ても良 いことである。この場合、少なくとも幾分かのキャリア液を機械的に除去するこ とが、排出することによってか、または気体ドクターノズル54を用いて吹き飛 ばすことによって行われる。 コーティング液34は、計量ポンプ16によって制御した容積流量に計量され て、ダイ10に送られる。ウエッブ上の未乾燥コーティングの平均厚さは、単位 時間に送られたコーティング液の容積を、塗布されるウエッブの表面積で割った 値にほぼ等しくなる。連続ウエッブをコーティングする場合、この面積はウエッ ブの塗布幅にウエッブ速度を掛けた値に等しくなる。これにより、適用するコー ティング付着速度を容易に調整できるようになる。これは、コーティングポンプ 供給流量を変えることにより比例的に、またはウエッブ速度を変えることによっ て反比例的に変更することができる。ウエッブ速度が経時的に変化する場合、付 着されるコーティングは、ウエッブ速度に比例してコーティング流量を変えるこ とによって一定に保つことができる。 第2図は、異なる速度で、望ましくは200m/分以上の速度で行うコーティ ングに有用な代わりになるべきコーティングダイを示す。このダイ60は多層ジ ェットコータである。このダイ60はダイスロット64から液体の自由流動ジェ ット62を噴出する。このダイスロット64はキャビティ66からキャリア液3 6を収容する。コーティング液34はキャビティ68およびスロット70から流 出して、スロット64から噴出するキャリア液36のジェット上に載るまで傾斜 ダイ面72に沿って摺動する。2層の複合ジェット62は、スロット64の出口 で形成される。 ジェットコータは、液体の自由流動ジェット62を形成するのに十分な大きさ の速度でダイスロット64から噴出するジェット62を作る。対照的に、フロー コータは、重力を利用して、カーテン48をコーティングダイリップ46から離 れさせるようにする。ジェットコータでは、ジェットの液状キャリアブリッジ6 2は水平でも、垂直上方にでも作ることができる。ジェットコータは、単一層を 適用するために、さらに一般的には、ニューヨークのBlack Clawso n Company社、ニューヨーク発行の「ブラック クラウソン コンバー チング マシーナリ アンド システムズ(Black Clawson Co nverting Machinery and Systems)」パンフレ ット#23−CM、p4に示されるようにロールギャップ、またはナイフコータ のナイフによって計量する前にウエッブに大量のコーティングを適用するために 、コーティング産業で利用されてきた。ジェットコータは、液体の同時多層を適 用して、ウエッブ上に液体の多層を生成するために使用されてこなかった。 タイトル名「マルチプル レイヤ コーティング メソッド(Multipl e Layer Coating Method)」の同時係属米国特許出願第 08/382,963号に記載されたジェットコータは、次のような点でスロッ ト、または押出コータとは異なる。最初に、ジェットコータでは、コータリップ とウエッブとの間のギャップが、通常はウエッブに適用される液状層の厚さの1 0倍を越える。第2の差は、第2図のダイ60を第3図のダイ80と比較するこ とによって示される。第3図は、ウエッブに近接していない場合、液がスロット ダイからどのように流れ出るかを示す。このスロットダイ80は、スロット、ま たは押出コーティングに使用することができる内部構造およびリップ構造を備え ている。このスロットダイ80は、通常はダイスロット82が水平となるように 位置決めされる。故に、ダイスロット82から流出するコーティング液86は、 ウエッブがダイから離れている場合には示されるようにダイリップ84から垂直 に落流することとなる。時々、この液体は、ダイ本体から離れる前に面85を伝 って流れ落ちることとなる。ジェットコータでは、この液体は、ダイスロットを 出た直後に表裏自由表面を有する液状シートを形成するのに十分な大きさの速度 でダイリップから噴出する。ジェットコーティング方法の顕著な特徴は、液状ジ ェットシート厚の厚さに対してダイからあまり大きくない距離でウエッブに液を 適用することができることである。重要なことは、その流れ が、他の力(重力、磁力、静電力など)を頼らずにダイリップから離れて、その リップから水平に適度な距離を移動する自由シートを形成するほど十分な大きさ であることである。 ジェットコータを用いて超薄膜コーティングを適用するために、コーティング 液は計量されてダイ60に送られて、スロット70からダイ面72に、さらにス ロット64から噴出するキャリア液36上に流れ落ちて、複合層自由ジェット6 2を形成する。このジェットは、ダイとウエッブとの間に液状ブリッジを形成す る。ジェット62のウエッブ32との衝突角度と、キャリア液流量と、ウエッブ 速度とは、コーティング液が最初にウエッブ32と接触して、コーティング液と ウエッブとの間に無視できない量の空気を混入させることなく、さらにコーティ ング液をキャリア液と混合させることなくウエッブと共に運ばれるように調整さ れる。 超薄膜コーティングが、キャリア液の自由表面上に自然に、且つ迅速に広がる コーティング液から予備形成される場合には、第4図に示される装置が使用され る。この装置を用いて、流動キャリア液の平面が、キャリア液36をダイ90の ダイキャビティ92に、さらにダイスロット94を経てダイ面96上にポンプ供 給することによって作られる。ダイ面96およびリップ98は、キャリア液36 がダイリップ98に重力の影響下で流れて、ダイリップからウエッブ32上にブ リッジカーテン48として落下するように設計される。このコーティング液34 は、ノズル100によって一滴ずつ、または連続流としてキャリア液34表面上 に付着される。キャリア液流量と、キャリア液が移動ウエッブ表面まで架橋する リップまでの移動時間とは、所望の被覆を達成するのに十分なものでなければな らない。 多様な装置が複合層を形成するために使用できる。スライドコーティング装置 、フローコーティング装置、押出コーティング装置、スロットコーティング装置 、ジェットコーティング、またはロールコーティング装置が使用できる。さらに 、複合層は、第5図に示されるように、ウエッブに接触する前に、ロール、また はベルトなどのトランスファ表面上に付着させることができる。キャリア液36 はトランスファロール74から除去されて、コーティング液がトランスファ ロール74からウエッブ32に移される。これは、トランスファロール74とで ニップを形成するローラ76上のウエッブ32を支持することによって行われる 。幾分かのコーティングが、ロール76、74の間のニップでのウエッブへの転 送後にロール74上に残留させることができる。 このコーティング方法の他の変形が第6図に示される。複合層はダイ10上で 形成され、液状カーテン48はダイからトランスファロール110まで形成され る。精密ギャップ112はトランスファロール116と、反対方向に回転するウ エッブ搬送ロール114との間で維持される。このギャップ112は、第2の液 状カーテンがギャップ内で形成されると同時に、トランスファロール110上の 全ての複合層がそのギャップ112内を通過できるように調整される。ウエッブ 32もロール114の表面上のギャップ112を通って運ばれ、液状カーテンが そのウエッブ表面と接触するので、コーティング液34はウエッブ表面とキャリ ア液36との間に挟まれる。複合層がギャップ112から出ると、キャリア液の 一部がトランスファロール110の表面に残留しても良い。これはドクターナイ フ116によってトランスファロール表面から除去されて、容器50内に排出さ れる。キャリア液36の残留分はコーティング液未乾燥ウエッブ表面上に留まり 、エアードクターノズル54の働きによって除去されて、重力によって容器50 内に排出される。 第6図の装置の他の変形が第7図に示される。キャリア液36の計量済み層は 、ダイ124のリップ122とトランスファロール126の表面との間の精密オ リフィス120において作られる。トランスファロール126は、液槽128に 貯められたキャリア液36内を通って回転し、ギャップ120に過剰な量のキャ リア液をもたらす。コーティング液34はダイキャビティ12にポンプ供給され て、スロットからオリフィスを経てダイ面38上に出る。このコーティング液3 4はリップ122を落流して、キャリア液がギャップ120を出るとそのキャリ ア液上に流れて、トランスファロール126上に流動複合層130を形成する。 精密ギャップ132はトランスファロール126と、反対方向に回転するウエッ ブ搬送ロール134との間で維持される。このギャップ132は、液状カーテン がそのギャップ内で形成されると同時に、トランスファロール126上 の全ての複合層130がそのギャップ132内を通過できるように調整される。 ウエッブ32もウエッブ搬送ロール134の表面上のギャップ132を通って運 ばれて、液状カーテンがそのウエッブ表面と接触するので、コーティング液34 はウエッブ表面とキャリア液36との間に挟まれる。複合層130がギャップ1 32から出ると、幾分かのキャリア液がトランスファロール126の表面に残留 して、液槽128内に戻されても良い。残留キャリア液はコーティング液未乾燥 ウエッブ表面上に留まり、エアードクターノズル54によって除去されて、重力 によって容器50内に排出される。 コーティング液は、コーテイング部を通っての搬送中にコーティング液が表面 上に塗布された後にウエッブ表面を脱水しないような界面性と粘性との組み合わ せを備えるべきである。この発明によってコーティング可能なコーティング液の 例は、モノマと、オリゴマと、溶存固体の溶液と、固体/液体分散体と、液体混 合物と、エマルジョンとである。このような液は、剥離コーティングと、低密着 コーティングと、地塗りコーティングと、電磁線、または電界、または磁界に反 応する接着コーティングと、保護コーティングと、光学的に活性なコーティング と、化学的に活性なコーティングとを含む多種多様なウエッブ上機能コーティン グを製造するのに有用である。本発明によって行われるコーティングは、感圧粘 着テープ、写真フィルム、磁気記録テープ、ガス分離膜、反射シートやサイン、 包帯、塗布研磨剤、印刷版やプリントなどの製品を製造する際に有用となると思 われる。 本発明は、表面伸張技術が非混和性コーティング液、または不溶性組成を含有 する液体がほとんど流れていない水面上に自然に、且つ迅速に広がって、コーテ ィングの超薄膜を作らせる表面伸張法と異なる。本発明者は、混和性および非混 和性の両方のコーティング液が、超薄膜、または薄膜液状層として移動キャリア 液の表面上を流れることができることを発見した。これは、塗布できる液状コー ティングの選択範囲を広げる。本発明でも、全複合層は、流動液状ブリッジを形 成して、ウエッブに移送されてから、キャリア液が除去される。 本発明は、500メートル毎分を越える高コーティング速度を可能にする。周 知の伸張技術は、本発明よりも一桁分遅い、50メートル毎分未満に限定され る。伸張技術では、コーティング液は、水で満たされた液体タンクの表面から直 接ウエッブ上に付着される。この水は固定容積であり、比較的流れのないたまり である。伸張法を利用することによる水の汚れは、常に危険である。本発明では 、キャリア液の連続した流れによってこの問題を回避し易くしている。伸張技術 でも、固体、または近固体薄膜が水面上で形成されて、基材によってコーティン グを引き上げることができなければならない。 本発明は、次の点で周知のスライドやカーテン法とも異なる。コーティング液 およびキャリア液は一緒に流れて、自由液体/空気表面を有する安定的な流動複 合層を形成する。この層は、液体が混和性でない場合でも複数の明確な層から作 られた目標物への液状ブリッジを形成することによって移動目標物に同時に適用 できる。写真およびグラフィックアートでは同時多層コーティング技術を利用す るが、コーティング部で除去されるキャリア層は用いない。さらに、文献では、 これらの層の配合における液状溶剤が混和性であるべきであることを教示してい る。とりわけ、それらは通常では同じ溶剤、一般に水である。 文献では、非常に低く、望ましくはゼロの層状液体間の界面張力と、近接層の 表面張力とは僅かの差しか有るべきでないことが教示される。本発明では、キャ リアとコーティングとの間の界面張力は可能な限り高くなることが望ましく、表 面張力は差が大きくなるのが望ましく、それでキャリアを除去し易くする。 多層スライド、またはフローコーティングが使用される場合、文献では、全て の層が層状流線型状態で流れて、層状構造を維持し、層の混合を回避することを 教示している。本発明では、液体は、キャリア液が乱流となっても混合されない 状態を維持することができる。 多層スライド、フロー、またはスロットコーティングが使用される場合、文献 では、上面から底面までの隣接液状層の厚さ比は、100対1よりも大きくなく 、0.1ミクロンよりも薄い単一層はないことを教示している。本発明は100 ,000対1までの比と、0.005ミクロンの厚みの単一層厚さとを使用する 。周知のスライドコーティング法と、フローコーティング法と、スロットコーテ ィング法とは、5ミクロン以下の合計未乾燥厚さを有する単一、または多層コー ティングを塗布することはできない。本発明は0.005から100ミクロ ンまでの単一層コーティングを製作することができる。 周知多層スライドおよびフローコーティング法が実行される場合、複合層は、 作られてから、ウエッブ上に付着されて、凝固化、ゲル化、または乾燥プロセス へと続く。複合物の全ての層は、コーティング部から出てきたときにはウエッブ 上に共に留まり、何も除去されない。本発明においては、複合物のキャリア液は 、ウエッブへの複合物の付着後とコーティング部を去る前とに何らかの機械的手 段によって除去される。 本発明は次の例によってさらに説明される。例1 非混和性液体の超薄膜コーティング 第1図に示されるスライドフローコーティングダイを用いて、合成油の超薄膜 コーティングがポリエステルウエッブに適用された。コーティング液はニューヨ ーク州、ニューヨークのMobil Oil Corporation社製のM obilTM、5W−30モータオイルであった。その測定粘度は、25℃の供給 温度で102cpであった。ポリエステルウエッブは、ミネソタ州、セントポー ルのMinnesota Mining and Manufacturing Company社から購入された15.2cm(6インチ)幅、35.6ミク ロン(1.4ミル)のScotchparTMポリエステルフィルムであった。使 用されたキャリア液は、何の表面張力修正添加剤も加えない都市上水道からの水 道水であった。その水は、115mm水銀絶対圧力で運転される真空脱気容器に 、18.3℃の温度で供給された。 キャリア水流量は、2つの同一のロトメータで真空脱気容器への入出の両方で 測定された。これらは、ペンシルベニア州、ハットフィールドのBrooks Instrument Corporation社から購入された型式130E J27CJAA、0.2から2.59gpmまでの計器であった。真空脱気容器 からの流量は、オハイオ州、スプリングフィールドのRobbins & Me yers Corporation社のプログレッシブキャビティポンプ型式2 L3SSQ−AAA,MoynoTMポンプによってポンプ供給された。このポン プを介して真空シールを得るために、このポンプは正常運転とは逆に回転された 。つまり、そのロータは標準方向と反対に回転されて、水が、真空容器から 正常MoynoTM吐出ポートとポンプとを通って、吸水開口部から出るようにポ ンプ供給された。ポンプから、水は、1リットルシールサージタンクと、細目フ ィルタと、吐出ロトメータとを通って、コーティングダイに流入した。吸入流量 は、吸入ロトメータ入り口にある流量絞り弁によって手動で調整された。真空容 器の水吐出流量は、MoynoTMポンプの回転速度によって制御され、吐出ロト メータによって監視された。動作時、吸入流量は、指示された吐出流量と一致す るように絞り弁を使用して手動で調整された。使用されたフィルタは使い捨てフ ィルタカプセルであった。これはミネソタ州、セントポールのPorous M edia Corporation社から購入され、部品番号DFC1022Y 050Y、5ミクロン用であった。脱気容器の真空は、イリノイ州、ダウナース グルーブのNash Engineering Corporaton社から入 手したウォターリング真空ポンプ、型式MHC−25によって供給された。キャ リア液流量は2910ml/分であった。 コーティング液は、注入ポンプによって0.2ml/分の流量で駆動される6 0ml注入器から供給された。このポンプは、マサチューセッツ州、サウスナチ ックのHarvard Apparatus Corporation社によっ て販売されているハーバード(Harvard)モデル44、プログラム可能注 入ポンプ番号55−1144Tであった。 コーティング時、スライドフローコーティングダイはコーティング部ロール5 8(第1図参照)の上方に位置決めされた。より厳密にいえば、カーテン高さ「 h」が42mmで、カーテンがロールの頂上部から時計回りに測定して310度 の角度位置でロール上のウエッブに衝突するように設置された。この衝突角度「 a」は約50度であった。この角度は、カーテンと、カーテンとウエッブとの接 点においてウエッブ表面に接する線との間で測定される。ダイ面40は水平方向 から85度の角度に傾けられた。コーティング液スロット幅は18.5cmであ るが、キャリア液スロット幅は21cmであった。コーティング液とキャリア液 との分配スロットギャップは、それぞれ152と762ミクロンとであった。コ ーティングロール58の直径は2.5cmであった。 コーティングは45および73cm/秒の速度で適用される。キャリア液は、 同時に重力によって排水されて、エアーナイフによって吹き飛ばされた。エアー ナイフノズルギャップは152ミクロンで、ノズル圧力は140Kpaであった 。エッジガイドは何も使用されず、接触点における複合カーテンの幅はウエッブ よりも広かった。 コーティング液がこの方法におけるようにウエッブの全域にわたって均一に分 配されると、コーティング厚さは、塗布幅と、ウエッブ速度と、コーティング液 流量毎スロット単位幅とから計算されても良い。45および73cm/秒の指示 速度で、塗布厚さはそれぞれ400および250Åとなるべく計算された。コー ティングの外観検査によれば、コーティングはボイドのない均一なものであった 。例2 非混和性液体の超薄膜コーティング スライドフローコータダイと、例1に記述されたコーティング液およびキャリ ア液分配システムとを使用して、ポリグリコールをベースにしたコーティング液 の超薄膜コーティングが作られた。コーティングの配合は、次の重量%から成り 、90%のポリプロピレンと、9%のエポキシ機能シリコーン液と、1%の蛍光 イエローG染料とのトルエン飽和溶液であった。 ポリプロピレングリコールは、ミシガン州、ミッドランドのDow Chem ical Company社から入手でき、通称P4000で、平均分子重量は 4000であった。エポキシ機能シリコーンは、ニューヨーク州、ウォターフォ ードのGeneral Electric Company社から通称GE93 00で入手できる。トルエン染料溶液は過剰な量のイエローG染料を溶剤を飽和 することによって準備された。飽和溶液は、過剰な染料粒子を混合容器の底に沈 積させた後に液状溶液を傾しゃすることによって収集された。イエローG染料は 、カリフォルニア州、ミラダのKeystone−Ingham Corpor ation社の製品である。このコーティング液は22℃で302cpの粘度で あった。表面張力および密度は、25dyne/cmおよび0.98gm/cm3 であった。 この例において、ダイはロール58の上方の位置に移動された、ここではカー テン高さは22mm、ダイ面角度は75度、衝突角度は45度であった。コー ティングは最初、20cmのダイスロットから0.1ml/分のコーティング液 流量と、100cm/秒のウエッブ速度で行われた。ケースBでは、コーテイン グ液流量は1ml/分で、ウエッブ速度は15cm/秒であった。水のキャリア 液流量は、26cmのスロット幅から3300ml/分であった。エアーノズル 圧力と、ウエッブと、ウエッブ幅と、装置とは例1と同一のものであった。 ケースAでは、コーティング厚さは、89Åと計算され、ケースBでは、その 厚さは5900Åであった。ケースAは超薄膜コーティングであり、ケースBは はるかに厚く、薄膜コーティングと称される。この例は、非常に広範囲の厚さを 塗布することが可能な本発明の方法の能力を示す。塗布サンプル内のイエローG 染料からの蛍光量を測定することによってこれらのコーティングの均一性の度合 いを測る努力がなされた。測光分析装置が使用され、440ナノメートルの波長 で励起されたときに500ナノメートルの波長で蛍光の発光を測定した。ウエッ ブの幅および長手方向の無作為に選んだ場所で採取された7mm径のスポットの 蛍光量が測定された。未塗布ウエッブも測定され、0.05の標準偏差値で2. 06相対単位の平均蛍光量を示した。ケースAでは、平均蛍光量は、0.03の 標準偏差値で2.40単位であった。ケースBでは、平均蛍光量は、1.41の 標準偏差値で24.86単位であった。サンプルは、何のボイドもなく完全に塗 布され、これらの蛍光量の読みは良好な均一性であることを示した。コーティン グ内の染料の蛍光量はコーティング厚さに正比例する。ケースAからケースBへ のベースの補正蛍光量における測定変化は、67のファクターである。これは、 ウエッブ速度とコーティング液流量とに基づく66についてのケースAからケー スBへのコーティング厚さの変化と密接に一致する。例3 キャリア液と混和性の液のコーティング 第1図に示されたスライドフローコーティングダイを使用して、水溶性樹脂溶 液の超薄膜コーティングがポリエステルウエッブに適用された。コーティング液 は、水道水に溶解したCarbolpolR940樹脂の溶液から構成された。 この溶液は、最初約1.1重量%の樹脂を水に溶解し、次に5重量%の水酸化ナ トリウム溶液でpH7まで溶液を中和することによって準備された。これは粘性 ゲルを作り、これにソルベントグリーン7染料の飽和溶液が染料1に対してゲル 100の割合で加えられた。次に、このゲルは、B型LVTDV−II粘度計を 用いてスピンドルLV#4の60rpmで測定したときに300cpの粘度が得 られるまで水で希釈された。この希釈溶液に0.2gmのSilwetR720 0界面活性剤毎100gm溶液が加えられた。樹脂溶液の表面張力は23.5d yne/cmであり、それはコーティング時にキャリア液として使用された水道 水と完全に混和性であった。コーティング液とキャリア液との間の界面張力は、 混和性のためゼロであった。 CarbolpolRは、オハイオ州、クリーブランドのB.F.Goodr ich Company社から入手できる。ソルベントグリーン7染料は、カリ フォルニア州、ミラダのKeystone−Ingham Corporati on社から入手できる。ブルックフィールド粘度計は、マサチューセッツ州、ス タウトン(Stoughton)のBrookfield Engineeri ng Laboratories, Inc.社の製品である。SilwetR 界面活性剤は、コネチカット州、ダンベリーのUnion Carbide C hemicals and Plastics Company, Inc.社 製である。 ポリエステルウエッブと、キャリア供給装置と、コーティングダイとは例1で 使用されたものと同じであった。使用されたキャリア液は、何の表面張力修正添 加剤も加えない都市上水道からの水道水であった。その水は、200mm水銀絶 対圧力で運転される真空脱気容器に、13℃の温度で供給されて、コーティング ダイにポンプ供給された。その供給流量は3000ml/分であった。キャリア 液粘度は1.2cpと判断された。 コーティング時、スライドフローコーティングダイはコーティング部ロール5 8(第1図参照)の上方に位置決めされた。より厳密にいえば、カーテン高さ「 h」が3mmで、衝突角度「a」は約45度となるように設置された。ダイ面4 0は水平方向から84度の角度に傾けられた。コーティング液スロット幅は18 .5cmであるが、キャリア液スロット幅は21cmであった。コーティング液 とキャリア水との分配スロットギャップは、それぞれ160と1100ミクロン とであった。コーティングロール58の直径は2.5cmであった。 キャリア液は、同時に重力によって排水されて、エアーナイフによって吹き飛 ばされた。エアーナイフノズルギャップは250ミクロンで、ノズル圧力は70 Kpaであった。 コーティング液は、注入ポンプによって駆動される600ml注入器から供給 され、液を11、21.5、50、100gm/分の流量で供給した。ウエッブ 速度は29cm/秒で一定に保たれた。未乾燥塗布サンプルの蛍光量は、4つの コーティング液ポンプ供給量に対してそれぞれ0.8、1.4、2.4、5.0 相対蛍光単位と測定された。塗膜量は、蛍光量によって指示されるように、コー ティング液ポンプ供給流量と共に線形的に変化した。この例は再度、コーティン グ量がコーティングポンプ供給流量に直接的に応答することを示す。この例は、 混和性コーティングとキャリア液との組み合わせを巧く使用できることをも証明 する。例4 ジェットコーティング装置での非混和性液体のコーティング 第2図に示されるジェットコーティングダイを使用して、紫外線硬化溶液の薄 膜コーティングがポリエステルウエッブに適用された。 シロップは、イソオクチルアクリレート90をアクリル酸10とベンジルジメ チルケタール(Ciba Geigy社のIrgacureTM651)0.04 とで混合することによって準備された。この混合物は、窒素ガスで散布されて、 紫外線蛍光ランプに露光することによって約3000センチポアズの粘度を有す るシロップに部分的に重合化された。追加的ベンジルジメチルケタール0.15 は、シロップに加えられた。紫外線硬化溶液は、66.9グラムの生成されたシ ロップを229グラムのイソオクチルアクリレートと混合することによって準備 された。 これに、溶液20重量部毎に1重量部の例2に記述されたイエローG染料溶液 が加えられた。さらに、1重量部毎溶液2000重量部の割合でSilwetR 7200界面活性剤も加えられた。この配合のためにB型LVTDV−II粘度 計の4番スピンドルで60rpmにおいて測定されたとき700cpの粘度が得 られた。 ポリエステルウエッブと、コーティング液供給装置と、キャリア液供給装置と は例1で使用されたものと同じであった。使用されたキャリア液は、何の表面張 力修正添加剤も加えない都市上水道からの水道水であった。その水は、200m m水銀絶対圧力で運転される真空脱気容器に、12℃の温度で供給されて、コー ティングダイにポンプ供給された。その供給流量は4100ml/分であった。 キャリア液粘度は1.2cpと判断された。 コーティング時、ジェットコーティングダイは第2図に示されるようにコーテ ィング部ロール56の上方に位置決めされており、キャリア液スロット64は水 平方向に向いている。ウエッブは、ダイの先から3.7cmの水平間隔を持って 垂直下方に移動した。キャリア液およびコーティング液の複合ジェットは、重力 によって下方に曲がり、鋭角でウエッブ上に衝突した。何のエッジガイドも使用 されず、複合ジェットはウエッブとの接触点において10cmの幅に収縮した。 コーティング液スロット幅は18.5cmであるが、キャリア液スロット幅は2 1cmであった。コーティング液とキャリア水との分配スロットギャップは、そ れぞれ150と280ミクロンとであった。 キャリア液は、同時に重力によって排水されて、エアーナイフによって吹き飛 ばされた。エアーナイフノズルギャップは250ミクロンで、圧縮空気が210 Kpaの圧力でキャリア液に供給された。 コーティング液は、2.4および8ml/分の流量で供給された。ウエッブ速 度は29cm/秒で一定に保たれた。ポリマおよびモノマの溶液は、紫外線を適 用することによって重合化されてゲルを形成した。ゲル状塗膜サンプルの蛍光量 は、4つのコーティング液ポンプ供給量に対してそれぞれ0.8、1.4、2. 4、5.0の相対蛍光単位と測定された。塗膜量は、蛍光量によって指示される ように、コーティング液ポンプ供給流量と共に線形的に変化した。計算コーティ ング厚さは、10,000と、21,000と、43,000Åとであった。こ の例は再度、コーティング量がコーティングポンプ供給流量に直接的に応答する ことを示す。この例は、混和性コーティング液とキャリア液との組み合わせをコ ーティング方法と巧く使用して、数万オングストロームのコーティング厚さを達 成できることをも証明する。例5 フルオロポリマから準備された剥離コーティング 第1図に示されたスライドフローコーティングダイを使用して、フルオロポリ マ紫外線重合性の液体の超薄膜コーティングがポリエステルウエッブに適用され た。コーティング液は、米国特許第4,472,480号(化合物II)に記述 されたアクリル機能ペルフルオロポリエーテルから構成された。 ポリエステルウエッブと、キャリア供給装置と、コーティング供給層と、コー ティングダイとは、例1で使用されたものと同じであった。使用されたキャリア 液は、何の表面張力修正添加剤も加えない都市上水道からの水道水であった。そ の水は、200mm水銀絶対圧力で運転される真空脱気容器に、7℃の温度で供 給されて、コーティングダイにポンプ供給された。そのキャリア液粘度は1.4 cpと判断された。 コーティング液の粘度は40cpであった。コーティング液の表面張力は19 dyne/cmで、密度は1.7gm/cm3であった。これらの属性の全ては 23℃で測定された。 この例において、ダイはロール58の上方の位置に移動された、ここではカー テン高さは68から84mmまで変化し、ダイ面角度は75度、衝突角度は35 度から45度までであった。キャリア液ダイスロット幅は25cmで、そのギャ ップは0.76mmであった。コーティング液ダイスロット幅は25cmで、そ のギャップは0.165mmであった。エアーノズル速度と、装置とは例1と同 一であった。表1には、キャリア液およびコーティング液の流量と、ウエッブ速 度と、サンプルを準備するのに使用された紫外線硬化剤投与量とが示される。コ ーティング厚さの推定値や、結果として生じる剥離の測定値も示される。塗布サ ンプルの剥離性能は、市販のシリコーン感圧粘着剤(ミシガン州、ミッドランド のDow Corning Corporation社から入手できるDC35 5)に対して測定された。この粘着剤は、200ミクロンのウエッブコーティン グ厚さの超薄膜フルオロケミカル層上に直接塗布され、溶剤は室温で一晩乾燥さ せられた。ポリエステル薄膜の50ミクロンシートは乾燥した粘着層に重ねられ 、次に、室温で72時間放置された粘着剤と共にこのポリエステルシートは、1 80度の剥離角度と、3.8cm/秒の速度でフルオロケミカルコーティングか ら剥離された。 剥離値が1500gm/2.5cmを越える未塗布ウエッブと比較すると、機 能剥離コーティングが得られることが分かる。例6 熱硬化シリコーンから準備される剥離コーティング 第1図に示されるスライドフローコーティングダイを使用して、熱重合性シリ コーン液の超薄膜コーティングがポリエステルおよびペーパウエッブに適用され た。コーティング液は、米国特許第4,504,645号(例1、サンプル1) で記述された熱硬化無溶剤シリコーンから構成された。ペーパウエッブは、ウィ スコンシン州、デペア(Depere)のNicollet Paper Co mpany社により供給された60ポンド自然スーパー仕上げクラフト紙であっ た。 キャリア供給装置と、ポリエステルと、コーティング供給装置と、コーティン グダイとは、例1で使用したものと同じであった。使用されたキャリア液は、2 00mm水銀絶対圧力で運転される真空脱気容器に、8℃の温度で供給されて、 コーティングダイにポンプ供給された。そのキャリア液粘度は1.3cpと判断 された。 コーティング液の粘度は257cpであった。コーティング液の密度は0.9 7gm/cm3で、表面張力は20.7dyne/cmであった。これらの属性 の全ては23℃で測定された。 この例において、ダイはロール58の上方の位置に移動され、ダイ面角度は7 5度で、衝突角度は45度であった。エアーノズル圧力は140Kpaで、ノズ ルスロットギャップは0.25mmであった。コーティング液スロット幅は23 cmであるが、キャリア液スロット幅は25cmであった。コーティング液およ びキャリア水の分配スロットギャップは、それぞれ150と760ミクロンとで あった。 表2には、コーティング液の流量と、推定コーティング厚さと、準備されたサ ンプルの測定剥離値とが示される。全てのケースにおいて、カーテン高さは34 mmで、ウエッブ速度は25cm/秒で、キャリア液流量は3000ml/分で あった。塗布サンプルは、150℃で2分間、オーブン内で硬化された。剥離値 は、2kgのローラを用いてシリコーンコーティングに2.54cm幅のSco tchTM610粘着テープを貼り付けることによって測定された。24時間後に 、このテープは、180度の角度と、3.8cm/秒の速度でシリコーンコーテ ィングから剥離された。 例7 紫外線硬化シリコーンから準備された剥離コーティング 第1図に示されるスライドフローコーティングダイを使用して、米国特許第5 ,332,797号の例3で記述される紫外線重合性エポキシシリコーン液の超 薄膜コーティングがポリエステルウエッブに適用された。このコーティング液は 、ビス(ドデシルフェニル)ヨードニウムヘキサフルオロアンチモン酸塩53 8.2、AlfolR1012HA(アルキルアルコールの混合物)3、2-イソ プロピルチオキサントン0.2のエポキシ当量とのエポキシシリコーン95の混 合物であった。 キャリア供給装置と、ポリエステルウエッブと、コーティング供給装置と、コ ーティングダイとは例1で使用したものと同じであった。使用されたキャリア液 は何の表面張力修正添加剤も加えない都市上水道からの水道水であった。その水 は、200mm水銀絶対圧力で運転される真空脱気容器に、16℃の温度で供給 されて、コーティングダイにポンプ供給された。そのキャリア液粘度は1.1c pと判断された。 コーティング液の粘度は276cpであった。コーティング液の表面張力は、 23dyne/cmで、その密度は1.01gm/cm3であった。これらの属 性の全ては23℃で測定された。コーティングの全ては、25cm/秒の工程速 度に準備され、60ワット毎センチメートルで露光する単一中間圧力水銀ランプ の下を同速度で通り過ぎて、硬化した粘着性のない剥離コーティングを得た。様 々なコーティング量が、コーティング液のポンプ供給量を変更することによって 適用され、表3に示されるような結果を得た。コーティングの剥離値はアクリル 感圧粘着剤、すなわち米国特許第RE24,906号に記述される95.5:4 .5のイソオクチルアクリレート-アクリル酸共重合体を溶剤としてヘプタンを 用いて剥離コーティング上に直接コーティングすることによって測定された。コ ーティング後、その粘着剤はオーブンで70℃、5分間乾燥され、50ミクロン 厚のポリエステル薄膜がこの粘着層に貼り合わされた。この薄層はオーブンで7 0℃、72時間加熱された。熟成された薄層は2.5x25cmのストリップに 切り分けられて、基材面を下向きにして両面粘着テープを用いてガラス板に貼り 付けられた。剥離値は、180度の角度と230cm/分の引張速度とで、剥離 塗布した基材から、ポリエステル薄膜に接着された感圧粘着剤でポリエステル薄 膜を引き離すのに必要とされるグラムで示される力である。 例8 紫外線硬化エポキシコーティング 第1図に示されるスライドフローコーティングダイを使用して、紫外線重合性 エポキシ樹脂液の薄膜コーティングがポリエステルウエッブに適用された。コー ティング液は、50%のERL4221と50%のUVR6379の無溶剤樹脂 混合物であり、これに、ニューヨーク州、ニューヨークのUnion Carb ide Corporationにより全て供給される追加の1重量%のSil wetTM7500界面活性剤と3重量%のUVI6971光重合開始剤とが加え られた。 ポリエステルウエッブと、コーティング液供給装置と、キャリア供給装置とは 例1で使用したものと同じであった。使用されたキャリア液は何の表面張力修正 添加剤も加えない都市上水道からの水道水であった。その水は、200mm水銀 絶対圧力で運転される真空脱気容器に、8℃の温度で供給されて、コーティング ダイにポンプ供給された。そのキャリア液粘度は1.3cpと判断された。 コーティング液の粘度は352cpであった。コーティング液の表面張力は、 27dyne/cmで、その密度は1.11gm/cm3であった。これらの属 性の全ては23℃で測定された。この材料をコーテイングするとき、塗布液とウ エッブ表面との間に空気を非常に閉じこめやすいということが観察された。これ は、コーティングロールに高電位を印加することによって解消することができる 。 この例において、ダイはロール58の上方の位置に移動され、カーテン高さは 5mmで、ダイ面角度は75度で、衝突角度は45度であった。エアーノズル圧 力は140Kpaで、ノズルスロットギャップは0.25mmであった。コーテ ィング液スロット幅は23cmであるが、キャリア液スロット幅は25cmであ った。コーティング液およびキャリア水の分配スロットギャップは、それぞれ1 50と760ミクロンとであった。 サンプルを準備するのに使用されたキャリアおよびコーティング液流量と、静 電電位と、ウエッブ速度とが表4に示される。 例9 混和性ラテックスシリコーン剥離剤から準備された剥離コーティング 第1図に示されるスライドフローコーティングダイを使用して、水混和性ラテ ックスシリコーン剥離剤の薄膜コーティングがポリエステルウエッブに適用され た。コーティング液は、ニューヨーク州、ウォターフォードのGE Silic ones社から入手できるラテックスSM2145を10とラテック スSM2146cを1の割合から成る水をベースにしたラテックス熱硬化樹脂混 合物であった。サンプルa、bに対しては、未希釈混合物は、LV#2スピンド ルで60rpmのブルックフィールド粘度計によって測定された粘度284で塗 布された。サンプルc、dに対しては、混合物は、水10に対してラテックス混 合物1の比率で水で希釈され、次に増粘剤Natrosol250HRが加えら れて、LV#3スピンドルで60rpmのブルックフィールド粘度計によって粘 度2300cpを得た。この増粘剤はデラウェア州、ウィルミントンのHerc ules Inc.社製である。希釈前の混合ラテックスの表面張力および密度 は27dyne/cmおよび0.98gm/cm3であった。ラテックス混合物 とキャリア水との間の界面張力はゼロで、ラテックスはキャリア水と混和性であ った。 キャリア供給装置と、ポリエステルウエッブと、コーティング供給装置と、コ ーティングダイとは、例1で使用したものと同じであった。使用されたキャリア 液は何の表面張力修正添加剤も加えない都市上水道からの水道水であった。その 水は、200mm水銀絶対圧力で運転される真空脱気容器に、9℃の温度で供給 されて、コーティングダイにポンプ供給された。そのキャリア液粘度は1.3c pと判断された。キャリア水供給装置は例1で記述されたものと同じであった。 この例において、ダイはロール58の上方に位置し、ここでカーテン高さは1 0mmで、ダイ面角度は75度で、衝突角度は約45度であった。エアーノズル スロットギャップ0.25mmであった。剥離結果と共にサンプルを準備するの に使用された計算シリコーン厚さと、ウエッブ速度と、エアーノズル圧力とが表 5に示される。塗膜サンプルは120℃、10分間バッチオーブンで乾燥され、 硬化された。塗膜は、外観検査では均一で、完全に硬化した欠陥のないもののよ うに思われた。 これらのコーティングの剥離は、ScotchTM810テープを用いて評価さ れた。2.54cm幅のテープを、硬化したコーティングに貼り合わせて、その 上を2kgのローラを転動させた。剥離は、180度の角度と、228.6cm /分の速度でシリコーン塗布基材から逆にテープを引き剥がすことによって測定 された。テープを引き剥がすために必要とされる力は、5秒間隔で引き剥がした 平均をとって、グラム毎インチ幅で表される。ベースポリエステルを制御すれば 、661gm/2.54cmの剥離値となる。 例10 混和性ラテックス接着剤のコーティング この例においては、第1にさらに大きな注入器が使用されたことと、第2にキ ャリア液が60リットルタンクから連続的に再循環されたこと以外、例1の装置 が使用された。第1図の真空脱気タンク36は、容器50からの液を、重力によ って保持タンク内に排出できるように、故にキャリアの再循環を行うことができ るように、物理的に設置されたこの保持タンクと交換された。 水混和性の45%固体ラテックス接着剤の薄膜コーティングが、ポリエステル ウエッブに適用された。このラテックスは、サウスカロライナ州、チェスターの Sequa Chemicals,Inc.社から購入されたSequabon dDW−1であった。その粘度は、21.7℃、0.3rpmのスピンドル#L V2を用いたブルックフィールド粘度計で28,600cpと測定された。コー ティング液の表面張力は39.4dyne/cmで、その密度は1.0gm/c m3であった。これらの属性の全ては21℃で測定された。 使用されたキャリア液は何の表面張力修正添加剤も加えない都市上水道からの 水道水であった。水は、タンク36に供給されて、使用前に21℃に保温された 。コーティング時、ポリエステル薄膜のリボンが、ウエッブの上面の各ウエッブ 端に配置された。これらは、ウエッブの端部から2.2cm内側の位置から外 側のコーティングダイの端部まで延在した。これらは接着剤がコーティング部ロ ール58を湿らせるのを防止する一方、ウエッブの各端部に無塗膜マージンを残 すためであった。2つの端部領域からのキャリアおよびコーティングの両液は、 容器50内に方向付けられた。そこでこれらの液は、ガスジェット52によって ウエッブから吹き飛ばされたキャリア液と混ざり合った。これによって起こるこ とは、キャリア液がラテックスコーティング液で汚されてしまうことである。キ ャリア液流量は、1000ml/分で、その粘度は1.06から1.40cpと 測定された。エアーノズル圧力は20Kpaであった。キャリアおよびコーティ ング液スロットは、幅がそれぞれ25.8および25.2cmで、ギャップがそ れぞれ0.49および0.25mmであった。 27cm/秒のウエッブ速度と、0.45のラテックス固体分と、1から2m lの範囲内のウエッブまでのエアーノズルギャップとで得られたラテックス素材 流量およびコーティング厚さは表6に示される。 例11 溶剤溶液から準備された剥離コーティング 第1図に示されたスライドフローコーティングダイを使用して、ウレタン剥離 コーティングの超薄膜コーティングが、25ミクロン厚の二軸延伸ポリプロピレ ンウエッブのコロナ処理した面に適用された。 コーティング液は、トルエン1と、テトラデカン1と、キシロール2とから成 る溶剤内の1.1%の標識ウレタンポリマ溶液であった。蛍光剤標識ウレタン剥 離ポリマは、上述の溶剤混合液が使用されたことを除いて米国特許第4,978 ,731号(例2)と同じように準備された。コーティング液の粘度は0.7c pと評価された。コーティング液の表面張力は25dyne/cmで、その密度 は0.9gm/cm3であった。これらの属性の全ては24℃で測定された。様 々なコーティング量が、14cm幅のスロットから5ml/分の流量のコーティ ング液を送り出す例1の注入ポンプのポンプ供給量を維持しながら、ウエッブ速 度を変化させることによって適用された。キャリア水流量は2800ml/分で 、カーテン高さは3から16mmまでの範囲であった。 使用されたキャリア液は何の表面張力修正添加剤も加えない都市上水道からの 水道水であった。その水は、200mm水銀絶対圧力で運転される真空脱気容器 に、27℃の温度で供給されて、コーティングダイにポンプ供給された。そのキ ャリア液粘度は1cpと評価された。キャリア水供給装置は例1で記述されたも のと同じであった。 蛍光量の測定値は完全な被覆であることを示し、乾燥コーティング量はウエッ ブ速度に比例した。剥離値は表7に示される。剥離性能は、ミネソタ州、セント ポールのMinnesota Mining and Manufacturi ng Company社から購入したScotchTM810マジックテープの2 .54cm幅ストリップを2kgのローラを用いて乾燥コーティングに貼り合わ せることによって評価された。次に、このテープのストリップは超薄膜コーティ ングから180度の角度と3.8cm/秒の速度とで引き剥がされた。 例12 無水性高粘度キャリア液を用いたコーティング 第1図に示されたスライドフローコーティングダイを使用して、エポキシ-シ リコーン樹脂溶液の超薄膜コーティングが、ポリエステルウエッブに適用された 。コーティング液は、溶剤ノナンに溶解した例7に記述されたエポキシシリコー ン液の35%溶液から構成された。その粘度は9cpで、樹脂溶液の表面張力は 24dyne/cmであった。コーティング密度は1.0gm/cm3であった 。キャリア液は、ミシガン州、ミッドランドのDow Chemical Co mpany社から入手できるDowthermTMSR−1,エチレングリコール 熱媒液であった。その粘度は18cpで、表面張力は34dyne/cmであっ た。キャリア密度は1.14gm/cm3であった。キャリア液は、22℃でタ ンクから供給され、ギヤポンプを用いてコーティングダイにポンプ供給された。 その供給流量は2700ml/分であった。ポリエステルウエッブは、例1で使 用されたものと同じであった。 ポリエステルウエッブと、コーティング液供給装置と、コーティングダイとは 、例1で使用されたものと同じであった。コーティング時、スライドフローコー ティングダイは、7mmのカーテン高さを使用する例3と同様にコーティング部 ロール75の上方に位置決めされた。衝突角度は45度であった。コーティング スロット幅は24cmであるが、キャリア液スロット幅は25cmであった。コ ーティング液とキャリア液との分配スロットギャップは、それぞれ160と80 0ミクロンとであった。キャリア液は同時に重力によって排水されて、エ アーナイフによって吹き飛ばされた。エアーナイフノズルギャップは250ミク ロンで、圧縮空気が200Kpaの圧力でキャリア液に供給された。グリコール の残留液は得られたサンプル表面から水で洗浄された。 コーティング液は、注入ポンプによって駆動された60ml注入器から供給さ れて、液を0.5gm/分の流量で供給した。ウエッブ速度は19cm/秒で一 定に保たれた。連続コーティングがサンプルで観察された。これらの条件に対す る計算未乾燥厚さは約1700Åであった。この例は、非混和性コーティングと キャリア液との組み合わせは、キャリア液が水でない場合には使用しても良いこ とを示す。これは、コーティング液よりも高い粘度のキャリア液を使用すること を示す。 説明されたシステムの数多くの変形が可能である。例えば、キャリア液の流動 層は必ずしもダイのスロットから流れて、形成される必要はない。それは、せき 、または開口槽を越えてくる流れから形成することもできる。複合層も、必ずし もダイで形成する必要はない。コーティング液は、ダイリップを去った後にキャ リア液の上に付着させることもできる。多層キャリア液および多層コーティング 液を使用することも可能である。多層キャリア液は純粋上部層と再使用下部層と を有している。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 EP(AT,BE,CH,DE, DK,ES,FR,GB,GR,IE,IT,LU,M C,NL,PT,SE),OA(BF,BJ,CF,CG ,CI,CM,GA,GN,ML,MR,NE,SN, TD,TG),AP(KE,LS,MW,SD,SZ,U G),AL,AM,AT,AU,BB,BG,BR,B Y,CA,CH,CN,CZ,DE,DK,EE,ES ,FI,GB,GE,HU,IS,JP,KE,KG, KP,KR,KZ,LK,LR,LS,LT,LU,L V,MD,MG,MN,MW,MX,NO,NZ,PL ,PT,RO,RU,SD,SE,SG,SI,SK, TJ,TM,TT,UA,UG,UZ,VN (72)発明者 レナード,ウィリアム・ケイ 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

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1.層で基材32をコーティングする方法において、 コーティング部を通過する通路に沿って基材32を移動させるステップと、 少なくとも1つのコーティング液34と、各コーティング液のものと異なる配 合の少なくとも1つのキャリア液36とを含む複合層48を形成するステップと 、 キャリア液34部分が連続的である複合層の連続的に流動する液状ブリッジを 基材32に対するコーティング幅で形成するのに十分な流量で複合層48を流動 させるステップと、 基材32を流動複合層48と接触させて、基材32とキャリア液36との間に コーティング層34を挟むステップと、 コーティング層として基材上に付着したコーティング液34を残して、キャリ ア液36を除去するステップと、 から成る、層で基材32をコーティングする方法。 2.流動させるステップは、コーティング液だけの連続的に流動する液状ブリッ ジを形成するほどに大きな流量になることはなく、基材32に対するコーティン グ幅で複合層の連続的に流動する液状ブリッジを形成するのに十分な流量で複合 層48を流動させるステップを含む請求の範囲第1項に記載の方法。 3.キャリア液36を除去するステップは、機械的ナイフ掻き落としと、重力に よる排出と、遠心力による取り除きと、吹き飛ばしと、吸引と、キャリアを凝固 化させた後のナイフ掻き落としと、磁気吸引と、吸着固体材料と接触させること による吸着と、キャリアをゲル化した後のナイフ掻き落としと、コーティングを ゲル化した後のナイフ掻き落としと、コーティングを凝固化した後のナイフ掻き 落としと、キャリア液の吸収と、コーティングを化学的に結合させた後のキャリ アの機械的除去とのうちの少なくとも1つを含む請求の範囲第1項に記載の方法 。 4.基材上に付着させたコーティングの厚さは50ミクロン未満である請求の範 囲第1項に記載の方法。 5.移動させるステップは、基材32に2000m/分までの速度でコーティン グ部を通過させるステップを含む請求の範囲第1項に記載の方法。 6.コーティング液34と混和性でなく、コーティング液よりも低粘度で、コー ティング液よりも大きな表面張力を有するキャリア液36を選択するステップを さらに含む請求の範囲第1項に記載の方法。 7.基材32はトランスファ表面110である請求の範囲第1項に記載の方法。 8.複合層48を形成するステップは、コーティング液34と非混和性であり、 それとの間に界面を形成するキャリア液36であって、第1および第2のコーテ ィング液塗布基材の表面を被覆する連続薄膜として留まらないようにする湿潤性 を備えたキャリア液36を使用するステップを含む請求の範囲第1項に記載の方 法。 9.25から10000オングストロームまでの間の未乾燥厚さにコーティング 液34を基材32上に付着させるステップをさらに含む請求の範囲第8項に記載 の方法。 10.複合層48を形成するステップは、コーティング液34と非混和性であり 、それとの間に界面を形成するキャリア液36であって、第1および第2のコー ティング液塗布基材の表面を被覆する連続薄膜として留まるようにする湿潤性を 備えたキャリア液36を使用するステップを含む請求の範囲第1項に記載の方法 。 11.複合層48を形成するステップは、コーティング液34と混和性であり、 それとの間に界面を形成するキャリア液36を使用するステップを含む請求の範 囲第1項に記載の方法。 12.10000オングストロームよりも大きな未乾燥厚さでコーティング液を 基材上に付着させるステップをさらに含む請求の範囲第10、11のいずれかの 項に記載の方法。 13.複合層48を形成するステップは、基材がコーティング部に位置している 間に付着させるステップの後であってナイフで掻き落とすステップの後で、コー ティング液塗布基材の表面を被覆する連続薄膜としてキャリア液36が残留する のを防止するステップを含む請求の範囲第12項に記載の方法。 14.キャリア液36を除去するステップは、基材上に付着させたコーティング 液34の層を残して、キャリア液を乾燥させずにキャリア液の少なくとも10パ ーセントを除去するステップを含む請求の範囲第1項に記載の方法。 15.キャリア液36を除去するステップは、ガスナイフで吹き飛ばさずにキャ リア液を除去するステップを含む請求の範囲第14項に記載の方法。 16.キャリア液36を除去するステップは、キャリア液の凝固化、またはゲル 化後と、コーティング液のゲル化、凝固化、または化学反応後にキャリア液を除 去するステップを含む請求の範囲第1項に記載の方法。 17.超薄膜層で基材をコーティングするための装置において、 キャリア液36を噴出させるためのダイ10、60、80、90と、 該キャリア液36上に少なくとも1つのコーティング液を付着させるための手 段であって、該キャリア液は、各コーティング液のものとは異なる配合を有し、 これにより、互いに面接触した状態で液体の複数の流動層を形成して複合層48 を成す手段と、 ダイから一定の距離をおいた位置に基材を移動し、複合層が基材表面に対する コーティング幅で連続的に流動する液状ブリッジを形成できるようにして、基材 上にコーティング層を付着させる手段と、 コーティング層として基材上に付着したコーティング液を残したまま、キャリ ア液を除去する手段と、 を備えた超薄膜層で基材をコーティングするための装置。 18.ダイ10、60、80、90は、面40と、面と連通するスロット44と 、リップ46とを有し、キャリア液36はスロットから面上に噴出して面沿いに 流れてリップに至り、付着させる手段はキャリア液が面に沿って流れる間にコー ティング液をキャリア液上に付着させ、複合層はダイ面に沿って運ばれてダイリ ップに至るようにした請求の範囲第17項に記載の装置。
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