JPH11502461A - エアナイフを使用して基板をコーティングする方法及び装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 基板（３２、１０２）に複数のコーティング層をコーティングする方法は、コーティングダイ（１０、１１０）を具備するコーティングステーションを通る経路に沿って該基板を移動させるステップを含む。第一コーティング液及び第二コーティング液（３４、３６；１０４、８６）の複合層（４８、１１８）が形成される。該基板（３２、１１０）は流れる複合層に接触し、該基板（３２、１０２）と第二コーティング液（３６、８６）との間に第一コーティング液（３４、１０４）が挿入される。複合層は、ガスナイフ（５４、１２４）からのガス（５２、１２２）によりドクタリングされ、該複合層の一部が該基板から除去される。

Description

【発明の詳細な説明】 エアナイフを使用して基板をコーティングする方法及び装置 技術分野 本発明は、１ステップで同時コーティングすることにより．０１〜１０００ミ クロンの単一及び多層液状コーティングを行うことに関する。本発明は、特に、 基板をエアナイフコーティングするための方法及び装置の改良に関する。この技 術は、紙用塗料及び水性塗料業界にとって有用である。 背景技術 多くの場合、異なる配合物の層を１個の基板に塗布しなければならない。塗料 の下に下塗を施して定着を改善することは一般的である。写真フィルムを製造す る際、異なる配合物の１２もの層を別個に積層して、精密な公差で均一に塗布し なければならない。順次コーティング操作を使用すると、複数の明確な重ね合わ せ層を１個の基板上に生成することができる。しかし、この方法はコストと時間 がかかり、順次コーティングステーション及び乾燥ステーションに多大な投資が 必要になる可能性がある。 同時多層コーティングを塗布する方法は、１９９２年にニューヨークの VCH P ublishers が発行した Cohen，E.D.及び Gutoff，E.B.編の「Modem Coating and Drying Technology」（モデムのコーティング及び乾燥技術）という書籍の第４ 章に開示されている。スロット又は押出予備計量ダイコーターは、米国特許第２ ，７６１，４１９号及び第２，７６１，７９１号に開示されており、長年にわた って多くの改良が行われてきた。これらのコーターでは、コーティン グされるウェブの表面がダイに接触するか又は精密に接近し、複数の重ね合わせ 層が付着される。各々のコーティングの配合物は、配合物を層としてウェブ上に 付着させるコーティングダイで計量される。しかし、ウェブまでの隙間の均一性 はコーティングの質を制限し、操作の最大速度が制限される。 同時多層コーティングのもう一つの方法は、カーテンコーティングである。米 国特許第３，５０８，９４７号は、写真要素のコーティングにこの方法を使用す ることを示唆している。カーテンコーティングは、コーティングステーションを 横断するウェブ上に衝突する液体の自由落下垂直カーテンを使用する。この特許 は、複数の別個の層からカーテンを形成して、ウェブ上に多層コーティングを行 う方法を示唆している。コーティングダイとウェブ間の隙間は従来の方法に比べ てはるかに大きく、塗布速度は著しく速い。しかし、この方法は、キャリパー及 び速度に関して制約がある。 カーテンコーティングの制約は、すべての配合について最低流量があり、その 値未満では安定したカーテンを維持できなくなることである。これは、低速度及 び中速度において薄くコーティングすることを妨げる。スライド及びカーテン同 時多層法は最初に導入されたので、多くの改善が発明された。しかし、コーティ ングの低速及び高速同時層コーティング法に対する必要性がなおある。 単一層エアナイフコーティングの技術は、ジョージア州、アトランタの Joint Textbook Committee of the Paper Industry，TAPPI and CPPA が１９９０年に 発行した Michael Kouris 編「Pulp and Paper Manufacture， Volume 8:Coat ing， Converting and Specialty Processes」（パルプ及び紙の製造、第８ 巻：コーティング、加工及び特別な処理）という書籍の第３版の第ＩＩ章に要約 されている。追加の説明は、Cohen 及び Gutoff の書籍の第５章に記載されてい る。エアナイフコーティングは、過剰な個々のコーティング液の配合物をウェブ に塗布した後で、ノズルから出るガス噴射によりこの液体の一部を除去すること に特徴がある。ノズル内には、低ガス圧を使用する低速塗布範囲がある。過剰な コーティングはウェブの運動方向と逆に押し出され、調節された量がウェブ表面 上のガス噴射を通る。この技術は、写真業界によって採用された。紙用塗料業界 が採用し、熱浸漬鋼ストリップメーカーが溶融金属コーティングに採用した高速 範囲の作業がある。この場合、ガス圧及びウェブ速度は高く、噴射によって過剰 な液体が噴霧されることが多い。低速及び高速技術はどちらも、単一コーティン グ液体配合物を使用する単一層コーティング法としてのみ知られており、５０年 以上にわたって実践されてきた。どちらの技術も塗布装置ダイを使用して、ガス 噴射を通る前に過剰なコーティングを基板に塗布する。これらのダイは、過剰量 をそのまま塗布するために使用され、単一コーティング液配合物だけを塗布する ために使用される。 従来のエアナイフコーティング法は、塗布性の範囲に問題があった。その主な 理由は、一度に一つの層だけを塗布し、最低コーティングキャリパに制約がある ためである。薄い乾燥したコーティングを生成するには、基板面積の単位当りで ガス噴射を通って基板上に残る固体の質量が少なくなければならない。ガスの速 度、固体の割合及びコーティング速度は、このコーティング重量を調節する主な 変数である。比較的薄いコーティングは、固体の割合を減少させるか速度を低下 させるか又は噴射速度を高めることにより得ることができる。これらのすべての 方法は、常に経済的及び物理的制約が伴うであろう。固体の割合を減少させる場 合、比較的多量の希釈液を追加しなければならないので、コストと乾燥時間の両 方が増加する。速度を低下させる場合は調合を変える必要があり、噴射を通った 後、 乾燥又は凝固の前にコーティングの望ましくない流れが生じる。噴射速度の増加 は、音速を超える噴射を行うためのコスト及び複雑さ、過剰なコーティング液を 噴霧することにより生じる乱雑さ、並びに高速噴射の雑音を含む多くの実際的な 問題を伴うという点で制約がある。 より多くの多様な多層コーティング方法及び多層エアナイフコーターに対する ニーズがある。複合層液体から単一の乾燥層のコーティングを塗布するための改 良されたエアナイフコーターに対するニーズもある。また、低速において薄い液 状コーティング（ウェブ速度１０メートル／分において２５ミクロン）及び高速 において薄い液状コーティングを塗布する新しい方法に対する必要性もある。 発明の開示 基板に複数層のコーティングを塗布する方法は、コーティングステーションを 通る経路に沿って基板を移動させることを含む。複合層が形成され、この複合層 は少なくとも一つの第一コーティング液及び混和性の第二コーティング液を有す る。基板は、流れる複合層と接触し、基板と第二コーティング液の間に第一コー ティング液が挿入される。複合層は、基板から複合層の一部を除去するようにガ スを使ってドクタリングされる。 複数の第一コーティング液を使用することができる。複数の第一コーティング 液を使用する場合、これらのコーティング液の少なくとも二つは混合することが できる。第一コーティング液はラテックスで良く、第二コーティング液は水で良 い。あるいは、どちらのコーティング液も、異なる配合物又は異なる割合の固体 又はこの両方を有するラテックスにしても良い。 多層スライドコーター、カーテンコーター、噴射コーター、ビー ドコーター又は押出ダイコーターを使用して、コーティング液を基板に塗布する か、又は第一コーティング液及び第二コーティング液の層を順次形成することが できる。 基板は、１０００ m/min 以下の速度でコーティングステーションを通って移 動することができる。 また、複合層は、先ず移動面上に配置してから基板に移動することができる。 装置は、第一コーティング液を噴射するためのダイを具備する。ダイは、多層 コーティングダイで良い。 図面の簡単な説明 図１は、本発明に基づくコーティング装置の略図である。 図２は、本発明に基づくコーティング装置の別の実施例の略図である。 発明を実施するための最良の形態 William K．Leonard 等の「薄い液体コーティングを塗布する方法及び装置」 というタイトルの同時係属米国出願第０８／３８２，９６２号は、コーティング 液と搬送液の二層複合材料を生成して、基板上に同時二層複合層として塗布し、 その後コーティング液の後に残る搬送液を除去する液体コーティング塗布方法を 開示している。本発明の目的は、基板をコーティングステーションを通して移動 させ；異なるが混和性のある配合物の液体の複数の個別に流れる層の複合層を形 成し；複合層がコーティングステーションを通る際に基板表面上に複合層を配置 し；次に、基板の経路を横断して延びるガス噴射（エアナイフ）のドクタリング 作業によって複合材料の一部を除去することにより、コーティングステーション において複数の 同時塗布コーティング液を基板上にコーティングすることである。基板は、コー ティングステーションを通って１〜１０００ m/min の速度で移動する連続ウェ ブか、又はコーティングステーションから搬送される不連続シートもしくは不連 続剛性部品もしくは断片もしくは部分の配列で良い。 個々の層は、異なる配合を有することができ、広範な粘度、表面張力及び厚さ 比を有することができる。コーティング液は、表面上に塗布された後、コーティ ングステーションを通る搬送時間内に基板表面からはじかれないような表面張力 及び粘度の組合せを有することが望ましい。この方法により塗布可能なコーティ ング液の例としては、モノマー、オリゴマー、溶解固体溶液、固体−液体分散液 、液体混合物、乳濁液及びラテックスがある。 このコーティング方法は、本発明の望ましい装置を具備するコーティングステ ーションを示す図１を参照すると最も良く分かる。コーティングダイ１０は、写 真業界でスライドカーテンコーターとして公知である。第一配合物の第一コーテ ィング液３４は、精密計量ポンプ１６により正確に調節された量でタンク１４か らフィルタ１８及び気泡トラップ２０を経由してコーティングダイ１０に供給さ れる。ウェブ３２は、コーティングステーションに送られ、ウェブを横断して取 り付けられているダイ１０を通過する。第二配合物の第二コーティング液３６は 、絞り弁２４及び流量計２５を経由して真空ガス抜き容器２６に送られる。流量 は、真空ガス抜き容器を出た後、別の流量計２７で測定される。どちらの流量計 も、ロトメータで良い。容器２６からの流れは、前進的キャビティポンプ２８に より送り出される。第二コーティング液３６は、ポンプ２８から密閉サージタン ク２９、微細フィルタ３０、吐出流量計２７を経由してコーティングダイ１０に 流れる。内部キャビティ１２及び２２は、 コーティング液の流れをこの二層スライドカーテンコーティングダイ１０の幅全 体に分配し、その結果、コーティング液の流れは、スロット４２及び４４を介し てダイ前面３８及び４０に分配される。第一液及び第二液は混和性だが、異なる 配合物を有する。これらの液体は同じ成分を有して、個々の成分の濃度だけが異 なっても良いし、又は異なる成分を有しても良い。液体が溶液、分散液又は乳濁 液である場合、主な液体成分は同じでも異なっても良い。 第一コーティング液３４は、スロット４４の出口において第二コーティング液 の上部の上に流れ、次にダイリップ４６に傾斜するスライドの下で第二液の上部 と層を成して複合層として流れる。複合液フィルムは、リップから重力の影響で カーテン４８に落下し、ウェブ３２に接触する。ウェブ３２は、コーティングス テーションから移動し、横断するコーティングダイ１０を通過するので、複合層 カーテンがウェブに接触する場合、第一コーティング液はウェブ表面に隣接して 配置され、ウェブと第二コーティング液の間に挿入される。第一コーティング液 ３４はウェブ３２と直接接触するが、第二コーティング液３６は接触しない。個 々の層は別個であり、混合しないままである。この場合、過剰な第二コーティン グ液３６を基板に塗布するために、カーテンアプリケータダイが使用される。し たがって、複合層は常に過剰であると言える。過剰量は、第二コーティング液３ ６の計量により調節される。過剰量の一部は、以下に述べるとおりエアナイフド クターにより実質上除去される。 図１は、カーテンが基板３２に衝突する前にカーテンを遮断する遮断バッフル ６０も示す。この遮断バッフルは、始動及び遮断手順を容易にし、ウェブ又はコ ーティング液の流れを停止せずにウェブのコーティング作業を停止することを一 般に可能にするように作動することができる。破線で示すようにバッフル６０が 作動する場合、 液体はバッフルを流れ落ちてキャッチパン５１に入る。 移動する基板上に付着したコーティング液の複合層の結合液状厚さは、基板に 衝突する直前の多層カーテンの厚さに関連する。基板の速度が比較的速ければ、 比較的薄いコーティングが生じる。速い基板速度は、衝突するカーテンの運動エ ネルギーが基板表面の空気を十分に均一に、かつ安定して排除するのに十分であ る限り可能である。衝突速度が基板速度を超える場合、基板上の層の液状厚さは 衝突直前のカーテンの厚さを超える。多くの要素に応じて、カーテンの衝突によ り、衝突点における基板上流側に「液体ヒール」が形成される場合がある。この 液体ヒールが大きくなると、層のコーティングの質が損なわれるか、又は混合が 生じる場合がある。液体ヒールに影響を及ぼす要素は、層の流れ特性、表面及び 各層の界面張力、基板との衝突角度、外部質量力並びに外部圧力勾配である。層 の流量、基板速度、基板からのコーティングダイの距離及び衝突角度は、付着を 安定させるためにコーターの操作者が変えることができる主な変数である。また 、カーテンコーティング技術の改良も数多くある。これらの技術はすべて、エア ナイフ５４の前の過剰な複合コーティング液層のアプリケータとしてスライドカ ーテンダイを利用することができる。 基板がスライドカーテンダイを通り、複合層が過剰に塗布された後、基板は、 エアナイフ５４としても知られるガス噴射ノズルを通る。このガス噴射ノズルは 、米国特許第２，１３５，４０６号に従って設計することができる。このノズル は、一般に機能ガスとして空気を使用する。 エアナイフ５４から出る噴流５２は、エアナイフ５４に接近するウェブ上のコ ーティング液の複合層の一部がナイフ５４位置を超えるのを妨げるか、又は噴流 の量及び速度に応じてコーティング液の 一部を霧として基板から吹き飛ばす。重力によって過剰分が噴流衝突点から下に 引き離されるように、基板は噴流を上方に通過することが望ましい。過剰分の逆 流は、噴流５２の下に第二コーティング液６２の厚い層を形成し、この層は非常 に不均一であり、その運動は乱れているか又は無秩序である。この事実にも関わ らず、第一コーティング液及び第二コーティング液が混和性であっても、エアナ イフ５４の下流側に二層複合コーティング６４を生成できることが偶然に分かっ た。（混和性液体は、一緒にビーカーに入れて撹拌した場合、混合して均一な成 分の一つの液体を形成する。）更に、しかも驚いたことに、空気の噴流５２は、 第二液３６の一部だけを除去し、第一液３４を実質上損なわずにそのまま残すよ うに調節できることが分かった。これは、第一コーティング液の粘度が第二コー ティング液の粘度より１０倍から１００倍高い場合などのように、第一コーティ ング液が第二コーティング液より粘性が高い場合は更に容易に達成される。二層 複合コーティング６４は、エアナイフを通過した後に基板上に残る。過剰なコー ティング液６２は排出され、ウェブからパン５０内に落ちる。この過剰分は、廃 棄されるか又は適切な場合は再利用される。 複合層６４は、エアナイフ５４を通過した後、特定の実施例の必要応じて乾燥 するか、ゲル化するか又は硬化することができる。この後、ロール巻き加工、シ ート加工又はその他の加エステップが続く。液状複合コーティングの機械的、振 動的又は磁気的平滑化を使用することも可能である。図示のとおり、多層スライ ドカーテンコーターダイ１０は、過剰分を塗布するために使用される。その他の 同時多層コーティング装置は、スライド、ビード、押出及び噴射ダイ装置と共に 使用することができる。過剰材料の複合層は、過剰分の除去又は乾燥ステップを 間に入れなくても、ウェブ表面上に付着 する個々の層の連続により形成することもできる。 この同時多層エアナイフコーティング技術は、ラテックスから基板上に固体コ ーティングを生成する際に特に有用である。一般的に知られる単一層エアナイフ コーティング法は、ラテックスをコーティングする場合に問題がある。従来の単 一層法による薄いコーティングでは、霧又は泡を形成する噴射速度が必要であり 、質及び廃棄物の問題を生じる。これは、多層法を使用することにより避けるこ とができる。１種類のラテックスの薄い乾燥コーティングは、図２に示すとおり 、同じラテックスの、割合が異なる２種類の固体成分を使用して塗布することが できる。この長所は、固体成分が多い第一コーティング液と共に殆どの固体が正 確に計量され、固体成分が少ない第二液が、エアナイフを通過する前にウェブ上 に第一液が付着するのを容易にすることである。更に、エアナイフを通過後、低 粘度の第二液層の下の高粘度の第一液層の複合層コーティングは乾燥を促進し、 乾燥したコーティング面の平滑化を促進することができる。 図２では、固体成分の多いラテックス第一コーティング液１０４が、精密計量 ポンプ８５により正確に調節された量でタンク８４からフィルタ８８及び気泡ト ラップ９０を経由してコーティングダイ１１０に送り出される。連続ウェブ１０ ２は、コーティングステーションに送られ、ウェブを横断して取り付けられてい るダイ１１０を通過する。第二コーティング液８６は、固体成分の少ない第二ラ テックス８６を形成するように状態調節した水で希釈した第一コーティング液１ ０４で良い。この水は、塩、ｐＨ調節剤、緩衝剤で状態調節し、ラテックスが凝 固しないように希釈するために界面活性剤が必要である。第二コーティング液８ ６は、精密計量ポンプ９６によりタンク９４からフィルタ９８及び気泡トラップ １００を経由 してコーティングダイ１１０に供給される。図１の装置と同様に、キャビティ８ ２及び９２、スロット１１２及び１４４、並びにダイ前面１０８及び９０は、第 一コーティング液１０４及び第二コーティング液８６の積層複合落下カーテン１ １８を生成するように機能する。これらの第一コーティング液及び第二コーティ ング液は混和性があり、主に固体の割合が異なる。ラテックスの粘度は、一般に 固体の割合の非常に強力な関数なので、第一液及び第二液の粘度は、希釈により 第二液を生成した第一液の粘度に応じて、２〜１０００の係数だけ異なって良い 。 基板は、コーティングステーションから横向きのコーティングダイを通過して 移動するので、複合層カーテン１１８がウェブに接触すると、第一コーティング 液１０４はウェブ表面に隣接して配置され、ウェブ１０２と第二コーティング液 ８６の間に挿入される。第一コーティング液１０４はウェブと直接接触するが、 第二コーティング液８６は接触しない。 第一コーティング液１０４の流量は先ず、所定のウェブ速度においてウェブ１ ０２上で所望の乾燥コーティング重量にするのに必要な流量に等しくなるように 選択される。この流量が、第二液を使用しないでダイリップ１１６から連続カー テンを形成するのに十分であり、空気の飛沫同伴又は好ましくないパターンを生 じないで該カーテンをウェブ上に付着させることができる場合、本発明の必要は なく、従来のカーテンコーティングを用いて所望のコーティング重量にすること ができる。残念ながら、これは、ウェブ速度が低いか又は第一コーティング液１ ０４の流量が少ない場合は当てはまらない。 ウェブ上に所望のコーティング付着層を生成するには、第二コーティング液８ ６を使用して、空気の飛沫同伴及びパターンを生じな いでウェブ上に付着する流量で安定して流れる複合カーテン１１８の流れを生成 する。第二コーティング液８６は、第一コーティング液１０４の流量とは異なる 流量で流れる。望ましい用途においては、この第二コーティング液の流量は第一 コーティング液の流量より多いが、第二コーティング液の流量の方が少ない場合 もある。この複合層１１８は過剰分の複合材料を生成し、この過剰分は、エアナ イフ１２４でドクタリングして除去しなければならない。過剰分の除去は、エア ナイフ１２４の位置、ガスの流量、及びガスの速度を変えて制御することができ る。第一コーティング液１０４に対する第二コーティング液８６の粘度比は、０ ．１以下であることが望ましい。エアナイフ１２４の動作は、第二液の過剰分を 除去し、第一液の複合層１４４を残し、乾燥後にウェブ上に所望の乾燥コーティ ング重量を達成するように調節することができる。最初に稼働した後、複合層１ ４４を正確な所望の乾燥コーティング重量にするように、第一液の流量を調節す る必要がある場合がある。調節は、エアナイフが過剰分を除去した後に残される 第二液８６の層により複合層１１４４に追加される固体質量を補正する必要があ る。極端には、第二コーティング液は、ほぼ１００％水で良い。最終的に乾燥し たコーティングは、カーテンダイにより塗布されてエアナイフによる調節を行わ ない複合層を乾燥させて達成することができる。しかし、必要な全体の熱負荷は 、エアナイフにより過剰な水分の一部が除去された場合の熱負荷より大きい。し たがって、エアナイフを使用することがきわめて望ましい。 第一液であるラテックスがウェブに隣接し、第二液である水が第一液の上部の 上に層状になった複合層１４４のコーティングの生成は、塗布製品の質を強化し 、乾燥率を改善するのに役立つ。 図２のエアナイフ１２４の下では、パン１２０が、噴流１２２に より吹き飛ばされるか又は抑止される過剰な液体を集める。この液体は、主に第 二液８６であるが、第一液１０４からの少量の汚れが含まれる。汚れは、各層の 界面に沿った材料の放散、及び横向きウェブ方向におけるカーテン端部の鋭利な 縁部（図示しない）における第一液１０４に由来する。エアナイフ１２４は、一 般に縁部ビードを除去し、噴流１２２が抑止した過剰な液体１３２と縁部ビード を混合する。パン内の液体１３４の成分は、この要因及び蒸発などのその他の要 因のために、供給タンク９４内の液体の成分とは異なる場合がある。再循環ポン プ１３６は、処理パイプ１４８を介して液体１３４を供給タンク９４に戻し、再 利用する。パン内の液体の固体の割合、粘度、ｐＨ、表面張力、及びその他の重 要な特性は、液体１３４を採取するセンサ１４６に接続されたモニタ１３８によ り監視することができる。モニタ１３８は、ワイヤ１５０を介して制御モジュー ル１４０に制御信号を送信する。この制御モジュール１４０は、供給タンク９４ 内の液体８６とほぼ同じ成分になるように液体１３４を調節するために水及び状 態調節剤（図示しない）をパン１２０に供給するための追加のポンプを具備する 。 本発明のその他の変形は、第一コーティング液層を複数のコーティング液層の 複合として形成することを含む。この方法では、二つ以上の層の多層コーティン グをウェブに塗布することができる。第一コーティング液が複数の層である場合 、第二コーティング液に隣接する層は、第二コーティング液と混和することがで きなければならない。 また、これらのシステムは、ダイをまったく使用する必要がない。例えば、越 流せきで終端する液体トラフを使用して、カーテンを生成することができる。コ ーティング液は、カーテンが形成される前に搬送液の表面上に配置される。 本発明のコーティング方法について、以下の実践例により更に説明する。 産業上の利用可能性 例１ 図１に示すスライドカーテンコーティングダイを使用して、水溶性樹脂溶液の 薄いコーティングをポリエステルウェブに塗布した。このコーティング液は、水 道水に溶解させた Carbolpol^R940 樹脂から構成した。この溶液は、先ず約１． １重量％の樹脂を水に溶解させて、次にこの溶液を５重量％の水酸化ナトリウム 溶液でｐＨ７に中和した。これで粘性ゲルができ、１００重量部のゲル当り１重 量部の染料溶液の割合で Solvent Green ７染料の飽和溶液をこのゲルに追加し た。次に、Brookfield モデルのＬＶＴＤＶ−ＩＩ粘度計の４番スピンドルを使 って６０ rpm で測定した場合に粘度が３００センチポアズになるように、この ゲルを水で希釈した。希釈溶 剤を追加した。この樹脂溶液の表面張力は２３．５ dyne/cm で、第二コーティ ング液として使用した水道水と完全に混和した。第一コーティング液及び第二コ ーティング液間の界面張力は、その混和性のためにゼロだった。 Company が市販している。Solvent Green ７染料は、カリフォルニア州、ミラダ の Keystone-Ingham Corporation が市販している。ブルックフィールド粘度計 は、マサチューセッツ州、スタウトンの 界面活性剤は、コネチカット州、ダンベリーの Union Carbide Chemicals and P lastics Company が製造している。ポリエステル ウェブは、ミネソタ州、セントポールの３Ｍから購入した６インチ（１５．２ c m）幅、１．４ mil（３５．６ミクロン）のScotchpar^TMポリエステルフィルムだ った。 第二コーティング液は、上水道からの水道水であり、表面張力変性剤を含まな かった。この水は、水銀絶対圧２００ mm で稼働する真空ガス抜き容器に１３° Ｃの温度で供給され、次にポンプでコーティングダイに供給された。供給量は、 ３０００ ml/min だった。液体の粘度は、１．２センチポアズで概算した。液体 の流量は、２個の同じロトメータを使って真空ガス抜き容器に入る際、及びそこ から出る際に測定した。これらのロトメータは、ペンシルバニア州、ハットフィ ールドの Brooks Instrument Corporationから購入したモデル 1307EJ27CJ1AA、 ０．２〜２．５９ gpmメータだった。この容器からの流れは、オハイオ州、スプ リングフィールドの Robbins Meyers Corporationの前進的キャビティポンプモ デル2L3SSQ-AAA、Moyno^TMポンプにより送り出した。このポンプを介して真空シ ールを行うために、ポンプは、通常の動作と逆に作動させた。つまり、ロトメー タのロータを標準の方向と逆に回転させ、ポンプを介して標準の Moyno^TM吐出ポ ート及び供給開口部を経由して真空容器から水を供給した。この水は、ポンプか ら１リットルの密閉サージ及び気泡除去タンク、微細フィルタ、吐出ロトメータ を経由してコーティングダイに流れた。流入流量は、流入ロトメータの流量絞り 弁により手動で調節した。真空容器の水の吐出流量は、Moyno^TMポンプの回転速 度により調節し、吐出ロトメータにより監視した。流入流量は、指示された吐出 量に一致するように絞り弁を使って手動で調節した。使用したフィルタは、使い 捨て式フィルタカプセルだった。このフィルタは、ミネソタ州、セントポールの Porous Media Corporationから購入した部品番号DFC1022Y050Y、定格５ミクロ ン のフィルタだった。脱泡容器に至る真空は、イリノイ州、ダウナーズグルーブの Nash Engineering Corporation が市販しているモデルＭＨＣ−２５の水封真空 ポンプにより供給した。 コーティングの際、スライドカーテンコーティングダイをロール５８の上に配 置した。詳しく述べると、カーテンの高さ、ｈ、が３ mmであり、カーテンが、 ロール上部から時計方向に測定して角位置３１０°にてロール上のウェブに衝突 するように配置した。衝突角度、α、は、約４５°だった。ダイ前面９０は、水 平面から８４°の角度で傾斜していた。第一コーティング液のスロットの幅は１ ８．５cm、第二コーティング液のスロットの幅は２１ cmだった。第一コーティ ング液及び第二コーティング液の分配スロットの隙間は、各々１６０ミクロン及 び１１００ミクロンだった。コーティングロール５８の直径は、２．５ cmだっ た。 第二液は重力により同時に排出され、過剰分はエアナイフ５４により吹き飛ば された。エアナイフのノズルの隙間は２５０ミクロンで、その隙間には、３４キ ロパスカルの圧力で圧縮空気を供給した。 第一コーティング液は、１１、２１．５、５０、及び１００ gm/minの量で供 給した。これらの流量では、第一コーティング液だけの連続落下カーテンは生成 されなかった。しかし、第二コーティング液の流れを追加すると、安定したカー テンが生成された。ウェブの速度は、２９ cm/sec に一定に保った。エアナイフ の後で、第一液及び第二液が両方ともウェブ上に存在した。第二液は、第一液の 表面上に非常に薄い低粘度層として存在した。多層複合液状コーティングが生成 された。４種類の第一コーティング液供給量について、各々０．８、１．４、２ ．４及び５．０の相対蛍光単位で、未乾燥の塗布サンプルの蛍光を測定した。蛍 光により示された塗膜重量は、第一コーティング液の供給量に応じて直線的に変 化した。この例は、 第一コーティング液の塗布厚さが第一コーティング液の供給量に直接対応し、第 二コーティング液の使用により著しい影響を受けないことを示す。 例２ 図２に示したものと同じスライドカーテンコーティングダイ及び第二コーティ ング液際循環システムを使用して、固体が多い第一液及び固体が少ない第二液を 有する水性ラテックスの複合コーティングをポリエステルウェブに塗布した。第 一コーティング液１０４は、固体成分が４５重量％の Sequabond DW-1 ラテック スだった。第二コーティング液８６も、固体成分が３．１重量％の同じラテック スであり、固体成分が多い第一液を脱イオン水で希釈して生成した。 Sequabond^TMDW-1は、サウスキャロライナ州、チェスターのSequa Chemicals， Inc.が市販している。ポリエステルウェブは、ミネソタ州、セントポールの３Ｍ から購入した６インチ（１５．２ cm）幅、１．４ mil（３５．ミクロン）のSco tchpar^TMポリエステルフィルムだった。 第二コーティング液は、オハイオ州、スプリングフィールドのRobbins & Meye rs Corporationの前進的キャビティポンプ、モデル 2L3SSQ-AAA、Moyno^TMを使っ てコーティング塗布ダイに供給した。第二コーティング液は、ポンプから１リッ トルの密閉サージ及び気泡除去タンク、並びにフィルタを経由してコーティング ダイに流れた。使用したフィルタは、使い捨て式のフィルタカプセルだった。こ のフィルタは、ミネソタ州、セントポールの Porous Media Corporationから購 入した部品番号DFC1022Y050Y、定格５０ミクロンのフィルタだった。 コーティングの際、スライドカーテンコーティングダイをロール ５８の上に配置した。詳しく述べると、カーテンが、ロール上部から時計方向に 測定して角位置３１０°にてロール上のウェブに衝突するように配置した。衝突 角度は、約４５°だった。第一コーティング液のスロットの幅は２５．２ cm、 第二コーティング液のスロットの幅は２５．８ cmだった。第一コーティング液 及び第二コーティング液の分配スロットの隙間は、各々２５４ミクロン及び５０ ０ミクロンだった。コーティングロール５８の直径は、２．５ cmだった。 第二コーティング液は重力により同時に排出され、第二コーティング液の一部 を除去するためにエアナイフ１２４で処理された。エアナイフのノズルの隙間は ２５０ミクロンで、その隙間には、２１キロパスカルの圧力で圧縮空気を供給し た。エアナイフのスロット出口は、ウェブ表面から約２ mmの所に配置した。 第一コーティング液は、０．１５ gm/sec の量で供給した。これらの流量では 、第一コーティング液だけの連続落下カーテンは生成されなかった。しかし、第 二コーティング液の１６ gm/sec の流れを追加すると、安定したカーテンが生成 された。ウェブ速度は、２５ cm/sec に一定に保った。エアナイフで過剰な第二 液を除去した後、第一液及び第二液が両方ともウェブ上に存在した。複合コーテ ィングが生成された。第二液は、薄い低粘度の層として第一液の表面上に存在し た。第一液及び第二液の乾燥した結合コーティングを０．１４ mg/cm²の結合重 量で測定した。第一液の流量４．９ gm/sec、第二液の流量３０ gm/sec、第二液 の固体４．３％では、第一液及び第二液の乾燥した結合コーティングが、３．７ mg/cm²の結合重量で測定された。

───────────────────────────────────────────────────── 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

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．基板３２に複数のコーティング層をコーティングする方法であって、 コーティングステーションを通る経路に沿って基板３２を移動するステップと ； 少なくとも一つの第一コーティング液３４及び第二コーティング液３６を測定 するステップであって、第一コーティング液の配合物が第二コーティング液の配 合物と異なるステップと； 少なくとも一つの第一コーティング液及び第二コーティング液から成る複合層 ４８を形成するステップと； 基板３２を、流れる複合層４８と接触させて、第一コーティング液３４を基板 ３２と第二コーティング液３６の間に挿入し、過剰な第二コーティング層を基板 上に塗布するステップと； ガスナイフ５４からのガス５２で複合層をドクタリングして、第二コーティン グ層３６の一部を基板から除去し、多層複合コーティングをガスナイフのウェブ 下流側の基板上に生成し、第一コーティング液及び第二コーティング液の複数の 別個の重なり合った層を残すステップと； を含む方法。 ２．ガスナイフの位置、ガスの流量及びガスの速度のどれかを変更することに より、ガスナイフ５４からのガス５２を調節して、第二コーティング液３６だけ を除去し、基板３２に実質上接触する第一コーティング液３４を残すステップを 更に含む請求項１記載の方法。 ３．所定の基板速度において基板３２上に所望の乾燥コーティング重量を達成 する第一の流量にて第一コーティング液３４を流し； 第一コーティング液の流量とは異なり、第一の流量が第一液だけの安定した連続 落下カーテンを生成できない場合にも、第一液及び第二液の複合層４８の安定し た連続落下カーテンを生成する第二の流量にて第二コーティング液３６を流すス テップを更に含む請求項１及び２記載の方法。 ４．形成ステップが、別個の重なり合った層の複数の第一コーティング液３４ 、及び第二コーティング液３６から成る複合層４８を形成することから成る請求 項１、２、及び３記載の方法。 ５．計量ステップが、互いに混和性である第一コーティング液及び第二コーテ ィング液３４、３６を計量することから成る請求項１記載の方法。 ６．計量ステップが、液体層が基板上に塗布された後、及びドクタリングステ ップの後、第一液層の表面を覆う連続フィルムとして第二液の一部が残る液状特 性を有する第一コーティング液及び第二コーティング液３４、３６を計量するこ とから成る請求項１記載の方法。 ７．計量ステップが、互いに混和性である第一コーティング液及び第二コーテ ィング液３４、３６を計量することから成る請求項６記載の方法。 ８．形成ステップが、ラテックスから成る第一コーティング液３４、及び水か ら成る混和性の第二コーティング液３６の複合層４８を形成することから成る請 求項５記載の方法。 ９．形成ステップが、第一ラテックスから成る少なくとも一つの第一コーティ ング液３４、及び配合物及び固体の割合のどちらかが第一ラテックスと異なる第 二ラテックスから成る混和性の第二コーティング液３６の複合層４８を形成する ことから成る請求項５記載の方法。 １０．第一コーティング液３４及び第二コーティング液３６の少なくともどち らかが混和性である請求項７記載の方法。 １１．移動ステップが、基板３２を１０００ m/min の速度でコーティングス テーションに通して移動させることから成る請求項１記載の方法。 １２．移動面と、流れる複合層４８とを接触させて、該移動面と第一コーティ ング液３４との間に第二コーティング液を挿入するステップと； コーティング液の一部を移動面から基板３２に移動させて、基板と第二コーテ ィング液３６との間に第一コーティング液３４を挿入し、過剰な第二コーティン グ層を基板３２上に塗布するステップと； を更に含む請求項１記載の方法。 １３．基板に複数のコーティング層をコーティングするための装置であって、 第一コーティング液３４及び第二コーティング液３６を結合し、向い合わせに 互いに接触している液体の、計量された複数の流れる層を生成して、複合層４８ を形成する手段であって、第一コーティング液の配合物が第二コーティング液の 配合物と異なる手段と； 液体を結合するための手段から間隔を置いた位置に基板を移動して、複合層４ ８が、コーティングの幅にわたって基板に対して連続して流れる液体ブリッジを 形成するようにし、基板上にコーティング層を付着させて、基板３２と第二コー ティング液３６との間に第一コーティング液３４を挿入し、過剰な第二コーティ ング層を基板上に塗布するための手段と； 複合層４８をガス５２を使ってドクタリングして、第二コーティング層の一部 を基板から除去し、多層複合コーティングをガスナイ フのウェブ下流側の基板上に生成して、第一コーティング液及び第二コーティン グ液の複数の別個の重なり合った層から成るコーティングを残すためのガスナイ フ５４と； を含む装置。 １４．第二コーティング液だけを除去し、基板に実質上接触する第一コーティ ング液を残すようにガスナイフ５４を調節するための手段を更に含む請求項１３ 記載の装置。 １５．液体を結合する手段が、 所定の基板速度において基板３２上に所望の乾燥コーティング重量を達成する 第一の流量にて第一コーティング液３４を流すための手段と； 第一コーティング液の流量と異なり、第一の流量が第一コーティング液だけの 安定した連続落下カーテンを生成できない場合にも、第一コーティング液及び第 二コーティング液の複合層４８の安定した連続落下カーテンを生成する第二の流 量にて第二コーティング液３６を流すための手段と； を含む請求項１３記載の装置。 １６．液体を結合するための手段が、前面３８、４０、前面と連通するスロッ ト４２、４４、及びリップ４６を有するダイから成り、 第一コーティング液及び第二コーティング液３４、３６が該スロットから該前 面上に流出して、該前面に沿って該リップまで流れ、 付着手段が、該前面に沿って流れる際に第一コーティング液及び第二コーティ ング液の他方を第一コーティング液及び第二コーティング液のどちらかの上に付 着させて、複合層４８が該ダイ前面に沿って該ダイリップまで移動される請求項 １３記載の装置。