TW201600181A - 側進料塗布方法 - Google Patents

Abstract

本發明係用以提供一種用於以薄片形式在載體材料上極均勻塗布具有0.1Pas(100rad)至106Pas(0.1rad)複合粘度(板/板黏質流速計；25℃)之組成物的方法。這是透過使用包含至少一元件A之塗布設備來達成，元件A與進一步元件B形成鉗體，組成物係保持於鉗體前，元件A相對於元件B移動，以致得以展開組成物轉動體且得以輸送組成物到鉗體內；其中本方法包含 經由供應手段將該組成物引進該鉗體之攝取區，而且在該鉗體中或在該組成物已行經該鉗體後以薄片形式塗敷該組成物至載體材料，並且其特徵在於 該供應手段之每一個退出點及該供應組成物與該組成物轉動體接觸處之每一點皆直接離該距離或離垂直於該鉗體之縱向延伸區、並且限制能由該組成物本體完全裝填之該鉗體攝取區之該縱向延伸區之該平面一距離D而置， 其中D具有最大值Dmax，其為能由該組成物本體完全裝填之該鉗體攝取區之該縱向延伸區的10%。

Description

側進料塗布方法

本發明屬於在載體材料上塗布組成物之領域。更具體來說，提出的是一種使組成物轉動體展開之方法，尤其是允許均勻塗敷具有流變輪廓之組成物，該流變輪廓在塗布過程中隨著時間而變。

常伴隨塗敷或多或少黏性組成物至載體材料而來的問題在於組成物在處理過程中，且尤其是在塗敷過程中，某些特性會變化，特別是流變特性。可導致出現此類變化的原因例如為溫度變化、因溶劑蒸發導致固體成分增加、或組成物塗敷期間化學反應之進展。這些特性變化對於塗布品質幾乎一直是關鍵參數，尤其是對於塗布重量的均勻性而言。因此，若目的是要使整個塗布寬度上的塗布重量均勻，則跨整個寬度之組成物狀態必須相同，或必須有可能在塗布作業期間特別補償不均勻性。

先前技術已知且產生組成物轉動體之偶而亦稱為觸排(bank)之塗敷設備必須追溯(date)欠缺的充分適合性，以因應粘度參數在塗敷期間改變的問題。然而，利用這些技術，得以不言而喻地假設待塗布材料(組成物) 的流變特性在塗布作業期間未改變。然而，實際上，舉例而言，組成物一般是在開放形式的位置，自管件或擠出機供應至塗布總成，或藉由分配器管道、振盪進料帶、或槽模經歷粗略的初步處理。最後，組成物係予以在多滾筒塗布器中、壓延機中或塗布桿或刮刀處塑形成精確層，並且移送至載體材料，組成物係組合於分配刮刀或滾筒的至少其中一者。得以在速率不同之滾筒間、或在刮刀與待塗布薄片間、或在刮刀與轉動滾筒間展開組成物，稱為組成物本體、或稱為觸排。在初步分配時且在組成物轉動體中，都藉由不同路徑、流動輪廓及回流以不同歷時保持組成物之個別體積元素。諸如溫度、反應狀態或溶劑成分等組成物特性中以不同程度在此局部出現的變化於塗布總成無法受到補償、或僅可部分受到補償。

舉例而言，具有較寬留置時間分配的槽模意味著模具邊緣處的組成物流遠舊於中間處的組成物流，並且化學反應偶發的流變變化已因而經常於邊緣處比在中間處更先進行。接著，若是要經由壓延機塗布器自槽模塗布組成物流，則壓延機中不同效應之重疊更促進不規則性。組成物轉動體只有在源於模具之這團組成物厚於所需的位置才會進料過剩。反過來說，組成物轉動體在這團組成物太薄的位置未製成組成物。接著，組成物本體中有部分組成物再分配，並且這與附加留置時間有關。利用模具最佳化之初步組成物分配事實上延長組成物在組成物轉動體中的留置時間，並且這留置時間正超 過使用期限。這便是為什麼模唇(自動模具)調整持續改良無法獲得成功的原因，相反地，反而讓情況更糟糕。會阻止這項問題之在數學方面完美的初步組成物分配實際上是不可能的。

兩種效應重疊的結果是，要在這類塗敷製程中完整計算橫穿機器方向之組成物之壽命是不可能的。塗布較舊組成物之位置在已完成之產品內形成厚點，稱為活塞環，從而降低產品品質。

專利文獻中已知有若干用於改良較高粘度聚合物材料流處理之實施例。例如，GB 1,158,890 B5描述用於產生高達0.5mm厚薄膜之2滾筒研磨機，兩側都有供應組成物，是具有三個到四個滾筒之滾筒研磨機的較便宜替代方案。在此，層件是在滾筒之端區之間出現初始成形；隨後藉由「停止元件」移送組成物流到滾筒之隔離中間區內並使薄膜成形。

GB 1,190,245 B1描述單向供應組成物用於在藉由聚縮合作用產生PET期間自高粘度組成物移除乙二醇之2滾筒研磨機。在此，熱轉動滾筒上持續更新的組成物表面係用於使乙二醇更快速蒸發。

本發明之目的在於提供一種用於塗敷組成物流至載體材料之方法，能隨著形成組成物轉動體使塗布均勻。具體意圖在於塗敷之組成物之塗布重量在整個待塗布區上方應該儘量相同。

這個目的是透過本發明的基本概念來達成，組成物並非藉由分配器管件、振盪器進料帶或槽模在一位置以開放形式用一般方式來供應、或沿著待塗布薄片之全寬或多或少均勻地以粗略預分配形式來供應，而是供應自側邊。

本發明之第一及一般目的因而是一種用於藉由塗布設備以薄片形式在載體材料上塗布具有0.1Pas(100rad)至10⁶Pas(0.1rad)複合粘度(板/板黏質流速計；25℃)之組成物的方法，該塗布設備包含與另一元件B形成鉗體之至少一元件A，組成物係保持於該鉗體前，並且元件A相對於元件B移動，以致得以展開組成物轉動體且得以輸送組成物到該鉗體內；其中本方法包含經由供應手段將該組成物引進該鉗體之攝取區，而且在該鉗體中或在該組成物已行經該鉗體後，以薄片形式塗敷該組成物至載體材料，並且其特徵在於該供應手段之每一個退出點及該供應組成物與該組成物轉動體接觸處之每一點，皆直接離該距離或離垂直於該鉗體之縱向延伸區、並且限制能由該組成物本體完全裝填之該鉗體攝取區之該縱向延伸區E之平面一距離D而置，其中D具有最大值D_max，其為能由該組成物本體完全裝填之該鉗體攝取區之該縱向延伸區的10%。

由於根據本發明之程序，實質圓錐體得以展開。這個本體以新進組成物由內而外自我進料。從組成物轉動體之外表面起，有助益地完成自組成物本體將組 成物向前運送到待塗布薄片上、或運送到接著的其中一滾筒上；可說是將組成物剝離。因此，組成物本體內有組成物由內而外移動並在同一時間軸向離開進料位置移至組成物本體之對立端。在穩定作業狀態中，亦即當藉由流經鉗體之組成物進料與組成物退離在時間上相等且固定時，組成物本體內這樣的流動在各體積元素A內都隨著時間具有穩定的方向及速率。由於隨著時間另外穩定的塗布參數，這樣會導致橫穿薄片各位置處之組成物壽命隨著時間穩定。就第一近似而言，組成物之壽命從而還有粘度變化之進展顯示出橫穿薄片線性增加，各反應階段皆位置性穩定。反應之進展因本方法而得以橫穿薄片加以空間解析。

這為塗布重量之特定、補償性影響提供先決條件。舉例而言，從而可單向調整塗布鉗體，以致得以確切補償與粘度變化進展有關的塗布重量變化。此外，若有必要且在必要時，舉例而言，有可能藉由諸如軸向交叉或滾筒彎曲等進一步措施對鉗體幾何形狀施予可控影響。由於組成物本體狀況利用本發明之方法橫穿薄片在每一個位置都時間穩定，因此現可藉由單一鉗體校正持久地且精確地設定所欲的橫向輪廓。

由於組成物未存放於組成物轉動體內之任何位置，因此組成物轉動體內使用期限朝向局部超越的傾向顯著降低。因此，整體而言，所產生的塗敷重量橫向輪廓在其均質性方面優於利用習知組成物供應法可達到的輪廓，並且整體來說可更有效地加以管理及設定。

本發明主題之必然結果在於要理解「組成物」係為基本上可塗布的組成物，換句話說足夠流動的。更具體而言，組成物係為具有隨著時間而變之流變性的組成物，更具體而言，是在塗布程序期間改變的。這意謂著組成物的流變特性(換句話說即其變形特性及流動特性)隨著時間經歷變化，更具體而言，是在塗布程序期間變化的。更具體而言，這個用語係指具有變動粘度之組成物。舉例而言，這種變化的成因可為反應進展、溫度變化或溶劑損耗。

舉例而言，本發明之方法適用於分散劑、溶液及熔體，尤其是聚合物熔體。本方法已證實適用於生產黏帶並附帶特定優點。因此，本發明之方法較佳為用於生產黏帶之方法，並且組成物係為壓敏黏著劑，更具體為無溶劑的壓敏黏著劑，並且非常較佳為可處理成熱熔體的組成物。然而，如上述，含溶劑組成物或含水分散劑亦列入思考。

呈薄片形式之適當載體材料含括可在本發明方法原理中使用之所有已知材料，實施例為諸如聚乙烯之薄膜、聚丙烯、聚對苯二甲酸乙二酯及聚氯乙烯薄膜、或諸如聚乙烯及聚丙烯酸酯泡沫之發泡材料。同樣列入考慮的薄片形式之載體材料還有在組成物上暫時性餘留(舉例而言，為了生產用)或餘留到想要使用該組成物時的離型襯墊。因此，根據本發明，有可能將組成物塑形成所謂的黏著劑轉移帶(無載體黏帶)並將其塗敷至離型襯墊。

塗布設備之元件A及B的設計原則上係為隨意，前提是這兩個元件互相形成鉗體，用於塗布之組成物可保持於該鉗體前。塗布系統之元件A較佳為轉動滾筒。元件A及B各更佳為滾筒，至少A是轉動滾筒；或A是用於塗布之薄片而B是刮刀；或A是轉動滾筒而B是刮刀。

塗布設備相應較佳為滾筒壓延機、多滾筒塗布器、刮刀、滾筒對滾筒翻轉塗布器或研磨堆疊。塗布設備特定優選為滾筒壓延機。滾筒壓延機提供以下優點：其特別適用於處理粘度較高的組成物，舉例而言，諸如無溶劑的壓敏黏著劑。

本發明之方法特別關注透過鉗體在塗布設備中之元件A與B之間運送組成物。較佳為設定鉗體以便給予形狀，意味著組成物是在通過鉗體時直接塗敷至薄片形式載體材料、或是至少在通過鉗體後以意欲塗敷至載體材料之形式呈現，從而特別具有必要的平坦狀。兩個鉗體成形元件A與B間的距離係為鉗體寬度。橫穿薄片相應地係為鉗體的縱向延伸區。

鉗體具有攝取區。這是指組成物流中緊置於鉗體前之區域，並且其內組成物因朝向鉗體收縮且彼此相對移動之元件A與B相互影響導致力產生而受到影響，這些力最後造成組成物進入鉗體並透過鉗體運送。

可將鉗體之攝取區指定予可由組成物本體完全裝填並且取決於塗布設備特定構造且取決於特定作業條件的區域。這個區域進而具有定界其縱向延伸區E之 兩個邊緣，沿著鉗體之縱向延伸區延伸，換言之這兩個邊緣間的距離可與可由組成物本體完全裝填之鉗體攝取區之縱向延伸區E相等，並且根據本發明形成D_max(D_max=這個距離的10%)的參考變數。一平面穿過這些邊緣各者，該平面垂直於鉗體縱向延伸區，並且對供應手段全部退出點之距離、及供應之組成物與組成物轉動體接觸處所有點之距離形成參考平面。根據本發明，這些點離這些平面對所述點最接近處全都不遠於D_max。這意謂著組成物進料到鉗體，且更具體而言進料到組成物轉動體主要發生「自側邊」。本發明之方法因而有別於先前技術進料到鉗體之中間或至少到相鄰於鉗體中間之區域、或在鉗體廣大區域上擴展的已知方法。供應手段之每一個退出點及供應之組成物與組成物轉動體接觸處之每一點皆較佳為平放在垂直於鉗體縱向延伸區且限制可由組成物本體完全裝填之鉗體攝取區之縱向延伸區E的平面中。

原則上，依薄片方向或依機器方向、在鉗體附近、較佳為緊鄰鉗體處配置之供應手段之退離口係為在本發明之方法內。在鉗體前恰當塗敷組成物至薄片一般將意謂著組成物即使在抵達鉗體攝取區前仍在薄片上方橫向擴展，從而意謂著本發明之方法之一項特徵將不再遵循：供應之組成物與組成物轉動體接觸處每一點藉以平放在這距離或藉以平放在離垂直於鉗體縱向延伸區、且限制可由組成物本體完全裝填之鉗體攝取區之縱向延伸區E之平面之最大距離D_max處的特徵。其導致缺 乏利用本發明可達的實際優點，藉由本發明，橫穿薄片之每一個位置之壽命狀況得以普遍穩定。儘管組成物依薄片方向離開供應手段之退離口就在鉗體前，橫穿薄片之組成物分配僅受制於本發明之方法之限制的具體實施例當然包括於本發明之方法中。

可由組成物本體完全裝填之鉗體攝取區之縱向延伸區E之限制較佳是藉由所謂的側限制器來進行。這些係為阻擋鉗體之對應側區進一步組成物本體縱向擴張之塗布設備之元件。其因而必須經大幅調整以配合鉗體之形狀，並且必須儘可能緊靠鉗體成形元件A與B。

「供應手段」意指組成物的運送朝向退出點之任何裝置。這個手段可為管道、軟管或實質朝一空間方向開放並在其他情況下空間封閉的其它結構。於供應手段之出口或退離口釋離質量，以致其移到薄片上及/或移到鉗體內。「供應手段之退出點」係指精確定位於屬於供應手段(且很大部分由其圍繞)之空間與供應手段之自由空間下游(與不再由供應手段圍繞之空間相鄰)間的邊界上之三維空間中的點。

令供應手段之每一個退離口皆平放於組成物本體之表面下係為優選。這意味著供應手段之出口由組成物本體完全圍繞。按照這種方式實現的組成物進料導致的優點在於進料位置不需標示塗布輪廓。

於鉗體之縱向延伸區的兩端，在各事例中，供應手段較佳是有至少一退離口，這些供應手段之各退出點皆離垂直於鉗體之縱向延伸區、並且限制可由組成 物本體完全裝填之鉗體攝取區之縱向延伸區E的平面不大於D_max之距離、或係位於這個平面中，而且位於這個平面中特別是優選。

利用本發明之方法，每單位時間引進之組成物量較佳為不大於塗布程序取走之組成物量；換句話說，組成物之進料不大於塗布程序的組成物消耗量。儘管組成物轉動體的體積原則上沒有任何限制，增加本體體積仍有徑向鉗體力更大的效應，這可將在中間處將塗布器之鉗體成形元件彎曲，並且從而必須予以補償。此外，在大型組成物本體中，動態平衡下存放的組成物實質更多，亦即平均留置時間比在小型組成物本體中的情況還大，因此，超出使用期限的風險更大。

1‧‧‧滾筒

2‧‧‧滾筒

3‧‧‧滾筒

4‧‧‧鉗體

5‧‧‧滾筒鉗體

6‧‧‧供應手段

7‧‧‧側限制器

8‧‧‧轉動體

第1圖係本發明中所使用之塗布設備的圖。

第1圖舉實施例表示可在本發明之方法中使用之塗布設備。本設備為3滾筒壓延機塗布器。塗布器包含滾筒1(對應於鉗體成形元件B)、2(對應於鉗體成形元件A)以及3。用於塗布之組成物係經由供應手段6傳遞至介於滾筒1與2之間的鉗體4。其係保持於滾筒鉗體前，因滾筒2相對於滾筒1轉動而得以展開組成物轉動體8，由此接續輸送組成物到鉗體內且透過鉗體接續輸送組成物。可由組成物本體完全裝填之鉗體4攝取區係受到兩個側限制器7限制。側限制器7之相應內面從 而係位於垂直於鉗體4之縱向延伸區、並且限制可由組成物本體完全裝填之鉗體4攝取區之縱向延伸區E的平面中。組成物可由滾筒2接收並在滾筒鉗體5中塗敷至平放於滾筒3之表面上的載體材料。

實施例

用於塗敷之組成物係為具有下列組成之反應聚丙烯酸酯熔體：

丙烯酸共聚物(EHA/BA/AA 47.5/47.5/5m%) 70m%

膠粘劑樹脂(Dertophene^® T110；出自DRT) 30m%

交聯劑樹脂(Polypox^® R20；出自UPPC AG) 0.6m%

活化劑(Epikure^® 3223；出自HEXION) 0.3m%

所使用之薄片形式塗布材料係為市售的玻璃質襯墊。

塗布是在3滾筒L形壓延機塗布器上進行，其具有以下設定(對應於第1圖之參考符號)：

塗布寬度：500mm，係藉由在滾筒鉗體1之滾筒表面上運行之合乎外型聚四氟乙烯刮勺橫向定界

質量產出率：51kg/h

組成物密度：1.04g/cm³

薄片速度(滾筒3)：17m/min

塗布重量：100g/m²

滾筒1之表面速率0m/min

滾筒2之表面速率3m/min

滾筒3之表面速率17m/min

壓延機滾筒之表面溫度係經調節以致能夠將組成物完全移送至兩個壓延機鉗體4與5中之後續滾筒。為達此目的，根據組成物流變性及相對滾筒速率，所需溫度大約是40℃至160℃。

組成物供應線之管道具有16mm之內徑，並且於一位置通過兩個側刮勺之其中一者，其在鉗體4之攝取區中的深度係使得其敷設於作業時展開之組成物本體之表面下方。

灌入滾筒鉗體內的組成物依更快速滾筒2之方向轉動。在這種配置中，組成物朝向其它側刮勺經歷自動分配，並且形成圓錐體，該圓錐體之較厚端係定位於進料點。本體的尺寸可藉由使組成物進料大於塗布程序消耗量來增加，反之亦然。本體的最小可能設定係使得其未接觸對立於進料位置之側刮勺，反而是在精細點流出。這個位置接著在運行之薄片上標示塗層之側緣。

組成物本體之體積亦藉由兩個滾筒之相對速率來決定：速率愈大，本體之錐角便愈平，其體積從而變得更小。

滾筒1與滾筒2間的鉗體係設於滾筒軸承上，以致進料側原本較大的塗布重量得到確切補償。

為了要驗證塗布品質，藉由橫過整個薄片寬度之β發射體持續測量塗布之組成物之塗敷之塗布重量。結果如下：

目標塗布重量 100g/m²

標準差是藉由平均化3個接續之橫向輪廓來測定，各事例皆有20個測量點橫穿薄片：

習知的塗布，變體X s=2.3g/m²

習知的塗布，變體Y s=2.0g/m²

本發明的塗布：s=1.1g/m²。

根據變體X，習知在鉗體4供應組成物至壓延機是藉由薄膜擠壓慣用的槽模初步分配組成物來進行。這個模具生產大幅度裝填鉗體4之自由懸掛之組成物簾幕。在這項事例中，鉗體4中產生朝向滾筒2轉動之圓柱形組成物本體，因而將組成物簾幕拉向滾筒2並收進於組成物本體與滾筒2之間。

根據變體Y，習知在鉗體4供應組成物到壓延機內是藉由鉗體4上面中央安裝之管道來進行，採用的形式為一串熔體。舉變體X來說，在鉗體4中產生朝向滾筒2轉動並具有菱形縱截面之組成物本體，因而將該串組成物拉向滾筒2並收進於滾筒2與組成物本體間該本體之最厚點處。

實施例展示待塗布薄片上方塗布重量之均質性利用本發明之方法得到改善。達到特別均勻的塗布重量，其係例如以下列優點來彰顯：

1.塗布之薄片若是捲繞成捆，則不會有活塞環，原因在於組成物分配時的位置性固定厚點。捆包中的活塞環導致載體材料局部伸展，使得薄片在展開時平放不良。舉例而言，這進而因折皺而伴隨進一步處理產生問題。

2.再者，當附帶組成物分配不良且位置性固定之薄片在捲繞時，特別大量的挾帶空氣係封閉於介於夾層之間的薄位置處，並且可能進而產生光學缺陷。根據本發明生產的捆包具有實質圓柱形的形狀，因而捲繞時可以不夾雜空氣；展開的薄片係為平面且具有特別良好的平放性。

3.活塞環可能導致的另一後果在於捆包避開環體處非常高的捲繞張力，並且經歷伸縮，使其不可用於後續處理步驟。本發明之方法允許捲繞尺寸穩定的捆包。

4.厚度在塗敷塗布之薄片時亦為重要的產品品質，舉例而言，當作雙面黏帶使用時為較佳。舉例而言，厚度是為了要在精確界定之接合點中適切地接合組件而加以利用。本文的開創性改良型組成物分配允許更窄的規格限制，從而允許更好的產品品質。

5.每單位面積的塗布材料重量通常是所欲塗布特性的共同決定因素。特別均勻的塗布因而是產品品質一致性的先決條件。就壓敏黏帶來說，塗布重量直接決定黏著特性，諸如接合強度。本發明之方法允許產品有特別一致的黏著特性。

1‧‧‧滾筒

2‧‧‧滾筒

3‧‧‧滾筒

4‧‧‧鉗體

5‧‧‧滾筒鉗體

6‧‧‧供應手段

7‧‧‧側限制器

8‧‧‧轉動體

Claims (8)

1. 一種藉由塗布設備以薄片形式於載體材料上塗布具有0.1Pas(100rad)至10⁶Pas(0.1rad)複合粘度(板/板黏質流速計；25℃)之組成物的方法，該塗布設備包含至少一元件A，該至少一元件A與另一元件B形成鉗體(nip)，該組成物係保持於該鉗體前，並且該至少一元件A相對於該元件B移動，以致得以展開組成物轉動體且得以輸送該組成物到該鉗體內，其包含- 經由供應手段將該組成物引進該鉗體之攝取區，其特徵在於該供應手段之每一個退出點及該供應組成物與該組成物轉動體接觸處之每一點皆離該距離或離垂直於該鉗體之縱向延伸區、並且限制能由該組成物本體完全裝填之該鉗體攝取區之該縱向延伸區E之該平面一距離D而置，其中D具有最大值D_max，其為能由該組成物本體完全裝填之該鉗體攝取區之該縱向延伸區E的10%；以及- 在該鉗體中或在該組成物已行經該鉗體後以薄片形式塗敷該組成物至載體材料。
2. 如請求項1之方法，其中該供應手段之每一個退出點係位於該組成物本體之表面下。
3. 如請求項1或2之方法，其中該鉗體之該縱向延伸區之兩端在各事例中皆有該供應手段之至少一退離口， 其中這些供應手段之每一個退出點皆位於離垂直於該鉗體之該縱向延伸區、並且限制能由該組成物本體完全裝填之該鉗體攝取區之該縱向延伸區E之該平面不大於D_max之距離處。
4. 如請求項1至3中至少一項之方法，其中每單位時間引進的該組成物量不大於該塗布取走的組成物量。
5. 如請求項1至4中至少一項之方法，其中該塗布設備之該元件A係為轉動滾筒。
6. 如請求項1至5中至少一項之方法，其中該塗布設備係為滾筒壓延機、多滾筒塗布器、刮刀、滾筒對滾筒翻轉塗布器或研磨堆疊。
7. 如請求項1至6中至少一項之方法，其中該塗布設備係為滾筒壓延機。
8. 如請求項1至7中至少一項之方法，其中該方法係為用於生產黏帶之方法，並且該組成物係為壓敏黏著劑。