(57)【要約】【課題】大幅な希釈を伴わずに気相成分を輸送し捕捉するための方法および装置の提供。【解決手段】装置１０ａは、基材１２と制御表面１５との間に制御間隙Ｇを画定するように、基材１２の表面１４に密に近接して位置決めされた制御表面１５を有する。気体導入デバイス２１を有する第１のチャンバ１７が、制御表面１５の近くに位置決めされる。気体取出しデバイス１８ａを有する第２のチャンバ１６ａが、制御表面１５の近くに位置決めされる。制御表面１５および第１および第２のチャンバ１７、１６ａは、協働して、気体のマスフローが制御される領域を画定し、気相成分の希釈を著しく低減する。これは、制御された気体ストリームＭ１’を導入し、それにより、システム内の圧力勾配によって、制御されない周囲気体ストリームのフローを低減することによって達成される。【選択図】図１ａ
2010281563.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
不特定長さの移動する基材を処理するための装置であって、
（ａ）前記基材の表面に密に近接した制御表面であって、前記基材と前記制御表面との間に制御間隙を画定する、制御表面と、
（ｂ）前記制御表面の近くに位置するとともに気体導入デバイスを有する第１のチャンバと、
（ｃ）前記制御表面の近くに位置するとともに気体取出しデバイスを有する第２のチャンバとを含み、前記制御表面および前記第１および第２のチャンバが、隣接した気相がある量のマスを有する領域を画定し、前記領域内の前記マスの少なくとも一部が移送されたときにＭ１＋Ｍ１’＋Ｍ２＋Ｍ３＝Ｍ４を満足する、装置。
ここで、Ｍ１は、圧力勾配から生じる、前記領域内へのまたは前記領域からの単位幅あたりの総正味時間平均マスフローを意味し、
Ｍ１’は、前記気体導入デバイスから前記第１のチャンバを通る前記領域内への、単位幅あたりの気体の総正味時間平均マスフローを意味し、
Ｍ２は、前記基材の少なくとも１つの主面からまたは前記基材の少なくとも１つの主面内への、前記領域内への、単位幅あたりの時間平均マスフローを意味し、
Ｍ３は、前記材料の動きから生じる、前記領域内への単位幅あたりの総正味時間平均マスフローを意味し、
Ｍ４は、単位幅あたりの、前記気体取出しデバイスを通るマス移送の時間平均速度を意味する。
【請求項２】
Ｍ１の値が、ゼロより大きく０．２５ｋｇ／秒／メートル以下である、請求項１に記載の装置。
【請求項３】
Ｍ１’の値が、ゼロより大きく０．２５ｋｇ／秒／メートル以下である、請求項２に記載の装置。
【請求項４】
前記第１および第２のチャンバが、前記制御表面の互いに反対側の端部に位置する、請求項１に記載の装置。
【請求項５】
前記制御表面が凝縮表面である、請求項１に記載の装置。
【請求項６】
前記気体導入デバイスと前記基材の表面との間の距離が前記制御間隙にほぼ等しい、請求項１に記載の装置。
【請求項７】
前記気体が不活性ガスである、請求項１に記載の装置。
【請求項８】
前記気体が前記制御間隙に熱勾配を生じさせる、請求項１に記載の装置。
【請求項９】
前記気体導入デバイスが、気体ナイフ、気体カーテン、または気体マニホルドである、請求項１に記載の装置。
【請求項１０】
前記第１のチャンバが、前記第１のチャンバと前記基材との間の第１の間隙を画定し、前記第２のチャンバが、前記第２のチャンバと前記基材との間の第２の間隙を画定し、前記第１の間隙、前記第２の間隙、および前記制御間隙がすべて３ｃｍ以下である、請求項１に記載の装置。
【請求項１１】
前記第１の間隙、前記第２の間隙、および前記制御間隙がすべて互いに等しい高さである、請求項１０に記載の装置。
【請求項１２】
前記第１の間隙および前記第２の間隙の少なくとも１つが、前記制御間隙と異なる高さを有する、請求項１０に記載の装置。
【請求項１３】
前記第１の間隙、前記第２の間隙、および前記制御間隙がすべて０．７５ｃｍ以下である、請求項１０に記載の装置。
【請求項１４】
不特定長さの移動する基材を処理するための方法であって、
（ａ）制御表面を、前記基材と前記制御表面との間に制御間隙を画定するように、前記基材の表面に密に近接して配置する工程と、
（ｂ）気体導入デバイスを有する第１のチャンバを前記制御表面の近くに位置決めする工程と、
（ｃ）気体取出しデバイスを有する第２のチャンバを前記制御表面の近くに位置決めする工程であって、前記制御表面および前記第１および第２のチャンバが、隣接した気相がある量のマスを有する領域を画定する、工程と、
（ｄ）前記領域内の前記マスの少なくとも一部を移送する工程であって、
Ｍ１＋Ｍ１’＋Ｍ２＋Ｍ３＝Ｍ４を満足する工程と、を含む、方法。
ここで、Ｍ１は、圧力勾配から生じる、前記領域内へのまたは前記領域からの単位幅あたりの総正味時間平均マスフローを意味し、
Ｍ１’は、前記気体導入デバイスから前記第１のチャンバを通る前記領域内への、単位幅あたりの気体の総正味時間平均マスフローを意味し、
Ｍ２は、前記基材の少なくとも１つの主面からまたは前記基材の少なくとも１つの主面内への、前記領域内への、単位幅あたりの時間平均マスフローを意味し、
Ｍ３は、前記材料の動きから生じる、前記領域内への単位幅あたりの総正味時間平均マスフローを意味し、
Ｍ４は、単位幅あたりの、前記気体取出しデバイスを通るマス移送の時間平均速度を意味する。
【請求項１５】
Ｍ１の値が、ゼロより大きく０．２５ｋｇ／秒／メートル以下である、請求項１４に記載の方法。
【請求項１６】
Ｍ１’の値が、ゼロより大きく０．２５ｋｇ／秒／メートル以下である、請求項１５に記載の方法。
【請求項１７】
前記第１および第２のチャンバが、前記制御表面の互いに反対側の端部に位置する、請求項１４に記載の方法。
【請求項１８】
前記制御表面が凝縮表面である、請求項１４に記載の方法。
【請求項１９】
前記気体導入デバイスと前記基材の表面との間の距離が前記制御間隙にほぼ等しい、請求項１４に記載の方法。
【請求項２０】
前記気体が不活性ガスである、請求項１４に記載の方法。
【請求項２１】
前記気体が前記制御間隙に熱勾配を生じさせる、請求項１４に記載の方法。
【請求項２２】
前記気体導入デバイスが、気体ナイフ、気体カーテン、または気体マニホルドである、請求項１４に記載の方法。
【請求項２３】
前記第１のチャンバが、前記第１のチャンバと前記基材との間の第１の間隙を画定し、前記第２のチャンバが、前記第２のチャンバと前記基材との間の第２の間隙を画定し、前記第１の間隙、前記第２の間隙、および前記制御間隙がすべて３ｃｍ以下である、請求項１４に記載の方法。
【請求項２４】
前記第１の間隙、前記第２の間隙、および前記制御間隙がすべて互いに等しい高さである、請求項２３に記載の方法。
【請求項２５】
前記第１の間隙および前記第２の間隙の少なくとも１つが、前記制御間隙と異なる高さを有する、請求項２３に記載の方法。
【請求項２６】
前記第１の間隙、前記第２の間隙、および前記制御間隙がすべて０．７５ｃｍ以下である、請求項２３に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、蒸気収集方法に関し、より詳細には、大幅な希釈を伴わない気相成分の収集を可能にする方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
コーティング材料の乾燥の間の成分の除去および回収のための従来の実施では、一般に、乾燥ユニットまたはオーブンを使用する。基材または材料から出された溶媒蒸気を収集するために、収集フードまたはポートが密閉型および開放型乾燥システムの両方で使用される。従来の開放型蒸気収集システムは、一般に、周囲雰囲気から著しいフローを引かずに主として所望の気相成分を選択的に引くことができない空気処理システムを使用する。密閉型蒸気収集システムは、典型的には、閉込められた体積をパージするのを助けるために、不活性ガス循環システムを導入する。いずれのシステムにおいても、周囲空気または不活性ガスの導入は、気相成分の濃度を希釈する。したがって、その後の希釈蒸気ストリームからの蒸気の分離が、困難かつ非効率なことがある。
【０００３】
さらに、従来の蒸気収集システムと関連する熱力学によれば、しばしば、基材もしくは材料における、または基材もしくは材料近くの、望ましくない蒸気の凝縮が生じ得る。次に、凝縮物は、基材または材料上に落ち、材料の外観または機能態様に悪影響を及ぼすことがある。産業環境において、プロセスおよび処理設備を取囲む周囲条件は、異物を含むことがある。大体積乾燥ユニットにおいて、異物は、従来の乾燥システムの大体積フローによって、収集システム内に引かれることがある。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
気相成分を周囲空気または不活性ガスで大幅に希釈せずに、気相成分を収集することが望ましい。さらに、異物の混入を防止するために、産業環境において比較的低い体積フローで気相成分を収集することが有利である。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明は、大幅な希釈を伴わずに気相成分を輸送し捕捉するための方法および装置を提供する。この方法および装置は、基材の表面に密に近接したチャンバを使用して、基材の表面の近くの気相成分の収集を可能にする。
【０００６】
本発明の方法において、隣接した気相を備えた少なくとも１つの主面を有する少なくとも１つの材料を提供する。次に、チャンバを、チャンバと材料との間に間隙を画定するように、材料の表面に密に近接して位置決めする。間隙は、好ましくは３ｃｍ以下である。チャンバと材料の表面との間の隣接した気相は、ある量のマスを有する領域を画定する。隣接した気相からのマスの少なくとも一部が、領域を通るフローを誘起することによって、チャンバを通って移送される。気相のフローは、下記式で表される。
Ｍ１＋Ｍ２＋Ｍ３＝Ｍ４（式１）
ここで、Ｍ１は、圧力勾配から生じる、間隙を通る領域内へのおよびチャンバを通る、単位幅あたりの総正味時間平均マスフローであり、Ｍ２は、材料の少なくとも１つの主面から前記領域内へのおよびチャンバを通る、単位幅あたりの時間平均マスフローであり、Ｍ３は、材料の動きから生じる、間隙を通る領域内へのおよびチャンバを通る、単位幅あたりの総正味時間平均マスフローであり、Ｍ４は、チャンバを通る、単位幅あたりに移送されるマスの時間平均速度である。本発明の目的のため、幅を画定する寸法は、材料の動きに垂直な方向の、かつ材料の平面における間隙の長さである。
【０００７】
本方法および装置は、チャンバを通って移送される希釈気体の量をかなり低減するように設計される。材料の表面に密に近接したチャンバの使用、および小さい負圧勾配が、希釈気体、すなわちＭ１のかなりの低減を可能にする。圧力勾配Δｐは、チャンバの下部周縁における圧力ｐｃと、チャンバの外側の圧力ｐｏとの間の差と定義され、すなわちΔｐ＝ｐｃ−ｐｏである。Ｍ１の値は、一般に、ゼロを超えるが０．２５ｋｇ／秒／メートル以下である。好ましくは、Ｍ１は、ゼロを超えるが０．１ｋｇ／秒／メートル以下であり、最も好ましくは、ゼロを超えるが０．０１ｋｇ／秒／メートル以下である。
【０００８】
代替表現において、Ｍ１から得られる平均速度を用いて、チャンバに入る希釈気相成分のフローを表現してもよい。材料の表面に密に近接したチャンバの使用、および小さい負圧勾配が、間隙を通る平均総正味気相速度＜ｖ＞のかなりの低減を可能にする。本発明の場合、＜ｖ＞の値は、一般に、ゼロを超えるが０．５メートル／秒以下である。
【０００９】
本方法は、式１中のＭ１をかなり低減することによって、隣接した気相中の気相成分の希釈の大幅な低減を試みるものである。Ｍ１は、圧力勾配によって引起される、領域内への単位幅あたりの総正味気相希釈フローを表す。隣接した気相中のマスの希釈は、気相収集システムの効率、およびその後の分離実施に悪影響を及ぼすことがある。本方法の場合、Ｍ１は、ゼロを超えるが０．２５ｋｇ／秒／メートル以下である。さらに、チャンバと材料の表面との間の比較的小さい間隙によって、誘起されたフローによって引起される、間隙を通る気相成分の平均速度は、一般に０．５メートル／秒以下である。
【００１０】
代替実施形態において、本発明は、不特定長さの移動する基材を処理するための装置とみなしてもよい。この装置は、基材と制御表面との間に制御間隙を画定するように、基材の表面に密に近接した制御表面を有する。第１のチャンバが、制御表面の近くに位置決めされ、第１のチャンバは、気体導入デバイスを有する。第２のチャンバが、制御表面の近くに位置決めされ、第２のチャンバは、気体取出しデバイスを有する。制御表面およびチャンバは、ともに、隣接した気相がある量のマスを有する領域を画定する。領域内のマスの少なくとも一部が移送されたときのマスフローは次の成分に分けられる。すなわち、
圧力勾配から生じる、領域内へのまたは領域からの単位幅あたりの総正味時間平均マスフローを意味するＭ１と、
気体導入デバイスから第１のチャンバを通る領域内への、単位幅あたりの気体の総正味時間平均マスフローを意味するＭ１’と、
基材の少なくとも１つの主面から領域内への、単位幅あたりの時間平均マスフローを意味するＭ２と、
材料の動きから生じる、領域内への単位幅あたりの総正味時間平均マスフローを意味するＭ３と、
単位幅あたりの、気体取出しデバイスを通るマス輸送の時間平均速度を意味するＭ４とである。
【００１１】
本発明の代替実施形態と関連して、気相中のマスのフローは、下記式で表される。
Ｍ１＋Ｍ１’＋Ｍ２＋Ｍ３＝Ｍ４（式１Ａ）
【００１２】
本発明の装置は、好ましくは、Ｍ１を０．２５ｋｇ／秒／メートル以下の絶対値に制限する。
【００１３】
先に示されたように、隣接した気相中のマスの希釈は、システムに悪影響を及ぼすことがある。Ｍ１フローの他の欠点は自明であろう。たとえば、Ｍ１フローは、微粒子物質および他の空気で運ばれる汚染物質を含有することがある。それは、一般に、制御されない組成を有し、制御されない温度、および制御されない相対湿度である。
【００１４】
本発明のこの代替実施形態において、Ｍ１’およびＭ４を実質的に制御することによって、隣接した気相中の気相成分の希釈を低減することが望ましい。制御された湿度を有する、気体、好ましくはきれいな不活性ガスの慎重な流入Ｍ１’により、希釈を過度に増加させずに、材料のためのきれいな制御された環境が提供されることが十分に達成されることが認められる。当業者は、容易に、特定の望ましい用途に適切な気体環境の組成、温度、および湿度を選択することができる。Ｍ１’が導入されＭ４が取出される体積および条件を注意深く制御することによって、領域内にわずかな正圧を生じさせることによって、フローＭ１を著しく削減することができる。これに関連して、Ｍ１は符号付き数であり、領域内への小さい流入を表す場合は正であり、領域内からの小さい流出を表す場合は負であることが留意されるであろう。本発明と関連して、次に、Ｍ１の絶対値は、好ましくは、０．２５ｋｇ／秒／メートル未満に保持され、最も好ましくは、０．０２５ｋｇ／秒／メートル未満に保持される。
【００１５】
あるいは、本発明は、不定長さの移動する基材を処理するための方法であって、
（ａ）制御表面を、基材と制御表面との間に制御間隙を画定するように、基材の表面に密に近接して配置する工程と、
（ｂ）気体導入デバイスを有する第１のチャンバを制御表面の近くに位置決めする工程と、
（ｃ）気体取出しデバイスを有する第２のチャンバを制御表面の近くに位置決めする工程であって、制御表面および第１および第２のチャンバが、隣接した気相がある量のマスを有する領域を画定する、工程と、
（ｄ）領域内のマスの少なくとも一部を移送する工程であって、Ｍ１、Ｍ１’、Ｍ２、Ｍ３、およびＭ４が、上で定義されたようなマスフローである場合、
Ｍ１＋Ｍ１’＋Ｍ２＋Ｍ３＝Ｍ４を満足する、工程とを含む方法として考えることができる。装置に関する上の説明と平行して、この方法は、好ましくは、Ｍ１を０．２５ｋｇ／秒／メートル以下の絶対値に制限する。
【００１６】
代替実施形態を表す方法および装置を、ウェブプロセスに連続して適用し、それにより、多数のゾーンまたは適用を作ってもよいことが認められる。
【００１７】
方法は、効率的な、蒸気成分の所望の収集を必要とする用途に十分に適している。有機溶媒および無機溶媒が、基材または材料上への所望の組成物の堆積を可能にするためにキャリヤとしてしばしば使用される成分の例である。これらの成分は、一般に、溶媒の気化を可能にするために十分な量のエネルギーを供給することによって、基材または材料から除去される。蒸気成分を、基材または材料から除去された後に回収することが、望ましく、健康、安全、および環境理由のためにしばしば必要である。本発明は、かなりの体積の希釈ストリームを導入せずに、蒸気成分を収集し輸送することができる。
【００１８】
好ましい実施形態において、本発明の方法は、少なくとも１つの蒸発性成分を含有する材料の使用を含む。チャンバを、材料の表面に密に近接して位置決めする。次に、十分なエネルギーを材料に向けて、少なくとも１つの蒸発性成分を気化させて、蒸気成分を形成する。蒸気成分の少なくとも一部をチャンバ内で捕捉する。蒸気成分を、一般に、分離などのその後の処理がより効率的になることを可能にする高濃度で捕捉する。
【００１９】
本発明の装置は、材料を支持するための支持機構を含む。材料は、隣接した気相を備えた少なくとも１つの主面を有する。チャンバが、表面と収集チャンバとの間の間隙を画定するように、材料の表面に密に近接して配置される。チャンバと材料との間の隣接した気相は、ある量のマスを収容する領域を画定する。チャンバと連通する機構が、領域を通る隣接した気相中のマスの少なくとも一部の輸送を誘起する。領域を通るチャンバ内へのマスの輸送は、式１で表される。チャンバ内の蒸気を、任意に、付加的な処理のために分離機構に搬送してもよい。
【００２０】
本発明の方法および装置は、好ましくは、移動するウェブから溶媒を輸送し収集する際に用いるのに適している。操作中、蒸気を高濃度で収集するために、チャンバは、連続的に移動するウェブより上に配置される。蒸気の低体積フローおよび高濃度は、溶媒回収の効率を向上させ、従来の成分収集デバイスと関連する汚染問題を実質的になくす。
【００２１】
本発明の方法および装置は、好ましくは、従来のシステムと組合せて用いられる。間隙乾燥システムは、一般に、材料中の蒸発性成分の蒸発およびその後の凝縮のため、ホットプレートと凝縮プレートとの間の狭い間隙を通って材料を搬送する。間隙乾燥システムのさまざまな配置における本装置の構成は、一般に材料の表面上の隣接した気相中に存在することができる気相成分を、間隙乾燥ユニットに入るか出る前に、さらに捕捉することを可能にする。
【００２２】
本発明の目的のため、本出願で使用される次の用語を次のように定義する。
「時間平均マスフロー」は、下記の式で表される。
【数１】
2010281563.tif 000003
ここで、ＭＩは時間平均マスフロー（ｋｇ／秒）であり、ｔは時間（秒）であり、ｍｉは瞬間マスフロー（ｋｇ／秒）であり、「圧力勾配」はチャンバと外部環境との間の圧力差を意味し、「誘起されたフロー」は圧力勾配によって一般に生じるフローを意味する。
【００２３】
他の特徴および利点は、次のその実施形態の説明および特許請求の範囲から明らかであろう。
【００２４】
本発明の上記および他の利点は、添付の図面に鑑みて考慮されると、次の詳細な説明から当業者には容易に明らかになるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明の概略図である。
【図１ａ】本発明の代替実施形態の概略図である。
【図２】本発明の気相収集装置の好適な実施形態の概略図である。
【図３】本発明の気相収集装置の好適な実施形態の断面図である。
【図４】本発明の気相収集装置の好適な実施形態の等角図である。
【図５ａ】間隙乾燥システムと組合された本発明の１つの好適な実施形態の概略図である。
【図５ｂ】任意の機械的シールと組合された１つの好適な実施形態の概略図である。
【図６】任意の引込み式機械的シールと組合された１つの好適な実施形態の概略図である。
【図７】ここに提供された実施例で説明されたような気相収集システムおよび装置の別の好適な実施形態の概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
本発明の方法および装置１０が、図１に概略図示されている。この方法は、隣接した気相（図示せず）を備えた少なくとも１つの主面１４を有する材料１２を提供する工程を含む。排気ポート１８を有するチャンバ１６が、チャンバ１６の下部周縁１９と材料１２の表面１４との間の間隙を画定するように、密に近接して位置決めされる。間隙は、好ましくは３ｃｍ以下の高さＨを有する。チャンバ１６の下部周縁１９と材料１２の表面１４との間の隣接した気相は、ある量のマスを有する領域を画定する。領域内のマスは、一般に気相である。しかし、当業者は、領域が、また、液相または固相、または３つの相すべての組合せであるマスを収容してもよいことを認める。
【００２７】
領域からのマスの少なくとも一部が、誘起されたフローによってチャンバ１６を通って輸送される。フローは、当業者によって一般に認められる従来の機構によって誘起してもよい。チャンバ内へのおよびチャンバを通る、単位幅あたりのマスのフローは、式Ｉで表される。
Ｍ１＋Ｍ２＋Ｍ３＝Ｍ４（式Ｉ）
【００２８】
図１は、本発明の方法を実施する際に生じるさまざまなフローストリームを示す。Ｍ１は、圧力勾配から生じる、間隙を通る領域内へのおよびチャンバを通る、単位幅あたりの総正味時間平均マスフローである。本発明の目的のため、Ｍ１は、本質的に、希釈ストリームを表す。Ｍ２は、材料の少なくとも１つの主面から前記領域内へのおよびチャンバを通る、単位幅あたりの時間平均マスフローである。Ｍ３は、材料の動きから生じる、間隙を通る領域内へのおよびチャンバを通る、単位幅あたりの総正味時間平均マスフローである。Ｍ３は、機械的抗力と一般に認められ、チャンバの下の材料の動きによって引っ張り込まれるマス、および材料が通過するときチャンバの下から出るマスの両方をカバーする。材料がチャンバの下で静止している場合、Ｍ３はゼロである。間隙Ｈが均一である（すなわち、チャンバの入口および出口における間隙が等しい）場合、Ｍ３はゼロである。入口間隙および出口間隙が不均一である（すなわち、等しくない）場合、Ｍ３はゼロでない。Ｍ４は、チャンバを通る、単位幅あたりに移送されるマスの時間平均速度である。マスを、チャンバを通って移送せずに、間隙を通っておよび領域内に移送することができることが理解される。そのようなフローは、式１に含まれる総正味フローに含まれない。本発明の目的のため、幅を画定する寸法は、材料の動きに垂直な方向の、かつ材料の平面における間隙の長さである。
【００２９】
本方法および装置は、チャンバを通って移送される希釈気体の量を大幅に低減するように構成される。材料の表面に密に近接したチャンバの使用、および非常に小さい負圧勾配が、希釈気体、すなわちＭ１の大幅な低減を可能にする。圧力勾配Δｐは、チャンバ下部周縁における圧力ｐｃと、チャンバの外側の圧力ｐｏとの間の差と定義され、すなわちΔｐ＝ｐｃ−ｐｏである。Ｍ１の値は、一般に、ゼロを超えるが０．２５ｋｇ／秒／メートル以下である。好ましくは、Ｍ１は、ゼロを超えるが０．１ｋｇ／秒／メートル以下であり、最も好ましくは、ゼロを超えるが０．０１ｋｇ／秒／メートル以下である。
【００３０】
代替表現において、Ｍ１から得られる平均速度を用いて、チャンバを通る希釈気相成分へのフローを表現してもよい。材料の表面に密に近接したチャンバの使用、および小さい負圧勾配が、間隙を通る総正味平均気相速度＜ｖ＞の大幅な低減を可能にする。Ｍ１から得られる平均気相速度は、＜ｖ＞＝Ｍ１／ρＡと定義される。ここで、Ｍ１は先に定義され、ρはｋｇ／立方メートルでの平均気体ストリーム密度であり、Ａはメートルでの、領域内へのフローに利用可能な単位幅あたりの断面積である。ここで、Ａ＝（Ｈ（２ｗ＋２ｌ））／ｗであり、ここで、Ｈは先に定義され、ｗは材料の動きに垂直な方向の間隙の長さであり、ｌは材料の動きの方向の間隙の長さである。本発明の場合、＜ｖ＞の値は、一般に、ゼロを超えるが０．５メートル／秒以下である。
【００３１】
表面へのチャンバの密な近接、および比較的小さい圧力勾配は、チャンバを通る隣接した気相中のマスの最小希釈での移送を可能にする。したがって、より高い濃度におけるより低い流量を移送し収集してもよい。本方法は、また、隣接した気相中に配置された比較的小量のマスを移送し収集するのに適している。間隙高さは、一般に３ｃｍ以下、好ましくは１．５ｃｍ以下、最も好ましくは０．７５ｃｍ以下である。さらに、好ましい実施形態において、間隙は、チャンバの周縁で実質的に均一である。しかし、間隙は、変わってもよいし、特定の用途のため不均一であってもよい。好ましい実施形態において、チャンバは、チャンバの下で搬送される材料またはウェブより広い周縁を有してもよい。そのような場合、チャンバは、圧力勾配からの単位幅あたりの時間平均マスフロー（Ｍ１）をさらに低減するために、側部をシールするように構成することができる。チャンバは、また、異なった形状の材料表面に適合するように構成可能である。たとえば、チャンバは、シリンダの表面に適合するように、丸みをつけられた下部周縁を有することができる。
【００３２】
使用される材料としては、チャンバに密に近接して位置決めすることができるいかなる材料も挙げてもよい。好ましい材料はウェブである。ウェブは、１つ以上の材料層、または基材上に塗布されたコーティングを含んでもよい。
【００３３】
方法は、また、図１ａに一般に記載されているような本発明の装置１０ａを使用して行うことができる。式ＩＡに関して上で言及されたように、総マスフローが、材料からの気相成分の発生速度に近く一致するように選択されることが好ましいという本発明の一般原理の部分的な例外は、気体フローの任意の導入を伴う。気体フローの総マスは、一般に基材の上に微粒子汚染がない環境を提供することと一致して、できるだけ低くなければならない。方法のこの変更と関連して、装置１０ａは、また、隣接した気相（図示せず）を備えた少なくとも１つの主面１４を有する基材１２を提供することを含む。基材１２は、制御表面１５の下で矢印「Ｖ」の方向に動き、したがって、制御間隙「Ｇ」を画定する。気体導入デバイス２１を有する第１のチャンバ１７が、制御表面１５の近くに位置決めされる。
【００３４】
気体導入デバイス２１の厳密な形態は、変更可能であり、気体ナイフ、気体カーテン、または気体マニホルドなどの手段を使用することができる。示された実施形態は、プレナムの形態の第１のチャンバ１７を示すが、気体導入デバイス２１が、制御表面１５のレベルからある距離に位置決めされることは、本発明の要件ではない。第２のチャンバ１６ａも制御表面１５の近くに位置決めされ、気体取出しデバイス１８ａを有する。もう一度、示された実施形態は、プレナムの形態の第２のチャンバ１６ａを示すが、気体取出しデバイス１８ａが、制御表面１５のレベルに位置決めされることは、本発明の要件ではない。最も好ましい実施形態において、第１のチャンバ１７および第２のチャンバ１６ａは、図１ａに示されているように制御表面１５の互いに反対側の端部に位置する。
【００３５】
第１のチャンバ１７は、第１のチャンバ１７と基材１２との間の第１の間隙Ｇ１を画定する。第２のチャンバ１６ａは、第２のチャンバ１６ａと基材１２との間の第２の間隙Ｇ２を画定する。いくつかの実施形態において、第１の間隙Ｇ１、第２の間隙Ｇ２、および制御間隙Ｇは、すべて、等しい高さであるが、いくつかの他の好ましい実施形態において、第１の間隙Ｇ１または第２の間隙Ｇ２の少なくとも１つが、制御間隙Ｇと異なった高さを有する。第１の間隙、第２の間隙、および制御間隙がすべて３ｃｍ以下である場合、最良の結果が達成される。いくつかの好ましい実施形態において、第１の間隙、第２の間隙、および制御間隙はすべて０．７５ｃｍ以下である。
【００３６】
間隙Ｇ、Ｇ１、およびＧ２に加えて、蒸気成分の希釈を、また、図１ａの延在部２３および２５などの機械的特徴を使用することによって最小にしてもよい。間隙Ｇ３およびＧ４を有する延在部２３および２５を、装置の前端および後端の両方のうちの１つに加えてもよい。当業者は、特定の目的のために選択される特定の実施形態によって、延在部を装置のさまざまな部材に取付けてもよいことを認める。
【００３７】
制御表面１５と、第１のチャンバ１７と、第２のチャンバ１６ａと、基材１２の表面１４との間の隣接した気相は、ある量のマスを所有する領域を画定する。延在部２３および２５は、ある量のマスを所有する隣接した気相を有する、制御表面の下の領域をさらに画定してもよい。領域内のマスは、一般に気相である。しかし、上述されたように、当業者は、領域が、また、液相または固相、または３つの相すべての組合せであるマスを収容してもよいことを認める。さらに、Ｍ１’ストリームは、反応性成分、または任意に、Ｍ４からリサイクルされた少なくともいくつかの成分を含有してもよい。
【００３８】
好ましい実施形態において、領域からのマスの少なくとも一部が、誘起されたフローによってチャンバ１６ａを通って移送される。フローは、当業者によって一般に認められる従来の機構によって誘起してもよい。チャンバ内へのおよびチャンバを通る、単位幅あたりのマスのフローは、式１Ａで表される。
Ｍ１＋Ｍ１’＋Ｍ２＋Ｍ３＝Ｍ４（式１Ａ）
【００３９】
図１ａは、本発明の方法を実施する際に生じるさまざまなフローストリームを示す。Ｍ１は、圧力勾配から生じる、領域内へのまたは領域からの間隙を通る、単位幅あたりの総正味時間平均マスフローである。上述されたように、この式中、Ｍ１は符号付き数であり、図面が示すように領域内への小さい流入を表す場合は正であり、示された矢印と反対の、領域内からの小さい流出を表す場合は負である。本発明の目的のため、Ｍ１は、本質的に、本発明が最小にしようと望む希釈ストリームを表す。Ｍ１’は、気体導入デバイス２１から領域内への気体の総正味時間平均マスフローである。しかし、本発明は、Ｍ１’が、それが生じさせる希釈を許容することができる主面１４のきれいさの点で、十分な向上をもたらすことができることを認める。Ｍ２は、材料の少なくとも１つの主面からまたは材料の少なくとも１つの主面内への、前記領域内へのおよびチャンバを通る、単位幅あたりの時間平均マスフローである。上のように、Ｍ３は、材料の動きから生じる、間隙を通る領域内へのおよびチャンバを通る、単位幅あたりの総正味時間平均マスフローであり、Ｍ４は、第２のチャンバを通る、単位幅あたりに移送されるマスの時間平均速度である。
【００４０】
本方法および装置は、チャンバを通って輸送される希釈気体の量を大幅に低減するように構成され、上の説明と平行して、Ｍ１の絶対値は、好ましくは０．２５ｋｇ／秒／メートル以下である。最も好ましくは、Ｍ１の絶対値は、０．１ｋｇ／秒／メートル以下であり、さらに好ましくは、０．０１ｋｇ／秒／メートル以下である。Ｍ１’の値は、微粒子欠陥から主面１４を保護するために気体が必要でない場合はゼロであってもよいが、好ましくは、存在する場合は０．２５ｋｇ／秒／メートルを超えてはならない。多くの好ましい状況において、Ｍ１’は、ゼロを超えるが０．０２５ｋｇ／秒／メートル以下である。チャンバは、気相成分をチャンバ内に引かないための気相成分の過度の損失を伴わずにまたは相当の希釈を伴わずに、気相成分の十分な収集をもたらすように、適切なサイズにされ適切に操作される。当業者は、気相成分の適切な回収のために、所与の材料の蒸発速度および必要な流体流量の両方に対処するように、チャンバを設計し操作することができる。可燃性気相成分があれば、安全上の理由のため、可燃性上限より高い濃度で蒸気を捕捉することが好ましい。さらに、間隙をウェブのかなりの部分にわたって維持してもよい。いくつかのチャンバを、また、ウェブ処理経路に沿ってさまざまなポイントに動作状態で配置してもよい。各個別のチャンバを、プロセス変形および材料変形に対処するように、異なった圧力、温度、および間隙で操作してもよい。
【００４１】
領域からチャンバを通るマスの移送は、圧力勾配を誘起することによって達成される。圧力勾配は、一般に、機械的デバイス、たとえば、ポンプ、ブロワ、およびファンによって生じる。圧力勾配を誘起する機械的デバイスは、チャンバと連通する。したがって、圧力勾配は、チャンバを通るおよびチャンバ内の排気ポートを通るマスフローを開始する。当業者は、また、圧力勾配をまた気相成分の密度勾配から得てもよいことを認める。
【００４２】
チャンバは、また、チャンバを通って輸送されるマスの相を制御し、それにより、マス中の成分の相変化を制御するための１つ以上の機構を含んでもよい。たとえば、凝縮物がチャンバの内部部分上に形成するのを防止するために、従来の温度制御デバイスをチャンバに組入れてもよい。従来の温度制御デバイスの非限定的な例としては、加熱コイル、電気ヒータ、および外部熱源が挙げられる。加熱コイルは、チャンバ内の十分なエネルギーを与えて、蒸気成分の凝縮を防止する。従来の加熱コイルおよび熱伝達流体が、本発明での使用に適している。
【００４３】
特定の気相組成によっては、チャンバは、任意に、火炎防止能力を含んでもよい。チャンバ内に内部に配置された火炎防止デバイスは、大規模な火災または爆発を防止するために、気体が通過することを可能にするが、火炎を消す。火炎は、自立発熱（エネルギー発生）化学反応が起こる、ある体積の気体である。火炎防止デバイスは、一般に、操作環境が、酸素、高温、および燃焼性混合物を作るために適切な割合で酸素と混合された可燃性気体を含む場合に必要である。火炎防止デバイスは、示された要素の１つを除去することによって働く。好ましい実施形態において、気相成分は、熱吸収材料で画定された狭い間隙を通過する。間隙および材料の両方のサイズは、特定の蒸気組成による。たとえば、チャンバは、たとえば、メッシュ開口部が全国防火協会規格（Ｎａｔｉｏｎａｌ  Ｆｉｒｅ  Ｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎ  Ａｓｓｏｃｉａｔｉｏｎ  Ｓｔａｎｄａｒｄｓ）に従うサイズである、細かいメッシュの金属スクリーンによって底部に収容された、アルミニウムなどの、エキスパンドメタル熱吸収材料で充填してもよい。
【００４４】
本発明に使用される任意の分離デバイスおよび搬送設備も、火炎防止能力を有することができる。当業者によって認められる従来の技術が、本発明での使用に適している。火炎防止デバイスは、不活性ガスを導入せずに、チャンバおよびその後の処理設備に使用される。したがって、蒸気ストリームの濃度は、一般に、効率的な分離実施を可能にするように維持される。
【００４５】
本方法は、気相組成物の連続収集に適している。気相組成物は、一般に、好ましくは希釈を伴わずに、チャンバからその後の処理工程に流れる。その後の処理工程は、たとえば、気相中の１つ以上の成分の分離または破壊のような、任意の工程を含んでもよい。分離処理工程は、制御されてチャンバ内で内部で起こってもよいし、外部で起こってもよい。好ましくは、蒸気ストリームは、たとえば、吸収、吸着、膜分離、または凝縮などの、従来の分離プロセスを用いて分離される。蒸気組成物の高濃度および低体積フローは、従来の分離実施の全効率を高める。最も好ましくは、蒸気成分の少なくとも一部が、０℃以上の温度における蒸気成分のその後の分離を可能にするのに十分に高い濃度で捕捉される。この温度は、分離プロセスの間の霜の形成を防止し、これは、設備の利点およびプロセスの利点の両方を有する。
【００４６】
チャンバからの蒸気ストリームは、蒸気、または蒸気および液相混合物を含有してもよい。蒸気ストリームは、また、分離プロセス前に濾過することができる微粒子物質を含んでもよい。適切な分離プロセスとしては、たとえば、気体ストリーム中の蒸気組成物の濃縮、気体ストリーム中の希釈蒸気組成物の直接凝縮、気体ストリーム中の濃縮蒸気組成物の直接凝縮、直接２段階凝縮、活性炭または合成吸着媒体を用いた気体ストリーム中の希釈蒸気組成物の吸着、活性炭または合成吸着媒体を用いた気体ストリーム中の濃縮蒸気組成物の吸着、高吸収特性を有する媒体を用いた気体ストリーム中の希釈蒸気相成分の吸収、および、高吸収特性を有する媒体を用いた気体ストリーム中の濃縮蒸気相成分の吸収などの、従来の分離実施が挙げられる。破壊デバイスとしては、熱酸化装置などの従来のデバイスが挙げられる。任意に、気相成分の組成によって、ストリームを、チャンバを出た後、排出してもよいし、濾過して排出してもよい。
【００４７】
本発明の１つの好ましい実施形態が、図２〜４に示されている。本発明の装置２０が、加熱要素２４とチャンバ２６との間に、ウェブ搬送システム（図示せず）によって搬送されるウェブ２２を含む。ウェブ２２は、少なくとも１つの蒸発性成分（図示せず）を含有する材料を含む。チャンバ２６は、下部周縁２８を含む。チャンバ２６は、チャンバ２６の下部周縁２８がチャンバとウェブ２２との間の間隙Ｈを画定するように、ウェブ２２に密に近接して位置決めされる。チャンバ２６は、任意に、加熱コイル３０と、火炎防止要素３２と、火炎防止要素３２より上のヘッド空間３９とを含む。マニホルド３４が、圧力制御機構（図示せず）への連結を提供する。マニホルド３４は、最後に、蒸気をその後の処理工程に搬送するための出口３６を提供する。
【００４８】
操作中、加熱要素２４は、主として伝導熱エネルギーをウェブ材料２２の底部側に与えて、ウェブ材料中の蒸発性成分を気化させる。チャンバ２６は、蒸気がウェブ材料２２から発生するとき、少なくとも一部が垂直間隙Ｈを横切っておよびチャンバ２６内に搬送されるように、圧力勾配で操作される。チャンバ２６内に引かれた蒸気は、さらなる処理のために、マニホルド３４および出口３６を通って搬送される。間隙Ｈおよび圧力勾配は、かなりの希釈を伴わずに、チャンバ２６内の蒸気の捕捉を可能にする。
【００４９】
好ましい実施形態は、材料から蒸発性成分を移送し収集することに関する。蒸発性成分を、材料中、材料の表面上、または隣接した気相中に含めてもよい。材料としては、たとえば、コーティング基材、ポリマー、顔料、セラミックス、ペースト、織布、不織布、繊維、粉末、紙、食品、薬品、またはそれらの組合せが挙げられる。好ましくは、材料はウェブとして提供される。しかし、材料の別々のセクションまたはシートを使用してもよい。
【００５０】
材料は、少なくとも１つの蒸発性成分を含む。蒸発性成分は、気化させ、材料から分離することができる任意の液体または固体組成物である。非限定的な例としては、水またはエタノールなどの、有機化合物および無機化合物またはそれらの組合せが挙げられる。一般に、蒸発性成分は、もともと、材料の初期製造のための溶媒として使用することがあった。本発明は、その後の溶媒の除去に十分に適している。
【００５１】
本発明によれば、少なくとも１つの蒸発性成分を気化させるために十分な量のエネルギーが材料に供給される。蒸発性成分を気化させるために必要なエネルギーを、放射、伝導、対流、またはそれらの組合せによって供給してもよい。たとえば、伝導加熱は、平坦な加熱されたプレート、湾曲した加熱されたプレートに密に近接して、材料を通過させるか、加熱されたシリンダの周りに材料を部分的に巻くことを含むことができる。対流加熱の例としては、ノズル、ジェット、またはプレナムによって、熱空気を材料に向けることが挙げられる。無線周波数、マイクロ波、または赤外線などの電磁放射線を、材料に向け、材料によって吸収され、材料の内部加熱を引起してもよい。エネルギーは材料のどの表面に与えてもよいし、またはすべての表面に与えてもよい。さらに、材料に、十分な内部エネルギーを与えてもよく、たとえば、材料の予熱、または材料中で起こる発熱化学反応である。さまざまなエネルギー源を個別にまたは組合せて使用してもよい。
【００５２】
当業者は、材料を加熱し成分を蒸発させるためのエネルギーを、従来の源から供給してもよいことを認める。たとえば、十分なエネルギーを、電気、燃料の燃焼、または他の熱源によって提供してもよい。エネルギーを、付与ポイントに直接、または水もしくは油などの加熱された液体、空気もしくは不活性ガスなどの加熱された気体、もしくはスチームなどの加熱された蒸気、もしくは従来の熱伝達流体によって間接的に、供給してもよい。
【００５３】
本発明のチャンバは、チャンバの下部周縁と材料との間の間隙を形成するために、材料に密に近接して位置決めされる。間隙は、好ましくは、材料の表面とチャンバの底部との間の実質的に均一な空間距離である。間隙距離は、好ましくは３センチメートル以下、最も好ましくは１．５センチメートル以下、さらに好ましくは０．７５センチメートル以下である。チャンバは、蒸気がチャンバ内に引っ張られるように、圧力勾配で操作される。材料へのチャンバの密な近接は、蒸気がチャンバ内に引っ張られるときに蒸気の希釈を最小にする。間隙に加えて、蒸気成分の希釈を、また、チャンバに加えられた、図２〜４の延在部３５、３７などの機械的特徴を使用することによって最小にしてもよい。延在部は、また、ウェブを越えて延在し、ホットプラテン２４に対して接触するとき、サイドシールを提供してもよい。
【００５４】
本発明によれば、総マスフローが、材料からの気相成分の発生速度に近く一致するように選択されることが好ましい。これは、蒸気成分の希釈または損失を防止するのを助ける。チャンバからの総体積流量は、好ましくは、蒸気成分の体積フローの少なくとも１００％である。さらに、本発明は、チャンバの入口表面を横切る実質的に均一なフローを達成することができる。これは、ヘッド空間がチャンバ内に多孔性媒体の層より上に存在する場合に達成してもよい。示されたケースにおいて、ヘッド空間内の横方向の圧力降下は、多孔性媒体を通る圧力降下に対して無視できるほどである。当業者は、ヘッド空間および多孔性媒体の細孔径を調整して、チャンバの入口表面を横切る流量を調整してもよいことを認めるであろう。
【００５５】
別の好ましい実施形態において、本発明のチャンバを従来の間隙乾燥システムと組合わせてもよい。間隙乾燥は、伝導主体のエネルギー伝達と組合わされて直接溶媒凝縮を行い、したがって、蒸発させ溶媒蒸気を運び去るために、加えられる強制対流の使用を必要としないシステムである。間隙ドライヤが、小さい間隙によって分離されたホットプレートおよびコールドプレートからなる。ホットプレートは、ウェブのコーティングされていない側に隣接して配置され、エネルギーを供給して、コーティング溶媒を蒸発させる。コーティング側に隣接して配置されたコールドプレートは、間隙を横切る溶媒蒸気移送および凝縮のための駆動力を与える。コールドプレートには、液体がコーティング表面上に滴り戻るのを防止する表面ジオメトリが設けられる。乾燥および同時の溶媒回収は、コーティング基材が２つのプレートの間の間隙を通って移送されるときに起こる。間隙乾燥システムは、全体を引用により本明細書に援用する米国特許第６，０４７，１５１号明細書、米国特許第４，９８０，６９７号明細書、米国特許第５，８１３，１３３号明細書、米国特許第５，６９４，７０１号明細書、米国特許第６，１３４，８０８号明細書、および米国特許第５，５８１，９０５号明細書に十分に記載されている。
【００５６】
チャンバを間隙乾燥システムのいくつかの任意のポイントに位置決めしてもよい。たとえば、チャンバを、間隙ドライヤのいずれの対向する端部にも、間隙ドライヤ内に内部に、またはそれらの組合せに配置してもよい。図５ａは、間隙乾燥システム４２の後縁４４に位置決めされたチャンバ４０を示す。
【００５７】
従来の間隙乾燥タイプ構成において、いくつかの気相成分が、移動するウェブからの抗力によって輸送される。ウェブと頂部プレートとの間の間隙内の気相成分は問題となることがあり、というのは、それは、蒸発性成分で名目上飽和されていることがあるからである。この成分（溶媒または他の成分）は、環境、健康、または安全上の考慮のため、問題となることがある。間隙が十分に小さい場合、この排気フローの体積Ｑを、ウェブ速度Ｖweb、頂部間隙高さｈu、およびフィルム／ウェブ幅Ｗから容易に計算することができる。
Ｑ＝（１／２）（Ｖweb）（Ｗ）（ｈu）
たとえば、０．５０８メートル／秒のウェブ速度、１．５３メートルの幅、および０．０４９２ｃｍの間隙の場合、これは、毎秒０．００１２３立方メートルのフローを意味する。これは、本発明より数桁高い気相フローを有する他のより従来の乾燥手段より、考慮すべき、小さく、ずっと扱いやすいフローである。
【００５８】
したがって、本発明のチャンバは、ウェブ材料の隣接した気相中の比較的小さい体積の材料を移送し収集するための適切な手段である。基本的な実施形態が図５ａに示されている。間隙乾燥システム４２が、凝縮プレート４８とホットプレート５０との間に位置決めされたウェブ４６を含む。距離Ｈの間隙が、ウェブ４６の上面と凝縮プレート４８との間に形成される。凝縮プレート４８は、凝縮された材料を凝縮表面５４から離れて搬送するための毛管表面５２を含む。間隙乾燥システム４２を出る気相成分を収集するために、チャンバ４０が、ウェブ４６が間隙を出るポイントに設けられる。
【００５９】
チャンバを通るマスフローを、チャンバの後縁にシールを付与することによって助けてもよい。シールは、気体がチャンバの後縁を出るのを防止し、したがって、それをチャンバ内に強制するためのスイープとして機能する。シールは、強制気体または機械的シールを含むことができる。図５ａは、チャンバの外側部分４１上の下方矢印の方向の任意の強制気体空気フローＦを示す。強制された気体は、移動するウェブ４６によって運ばれるいかなる気相成分も阻止する。気体は、きれいな空気、窒素、二酸化炭素、または他の不活性ガス系であることができる。
【００６０】
機械的シールも、気相成分をチャンバ内に強制するために使用可能である。図５ｂは、チャンバ４０を通って移送される希釈物の量を低減するための、チャンバ４０の外側部分４１における可撓性シール要素５６の使用を示す。可撓性シール５６は、ウェブ４６上を引き摺られるか、ウェブ４６に対して小さい間隙で隔置することができる。この場合、間隙は不均一であり、シールの近くの出口におけるＨはゼロに近づく。
【００６１】
機械的シールは、また、図６に示されているような引込み式シーリング機構を含んでもよい。引込み式シーリング機構７６は、チャンバ６０、および凝縮プレート６８とホットプレート７０とを含む間隙乾燥システム６２とともに、通常の連続操作のための係合された位置で示されている。この配列において、引込み式シーリング機構７６を、ウェブ６６の表面に対して、機械的シールの他の形態より小さい間隙でセットしてもよい。より小さい間隙は、コーティングまたはウェブ表面を引掻くか損傷する可能性なく、捕捉のため、移動するウェブ６６から気相成分の境界層を除去するのにより効果的である。ウェブ６６の表面に対するこの間隙は、０．００５０８ｃｍから０．０５０８ｃｍ以上であることができる。より小さい間隙は、気相成分の境界層を除去するのにより効果的である。引込み式シーリング機構７６の効果は、シーリングポイントにおけるウェブに対応するシーリング面７８を維持しながら、シールの厚さを増加させることによって向上される。図６に示されているようなアイドラロール８０があれば、引込み式シーリング機構７６は、アイドラロール８０の半径に対応する丸みをつけられた形状を有する。引込み式シーリング機構の厚さは、１．５ｃｍから３ｃｍを超えることができる。より厚いプレートは、シーリング領域を増加させ、したがって、それをより効果的にする。実際の厚さは、アイドラ半径およびアイドララップ角度などのファクタによる。シールは、アクチュエータ８２または他の機械的手段の使用によって、引き込まれた位置に移動させてもよい。引き上げられた配列は、シーリング機構７６の汚染やウェブ６６の損傷を防止したり、過剰に厚いコーティングの通過を可能にしたり、スプライスまたは他のアプセット状態の通過を可能にしたりする。当業者は、引込み式シーリング機構７６を引き込むことを、スプライスまたはコーティング過剰厚さなどの既知のアプセットのために自動化し制御することができるか、（チップバー、レーザ検査デバイスなどの）アプセットのためのセンサ（図示せず）に連結さえして、予期されない事象のために引き込むことを可能にすることができることを認める。
【００６２】
本発明の装置は、適切な間隙を確実にするために、材料をチャンバに密に近接して固定するための材料支持機構を使用する。従来の材料処理システムおよびデバイスが、本発明での使用に適している。
【００６３】
装置は、上述されたようなチャンバを含み、これは、次に、材料の表面とチャンバの下部周縁との間の間隙を画定するように、材料の上に配置される。チャンバは、従来の材料から構成され、特定の用途標準を満たすように構成されてもよい。チャンバは、独立型デバイスとして設けられてもよく、たとえばオーブンエンクロージャなどの閉込められた環境中に配置してもよい。さらに、チャンバ内に任意に配置された火炎防止デバイスおよび加熱コイルは、従来の認知された設備および材料を含んでもよい。
【００６４】
材料中の少なくとも１つの蒸発性成分を気化させるために、上述されたようなエネルギー源を使用して、十分なエネルギーを材料に与える。当該技術において一般に認められる加熱方法および熱伝達設備が、本発明での使用に適している。
【００６５】
チャンバ内に収集された濃縮蒸気ストリームを、吸収、吸着、膜分離、または凝縮と一般に説明される従来の分離設備およびプロセスを用いてさらに分離してもよい。当業者は、蒸気組成および望ましい分離効率に基いて、特定の分離実施および設備を選択することができる。
【００６６】
操作中、本発明は、大幅な希釈を伴わずに、および乾燥システム内の蒸気成分の凝縮を伴わずに、蒸気成分の少なくとも一部を捕捉する。高濃度での蒸気成分の収集は、材料の効率的な回収を可能にする。乾燥システム内の凝縮がないことは、凝縮物が製品上に落ちることによる製品品質問題を低減する。本発明は、また、比較的低い空気フローを用い、これは、異物の乾燥システムへの導入を著しく低減し、したがって、完成製品の製品品質問題を防止する。
【実施例】
【００６７】
実施例１
図７を参照して、直火（ｄｉｒｅｃｔ  ｆｉｒｅｄ）ヒータボックス１０２を備えたオーブン１００を本実施例で使用した。オーブン１００は、多数の高速ノズル１０６を備えた供給空気プレナム１０４を有する。これらの高速対流ノズル１０６を、基材材料１０８から２．５ｃｍ以内に配置した。材料１０８は、半硬質ビニル分散系が表面上にコーティングされたプラスチックフィルムのウェブである。高速ノズル１０６は、高熱を材料１０８に伝達する。ノズル出口における放出空気速度は、オーブン温度において毎秒２０〜３０メートルであった。ヒータボックスは、再循環ファン１１０と、調節直火バーナ１１２とを有する。ヒータボックスは、再循環空気１１４を新しい補給空気１１６と混合し、これを、ヒータボックス１０２を通過させた。直火バーナ１１２は、１５０°から２００℃に放出空気温度を制御するように調節した。オーブンの所望の操作圧力は、オーブン排気１１８および補給空気１１６を制御することによって維持される。チャンバ１２０は、ステンレス鋼から製造された１０ｃｍ×１０ｃｍ×長さ２００ｃｍの構造体である。多数のチャンバ（図示せず）を、オーブン１００全体にわたって材料１０８から１．５ｃｍ以内に装着した。各チャンバ１２０は、頂部において３つの１．２ｃｍの出口を有する。３つの出口は、直径２ｃｍのマニホルド１２２内で結合される。マニホルド１２２は、直径が２ｃｍであり、オーブンケーシングを通ってオーブン１００の外側に貫通する。オーブン本体の外側のマニホルド１２２は、コンデンサ１２４に連結される。コンデンサ１２４は、チューブ設計の範囲内のチューブであり、ステンレス鋼から製造される。内側チューブは直径が２ｃｍであり、外側チューブは直径が３．５ｃｍである。コンデンサ１２４は、直径２ｃｍのプラント冷水入口１２６と、直径２ｃｍの冷水出口１２８とを有する。プラント冷水は、冷水入口１２６において５°〜１０℃であった。材料１０８からの蒸気成分を、チャンバ１２０内で収集し、その後、コンデンサ１２４内で凝縮し、次に、セパレータ１３０内で収集した。セパレータ１３０からのきれいな気体フローを、直径２ｃｍのＰＶＣパイプを通して真空ポンプ１３２に送った。真空ポンプ１３２は、オーブン操作圧力に対して圧力勾配でチャンバ１２０を維持するように制御される。真空ポンプ１３２の放出物は、オーブン本体に送り戻される。この方法は、大幅な希釈を伴わずに、材料１０８からかなりの量の気化成分を収集する。４０００時間の操作後、凝縮材料の蓄積が、オーブン１００の内部領域内で観察された。これは、従来のシステムからのおよそ１００％の向上に相当する。デバイスの設置前、２０００時間の操作後、凝縮物が観察されていた。
【００６８】
実施例２〜５
下記比較表、表１は、典型的な設備構成および操作条件における異なったシステムの計算例を示す。Ｍ１、Ｍ２、Ｍ３、およびＭ４の定義は、上述されたものと同じである。Ｍ５は、チャンバに提供される任意の付加的な希釈ストリームの単位幅あたりの時間平均マスフロー（ｋｇ／秒／メートル）を表す（たとえば、対流オーブン内の補給空気ストリーム）。材料の幅（「ｗ」（ｃｍ））は、材料の動きに垂直な方向の（間隙の）測定値である。時間平均気相速度（「＜ｖ＞」）は、先に定義され、メートル毎秒の単位を有する。圧力差（「ΔＰ」（Ｐａ））は、チャンバの下部周縁とチャンバの外側との間の圧力勾配である。材料速度（「Ｖ」）は、メートル毎秒で測定される。
【００６９】
間隙を通る気相成分の平均速度＜ｖ＞は、熱線流速計などの速度計を使用して測定するか、システム間隙断面積を知るとともに、式１から計算するか、下記式を用いて推定することができる。
【数２】
2010281563.tif 000004
体積フローＱとマスフローＭとの間の関係は、Ｍ＝ρＱであり、ここで、ρ（キログラム毎立方メートル）は、気相成分の平均密度である。理想気体の法則（Ｉｄｅａｌ  Ｇａｓ  Ｌａｗ）の代入によって、気相温度依存を組入れることができ、下記式となる。
【数３】
2010281563.tif 000005
ここで、ＭＷは気相の分子量であり、ｐは圧力であり、Ｒは気体定数であり、Ｔは気相温度である。希釈フローＭ１を、それが唯一の未知のものである場合、式１を用いて計算するか、次の式を用いることから計算することができる。
Ｍ１＝ρＨ＜ｖ＞（式４）
【００７０】
比較例２
典型的な空気対流乾燥システムは、高速対流ノズルを収容する大きいエンクロージャからなる。ウェブ形態の材料は、幅が７６．２ｃｍ、高さが１０．２ｃｍの入口間隙を通って入る。材料は、入口間隙と同じ寸法を有する出口スロットを通って出る。材料を、約１メートル／秒の速度で間隙の中心を通って移送した。材料は、有機溶媒ベースのコーティングを備えたポリエステルウェブからなり、材料がエンクロージャを通過するとき乾燥させた。ドライヤシステム操作条件は次の通りであった。すなわち、１８．６ｋｇ／秒／メートルのチャンバ内の全再循環フロー、および−５Ｐａに設定されたエンクロージャ（チャンバ）圧力である。チャンバを通る排気フローＭ４は、７．４３ｋｇ／秒／メートルであった。−５Ｐａの圧力勾配から生じる、入口間隙および出口間隙を通るおよびチャンバ内へのフローＭ１は、０．７１ｋｇ／秒／メートルであった。Ｍ１は式４を用いて計算した。コーティング溶液溶媒の蒸発から生じるフローＭ２、（すなわち、乾燥）は、０．０２２ｋｇ／秒／メートルであった。Ｍ２の値は、１．５体積％の溶媒濃度のＬＦＬを有する溶媒について、２０％の可燃性下限（ＬＦＬ）でフローストリームＭ４が維持されることを想定して計算した。チャンバを通る材料の動きから生じる間隙内への正味フローＭ３は、０であった。チャンバ内への補給空気のフローＭ５は、６．７ｋｇ／秒／メートルであった。間隙を通る総正味平均気相速度は、式２、＜ｖ＞＝２．９ｍ／ｓｅｃを用いて計算した。計算値は、熱線流速計を使用して得られた測定値によって確かめられた。
【００７１】
比較例３
典型的な不活性対流乾燥システムは、高速対流ノズルを収容する大きいエンクロージャからなる。材料は、幅が７６．２ｃｍ、高さが２．５４ｃｍの入口間隙を通って入る。材料は、入口間隙と同じ寸法を有する出口間隙を通って出る。材料を、１メートル／秒の速度で間隙の中心を通って輸送した。材料は、有機溶媒ベースのコーティングを備えたポリエステルウェブからなり、材料がエンクロージャを通過するとき乾燥させた。ドライヤシステム操作条件は次の通りであった。すなわち、５．６６ｋｇ／秒／メートルのチャンバ内の全再循環フロー、および２．５Ｐａに設定されたエンクロージャ圧力である。チャンバを通る排気フローＭ４は、１．４８ｋｇ／秒／メートルであった。正の２．５Ｐａの圧力勾配から生じる、チャンバから入口間隙および出口間隙を通るフローＭ１は、０．１２ｋｇ／秒／メートルであった。Ｍ１は式４を用いて計算した。コーティング溶液溶媒の蒸発から生じるフローＭ２、（すなわち、乾燥）は、０．０３ｋｇ／秒／メートルであった。これは、希釈ストリームＭ５の一部としてドライヤに戻される前、Ｍ４から（分離デバイスにおいて）回収された溶媒２体積％から定めた。チャンバを通る材料の動きから生じる間隙内への正味フローＭ３は、０であった。付加的な希釈ストリームＭ５は、１．５７ｋｇ／秒／メートルであった。これは、分離デバイスからの戻りフロー、および不活性ガス補給ストリームから構成された。間隙を通る総正味平均気相速度は、式２、＜ｖ＞＝２ｍ／ｓｅｃを用いて計算した。
【００７２】
実施例４
この実施例において、間隙ドライヤを出る気相成分を捕捉し収集するために、蒸気収集装置を従来の間隙乾燥システムと一体化させた。ウェブを、搬送システムによって本発明の装置を通って搬送した。ウェブは、エタノールおよび水中に分散された無機材料でコーティングされたポリエステルフィルムから構成される。ウェブは、幅ｗが３０．５ｃｍ、高さＨが０．３２ｃｍの入口間隙を通って入る。材料は、入口間隙と同じ寸法を有する出口間隙を通って出る。ウェブを、０．０１５メートル／秒の速度で、間隙を通っておよびチャンバの下を移送した。排気フローＭ４は、０．００６６ｋｇ／秒／メートルであることが測定された。誘起された圧力勾配から生じる、チャンバから入口間隙および出口間隙を通るフローＭ１は、ほぼ同じ、０．００６６ｋｇ／秒／メートルであった。Ｍ１は、式１を用いて計算した。ウェブおよびコーティングは、あらゆる実際的な目的のため、間隙ドライヤを出ると乾燥し、したがって、Ｍ２は０であった。これは、標準再乾燥測定を用いて確かめ、ウェブおよびコーティングのサンプルが、高温で再乾燥させる間、事実上重量損失を示さなかった。チャンバを通る材料の動きから生じる間隙内への正味フローＭ３は、０であり、付加的な希釈ストリームＭ５がなかった。間隙を通る平均気相速度は、式１および式４、＜ｖ＞＝０．０８６ｍ／ｓｅｃから計算した。圧力勾配は、式２を用いて０．００４５Ｐａであることが計算された。
【００７３】
実施例５
この実施例において、ウェブを、搬送システムによって、図２〜４に開示されたものと実質的に同様の装置を通って搬送した。ウェブは、トルエン中の１０％スチレンブタジエンコポリマー溶液からなる材料でコーティングされたポリエステルフィルムから構成される。ウェブは、チャンバの下を通過し、それにより、チャンバの下部周縁と材料の露出した表面との間の間隙が形成される。間隙は、幅ｗが１５ｃｍ、高さＨが０．３２ｃｍであった。材料は、入口間隙と同じ寸法を有する間隙でチャンバの下から出る。ウェブを、０．０２５４メートル／秒の速度で、間隙を通っておよびチャンバの下を移送した。ドライヤシステム操作条件は、次の通りであった。加熱要素を８７℃で維持し、チャンバを５０℃で維持した。排気フロー（Ｍ４）は、０．００１５５ｋｇ／秒／メートルであることが測定された。誘起された圧力勾配から生じる、チャンバから入口間隙および出口間隙を通るフローＭ１は、０．０００９４ｋｇ／秒／メートルであった。Ｍ１は、式１を用いて計算した。トルエンの蒸発から生じるフローＭ２は、０．０００６１ｋｇ／秒／メートルであった。チャンバを通る材料の動きから生じる間隙内への正味フローＭ３は、０であった。付加的な希釈ストリームＭ５はなかった。間隙を通る総正味平均気相速度は、式１、式３、および式４＜ｖ＞＝０．１２３ｍ／ｓｅｃから計算された。
【００７４】
【表１】
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【００７５】
本発明の一般原理の上記開示および先の詳細な説明から、当業者は、本発明に可能なさまざまな修正を容易に理解するであろう。したがって、本発明の範囲は、特許請求の範囲およびその均等物によってのみ限定されるべきである。
【図１】
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【図１ａ】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５ａ】
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【図５ｂ】
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【図６】
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【図７】
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【手続補正書】
【提出日】平成22年9月3日(2010.9.3)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
不特定長さの移動する基材を処理するための装置であって、
（ａ）前記基材の表面に密に近接し、前記基材との間に制御間隙を画定する、制御表面と、
（ｂ）前記制御表面の近くに位置するとともに気体導入デバイスを有する第１のチャンバと、
（ｃ）前記制御表面の近くに位置するとともに気体取出しデバイスを有する第２のチャンバとを含み、前記制御表面および前記第１および第２のチャンバが協働して、隣接した気相がある量のマスを有する領域を画定し、前記領域内の前記マスの少なくとも一部が移送されたときにＭ１＋Ｍ１’＋Ｍ２＋Ｍ３＝Ｍ４を満足し、
ここで、Ｍ１は、圧力勾配から生じる、前記領域内へのまたは前記領域からの単位幅あたりの総正味時間平均マスフローを意味し、
Ｍ１’は、前記気体導入デバイスから前記第１のチャンバを通る前記領域内への、単位幅あたりの気体の総正味時間平均マスフローを意味し、
Ｍ２は、前記基材の少なくとも１つの主面からまたは前記基材の少なくとも１つの主面内への、前記領域内の、単位幅あたりの時間平均マスフローを意味し、
Ｍ３は、前記材料の動きから生じる、前記領域内への単位幅あたりの総正味時間平均マスフローを意味し、
Ｍ４は、単位幅あたりの、前記気体取出しデバイスを通るマス移送の時間平均速度を意味し、
（ｉ）Ｍ１は正の値であって前記領域内への気体の小さい流入があることと、
（ii）前記第１のチャンバと前記基材との間に画定された第１の間隙、前記第２のチャンバと前記基材との間に画定された第２の間隙、及び前記制御間隙の全てが３センチメートル以下であることと、
（iii）前記制御表面が凝縮表面であることと、
について、（ｉ）、（ii）及び（iii）のうちの少なくとも１つを満たし、
所望の気相成分を、大幅に希釈することなく前記領域を通して移送し又は前記領域から収集する、
装置。
【請求項２】
不特定長さの移動する基材を処理するための方法であって、
（ａ）制御表面を、前記基材と前記制御表面との間に制御間隙を画定するように、前記基材の表面に密に近接して配置する工程と、
（ｂ）気体導入デバイスを有する第１のチャンバを前記制御表面の近くに位置決めする工程と、
（ｃ）気体取出しデバイスを有する第２のチャンバを、前記制御表面および前記第１および第２のチャンバが協働して隣接した気相がある量のマスを有する領域を画定するように、前記制御表面の近くに位置決めする工程と、
（ｄ）前記領域内の前記マスの少なくとも一部を、Ｍ１＋Ｍ１’＋Ｍ２＋Ｍ３＝Ｍ４を満足するように移送する工程とを含み、
ここで、Ｍ１は、圧力勾配から生じる、前記領域内へのまたは前記領域からの単位幅あたりの総正味時間平均マスフローを意味し、
Ｍ１’は、前記気体導入デバイスから前記第１のチャンバを通る前記領域内への、単位幅あたりの気体の総正味時間平均マスフローを意味し、
Ｍ２は、前記基材の少なくとも１つの主面からまたは前記基材の少なくとも１つの主面内への、前記領域内の、単位幅あたりの時間平均マスフローを意味し、
Ｍ３は、前記材料の動きから生じる、前記領域内への単位幅あたりの総正味時間平均マスフローを意味し、
Ｍ４は、単位幅あたりの、前記気体取出しデバイスを通るマス移送の時間平均速度を意味し、
（ｉ）Ｍ１は正の値であって前記領域内への気体の小さい流入があることと、
（ii）前記第１のチャンバと前記基材との間に画定された第１の間隙、前記第２のチャンバと前記基材との間に画定された第２の間隙、及び前記制御間隙の全てが３センチメートル以下であることと、
（iii）前記制御表面が凝縮表面であることと、
について、（ｉ）、（ii）及び（iii）のうちの少なくとも１つを満たし、
所望の気相成分を、大幅に希釈することなく前記領域を通して移送し又は前記領域から収集する、
方法。
【外国語明細書】
2010281563000001.pdf