(57)【要約】基材を、少なくとも２つの回転巻線コーティングロッド（１５、１７）の湿潤表面部分と第１位置で繰返し接触させ、基材を基材上の異なる位置でかかる湿潤表面部分と再接触させることにより、基材上に連続した空洞の無い均一なコーティングが形成される。コーティングは、繰返し基材から拾上げられ基材上に配置され、より均一にされる。極めて均一であり極めて薄いコーティングを、低コストな設備を使用して迅速かつ容易に得ることができる。
2004517721.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基材上の湿潤コーティングの均一性を向上させる方法であって、前記コーティングを第１位置において、少なくとも２つの回転巻線コーティングロッドの湿潤面部分と接触させる工程と、前記コーティングを前記基材の異なる位置において前記湿潤面部分と再接触させる工程と、を含む方法。
【請求項２】
複数の前記コーティングロッドの、前記基材との接触周期が同じでない、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
複数の前記コーティングロッドの回転周期が、互いに周期的に関連しない、請求項２に記載の方法。
【請求項４】
少なくとも３つのコーティングロッドを備える、請求項１に記載の方法。
【請求項５】
前記コーティングロッドの全てが、互いに異なる回転周期を有する、請求項４に記載の方法。
【請求項６】
複数の前記コーティングロッドが、順番に徐々に小さくなるワイヤ直径を有する、請求項４に記載の方法。
【請求項７】
少なくとも５つのコーティングロッドを備える、請求項１に記載の方法。
【請求項８】
少なくとも１０個のコーティングロッドを備える、請求項１に記載の方法。
【請求項９】
複数の前記コーティングロッドの、前記基材との接触周期が同じである、請求項１に記載の方法。
【請求項１０】
少なくとも４つのコーティングロッドを備える、請求項９に記載の方法。
【請求項１１】
少なくとも１０個のコーティングロッドを備える、請求項９に記載の方法。
【請求項１２】
前記基材が、移動の方向を有し、前記コーティングロッドのうちの少なくとも１つの回転の方向が、前記基材の移動の方向と同じである、請求項１に記載の方法。
【請求項１３】
前記コーティングロッドのうちの少なくとも２つの回転の方向が、前記基材の移動の方向と同じである、請求項１２に記載の方法。
【請求項１４】
前記コーティングロッドがすべて、前記基材と同じ方向にかつ実質的に同じ速度で回転する、請求項１２に記載の方法。
【請求項１５】
前記基材が、ウェブを含み、前記コーティングロッドが、非駆動式であり、前記基材を圧迫し、前記基材の移動によって回転する、請求項１２に記載の方法。
【請求項１６】
前記基材が、回転支持材に取付けられるシートを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項１７】
コーティング欠陥を低減させまたは最小限に抑えるためにコーティングロッドの回転の周期を変更する工程をさらに含む、請求項１に記載の方法。
【請求項１８】
前記支持材の表面速度に対して一定または可変の表面速度差でコーティングロッドを動作させる工程をさらに含む、請求項１に記載の方法。
【請求項１９】
前記表面速度差が正弦状に変化する、請求項１８に記載の方法。
【請求項２０】
前記基材が、最初に不連続なコーティングを有する、請求項１に記載の方法。
【請求項２１】
前記コーティングが所定のパターンの縞を含む、請求項２０に記載の方法。
【請求項２２】
より均一なコーティングをもたらすために前記縞の幅を選択または変更する工程をさらに含む、請求項２１に記載の方法。
【請求項２３】
前記コーティングが所定のパターンの液滴を含む、請求項２０に記載の方法。
【請求項２４】
前記コーティングが、空洞のあるコーティングから空洞の無い連続したコーティングに変えられる、請求項１に記載の方法。
【請求項２５】
前記コーティングが、５μｍ未満の平均キャリパを有するように変えられる、請求項１に記載の方法。
【請求項２６】
前記コーティングが、前記基材上に１つまたは複数のコーティングのレーンを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項２７】
前記コーティングが、コーティング無しのレーンによって分離される同一または２つ以上の相異なる配合物を含む２つ以上のレーンを含む、請求項２６に記載の方法。
【請求項２８】
前記コーティングが、２つ以上の相異なる配合物を含む２つ以上の隣接するレーンを含む、請求項２６に記載の方法。
【請求項２９】
基材上の異なる位置で湿潤コーティングと周期的に接触し再接触する２つ以上の回転する巻線コーティングロッドを備える装置であり、該装置の周期が、前記コーティングの均一性が向上するように選択される装置。
【請求項３０】
複数の前記コーティングロッドの、前記基材との接触周期が同じでない、請求項２９に記載の装置。
【請求項３１】
複数の前記コーティングロッドの回転周期が、互いに周期的に関連しない、請求項３０に記載の装置。
【請求項３２】
少なくとも３つのコーティングロッドを備える、請求項２９に記載の装置。
【請求項３３】
前記コーティングロッドの全てが、互いに異なる回転周期を有する、請求項３２に記載の装置。
【請求項３４】
複数の前記コーティングロッドが、順番に徐々に小さくなるワイヤ直径を有する、請求項３２に記載の装置。
【請求項３５】
少なくとも５つのコーティングロッドを備える、請求項２９に記載の装置。
【請求項３６】
少なくとも１０個のコーティングロッドを備える、請求項２９に記載の装置。
【請求項３７】
複数の前記コーティングロッドの、前記基材との接触周期が同じである、請求項２９に記載の装置。
【請求項３８】
少なくとも５つのコーティングロッドを備える、請求項３７に記載の装置。
【請求項３９】
少なくとも１０個のコーティングロッドを備える、請求項３７に記載の装置。
【請求項４０】
前記基材が、移動の方向を有し、前記コーティングロッドのうちの少なくとも１つの回転の方向が、前記基材の移動の方向と同じである、請求項２９に記載の装置。
【請求項４１】
前記コーティングロッドのうちの少なくとも２つの回転の方向が、前記基材の移動の方向と同じである、請求項４０に記載の装置。
【請求項４２】
前記コーティングロッドがすべて、前記基材と同じ方向にかつ実質的に同じ速度で回転する、請求項４０に記載の装置。
【請求項４３】
前記基材がウェブを含み、前記コーティングロッドが、非駆動式であり、前記基材を圧迫し、前記基材の移動によって回転する、請求項４０に記載の装置。
【請求項４４】
前記基材が、回転支持材に取付けられるシートを含む、請求項２９に記載の装置。
【請求項４５】
コーティングロッドの回転の周期を、コーティング欠陥を低減させまたは最小化するように変更することができる、請求項２９に記載の装置。
【請求項４６】
コーティングロッドを、前記支持材の表面速度に対して一定または可変の表面速度差で動作させることができる、請求項２９に記載の装置。
【請求項４７】
前記表面速度差が正弦状に変化する、請求項４６に記載の装置。
【請求項４８】
前記コーティングロッドが、前記基材上のコーティングの１つまたは複数のレーンと接触し再接触することができる、請求項２９に記載の装置。
【請求項４９】
前記コーティングロッドが、コーティング無しのレーンによって分離される同一または２つ以上の相異なる配合物を含む２つ以上のレーンと接触し再接触することができる、請求項４８に記載の装置。
【請求項５０】
前記コーティングロッドが、２つ以上の相異なる配合物を含む２つ以上の隣接するレーンと接触し再接触することができる、請求項４８に記載の装置。
【請求項５１】
基材に不均一なコーティングを施すコーティングステーションと、請求項２９に記載の装置を備える改善ステーションと、を備えるコーティング装置。
【請求項５２】
前記コーティングステーションが不連続なコーティングを施す、請求項５１に記載のコーティング装置。
【請求項５３】
前記コーティングステーションが所定のパターンの縞を施す、請求項５１に記載のコーティング装置。
【請求項５４】
前記縞の幅を、より均一なコーティングをもたらすように選択または変更することができる、請求項５１に記載のコーティング装置。
【請求項５５】
前記コーティングステーションが所定のパターンの液滴を塗布する、請求項５１に記載のコーティング装置。
【請求項５６】
前記コーティングが、空洞のあるコーティングから空洞の無いコーティングに変えられる、請求項５１に記載のコーティング装置。
【請求項５７】
前記コーティングが５μｍ未満の平均キャリパを有するように変えられる、請求項５１に記載のコーティング装置。
【請求項５８】
第１基材に不均一なコーティングを施すコーティングステーションと、請求項２９に記載の装置を備える改善ステーションと、前記コーティングを前記第１基材から第２基材に転写する転写ステーションと、を備えるコーティング装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
発明の分野
本発明は、基材をコーティングするおよび不均一なまたは欠陥のあるコーディングの均一性を向上させる装置および方法に関する。
【０００２】
背景
移動するウェブおよび他の固定または移動基材にコーティングする多くの既知の方法および装置がある。たとえば、「マイヤーバー（Ｍａｙｅｒ  Ｂａｒ）」（Ｍａｙｅｒに対する米国特許第１，０４３，０２１号を参照）として周知の巻線ロッドコータを使用して、小さいテストシートを手で広げることができる。Ｂｏｏｔｈ，Ｇ．Ｌ．による「コーティングマシン（Ｔｈｅ  Ｃｏａｔｉｎｇ  Ｍａｃｈｉｎｅ）」、パルプおよび紙の製造（Ｐｕｌｐ  ａｎｄ  Ｐａｐｅｒ  Ｍａｎｕｆａｃｔｕｒｅ）、第８巻、コーティング、加工および処理（Ｃｏａｔｉｎｇ，Ｃｏｎｖｅｒｔｉｎｇ  ａｎｄ  Ｐｒｏｃｅｓｓｅｓ）、第７６〜８７頁（第３版、１９９０；７８頁の「チャンピオンロッドコータ（Ｃｈａｍｐｉｏｎ  Ｒｏｄ  Ｃｏａｔｅｒ）」参照）と、Ｂｏｏｔｈ，Ｇ．Ｌ．によるコーティングの発展（Ｅｖｏｌｕｔｉｏｎ  ｏｆ  Ｃｏａｔｉｎｇ）、第１巻、（Ｇｏｒｈａｍ  Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ  Ｉｎｃ．）と、米国特許第１，０４３，０２１号、同第２，２２９，６２０号、同第２，２２９，６２１号、同第２，２３７，０６８号および同第２，２４５，０４５号と、ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ｆｅｒｒｏｎ−ｍａｇｎｅｔｉｃ．ｃｏ．ｕｋ／ｃｏａｔｉｎｇｓ／ｍｅｔｅｒｒｏｄ．ｈｔｍと、において示すように、製紙および紙コーティング機械は、紙ウェブの片側または両側に巻線コーティングロッド（時に、「スクレーパロッド」と呼ばれる）を含めることによって、構成されてきた。時に、かかる機械の巻線コーティングロッドは、ワイヤに対する摩損を均等にするためにコーティング中に低速で回転する。
【０００３】
一定の長さのコーティング基材（たとえば、小さいシート）のための装置も利用可能であり、それらを使用して、ウェブコーティング装置の構成または操作を必要とすることなく実験または試験コーティングを用意することができる。これらは、典型的には、ナイフエッジとベッドプレートとの間に間隙が設定されるナイフ装置からなり、シートは、コーティング液が多量に注がれている間隙を通過するように引かれる。
【０００４】
発明の概要
上述した‘９５５号出願は、ピック・アンド・プレイス（ｐｉｃｋ−ａｎｄ−ｐｌａｃｅ）接触装置を使用することによって繰返しおよびランダムのコーティング欠陥を除去または少なくとも大幅に低減する、コーティング装置および方法を述べている。回転ロール（および特に、そばを通過するコーティング基材と同時回転することができる非駆動ロール）は、‘９５５出願におけるピック・アンド・プレイス装置の好ましいタイプである。特に好ましいのは、サイズの異なるロールか、または異なる速度で動作するロールであって、サイズまたは速度（故に、装置上のある点による基材との連続する接触間の時間として画定される、接触の周期）は周期的に互いに関連していない。基材に対するコーティングの均一性は、コーティングを第１位置において周期的ピック・アンド・プレイス装置の湿潤表面と接触させ、第１位置とは異なり第１位置からのそれらの距離に対して互いに周期的に関連しない基材の位置において、コーティングをかかる湿潤表面等に再接触させることにより、改良される。‘９５５出願のコーティング装置および方法は、非常に高速度で極めて均一なコーティングと極めて薄いコーティングとを提供することができる。
【０００５】
引用をもって開示内容がすべて本明細書内に包含されたものとする、本出願と同日に出願され「等しいかまたは実質的に等しい周期を有するピック・アンド・プレイス装置を使用するコーティング装置および方法（ＣＯＡＴＩＮＧ  ＤＥＶＩＣＥ  ＡＮＤ  ＭＥＴＨＯＤ  ＵＳＩＮＧ  ＰＩＣＫ−ＡＮＤ−ＰＬＡＣＥ  ＤＥＶＩＣＥＳ  ＨＡＶＩＮＧ  ＥＱＵＡＬ  ＯＲ  ＳＵＢＳＴＡＮＴＩＡＬＬＹ  ＥＱＵＡＬ  ＰＥＲＩＯＤＳ）」と題された係属中の米国特許出願第（代理人整理番号第５５４７６ＵＳ００３）号は、基材との接触の周期が互いに等しいかまたは実質的に等しいピック・アンド・プレイス装置を使用する、別のコーティング装置および方法を述べている。
【０００６】
これらの両係属出願は、より厚いコーティングを塗布するコーティング状況において、ピック・アンド・プレイス装置の１つまたは複数（あるいはすべて）の表面を、増大する湿潤コーティング厚さに対応することができるように、溝削りし、きざみ付けし、エッチングし、または他の方法でテクスチャ加工することが有用であり得る、ということを述べている。本発明は、これらの係属出願に述べられているものなどのコーティング装置および方法におけるピック・アンド・プレイス装置として、複数の巻線コーティングロッドを使用することを含む。巻線コーティングロッドは、低コストで広く入手可能であり、非常に優れた性能を有するコーティング装置をもたらす。塗布されたコーティングを、無駄または過剰無しに慎重に計測することができる。最終コーティング重量を、容易に微調整することができる。コーティングロッドにおけるコーティング液の制御されない回転バンクの形成が防止される。
【０００７】
したがって、本発明は、一態様では、基材上の湿潤コーティングの均一性を向上させる方法であって、コーティングを、第１の位置において少なくとも２つの回転巻線コーティングロッドの湿潤表面部分と接触させることと、コーティングを、基材の異なる位置でそのような湿潤表面部分と再接触させることと、を含む方法を提供する。
【０００８】
また、本発明は、発明の方法を実行する装置も提供する。一態様では、本発明は、湿潤コーティングと基材の異なる位置で周期的に接触および再接触する２つ以上の回転巻線コーティングロッドを備える装置を提供し、装置の周期は、コーティングの均一性が向上するように選択される。他の態様では、本発明は、基材に不均一な（および好ましくは不連続な）コーティングを施すコーティングステーションと、コーティングと基材の異なる位置で接触し再接触する２つ以上の回転巻線コーティングロッドを備える改善ステーションと、を備えるコーティング装置を提供する。さらに他の態様では、本発明は、第１の基材に不均一な（および好ましくは不連続な）コーティングを施すコーティングステーションと、コーティングと第１基材の異なる位置で接触し再接触する２つ以上の回転巻線コーティングロッドを備える改善ステーションと、第１基材から第２基材にコーティングを転写する転写ステーションと、を備えるコーティング装置を提供する。
【０００９】
また、本発明の方法および装置は、基材上の湿潤コーティングのはるかに急速な乾燥も促進する。このため、別の態様では、本発明の方法はさらに、コーティングを複数の回転巻線コーティングロッドと接触させ再接触させることによって乾燥させることを含み、本発明の装置は、湿潤コーティングを有する基材と接触し再接触する複数の回転巻線コーティングロッドを有する乾燥ステーションを有する。
【００１０】
本発明の装置および方法は、低コストの設備を使用して、連続的な空洞の無い、均一で極めて薄いコーティングの形成を容易にする。
【００１１】
詳細な説明
本発明は、特に、限定されないが、移動するエンドレス（または本質的にエンドレスな）ウェブおよびベルトにコーティングすることに有用である。簡潔のためにおよび文脈上他の意味に解すべき場合を除き、かかるウェブまたはベルトを、本明細書ではまとめて「ウェブ」と呼ぶことにする。また、本発明を使用して一定の長さの基材にコーティングすることも可能である。簡潔のためにおよび文脈上他の意味に解すべき場合を除き、かかる基材を本明細書では「シート」と呼ぶことにする。ウェブまたはシート（まとめて「基材」と呼ぶことができる）は、予めコーティングされていなくてよく、予め硬化コーティングが施されていてよく、あるいは予め非硬化湿潤コーティングが施されていてよい。
【００１２】
本発明では、湿潤コーティングが、基材に施されるかまたはすでに支持されており、複数の回転巻線コーティングロッド、たとえばマイヤーバー（Ｍａｙｅｒ  Ｂａｒ）コーティングロッドの動作によって、キャリパがより均一になる。コーティングロッドは、基材とコーティングロッドとが互いに対して相対移動している間に湿潤コーティングに対して作用する。通常、この相対移動は、コーティングロッド上でウェブを移動させることによるか、または回転支持材にシートを取付けシートに対してコーティングロッドをニップさせることによって、提供される。コーティングロッドは、基材と同じ周辺速度かもしくはそれより低いか高い速度で回転することができる。望ましい場合、コーティングロッドは、基材の移動に対して反対の方向に回転することができる。好ましくは、ある方向の動きを有する基材上のコーティングの改善を伴う適用の場合、コーティングロッドの少なくとも１つの回転の方向は、基材移動の方向と同じである。より好ましくは、コーティングロッドの少なくとも２つの回転の方向は、基材移動の方向と同じである。最も好ましくは、すべてのコーティングロッドは、基材と同じ方向でかつ実質的に同じ速度で回転する。これは、都合のよいことには、基材を圧迫し移動中の基材とともに支持される、同時回転する非駆動式コーティングロッドを使用することによって、達成することができる。
【００１３】
ここで図１を参照すると、ウェブ１０上に、公称キャリパまたは厚さｈの液体のコーティング１１が存在する。何らかの理由で、公称キャリパより大きい高さＨのランダムな局所スパイク１２が堆積される場合、または何らかの理由で、ランダムな局所窪み（公称キャリパより小さい高さＨ’の部分的空隙１３かまたは深さｈの空洞１４等）が生じる場合、コーティングされた長さの短い基材は欠陥があり使用不可能となる。
【００１４】
図２は、移動するウェブ１０上のコーティング液１１が、同時回転している巻線コーティングロッド１５および１７と接触している状態を示す。コーティングロッド１５は、ワイヤ２０が螺旋状に巻回されている中心シャフト１６を有する。コーティングロッド１５は、移動するウェブ１０のコーティング幅を横切って延在する。コーティングロッド１５は、非駆動式であり中心軸１９を中心にウェブ１０の移動とともに同時回転する。コーティングロッド１７は、ワイヤ２２が螺旋状に巻回された中心シャフト１８を有する。図２に示すように、コーティングロッド１７は、コーティングロッド１５より小さい直径を有するが、望ましい場合はそれより大きいかまたは等しい直径を有することができる。コーティングロッド１５と同様に、コーティングロッド１７は、ウェブ１０のコーティング幅を横切って延在し、非駆動式であり、中心軸２１を中心にウェブ１０の移動とともに同時回転する。装置の起動とコーティングロッド１５および１７の数回転に続き、コーティングロッド１５および１７のワイヤ被覆表面が、ウェブ１０から転写されるコーティング液１１で湿潤する。コーティング液１１は、入口点２４と液体分離点２５との間および入口点２６と液体分離点２７との間のコーティングロッド接触ゾーンを充填する。コーティングロッドが回転を継続しウェブ１０がコーティングロッド１５および１７を通過して移動するにしたがい、分離点において、幾分かのコーティング液はウェブ１０上に残り、幾分かはコーティングロッド１５または１７に残る。回転が完了すると、コーティングロッド１５および１７は各々、ウェブ１０上の新たな長手方向の位置に、分離した液体を配置する。このように、液体コーティングの一部を、１つのウェブ位置から拾上げ（ｐｉｃｋ  ｕｐ）ウェブの別の位置に別の時に配置することができる。コーティングロッド１５および１７はともに、この動作をもたらす。
【００１５】
望ましい場合、欠陥が現れた時にのみ、コーディングロッドをコーティング１１と接触させることができる。代替的に、コーティングロッドは、接触点に欠陥が存在するか否かに関らず、コーティング１１と接触することができる。好ましくは、巻線コーティングロッド表面のある部分が周期的に基材と接触し再接触するように、回転コーティングロッドは、基材と連続して接触した状態を維持する。
【００１６】
図２には、２つのコーティングロッドのみを示す。しかしながら、好ましくは、３つ以上のコーティングロッド（たとえば、３、４、５、１０または２０もしくはそれより多くのコーティングロッド）が採用される。コーティングロッド１５および１７等の複数の回転する巻線コーティングロッドのコーティング湿潤面が、コーティング１１等の湿潤液体コーティングと接触すると、図１のスパイク１２等の過剰なコーティングが剥取られ基材上の他の位置に配置される。これら他の位置は、図１の空隙１３または空洞１４等のコーティングの不足を有する位置と、平均より低いコーティングキャリパを有する位置と、を含む可能性がある。このピック・アンド・プレイス動作により、より均一なコーティングがもたらされる。巻線ピック・アンド・プレイスコーティングロッドを使用することにより、塗布されたコーティングを無駄または過剰無しに慎重にプリメータリングする（ｐｒｅｍｅｔｅｒｅｄ）ことができる。したがって、最終コーティング重量を容易に微調整することができる。コーティングロッドの入口または出口側におけるコーティング液の制御されていない回転バンクの形成が、防止されるかまたは抑止される。
【００１７】
コーティングロッドの回転の周期は、好ましくは、それらの動作が基材に沿ったコーティング欠陥を増強させないように選択される。回転コーティングロッドの周期を、コーティングロッドが基材に沿った１つの位置から湿潤コーティングの一部を拾上げその後それを別の位置に置くために必要な時間に関して、または基材に沿ったコーティングロッドの表面部分による２つの連続的な接点間の距離により、表すことができる。たとえば、コーティングロッド１５が６０ｒｐｍで回転し基材１０のコーティングロッド１５に対する相対移動が一定のままである場合、周期は１秒である。本発明は、好ましくは２つ以上、より好ましくは３つ以上の異なる周期を有する、複数のかかる回転コーティングロッドを用いる。適当な数のコーティングロッドを使用し適当にそれらの基材との接触周期を選択することにより、極めて高速に極めて均一なコーティングを得ることができる。最も好ましくは、かかる周期の対は、互いの整数倍として関連しない。
【００１８】
回転コーティングロッドの周期は、多くの方法で変更することができる。たとえば、回転の速度を変更することにより、固定の観測者が見るようにコーティングロッドをその最初の空間的位置に対して基材の長さに沿って（たとえば、ウェブ上流にまたはウェブ下流に）繰返し（たとえば連続的に）移動させることにより、または回転コーティングロッドの回転の速度に対する基材の移動速度を変更することにより、周期を変更することができる。周期は、平滑に変化する関数でなくてもよく、長期に亙って一定であり続ける必要はない。
【００１９】
コーティングロッドは、異なる周期を有する必要はない。また、本発明は、同じかまたは実質的に同じ配置周期を有するコーティングロッド、すなわち配置周期が所望の精度と同じであるコーティングロッドを多数用いることも可能である。その所望の精度は、かかるコーティングロッドの全体数によっておよび所望のコーティングキャリパ均一性によって異なる。概して、採用されるコーティングロッドが多いほど、配置周期において所与の精度でより優れた結果が得られる。たとえば、周期は、互いの±０．０１％、±０．０５％、±０．１％、±０．５％または±１％以内であってよく、多数のコーティングロッドの周期の精度が高い（たとえば、±０．０５％）ことにより、概して、より少ない数のコーティングロッドの周期のより低い精度（たとえば、±０．５％）を使用して取得可能なものに対応する結果が提供される。最初に不連続なまたは故意に不均一なコーティングが基材に施される場合、均一なキャリパコーティングを達成するために、等しいかまたは実質的に等しい周期のコーティングロッドを多数採用してよい。好ましくは、かかるコーティングロッドを通過した後に均一なコーティングを提供するように、コーティング不連続性または不均一性の周期が選択されまたは制御される。初期コーティング不均一性が縞の形態である場合、最終コーティングにおいて所望の程度のキャリパ均一性を得るために、縞の幅、または縞の幅と縞の周期との両方、または縞の幅、縞の周期およびロッド周期の各々を制御または選択することが好ましい。
【００２０】
本発明の装置の動作の基本原理に関するさらなる詳細は、上述した‘９５５出願と米国特許出願第（代理人整理番号第５５４７６ＵＳ００３）号とにおいて詳細に示されている。
【００２１】
図３は、５つの非駆動式の同時回転巻線コーティングロッドの列を用いる本発明の装置３０の略側面図を示す。コーティングロッドの列を、「改善ステーション（ｉｍｐｒｏｖｅｍｅｎｔ  ｓｔａｔｉｏｎ）」と呼ぶことができる。コーティングロッドは、ウェブ３１の上面の湿潤コーティングのキャリパ均一性を向上させるように作用する。ウェブ３１を改善ステーション３０に入れる前に、ウェブ３１には、図３に示していないコーティング装置を使用してコーティングが施されている。ウェブ３１上の液体コーティングキャリパは、巻線コーティングロッド３２に近づくにしたがい、いずれかの瞬間にウェブ下流方向に空間的に変化する。固定観測者に対し、コーティングキャリパは時間変動を示す。この変動は、ウェブ下流方向に瞬間的な、ランダムな、周期的なおよび瞬間的周期的な成分を含む場合がある。ウェブ３１は、アイドラロール３５および３８により、ステーション３０を通過する経路に沿って巻線コーティングロッド３２、３３、３４、３６および３７と接触するように案内される。経路は、ウェブの湿潤コーティング面が巻線コーティングロッドと物理的に接触するように選択される。巻線コーティングロッド３２および３４は、同じ直径を有する。巻線コーティングロッド３４、３６および３７の直径はすべて、互いに異なりコーティングロッド３２および３４の直径と異なる。コーティングロッドの各々は、非駆動式であり、ウェブ３１の移動によって回転する。
【００２２】
差当り巻線コーティングロッド３２を参照すると、液体コーティングは、剥離または分離点３２ａにおいて分離する。コーティングの一部は、ウェブとともに前方に移動し、残りは剥離点３２ａから離れるように回転するコーティングロッド３２とともに移動する。剥離点３２ａ直前のコーティングキャリパの変動は、ウェブ３１とコーティングロッド３２とが剥離点３２ａを離れる際に、ウェブ３１上の液体キャリパとコーティングロッド３２の表面上の液体キャリパとの両方に反映する。ウェブ３１上のコーティングが最初にコーティングロッド３２に接触しコーティングロッド３２が一回転した後、コーティングロッド３２上の液体とウェブ３１上の入ってくる液体とが初期接触点３２ｂにおいて接し、それによって点３２ｂと３２ａとの間に液体が充填されたニップ領域３２ｃが形成される。領域３２ｃは、空気混入が無い。固定観測者に対し、このニップ接触領域３２ｃに入る液体の流量は、ウェブ３１上に入る液体とコーティングロッド３２に入る液体との合計である。コーティングロッド３２の基本動作は、１つの場所においてウェブ３１から材料を拾上げ別の場所においてその材料の一部を再度配置する、ということである。同様に、液体コーティングは、剥離点３３ａ、３４ａ、３６ａおよび３７ａにおいて分離し、コーティングの一部は接触点３３ｂ、３４ｂ、３６ｂおよび３７ｂにおいてウェブ３１と再接触し、それに再度塗布される。最終結果として、改善ステーション３０を出るウェブ上のコーティングがより平坦になる。
【００２３】
ランダムで深刻な初期欠陥（たとえば、大きいコーティングのうねり（ｓｕｒｇｅ）またはコーティングの完全な欠如）を、本発明の改善ステーションによって大幅に低減させることができる。投入時の欠陥を、もはや不快ではない程度まで低減させることができる。本発明の方法および装置を使用することによって、改善ステーションからの出口において、新たなウェブ下流方向のコーティングプロファイルを生成することができる。すなわち、複数のコーティングロッドを使用することにより、第１コーティングロッドによって伝播され再伝播される複数の欠陥イメージが、第２および任意の後続するコーティングロッドによって伝播および再伝播される追加の複数の欠陥イメージによって修正される。これは、最終結果がより均一なキャリパかまたは制御されたキャリパ変動であるような建設的にかつ破壊的に付加的な方法で発生する可能性がある。実質的に、複数の波形が、各波形の建設的および破壊的付加が結合することにより所望の程度の均一性がもたらされるような方法で、１つに合せられる。幾分か違って見ると、コーティングの乱れが改善ステーションを通過する時、高い箇所からのコーティングの部分が実質的に剥取られ低い箇所に配置し直される。
【００２４】
図４は、６つの駆動式巻線コーティングロッドのセットを用いる本発明の装置の略側面図である。ウェブ４１は、改善ステーション４０に入る前に、図４に示していないコーティング装置を使用してその両面にコーティングされている。２つのコーティング面を、図４においてＡおよびＢとして示す。ウェブ４１は、ステーション４０を通過する経路に沿って巻線コーティングロッド４２、４３、４４、４５、４６および４７と接触するように案内される。経路は、コーティング面Ａがコーティングロッド４２、４４、４６および４７と物理的に接触しコーティング面Ｂがコーティングロッド４３および４５と物理的に接触するように、選択される。図４に示すように、コーティングロッド４２、４３、４４、４５、４６および４７の各々は同じ直径を有する。コーティング面Ａにおいて、コーティングロッド４２、４６および４７は、ウェブ４１とともにであるが互いに対して異なる速度で駆動され、コーティングロッド４４は、ウェブ４１の回転の方向とは反対の方向に回転するように駆動される。コーティングロッド４２、４４、４６および４７の回転速度は、コーティング面Ａにおけるコーティング均一性を向上させるように調整される。同様に、コーティング面Ｂでは、コーティングロッド４３は、ウェブ４１とともに回転するように駆動され、コーティングロッド４５は、ウェブ４１の移動の方向とは反対の方向に回転するように駆動される。コーティングロッド４３および４５の回転速度は、コーティング面Ｂ上におけるコーティング均一性を向上させるように調整される。
【００２５】
図５は、２０個の巻線コーティングロッドの列を使用する均一性改善ステーション５０の略部分側面図であり、図５にはそれらのうちの８つを示す。液体コーティングウェブ５１は、その上面に、振動するコーティングアプリケータ５２から可撓性針５３を通して塗布される間欠パターンの左右の縞によってコーティングされる。針５３の出口端は、ウェブ５１と接触し、ウェブ５１の幅を横切って左右に掃引する。振動速度と針５３を通る液体流量とは、改善ステーション５０に入る縞の厚さと間隔とを確定する。また、振動速度と液体流量とは、改善ステーション５０を出た後のウェブ５１上の最終コーティングキャリパも確定する。ウェブ５１上の液体コーティングキャリパは、アイドラロール５６と回転している巻線コーティングロッド５７とに近づくにしたがいいずれかの瞬間にウェブ下流方向に著しく変化する。固定の観察者に対し、コーティングキャリパは、時間変動および不連続性を示す。ウェブ５１は、アイドラロール５６、５８、６０、６３、６５、６７、６８、７０および７２によって、ステーション５０を通過する経路に沿って巻線コーティングロッド５７、５９、６１、６２、６４、６６、６９および７１と接触するように案内される。巻線コーティングロッド５７、５９、６１、６２、６４、６６、６９および７１（図５に示すように、すべて同じ直径を有する）は、非駆動式でありウェブ５１の移動と同時回転する。ウェブ５１は、図５に示さない追加の１２個のコーティングロッド（および必要に応じて追加のアイドラロール）を通過し続ける。ロールの回転の周期と縞の幅とを適当に調整または選択することにより、コーティングをはるかに均一にすることができる。
【００２６】
図６は、転写ベルト８０を用いる本発明の装置７８の略側面図である。ベルト８０は、ステアリングユニット８１と、アイドラ８３、８５、８７、８９および９１と、非駆動式の同時回転巻線コーティングロッド８２、８４、８６、８８、９０および９２と、駆動式のバックアップロール９３と、の上を循環する。コーティングロッド８２、８４、８６、８８、９０および９２は、異なる直径と異なる回転周期とを有する。間欠コーティングステーション９４は、縞コーティング領域９６においてベルト８０を横切って左右に可撓性針９５を振動させる。塗布される縞は、ベルト８０を横切ってジグザグパターンの乱れ（ｕｐｓｅｔ）を形成し、それによりステーション９４から下流に間欠コーティング欠陥を生成する。装置の起動とベルト８０の数回転とに続き、ベルト８０とコーティングロッド８２、８４、８６、８８、９０および９２とは、それらの表面に亙って湿潤する。ベルト上のコーティングロッド９２とバックアップロール９３との間のコーティングは、非常に均一になる。ここまで説明したような図６の実施形態を使用して、ベルト自体に均一なコーティングを形成するか、または先にコーティングされたベルト上のコーティング均一性を向上させることができる。また、湿潤したベルト８０を使用して、コーティングを目標ウェブ基材９７に転写することも可能である。たとえば、目標ウェブ９７を、電動ロール９８によって駆動し、ベルト８０がバックアップロール９３の周囲を循環する際にベルト８０に接触させることができる。ウェブ９７をコーティングするために、ロール９３および９８をたがいにニップさせ、それによってベルト８０がウェブ９７と直面するようにする。このニップ点から移動した時点で、液体コーティングの一部は、ベルト８０から分離してウェブ９７の表面に転写される。本装置を使用して目標ウェブ９７に連続的にコーティングする場合、液体は、好ましくは、ベルトの回転毎にベルト８０の領域９６に常に追加され、ロール９３とロール９８との間のニップ点において連続的に除去される。起動に続いて、ベルト８０はすでに液体でコーティングされることになるため、縞コーティング領域９６において３相（空気、コーティング液およびベルト）湿潤ラインはない。これは、コーティング液の塗布を、乾燥したウェブを直接コーティングする場合よりずっと容易にする。９３、９８ロールニップにおいて液体の約１／２のみが転写されるため、領域９６から下流のキャリパ不均一性の割合が、概して、転写ベルト無しに乾燥したウェブに縞コーティングし、かようにコーティングされたウェブに対し同じ数のコーティングロッドを有する本発明の改善ステーションを通過させる場合より、はるかに小さくなる（たとえば、半分程度の桁）。
【００２７】
所望の平均コーティングキャリパに必要な量の液体が、湿潤したベルト８０にまたはいずれかの他の目標基材に間欠的に塗布される場合、巻線コーティングロッドの周期および数は、任意の２つの隣接する、コーティングのウェブ下流方向の堆積間の最大間隔に対応するように選択される。かかる方法の重大な利点は、ベルトまたは他の目標基材上のウェブを横切るコーティングの厚い縞かまたはゾーンを形成することはしばしば容易であるが、薄く均一の連続したコーティングを形成することは困難である、ということである。かかる方法の他の重要な属性は、それが、ベルトまたは他の目標基材に塗布される液体の量を調整することによってコーティングキャリパを制御することができるため、プリメータリング（ｐｒｅｍｅｔｅｒｉｎｇ）特性を有する、ということである。
【００２８】
図６に示すベルト８０とコーティングロッドのうちの任意のものとの間か、またはベルト８０とウェブ９７との間に、速度差を用いることができるが、好ましくは、ベルト８０とコーティングロッド８２、８４、８６、８８、９０および９２との間か、またはベルト８０とウェブ９７との間に速度差は採用しない。これにより、装置の機械的構成が簡略化される。また、ウェブ９７を、ベルト８０に対して逆に回転するように（たとえば、ロール９８により）駆動してもよい。
【００２９】
図７は、一定の長さの基材をコーティングする本発明の装置１００を示す。巻線コーティングロッド１１２および１１４は、基部１１８の上部の軸受台１１５および１１６に収容された低摩擦軸受（図７には図示せず）によって支持される。コーティングロッド１１２および１１４は、水平面にかつ平行に互いから間隔が空けられている。図７に示す実施形態では、コーティングロッド１１２および１１４はサイズが同じである。望ましい場合は、コーティングロッドは異なるサイズを有することが可能である。さらに、３つ以上のコーティングロッドを用いることができる。コーティングロッド１１２または１１４もしくは両方を、図７に図示しない可変駆動装置によってたとえば１〜１０００回転／分の速度で駆動することができる。回転支持材または取付ロール１２０は、ゴムカバー１２２およびシート１２４によって包囲される。シート１２４は、一定の長さを有し、シート１２４の端部１２６、１２８は、領域１３０においてわずかにオーバラップする。ロール１２０は、コーティングロッド１１２および１１４の間の間隙にあり、それらによって支持される。コーティングロッド１１２および１１４ならびに取付ロール１２０の直径および軸は、好ましくは、±１０μｍの直径および直線度の許容差が好ましいように、慎重に制御され位置合せされる。ロール１２０の重量は、ニップ点１３２および１３４におけるシート１２４とコーティングロッド１１２および１１４との間の密な接触を促進するニッピング力を提供する。リテーナ止め１３６とロール１２０の他端の追加のリテーナ止め（図７には図示せず）とにより、ロールの横向きの軸移動が防止される。駆動式コーティングロッド１１２が回転すると、コーティングロッド１１４とロール１２０とは、コーティングロッド１１２とほぼ同じ表面速度で表面牽引力によって駆動される。
【００３０】
シリンジポンプ１３８からのコーティング液は、供給ライン１４０と送りブロック１４２とを介して針１４４に供給される。振動機構１４６は、針１４４をロール１２０の表面を横切って左右に移動させる。振動ストロークの各終りに停止位置が設けられる。デフレクタプレート１４８とロール１２０の他端の追加のデフレクタプレート（図７には図示せず）とは、機構１４６のストロークの各端部においてコーティング液の流れを遮断する。デフレクタプレート間の間隙は、ロール１２０上のコーティング幅を制御し、プレートは、過剰なコーティング液を回収トラフ１５０に排出する。
【００３１】
図８は、回転可能取付ロール１２０に取付けられた一定の長さのシート１２４の斜視図である。図８に示すように、シート１２４の端部１２６、１２８は、当接する関係で配置される。しかしながら、端部１２６、１２８は、図７に示すようにオーバラップしても、望ましい場合はそれらの間に小さい間隙があってもよい。軸１６７はロール１２０を支持する。
【００３２】
図９は、本発明の装置１７０の斜視図である。装置１７０は、図７の装置１１０と同様であるが、コーティング液がロール１２０上のシート１２４ではなくコーティングロッド１１２上の隆起部１６８に塗布されるように、設計されている。装置１７０は携帯可能であり、たとえばベンチトップ上で使用することができる。ロール１２０は、コーティングロッド１１２および１１４の間にあり、それらによって支持される。コーティングロッド１１２および１１４は、それぞれ基部１１８上の軸受台１１５および１１６の低摩擦軸受１６２によって支持される。支持柱１３７上の回転するリテーナ止め１３５は、ロール１２０の横向きの移動を制限する。回転力は、軸継手１７４を通して動作する変則駆動モータ１７２によってコーティングロッド１１２に供給される。モータ１７２の（および故にコーティングロッド１１２の）回転の速度は、ハウジング１７８の電源スイッチ１７５と電位差計１７６とを使用して制御される。パイロット光１７７は、モータ１７２に電圧が印加されていることを示す。振動機構１４６は、回転する螺旋状巻回親ねじ１８２の動作により、供給ライン１４０と針１４４とをレール１８０に沿って左右に移動させる。電源スイッチ１８４と従来の速度調整装置（図９には図示せず）とは、親ねじ１８２の速度と機構１４６の振動の速度とを調整する。水準器１８６と水平調節ネジ１８８とが、装置１７０を水平に配置するのを容易にする。ハンドル１９０により、装置１７０をところどころに手で移動させることができる。
【００３３】
図７〜図９に示す装置の動作の基本原理は、本出願と同日に出願され「シートコータ（ＳＨＥＥＴ  ＣＯＡＴＥＲ）」と題され、引用をもって開示内容がすべて本明細書内に包含されたものとする係属中の米国特許出願第（代理人整理番号第５６４４５ＵＳ００２）号にさらに述べられている。サンプルシートコーティングを、かかる装置を使用して、適当な取付技術を使用してシート１２４をロール１２０に最初に取付けることにより達成することができる。シート１２４が適当な誘電特性を有している場合、静電力は通常、他の締結手段を必要とすることなくシート１２４を適所に保持するために十分となる。次に、ロール１２０を、コーティングロッド１１２および１１４（および存在する場合は他のコーティングロッド）に隣接して配置し、それによってシート１２４がロール１２０とコーティングロッドとの間にニップされる。所望のコーティングキャリパに達するために必要なコーティング液の総量を、あらかじめ計算することができる。等しい被膜がニップ点、たとえば図７のニップ点１３２および１３４において分離する場合、総コーティング液量は、所望のキャリパに湿潤表面積を掛けたものに等しくなる。この湿潤表面積は、コーティングロッドのすべて、たとえばコーティングロッド１１２および１１４の湿潤面にロール１２０上の湿潤面を足したものと等しくなる。次に、所望の容積のコーティング液を、コーティングロッドのうちの少なくとも１つ、たとえばコーティングロッド１１２または１１４の長さを横切って、またはロール１２０上のシート１２４の表面を横切って、１つ液体縞または複数の液体縞として塗布する。コーティング液の塗布を、針１４４が左右に横切る間に針１４４にコーティング液を流すことによって都合よく実行することができる。縞の数と針１４４からの流量とを変更することにより、シート１２４上の所望の最終キャリパを非常に正確に制御することができる。塗布されたコーティング液縞を、コーティングロッドまたはシート１２４上にランダムにまたは特定の位置に配置することができる。縞の幅と配置とが適当に最適化される場合、一定数の回転に対する改善された均一性を達成することができる。縞コーティングは、コーティングロッドまたはシート１２４に対し均一なコーティングを施そうとすることより好ましい。それは、均一な薄いコーティングを施すことより、より厚い縞の不均一なコーティングを施すことの方がはるかに容易であるためである。液体の流量を、好ましくは、最終コーティングにおいてウェブを横切る優れた均一性を促進するために、塗布中に一定に保持する。コーティングロッドまたはシート１２４に対する最初の長さ方向の不均一なコーティングは、ロール１２０を複数回回転させることにより均一なコーティングに変えられ、その際に、湿潤したおよび湿潤するシート１２４の表面部分とコーティングロッドとが、連続した異なる位置において互いに接触し再接触する。これにより、コーティング液がシート１２４から拾上げられシート１２４上に再配置される。コーティングは、迅速に、はるかに均一になる。たとえば、図９に示す装置では、変速駆動モータ１７２に電圧が印加されると、コーティングロッド１１２および１１���と取付ロール１２０とがすべておよそ同じ表面速度で回転する。ロール１２０を適当な回転数（たとえば、１０以上、２０以上または１００以上の回転）回転させることにより、および塗布された縞の幅とコーティングロッドの回転周期とを適当に制御することにより、非常に均一なキャリパコーティングが得られる。所望の数の回転を完了した後、シート１２４をロール１２０から取除き、望ましい場合は乾燥または硬化させることができる。シート１２４の除去を容易にするために、ロール１２０を本発明の装置から取除き適当なスタンドまたはベンチトップに配置することができる。しかしながら、ロール１２０の重量により、ロール１２０を手で持上げることは幾分困難である可能性がある。本発明の装置に、シート１２４の除去を容易にするために適当な持上げ装置（たとえば、ロール１２０を上昇させる空気圧式引上げジャッキ）を装備させることができる。
【００３４】
本発明の装置のいずれに対しても、時間の経過による乾燥、硬化、凍結、結晶化または相変化等のコーティング液の挙動が、制限を課す可能性がある。コーティング液が揮発性成分を含む場合、何百または何千ものコーティングロッド回転を達成するために必要な時間により、乾燥が、液体が凝固し得る程度まで進む可能性がある。コーティングロッドが基材と接触している間のいかなる理由による相変化によっても、通常、施されたコーティングが崩壊しパターンが形成される結果となる。したがって、可能な限り少ない回転で所望の程度のコーティング均一性をもたらすことが概して好ましい。
【００３５】
周期的またはランダムな速度差を使用してコーティングロッドを可変速度で動作させることにより、本発明の装置においてさらなる性能向上を得ることができる。速度変化を、たとえばロールを別々のモータを用いて独立して駆動しモータ速度を電気的に変化させることにより、達成することができる。当業者は、可変変速機、プーリまたはスプロケット直径が変化するベルトおよびプーリまたはギアチェーンおよびスプロケットシステム、回転の周期を低速化するリミテッドスリップクラッチまたはブレーキを含む、種々の機械的変速装置も用いることができる、ということを認めるであろう。回転体の別の回転体に対する表面の回転周期を変化させる他の技術には、第１回転体の表面速度を一定に保持しながらそのサイズを変化させる（たとえば、図９に示す装置における取付ロール１２０を膨張させるか、萎ませるか、他の方法で拡張または収縮させることにより）ことがある。巻線コーティングロッドが熱膨張材料から構成される場合、コーティングロッドサイズ（およびコーティングロッド周期）を、コーティングロッドを異なる温度で動作させることによって変更することも可能である。また、コーティングロッドの位置を、動作中に変化させることも可能である。たとえば、コーティングロッド１５のシャフト１６の端部におよびそれに対して平行に力を加えることにより、コーティングロッド１５を図１のウェブ１０に対して左右に振動させることができる。この移動により、特にウェブが最初にウェブの幅に亙って十分に均一でない縞でコーティングされた場合に、横向きの、シートを横切る液体の移動がもたらされ、全体のコーティング均一性が向上する。上記変形のすべてが有用であり、すべてを、本発明の装置および方法の性能と完成したコーティングのキャリパの均一性とに影響を与えそれらを向上させるために使用することができる。
【００３６】
たとえば、周期的または非周期的性質を有する変動、ランダムウォーク、時間の線形ランプ関数および間欠的変化を含む、ランダムなまたは制御された変動等、種々の速度変動関数を用いることができる。それらすべてを、基材に対する均一なコーティングをもたらすために必要なコーティングロッドまたはコーティングロッド回転の数を減少させるために使用することができる。コーティングロッドの回転の周期または表面速度の非常にわずかな変動が、特に有用であることが分かった。たとえば、図７〜図９に示す装置において、速度変動の好ましいモードは、ロール１２０が回転するにしたがってコーティングロッド１１２または１１４と取付ロール１２０との間の表面速度差を正弦状に変化させることである。平均の０．５％程度の振幅を有するわずかな速度変動で、改善された結果が得られる。しばしば、特にロール１２０の多数の回転が採用される場合に、過度な高速度差からの熱生成を回避するために、より大きい振幅変動を回避することが望ましい。
【００３７】
コーティング液を最初に、縞以外の種々の不均一なパターンで、上述した振動針アプリケータ以外の方法を使用することによって、塗布することができる。たとえば、所定のパターンの液滴を、適当な非接触スプレーヘッドまたは他の液滴生成装置を使用することによって基材上かまたはコーティングロッド上に噴霧することができる。適当な液滴生成装置の例には、無気、静電、スピニングディスクおよび空気圧スプレーノズル等の点源ノズルが含まれる。また、線源噴霧装置も既知であり有用である。液滴サイズは、非常に大きい（たとえば、１ｍｍより大きい）ものから非常に小さいものまでに亙ってよい。ノズルを、左右に、たとえば上述した針アプリケータと同様に振動させることができる。特に好ましい液滴生成装置は、ともに２００１年４月２４日に出願され、引用をもって開示内容がすべて本明細書内に包含されたものとする、「静電スプレーコーティング装置および方法（ＥＬＥＣＴＲＯＳＴＡＴＩＣ  ＳＰＲＡＹ  ＣＯＡＴＩＮＧ  ＡＰＰＡＲＡＴＵＳ  ＡＮＤ  ＭＥＴＨＯＤ）」と題された係属中の米国特許出願第０９／８４１，３８０号と「可変静電スプレーコーティング装置および方法（ＶＡＲＩＡＢＬＥ  ＥＬＥＣＴＲＯＳＴＡＴＩＣ  ＳＰＲＡＹ  ＣＯＡＴＩＮＧ  ＡＰＰＡＲＡＴＵＳ  ＡＮＤ  ＭＥＴＨＯＤ）」と題された同第０９／８４１，３８１号とに述べられている。
【００３８】
本発明の利益を、各特定の適用に対して実験的に試験するかまたはシミュレートすることができる。コーティング均一性改善を測定するために多くの基準を適用することができる。例には、キャリパ標準偏差と、平均キャリパによって除算される最小（または最大）キャリパの割合と、範囲（一定観測点において長時間に亙る最大キャリパから最小キャリパを引いたものとして定義される）と、空洞面積の低減量と、がある。たとえば、本発明を使用することにより、７５％より大きい、８０％より大きい、８５％より大きい、または９０％より大きい範囲低減を達成することができる。不連続なコーティング（または言換えれば、最初に空洞を有するコーティング）の場合、本発明は、５０％より大きい、７５％より大きい、９０％より大きい、または９９％より大きい総空洞面積の低減を可能とする。この方法の適用により、空洞の無いコーティングをもたらすことができる。当業者は、所望の程度のコーティング均一性改善が、コーティングのタイプと、コーティング設備およびコーティング状態と、コーティングされた基材に対する意図された用途と、を含む多くの要素によって決まる、ということを認めるであろう。
【００３９】
本発明を使用することにより、１００％固形コーティング組成物を、非常に低平均キャリパを有する空洞が無いかまたは実質的に空洞が無い硬化コーティングに変えることができる。たとえば、５μｍ未満の厚さを有するコーティングを容易に得ることができる。また、５μｍより大きい厚さを有するコーティングも得ることができる。かかる場合、コーティングロッドの巻線面は、増大した湿潤コーティング厚さに対応するために特に有用である。
【００４０】
コーティング材料が不十分であるランダムなまたは周期的領域を有するコーティングを、コーティングが、同じ組成物からなる空洞のあるコーティングの下の、均一の基礎コーティングから構成されるものと考慮することによって、分析することができる。本明細書で説明する装置は、最上部の空洞のあるコーティングを、単独の空洞のあるコーティングに対する動作と同様の方法で除去し再配置するように作用する。このように、本明細書において空洞のあるコーティングに対して提供する教示はまた、空洞はないがコーティングの窪みを含む不均一なコーティングにも適用することができる。同様に、コーティングの周期的なまたはランダムな過剰を、コーティングが、不連続な最上部コーティングの下の均一な基礎コーティングから構成されるものと考慮することによって分析することができる。このように、本明細書において空洞のあるコーティングに対して提供する教示を、空洞は無いがコーティングのうねりを含む不均一なコーティングにも適用することができる。
【００４１】
本発明の他の態様は、本発明の装置および方法が、基材上の揮発性液体を乾燥させる速度を増大させる、ということである。乾燥は、しばしば、基材が洗浄することによるかまたは処理液を通過させることにより処理された後に行われる。ここで、主なプロセス目標は、液体コーティングを施すことではなく、液体を除去することである。たとえば、一般に、エレクトロニクス産業における洗浄および清掃と同様に、めっき、コーティング、エッチング、化学処理、印刷およびすり割り等の作業において、液体の液滴、斑点または被膜がもたらされる。液体が均一性の異なる液滴、斑点またはコーティングの形態で基材上に配置されるかまたは存在する場合であって、乾燥した基材が望ましい場合、液体を除去しなければならない。この除去を、たとえば、蒸発によるかまたは液体を固体残留物または被膜に変えることによって行うことができる。工業的な環境では、乾燥は通常、炉を使用して行われる。乾燥した基材をもたらすために必要な時間は、存在する最も厚いキャリパを乾燥させるために必要な時間によって制約される。従来の強制空気炉は、均一な熱伝導をもたらし、キャリパの厚い場所に他より高い乾燥速度を提供することはない。したがって、炉の設計およびサイズは、予期される最高の乾燥負荷を考慮しなければならない。
【００４２】
本発明の装置および方法は、基材乾燥の速度を大幅に増大させ、乾燥した基材をもたらすために必要な時間を実質的に低減する。理論に拘束されることなく、湿潤コーティングのコーティングロッドとの繰返される接触は、露出した液体表面積を増大させ、それにより熱および物質伝導の速度を増大させる、と考えられる。また、基材上の液体の繰返される分裂、除去および再堆積により、温度および濃度勾配と熱および物質伝導率とが増大することによって、乾燥の速度が上昇する可能性もある。さらに、コーティングロッドが湿潤した基材に対して近接し移動することは、湿潤コーティングの表面近くの律速境界層の崩壊を容易にする可能性がある。これらの要素のすべてが、乾燥を助けるものと考えられる。
【００４３】
本発明の装置および方法を、紙、プラスチック、ガラス、金属および複合材料を含む、種々の可撓性または剛性基材に対しより均一なまたは乾燥したコーティングを施し、作製するために使用することができる。基材は、平滑な、凹凸のある、パターニングされた、微細構造のおよび多孔性の面（たとえば、平滑な薄膜、波形薄膜、プリズム状光学薄膜、電子回路および不織布ウェブ）を含む種々の表面形態を有することができる。基材は、テープ、膜（たとえば、燃料電池膜）、絶縁物、光学薄膜またはコンポーネント、電子薄膜、コンポーネントまたはその先駆物質等を含む、種々の用途を有することができる。基材は、コーティング層の下に１つの層を有しても多くの層を有してもよい。本発明のあらゆる実施形態は、特に、１００％固形コーティング、精密コーティングおよび極めて薄いコーティングを作製するために有用である。図７〜図９に示す本発明の実施形態は、大規模ウェブ製造プロセスのスケールアップの前に一続きのコーティングされた基材を迅速に評価するため、較正用標準を用意するため、および手で広げることあるいは溶剤または水によるコーティング組成物の過度な希釈に頼ることなく、シート表面の光学的、化学的、機械的または電気的特性を変更するために、特に有用である。
【００４４】
また、本発明を使用して、基材上にコーティングの１つまたは複数の明確なレーンを形成することも可能である。このため、本発明は、たとえば、基材の片面または両面に、コーティングの無い１つまたは複数のレーンによって境界が画された、コーティングの単一レーンを提供することができる。また、本発明は、コーティングの無い１つまたは複数のレーンによって分離された同じかまたは２つ以上の異なる配合物を含む２つ以上のレーンを提供することも可能である。また、本発明は、２つ以上の異なる配合物を含む２つ以上の隣接するレーンも提供することができる。塗布されたコーティング液の量を、コーティングロッドの後ろの液体の回転バンクの形成を防止または抑止するようにプリミータリングことができるため、ウェブを横切る混合およびレーン縁の劣化が防止または抑止される。対照的に、従来のマイヤーロッドコーティングでは、典型的には過剰なコーティング液が塗布され、明確なコーティングのレーンを形成することは困難である。代りに、レーンの縁の劣化またはウェブを横切る混合が、コーティングロッドの後ろの液体の回転バンクに発生する。
【００４５】
本発明を巻線コーティングロッドを参照することによって説明したが、等価な結果を得るために他の適当な非平滑コーティングロッド構造を使用することができる。たとえば、円筒コーティングロッドにおいて、一続きの平行な放射状の切れ目または単一の螺旋状の溝を切断することができる。そうする場合、結果は、概して、同じ容積係数を有する巻線コーティングロッドを使用して得られるものに近くなる。巻線コーティングロッドの場合、容積係数は、コーティングロッドの露出したワイヤ表面とワイヤの巻の外側に単に接触する平滑な円筒状の対向面との間に捕えられる単位面積当りの液体の容積である。溝付きのロッドの場合、容積係数は、平滑な円筒状の対向面が単にロッドに接触する場合に溝に捕えられる単位面積当りの液体の容積である。他の非平滑ロッド構造を、それらの表面容積係数によって同様に特徴付け、巻線コーティングロッドの代りに使用することができる。しかしながら、巻線コーティングロッドの低コストおよび容易な可用性を考慮すると、他の非平滑ロッド構造は明らかにそれほど好ましくない。
【００４６】
本発明を、以下の実施例においてさらに説明し、そこではすべての部とパーセントとを別段の指定のない限り重量によって示す。
【００４７】
実施例
本発明の改善ステーションを備える変更コーティング機械を使用して、プラスチックウェブを、間欠的であり、周期的であり、およびまばらに塗布される、ウェブを横切るコーティング液の縞でコーティングし、その後連続的な均一コーティングを有するウェブに変えた。ウェブは０．０５ｍｍ厚さおよび１５３ｍｍ幅の二軸配向ポリエステルフィルムであった。コーティング液は、２６００容量部のグリセリンと、２６０容量部のイソプロピルアルコールと、１容量部のフッ素系湿潤剤（３ＭＴＭＦＬＵＯＲＡＤＴＭＦＣ−１２９フッ素系界面活性剤、ミネソタ州セントポールのミネソタ・マイニング・アンド・マニュファクチュアリング・カンパニー（Ｍｉｎｎｅｓｏｔａ  Ｍｉｎｉｎｇ  ａｎｄ  Ｍａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇ  Ｃｏｍｐａｎｙ（Ｓｔ．Ｐａｕｌ，ＭＮ）））と、を含んでいた。コーティング液を、ウェブに直接塗布した。コーティングステーションは、可撓性のポリプロピレン針を、転写ロールを横切って左右にストロークする、空気駆動振動機構を採用した。振動機構は、リニアアクチュエータを備えるＭｏｄｅｌ  ＢＣ４０６ＳＫ１３．００  ＴＯＬＯＭＡＴＩＣＴＭ空気圧バンドシリンダ（Ｐｎｅｕｍａｔｉｃ  Ｂａｎｄ  Ｃｙｌｉｎｄｅｒ）（ミネソタ州ハメルのトル−オー−マティック・インコーポレーテッド（Ｔｏｌ−Ｏ−Ｍａｔｉｃ，Ｉｎｃ．（Ｈａｍｅｌ，Ｍｉｎｎｅｓｏｔａ）））であった。コーティング液を、２．９２ｃｃ／ｒｅｖ容量を有する歯車ポンプを使用してプリメータリングした。ポリプロピレン針は、０．４８ｍｍ先端を有し、ニュージャージー州フェア・ローンのアイアンドジェイ・フィスナー・インコーポレーテッド（Ｉ＆Ｊ  Ｆｉｓｎａｒ  Ｉｎｃ．（Ｆａｉｒ  Ｌａｗｎ，ＮＪ））から部品番号５６０１０５として得られた。シリンジポンプと針との間の相互接続を、可撓性の４ｍｍ外径プラスチック管を使用して行った。針を、針先がウェブに接触するように配置した。３．５ｍ／分のウェブ速度と、計量ポンプ速度によって制御された液体流量と、４０回／分のストローク速度と、１２７ｍｍのストローク長と、を使用して、ウェブ上において、所定のパターンの幅の狭い縞をプリメータリングした。
【００４８】
そして、コーティングされたウェブを、４つの巻線コーティングロッドと、２つの背面アイドラロールと、さらに３つの巻線コーティングロッドと、を含む改善ステーションと接触させた。コーティングロッドは、ウェブの縞コーティング面と接触した。コーティングロッドは、ニューヨーク州ロチェスターのスペシャルティ・コーティング・カンパニー（Ｓｐｅｃｉａｌｔｙ  Ｃｏａｔｉｎｇ  Ｃｏｍｐａｎｙ（Ｒｏｃｈｅｓｔｅｒ，ＮＹ））から得られた。コーティングロッドシャフトは、直径が１２．７ｍｍであった。第１コーティングロッドに近づく縞は非常に厚いキャリパを有し各コーティングロッドを通過するにしたがってキャリパが低減されるため、少なくとも連続したコーティングが達成されるまで、順番に徐々に小さくなるワイヤ直径またはロッドサイズが好ましい。したがって、コーティングロッド１〜７を、それぞれ数７５、５０、３６、３４、３０、２４および２２のゲージのワイヤで巻回した。コーティングロッドの各端部を、コーティングロッドがウェブ牽引力に応じてウェブとどもに回転することができるように自由走行玉軸受に取付けた。ウェブ経路を、第１、第４、第５および第７コーティングロッドがウェブと３０°のラップ角で接触し、第２、第３および第６コーティングロッドが９０°のラップ角でウェブと接触するように、設定した。
【００４９】
振動針アプリケータに対し、３８〜７３ｍｍ／分の流量を連続的に供給した。流れは、針がストローク毎にウェブ縁を越えて横切るにしたがって継続した。過剰なコーティング液は、針アプリケータ位置においてウェブ縁を越えて延在する回収パンに堆積された。４１ｍｌ／分より高い流量で、液体の回転バンクがコーティングロッドのうちのいくつかの後ろに集積し、ウェブの縁から滴下した。流量を約３８〜４１ｍｌ／分まで低減することにより、安定したコーティングが達成され、塗布された液体は、コーティングロッドを通過するウェブ上に残った。これらの流量において、ポンプ流量の半分がウェブ上に堆積され、半分が回収パンに堆積された。
【００５０】
改善ステーションを追加した後、非常に不連続な最初に施されたコーティングが、連続的な空洞の無い連続コーティングに変えられた。各コーティングロッドの前と後とでウェブを視覚的に調べることによって改善が分かった。第１コーティングロッドにおいて、斜めのウェブを横切る縞が、同時回転するコーティングロッドに近づき、その後その下を通過した。ウェブ・ロッド接触ゾーンを出た時、液体の一部は第１コーティングロッドの表面に残り、一部はウェブに残った。液体縞は、２つの別々のイメージ、第１コーティング上の１つとウェブ上の１つのとに変えられた。第１コーティングロッド上のイメージは、後に、第１コーティングロッドが１回回転する際にウェブの新たな位置に再接触し、それによってウェブ上にキャリパの低減した第２イメージが生成された。同様に、コーティング液縞とその後続するイメージとは、ウェブと残りのコーティングロッドとの間で分離され、ウェブの新たな位置に再接触し、さらにキャリパが低減した追加のイメージを生成した。この繰返しの接触、分離および再接触により、優れたキャリパ均一性を有する連続した空洞の無いコーティングがもたらされた。
【００５１】
従来のマイヤーロッドコーティングと同様に、ワイヤがあることによってコーティングにウェブ下流方向の線が生成される傾向のある場合がある。適当な粘性のコーティングの場合、かかるラインは自己平坦化する。それらが自己平坦化しない場合、当業者は、ラインを低減または除去するためにスムージングブレードかまたは他の装置を使用する後処理が有用であり得る、ということを認めるであろう。
【００５２】
この発明のあらゆる変更例および代替例は、この発明の範囲および精神から逸脱することなく当業者には明らかとなろう。この発明は、本明細書において単に例示の目的のために示したものに限定されるべきではない。
【図面の簡単な説明】
【図１】
ウェブのコーティング欠陥の概略側面図である。
【図２】
エンドレスウェブ上のコーティングが２つの巻線コーティングロッドに接触する本発明の装置の斜視図である。
【図３】
５つの非駆動式の同時回転する巻線コーティングロッドのセットを用いる本発明の装置の概略側面図である。
【図４】
６つの駆動式巻線コーティングロッドのセットを用いる本発明の装置の概略側面図である。
【図５】
１２個の非駆動式の同時回転する巻線コーティングロッドのセットを用いる本発明の装置の一部の概略部分側面図である。
【図６】
転写ベルトを用いる本発明の装置の概略側面図である。
【図７】
一定の長さの基材をコーティングする本発明の装置の概略側面図である。
【図８】
回転可能支持材上に取付けられた、一定の長さのシートの斜視図である。
【図９】
一定の長さの基材をコーティングする本発明の装置の斜視図である。
【国際公開パンフレット】
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【国際調査報告】
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