(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
面上に塗布する液体を塗布する非接触ダイ塗布装置であって、
上流リップ（６０）を有する上流バー（６４）と下流リップ（６２）を有する下流バー（６６）とを備えるダイ（４０）であって、上記上流リップはランド（６８）として形成されかつ上記下流リップはシャープエッジ（７０）として形成され、上記シャープエッジ（７０）の半径が１０μｍより大きくない、ダイ（４０）と、
上記ダイを貫通して上記上流および下流バー（６４、６６）の間を走る通路であって、該通路は上記上流および下流リップ（６０、６２）によって形成されたスロット（５６）を備え、塗料液（１４）は上記スロットから上記ダイを出て、上記上流ダイリップと上記下流ダイリップと塗布されている面との間に連続的な塗布ビード（５８）を形成する、通路（５２）とを備えるダイ塗布装置。
【請求項２】
スロット高さ（Ｈ）とオーバーバイト（Ｏ）と収束（Ｃ）との少なくともひとつを選択することによって塗布性能を向上する手段をさらに備え、スロット高さとオーバーバイトと収束とは互いに組み合わせて選択され、ランド（６８）の長さ（Ｌ１）と、下流バー（６６）のエッジ角（Ａ１）と、塗布スロットの下流バー面とシャープエッジ（７０）に平行かつ直接対向する塗布されるべき面上の線を通る接面との間のダイ迎え角（Ａ２）と、上記シャープエッジと塗布されるべき面との間の塗布ギャップ距離（Ｇ）とが、互いに組み合わせて選択される、請求項１記載のダイ塗布装置。
【請求項３】
ビード（５８）の真空上流を利用して該ビードを安定化する手段をさらに備え、上流囲いとして真空ランド（８２）を有する真空チャンバー（４２）を備える、請求項１記載のダイ塗布装置。
【請求項４】
シャープエッジ（７０）に隣接する下流バー（６６）の面に適用された低表面エネルギー被覆（２６０）と、面が大略波形になるのを防止するために、その下流エッジに隣接して、上記ランド（６８）に適用された低表面エネルギー被覆（２０６）とをさらに備え、上記両低表面エネルギー被覆は、上記下流バーおよび上記ランドのエッジまで完全には延在しない、請求項１記載のダイ塗布装置。
【請求項５】
面上に塗布する液体の非接触ダイ塗布方法であって、
上流リップ（６０）を有する上流バー（６４）と下流リップ（６２）を有する下流バー（６６）とによって形成されたスロット（５６）内に塗料液を通すステップであって、上記上流リップはランド（６８）として形成されかつ上記下流リップはエッジの半径が１０μｍより大きくないシャープエッジ（７０）として形成された、ステップと、
スロット高さ（Ｈ）とオーバーバイト（Ｏ）と収束（Ｏ）とを互いに組み合わせて選択するステップとを備える、ダイ塗布方法。
【請求項６】
面上に塗布する液体を塗布するダイ塗布装置であって、
上流リップ（６０）を有する上流バー（２８２）と、中流リップを有する中流バー（２８４）と、下流リップを有する下流バー（２８６）とを有するダイ（２７０）であって、上記上流リップはランド（６８）として形成され、上記中流リップはシャープエッジ（３００）として形成され、上記下流リップはシャープエッジ（７０）として形成された、ダイ（２７０）と、
上記ダイを貫通して、上記上流および中流バー（２８２、２８４）の間を走る第１通路であって、該通路は、上記上流および下流リップによって形成された第１スロット（２９２）を備え、塗料液（１４）は、上記第１スロットから上記ダイを出て、上記上流ダイリップと上記中流リップと塗布されている面との間に連続的な塗布ビード（５８）を形成する第１通路、及び、上記ダイを貫通して上記中流及び下流バーの間を走る第２通路であって、該通路は、上記中間および下流リップによって形成された第２スロット（２９４）を備え、予め決められた量の塗料液が上記ビードから離れて上記第２スロットから上記ダイに再び入り、ビードに残っている塗料液は、塗布されるべき面に塗布される第２通路、とを備える、ダイ塗布装置。
【請求項７】
ダイ塗布方法であって、
上記リップを有する上流バー（２８２）と中流リップを有する中流バー（２８４）とによって形成された第１スロット内に塗料液（１４）を通すステップであって、上記上流リップはランド（６８）として形成されかつ上記中間リップはシャープエッジ（３００）として形成される、ステップと、
上記第１スロット（２９２）から上記塗料液（１４）を出して、上記上流リップと上記中流リップと塗布されている面との間に連続的な塗布ビード（５８）を形成するステップと、
上記ビード（５８）から予め決められた量の塗料液（１４）を、上記中間バー（２８４）と下流リップを有する下流バー（２８６）とによって形成された第２スロット（２９４）内に通すステップであって、上記下流リップはシャープエッジ（７０）として形成され、上記ビードから予め決められた量の塗料液を除去する、ステップと、
上記ビード（５８）内の残っている塗料液（１４）を塗布されるべき面に塗布するステップとを備える、ダイ塗布方法。
【発明の詳細な説明】
技術分野
本発明は、塗布方法に関する。より詳しくは、本発明は、ダイを用いる塗布方法に関する。
背景技術
米国特許第２,６８１,２９４号は、直接押し出しおよびスライドタイプの計量された塗布システムについて、塗布ビードを安定化するための真空方法を開示している。このような安定化は、これらのシステムの塗布能力を高める。しかし、これらの塗布システムは、ある塗布された製品について必要とされる非常に低い液体粘度でさえ薄い湿潤層を提供する十分な総合能力を欠いている。
米国特許第２,７６１,７９１号は、移動するウェブ上に明瞭な層関係で同時に数種の液体をビード塗布する種々の形態の押し出しおよびスライドコーターを教示している。しかし、これらの塗布システムは、ある塗布された製品については、必要とされるウェブ速度および塗布ギャップで所望の多層湿潤層厚さを維持するための十分な総合性能が欠けている。米国特許第５,２５６,３５７号は、スロットエッジの一方にアンダーバイトを有する多層塗布ダイを開示している。２つのエッジの一方のアンダーバイトは、ある場合には、塗布状態を向上する。
米国特許第４,４４５,４５８号は、斜角をつけられた引き落とし面を有する押し出しタイプビード塗布ダイを開示している。このダイは、塗布ビードの下流側に境界力を負わせて、ビードを保持するために必要な真空量を減じる。真空の減少は、チャター欠陷と塗布条痕とをできるだけ少なくする。塗布品質を向上するためには、スロット軸に関して傾斜をつけられた面の鈍角と、移動するウェブに向けて(オーバーハング)および移動ウェブから遠ざけて(アンダーハング)のベベルのスロット軸に沿っての位置とは、最適化されなければならない。最適化によって、感光性エマルジョンを塗布するために必要とされる高い品質となる。しかし、ある塗布された製品に必要とされる薄い層の性能能力は不足する。
米国特許第３,４１３,１４３号は、過剰な塗料液が上流スロットを通って塗布ビード領域内に送り出される２つのスロットダイを開示する。入ってくる液体の略半分は、下流スロットを通ってビード領域の外に送り出され、その残りが移動するウェブに塗布される。ビード中の過剰液体は、安定化効果を有し、真空チャンバーを用いることなく性能を向上する。しかし、この装置は、上記したギャップ対湿潤厚比は最大３にすぎず、ある塗布された製品について必要とされる性能を与えない。
米国特許第４,４４３,５０４号は、スライド塗布装置を開示する。この装置は、スライド面と水平基準面との間の角度が３５°から５０°までの範囲であり、塗りロールに対する接面とスライド面との間に形成される逃げ角は８５°から１００°までの範囲である。これらの範囲内での運転は、スライドに沿っての大きい流体モーメントによる性能とスライド面に対する大きい流体剥離力による塗布不均一との間の妥協を与える。しかし、たとえ真空チャンバーを用いても、このシステムは、ある塗布された製品に対して必要とされる性能を与えない。
押し出しダイコーターにより強調される共通の問題は、塗布された層での条痕すなわち引きすじの発生であった。条痕は、塗布ビードの近くのダイリップでの嵌装された液体溶剤によって、引き起こされる。これは、高揮発性溶剤を含む粘度の低い液体について、特にあてはまる。この問題に対するひとつの解決法は、ＰＣＴ特許出願ＷＯ９３／１４８７８に開示されているが、リップ面に隣接してダイ面上に、フッ素を含む樹脂被膜を配置して、塗料液によるこれらの面の湿潤を防止することを含む。これは、条痕や、したたりや、エッジの波きずを減少する。しかし、被覆は、ビードリップエッジに延在し、容易に損傷を受ける高精度ではない機械的位置合わせ構成要素となる。
欧州特許出願ＥＰ５５２６５３は、低エネルギーのフッ素化ポリエチレン面で、塗布ビードの近くおよびそれより下のスライド塗布ダイ面を覆うことを開示している。被膜は、塗布リップ先端より下に０.０５−５.００mmで開始し、塗布ビードから離れる方向に延在する。低-表面-エネルギーの被膜は、裸の金属細片によって塗布リップ先端から離されている。これは、ビード静止接触線を位置決めする。低エネルギー被膜は、塗布条痕を排除し、ダイ掃除に役に立つ。押し出し塗布ダイについてこれを用いることは、記載されていない。
図１は、計量された塗布システムの一部として真空チャンバー１２を有する公知の塗布ダイ１０を示している。塗料液１４は、バックアップローラー２０によって支持された移動しているウェブ１８に塗布するために、ポンプ１６によってダイ１０に正確に供給される。塗料液は、ダイのスロット２６から分配して移動するウェブ１８に塗布するために、流路２２を通ってマニホールド２４に供給される。図２に示すように、塗料液は、スロット２６内を通過し、上流ダイリップ３０と下流ダイリップ３２とウェブ１８との間に、連続的な塗布ビード２８を形成する。リップ３０,３２の幅であるＦ1およびＦ2の寸法は、ともに０.２５から０.７６mmの範囲である。真空チャンバー１２は、ビードを安定化するために、ビードの真空上流を応用する。この形状は多くの場合に相応に働くが、公知の方法の性能を向上するダイ塗布方法が必要とされている。
発明の要旨
本発明は、面上に液体をダイ塗布するシステムである。この装置は、上流リップを有する上流バーと下流リップを有する下流バーとを備えるダイを含む。上流リップはランドとして形成され、かつ、下流リップはシャープエッジとして形成される。通路は、ダイを貫通して上流および下流バーの間を通る。通路は、上流および下流リップにより形成されたスロットを備え、塗料液がスロットからダイを出て、上流ダイリップと下流ダイリップと塗布されている面との間に、連続的な塗布ビードを形成する。
スロット高さとオーバーバイトと収束との少なくともひとつを変えることによって塗布性能を向上することが可能である。スロット高さとオーバーバイトと収束とは互いに組み合わせて選択され、ランドの長さと、下流バーのエッジ角と、塗布スロットの下流バー面とシャープエッジに平行かつ直接対向する塗布されるべき面上の線を通る接面との間のダイ迎え角と、シャープエッジと塗布されるべき面との間の塗布ギャップ距離とが、互いに組み合わされて選択される。
ランドの形状は、塗布されている面の形状に一致する。面が湾曲されている場合には、ランドは湾曲される。また、ダイは、ビードの真空上流を応用してビードを安定化することが可能である。ランドを有する真空バーを備える真空チャンバーを用いて、真空を適用することができる。真空ランドの形状も、塗布されている面の形状に一致する。ランドと真空ランドとは、同じ曲率半径を有することが可能であり、塗布されるべき面に関して同一または異なる収束を有することが可能である。
取り替え可能で柔軟な細片が、塗布スロットより上の２つの下流バーの間に取り付けられて、損傷を受けたオーバーバイトエッジの交換を容易にすることができる。この細片は、下流バーを貫通して加えられる真空によって位置が保持されることが可能である。
低表面エネルギー被覆は、シャープエッジに隣接する下流バーの面とランドの面とに、その下流エッジに隣接して、施されることが可能である。これは、大略波のようにうねる面を防止する。低表面エネルギー被覆は、下流バーおよびランドのエッジにまで完全に延在することは、必要ではない。ビードは、たとえ真空が増加されても、ランドと塗布されるべき面との間の空間内に、意味ありげには移動しない。
本発明のダイ塗布方法は、スロット内に塗料液を通すステップと、ランドとシャープエッジとの相対的配置の少なくとも一方を変えることによって塗布性能を向上するステップと、ランドの長さと、下流バーのエッジ角と、塗布スロットの下流バー面とシャープエッジに平行かつ直接対向する塗布されるべき面上の線を通る接面との間のダイ迎え角と、シャープエッジと塗布されるべき面との間の塗布ギャップ距離とを、互いに組み合わせて選択するステップと、スロット高さと、オーバーバイトと、収束とを互いに組み合わせて選択するステップとを備える。この方法は、ビードの真空上流を応用してビードを安定化するステップを備えることが可能である。
他の実施例において、ダイは、上流リップを有する上流バーと、中流リップを有する中流バーと、下流リップを有する下流バーと備えることができる。上流リップはランドとして形成され、中流リップはシャープエッジとして形成され、上記下流リップはシャープエッジとして形成される。第１通路は、ダイを貫通して上流および中流バーの間を走る。この通路は、上流および下流リップによって形成された第１スロットを有し、塗料液は、第１スロットからダイを出て、上流ダイリップと中流ダイリップと塗布されている面との間に、連続的な塗布ビードを形成する。第２通路は、ダイを貫通して中流および下流バーの間を走り、中間および下流リップによって形成された第２スロットを有する。予め決められた量の塗料液がビードを離れて、第２スロットからダイに再び入り、ビードに残っている塗料液は、塗布されるべき面に塗布される。ビードは、真空が増加されるにつれてさえ、ランドと塗布されるべき面との間の空間内に、意味ありげには移動しない。
本発明によるダイ塗布方法は、塗料液を第１スロット内に通すステップと、第１スロットから塗料液を出して上流リップと中流リップと塗布されている面との間に連続的な塗布ビードを形成するステップと、ビードから予め決められた量の塗料液を第２スロット内に通すステップと、ビードに残っている塗料液を塗布されるべき面に塗布するステップとを備える。
【図面の簡単な説明】
図１は、公知の塗布ダイの略断面図である。
図２は、図１のダイのスロットおよびリップの拡大断面図である。
図３は、本発明の押し出しダイの断面図である。
図４は、図３のダイのスロットおよびリップの拡大断面図である。
図５は、図４と同様のスロットおよびリップの断面図である。
図６は、他の真空チャンバーの構成の断面図である。
図７は、また別の他の真空チャンバーの構成の断面図である。
図８は、本発明の他の押し出しダイの断面図である。
図９aおよび９bは、図８のダイのスロット、正面、および真空チャンバーの拡大断面図である。
図１０aおよび１０bは、図８のダイの略図である。
図１１は、１.８センチポアズの粘度の塗料液について、公知の押し出しダイと本発明の押し出しダイとの性能を比較した塗布テスト結果を示す。
図１２は、２.７センチポアズの粘度の塗料液についての比較テスト結果を示す。
図１３は、塗布テストのデータのまとめである。
図１４は、９つの異なる塗料液について、本発明の押し出し塗布ダイについての一定Ｇ／Ｔw線のグラフである。
図１５は、柔軟なリップ細片の断面図である。
図１６は、下流バーを通して加えられる軽い真空によって位置を保持されるフィルム細片の断面図である。
図１７は、低表面エネルギー被覆を有する本発明の押し出しダイの正面の断面図である。
図１８は、図１７と同様の本発明の押し出しダイの正面の拡大断面図である。
図１９は、本発明の他の実施例の略断面図である。
図２０は、図１９のダイのダイ正面および塗布ビードの拡大断面図である。
発明の詳細な説明
本発明は、ダイ塗布方法および装置に関し、ダイは、性能を向上しかつ最適化するために配置されたシャープエッジとランドとを備える。ランドは、塗料液塗布の直接領域内の面の形状に適合するように構成される。ランドは、バックアップローラーのまわりを通過するウェブに適合するために曲げられることが可能であり、また、ランドは、ローラー間のウェブの自由スパンに適合するために平らであることも可能である。
図３は、本発明の真空チャンバー４２を有する押し出しダイ４０を示す。塗料液１４は、バックアップロール５０によって支持された移動するウェブ４８に塗布されるために、ポンプ４６によってダイ４０に供給される。塗料液は、スロットから分配して移動するウェブ４８に塗布するために、流路５２からマニホールド５４に供給される。図４に示されたように、塗料液１４はスロット５６内を通り、連続的な塗布リード５８を、上流ダイリップ６０と下流ダイリップ６２とウェブ４８との間に形成する。塗料液は、種々の液体または他の流体のひとつとすることができる。上流ダイリップ６０は、上流バー６４の一部であり、下流ダイリップ６２は、下流バー６６の一部である。スロット５６の高さは、真鍮またはステンレス鋼から作られかつデクル(deckle)すなわちすき桁されることが可能であるＵ字形状のシムによって制御されることが可能である。真空チャンバー４２は、ビードの真空上流を利用して、塗布ビードを安定化する。
図５に示されたように、上流リップ６０は湾曲したランド６８として形成され、下流リップ６０はシャープエッジ７０として形成される。この構成は、公知のダイ-タイプコーター以上に総合性能を改良する。改良された性能とは、より速いウェブ速度かつより大きい塗布ギャップで運転でき、より粘度の高い塗料液を用いて運転でき、より小さい湿潤塗布厚さを形成できることを、意味する。
シャープエッジ７０は清浄でぎざぎざやまくれがないようにすべきであり、２５cmの長さで１ミクロン以内の直線度とすべきである。エッジの半径は、１０ミクロンより大きくすべきでない。湾曲したランド６８の半径は、バックアップローラー５０の半径に、塗布ギャップとウェブ厚さに対して、できるかぎり小さな、臨界値ではない、０.１３mmのゆとりを足したものに等しくすべきである。代わりに、湾曲したランド６８の半径は、バックアップローラー５０の半径を越えることができ、シムがウェブ４８に関してランドを合わせるために用いられることが可能である。バックアップローラーと同じ半径を有するランドによって達成されるある収束Ｃは、シムを用いてランドを扱うことによって、バックアップローラーより大きい半径を有するランドによって達成されることが可能である。
また、図５は、単一層押し出しについての幾何的運転パラメータの寸法を示す。上流バー６４の湾曲したランド６８の長さＬ1は、１.６mmから２５.４mmまでの範囲にすることができる。好ましい長さＬ1は、１２.７mmである。下流バー６６のエッジ角Ａ1は、２０°から７５°までの範囲とすることができ、好ましくは、６０°である。シャープエッジ７０のエッジ半径は、約２ミクロンから約４ミクロンに、好ましくは１０ミクロンより小さくすべきである。下流バー６６の塗布スロット５６の面と、シャープエッジ７０に平行かつ直接対向するウェブ４８の面上の線を通る接面Ｐとの間のダイ迎え角Ａ2は、６０°から１２０°の範囲にすることができ、好ましくは９０°−９５°、たとえば９３°である。塗布ギャップＧ1は、シャープエッジ７０とウェブ４８との間の直角距離である。（塗布ギャップＧ1は、シャープエッジで計測されるが、いくつかの図においては、図示の分かりやすさのために、シャープエッジから間隔を設けて図示されている。図中のＧ1の位置にかかわらず−そして、ウェブの曲線のために、シャープエッジから移動して離れるにつれて、ギャップが大きくなる−ギャップはシャープエッジで計測される。）
スロット高さＨは、０.０７６mmから３.１７５mmまでの範囲とすることができる。オーバーバイトＯは、上流バー６４の湾曲したランド６８の下流エッジ７２に対する、下流バー６６のシャープエッジ７０の、ウェブ４８に向かう方向の位置である。また、オーバーバイトは、任意のある塗布ギャップＧ1について、シャープエッジに関して、ウェブ４８から離れる湾曲したランド６８の下流エッジの引っ込みとして、みることもできる。オーバーバイトは、０mmから０.５１mmまでの範囲とすることができ、対向するダイスロットの端部における設定は、互いに２.５ミクロン以内とすべきである。この塗布システムについての精密な取付システムは、たとえば、正確なオーバーバイト均一性を達成することを要求される。収束Ｃは、離れた湾曲したランド６８の、ウェブ４８と平行の(または、同心の)位置から、図５に示すように、反時計方向の角度位置であり、下流エッジ７２は回転中心である。収束は、０°から２.２９°までの範囲とすることができ、ダイスロットの対向する端部における設定は、互いに０.０２３°以内にすべきである。スロット高さ、オーババイト、および収束は、粘度のような流体特性と同様に、ダイ塗布装置および方法の性能に影響を与える。
総合性能の観点から、１,０００センチポアズおよびそれ以下の粘度範囲内の液体については、スロット高さは０.１８mm、オーバーバイトは０.０７６mm、収束は０.５７°とすることが好ましい。他のスロット高さを用いる性能レベルは、ほとんど同じとすることができる。性能の利点は、１,０００センチポアズを超える粘度のときにも、発見されることが可能である。収束を０.５７°に保持し、他の最適なスロット高さおよびオーバーバイトの組み合わせは、以下のようになる。
0003766097.tif 000002
上記した液体粘度範囲において、任意のある収束の値について、最適のオーバーバイトの値は、スロット高さの値の平方根に対して正比例するようである。同様に、任意のあるスロット高さの値について、最適のオーバーバイトの値は、収束の値の平方根に反比例すると考えられる。
図６に示されたように、真空チャンバー４２は、正確で繰り返し可能な真空システムガスフローを許容するため、上流バー６４と一体の一部、または上流バー６４に取付られた一部とすることが可能である。真空チャンバー４２は、真空バー７４を用いて形成され、選択随意の真空レストリクター７６と真空マニホールド７８とを通って、真空源流路８０に接続される。湾曲した真空ランド８２は、上流バー６４と一体の一部とすることが可能であり、また、上流バー６４に固定された真空バー７４の一部とすることが可能である。真空ランド８２は、湾曲したランド６８と同じ曲率半径を有する。湾曲したランド６８と真空ランド８２とは、互いに“一致”するように、一緒に仕上げ研削されることが可能である。そして、真空ランド８２および湾曲したランド６８は、ウェブ４８に関して同じ収束Ｃを有する。
真空ランドギャップＧ2は、真空ランド８２とウェブ４８との間の真空ランドの下側エッジにおける距離であり、塗布ギャップＧ1と、オーバーバイトＯと、湾曲したランド６８の収束Ｃによる変位との合計である。(図中のＧ1の位置とは関係なく、ギャップは真空ランドの下側エッジとウェブとの間の直角距離である。)真空ランドギャップＧ2が大きいとき、周囲の空気の真空チャンバー４２への過剰流入が生じる。真空源は真空チャンバー４２において特定の真空圧レベルを補償し維持するのに十分な容量を有してよいが、空気の流入は塗布性能を下げる可能性がある。
図７において、真空ランド８２は、上流バー６４に取り付けられた真空バー６４の一部である。製造中に、湾曲したランド６８は仕上げられて、収束Ｃは“練磨”される。そして、真空バー７４が取り付けられ、真空ランド８２は、真空ランド８２がウェブ４８に平行であるように、異なる研削中心を用いて仕上げ研削され、真空ランドギャップＧ2は、所望のオーバーバイト値が設定されたとき、塗布ギャップＧ1に等しい。真空ランド長さＬ2は、６.３５mmから２５.４mmまでの範囲とすることができる。好ましい長さＬ2は、１２.７mmである。この実施例は、図６の実施例よりも、困難な塗布条件においてより高い総合塗布性能能力を有するが、ひとつの特定の組の運転条件について、いつでも、仕上げ研削される。そのため、塗布ギャップＧ1またはオーバーバイトＯが変わると、真空ランドギャップＧ2はその最適値から移動してよい。
図８および９には、ダイ４０の上流バー６４が上流バーポジショナー８４に取り付けられ、真空バー７４が真空バーポジショナー８６に取り付けられている。上流バー６４の湾曲したランド６８と真空バー７４の真空ランド８２とは、互いに直接には接続されていない。真空チャンバー４２は、真空バー７４とポジショナー８６とを貫通して真空源に接続される。真空バー７４についての取り付けおよび位置決めは、上流バー６４についての取り付けおよび位置決めとは分離される。これは、ダイの性能を向上し、精度がよく、繰り返し可能な真空システムガスフローを許容する。また、真空バーシステムのがっしりした構成は、公知のシステムに比べて向上された性能の助けとなる。また、真空バー７４についてのこの構成は、スロットコーター、押し出しコーター、およびスライドコーターのような他の公知のコーターの性能を向上することが可能であろう。柔軟な真空シール細片８８は、上流バー６４と、真空バー７４との間をシールする。
真空ランド８２とウェブ４８との間のギャップＧ2は、塗布ギャップＧ1、オーバーバイトＯまたは収束Ｃの変化によって影響されず、塗布の間連続的にその最適値に保たれてもよい。真空ランドギャップＧ2は、０.０７６mmから０.５０８mmまでの範囲内に設定されてよい。ギャップＧ2についての好ましい値は、０.１５mmである。真空ランド８２についての好ましい角度位置は、ウェブ４８に平行ある。
塗布中に、真空レベルは、最良品質の被覆層を作るために、調整される。一般的な真空圧レベルは、３０.５m／分のウェブ速度で６ミクロンの湿潤層厚さに２センチポアズの塗料液を塗布するとき、５１mmＨ2Ｏである。湿潤層厚さを減少し、粘度を大きくし、またはウェブ速度を増加すると、１５０mmＨ2Ｏを越えるより高い真空レベルが必要となる可能性があろう。本発明のダイは、公知のシステムよりも、より小さい満足な最小真空レベルと、より高い満足な最大真空レベルとを示し、ある状況において、公知のシステムで不可能であるゼロ真空圧で運転することが可能である。
図１０aおよび１０bは、ある位置決め調整と真空チャンバー閉鎖とを示す。オーバーバイト調整は、上流バー６４に関して下流バー６６を移動し、シャープエッジ７０は、湾曲したランド６８の下流エッジ７２に対して、ウェブに向かう方向または離れる方向に移動する。収束の調整は、上流バー６４と下流バーとを一緒に、下流エッジ７２を貫通して走る軸のまわりに回転し、湾曲したランド６８が図１０に示された位置から移動して、ウェブ４８に対して平行な位置から離れ、または平行位置に戻る。塗布ギャップ調整は、シャープエッジ７０とウェブ４８との間の距離を変えるために、上流バー６４と下流バー６６とを一緒に移動する一方、真空バーはそのマウント８６上に静止したままであり、真空シール細片８８は、調整中の空気のもれを防ぐために、曲がる。ダイの両端における真空チャンバー４２内への空気の漏れは、真空バー７４の端部に取り付けられた端板９０によって、できるだけ小さくされる。真空バー７４の端部は、上流バー６４の端部と部分的に一致する。真空バー７４は、上流バー６４よりも０.１０mmから０.１５mmまで長く、それゆえ、中心位置において、各端板９０と上流のバー６４との間のすきまは、０.０５０mmから０.０７５mmまでの範囲内であろう。
ひとつの予想されない運転特性は、塗布中に観察された。ビードは、たとえ真空が高くなるにつれても、湾曲したランド６８と移動する４８との間の空間内に、意味ありげには移動しない。これは、公知の押し出しコーターを用いて可能であるよりも高いレベルを用いることを許容し、対応してより高い性能レベルを与える。たとえ、ほとんど真空が必要とされず、または真空が必要とされない場合でも、本発明は公知のシステムを越える改良された性能を示す。また、湾曲したランド６８とウェブ４８との間の空間内にビードが意味ありげには移動しないことは、下流塗布重量についてのバックアップローラー内の“ランアウト（流出)”の影響は、公知の押し出しコーターについての影響とは異ならない。
図１１は、公知の押し出しダイの性能を本発明の押し出しダイと比較する塗布テストの結果をグラフにしたものである。このテストにおいて、有機溶剤を含む１.８センチポアズの塗料液が、平らなポリエステルフィルムウェブに塗布された。性能尺度は、１５から６０m／分までの速度範囲に渡っての、２つの塗布システムのそれぞれについての、４つの異なる塗布ギャップレベルでの、最小湿潤層の厚さであった。曲線Ａ,Ｂ,Ｃ,Ｄは、公知の従来技術のダイを用い、それぞれ、０.２５４mm、０.２０３mm、０.１５２mm、０.１２７mmの塗布ギャップで実行された。曲線Ｅ,Ｆ,Ｇ,Ｈは、それぞれ同じ塗布ギャップで、本発明によるダイを用いる。図１２は、同じ塗布ギャップでの、２.７センチポアズの粘度の同様の塗料液についての比較テストの結果を示す。もう一度、本発明についての性能の利点が明らかに分かる。
図１３は、異なる有機溶剤を含む７つの異なる粘度の液体が平らなポリエステルフィルムウェブに塗布された塗布テストのデータのまとめである。結果は、従来の押し出しコーター(従来)と本発明(新)との性能を比較している。性能条件は、混合されている。本発明の性能の利点は、ウェブ速度(Ｖw)、湿潤層厚さ(Ｔw)、塗布ギャップ、真空レベル、またはこれらの組み合わせにおいて、発見されることが可能である。
コーター性能のひとつの計測は、ある特定の塗料液とウェブ速度とについて、湿潤層厚さに対する塗布ギャップの比(Ｇ／Ｔw)である。図１４は、９つの異なる塗料液について、一連の一定Ｇ／Ｔw線と、本発明の押し出しダイの粘度の値とを示している。液体は、３０.５m／分のウェブ速度で平らなポリエステルフィルムベースに塗布された。少ない個数の粘度の値は、他の塗布可能要因の影響のために、乱れるようである。４つの追加の性能線は、図１１および１２から３０.５m／分のウェブ速度に対するＧ／Ｔw値を計算した後に、加えられた。実線の特性曲線は、上から下に、公知の押し出しダイによって塗布された２.７センチポアズと１.８センチポアズとの液体についてＧ／Ｔw、本発明の押し出しダイによって塗布された２.７センチポアズと１.８センチポアズとの液体についてＧ／Ｔwである。本発明についての線は、従来の塗布ダイについてのラインよりも大きいＧ／Ｔw値をあらわしている。加えて、本発明のラインは、ほぼ、一定Ｇ／Ｔwの線であり、それぞれ、平均は１８.８と１６.８である。公知のコーターの線は、その長さに渡ってかなり大きいＧ／Ｔwの変化を示している。本発明は、公知のシステムを越え、小さい湿潤厚さで塗布ビードを維持するために、大いに向上された特性を有する。
損傷を受けたオーバーバイトエッジの交換を容易にするため、機械研削されたエッジに対する代案を用いることが可能である。図１５は、塗布スロットより上の２つの上流バーの間に取り付けられた取り替え可能で柔軟な細片３５０を示す。この細片は、ステンレス製すきまゲージ材料や他の金属、またはプラスチックフィルムとすることが可能であり、本発明の任意の実施例においても用いられることが可能である。ステンレス製すきまゲージ材料にシャープエッジを研削するため取付具は、研削中にエッジまくれをできるだけ少なくする。図１６は、下流バーを通して加えられた軽い真空によって位置保持された細片を示す。また別の実施例では、細いステンレス製ワイヤがシャープエッジを形成するために用いられることが可能である。ワイヤには張力が加えられることが可能である。
公知の押し出しダイコーターについて高められる共通の問題は、塗布された層の条痕すなわち引きすじの発生であり、これは、塗布ビードの近くのダイリップ上の乾燥した液溶剤によって引き起こされる。これは、揮発性の高い溶剤を含む低粘度液ほど、よく発生する。図１７において、表面エネルギの低い被膜２６０がシャープエッジ７０に隣接する下流バー６６の表面に貼られ、下流エッジ７２に隣接する湾曲したランド６８に貼られている。この被膜は、フッ素化ポリエチレンとすることが可能であり、精度よく研削された金属ベース材に貼られたとしても、大略波形になっている面をあらわす。オーバーバイトＯがダイ上に面と面とを２.５ミクロン以内で精度よく設定されれば、最良の結果が得られる。
図１８の実施例において、表面エネルギの低い被膜２６０は、エッジ７０および７２にまでは延在しない。これらの被膜２６０は、湾曲したランド６８に凹みをカットし、凹みを充填する大きいめの面エネルギの低い材料を貼り、細い金属細片２４６が“非−湿潤”被膜はめ込み２６２と同一平面となるように湾曲したランド全体を研削することによって形成されたはめ込み２６２として貼られることが可能である。はめ込み２６２の深さは、０.０１３mmから０.１２７mmまでの範囲とすることができる。幅の狭い細片２６４の幅は、０.１２７mmから０.７６２mmまでとすることができる。同様に面エネルギの低いはめ込みは、下流バー６６面内に形成されることが可能であり、シャープエッジ７０より上に０.１２７mm−０.７６４mmから開始する。エッジ７０および７２に隣接する精度よく研削された細片２６４を用いて、オーバーバイトの精度のよい調整が容易にされ、面エネルギの低い層は、損傷や薄層に裂けることを防止される。
図１９および２０は、ダイ塗布についての本発明のシステムを示す。このシステムにおいては、過剰な塗料液は、ダイ２７０から塗布ビード内へ連続的に計量され、塗料液の一部は減じるように計量され、特定量が移動しているウェブ上に塗布されるようにする。塗料液１４は、ポンプ２７２によってダイ２７０に供給され、第２ポンプ２７６によって液だめ２７４に戻される。ダイ２７０は、安定化する真空チャンバー２７８を用いて、精度よく計量された量の塗料液を、バックアップローラー２８０上を移動するウェブ４８上に塗布する。
上流バー２８２、中流バー２８４および下流バー２８６は、ウェブ４８に対向する。塗料液１４は、はめ込み流路２８８を貫通してマニホールド２９６内に送り出され、フロースロット２９２を貫通して塗布ビード内へ押し出される。一方、予め決められた量の塗料液は、塗布ビードから出口スロット２９４を貫通して出口マニホールド２９６内に送り出され、出口流路２９８へ送り込まれる。ビードに残っている塗料液は、移動するウェブ４８上に塗布される。このシステムは、公知のシステムより性能が優れている。
たとえば、供給スロット２９２と塗布ビードを通る接面Ｐとの間の迎え角Ａ2が１３５°であり、出口スロット２９４と接面Ｐとの間の迎え角Ａ5が１１５°であるとき、ダイパラメータは以下のように設定される。供給スロット２９２高さは０.１５mmであり、そのオーバーバイト(湾曲したランドの下流エッジ７２と比較された中間エッジ３００)は０.０mmであった。出口スロット２９４は０.０７６mmであり、そのオーバーバイト(中流エッジ３００と比較された下流エッジ)は０.０７６mmであった。出口スロット２９４のウェブ横断幅は、ビードへの空気まき込みを排除するため供給スロット２９２の幅より３.２mm小さい。収束Ｃは、０.２３°であった。２センチポアズの液を３０.５m／分のウェブ速度で塗布するとき、湿潤層厚さＴwは０.０２０mmであり、塗布ギャップＧ1は０.２０mmであった(Ｇ／Ｔw＝１０)。この場合、塗料液の所望量の１５４％は、供給ポンプ２７２によって配布され、全体量(全過剰分を除く)の３５％が出口ポンプ２７６によって抜き取られる。１５.２m／分のウェブ速度で塗布するとき、湿潤層厚さＴwは０.００７６mmであり、塗布ギャップＧ1は０.２０mmであり(Ｇ／Ｔw＝２６.３)、塗料液の所望量の５５８％が供給ポンプ２７２によって送り出され、全体量の８２％が出口ポンプ２７６によって抜き取られた。塗布は、滑らかで、条痕がなかった。
代わりに、供給スロット２９２と接面Ｐとの間の迎え角Ａ2は、９０°から１３５°までの範囲とすることができ、出口スロット２９４と接面Ｐとの間の向かえ角Ａ5は、６０°から１１５°までの範囲とすることができる。また、真空バーは、上流バー２８２とは別に、取り付けられて調整されることが可能である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９ａ】
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【図９ｂ】
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【図１０ａ】
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【図１０ｂ】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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