CN1136475A - 幕式涂布技术及其改进方法 - Google Patents

Abstract

幕式涂布工艺是众所周知的，它把某种组合物涂布在一个移动的载体上。但是，在这种工艺过程中的最大涂布速度，在很高的帘幕流量下，受到因夹杂空气而导致的亚稳区形成的严格限制。本发明介绍的是一种在高流量下，通过在移动的载体上施加低电平的电压(一般低于400伏)来提高最大涂布速度的方法。随着电压电平的增加，该亚稳区逐渐受到抑制。最高达400伏的各种电压水平均可以达到消除亚稳区的程度，因而可以提高最大实际涂布速度。较低电平电压也可与前涂布角一起使用，以便对给定的沉积层有选择地提高其最大实际涂布速度。

Description

幕式涂布技术及其改进方法

本发明涉及幕式涂布技术及其改进方法，更确切地说(但并非唯一的)本发明涉及使用幕式涂布技术生产照相产品的方法。

在粒珠涂布技术中，粒珠涂布器与需要在其上涂布粒珠的正在移动的载体在涂布区内非常靠近。如果要得到一种允许使用范围较宽的涂布速度、涂层粘度和涂层厚度的稳定的工艺过程，就必需对粒珠成形进行控制。要达到粒珠成形的控制和稳定，首先要在涂布位置对粒珠两端施加一个压差(抽吸)，其次，在开始进入涂布位置之前，应对粒珠施加静电电荷差。压差和静电荷都用来将粒珠保持在涂布区内，而这两个动作又都朝向载体，从而帮助稳定粒珠，并使它与移动的载体保持润湿接触。

如上所述，使用静电场来改进使用粒珠涂布技术所产生的涂层的均匀性是众所周知的技术。在一种已知装置中，载体或支承辊与粒珠涂布器相互隔开，从而在它们之间形成一个涂布间隙。一个高压电源跨接在该支承辊和粒珠涂布器的两端，从而在该涂布间隙的两端提供了几千伏(通常为3千伏)的直流电压。这种直流电压在支承辊和接地的涂布器之间的涂布间隙中产生一个静电场，该支承辊处于高电位。当待涂布的载体通过该间隙时，会因静电场的作用而被极化，因而在该移动的载体上就产生一种给定取向的偶极子。该载体的极化使流体从涂布器流入涂布间隙，从而被吸引到移动的载体上并均匀地沉积在该载体上。

需要施加到移动的载体上以使其产生极化的电位的实际数值和极性要由待涂布材料的种类即移动的载体的材料和涂布在该移动的载体上的组合物的类型来决定。在某些情况下，涂布器的电位可以大于或小于正常保持的地电位。

但是，当使用3千伏或更高电压时，在使用这种装置时就可能产生某些涂布问题，例如可能产生火花，从而使该装置不适合在有易***物质或易挥发性物质的环境中使用。在另一些情况下，在被涂布的移动的载体上可能产生孔洞。此外，由于在移动的载体上存在针孔，还会出现穿过涂布间隙的短路或低阻抗通道，从而引起正在涂布的材料均匀性的变化。

EP-A-005983叙述了一种将粒珠涂布到移动的载体上的装置，该装置与上述装置类似，即载体或支承辊与粒珠涂布器相互隔开，在它们之间形成一个涂布间隙。但是，在该装置中，静电荷没有通过在涂布间隙中形成的静电场而施加到正在移动的载体上。该静电荷是在该移动的载体到达涂布间隙之前施加于其上的。即这是通过在离该涂布间隙有较大的距离处移动的载体上或在移动的载体内产生一个静电场而实现的。静电荷可用支承辊和导电的硬毛刷装置或用电晕放电型装置产生。在上述两种情况下，移动的载体通过所产生的静电场接受它的静电荷时，就使移动的载体内的偶极子定向排列，因而涂料就被吸引到该载体上。

当使用支承辊-导电的硬毛刷装置时，在硬毛刷的硬毛的自由端和支承辊之间的较低电压建立了一个较强的静电场。该较低的电压能有利地防止上述问题的发生。

幕式涂布技术与粒珠涂布技术显著地不同，因为由滑动给料器形成自由下落的帘幕，而所述滑动给料器与移动的载体上的涂布部位不是很接近的，因此幕式涂布技术具有超过粒珠涂布技术的许多优点。在幕式涂布技术中，始终没有粒珠形成，并且涂布作用的机理也显著不同。例如帘幕是自由落下的，并且以相当大的动量撞击在该移动的载体上，从而提供了一个足够的力来使涂布部位稳定并在该移动的载体上确保一条均匀的润湿线。所需要的动量可以通过适当选择帘幕下落速度和自由落下的高度来获得。

粒珠涂布和幕式涂布技术之间的其它差别也是很明显的。涂布变量例如涂料组合物的粘度和每单位涂布宽度上的流量的作用在粒珠和幕式涂布技术中通常也是完全不同的。

使用粒珠涂布时，为了提高涂布速度，同时又保持涂布的均匀性，底层的粘度必须降低因而增加了该层的润湿面积。

但是当进行高速幕式涂布时，每单位宽度的高流量常常会在载体的涂层上产生“泥浆”现象。这种情况一般是当载体上涂布部位的帘幕下落速度大于被涂布载体的速度引起的。当该载体的速度大于该帘幕下落速度时，如果该帘幕在该涂布的涂布部位的动量太大也会产生“泥浆”现象。在两种情况下，“泥浆”都会导致不均匀涂布。与粒珠涂布相反，这类涂布缺陷通常可通过增加涂料组合物的粘度或降低底层的润湿面积来避免。

EP-B-0390774公开了一种幕式涂布的方法，在该方法中，由于使用了适当电平的静电荷，以及使用了一组特殊的工作参数如载体平滑度、流量、涂料组合物的粘度以及帘幕高度等，这种方法可进行高速涂布。该载体以至少250厘米/秒的移动速度通过涂布区，根据该载体的移动速度，应在该载体上施加一定电平的静电荷，以使在该载体表面的任何一点的电荷量与该载体速度之比至少为1∶1。此处电荷以伏(V)表示，速度以厘米/秒(cm/s)表示。

EP-A-0530752公开了一种涂布方法，在该方法中，由于在涂布过程中防止了夹气现象，因此使能达到的涂布速度增加。该方法包括两个步骤，即在涂布之前将移动的载体加热到35～45℃，并在涂料进行涂布之前在该载体上施加静电荷。静电荷可使用电晕放电电极直接加到该载体上或者间接地通过向一个支承辊施加一个高电压而作用在该载体上。因为在进行涂布时，该支承辊支承着该移动的载体。在这两种情况下所使用的电压均在0.5伏～2千伏范围内。

EP-A-0563308公开了一种幕式涂布方法，在该方法中，对自由下落的帘幕使用了前涂布角，以增加所能获得的涂布速度。(涂布角被定义为该载体在自由下落帘幕的冲击点处与基本上垂直的帘幕之间的倾斜角。该角以与沿涂布的水平方向相偏离的倾斜角来测量)被涂布到载体上的组合物的自由下落的帘幕随着载体在涂布区移动直接落到该载体上，帘幕和载体之间彼此相对定位，以使帘幕以在帘幕和未涂布的载体之间的前涂布角度冲击到在涂布区的该载体上。

幕式涂布的涂布速度在高帘幕流量的情况下由于亚稳定区的形成而受到严格的限制。该亚稳定区在EP-A-0563308和EP-A-0563086中进行了讨论和说明。可以理解，当幕式涂布以中等至高流量进行时，开始夹杂空气时的涂布速度高于没有夹杂空气时的涂布速度。在中等的涂布速度下，涂布过程相对于任何可能导致夹杂空气的干扰来说是亚稳定的。因此对实际应用来说，这种中间涂布速度是不能使用的。

正如在EP-A-0563308中所述，幕式涂布的前涂布角可通过抑制亚稳定区而使最大实际涂布速度增加。能给出最佳改进的合适的涂布角取决于被涂布的产品，例如该产品的湿厚度。

如上所述，在幕式涂布技术中使用静电电荷是众所周知的。一般是将它称为“极化电荷加速”，(polar charge assist)，该种“极化电荷加速”作用是在夹杂空气干扰涂布之前增加可达到的最大实际涂布速度。迄今为止，人们所了解的是，显著地提高涂布速度只能用适当的高电压来达到。但是在电压电平高于1200V时，在辊隙中的电晕放电会使感光的照相产品模糊。此外，使用500V左右或高于500V的电压也会导致涂布缺陷。

此外，由于静电电荷在载体上的局部变化所造成的缺陷也会导致不均匀涂布。这些缺陷之一是电荷产生的斑点。

另一种这类缺陷是由于在涂布过程中所使用的辊子表面的形状引起的，例如在将静电荷施加到移动的载体上的充电位置所使用的一些辊子处，在涂布位置载体在其上通过的辊子处，以及在位于充电位置和涂布位置之间的端面辊子处，在这些辊子上形状的差异就会在辊子表面和载体之间产生可变间隙，这种变化的间隙将改变载体的电容量，因而改变其电荷量。这就会造成不均匀的静电场从而使得到的涂层产生不均匀性。

本发明的目的在于提供一种改进的幕式涂布方法，在该方法中使用了静电技术并使涂布窗口以及最大实际涂布速度均得以增加。本方法没有上述已知技术中所出现的问题。

本发明的一个方面的内容是提供了一种以增加了的最大实际涂布速度将某种组合物涂布到移动的载体上的幕式涂布方法，该方法的特点在于在载体上施加静电电压，在载体上任一点的静电电压值与涂布速度之比小于1∶1，此处电压用伏(V)表示，涂布速度以厘米/秒(cm/s)表示。

本发明的另一方面的内容是提供了一种幕式涂布方法，该方法是以增加了的最大实际涂布速度将某种组合物涂布到移动的载体上。其特点在于施加于载体上的静电压小于500伏。

术语“静电压”的定义是在涂布位置处所测得的跨接于载体两端的电压，它与该移动的载体上的静电荷相当。该静电荷可以在涂布位置之前施加或在该涂布位置处通过支承辊施加。该静电压可以提供“极化电荷加速”。

此外，为进一步提高最大实际涂布速度可以利用前涂布角。

有利的是，业已证明，向移动的载体施加低电平的静电电压，在高流量下可以显著地增加最大实际涂布速度。这种意想不到的增加是当静电电压增加时，通过逐渐抑制亚稳定区而产生的。这样，给定产品的最大实际涂布速度可显著地提高，而不会引起如上所述的静电工艺的一般质量缺陷。

业已发现，所有的低电平静电电压都会在一定程度上消除亚稳定区，从而使最大实际涂布速度增加。但是，优先选用低于500伏的静电电压，因为这样可以很少发生上面所述的涂布缺陷及问题。

低电平静电电压还可以与前涂布角一起使用，以便于在给定的流量下有选择地提高最大实际涂布速度。

为了更好地理解本发明，将参照下列附图进行说明(只作为举例说明)，其中：

图1示出了一个涂布图，图中示出了代表显示本发明“极化电荷加速”效应的65μm沉积线；

图2示出了一个涂布图，图中示出了代表在前涂布角为45°时显示本发明“极化电荷加速”效应的200μm沉积线；

图3示出了一个涂布图，图中示出了代表在涂布角为0°时显示本发明“极化电荷加速”效应的70μm沉积线。

从本发明可以看出，在幕式涂布过程中，使用低电平的静电电压将逐渐地抑制亚稳区。所以，在中等至高流量的情况下，使用较高的涂布速度是可能的。特别是，最大实际涂布速度的提高是逐渐实现的，以使得即便电压低于400伏最大实际涂布速度仍然是提高的。

此外，在某种特定涂料组合物的给定流量的情况下，为取得最大的实际涂布速度，该亚稳区也可以通过审慎地选择适当的前涂布角和小的静电电压(例如400V)来抑制。

实际上，这里存在着前涂布角和“极化电荷加速”效应相结合的最佳条件，因而在给定流量下，增加实际涂布速度可以产生一个期望的产品沉积。因此情况可能是该最佳涂布角的选择取决于产品沉积和所使用的静电电压两个因素。

图1～3都是涂布图，图中示出了实际涂布能被达到的流量和涂布速度范围。涂布图是涂布速度s(厘米/秒)对涂布给料器的每单位宽度的流量Q(厘米²/秒)的曲线图。图中的实线(它是非线性的)，是当降低涂布速度时，夹杂空气消除的边界线(如前面已经讨论过的，夹杂空气的产生发生在较高的涂布速度下而不是在夹杂空气全部选出的低涂布速度下)。

在所有情况下，实际涂布区是在该实线的左边。在该实线的右边，涂层或是亚稳定的或是受到夹杂空气的损害。

恒定的沉积线(恒定厚度)也在图中示出，每条线与一个流量和涂布速度关系相对应。对一个具体产品而言，它给出了一个恒定的沉积厚度。箭头表示在所示的该沉积厚度、涂布角和静电电压下的最大实际涂布速度。

在下面介绍的每个实施例中，在其上涂布某种组合物的载体包括聚对苯二酸乙二醇酯材料(PET)，厚100mm，该材料具有常规胶层以促进沉积的涂布层与载体之间的粘合。

实施例1

具有湿厚度65μm的涂层的恒定沉积线P示于图1。本实施例中涂布的组合物是含有0.1％的常规的表面活性涂布剂的15％的明胶水溶液。高25.4厘米的帘幕用来为该产品在涂布角为45°、无“极化电荷加速”的条件下产生涂布图，如线A所示，而在涂布角为0°、静电电压为400V条件下的涂布图如线B所示。

当只使用前涂布角而无“极化电荷加速”时(线A)，最大涂布速度在580厘米/秒左右(由图上的产品线P和涂布图线A的交点而确定)。

但是，当使用静电电压400伏而涂布角为0°时，最大实际涂布速度可达850厘米/秒左右。

实施例2

具有湿厚度200μm的涂层的恒定沉积线R示于图2。本实施例中涂布的组合物是15％的明胶水溶液。在前涂布角为45°时使用高10.2厘米的帘幕。由线C可见，在不用“极化电荷加速”时的最大实际涂布速度在400厘米/秒左右。

但是，由线D可见，同样的涂布角情况下，当使用400伏静电电压时，最大涂布速度可达525厘米/秒左右。

实施例3

具有湿厚度为70μm的涂层的恒定沉积线T示于图3。本实施例中所使用的组合物与实施例2中用的相同。在涂布角为0°时使用高3厘米的帘幕。

由线E可见，在无“极化电荷加速”时，最大涂布速度在250厘米/秒左右。当静电电压增加到150伏时(线E)，最大实际涂布速度就增加到300厘米/秒左右。而当静电电压进一步增加到300伏时(线G)，最大实际涂布速度增加到360厘米/秒左右。

很容易理解，与已公开的现有技术相比，本发明的特点在于：

a.使用低于500伏的静电电压(其最佳值为400伏)来增加最大实际涂布速度，以及

b.本发明与EP-B-0390774不同，不需要根据一个预定的比例来使静电电压与涂布速度相“匹配”。

就上述b)来说，从以上实施例中可见，静电电压在数值上要小于给定产品沉积条件下所得到的最大实际涂布速度，这就是说，作用于载体上的静电电压的大小并未满足载体表面任意点的静电电压值与载体的速度的比值至少为1∶1的条件，用伏来表示该静电电压，用厘米/秒来表示该速度，根据本发明，该比值远远小于1∶1。

虽然上述各个实施例中使用了400伏或更小的静电电压，但不难理解，也可以使用较高的静电电压来达到静电电压与涂布速度之比小于1∶1。当然，这样做可能需要在增加涂布速度与涂层质量之间作“折衷选择”。

当然，帘幕的高度和涂布角也必须根据所生产的照相产品要求的沉积厚度来作出改变，这是本行业中人所共知的。本发明对最大实际涂布速度的提高与这些变量无关。

产生能引起“极化电荷加速”的静电电压的技术是众所周知的。通常，所有这些技术都在载体上感应电荷，使载体材料内部偶极子具有需要的取向以便吸引正在涂布的组合物。

电晕放电技术能够用来做载体充电。另一个可供选择的方法是在到达涂布区之前，使该载体从一个充电的涂布辊或其它辊上经过，电荷就能传输到该载体上。在EP-A-0055983中介绍的一种硬毛刷装置也可以使用。

虽然本文公开的是使用正静电电压，但是在某些装置中，在克服某些具体缺陷之后，使用负静电电压可能是更有利的。

按照本发明，非45°的涂布角与“极化电荷加速”一起使用是有益的。特别是可以使用20°～60°范围内的前涂布角。

Claims (10)

1.一种把某种组合物涂布到一个移动的载体上的幕式涂布方法，该方法可提高最大实际涂布速度，其特征在于：将静电电压施加到该载体上，在该载体上任何点的静电电压值与涂布速度值之比小于1∶1，该电压值以伏特(V)表示，而该涂布速度以厘米/秒(cms^-1)表示。

2.如权利要求1中所述的把某种组合物涂布到一个移动的载体上的幕式涂布方法，该方法可提高最大实际涂布速度，其特征在于：施加在该载体上的静电电压值小于500伏。

3.如权利要求2中所述的方法，其中该静电电压值小于400伏。

4.如权利要求1中所述的方法，其中该静电电压是通过在该待涂布的载体上感应极化电荷而产生的。

5.如权利要求4中所述的方法，其中该极化电荷是使用电晕技术产生的。

6.如权利要求4中所述的方法，其中该极化电荷是使用一种硬毛刷装置产生的。

7.如权利要求1中所述的方法，其中该静电电压是用一个充电的涂布辊子产生的。

8.如权利要求7中所述的方法，其中以20°～60°范围内的前涂布角将该组合物涂布到该载体上。

9.如权利要求8中所述的方法，其中该前涂布角为45°。

10.如权利要求1中所述的方法，其中该载体被涂布了一层可用于照相的涂层。

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