JP3777404B2 - 多層およびスライドダイ塗布方法および装置 - Google Patents

Description

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、チャター欠陥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。
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、面上に多層の塗料液を塗布するダイ塗布装置である。この装置は、上流リップを有する上流バーと、くさびエッジを有するくさびバーと、下流リップ６２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、くさびエッジはシャープエッジとして形成され、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バーと上記くさびバーとの間を走り、第２通路は、ダイを貫通してくさびバーと下流バーとの間でダイの中を走る。第１通路は、上流リップおよびくさびエッジにより形成された第１スロットを有し、第２通路は、くさびエッジおよび下流リップにより形成された第２スロットを有する。第１塗料液は、第１スロットからダイを出て、塗布されている面上への塗布のために、上流ダイリップとくさびエッジ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塗料液は、第２スロットからダイを出て、第１塗料液の上への塗布のために、くさびエッジと下流エッジ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。ビードは、たとえ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へ、意味ありげには移動しない。
ランドの形状は、塗布されている面の形状に一致する。面が湾曲している場合には、ランドは湾曲している。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を含むことが可能である。真空は、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、応用されることが可能である。真空ランドの形状も、塗布され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対して同一のまたは異なる収束を有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の少なくともひとつを変えると、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、互いに組み合わせて選択される。
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、セパレータと、下流リップを有する下流バーとを備える。上流リップはランドとして形成され、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バーとセパレータとの間を走り、第２通路は、ダイを貫通してセパレータと下流バーとの間を走る。第１および第２通路は結合して、上流リップおよび下流リップにより形成された単一のスロットを形成する。ふたつの塗料液は、ダイスロットの内側へ一緒に運ばれ、塗布ビードを形成して塗布されるべき面に移される分離した積層として、スロット内を流れる。
本発明のダイ塗布方法は、第１塗料液を第１スロット内に通すステップと、第２塗料液を第２スロット内に通すステップと、塗布されている面上への塗布のために、上流ダイリップとくさびエッジと塗布されている面との間に、第１塗料液を用いて連続的な塗布ビードを形成するステップと、第１塗料液の上への塗布のために、くさびエッジと下流ダイリップと塗布されている面との間に、第２塗料液を用いて連続的な塗布ビードを形成するステップとを備える。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へ、意味ありげには移動しない。
この方法は、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下流リップ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、下流リップシャープエッジと塗布す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とが可能である。また、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含むことが可能である。
他の方法は、第１塗料液を第１通路内に通すステップと、第２塗料液を第２通路内に通すステップと、第１および第２塗料液をダイスロットの内側で一緒に運ぶステップと、第１および第２塗料を、塗布ビードを形成する分離した積層として、スロット内に流すステップと、塗布されるべき面にビードを移すステップとを備える。
本発明は、面上に塗布する液体を塗布するダイ塗布装置である。この装置は、上流リップを有する上流バーと、マニホールドバーと、下流リップを有する下流バーと、真空バーと、スライド面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、第１マニホールドバーはシャープエッジとして形成される。第１通路は、ダイを貫通してマニホールドバーと下流バーとの間を走る。塗料液は、この通路からダイを出て、スライド面に沿って滑り、マニホールドバーシャープエッジと上流ダイリップと塗布されている面との間に、連続的なビードを形成する。ビードは、真空が大きく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へ、意味ありげには移動しない。ランドの形状は、塗布されている面の形状に一致する。
また、本発明は、面上に多層の塗料液を塗布する多層ダイ塗布装置である。この装置は、上流リップを有する上流バーと、第１マニホールドバーと、第２マニホールドバーと、下流リップを有する下流バーと、真空バーと、スライド面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、第１マニホールドバーはシャープエッジとして形成される。第１通路は、ダイを貫通して第１マニホールドバーと第２マニホールドバーとの間を走る。第１塗料液は、第１通路からダイを出て、スライド面に沿って滑り、塗布されるべき面上への塗布のために、マニホールドバーシャープエッジと上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、ダイを貫通して第２マニホールドバーと下流バーとの間を走る。第２塗料液は、第２通路からダイを出て、スライド面に沿って滑り、第１塗料の上への塗布のために、マニホールドバーシャープエッジと上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。
本発明のダイ塗布方法は、シャープエッジを有するマニホールドバーと下流リップを有する下流バーとにより形成された通路内に塗料液を通すステップと、通路から出ている塗料液をスライド面に沿って滑らせて、連続的な塗布ビードを、マニホールドバーシャープエッジと、ランドとして形成された上流ダイリップと、塗布されている面との間に形成するステップとを備える。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の中へ、意味ありげには移動しない。
また、この方法は、ランドの長さと、第１マニホールドバーのエッジ角と、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、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とが可能である。
多層塗布方法は、第１塗料液を、シャープエッジとして構成された第１マニホールドバーと第２マニホールドバーとによって形成された第１通路に通すステップと、第１通路から出ている第１塗料液をスライド面に沿って滑らせるステップと、塗布されるべき面上への第１塗料液の塗布のために、連続的な塗布ビードを、マニホールドバーシャープエッジと、上流ダイリップと、塗布されている面との間に形成するステップと、第２塗料液を、第２マニホールドバーと下流バーとによって形成された第２通路に通すステップと、第２通路から出る第２塗料液をスライド面に沿って滑らせるステップと、第１塗料液の上への第２塗料液の塗布のために、マニホールドバーシャープエッジと上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、本発明の押出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、本発明の他の押出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、公知の押出ダイと本発明の押出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、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、本発明の押出塗布ダイについての一定Ｇ／Ｔw線のグラフである。
図１５は、本発明の多層押し出しダイの断面図である。
図１６は、図１５のダイの正面および真空チャンバーの断面図である。
図１７は、多層押し出しダイの他の実施例の断面図である。
図１８は、図１７のダイの正面および真空チャンバーの断面図である。
図１９は、公知のスライド塗布ダイの断面図である。
図２０は、本発明の多層スライド塗布ダイの断面図である。
図２１は、本発明の多層、組み合わせ押し出しスライドコーターの断面図である。
図２２は、本発明の他の実施例のダイの断面図である。
図２３は、図２２のダイの多層バージョンの断面図である。
図２４は、図２２のダイの、多層、組み合わせ押し出しおよびスライドバージョンの断面図である。
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。

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に平行である。
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と移動するウェブ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。
図１５および１６は、本発明の真空チャンバー１０２を有する多層押し出しダイ１００を示している。このダイ１００は、上流バー１０４と、くさびバー１０６と、下流バー１０８とを備えている。真空チャンバー１０２に対する真空圧は、真空バー１１０を貫通して供給される。上流バー１０４は、上流バーポジショナー１１２に取り付けられ、真空バー１１０は、真空バーポジショナー１１４によって支持される。第１塗料液１１６は、第１流路１１８を通して第１マニホールド１２０に供給され、第１スロット１２２を通って分配されて、第１湿潤塗布層をウェブ４８に形成する。第２塗料液１２４は、第２チャネル１２６を通って第２マニホールド１２８に供給され、第２スロット１３０から分配されて、第２湿潤塗布層を第１塗布層の上に形成する。２つの塗料液は、塗布ビード１３２で一緒になる。
代わりに、第２流路１２６はくさびバー１０６内に形成されることが可能であろう。さらに、流路（図示されず）は、くさびバー１０６を貫通するように、ダイ１００を貫通して横断して形成されることが可能である。流路は、ダイを冷却または加熱するために、冷水または温水または他の流体を受け入れることが可能である。
この構成において、２つのシャープエッジと、下流エッジ１３４とくさびエッジ１３６とは、オーバーバイト調整を有することが可能である。２つのフロースロット１２２，１３０は、それぞれスロット高さ調整を有することが可能である。これらの２つのエッジの一方におけるアンダーバイトは、ある場合には、多層塗布条件を向上することができる。両方のエッジ１３４，１３６について、オーバーバイト（ウェブ４８に向けて）とアンダーバイト（ウェブ４８から離れて）とは、湾曲したランド１４０の下流エッジ１３８に対して計測される。塗布スロット１３０に沿って移動する下流バー１０８のシャープエッジ１３４についての調整は、０．５１mmのアンダーバイトから０．５１mmのオーバーバイトまでの範囲とすることができる。塗布スロット１２２に沿って移動するくさびバー１０６のくさびエッジ１３６についての調整は、０．５１mmのアンダーバイトから０．５１mmのオーバーバイトまでの範囲とすることができる。両スロット高さＨ₁,Ｈ₂は、０．０７６mmから３．１７５mmまでの範囲とすることができる。０．５７°に設定された湾曲したランド１４０の収束と、０．２５４mmの両スロット高さＨ₁,Ｈとに関しては、好ましいオーバーバイトの値は、くさびエッジ１３４については０．０mmであり、下流バー１０８の下流エッジ１３４については０．０７６mmのオーバーバイトである。真空バー１１０の真空ランド１４２とウェブ４８との間のギャップは、０．０７６mmから０．５０８mmまでの範囲とすることができるが、好ましくは、０．１５mmである。柔軟なシール細片１４４は、上流バー１０４と真空バー１１０との間をシールする。また、このダイの原理は、３またはそれ以上の層の塗布のための多層ダイに適用されることが可能である。
図１７および１８は、真空チャンバー１５４を有する多層押し出しダイ１５０の他の実施例を示す。ダイ１５０は、上流バー１５２と、スロットシム１５６と、下流バー１５８とを備える。真空チャンバー１５２についての真空圧は、真空バー１６０を貫通して供給される。上流バー１５４は、上流バーポジショナー１６２に取り付けられる。真空バー１６０は、真空バーポジショナー１６４によって支持される。第１塗料液１１６は、第１流路１６６を貫通して第１マニホールド１６８に供給される一方、第２塗料液１２４は、第２流路１７０を通って第２マニホールド１７２に供給される。ふたつの塗料液は、ダイ１５０の内側で一緒になり、分離した積層として、スロット１７４内を流れる。塗料液１１６，１２４は塗料ビード１７６内を通り、ウェブ４８にふたつの湿潤塗布層を形成する。代わりに、くさびバーは、ふたつのマニホールド１６８，１７２を分離するために、スロットシムの代わりに用いられることが可能である。
下流バー１５８上のたったひとつのシャープエッジ１７８は、上流バー１５４の湾曲したランド１８２の下流エッジ１８０に関するオーバーバイト調整を含む。スロット高さ、オーバーバイト、収束についての範囲は、図５について特定された範囲と同じである。好ましくは、スロット高さは０．１８mm、オーバーバイトは０．０７６mm、収束は０．５７°である。真空バー１６０の真空ランド１８４とウェブ４８との間のギャップ範囲は、０．０７６mmから０．５０８mmであり、好ましくは、０．１５mmである。柔軟なシール細片１８６は、上流バー１５４と真空バー１６０との間の漏れを防ぐ。
図１９は、公知のスライド塗布ダイ２００を示す。このダイ２００は、真空チャンバー２０２を用い、液分配マニホールド２０４とフロースロット２０６とスライド面２０８とを有する。塗料液は、バックアップローラー２０のまわりを通るウェブ４８に塗布される。塗布ビードエッジ２１０は、ダイを横切って延在する３．２mmの幅の平らな正面である。ビードエッジ２１０は、ダイスライド面２０８を水平から下に２５°の角度Ａ₄で傾けるために、水平から下に１０°の角度Ａ₃でバックアップロール半径線Ｒに沿って、普通に位置決めされる。
図２０は、真空チャンバー２２２を用いる従来の面角を有する本発明の多層スライド塗布ダイ２２０を示している。ダイ２２０は、真空バー２２４と上流バー２２６と、第１マニホールドバー２２８と、第２マニホールドバー２３０と、下流バー２３２とを備えている。塗布ビードエッジ２３８は、バックアップローラー半径線Ｒに沿って水平より下に１０°の角度Ａ₃で配置され、ダイスライド面２３６が水平より下に２５°の角度Ａ₄で傾けられる。関心ある寸法と位置決めとは、ビードエッジ角Ａ₁と、オーバーバイトＯと、収束Ｃと、塗布ギャップＧ₁と、真空ランドギャップＧ₂とである。塗料液を塗布ビードに直接供給するフロースロットはない。塗料液は、スライド面２３６に沿ってビードエッジ２３８の上方を流れる。このスライド塗布ダイは、公知のスライドコーター以上に向上された性能を示す。ビードエッジ角Ａ₁は、５０°から９０°までの範囲とすることができる。好ましいビードエッジ角Ａ₁は、８０°である。０．５７°に設定された収束Ｃについて、好ましいオーバーバイトＯは、０．０７６mmである。運転時に、第１塗料液１１６は、第１スロット２４０を貫通してスライド面２３６に沿って塗布ビードに達し、ここでウェブ４８上に第１層を形成する。第２塗料液１２４は、第２スロット２４２を貫通してスライド面２４４に沿いかつスライド面２３６の上の第１塗料液の上方を進み塗布ビードまで達し、ここで第１層の上に第２層を形成する。
図２１は、多層または単層の組み合わせ押し出しおよびスライドコーターとともに用いられることが可能である本発明の組み合わせ押し出しおよびスライドコーター２５０を示す。コーター２５０は、真空バー２２４と、上流バー２２６と、第１マニホールドバー２２８と、第２マニホールドバー２３０と、下流バー２３２とを備える。ビードエッジ２３８はバックアップローラー半径線Ｒに沿って、水平から下に１０°の角度Ａ₃で配置され、ダイスライド面２３６が、水平から下に２５°の角度Ａ₄で傾けられるようになっている。代わりに、ビードエッジ２３８は、第１スロット２５２から出ている流体が塗布する位置でウェブに直角に出るように位置決めされることも可能である。
関心ある寸法と位置決めとは、ビードエッジ角Ａ₁、第１スロット２５２高さ、オーバーバイトＯ、収束Ｃ、塗布ギャップＧ₁、および真空ランドギャップＧ₂である。好ましいビードエッジ角Ａ₁は８０°である。０．５７°に設定された収束と、０．１５mmの第１スロット２５２高さとに関して、好ましいオーバーバイトは０．０７６mmである。第１液１１６は、第１スロット２５２を通り抜けて塗布ビードまで進み、そこでウェブ４８上に第１塗布層を形成する。第２液１２４は、第２スロット２５４を通り抜けてスライド面２３６に沿ってビードまで進み、そこで第１塗布層上に第２塗布層を形成する。第３塗料液２５６は、第３スロットを通り抜けてスライド面２４４に沿ってかつ第２塗料液１２４の上方をスライド面２３６まで進み、そこで第２層の上に第３層を形成する。
公知のシステムについて可能な面角より勾配が急な面角を用いる本発明のスライド塗布ダイは、図２２に示されている。ダイ３１０は、塗布ビードエッジに関して、水平より上に３５°から９０°までの範囲、好ましくは４５°の角度Ａ₃で半径線Ｒに沿って配置される。スライド面３１２は、バックアップローラー３１４に接する面Ｐから３０°から７０°までの範囲、好ましくは５５°の角度Ａ₆である。これは、垂直から１０°の角度Ａ₇でスライド面３１２を配置する。塗料液は、入口流路３１６からマニホールド３１８内へ送り出され、塗料スロット３２０を通り抜けてスライド面３１２に沿って進み、ウェブ４８上に塗布される。ビードの安定性は、真空バー３２６が取り付けられて上流バーサポート３２８とは別に調整される真空チャンバー３２４によって与えられる。滑らかで欠陥のない塗布を得るために、塗料液のレオロジーと流速とに基づいて、種々のスライド面長さＬが選択されることが可能である。スライド面長さＬは、１．６mmから５．０８mmまでの範囲とすることができる。１０センチポアズ以下の粘度を有する液は、１２．７mmまたはそれより小さいスライド長さでよりよく走る。１０センチポアズを越える粘度を有する液は、１２．７mmより大きいスライド長さでよりよく走る。
一例において、スライド面長さは３８．１mmであり、オーバーバイトは０．０７４mmであり、収束は０．３８°であった。１００センチポアズの粘度を有する塗料液は、１５．２mm／分のウェブ速度でアルミ箔上に塗布された。真空は６３．５mmＨ₂Ｏ、塗布ギャップは０．５０８mm、湿潤層厚さは０．０２７mmであった（Ｇ／Ｔw＝１８．８)。塗布は滑らかであり、欠陥はなかった。
図２３は、図２２のダイの多層バージョンを示す。図２４は、図２２のダイの多層、組み合わせ押し出しおよびスライドバージョンを示す。オーバーバイトと収束とは、上に示されたのと同様である。両方の場合において、好ましいエッジ角Ａ₁は、８０°である。

Claims (4)

1. 面上に多層の塗料液を塗布する非接触多層ダイ塗布装置であって、
   上流リップを有する上流バー（１０４）と、くさびエッジを有するくさびバー（１０６）と、下流リップ（６２）を有する下流バー（１０８）とを備えるダイ（１００）であって、上記上流リップはランド（１４０）として形成され、上記くさびエッジはシャープエッジ（１３６）として形成されて隣接する上記ランドのコーナーよりも上記面から遠ざかることなく、上記下流リップはシャープエッジ（１３４）として形成された、ダイ（１００）と、
   上記ダイ（１００）を貫通して上記上流バー（１０４）と上記くさびバー（１０６）との間を走る第１通路、および、上記ダイ（１００）を貫通して上記くさびバー（１０６）と上記下流バー（１０８）との間を走る第２通路であって、上記第１通路は、上記上流リップおよびくさびエッジによって形成された第１スロット（１２２）を備え、かつ、上記第２通路は、上記くさびエッジおよび上記下流リップによって形成された第２スロット（１３０）を備えた、第１通路（１１８）および第２通路（１２６）と、
   上記上流バーの上流側に形成される真空チャンバー（１０２）とを備え、
   第１塗料液（１１６）は、上記第１スロット（１２２）から上記ダイ（１００）を出て、塗布されている面上への塗布のために、上記上流ダイリップと上記くさびエッジ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し、第２塗料液（１２４）は、上記第２スロット（１３０）から上記ダイを出て、第１塗料液の上への塗布のために、上記くさびエッジ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を形成する、多層ダイ塗布装置。
2. 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、
   上流リップを有する上流バー（２２６）と、マニホールドバー（２２８）と、下流リップを有する下流バー（２３２）と、真空バー（２２４）と、スライド面（２３６）とを備えるダイ（２２０）であって、上記上流リップはランドとして形成され、上記マニホールドバーは上記面に隣接してシャープエッジ（２３８）として形成された、ダイ（２２０）と、
   上記ダイ（２２０）を貫通して上記マニホールドバー（２２８）と下流バー（２３２）との間を走る第１通路であって、塗料液は上記通路から上記ダイ（２２０）を出て、上記スライド面（２３６）に沿って滑り、上記マニホールドバーシャープエッジ（２３８）と上記上流ダイリップと塗布される面との間に連続的な塗布ビードを形成する、第１通路とを備えた、ダイ塗布装置。
3. 面上に多層の塗料液をダイ塗布する方法であって、
   第１塗料液（１１６）を、上流リップを有する上流バー（１０４）とくさびエッジを有するくさびバー（１０６）とによって形成された第１スロット（１２２）に通すステップであって、上記上流リップはランド（１４０）として形成され、上記くさびエッジはシャープエッジ（１３６）として形成された、ステップと、
   第２塗料液（１２４）を、上記くさびバー（１０６）と下流リップを有する下流バー（１０８）によって形成された第２スロット（１３０）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（１３４）として形成された、ステップと、
   塗布されている面の上への塗布のために、上記上流ダイリップと上記草冷エッジと塗布されている面との間に、第１塗料液（１１６）を用いて連続的な塗布ビード（１３２）を形成するステップと、
   上記第１塗料液の上への塗布のために、上記くさびエッジと上記下流ダイリップと塗布されている面との間に、第２塗料液（１２４）を用いて連続的な塗布ビード（１３２）を形成するステップと、
   上記塗布ビード（１３２）の上流に真空を形成するステップであって、真空が適用されて真空が高くなっても上記ビード（１３２）が上記ランド（１４０）と上記塗布される面との空間内に移動しないようにするステップとを備える、ダイ塗布方法。
4. ダイ塗布方法であって、
   シャープエッジを有するマニホールドバー（２２８）と下流リップを有する下流バー（２３２）とにより形成された通路に塗料液（１１６）を通すステップと、
   上記通路から出ている塗料液（１１６）をスライド面（２３６）に沿って滑らせて、上記マニホールドバーのシャープエッジと、ランドとして形成された上流ダイリップと、塗布している面との間に、連続的な塗布ビードを形成するステップと、
   上記塗布ビード（１３２）の上流に真空を形成するステップであって、真空が適用されて真空が高くなっても上記ビード（１３２）が上記ランドと上記塗布される面との空間内に移動しないようにするステップとを備える、ダイ塗布方法。

Images