KR20030007497A

KR20030007497A - Electrostatically assisted coating method and apparatus with focused electrode field

Info

Publication number: KR20030007497A
Application number: KR1020027013279A
Authority: KR
Inventors: 루크스존더블유.; 왕샤론; 에릭슨루터이.
Original assignee: 쓰리엠 이노베이티브 프로퍼티즈 캄파니
Priority date: 2000-04-06
Filing date: 2001-02-28
Publication date: 2003-01-23
Also published as: KR100715166B1; AU2001249580A1; DE60111632D1; DE60123230T2; WO2001076770A2; MXPA02009842A; CN1429138B; EP1611963A1; WO2001076769A2; CN100379498C; AU2001243333A1; TW553776B; ATE298272T1; BR0109879B1; CN1429138A; EP1274515A2; EP1280614B1; ATE340035T1; EP1280614A2; CA2404220A1

Abstract

A system for applying a fluid coating onto a substrate includes forming a fluid wetting line by introducing a stream of fluid onto a first side of the substrate along a laterally disposed fluid-web contact area. The apparatus of the present invention comprises a coating fluid applicator which dispenses a stream of coating fluid onto a first surface of the substrate to form a fluid wetting line along a laterally disposed fluid contact area, an electrical field applicator which applies an electrostatic field at a location on the substrate adjacent the fluid wetting line to attract the coating fluid to the first surface of the substrate, and an acoustical field applicator which applies an acoustical field at a location on the substrate adjacent the fluid wetting line. Ultrasonics combined with electrostatic fields further enhances coating process conditions and coating uniformity.

Description

집속 전극장에 의해 정전기적으로 보조되는 코팅 방법 및 코팅 장치{ELECTROSTATICALLY ASSISTED COATING METHOD AND APPARATUS WITH FOCUSED ELECTRODE FIELD}Coating method and coating apparatus electrostatically assisted by focused electrode field TECHNICAL FIELD

코팅은 통상적으로 웹과 같은 고체 표면인 기판과 접촉하는 가스를 하나 이상의 유체 층으로 대체하는 공정이다. 웹은 플라스틱 필름, 종이 또는 합성 종이, 또는 금속 포일과 같은 재료의 비교적 길고 가요성이 있는 기판 또는 시트이거나, 불연속 부분 또는 시트이다. 웹은 연속적인 벨트일 수 있다. 코팅 유체가 기판 표면에 도포되는 때에는 기능적으로 유용하다. 코팅 유체의 예로서, 감광 유제층, 릴리스층, 초벌층, 베이스층, 보호층, 윤활층, 자성층, 접착층, 장식층 및 착색층을 형성하기 위한 액체가 있다.Coating is a process that replaces a gas in contact with a substrate, typically a solid surface such as a web, with one or more fluid layers. The web is a relatively long, flexible substrate or sheet of material, such as a plastic film, paper or synthetic paper, or a metal foil, or a discrete portion or sheet. The web may be a continuous belt. Functionally useful when the coating fluid is applied to the substrate surface. Examples of coating fluids include liquids for forming photosensitive emulsion layers, release layers, priming layers, base layers, protective layers, lubricating layers, magnetic layers, adhesive layers, decorative layers and colored layers.

용착 후에, 금속 코일 제조 공정에서의 금속에 윤활유의 도포 상태 또는 기판 표면을 활성화시키거나 화학적으로 변환시키기 위한 화학 반응제의 도포 상태와 같이 코팅이 유체 상태로 남아 있을 수 있다. 대안적으로, 코팅이 휘발성 유체를함유하고 있다면 건조되어 페인트와 같은 고상 피복물을 남기거나, 감압 접착제가 단단하게 고착되지 않은 릴리스 코팅과 같은 기능적 코팅으로 경화 또는 일부 다른 방법에서는 응고할 수 있다. 코팅을 도포하는 방법은 Cohen, E. D.와 Gutoff, E. B.의 "최신 코팅 및 건조 기술(Modern Coating and Drying Technology)"(VCH Publisher, 뉴욕 1992), 및 Satas, D.의 "(웹 처리 및 변환 기술과 장치)(Web Processing and Converting Technology and Equipment"(Van Vorstrand Reinhold Publishing Co., 뉴욕 1984)에서 논의되었다.After welding, the coating may remain fluid, such as the application of lubricating oil to the metal in the metal coil manufacturing process or the application of a chemical reagent to activate or chemically convert the substrate surface. Alternatively, if the coating contains a volatile fluid, it may be dried to leave a solid coating such as paint, or may be cured or solidified in some other way with a functional coating such as a release coating in which the pressure sensitive adhesive is not firmly fixed. Coatings can be coated by Cohen, ED and Gutoff, EB's "Modern Coating and Drying Technology" (VCH Publisher, New York 1992), and by Satas, D. "(Web processing and conversion technology). (Web Processing and Converting Technology and Equipment "(Van Vorstrand Reinhold Publishing Co., New York 1984).

정확한 코팅 도포의 목표는 통상적으로 기판 상에 코팅 액체를 균일하게 도포하는 것이다. 웹 코팅 공정에서, 코팅 액체의 층이 적어도 하나의 웹 표면 상에 침적되게 되는 코팅 스테이션을 가동 웹이 통과한다. 웹 상에 코팅 유체를 균일하게 도포한다는 것은, 웹 속도, 웹 표면 특성, 코팅 유체의 점도, 코팅 유체의 표면 장력 및 웹 상에 도포되는 코팅 유체의 두께를 비롯한, 많은 인자에 의해 영향을 받는다.The goal of accurate coating application is typically to evenly apply the coating liquid onto the substrate. In the web coating process, the movable web passes through a coating station where a layer of coating liquid is deposited on at least one web surface. The uniform application of the coating fluid on the web is influenced by many factors, including web speed, web surface properties, viscosity of the coating fluid, surface tension of the coating fluid and the thickness of the coating fluid applied on the web.

정전기적 코팅 도포는 인쇄 및 사진 분야에서 사용되어 왔으며, 이들 분야에서는 롤 및 슬라이드 코팅이 지배적이고 저점도의 전도성 유체가 사용된다. 코팅 영역에 가해지는 정전기력이 공기 혼입의 시작을 지연시킬 수 있고, 보다 높은 웹 속도로 진행할 수 있게 하지만, 웹으로 코팅 유체를 끌어당기는 정전기장은 상당히 넓다. 정전기장을 가하는 하나의 공지된 방법에서는 웹을 미리 하전시키는(코팅 스테이션 전에 웹에 전하를 인가하는) 방법을 채용하고 있다. 다른 공지된 방법에서는 코팅 스테이션에 있는 웹의 아래에 전압이 가해진 지지롤을 사용하고 있다.웹을 미리 하전시키는 방법은 코로나 와이어 하전 및 하전된 브러시를 포함한다. 지지롤에 전압을 가하는 방법은 전도성의 고전위 롤, 미리 하전된 비전도성 롤 표면 및 전압이 걸린 반도체 롤을 포함한다. 이들 방법이 코팅 영역으로 정전 전하를 운반하지만, 코팅기에 고집속 정전기장이 존재하지는 않는다. 예를 들면, 미리 하전된 웹으로 커튼 코팅하는 데 있어서, 유체는 웹으로 끌어당겨지고 유체/웹 접촉 라인(습윤 라인)의 평형 위치가 힘의 균형에 의해 결정된다. 정전기장은 코팅 유체를 웹으로 끌어당기며, 코팅 유체를 상류 웹으로 끌어당긴다. 웹의 운동은 습윤 라인을 하류 웹으로 끌어내릴 우려가 있는 힘을 발생시킨다. 따라서, 기타 공정 조건이 일정하게 유지되는 경우에, 보다 높은 정전기력 또는 보다 낮은 라인 속도가 습윤 라인을 상류 웹으로 끌어올리는 결과를 초래한다. 추가로, 일부 흐름의 변화가 코팅 유체의 흐름의 웹 가로 방향에 존재하는 경우에, 저유속 영역은 일반적으로 상류 웹으로 더 끌어당겨지며, 고유속 영역은 일반적으로 하류 웹으로 더 끌어당겨진다. 이러한 상황은 코팅 두께의 균일성을 감소시킬 수 있다. 또한, 유체 접촉 라인(습윤 라인)이 안정되는 것이 아니라 많은 인자에 의존하기 때문에, 공정의 안정성이 요구치 미만이 된다.Electrostatic coating applications have been used in the printing and photography arts, in which roll and slide coatings dominate and low viscosity conductive fluids are used. Although the electrostatic force applied to the coating area can delay the onset of air incorporation and allow it to proceed at higher web speeds, the electrostatic field that attracts the coating fluid into the web is quite wide. One known method of applying an electrostatic field employs a method of precharging the web (applying charge to the web before the coating station). Another known method uses a supporting roll with a voltage applied underneath the web in the coating station. The methods of precharging the web include corona wire charging and charged brushes. Methods of applying voltage to the support rolls include conductive high potential rolls, precharged nonconductive roll surfaces, and applied semiconductor rolls. While these methods carry electrostatic charges to the coating area, there is no high concentration electrostatic field in the coater. For example, in curtain coating with a precharged web, the fluid is attracted to the web and the equilibrium position of the fluid / web contact line (wet line) is determined by the balance of forces. The electrostatic field attracts the coating fluid to the web and attracts the coating fluid to the upstream web. The movement of the web generates a force that is likely to pull the wet line down the downstream web. Thus, when other process conditions remain constant, higher electrostatic forces or lower line speeds result in the wet lines being drawn upstream of the web. In addition, when some flow change is present in the transverse web direction of the flow of the coating fluid, the low flow rate region is generally drawn more towards the upstream web and the high flow rate region is generally drawn further to the downstream web. This situation can reduce the uniformity of the coating thickness. In addition, since the fluid contact line (wet line) is not stabilized but depends on many factors, the stability of the process is less than the required value.

정전기적으로 보조되는 코팅과 관련한 많은 특허들이 개시되어 있다. 몇몇은 코팅 특성을 다루며, 다른 것들은 하전 특성을 다루고 있다. 몇몇 대표적인 특허들이 이하에 기재되어 있다. 미국 특허 제3,052,131호에는 롤 하전 또는 웹 예비 하전 중 어느 하나를 사용하는 수성 분산제 코팅 방법이 개시되어 있으며, 미국 특허 제2,952,559호에는 웹 예비 하전으로 에멀젼을 슬라이드 코팅하는 것이 개시되어 있으며, 미국 특허 제3,206,323호에는 웹 예비 하전으로 점성 유체를 코팅하는 것이 개시되어 있다.Many patents have been disclosed relating to electrostatically assisted coatings. Some deal with coating properties, others deal with charge properties. Some representative patents are described below. US Pat. No. 3,052,131 discloses an aqueous dispersant coating method using either roll charge or web precharge, while US Pat. No. 2,952,559 discloses slide coating an emulsion with web precharge. 3,206,323 discloses coating a viscous fluid with web precharge.

미국 특허 제4,837,045호는 걸린 젤라틴을 위한 낮은 표면 에너지의 하부 코팅층을 지지롤 상의 DC 전압과 함께 사용하는 것을 개시하고 있다. 이 방법에 사용될 수 있는 코팅 유체는 젤라틴, 자성제, 윤활제, 또는 수용성 또는 유기적 성질의 접착제 층을 포함한다. 이 코팅 방법은 슬라이드, 롤러 비드, 스프레이, 압출 또는 커튼 코팅을 포함할 수 있다.U.S. Patent No. 4,837,045 discloses the use of a low surface energy undercoat for jammed gelatin with a DC voltage on a support roll. Coating fluids that may be used in this method include gelatin, magnetics, lubricants, or adhesive layers of water soluble or organic nature. This coating method may include slide, roller bead, spray, extrusion or curtain coating.

EP 390774 B1은 미리 인가된 정전 전하를 사용하여, 적어도 250 ㎝/sec(492 ft/min)의 속도에서의 유체의 고속 커튼 코팅에 관한 것이며, 여기서, 속도(㎝/sec)에 대한 전하 크기(볼트)의 비는 적어도 1 : 1이다.EP 390774 B1 relates to a high speed curtain coating of a fluid at a speed of at least 250 cm / sec (492 ft / min), using a previously applied electrostatic charge, where the charge magnitude versus speed (cm / sec) ( Volts) is at least 1: 1.

미국 특허 제5,609,923호에는 최대 실제 코팅 속도를 증가시켜 가동 지지체를 커튼 코팅하는 방법이 개시되어 있다. 백킹 롤에 의해 코팅 지점의 앞에 또는 코팅 지점에 전하가 가해질 수 있다. 이 특허는 공지된 바와 같은 정전 전압을 생성하는 기법을 언급하고 있는 데, 코팅 지점 아래의 롤 또는 코로나 하전이 코팅에 앞서 발생하는 이전의 특허의 예를 인용하고 있다는 것을 암시하고 있다. 이 특허에는 또한 코로나 하전이 개시되어 있다. 개시된 기법은 코팅 지점의 앞에 코로라, 롤, 강모 브러시(bristle brush)를 사용하여 웹으로 전하를 전달하여, 코팅이 가해지기 전에 웹 상에 정전기 장을 형성하는 기법이다.U. S. Patent No. 5,609, 923 discloses a method of curtain coating a movable support by increasing the maximum actual coating rate. An electric charge may be applied before or at the coating point by the backing roll. This patent refers to a technique for generating an electrostatic voltage as is known, which suggests that the roll or corona charge below the coating point refers to an example of a previous patent that occurs prior to coating. This patent also discloses corona charges. The disclosed technique is the technique of transferring charge to a web using a corolla, roll, bristle brush in front of the coating point, thereby forming an electrostatic field on the web before the coating is applied.

도 1 및 도 2에는 코팅 도포를 정전기적으로 보조하는 공지된 기법이 도시되어 있다. 도 1에서, 웹(20)이 길이 방향[화살표(22) 방향]으로 코팅 스테이션(24)을 지나 이동한다. 웹(20)은 제1 주요 측면(26)과 제2 주요 측면(28)을 구비한다. 코팅 스테이션(24)에서, 코팅 유체 도포기(30)가 코팅 유체(32)의 스트림을 웹(20)의 제1 측면(26) 상에 측방향으로 분배한다. 따라서, 코팅 스테이션(24)의 하류에서, 웹(20)은 코팅 유체(32)의 코팅(34)을 지지한다.1 and 2 show known techniques for electrostatically assisting coating application. In FIG. 1, the web 20 moves past the coating station 24 in the longitudinal direction (arrow 22 direction). The web 20 has a first major side 26 and a second major side 28. At the coating station 24, the coating fluid applicator 30 distributes the stream of coating fluid 32 laterally on the first side 26 of the web 20. Thus, downstream of coating station 24, web 20 supports coating 34 of coating fluid 32.

도 1에서, 코팅 공정에 있어서의 정전기적 코팅 보조는 코팅 스테이션(24)에서부터 상류에 길이 방향으로 일정 간격을 두고 배치된 전하 인가 스테이션(36)에서 정전 전하를 웹(20)의 제1 측면(26)에 인가함으로써 제공된다[전하는 제2 측면(28)에 선택적으로 인가될 수 있다]. 전하 인가 스테이션(36)에서, 측방향으로 배치된 코로나 방전 와이어(38)가 웹(20)에 양전기(또는 음전기) 전하(39)를 인가한다. 와이어(38)는 웹(20)의 제1 측면 또는 제2 측면 중 어느 하나에 있을 수 있다. 코팅 유체(32)는 접지되어 있으며[코팅 유체 도포기(30)를 접지시키는 것과 같은 방법으로], 코팅 스테이션(24)에서 하전 웹(20)에 정전기적으로 끌어당겨진다. 측방향으로 배치된 공기 댐(40)이 코팅 스테이션(24)에 인접하여 상류에 배치될 수 있어, 코팅 유체-웹 계면(40)에서의 웹-경계층 공기 간섭을 감소시킨다. 코로나 와이어는 웹을 따라 일정 간격을 두고 자유롭게 배치되거나(도1 참조), 대안적으로 웹의 제1 측면에 인접하게 정렬되는 한편, 웹은 코팅 스테이션에서 백킹 롤과 접촉하게 할 수 있다.In FIG. 1, the electrostatic coating aid in the coating process results in electrostatic charge at the first side of the web 20 at a charge application station 36 disposed longitudinally spaced upstream from the coating station 24. 26 is provided (charge can be selectively applied to the second side 28). In the charge application station 36, laterally disposed corona discharge wires 38 apply a positive (or negative) charge 39 to the web 20. The wire 38 may be on either the first side or the second side of the web 20. The coating fluid 32 is grounded (in the same way as grounding the coating fluid applicator 30) and is electrostatically attracted to the charged web 20 at the coating station 24. A laterally disposed air dam 40 can be disposed upstream adjacent the coating station 24 to reduce web-boundary layer air interference at the coating fluid-web interface 40. The corona wire can be freely spaced along the web (see FIG. 1), or alternatively aligned adjacent to the first side of the web, while the web can be brought into contact with the backing roll at the coating station.

도 2에는 정전기적으로 보조되는 코팅 시스템의 공지된 다른 예가 도시되어 있다. 이 장치에서, 비교적 큰 직경의 백킹 롤(42)이 코팅 스테이션(24)에서 웹(20)의 제2 측면(28)을 지지하고 있다. 백킹 롤(42)은 하전된 유전체 롤, 전압이 가해진 반도체 롤, 또는 전도성 롤일 수 있다. 전도성 롤 및 반도체 롤은 고전압 전원에 의해 하전될 수 있다. 유전체 롤에 있어서, 이 롤에는 코로나 하전 조립체(43)와 같은 적절한 수단에 의해 전기 전하가 공급될 수 있다. 백킹 롤(42)의 형태 또는 이것의 하전 수단에 무관하게, 그 외측 원통형 표면(44)은 전기 전하(39)를 웹(20)의 제2 측면(28)으로 운반하도록 되어 있다. 도 2에 도시되어 있는 바와 같이, 백킹 롤(42)의 전기 전하(39)는 양전하이며, 코팅 유체(32)는 코팅 유체 도포기(30)를 접지시킴으로써 접지되어 있다. 따라서, 코팅 유체(32)는 웹(20)과 롤(42)의 외측 원통형 표면(44) 사이의 계면에 잔류하는 전하로 정전기적으로 끌리게 된다. 공기 댐(40)은 코팅 유체-웹 계면(41)에서의 웹-경계층 공기 간섭을 감소시킨다.2 shows another known example of an electrostatically assisted coating system. In this device, a relatively large diameter backing roll 42 supports the second side 28 of the web 20 at the coating station 24. The backing roll 42 may be a charged dielectric roll, a voltage applied semiconductor roll, or a conductive roll. The conductive roll and the semiconductor roll may be charged by a high voltage power supply. In the dielectric roll, the roll may be supplied with electrical charge by any suitable means such as corona charging assembly 43. Regardless of the form of the backing roll 42 or its charging means, its outer cylindrical surface 44 is adapted to carry electrical charge 39 to the second side 28 of the web 20. As shown in FIG. 2, the electrical charge 39 of the backing roll 42 is positively charged and the coating fluid 32 is grounded by grounding the coating fluid applicator 30. Thus, the coating fluid 32 is electrostatically attracted by the charge remaining at the interface between the web 20 and the outer cylindrical surface 44 of the roll 42. Air dam 40 reduces web-boundary layer air interference at coating fluid-web interface 41.

도 1 및 도 2에 도시되어 있는 바와 같은 공지된 정전기적으로 보조되는 코팅 장치는 공기 혼입의 시작을 지연시키며 코팅 습윤 라인의 습윤 특성을 개선함으로써 코팅 공정을 보조한다. 그러나, 이러한 장치는 습윤 라인으로부터 실질적으로 상류 위치에서 전하를 웹에 인가하며, 상당히 넓은 정전기장을 발생시킨다. 이들은 흐름의 웹 가로 방향의 변화 또는 정전기장의 웹 가로 방향의 변화가 존재하는 경우에 직선형 습윤 라인을 유지하는 데에 상당히 비효율적이다. 예를 들면, 커튼 코팅기에서 코팅 유체 유동의 국지적 편중 영역이 커튼을 가로질러 임의의 위치에 발생하는 경우, 이러한 편중 코팅 영역에서의 습윤 라인은 재료 또는 공정 변수에 따라 응답하여 하류 웹으로 이동할 수 있다. 이는 커튼 상에 응력과 변형으로 인해, 특히 탄성 특성(보다 탄성적인 유체는 전단에 관하여 큰 신장 점도를 가짐)을 나타내는 유체에 있어서 상기 영역에 훨씬 더 편중된 코팅을 생성하게 된다. 추가로, 정전기장이 균일하지 않는 경우(예를 들면, 코로나 웹 예비 하전이 불균일한 경우), 웹 상의 저전압 영역은 이 영역에서의 습윤 라인이 하류 웹으로 이동하게 할 것이며, 이로 인해 그 영역에서의 코팅 무게를 증가시킬 것이다. 이러한 효과는 유체의 탄성이 증가함에 따라 점진적으로 우세하게 된다. 따라서, 유체 흐름의 웹 가로 방향 변화 및 정전기장의 웹 가로 방향 변화는 습윤 라인의 불균일을 야기하고, 그 결과, 웹 상의 불균일한 코팅 도포를 야기한다.Known electrostatically assisted coating apparatus as shown in FIGS. 1 and 2 assist the coating process by delaying the onset of air incorporation and improving the wetting properties of the coating wetting line. However, such devices apply charge to the web substantially upstream from the wet line and generate a fairly wide electrostatic field. They are quite inefficient in maintaining a straight wet line in the presence of a change in the web transverse direction of the flow or a change in the web transverse direction of the electrostatic field. For example, if a localized deflection region of the coating fluid flow occurs in any position across the curtain in a curtain coater, the wet line in this deflection coating region may move to the downstream web in response depending on the material or process variables. . This results in a much more biased coating in this area due to stresses and strains on the curtain, especially for fluids exhibiting elastic properties (more elastic fluids have greater elongational viscosity relative to shear). In addition, if the electrostatic field is not uniform (eg, the corona web precharge is uneven), the low voltage region on the web will cause the wet line in this region to migrate to the downstream web, thereby Will increase the coating weight. This effect is gradually dominant as the elasticity of the fluid increases. Thus, the web transverse direction change of the fluid flow and the web transverse direction change of the electrostatic field result in non-uniformity of the wet line, resulting in nonuniform coating application on the web.

정전기적으로 보조되는 코팅에 대한 공지된 방법 및 장치 중 어느 것도 도포되는 유체 코팅의 특성을 개선하고, 또한 공정 조건의 개선을 달성하기 위해 전기장 도포기로부터 코팅 스테이션의 웹으로 집속 전기장을 인가하는 기법을 개시하지는 못하였다. 코팅 스테이션의 웹에 더 집속된 전기장을 인가하는, 정전기적 보조 코팅 기법에 대한 필요성이 존재한다.Techniques for applying a focused electric field from an electric field applicator to the web of the coating station to improve the properties of the fluid coating to which any of the known methods and apparatus for electrostatically assisted coatings are applied and also to improve the process conditions It did not start. There is a need for an electrostatically assisted coating technique that applies a more focused electric field to the web of the coating station.

본 발명은 정전기적으로 보조되는 코팅 방법 및 장치에 관한 것이다. 보다 구체적으로, 본 발명은 가동 웹과 코팅 유체가 접촉하는 지점에서의 정전기장을 이용하여 코팅 공정의 균일성의 개선을 달성하는 것에 관한 것이다.The present invention relates to electrostatically assisted coating methods and apparatus. More specifically, the present invention relates to achieving an improvement in the uniformity of the coating process using an electrostatic field at the point of contact of the movable web and the coating fluid.

도 1은 가동 웹이 코팅 스테이션으로 진입하기 전에, 상류 웹의 코로나 와이어로부터 가동 웹으로 전하를 인가하는 공지된 정전기 코팅 장치의 개략적인 도면이다.1 is a schematic illustration of a known electrostatic coating apparatus for applying charge from the corona wire of an upstream web to the movable web before the movable web enters the coating station.

도 2는 코팅 스테이션에 있는 가동 웹의 아래의 백킹 롤로부터 가동 웹으로전하를 전달하는 공지된 정전기 코팅 장치의 개략적인 도면이다.FIG. 2 is a schematic illustration of a known electrostatic coating apparatus for transferring charge from the backing roll below the movable web in the coating station to the movable web.

도 3은 공기 베어링 조립체와 조합된 코팅 유체 습윤 라인에 인접한 측방향 전극에 의해 유효 전기장이 형성되어 있는 본 발명에 따른 정전기적으로 보조되는 코팅 장치의 하나의 실시예의 개략적인 도면이다.3 is a schematic illustration of one embodiment of an electrostatically assisted coating apparatus according to the present invention in which an effective electric field is formed by lateral electrodes adjacent to a coating fluid wetting line in combination with an air bearing assembly.

도 4는 도 3의 전극이 있는 공기 베어링 조립체의 확대 도면이다.4 is an enlarged view of the air bearing assembly with the electrode of FIG. 3.

도 5는 인가된 정전 전하와 그 역선(力線)을 도시하고 있는 도 2의 일부분의 확대 개략도이다.FIG. 5 is an enlarged schematic view of a portion of FIG. 2 showing the applied electrostatic charge and its reverse line. FIG.

도 6은 유효 전기장의 정전기 역선을 도시하고 있는 도 3의 일부분의 확대 개략도이다.FIG. 6 is an enlarged schematic diagram of a portion of FIG. 3 showing an electrostatic reverse line of an effective electric field. FIG.

도 7은 본 발명의 정전기적으로 보조되는 코팅 장치의 다른 하나의 실시예의 개략도로서, 이 코팅 장치를 접선 방향 커튼 코팅에 사용하는 하나의 용례를 나타내고 있다.FIG. 7 is a schematic diagram of another embodiment of the electrostatically assisted coating apparatus of the present invention, showing one application of this coating apparatus for tangential curtain coating.

도 8은 공기 베어링과, 다중 전극을 갖는 정전기장 발생 시스템의 확대 개략도이다.8 is an enlarged schematic diagram of an electrostatic field generating system having an air bearing and multiple electrodes.

도 9는 종래 기술의 크기 조정된 전압인가 롤을 구비한 접선 방향 코팅 테스트 장치의 개략도이다.9 is a schematic diagram of a tangential coating test apparatus with prior art scaled voltage application rolls.

도 10은 거의 접선 방향 코팅의 구성으로 된 본 발명의 정전기적으로 보조되는 코팅 장치의 다른 실시예의 개략도이다.10 is a schematic diagram of another embodiment of the electrostatically assisted coating apparatus of the present invention in the configuration of a nearly tangential coating.

도 11은 도 10의 전극 조립체의 확대 개략도이다.FIG. 11 is an enlarged schematic view of the electrode assembly of FIG. 10.

도 12는 유효 전기장이 1인치 직경의 백킹 롤에 의해 형성되는 본 발명의 정전기적으로 보조되는 코팅 장치의 다른 실시예의 개략도이다.12 is a schematic diagram of another embodiment of the electrostatically assisted coating apparatus of the present invention in which the effective electric field is formed by a one inch diameter backing roll.

도 13은 초음파 혼(horn)과 조합된 본 발명의 정전기장 전극의 개략도이다.13 is a schematic diagram of an electrostatic field electrode of the present invention in combination with an ultrasonic horn.

도 14는 웹 상으로의 유체 코팅의 "동적 접촉각"을 나타내고 있다.14 shows the "dynamic contact angle" of the fluid coating onto the web.

본 발명은 기판 상에 유체 코팅을 도포하는 방법이다. 기판은 이것의 제1 측면 상의 제1 표면을, 그리고 제2 측면 상의 제2 표면을 구비한다. 본 발명의 방법은 기판과 유체 코팅 스테이션간의 길이 방향 상대 운동을 제공하는 단계와, 코팅 스테이션에 있는 측방향으로 배치된 유체-웹 접촉 영역을 따라 0 내지 180도의 각도로 유체 스트림을 기판의 제1 측면 상으로 도입함으로써 유체 습윤 라인을 형성하는 단계를 포함한다. 실질적으로 유체 습윤 라인에 그리고 그 하류에 있는 기판의 제2 측면 상의 소정 위치로부터 발생하는 유효 전기장으로부터 전기력을 유체상에 생성함으로써, 전기력을 매개로 하여 유체를 상기 기판의 제1 표면으로 끌어당기게 되지만, 기판으로 이동하는 전기 전하를 필요로 하지는 않는다.The present invention is a method of applying a fluid coating on a substrate. The substrate has a first surface on its first side and a second surface on the second side. The method of the present invention provides a longitudinal relative motion between the substrate and the fluid coating station and directs the fluid stream at an angle of 0 to 180 degrees along the laterally disposed fluid-web contact area at the coating station. Introducing onto the side to form a fluid wetting line. By generating an electrical force on the fluid from an effective electric field arising substantially from a location on the second side of the substrate substantially downstream of and in the fluid wetting line, the fluid is attracted to the first surface of the substrate via the force It does not require an electrical charge to move to the substrate.

상기 생성 단계는 기판의 제2 측면 상의 전극에 전기적으로 에너지를 공급하여 전기 전하로부터 유효 전기장을 형성하는 단계를 포함할 수 있다. 하나의 실시예에서, 유효 전기장은 1.27 ㎝ 이하의 반경(또는 바람직한 하나의 실시예에서는 0.63 ㎝ 이하의 반경)을 갖는 전극의 일부분에 의해 형성된다.The generating step may include electrically energizing an electrode on the second side of the substrate to form an effective electric field from the electrical charge. In one embodiment, the effective electric field is formed by a portion of the electrode having a radius of 1.27 cm or less (or, in one preferred embodiment, 0.63 cm or less).

기판은 유체 코팅 스테이션에 인접하여 기판의 제2 측면 상에서 지지될 수 있거나, 전극 자체에 의해 지지될 수 있다.The substrate may be supported on the second side of the substrate adjacent the fluid coating station, or may be supported by the electrode itself.

유체 스트림은 커튼 코팅기, 비드 코팅기, 압출 코팅기, 캐리어 유체 코팅법, 슬라이드 코팅기, 나이프 코팅기, 제트 코팅기, 노치 바아, 롤 코팅기 또는 유체 베어링 코팅기와 같은 코팅 유체 분배기로 형성될 수 있다. 코팅 유체의 스트림은 기판의 제1 표면 상으로 접선 방향으로 도입될 수 있다.The fluid stream may be formed with a coating fluid dispenser such as curtain coater, bead coater, extrusion coater, carrier fluid coating method, slide coater, knife coater, jet coater, notch bar, roll coater or fluid bearing coater. The stream of coating fluid may be introduced tangentially onto the first surface of the substrate.

전극의 전기 전하는 제1 극성을 가지며, 제2 전기 전하(제2의 반대 극성을 가짐)는 유체 스트림이 기판 상으로 도입되기 전에 그 유체 스트림에 인가될 수 있다.The electrical charge of the electrode has a first polarity and a second electrical charge (having a second opposite polarity) can be applied to the fluid stream before the fluid stream is introduced onto the substrate.

상기 생성 단계는 전극에 전기적으로 에너지를 공급하고, 또한 그 전극을 음향적으로 여기시키는 것을 포함할 수 있다. 하나의 바람직한 실시예에서, 전극은 초음파 주파수로 음향적으로 여기된다.The generating step may include electrically energizing the electrode and also acoustically exciting the electrode. In one preferred embodiment, the electrode is acoustically excited at the ultrasonic frequency.

또한, 본 발명의 방법은 제1 측면과 제2 측면을 구비하고 있는 기판 상에 유체 코팅을 도포하는 방법이다. 본 발명의 방법은 기판과 유체 코팅 스테이션간에길이 방향 상대 운동을 제공하는 단계를 포함한다. 유체 스트림이 0 내지 180 도의 각도로 기판의 제1 측면 상으로 도입되어 코팅 스테이션에 있는 측방향으로 배치된 유체-웹 접촉 영역을 따라 유체 습윤 라인을 형성한다. 본 발명은 기판의 제2 측면 상의 소정 위치에서 발생하는 유효 전기장의 전기력에 의해, 실질적으로 유체 습윤 라인에 그리고 그 하류에 있는 기판 상의 소정 위치에서 기판의 제1 측면으로 유체를 끌어당기는 것을 더 포함한다.The method is also a method of applying a fluid coating on a substrate having a first side and a second side. The method includes providing longitudinal direction relative motion between the substrate and the fluid coating station. A fluid stream is introduced onto the first side of the substrate at an angle of 0 to 180 degrees to form a fluid wetting line along the laterally disposed fluid-web contact area at the coating station. The invention further includes drawing the fluid to the first side of the substrate at a predetermined position on the substrate substantially downstream of the fluid wet line and by the electrical force of the effective electric field occurring at the predetermined position on the second side of the substrate. do.

본 발명은 또한 제1 측면 상의 제1 표면을, 그리고 제2 측면 상의 제2 표면을 구비한 기판 상에 코팅 유체를 도포하는 장치이다. 이 장치는 측방향으로 배치된 유체 접촉 영역을 따라 유체 습윤 라인을 형성하도록 코팅 유체의 스트림을 기판의 제1 표면 상으로 분배하는 수단을 포함한다. 기판의 제2 표면을 가로질러 측방향으로 연장하는 전기장 도포기가 전기 전하를 간직하고 있으며, 실질적으로 유체 습윤 라인에 그리고 그 하류에 있는 기판 상의 소정 위치에서 기판에 전기장을 인가하여, 유체를 기판의 제1 표면으로 끌어당기게 된다. 유효 전기장은 기판으로 전달되는 전기 전하보다는 전기장 도포기 상의 전기 전하에 의해 주로 발산된다.The invention is also an apparatus for applying a coating fluid onto a substrate having a first surface on a first side and a second surface on a second side. The apparatus includes means for distributing a stream of coating fluid onto the first surface of the substrate to form a fluid wetting line along the laterally disposed fluid contact region. An electric field applicator extending laterally across the second surface of the substrate retains the electrical charge and applies the electric field to the substrate at a predetermined location on the substrate substantially at the fluid wetting line and downstream of the fluid, thereby providing fluid to the substrate. Attracted to the first surface. The effective electric field is primarily emitted by the electrical charge on the field applicator rather than the electrical charge delivered to the substrate.

전기장 도포기는 유효 전기장을 형성하는 데에 사용하기 위해 소경의 로드, 전도성 스트립, 또는 작은 반경부를 갖는 전도성 부재를 포함할 수 있다. 공기 베어링이 전기장 도포기에 인접하게 기판을 가로질러 측방향으로 연장하여, 전기장 도포기에 대해 기판의 제2 측면을 지지하고 정렬시킬 수 있다.The field applicator may comprise a small diameter rod, conductive strip, or conductive member having a small radius for use in forming an effective electric field. An air bearing may extend laterally across the substrate adjacent the electric field applicator to support and align the second side of the substrate with respect to the electric field applicator.

다른 실시예에서, 본 발명은 제1 측면 상에 제1 표면을, 그리고 제2 측면 상에 제2 표면을 구비하는 기판 상으로 유체 코팅을 도포하는 방법이다. 이 방법은기판과 유체 코팅 스테이션 사이에 길이 방향 상대 운동을 제공하는 단계와, 코팅 스테이션에 있는 측방향으로 배치된 유체-웹 접촉 영역을 따라 기판의 제1 표면 상으로 유체 스트림을 0 내지 180 도의 각도로 도입함으로써 유체 습윤 라인을 형성하는 단계와, 코팅 유체가 기판으로 끌어당겨지도록 (코팅 스테이션에 인접한) 코팅 유체를 전기력에 노출시키는 단계와, 코팅 유체가 기판으로 끌어당겨지도록 (코팅 스테이션에 인접한) 코팅 유체를 음향적 힘에 노출시키는 단계를 포함한다.In another embodiment, the present invention is a method of applying a fluid coating onto a substrate having a first surface on a first side and a second surface on a second side. The method includes providing longitudinal relative motion between the substrate and the fluid coating station and directing the fluid stream from 0 to 180 degrees onto the first surface of the substrate along the laterally disposed fluid-web contact area at the coating station. Introducing a fluid wetting line by introducing it at an angle, exposing the coating fluid to electrical forces (adjacent to the coating station) such that the coating fluid is attracted to the substrate, and causing the coating fluid to be attracted to the substrate (adjacent to the coating station). ) Exposing the coating fluid to acoustic forces.

다른 실시예에서, 본 발명은 기판 상에 코팅 유체를 도포하는 장치로서, 이 장치에 대해 상기 기판이 길이 방향의 상대 운동을 하는 것인 장치이다. 기판은 제1 측면 상에 제1 표면을, 그리고 제2 측면 상에 제2 표면을 구비한다. 코팅 유체 도포기는 코팅 유체 스트림을 기판의 제1 표면 상으로 분배하여 측방향으로 배치된 유체-웹 접촉 영역을 따라 유체 습윤 라인을 형성한다. 전기장 도포기는 유체 습윤 라인에 인접한 기판 상의 소정 위치에서 전기장을 인가하여 코팅 유체를 기판의 제1 표면으로 끌어당기게 된다. 음향장 도포기는 유체 습윤 라인에 인접한 기판 상의 소정 위치에 음향장을 인가하여 코팅 유체를 기판의 제1 표면으로 끌어당기게 된다.In another embodiment, the present invention is a device for applying a coating fluid on a substrate, wherein the substrate is in relative longitudinal motion with respect to the device. The substrate has a first surface on the first side and a second surface on the second side. The coating fluid applicator distributes the coating fluid stream onto the first surface of the substrate to form a fluid wetting line along the laterally disposed fluid-web contact area. The field applicator applies an electric field at a location on the substrate adjacent the fluid wetting line to attract the coating fluid to the first surface of the substrate. The acoustic field applicator applies an acoustic field at a location on the substrate adjacent the fluid wetting line to attract the coating fluid to the first surface of the substrate.

상기 도면들의 일부는 본 발명의 바람직한 실시예가 도시되어 있지만, 논의에서 주지되는 바와 같이 다른 실시예 또한 예상된다. 모든 경우에 있어서, 한정하는 것이 아닌 본 발명을 대표하는 것으로 개시되어 있다. 본 발명의 원리의 정신과 범위에 포함되는 수많은 다른 수정예 및 실시예가 당업자들에 의해 안출될 수 있다는 것을 이해해야 한다.While some of these drawings illustrate preferred embodiments of the invention, other embodiments are contemplated as are well known in the discussion. In all cases, it is disclosed that this invention is not restrictive but is representative of this invention. It should be understood that numerous other modifications and embodiments can be devised by those skilled in the art that fall within the spirit and scope of the principles of the invention.

(웹과 같은) 코팅 대상 기판과 이 기판 상에 도포되는 유체 코팅 재료와의 계면에서 보다 더 집속된 정전기장을 사용하는 코팅 장치 및 방법을 포함한다. 본 발명자들은 보다 더 집속된 정전기장이 코팅 습윤 라인을 안정화하고 직선화하며 그 배치를 강제하여 보다 폭 넓은 처리 윈도우를 달성할 수 있게 함으로써, 코팅 공정을 개선시킬 수 있다는 것을 발견하였다. 예를 들면, 본 발명은 코팅의 웹 가로 방향 균일성의 개선뿐만 아니라, 코팅 중량, 코팅 속도, 코팅의 기하 형상, 유전 강도와 같은 웹 특성, 점도, 표면 장력 및 탄성과 같은 코팅 유체 특성, 그리고 다이 대 웹의 간극 등을 넓은 범위로 하는 것을 가능하게 한다. 커튼 코팅에 있어서, 정전기적 코팅 보조는 보다 낮은 커튼 높이를 가능하게 하며(이로 인한 커튼의 안정성의 증대), 종래에는 공기 혼입없이 코팅될 수 없었던 탄성 용액의 코팅을 가능하게 한다. 집속된 장은 코팅 유체(특히, 탄성 유체)를 운반하는 능력이 현저하게 향상되는 데, 이는 습윤 라인의 배치, 선형성, 그리고 안정성을 보다 정확하게 강제하고, 그 결과로 공정의 안정성이 향상되기 때문이다. 또한, 종래에 가능했었던 것 보다 얇은 코팅이 심지어 저속의 라인 속도에서도 생성될 수 있는 데, 그 보다 얇은 코팅은 건조 및 경화 속도가 제한된 공정에 있어서는 중요하다.Coating apparatus and methods that use a more focused electrostatic field at the interface between a substrate to be coated (such as a web) and a fluid coating material applied thereon. The inventors have found that a more focused electrostatic field can improve the coating process by allowing to stabilize and straighten the coating wetting line and force its placement to achieve a wider treatment window. For example, the present invention not only improves the web lateral uniformity of the coating, but also the coating weight, coating speed, geometry of the coating, web properties such as dielectric strength, coating fluid properties such as viscosity, surface tension and elasticity, and die It becomes possible to make the clearance gap of a large web etc. wide. In curtain coatings, electrostatic coating aids enable lower curtain heights (which in turn increase the stability of the curtains) and enable the coating of elastic solutions that could not have been coated without air incorporation in the past. The focused field significantly improves the ability to transport coating fluids (especially elastic fluids) because it forces more precise placement of the wetting line, linearity, and stability, resulting in improved process stability. In addition, thinner coatings can be produced even at lower line speeds than previously possible, which is important for processes with limited drying and curing rates.

압출 코팅에 있어서, 정전기는, 보다 큰 코팅 간극의 사용을 가능하게 할뿐만 아니라, (압출 방식에서) 정전기가 없이 압출될 수 없는 저탄성의 수성 유체(일부 수성 에멀젼 접착제 등)의 사용을 가능하게 한다.In extrusion coating, static electricity not only allows the use of larger coating gaps, but also enables the use of low elastic aqueous fluids (such as some aqueous emulsion adhesives) that cannot be extruded without static electricity (in the extrusion mode). do.

커튼 코팅에서는 유체 스트림이 중력 벡터로 정렬되는 반면에, 압출 코팅에서는 중력 벡터 또는 다른 각도로 정렬된다. 보다 긴 유체 스트림을 사용하는 커튼 코팅 방법으로 코팅하는 중에는 코팅 단계에서는 경계층 공기를 코팅 유체로 대체하는 것을 수반하며, 그 주요 힘은 운동량을 기초로 한다. 반면에, 유체 스트림이 통상적으로 커튼 코팅 보다 짧은 압출 코팅에 있어서는 주요 힘이 탄성력 또는 관련된 표면 장력이다. 정전기를 사용하는 경우에, 추가의 힘은 경계층 공기를 대체시키는 데 도움이 될 수 있거나, 그 힘 자체가 우세한 힘이 될 수 있다.In curtain coating the fluid stream is aligned with the gravity vector, while in extrusion coating the gravity vector or other angle is aligned. During coating with curtain coating methods using longer fluid streams, the coating step involves replacing the boundary layer air with the coating fluid, the main force of which is based on momentum. On the other hand, for extrusion coatings where the fluid stream is typically shorter than the curtain coating, the main force is the elastic force or associated surface tension. In the case of using static electricity, the additional force may help replace the boundary layer air, or the force itself may be the dominant force.

본 발명이 매끄럽고 연속적인 코팅에 대해 기재되어 있지만, 본 발명은 또한 불연속적 코팅을 도포하는 중에도 사용할 수 있다. 예를 들면, 정전기는, 인접한 공극들에서의 코팅간의 연속성의 유무에는 관계없이 코팅으로 채워지는 공극과 같은 거시 구조를 갖는 기판을 코팅하는 것을 돕도록 사용될 수 있다. 이러한 상황에서, 코팅의 균일성 및 향상된 습윤 경향은 모두 개별 코팅 영역에서, 그리고 그 영역에 걸쳐 유지된다.Although the present invention is described for smooth and continuous coatings, the present invention can also be used during the application of discontinuous coatings. For example, static electricity can be used to help coat substrates having macroscopic structures such as voids that are filled with a coating, with or without continuity between coatings in adjacent pores. In this situation, both the uniformity of the coating and the improved wetting tendency are maintained in and across the individual coating areas.

웹을 비롯한, 기판은 코팅 될 필요가 있는 임의의 재료의 임의의 표면일 수 있다. 웹은 폴리에스테르, 폴리프로필렌, 종이, 편직물, 직조 또는 부직 재료 등의 임의의 시트형 재료일 수 있다. 코팅의 향상된 습윤성은 거친 조직 또는 다공질 웹에서 특히 유용하며, 기공이 미시적인가 거시적인가에는 관계없다. 도시된 예들이 정지된 코팅 도포기를 지나 이동하는 웹을 나타내고 있지만, 그 웹이 정지해 있는 반면에, 코팅 도포기가 이동할 수 있거나, 또는 웹 및 코팅 도포기 모두가 소정 고정점에 대해 이동할 수도 있다.The substrate, including the web, can be any surface of any material that needs to be coated. The web may be any sheet-like material, such as polyester, polypropylene, paper, knitted fabrics, woven or nonwoven materials. The improved wettability of the coating is particularly useful in rough tissues or porous webs, regardless of whether the pores are microscopic or macroscopic. Although the examples shown represent a web moving past a stationary coating applicator, while the web is stationary, the coating applicator may move, or both the web and the coating applicator may move relative to a fixed point.

일반적으로 말하면, 본 발명은 웹과 같은 기판 상에 유체 코팅을 도포하는 방법에 관한 것이며, 웹과 유체 코팅 스테이션 사이에서 길이 방향 상대 운동을 제공하는 것을 포함한다. 코팅 유체의 스트림이 코팅 스테이션에서 측방향으로 배치된 유체 습윤 라인을 따라 웹의 제1 측면 상으로 도입된다. 코팅 유체는 0 내지 180 도의 각도 중 임의의 각도로 도입된다. 실질적으로 유체 접촉 영역에서 및 그 하류에서의 유효 전기장으로부터 유체 상에 전기력이 생성된다(예를 들면, 웹의 제2 측면 상에 위치하는 하나 이상의 전극으로부터 발생). 음의 전기 전하 또는 양의 전기 전하가 코팅 유체를 끌어당기기 위해 사용될 수 있다. 코팅 유체는 용매계 유체, 열가소성 재료의 유동성 용해물, 에멀젼, 분산제, 혼화 가능 및 혼화 불가능한 유동성 혼합물, 무기질 유체 및 100 % 고형분 유체를 포함할 수 있다. 용매계 코팅 유체는 소정의 수성 또는 유기 용매를 포함한다. 정전 방전이 화재 또는 폭발과 같은 위험을 야기 할 수 있기 때문에, 예를 들면 인화성이 있는 휘발성 용매를 취급하는 경우에는 어떤 안전 예방책이 취해져야 한다. 그러한 예방책은 공지되어 있으며, 정전 방전이 발생하는 영역에 불활성 분위기를 사용하는 것을 포함할 수 있다.Generally speaking, the present invention relates to a method of applying a fluid coating onto a substrate, such as a web, comprising providing longitudinal relative motion between the web and the fluid coating station. A stream of coating fluid is introduced onto the first side of the web along a laterally disposed fluid wetting line at the coating station. The coating fluid is introduced at any angle between 0 and 180 degrees. Electric forces are generated on the fluid substantially from an effective electric field in and in the fluid contacting region (eg, from one or more electrodes located on the second side of the web). Negative or positive electrical charge can be used to attract the coating fluid. Coating fluids can include solvent-based fluids, flowable melts of thermoplastic materials, emulsions, dispersants, miscible and nonmiscible flowable mixtures, inorganic fluids, and 100% solids fluids. Solvent-based coating fluids include any aqueous or organic solvent. Since electrostatic discharges may pose a hazard such as fire or explosion, certain safety precautions should be taken, for example when handling flammable volatile solvents. Such precautions are known and may include the use of an inert atmosphere in the region where electrostatic discharge occurs.

공지된 바와 같이 웹을 미리 하전시키거나 전압이 가해진 롤 지지 시스템을 사용하는 대신에, 바람직한 실시예에서는 유체-웹 접촉 라인이 생성되어야 하는 지점에 배치되어, 웹 가로 방향으로 선형적으로 연장하는 좁은 전도성 전극과 같은 전기장 소스를 사용한다. 좁은 전도성 전극은 예를 들면, 회전 또는 비회전의 약 0.16 내지 2.54 ㎝(0.06 내지 0.1 in) 범위의 소직경의 로드, 좁은 전도성 스트립, 예리하게 형성된(작은 반경 부분) 선단 연부(이 예리하게 형성된 선단 연부 근처에 습윤 라인이 통상적으로 위치함)를 갖는 부재, 또는 실질적으로 습윤 라인에서 및 그 하류에서 집속 및 유효 전기장을 습윤 라인으로 제공하는 기하 형상의 임의의 전극일 수 있다. 일반적으로, 반경이 작아 질수록 전기장은 보다 더 집속된다. 그러나, 반경이 너무 작게 되면, 코로나 발생이 증가하게 된다. 인가된 전압이 현저한 코로나 방전을 생성하기에 충분히 높지 않는 한은 0.16 ㎝(0.06 in)보다 작은 로드 직경도 사용될 수 있다. 방전이 너무 크면, 우세한 전기력은 웹의 제2 표면 상에 침적되는 코로나 전하로부터 발생한다. 전극은 상류 웹 및 하류 웹 측에서 전극에 인접한 다공질 공기 베어링 재료와 같은 소형 지지체에 의해 지지될 수 있다. 웹은 공기 베어링 표면에 의해 또는 전극 그 자체에 의해 지지될 수 있다. 전극은 웹으로부터 일정 간격을 두고 근접하여 배치될 수 있거나, 웹과 물리적 접촉 상태에 있을 수 있다. 전극은 또한 분리된 불연속적인 웹 가로 방향의 지지체를 구비할 수 있거나, 단지 그것의 단부에서 지지될 수 있다. 전극은 또한 다공질전도성 재료로 만들어 질 수 있다.Instead of using pre-charged or energized roll support systems as is known, in a preferred embodiment a narrow, linearly extending web transverse direction is disposed at the point where a fluid-web contact line should be created. Electric field sources such as conductive electrodes are used. The narrow conductive electrode may be a small diameter rod in the range of about 0.16 to 2.54 cm (0.06 to 0.1 in) of rotation or non-rotation, a narrow conductive strip, a sharply formed (small radius portion) tip edge, The wet line is typically located near the leading edge), or substantially any geometry electrode that provides the wet line with a focused and effective electric field at and downstream of the wet line. In general, the smaller the radius, the more focused the electric field. However, if the radius is too small, corona generation increases. Rod diameters smaller than 0.16 cm (0.06 in) may also be used as long as the applied voltage is not high enough to produce significant corona discharge. If the discharge is too large, the prevailing electric force results from the corona charge deposited on the second surface of the web. The electrode may be supported by a small support, such as a porous air bearing material adjacent the electrode on the upstream web and downstream web side. The web may be supported by the air bearing surface or by the electrode itself. The electrodes may be placed in close proximity at intervals from the web, or may be in physical contact with the web. The electrode may also have a support in a separate, discontinuous web transverse direction, or may only be supported at its end. The electrode can also be made of a porous conductive material.

이 실시예를 위한 주요 인력은 접촉 또는 의사 코로나 방전에 의해 웹 배면으로 전달된 전하로부터 발생한 전기장이 아니라 전극으로부터 생성된 정전기장으로부터 발생한다. 또한, 상기 정전기장은 거의 웹-유체 접촉 라인에 그리고 그 하류에서 (코팅 유체를 위한 유인제로서) 효과적으로 집속된다. 웹 배면 상의 전극은 공지된 정전기적 코팅 보조 시스템보다 더 집속된 전기장을 생성한다. 전기장이 종래 기술(미리 하전된 웹 또는 전압이 걸린 코팅 롤)에서와 같이 상류 웹으로 멀리까지 확장하지 않기 때문에, 유체는 보다 예리하게 형성된 습윤 라인으로 끌어당겨지며, 보다 선형적인 웹 가로 방향 윤곽을 유지하고, 습윤 라인을 제 위치로 구속하는 데에 이바지함으로써 습윤 라인을 안정화시킨다. 이는 접촉 라인의 위치를 결정하는 힘의 수직 균형이 덜 중요시되며, 습윤 라인이 비선형으로 판별되는 것이 적어짐을 의미한다. 따라서, 코팅 유체 속도, 웹 가로 방향의 코팅 균일성, 웹 속도 변화, 유입 웹의 전하 변화와 같은 공정 변화 및 기타 공정 변화는 코팅 공정에 영향을 덜 미치게 된다. 통상적으로 전극의 직경이 보다 작아지거나 또는 전극 구조체의 선단 연부가 보다 예리하게 형성될수록, 의사 코로나 방전이 최소로 유지될 수 있는 한은 전기장의 선단 연부는 더 집속되며 습윤 라인의 선형성은 더 좋아진다.The main attraction for this embodiment arises from the electrostatic field generated from the electrode, not from the electric field resulting from the charge transferred to the back of the web by contact or pseudo corona discharge. In addition, the electrostatic field is effectively focused almost as a web-fluid contact line and downstream (as a attractant for the coating fluid). Electrodes on the back of the web produce a more focused electric field than known electrostatic coating aid systems. Since the electric field does not extend far into the upstream web as in the prior art (precharged web or voltage coated coating roll), the fluid is attracted to the more sharply formed wet line and produces a more linear web transverse contour. And stabilizes the wet line by contributing to constraining the wet line in place. This means that the vertical balance of the forces that determine the position of the contact line is less important, and the wet line is less likely to be non-linear. Thus, process changes such as coating fluid velocity, coating uniformity across the web, web speed changes, charge changes in the incoming web, and other process changes have less impact on the coating process. Typically, the smaller the diameter of the electrode or the sharper the leading edge of the electrode structure, the more focused the leading edge of the electric field and the better the linearity of the wet line as long as the pseudo corona discharge can be kept to a minimum.

공정 안정성은 집속 전기장 시스템으로 상당히 향상된다. 통상적으로, 정전기적으로 보조되는 코팅 시스템이 특정 속도, 코팅 두께 및 전압에서 작동되는 경우에, 이들 변수 중 하나를 변경하는 것은 습윤 라인의 위치를 변화시킨다. 예를들면, 코팅 시스템 및 코팅될 유체의 종류에 따라 속도를 증가시키거나, 코팅 두께를 증가시키거나, 또는 인가 전압을 감소시키는 경우, 습윤 라인이 하류 웹으로 이동할 것이다. 이는 코팅의 균일성에 대한 문제점을 야기할 수 있고 공기 혼입의 가능성을 증가시킬 수 있다. 본 발명의 집속 전기장 시스템은 그러한 변수에 대한 공정의 민감성을 상당히 감소시키며 습윤 라인을 보다 안정된 직선 상태로 유지한다.Process stability is significantly improved with focused electric field systems. Typically, when an electrostatically assisted coating system is operated at a certain speed, coating thickness and voltage, changing one of these variables changes the position of the wet line. For example, if the speed is increased, the coating thickness is increased, or the applied voltage is reduced, depending on the coating system and the type of fluid to be coated, the wet line will move to the downstream web. This can cause problems with the uniformity of the coating and can increase the likelihood of air incorporation. The focused electric field system of the present invention significantly reduces the sensitivity of the process to such variables and keeps the wet line in a more stable straight line.

본 발명을 실시하는 데에 수많은 형상의 전극이 사용될 수 있다. 도 3은 측방향으로 연장하는 전극(100)이 웹(20)의 제2 측면(28)을 따라 지지되어 있는 예를 도시하고 있다. 측방향으로 연장하는 전극(100)은 측방향 코팅 유체-웹 접촉 라인(52)을 포함하는 코팅 스테이션(24)에 길이 방향으로 근접하여 웹(20)의 제2 측면(28)으로부터 간격을 두고 근접하여 일정하게 배치되어 있거나, 이에 접촉할 수 있다. 웹(20)은 한 쌍의 지지롤(54, 56) 사이의 코팅 스테이션(24)에서 지지될 수 있다. 대안적으로, 웹(20)은 전극 자체, 공기 베어링(102)(또는 불활성 가스 베어링과 같은 적절한 가스 베어링), 또는 기타 지지체에 의해 코팅 스테이션(24)에서 지지될 수 있다. 코팅 유체(32)의 스트림은 코팅 유체 도포기(30)로부터 웹(20)의 제1 측면(26)의 제1 표면 상으로 운반된다. 도시되어 있는 바와 같이, 코팅 유체 도포기(30)가 접지되어 전극(100)에 대해 코팅 유체(32)를 접지할 수 있다. 임의의 적절한 물리적 장벽일 수 있는 공기 댐(40)이 코팅 유체-웹 계면에서 또는 코팅 커튼 형성 지점에서 경계층 공기의 간섭을 제한한다.Numerous shaped electrodes can be used to practice the present invention. 3 shows an example in which the laterally extending electrode 100 is supported along the second side 28 of the web 20. The laterally extending electrode 100 is spaced from the second side 28 of the web 20 longitudinally close to the coating station 24 comprising the lateral coating fluid-web contact line 52. It may be arranged in close proximity or in contact with it. The web 20 may be supported at the coating station 24 between the pair of support rolls 54, 56. Alternatively, web 20 may be supported at coating station 24 by the electrode itself, air bearing 102 (or a suitable gas bearing such as an inert gas bearing), or other support. The stream of coating fluid 32 is conveyed from the coating fluid applicator 30 onto the first surface of the first side 26 of the web 20. As shown, the coating fluid applicator 30 may be grounded to ground the coating fluid 32 relative to the electrode 100. An air dam 40, which may be any suitable physical barrier, limits the interference of boundary layer air at the coating fluid-web interface or at the point of coating curtain formation.

전극(100)은 예를 들면, 소직경의 로드 또는 기타 작은 치수의 전도성 전극(반드시 라운드질 필요는 없음)으로 형성될 수 있다. 바람직하게는, 전극(100)은 인접한 공기 베어링(102) 내에 그 공기 베어링과 접촉 또는 비접촉으로 배치될 수 있다. 공기 베어링(102)은 웹의 배치를 안정화시키며 코팅의 안정성 및 균일성에 악영향을 미칠 수 있는 웹 변화를 최소화한다. 공기 베어링(102)은 통상적으로 방사상 부분을 구비하며, 공기 매니폴드 챔버(106)와 유체 연통 상태인 다공질 재료(104)(다공질 폴리에틸렌 등)를 구비하는 것이 바람직하다. 압축 공기가 하나 이상의 적절한 유입구(108)를 통해 화살표(110)로 나타낸 바와 같이 공기 매니폴드 챔버(106)로 공급된다. 공기는 공기 매니폴드 챔버(106)를 통과하여 다공질 막(104) 안으로 유동한다. 다공질 막(104)은 웹의 제2 측면(28) 상에서 웹(20)의 제2 표면에 인접하여 배치된, 비교적 매끄럽고 거의 방사상인 베어링 표면(112)을 구비한다. 상기 베어링 표면(112)을 빠져나가는 공기가 코팅 스테이션(24)과 전극(100)을 가로지르면서 웹(20)을 지지한다. 능동적 공기 베어링이 기재되어 있지만, (베어링 매체로서 웹의 제2 측면 상의 공기 경계층만을 사용하는) 수동적 공기 베어링이 충분히 높은 웹 속도에서도 사용될 수 있다. 공기 베어링은 또한 기판 속도가 증가함에 따라 공기 베어링으로 작용하며 웹의 제2 측면 상의 경계층 공기가 공기 베어링 효과를 생성하는 중실 구조체일 수 있다. 공기 베어링 표면과 웹 사이의 간극은 공기 베어링의 반경, 웹의 장력 및 웹의 속도와 같은 매개 변수의 함수이다. 건조 공정에서 통상적으로 사용되는 에어 포일(airfoil) 구조와 같이 공기 베어링을 생성하는 기타 공지된 방식 또한 사용될 수 있다.The electrode 100 may be formed, for example, of a small diameter rod or other small dimension conductive electrode (not necessarily rounded). Preferably, the electrode 100 may be placed in contact or non-contact with the air bearing in an adjacent air bearing 102. The air bearing 102 stabilizes the placement of the web and minimizes web changes that can adversely affect the stability and uniformity of the coating. The air bearing 102 typically has a radial portion and preferably includes a porous material 104 (porous polyethylene, etc.) in fluid communication with the air manifold chamber 106. Compressed air is supplied to the air manifold chamber 106 as indicated by arrow 110 through one or more suitable inlets 108. Air flows through the air manifold chamber 106 and into the porous membrane 104. The porous membrane 104 has a relatively smooth and nearly radial bearing surface 112 disposed adjacent the second surface of the web 20 on the second side 28 of the web. Air exiting the bearing surface 112 supports the web 20 as it traverses the coating station 24 and the electrode 100. While active air bearings are described, passive air bearings (using only an air boundary layer on the second side of the web as bearing medium) can be used even at sufficiently high web speeds. The air bearing may also be a solid structure, which acts as an air bearing as the substrate speed increases and the boundary layer air on the second side of the web creates an air bearing effect. The gap between the air bearing surface and the web is a function of parameters such as the radius of the air bearing, the tension of the web and the speed of the web. Other known ways of producing air bearings may also be used, such as the airfoil structures commonly used in drying processes.

도 3의 정전기 코팅 보조 시스템의 실시예는 습윤 라인을 원하는 위치에 보다 더 선형적인 윤곽으로 강제하는 보다 더 집속된 정전기장을 유체-웹 접촉 영역에 형성한다. 본 실시예는 웹을 가로질러 측방향으로 연장하는 안정한 라인으로 습윤 라인을 "구속"하고 있다(코팅 유체와 웹 사이에 덜 집속된 정전 인력을 제공하는 도 1 및 도 2의 덜 효과적인 공지된 정전기 코팅 보조 시스템과 비교할 때). 전극으로부터 발산되는 정전기장은 주요 정전기 인력(즉, 유효 인력)을 코팅 유체 상에 생성한다. 정전 전하는 본래 전극에서부터 웹으로 배치되는 것이 아니다. 오히려, 고전위 전극과 같은 하전 소자 상에서의 전하의 존재가 코팅 유체를 끌어당긴다. 실제로는 일부 전하가 불가피하게 전달되어 코팅 공정을 보조하기는 하지만, 전하가 전극에서부터 웹으로 전달되지 않도록 의도한 것이다.The embodiment of the electrostatic coating assistance system of FIG. 3 creates a more focused electrostatic field in the fluid-web contact area that forces the wet line into a more linear contour at the desired location. This embodiment “refines” the wet line into a stable line extending laterally across the web (the less effective known electrostatic of FIGS. 1 and 2, which provides a less focused electrostatic attraction between the coating fluid and the web). Compared to coating aid systems). The electrostatic field emanating from the electrode creates a major electrostatic attraction (ie, effective attraction) on the coating fluid. The electrostatic charge is not placed in the web from the original electrode. Rather, the presence of charge on a charged device, such as a high potential electrode, attracts the coating fluid. Although in reality some charges are inevitably transferred to assist the coating process, they are not intended to transfer charges from the electrodes to the web.

코팅 유체(32)를 접지하는 대신에, 반대의 전기 전하를 적절한 전극 소자에 의해 코팅 유체(32)에 인가할 수 있다. 또한, 코팅 유체(32) 및 웹(20)에 인가된 전기 전하의 극성이 반대로 될 수 있다. 이 방법은 어떤 100% 폴리머 용융물 또는 100% 고형분 경화성 시스템과 같은 저전기 전도성 유체를 사용하는 경우에 특히 유용하다. 예를 들면, 저전도성 유체에 있어서, 다이를 통해서든 코로나 방전에 의해서든지 코팅 전에 전하를 유체에 인가할 수 있다. 이러한 시스템은 저전도성 유체의 사용으로 인해 불충분한 정전기 적응성이 나타나는 경우에 사용될 수 있다. 유체 습윤 라인을 보다 선형적인 형상으로 유지하는 본 발명의 시스템의 능력은 결과적으로 코팅 균일성 및 안정성을 향상시킨다. 도전 경로가 격리되어 있는 전도성 유체에 있어서, 유체에 반대 극성을 생성하기 위해 다이 전위를 상승시킬 수 있다. 대안적으로, 전도성의 격리된 경로(예를 들면, 습윤 라인의 하류도 포함)를따른 임의의 지점의 유체에 반대 극성이 인가될 수 있다.Instead of grounding the coating fluid 32, the opposite electrical charge can be applied to the coating fluid 32 by means of an appropriate electrode element. In addition, the polarities of the electrical charges applied to the coating fluid 32 and the web 20 can be reversed. This method is particularly useful when using low electrically conductive fluids such as any 100% polymer melt or 100% solids curable system. For example, in low conductivity fluids, charge can be applied to the fluid prior to coating, either through a die or by corona discharge. Such a system can be used where insufficient electrostatic adaptation is indicated due to the use of low conductivity fluids. The ability of the system to maintain the fluid wetting line in a more linear shape results in improved coating uniformity and stability. For conductive fluids in which the conductive paths are isolated, the die potential can be raised to create opposite polarity to the fluid. Alternatively, the opposite polarity can be applied to the fluid at any point along the conductive isolated path (eg, even downstream of the wet line).

도 5는 도 2의 종래 기술의 시스템의 확대도이며, 코팅 유체(32)에 대해 정전 전하에 의해 발생하는 역선(66)을 도시하고 있다. 커튼 코팅 도포에 있어서, 원하는 습윤 라인은 웹이 정지해 있는 경우 중력에 의해 결정되는 코팅 유체 습윤 라인(어떤 정전기 인가도 없음)[또는 웹이 정지해 있는 경우 초기 코팅 유체 습윤 라인(어떤 정전기 인가도 없음)]이 통상적이며, 도 2 및 도 5에 도시되어 있는 바와 같이 하전롤의 상사점이 된다. 그러나, 기타 습윤 라인의 위치가 일반적이며 코팅 다이의 형태, 유체 특성 및 웹 경로에 의존한다. 역선(66)은 하전롤[도 2에서의 롤(42)과 유사]에 대해서는 힘이 양호하게 집속되지 않으며, 전하가 힘을 실질적으로 습윤 라인의 상류 웹에서[예를 들면, 상류 웹 영역(67)] 코팅 유체로 가해지는 것을 나타내고 있다. 예를 들면, 직경이 7.5 ㎝(3 in)보다 큰 하전롤에 있어서, 전하가 원하는 습윤 라인의 실질적으로 상류 웹에서 코팅 유체에 힘을 가한다. 그러나, 동일한 전위가 부여된 1 in 직경의 롤에 있어서는 웹으로의 전하의 전달이 더 집속됨에 따라, 전하가 습윤 라인의 실질적으로 상류 웹에서 코팅 유체로, 습윤 라인의 균일성에 역효과를 미치는 기능적 힘을 발휘하지 않는다(즉, 웹 상의 전하는 코팅 유체에 대해 상류 웹에서는 무효하다.)FIG. 5 is an enlarged view of the prior art system of FIG. 2, showing a reverse line 66 generated by electrostatic charge with respect to coating fluid 32. For curtain coating application, the desired wet line is the coating fluid wetting line (no electrostatic application) determined by gravity when the web is stationary (or the initial coating fluid wetting line (no static application) when the web is stationary. None) is common, and becomes the top dead center of the charged roll as shown in FIGS. 2 and 5. However, the location of other wet lines is common and depends on the shape of the coating die, the fluid properties and the web path. Reverse line 66 does not focus well on charged rolls (similar to roll 42 in FIG. 2), and charge does not substantially force the force in the upstream web of the wet line (eg, 67)] is applied to the coating fluid. For example, for charge rolls larger than 3 inches (7.5 cm) in diameter, a charge forces the coating fluid in a substantially upstream web of the desired wet line. However, for 1 in diameter rolls given the same potential, as the transfer of charge to the web is more focused, the charge is functionally adversely affecting the uniformity of the wet line, from the web substantially upstream of the wet line to the coating fluid. Does not exert a force (ie, charge on the web is invalid in the upstream web for the coating fluid)

도 6은 도 3의 본 발명의 시스템의 확대도이이며, 전기장이 코팅 유체 접촉 라인의 아래에서 더 집속됨에 따라 코팅 유체를 위한 유인제로서 효과적임을 나타내고 있다. 이 경우에, 역선(69)이 더 집속되어 보다 더 예리하게 형성되고 선형적인 습윤 라인을 생성하며, 이 습윤 라인은 웹 이동 경로를 가로지르는 제 위치에서 유체-웹 접촉 라인을 구속하려는 경향이 있어 이 유체-웹 접촉 라인을 안정화시킨다.FIG. 6 is an enlarged view of the inventive system of FIG. 3, showing that it is effective as an attractant for the coating fluid as the electric field is further focused below the coating fluid contact line. In this case, the reverse line 69 is more focused to create a sharper and more linear wetting line, which tends to constrain the fluid-web contact line in place across the web travel path. This fluid-web contact line is stabilized.

도 3에 도시되어 있는 바와 같은 본 발명의 정전기 코팅 보조 시스템에서, 측방으로 연장하는 코팅 유체-웹 접촉 라인의 바로 밑에 전극(100)이 배치될 수 있는 데, 이는 웹(20) 상으로의 (중력 낙하 등에 의한) 코팅 유체(32)의 배치에 의해 결정된다. 웹의 이동, 표면 장력, 웹(20)의 제1 측면 상의 경계층 효과 및 코팅 유체(32)의 탄성은 코팅 유체-웹 접촉 라인을 하류 웹으로 이동시킬 수 있다. 본 발명으로 달성될 수 있는 강한 정전 인력 때문에, 전극(100)의 위치는 이 전극(100)이 활성화되는 경우 습윤 라인의 조업 위치를 결정하게 된다. 따라서, 전극(100)의 위치(초기 코팅 유체-웹 접촉 라인으로부터 상류 또는 하류)는 접촉 라인의 상응하는 이동을 야기할 수 있는 데, 이는 접촉 라인이 끌어당겨지는 대항 전기 전하들과 그 자신을 정렬시키려는 경향이 있기 때문이다. 바람직하게는, 전극(100)은 초기 코팅 유체-웹 접촉 라인으로부터 하류 또는 상류로 2.54 ㎝(1.0 in) 내에 배치된다.In the electrostatic coating assistance system of the present invention as shown in FIG. 3, an electrode 100 can be placed just below the laterally extending coating fluid-web contact line, which onto the web 20 ( Determined by the placement of the coating fluid 32 (eg by gravity drops). Movement of the web, surface tension, boundary layer effects on the first side of the web 20, and elasticity of the coating fluid 32 may move the coating fluid-web contact line to the downstream web. Because of the strong electrostatic attraction that can be achieved with the present invention, the position of the electrode 100 will determine the operating position of the wet line when the electrode 100 is activated. Thus, the position of the electrode 100 (upstream or downstream from the initial coating fluid-web contact line) can cause a corresponding movement of the contact line, which counteracts the opposite electrical charges to which the contact line is drawn and itself. This is because they tend to align. Preferably, electrode 100 is disposed within 2.54 cm (1.0 in) downstream or upstream from the initial coating fluid-web contact line.

전술한 바와 같이, 전극은 수많은 형태를 취할 수 있지만, 원하는 습윤 라인 위치로 코팅 유체를 고도로 집속하여 끌어당기기 위한 유효 전기장을 생성하는 것은 필수적이다. 이는 임의의 특정 기하 형상으로 전극의 일부를 형성함으로써 달성될 수 있다. 예를 들면, 선단 연부 또는 웹에 인접한 연부가 원하는 전기장 역선을 생성하기 위해 특별하게 조정된 반경를 갖도록 형성될 수 있다. 이 예에서, 전극 의 일부분이 1.27 ㎝(0.5 in) 이하의 반경을 갖는 것이 바람직하며, 0.63㎝(0.25 in) 이하의 반경을 갖는 것이 더 바람직하다. 기타 전기장 집속 수단 또한 가능하다. 예를 들면, 추가의 전극이 제1 전극으로부터의 전기장을 변형시키도록 제1 전극에 인접하여 배치될 수 있다. 제2 전극은 제1 전극(100)의 상류 또는 웹(20)의 제1 측면(26)도 포함하는 임의의 위치에 배치될 수 있는 데, 상기 제1 측면은 결과적인 전기장이 제1 전극(100)으로부터 발생된 정전기장에 대한 원하는 집속 효과를 갖는 경우에 한한다. 전극(100)에 의해 발생된 정전기장을 집속한 결과로서 비균일 유체 유동, 전극 또는 유입 웹의 전하 변화에 덜 민감한 더 똑바른 습윤 라인이 형성되며, 이로 인해 보다 균일한 코팅 및 제품 변경에 대한 보다 큰 공정 여유를 제공한다.As mentioned above, the electrodes can take many forms, but it is essential to create an effective electric field for highly focused and attracting coating fluid to the desired wet line position. This can be accomplished by forming part of the electrode in any particular geometric shape. For example, the leading edges or edges adjacent to the web can be formed with a specially adjusted radius to produce the desired electric field reverse line. In this example, it is preferred that a portion of the electrode has a radius of 1.27 cm (0.5 in) or less, and more preferably 0.63 cm (0.25 in) or less. Other electric field focusing means are also possible. For example, additional electrodes can be disposed adjacent to the first electrode to modify the electric field from the first electrode. The second electrode may be disposed at any position upstream of the first electrode 100 or also including the first side 26 of the web 20, the first side having the resulting electric field being the first electrode ( Only if it has a desired focusing effect on the electrostatic field generated from 100). The result of focusing the electrostatic field generated by electrode 100 results in a more straight wet line that is less susceptible to non-uniform fluid flow, changes in charge on the electrode or inlet web, resulting in more uniform coatings and product changes. Provide greater process margin.

유효 전기장이 실질적으로 유체 습윤 라인에 그리고 그 하류에 있는 한은 전극의 위치가 유체 습윤 라인의 상류 또는 하류에 있을 수 있다는 것을 이해할 것이다. 예를 들면, 실질적으로 유체 습윤 라인에 그리고 그 하류에 유효 전기장을 집속하기 위해 표면 전하 밀도가 실질적으로 유체 습윤 라인에서 및 그 하류에서 보다 높도록 전극이 구성될 수 있다. 대안적으로, 예를 들면, John W. Louks, Nancy J. Hiebert, Luther E. Erickson 및 Peter T. Benson 에 의해 2000년 4월 6일자로 출원된 미국 특허 출원 번호 제 호(대리인 서류 번호 51113USA4A)에 기재된 바와 같은 전도성 또는 비전도성 차폐막 또는 접지 플레이트로 상류의 전기장을 차폐함으로써 실질적으로 유체 습윤 라인에 그리고 그 하류에 유효 전기장을 집속시킬 수 있다.It will be appreciated that the position of the electrode may be upstream or downstream of the fluid wet line as long as the effective electric field is substantially in and downstream of the fluid wet line. For example, the electrode can be configured such that the surface charge density is substantially higher in and in the fluid wet line to substantially focus the effective electric field on and downstream of the fluid wet line. Alternatively, see, for example, U.S. Patent Application No. (Attorney Docket No. 51113USA4A) filed April 6, 2000 by John W. Louks, Nancy J. Hiebert, Luther E. Erickson, and Peter T. Benson. By shielding the electric field upstream with a conductive or non-conductive shield or ground plate as described, it is possible to focus the effective electric field substantially in and on the fluid wet line.

코팅 유체에 대해 유효 전기장을 생성하기 위해 습윤 라인에 인접한 예리하게 형성된 전극 구조체를 사용하는 것은, 특히 보다 탄성적인 유체를 사용하여 접선 방향 유체 코팅하는 데에 보다 도움이 된다. 이러한 전극을 사용하는 접선 방향 코팅 장치가 도 7에 도시되어 있다(도 4에 도시되어 있는 바와 같은 공기 베어링/전극 조립체를 사용). 접선 커튼 코팅은 일반적으로 수평 커튼 코팅의 구성으로 가능한 것 보다 더 높은 신장 점도로 코팅 유체를 흐르게 할 수 있다. 접선 방향 코팅 구성은 또한 코팅 공정에서 코팅 유체의 취급과 관련된 이점을 제공한다. 예를 들면, 도 3에 도시되어 있는 시스템에서 웹의 파괴가 발생한다면, 적극이 코팅 유체로 코팅될 수 있고, 그 결과 코팅기를 세척하기 위해 정지시켜야 할 것이다. 또한, 개시 전에 코팅 다이가 정화되어야 하는 경우, 캐치 팬(catch pan) 구성이 존재해야 하는 데, 이는 코팅 스테이션 구조를 복잡하게 할 수 있다. 접선 방향 코팅의 다른 이점은 코팅 중에 커튼 연부의 비드 제어가 다이 또는 코팅 유체 도포기(30)의 바닥과 웹 지지체[예를 들면, 공기 베어링(102)] 사이의 간격 제한을 제거함으로써 보다 쉽게 달성된다.Using sharply formed electrode structures adjacent to the wet line to create an effective electric field for the coating fluid is particularly helpful for tangential fluid coating using more elastic fluids. A tangential coating apparatus using such electrodes is shown in FIG. 7 (using an air bearing / electrode assembly as shown in FIG. 4). Tangent curtain coatings are generally capable of flowing the coating fluid at higher elongational viscosities than is possible with the construction of horizontal curtain coatings. The tangential coating configuration also provides the advantages associated with handling of the coating fluid in the coating process. For example, if breakdown of the web occurs in the system shown in FIG. 3, the aggressiveness may be coated with a coating fluid, which will result in a stop to clean the coater. In addition, if the coating die is to be cleaned prior to initiation, a catch pan configuration must be present, which can complicate the coating station structure. Another advantage of tangential coating is that bead control of curtain edges during coating is more easily achieved by eliminating the gap limitation between the bottom of the die or coating fluid applicator 30 and the web support (eg, air bearing 102). do.

도 8은 도 7에 도시되어 있는 공기 베어링 조립체의 다른 실시예를 도시하고 있다. 특정 유체에 있어서, 최적 커튼 길이가 특정 웹 속도 범위에 대해 존재한다. 일반적으로, 보다 고속 또는 보다 큰 피복물 중량은 보다 긴 커튼을 필요로 할 수 있으며, 보다 저속 또는 보다 적은 피복물 중량은 보다 짧은 커튼을 필요로 할 수 있다. 도 7에서는 단지 하나의 전극이 도시되어 있지만, 도 8에 도시되어 있는 다중 전극 조립체는 적합한 전극에 전압을 가함으로써 조작자가 커튼의 높이를 변화시킬 수 있는 이점을 갖는다. 예를 들면, 보다 짧은 커튼은 얇은 코팅 또는 낮은 웹 속도에 대해 사용될 수 있는 반면에, 보다 긴 커튼은 보다 높은 라인 속도에 대해 사용될 수 있다. 따라서, 보다 짧은 길이의 커튼을 형성하기 위해 다이를 아래쪽으로 이동시키기보다는 다이(30)에 가장 근접한 전극(100a)에 전압을 인가할 수 있으며, 보다 긴 길이의 커튼을 형성하기 위해 다이를 위로 이동시키기보다는 다이(30)로부터 가장 멀리 있는 전극(100b)에 전압을 인가할 수 있다. 전극의 간격은 요구되는 유체 특성 및 속도 범위에 따라 선택할 수 있다.FIG. 8 shows another embodiment of the air bearing assembly shown in FIG. 7. For certain fluids, an optimum curtain length is present for a particular web speed range. In general, faster or larger coat weights may require longer curtains, and slower or less coat weights may require shorter curtains. Although only one electrode is shown in FIG. 7, the multi-electrode assembly shown in FIG. 8 has the advantage that an operator can change the height of the curtain by applying a voltage to a suitable electrode. For example, shorter curtains can be used for thinner coatings or lower web speeds, while longer curtains can be used for higher line speeds. Thus, rather than moving the die downward to form a shorter curtain, a voltage can be applied to the electrode 100a closest to the die 30, and the die moved upward to form a longer curtain. Rather than applying a voltage, the voltage may be applied to the electrode 100b farthest from the die 30. The spacing of the electrodes can be selected according to the fluid properties and the speed range required.

본 발명의 모든 실시예에서, 양의 전기 전하의 유효 전기장이 코팅 스테이션에서 웹에 노출되는 한편, 코팅 유체가 접지될 수 있다. 또한, 음극이 코팅 유체에 가해질 수 있다. 또한, 전기장 및 코팅 유체에 인가되는 전하의 극성 배향을 반대로 하는 것이 가능하다. 예를 들면, 도 8에는 코팅 유체(30)에 양전하를 인가하도록 정렬된 측방향으로 연장하는 전극(120)(코로나 와이어 등)이 도시되어 있다. 전극(120)은 코팅 유체(32)로의 양전하(124)의 인가를 안내 및 집속하기 위해, 하나 이상의 측방향으로 연장하는 적절한 차폐막으로 차폐될 수 있다. 이 예에서, 원하는 정전기 인력 효과를 생성하도록 웹(20)의 제2 측면(28) 상의 전극(100)은 이것이 횡단하는 웹(20)에 대해 음전하를 갖는다. 차폐막(122)은 델라웨어 웰밍턴에 소재한 이. 아이. 듀퐁 데 네모우스(E. I du Pont de Nemours)에 의해 제조된 Delrin(등록 상표) 아세탈 수지와 같은 비전도성 또는 절연 재료로 형성되거나, 접지 전위 또는 고전위에서 유지되는 반도체 또는 전도성 재료로 형성될 수 있다. 차폐막(122)은 원하는 전기 차폐를 달성하기 위한 임의의 형상으로 형성될 수 있다.In all embodiments of the present invention, the effective electric field of positive electrical charge is exposed to the web at the coating station, while the coating fluid can be grounded. In addition, a cathode may be applied to the coating fluid. It is also possible to reverse the polar orientation of the electric field and the charge applied to the coating fluid. For example, FIG. 8 shows a laterally extending electrode 120 (corona wire, etc.) aligned to apply positive charge to the coating fluid 30. Electrode 120 may be shielded with one or more laterally suitable shields to guide and focus the application of positive charge 124 to coating fluid 32. In this example, the electrode 100 on the second side 28 of the web 20 has a negative charge on the web 20 that it traverses to produce the desired electrostatic attraction effect. Shielding film 122 is based in E. Wellington, Delaware. children. It may be formed of a nonconductive or insulating material such as Delrin® acetal resin manufactured by E. I du Pont de Nemours, or may be formed of a semiconductor or conductive material maintained at ground potential or high potential. have. The shielding film 122 can be formed in any shape to achieve the desired electrical shielding.

보다 선형적이며 안정된 습윤 라인을 달성하기 위해 유체 습윤 라인에 집속되는 전기장의 사용의 효용성은 비교적 큰 직경의 하전롤(예를 들면, 도 9 참조)을 사용한 접선 방향 코팅에 대해 실험용 집속 전극 조립체(예를 들면, 도 10 참조)를 사용한 접선 방향 코팅을 비교하는 일련의 실험에서 증명되었다. 코팅 유체는 약 3,000 센티푸아즈의 점도를 갖는 100 % 고형분 경화성 유체이었다. 약 4.45 ㎝(1.75 in) 길이의 커튼이 사용되었다(커튼의 길이는 다이 립의 바닥으로부터 유체 접촉 라인까지 측정함). 커튼 하전용 코로나 와이어가 사용되었으며 다이 립 아래로 수직으로 약 3.18 ㎝(1.25 in), 낙하하는 커튼으로부터 수평으로 약 7.62 ㎝(3.0 in)에 배치되었다. 커튼 유동 속도는 91.4 m/min(300 ft/min)의 웹 속도에서 50 미크론(0.002 in)의 코팅 두께를 생성하도록 조절되었다. 하전된 롤 시스템(도 9)은 0.51 ㎝(0.2 in) 의 세라믹 슬리브가 있는 11.3 ㎝(4.55 in) 직경의 롤(126)이었다. 세라믹 표면은 코로나 와이어 시스템으로 하전되었다. 본 발명의 (도 11에 도시되어 있는 바와 같은) 집속된 전극 조립체에는 3.18 ㎝(1.25 in) 반경의 표면을 갖는 비전도성 바아(128)가 포함되었다. 전도성 포일(130)은 바아(128)에 부착되었으며, 전도성 포일(130)의 선단 연부(132)는 바아 상의 접선 지점[접선 지점은 코팅 커튼이 정전기 도움 없이도 바아(128) 위로 지나가는 웹과 맞닿을 수 있는 지점] 위로 약 0.25 ㎝(0.1 in)에 위치하였다. 비전도성 테이프(131)가 전도성 포일(130)의 선단 연부(132)와 맞대어지는 연부를 구비한다. 집속된 전기장은 포일(130)의 선단 연부(132)에 의해 생성된다. 포일(130)은 음극의 고전압 전원을 사용하여 하전시켰다. 뉴저지주 화이트하우스 스테이션에 소재한 글라스만 하이 볼트지 인크.(Glassman High Voltage, Inc.)에 의해 제조된 양극 및 음극 글라스만 시리즈 EH 고전압 전원이 상기 실험을 위해 사용되었다.The utility of the use of an electric field focused on a fluid wetting line to achieve a more linear and stable wetting line has been demonstrated in the use of experimental focusing electrode assemblies (for tangential coating with relatively large diameter charge rolls (see, eg, FIG. 9). For example, this was demonstrated in a series of experiments comparing tangential coatings (see FIG. 10). The coating fluid was a 100% solids curable fluid with a viscosity of about 3,000 centipoise. A curtain about 4.45 cm (1.75 in) long was used (the length of the curtain measured from the bottom of the die lip to the fluid contact line). Curtain-loaded corona wire was used and placed about 3.18 cm (1.25 in) vertically below the die lip and about 7.62 cm (3.0 in) horizontally from the falling curtain. The curtain flow rate was adjusted to produce a coating thickness of 50 microns (0.002 in) at a web speed of 91.4 m / min (300 ft / min). The charged roll system (FIG. 9) was a 11.3 cm (4.55 in) diameter roll 126 with a 0.51 cm (0.2 in) ceramic sleeve. The ceramic surface was charged with a corona wire system. The focused electrode assembly (as shown in FIG. 11) of the present invention included a non-conductive bar 128 having a surface of 1.25 in. (3.18 cm) radius. The conductive foil 130 is attached to the bar 128, and the leading edge 132 of the conductive foil 130 contacts the tangential point on the bar (the tangential point is in contact with the web where the coating curtain passes over the bar 128 without electrostatic assistance). Number of points] was about 0.25 cm (0.1 in) above. The non-conductive tape 131 has an edge that abuts the leading edge 132 of the conductive foil 130. The focused electric field is generated by the tip edge 132 of the foil 130. Foil 130 was charged using a high voltage power supply of the negative electrode. A positive and negative Glassman series EH high voltage power supplies manufactured by Glassman High Voltage, Inc., Whitehouse Station, NJ, were used for this experiment.

도 9에 도시되어 있는 하전롤 시스템을 사용하여, 커튼 하전용 코로나 와이어(120)는 -20 킬로볼트로 설정하였고 롤(126) 코로나 하전기(corona charger)는 +20 킬로볼트로 설정하였다. 습윤 라인은 다이 립에서부터 롤까지 이르는 수직선에 의해 생성되는 롤 상의 접선 지점의 상류 웹으로[도 9에서 지점(134)으로부터 상류 웹에] 약 1.27 ㎝(0.5 in)에 통상적으로 발생하였다. 76 m/min(250 ft/min)의 웹 속도에 있어서, 습윤 라인은 상류 웹 대 하류 웹의 전체 편차가 1.27 ㎝(0.5 in)인 파형이었다. 이와 관련된 코팅 두께의 변화는 약 17.9 미크론(0.0007 in)으로 측정되었다. 속도가 91.4 m/min(300 ft/min)으로 증가함에 따라, 코팅(34)에서 공기의 동반흐름이 발생하였다.Using the charge roll system shown in FIG. 9, the corona wire for curtain charging 120 was set to -20 kilovolts and the roll 126 corona charger was set to +20 kilovolts. The wet line typically occurred at about 1.27 cm (0.5 in) into the web upstream of the tangential point on the roll produced by the vertical line from the die lip to the roll (from point 134 to upstream web in FIG. 9). For a web speed of 250 m / min (250 ft / min), the wet line was a waveform with an overall deviation of upstream and downstream webs of 1.27 cm (0.5 in). The change in coating thickness associated with this was measured to be about 17.9 microns (0.0007 in). As the speed increased to 91.4 m / min (300 ft / min), an air flow occurred in the coating 34.

집속된 전기장 시스템을 사용한 경우, 습윤 라인의 균일성 및 코팅의 균일성에 관해 주요 개선점이 나타났다. 도 10 및 도 11의 전극 조립체는 도 7과 유사한 접선 형태로 배향되었지만, 유입 웹은 더 예리한 각도를 갖는다. 커튼 하전용 코로나 와이어(120)는 +20 킬로볼트로 설정되었으며, 전도성 포일(130)은 -20 킬로볼트로 설정되었다. 91.4 m/min(300 ft/min)의 속도에서, 언급한 코팅 두께의 변화가 약 3.6 미크론(0.00014 in)으로 측정되어 우수한 습윤 라인의 선형성이 관찰되었다. 상기 실험들은 보다 더 집속된 정전기장으로 인해 습윤 라인의 선형성 및 코팅 두께의 균일성이 개선됨을 증명한다.In the case of using a focused electric field system, major improvements have been made regarding the uniformity of the wet line and the uniformity of the coating. The electrode assemblies of FIGS. 10 and 11 were oriented in a tangent similar to that of FIG. 7, but the inlet web had a sharper angle. The corona wire 120 for curtain charge was set to +20 kilovolts, and the conductive foil 130 was set to -20 kilovolts. At a speed of 91.4 m / min (300 ft / min), the mentioned change in coating thickness was measured to be about 3.6 microns (0.00014 in) so good linearity of the wet line was observed. The experiments demonstrate that even more focused electrostatic fields improve the linearity of the wet line and the uniformity of the coating thickness.

코팅 유체의 유입 유동 속도 및 전류 충전 균일성에 대한 공정 민감성을 분석하기 위해, 도 10 및 도 11의 집속 전기장 장치를 사용하여 91.4 m/min(300 ft/min)의 웹 속도에서 50 미크론(0.002 in)의 코팅 두께로 2가지의 테스트를 실시하였다. 첫 번째로, 코팅 커튼(32)에 측방향 저유속 영역을 생성하도록, 약 0.25 ㎝(0.1 in)의 측방향 세그먼트로 코팅 유체 도포기(30)의 슬롯을 폐쇄하였다. 두 번째로, 다른 영역에서 커튼 하전용 와이어[전극(120)]의 0.33 ㎝(0.13 in) 길이의 측방향 섹션을 피복하여 코팅 커튼(32) 상에 전하가 감소된 측방향 영역을 생성하였다. 바(128)의 집속 전기장 시스템이 활성화된 상태에서, 코팅 유체-웹 접촉 라인의 어떠한 시각적 편향도 인위적인 측방향 불연속부 중 어느 곳에서도 관찰되지 않았다. 집속 전기장이 없으면, 저속 유동 영역의 커튼(32)이 상류 웹으로 굴곡되며, 저전하 영역의 커튼(32)은 하류 웹으로 굴곡될 것이며, 이들은 모두 코팅의 불균일성을 두드러지게 한다. 따라서, 코팅을 촉진시키기 위해 집속 정전기장을 사용하는 것은 코팅 유체 커튼에서 시스템 불규칙성을 극복하는 데에 매우 효과적이다.To analyze process sensitivity to the inlet flow rate and current charge uniformity of the coating fluid, 50 microns (0.002 in.) At a web speed of 91.4 m / min (300 ft / min) using the focusing electric field device of FIGS. 10 and 11 Two tests were carried out with a coating thickness of. First, the slot of the coating fluid applicator 30 was closed with a lateral segment of about 0.25 cm (0.1 in) to create a lateral low flow rate region in the coating curtain 32. Secondly, 0.33 cm (0.13 in) long lateral sections of the curtain charge wire (electrode 120) were covered in other areas to create a reduced charge lateral area on the coating curtain 32. With the focused electric field system of the bar 128 activated, no visual deflection of the coating fluid-web contact line was observed at any of the artificial lateral discontinuities. Without the focusing electric field, the curtains 32 in the low flow region will be bent into the upstream web, and the curtains 32 in the low charge region will be bent into the downstream web, all of which highlight the nonuniformity of the coating. Thus, using a focused electrostatic field to promote coating is very effective in overcoming system irregularities in coating fluid curtains.

또한, 제한된 전기 전도성을 갖는 유체에 대해 정전기 시스템의 적응성을 증대시키도록 유입 유체를 미리 하전 시키는 것의 효용성을 평가하기 위해, 비교 정량 분석 테스트가 시행되었다. 이러한 일련의 테스트에서, 100% 고형분 경화성 유체가 0.0036 ㎝(0.0014 in)의 폴리에스테르 웹 상에 코팅되었다. 유체의 점도는 약 1,400 센티푸와즈였다. 양극의 고전압 전원에 연결된 단지 2.54 ㎝(1.0 in) 직경의 전도성 백킹 롤(200)이 있는 도 12에 도시되어 있는 바와 같은 슬라이드 커튼 다이 장치를 사용하였다. 다이(30)는 롤(200)의 상사점 바로 위로 약 2.7 ㎝(1.06in) 높이에 위치하였다. 그러나, 상기 코팅 방법의 적응성은 유체(32)의 저전기 전도성에 의해 제한되는 것이 관찰되었다. 이를 해결하기 위해, 코팅 유체(32)의 표면은 전압이 가해진 백킹 롤(200)의 반대 극성으로 하전되었다. 이를 행하는 두 가지 방법이 조사되었으며, 실용적인 것으로 확인되었는데, 하나는 다이(30)의 전위를 상승시키는 것이고, 다른 하나는 유체의 표면을 하전시키기 위해 코로나 와이어(220)[ 및 연관된 차폐막(222)]를 사용하는 것이다. 커튼의 하전은 낙하하는 커튼에서부터 습윤 라인의 하류 웹 측으로 약 6.35 ㎝(2.5 in)에, 그리고 롤 표면 위로 1.27 ㎝(0.5 in)에 위치하는 0.015 ㎝(0.006 in) 직경의 텅스텐 코로나 와이어로 이루어졌다. 이 코로나 와이어(220)의 정확한 위치는 아주 중요한 것은 아니며, 커튼의 반대측에 있는 또는 다이(30)에 슬라이드 표면에 인접한, 낙하하는 커튼을 따른 다양한 위치에 위치할 수 있다.In addition, comparative quantitative analysis tests were conducted to evaluate the effectiveness of precharging the incoming fluid to increase the adaptability of the electrostatic system to fluids with limited electrical conductivity. In this series of tests, 100% solids curable fluid was coated onto a 0.0014 in. Polyester web. The viscosity of the fluid was about 1,400 centipoise. A slide curtain die device as shown in FIG. 12 was used with a conductive backing roll 200 of only 2.54 cm (1.0 in) diameter connected to the high voltage supply of the anode. The die 30 was located about 2.7 cm (1.06 in) high just above the top dead center of the roll 200. However, it has been observed that the adaptability of the coating method is limited by the low electrical conductivity of the fluid 32. To solve this, the surface of the coating fluid 32 was charged to the opposite polarity of the voltage applied backing roll 200. Two ways of doing this have been investigated and found to be practical, one to raise the potential of the die 30 and the other to corona wire 220 [and associated shield 222] to charge the surface of the fluid. Is to use The curtain's charge consisted of 0.015 cm (0.006 in) diameter tungsten corona wire located about 6.35 cm (2.5 in) from the falling curtain to the downstream web side of the wet line and 1.27 cm (0.5 in) above the roll surface. . The exact location of this corona wire 220 is not very important and may be located at various locations along the falling curtain, either on the opposite side of the curtain or adjacent to the slide surface on the die 30.

이러한 일련의 테스트가 주어진 커튼 유동 속도에서 (a) 정전기 없이, (b) 단지 롤 전위 상승만으로, 그리고 (c) 커튼 예비 하전과 함께 롤 전위 상승으로 얻어질 수 있는 최대 코팅 속도를 결정하기 위해 도 12의 본 발명의 정전기 코팅 보조 시스템에서 실시하였다. 91.4 m/min(300 ft/min)의 속도에서 14.3 미크론(0.00057 in)의 건조 코팅 두께를 얻도록 코팅 유체(32)의 유동 속도를 설정하여 일정하게 유지시켰다. 어떠한 정전기도 없는 경우에, 습윤 라인은 3.1 m/min(10 ft/min)의 웹 속도에서 롤(200)의 상사점의 하류 웹으로 1.27 ㎝(0.5 in)에 발생하였다. 보다 높은 웹 속도에서, 습윤 라인은 하류 웹으로 더 편향되어서 굴곡된 접촉 라인, 코팅의 불균일, 공기 혼입 및 커튼 파손을 초래하였다. 백킹롤(200)에 +20 킬로볼트의 전압이 인가된 경우에, 습윤 라인은 24.4 m/min의 웹 속도에서 하류 웹으로 0.64 ㎝(0.25 in)에 발생하였다. 속도가 더 증가함에 따라 습윤 라인이 하류 웹으로 더 이동하는 결과를 초래하였다. 롤(200)에는 +20 킬로볼트의 전압이, 그리고 커튼 하전용 코로나 와이어(220)에는 -11 킬로볼트의 전압이 인가된 경우에, 습윤 라인은 97.5 m/min(320 ft/min)의 웹 속도에서 하류 웹으로 약 0.64 ㎝(0.25 in)에 발생하였다. 이들 테스트는 본 발명의 정전기적 코팅 보조 시스템의 정전 전하 인력 적응성을 개선하기 위한 방안으로써 저전도성 코팅 유체를 하전시키는 것의 효용성을 보여주고 있다. 91.4 m/min(300 ft/min)의 웹 속도에서 달성될 수 있는 최소 코팅 두께를 결정하기 위해, 다른 일련의 실험들이 도 12의 정전기 코팅 보조 시스템에서(동일한 코팅 유체를 사용하여) 행해졌다. 어떠한 정전기도 없는 경우에[즉, 어떠한 전하도 롤(200) 또는 전극(220)에 인가되지 않은 경우에], 사용된 펌핑 시스템은 습윤 라인을 롤(200)의 상사점에 발생시키기 위해 필요한 최소 유동 속도에 이르기에 충분한 코팅 유체(32)를 공급할 수는 없었다[유동 속도는 습윤 라인을 롤(200)의 상사점 근처에 발생시키고 커튼을 수직 상태로 유지하기 위해 필요한 유체 운동량을 생성하기에는 충분히 높지 않았다.] 최소 코팅 두께 보다 작아지는 이러한 펌핑 속도에서, 습윤 라인은 롤(200)의 상사점의 하류로 약 1 인치에 발생하였고, 85 미크론(0.0034 in)의 코팅 두께가 얻어졌다. 전술한 예에서와 같이 백킹 롤(200)과 코로나 와이어(220) 모두에 전압을 인가하여 정전기를 사용하면, 습윤 라인이 롤(200)의 거의 상사점에서 발생하면서 6.5 미크론(0.00026 in)의 최소 코팅 두께가 달성되어 훨씬 더 얇은 코팅이 가능하였다.This series of tests was conducted to determine the maximum coating rate that can be obtained at a given curtain flow rate (a) without static, (b) with only roll potential rise, and (c) with roll preliminary rise with curtain precharge. 12 was carried out in the electrostatic coating assistance system of the present invention. The flow rate of the coating fluid 32 was set constant to obtain a dry coating thickness of 14.3 microns (0.00057 in) at a speed of 91.4 m / min (300 ft / min). In the absence of any static electricity, the wet line occurred at 1.27 cm (0.5 in) into the web downstream of the top dead center of the roll 200 at a web speed of 3.1 m / min (10 ft / min). At higher web speeds, the wet line was more deflected into the downstream web resulting in curved contact lines, uneven coating, air incorporation and curtain breakage. When a voltage of +20 kilovolts was applied to the backing roll 200, a wet line occurred at 0.64 cm (0.25 in) into the downstream web at a web speed of 24.4 m / min. Further speed increases resulted in the wet line moving further to the downstream web. The wet line is 97.5 m / min (320 ft / min) web when a roll 200 is applied a voltage of +20 kilovolts and a curtain charge corona wire 220 is applied a voltage of -11 kilovolts. This occurred at about 0.64 cm (0.25 in) into the downstream web at speed. These tests demonstrate the utility of charging low conductivity coating fluids as a way to improve the electrostatic charge attraction adaptability of the electrostatic coating assistance system of the present invention. To determine the minimum coating thickness that can be achieved at a web speed of 91.4 m / min (300 ft / min), another series of experiments were conducted (using the same coating fluid) in FIG. 12. In the absence of any static electricity (ie, no charge is applied to the roll 200 or the electrode 220), the pumping system used is the minimum required to generate a wet line at the top dead center of the roll 200. It was not possible to supply enough coating fluid 32 to reach the flow rate (flow rate is not high enough to generate the wet line near the top dead center of the roll 200 and generate the fluid momentum needed to keep the curtain vertical). At this pumping speed that was less than the minimum coating thickness, the wet line occurred about 1 inch downstream of the top dead center of the roll 200, and a coating thickness of 85 microns (0.0034 in) was obtained. Using electrostatics by applying a voltage to both the backing roll 200 and the corona wire 220 as in the above example, a minimum of 6.5 microns (0.00026 in) occurs while the wet line occurs at nearly top dead center of the roll 200. Coating thicknesses were achieved allowing much thinner coatings.

보다 더 집속된 정전기장이 보다 더 선형적이며 안정한 코팅 유체 습윤 라인을 생성한다는 것이 관찰되었기 때문에, 도 7에 도시되어 있는 것과 유사한 집속 정전기장 장치를 사용한 접선 방향 코팅 시스템을 평가하였다. 공기 베어링 조립체(102)의 전극(100)은 0.157 ㎝(0.062 in) 직경의 로드였다. 이 구성을 갖는 제1 실험을 위해, 약 3,700 센티푸와즈의 점도의 100% 고형분 경화성 유체가 코팅 유체로 사용되었다. 2 in의 커튼 길이(이 커튼 길이는 다이 립의 바닥으로부터 로드까지의 거리로 측정함)가 사용되었다. 커튼 하전용 코로나 와이어(120)는 로드 위에서 수직 방향으로 약 0.75 in 및 로드로부터 수평 방향으로 2.25 in 간격을 두고 떨어져 배치되었다. 로드 전극은 -16 킬로볼트로 유지되었으며 커튼 하전용 코로나 와이어는 +10 킬로볼트로 유지되었다. 2개의 롤 공기 베어링 조립체는 웹(20)이 수직선으로부터 약 10도 각도로 코팅 유체(32)와 접촉하도록 정렬되었다. 직선의 안정한 접촉 라인을 갖는 250 ft/min의 웹 속도에서 50 미크론(0.002 in) 두께의 코팅이 생산되었다. 습윤 라인의 변화에 따른 코팅 두께의 변화는 단지 약 2 미크론(0.00008 in)이였다. 이러한 식으로 정전기적 코팅 보조가 공정 변화의 최소화와 코팅 균일성을 향상시켰다.Since it was observed that a more focused electrostatic field produced a more linear and stable coating fluid wetting line, a tangential coating system using a focused electrostatic field device similar to that shown in FIG. 7 was evaluated. The electrode 100 of the air bearing assembly 102 was a rod of 0.062 in. Diameter. For the first experiment with this configuration, 100% solids curable fluid with a viscosity of about 3,700 centipoise was used as coating fluid. A curtain length of 2 inches (this curtain length is measured as the distance from the bottom of the die lip to the rod). Curtain-loaded corona wires 120 were spaced apart about 0.75 in vertically on the rod and 2.25 in horizontally from the rod. The rod electrode was maintained at -16 kilovolts and the curtain-charged corona wire at +10 kilovolts. The two roll air bearing assemblies were aligned such that the web 20 contacted the coating fluid 32 at an angle of about 10 degrees from the vertical line. A 50 micron (0.002 in) thick coating was produced at a web speed of 250 ft / min with a straight, stable contact line. The change in coating thickness with the change in the wet line was only about 2 microns (0.00008 in). In this way, electrostatic coating assistance minimizes process variations and improves coating uniformity.

미국 특허 제5,262,193호 및 제5,376,402호에는 코팅 중에 코팅 유체와 웹 사이의 초기 접촉 라인을 음향적으로 여기시키는 것이 코팅 유체의 균일성 및 습윤성을 증대시킨다고 개시되어 있다. 본 발명의 발명자들은 음향장 및 정전기장 모두를 동시에 가하는 것이 습윤 라인에 대한 원하는 힘에 대한 가산 효과를 갖는 다는 것을 발견하였다. 예를 들면, 도 13은 코팅 다이로서 0.076 ㎝(0.03 in) 내경의 중공 니들(225)과, 웹(20)의 제2 측면(28) 아래에 초음파와 정전기의 조합 전극(228)을 사용하여 실시된 테스트를 도시하고 있다. 상기 조합 전극은 초음파 혼(230)으로 구성되며, 이 초음파 혼은 그것의 혼 표면(232) 상에 비전도성 폴리에스테르 테이프(234)의 복수 층과 전도성 알루미늄 층(236)을 구비하고 있다. 도시되어 있는 바와 같이, 니들(225)은 웹(20)의 제1 측면(26) 상에서 혼 표면(232)에 수직하게 배향하였고, 혼(230)은 웹(20)이 혼 표면(232) 상의 알루미늄 테이프(236) 위로 지나가도록 도 3에 도시되어 있는 배향과 유사하게 웹(20)의 제2 측면(28)에 위치하였다. 니들(225)은 코팅 유체(238)의 스트림을 전극(228)에 대향하는 웹(20)의 제1 표면 상으로 분배하도록 정렬되어 있다. 유체 코팅에서, "동적 접촉각" 또는 "DCA"는 공기 혼입으로 인한 손상에 대한 코팅 시스템의 저항의 단위이다. 일반적으로, 동적 접촉각(도 14 참조)은 웹 속도의 증가로 공기 혼입이 시작할 때까지 거의 약 180도 까지 증가한다.U.S. Patents 5,262,193 and 5,376,402 disclose that acoustically exciting an initial contact line between a coating fluid and a web during coating increases the uniformity and wettability of the coating fluid. The inventors of the present invention have found that simultaneously applying both the acoustic and electrostatic fields has an additive effect on the desired force on the wet line. For example, FIG. 13 shows a hollow needle 225 of 0.076 cm (0.03 in) inner diameter as a coating die and a combination electrode 228 of ultrasonic and electrostatic under the second side 28 of the web 20. The tests conducted are shown. The combination electrode consists of an ultrasonic horn 230, which has a plurality of layers of nonconductive polyester tape 234 and a conductive aluminum layer 236 on its horn surface 232. As shown, the needle 225 was oriented perpendicular to the horn surface 232 on the first side 26 of the web 20, and the horn 230 showed that the web 20 was on the horn surface 232. It was positioned on the second side 28 of the web 20 similar to the orientation shown in FIG. 3 to pass over the aluminum tape 236. Needle 225 is aligned to distribute a stream of coating fluid 238 onto the first surface of web 20 opposite electrode 228. In fluid coating, "dynamic contact angle" or "DCA" is a unit of resistance of the coating system to damage due to air incorporation. In general, the dynamic contact angle (see FIG. 14) increases to approximately 180 degrees until the incorporation of air begins with an increase in web speed.

초음파 또는 정전기적 힘을 가하는 것은 동적 접촉각을 감소시킨다. 초음파 알루미늄 혼은 1.91 ㎝(0.75 in)의 폭과 1.27 ㎝(0.5 in)의 반경을 갖는다. 가해지는 주파수는 20,000 ㎑이고 진폭은 피크 대 피크 값이 20 미크론(0.0008 in)이었다. 정전기 전극은 접착 테이프(폴리에스테르 : 234)의 2개 층과 알루미늄 테이프 외층(236)을 부착함으로써 구성하였으며, 알루미늄 테이프 외층을 양의 고전압 전원에 연결하였다. 코팅 유체(238)는 100 센티푸와즈의 점도를 갖는 글리세린 및 물 용액이었다. 3 m/min(10 ft/min)의 웹 속도에서, 정전기 또는 초음파 없이 "동적 접촉각"이 135도 였는 반면에, 단지 초음파만 가해진 경우에는 105도로 감소하였고, 정전기장만 가해진 경우에는 90도로 감소하였으며, 정전기 및 초음파적 힘을 동시에 가한 경우에는 70도로 감소하였는 데, 이는 2개의 코팅 보조력의 가산 효과를 보여주고 있다. 초음파 또는 정전기가 없는 경우에 웹 속도가 30 m/min(100 ft/min)으로 증가함에 따라, "동적 접촉각"은 약 160도로 증가하였고 공기 혼입이 발생하였다. 정전기만 가한 경우에 30 m/min(100 ft/min)의 웹 속도에서의 동적 접촉각은 단지 110도였다. 초음파만 가한 경우에도 또한 동적 접촉각이 단지 110도였다. 초음파 및 정전기 모두를 가한 경우에는 동적 접촉각이 100도로 감소하였으며, 이 또한 2개의 코팅 보조력의 가산 효과를 보여주고 있다. 코팅 속도에 관해서 동적 접촉각을 감소시키는 외부 힘의 효과를 예시한 것으로, 3 m/min(10 ft/min)의 웹 속도에서 초음파 또는 정전기 없이 "동적 접촉각"이 135도 였는 반면에, 정전기만 가해진 경우에는 웹 속도가 76 m/min(250 ft/min)에 도달할 때까지 "동적 접촉각"이 135도까지 증가하지는 않았다. 음향적 여기의 이점들은 가청 주파수 및 초음파 주파수를 비롯한 다른 주파수에서도 얻을 수 있다.Applying ultrasonic or electrostatic forces reduces the dynamic contact angle. The ultrasonic aluminum horn has a width of 1.91 cm (0.75 in) and a radius of 1.27 cm (0.5 in). The frequency applied was 20,000 Hz and the amplitude had a peak to peak value of 20 microns (0.0008 in). The electrostatic electrode was constructed by attaching two layers of adhesive tape (polyester: 234) and an aluminum tape outer layer 236, which was connected to a positive high voltage power source. The coating fluid 238 was a glycerin and water solution with a viscosity of 100 centipoise. At a web speed of 3 m / min (10 ft / min), the “dynamic contact angle” was 135 degrees without static or ultrasonic waves, while it was reduced to 105 degrees with only ultrasonic waves and 90 degrees with only electrostatic fields. When applied simultaneously, electrostatic and ultrasonic forces were reduced to 70 degrees, which shows the effect of adding the two coating aids. As the web speed increased to 30 m / min (100 ft / min) in the absence of ultrasound or static electricity, the "dynamic contact angle" increased to about 160 degrees and air entrainment occurred. The dynamic contact angle at a web speed of 30 m / min (100 ft / min) was only 110 degrees when static electricity was applied. The dynamic contact angle was also only 110 degrees when only ultrasound was applied. When both ultrasonic and electrostatic applications were applied, the dynamic contact angle was reduced to 100 degrees, which also shows the addition effect of the two coating aids. Illustrating the effect of external forces on reducing the dynamic contact angle with respect to coating speed, the "dynamic contact angle" was 135 degrees without ultrasonic or static electricity at a web speed of 3 m / min (10 ft / min), whereas only static In this case, the “dynamic contact angle” did not increase to 135 degrees until the web speed reached 76 m / min (250 ft / min). The benefits of acoustic excitation can also be obtained at other frequencies, including audible and ultrasonic frequencies.

코팅 환경에서의 초음파와 정전기의 조합의 이점은 전술한 특정 용례에 한정되지 않는다. 코팅 스테이션에 인접하여 코팅 유체를 전기력 및 음향적 힘에 노출시킴으로 인한 유익한 가산 효과를 수많은 코팅 용례에서 발견할 수 있을 것이다. 예를 들면, 실질적으로 유체 라인에 그리고 그 하류 웹에 상기 힘들이 위치하지 않는 정전기 및 초음파 시스템이 사용되는 경우에도 공기 혼입의 감소 및 보다 높은 코팅 속도와 같은 원하는 효과의 증대를 볼 수 있다. 그러나, 정전기 또는초음파(또는 이들 모두)가 실질적으로 유체 접촉 라인에 그리고 그 하류에 힘을 가하도록 구성되는 경우, 추가의 개선을 실현할 수 있다. 코팅 유체를 코팅 대상 기판으로 끌어당기기 위해 유체 습윤 라인에 인접하여 정전기장 및 음향장 모두를 가하는 것은 상당한 이점이 있고, 본 명세서에 개시된 특정 정전기적 및 음향적 실시예 및 그 힘의 도포기에 대한 구조 및 방법론에 한정하는 것은 아니다.The advantages of the combination of ultrasound and static electricity in the coating environment are not limited to the specific applications described above. The beneficial addition effect of exposing the coating fluid to electrical and acoustic forces adjacent to the coating station may be found in many coating applications. For example, even when electrostatic and ultrasonic systems are used in which the forces are not located substantially in the fluid line and in the downstream webs, one can see the desired effect increase, such as reduced air incorporation and higher coating speeds. However, further improvements can be realized if the electrostatic or ultrasonic waves (or both) are configured to apply force to and substantially downstream of the fluid contact line. Applying both electrostatic and acoustic fields adjacent to the fluid wetting line to attract the coating fluid to the substrate to be coated has significant advantages, and the structure for the specific electrostatic and acoustic embodiments and applicators of that force disclosed herein. And methodology.

또한, 본 명세서는 John W. Louks, Nancy J. Hiebert, Luther E. Erickson 및 Peter T. Benson 에 의해 2000년 4월 6일자로 출원된 집속 웹 전하장에 의해 정전기적으로 보조되는 코팅 방법 및 코팅 장치(Electrostatically Assisted Coating Method And Apparatus With Focused Web Charge Field)라는 명칭의 미국 특허 출원 번호 제 **호(대리인 서류 번호 51113USA4A)를 참조로 인용하고 있다.The present disclosure is also directed to coating methods and coatings electrostatically assisted by a focused web charge filed April 6, 2000 by John W. Louks, Nancy J. Hiebert, Luther E. Erickson and Peter T. Benson. Reference is made to US Patent Application No. ** (agent document number 51113USA4A) entitled Electrostatically Assisted Coating Method And Apparatus With Focused Web Charge Field.

본 발명에서는 다양한 변화와 수정이 본 발명의 정신과 범위를 벗어남이 없이 만들어질 수 있다. 예를 들면, 집속된 전극장을 생성하기 위해 임의의 방법이 사용될 수 있다. 집속된 정전기장은 웹 상으로 코팅 유체의 단지 특정 하류 웹 스트립만을 코팅하기 위해 측방향으로 불연속적으로 형성되거나, 웹 상에 코팅 유체의 고립 지역 또는 코팅 유체의 패턴을 생성하기 위해 임의의 영역에서는 코팅을 시작하도록 에너지가 공급되거나 임의의 영역에서는 코팅을 중지하도록 에너지가 공급되지 않을 수 있다. 비선형의 접촉 라인 및 불균일 코팅을 생성하기 위해, 예를 들면 측방향으로 비선형인 전극을 사용하여 전기장을 비선형으로 형성할 수 있다. 따라서, 전극이 측방으로 배치된 특정 영역에서 하류 웹의 곡률을 갖는 경우 그 영역에서의 코팅은 이에 인접한 영역과 비교할 때 보다 두꺼울 수 있다.Various changes and modifications can be made in the present invention without departing from the spirit and scope of the invention. For example, any method may be used to produce a focused electrode field. The focused electrostatic field is laterally discontinuously formed to coat only a particular downstream web strip of coating fluid onto the web, or coated in any area to create an isolated region of the coating fluid or a pattern of coating fluid on the web. Energy may be supplied to start the process or energy may not be supplied to stop the coating in any region. To produce nonlinear contact lines and non-uniform coatings, for example, laterally nonlinear electrodes can be used to form the electric field nonlinearly. Thus, if the electrode has a curvature of the downstream web in a particular region that is laterally disposed, then the coating in that region may be thicker compared to the region adjacent thereto.

모든 인용된 사항은 본 명세서에서 참조 문헌으로 포함된다.All citations are incorporated herein by reference.

Claims

제1 측면 상에 제1 표면을, 그리고 제2 측면 상에 제2 표면을 구비하는 기판 상에 유체 코팅을 도포하는 방법으로서,A method of applying a fluid coating on a substrate having a first surface on a first side and a second surface on a second side, the method comprising:

상기 기판과 유체 코팅 스테이션간에 길이 방향 상대 운동을 제공하는 단계와,Providing longitudinal relative motion between the substrate and the fluid coating station;

상기 코팅 스테이션에 있는 측방향으로 배치된 유체-웹 접촉 영역을 따라 0 내지 180 도의 각도로 유체 스트림을 기판의 제1 표면 상에 도입함으로써 유체 습윤 라인을 형성하는 단계와,Forming a fluid wetting line by introducing a fluid stream onto the first surface of the substrate at an angle of 0 to 180 degrees along the laterally disposed fluid-web contact area at the coating station;

전기력을 매개로 유체를 상기 기판의 제1 표면으로 끌어당기지만, 이 기판으로 전기 전하를 이동시킬 필요 없이 실질적으로 상기 유체 습윤 라인에 그리고 그 하류에 있는 상기 기판의 제2 측면 상의 소정 위치로부터 생기는 유효 전기장으로부터 유체에 전기력을 생성하는 단계Draws fluid to the first surface of the substrate via electrical force, but arises from a predetermined location on the second side of the substrate substantially downstream of and in the fluid wetting line without the need to transfer electrical charge to the substrate. Generating electric force in the fluid from the effective electric field

를 포함하는 방법.How to include.

제1항에 있어서, 상기 생성 단계는 상기 유효 전기장을 형성하기 위해 상기 기판의 제2 측면 상의 전극에 전기적으로 에너지는 공급하는 단계를 더 포함하는 것인 방법.The method of claim 1, wherein the generating step further comprises electrically energizing an electrode on a second side of the substrate to form the effective electric field.

제2항에 있어서, 상기 전극을 실질적으로 상기 유체 습윤 라인에 그리고 그하류에 배치하는 단계를 더 포함하는 것인 방법.3. The method of claim 2, further comprising placing the electrode substantially in and downstream of the fluid wetting line.

제2항에 있어서, 상기 유효 전기장은 1.27 ㎝ 이하의 반경을 갖는 전극의 일부분에 의해 형성되는 것인 방법.The method of claim 2, wherein the effective electric field is formed by a portion of the electrode having a radius of 1.27 cm or less.

제2항에 있어서, 상기 유효 전기장은 0.63 ㎝ 이하의 반경을 갖는 전극의 일부분에 의해 형성되는 것인 방법.The method of claim 2, wherein the effective electric field is formed by a portion of the electrode having a radius of 0.63 cm or less.

제1항에 있어서, 상기 유체 코팅 스테이션에 인접하여 상기 기판의 제2 측면을 지지하는 단계를 더 포함하는 것인 방법.The method of claim 1, further comprising supporting a second side of the substrate adjacent the fluid coating station.

제1항에 있어서, 커튼 코팅기, 캐리어 유체 코팅법, 비드 코팅기, 압출 코팅기, 슬라이드 코팅기, 나이프 코팅기, 제트 코팅기, 노치 바아, 롤 코팅기 및 유체 베어링 코팅기로 구성된 군으로부터 선택된 코팅 유체 분배기로 유체 스트림을 형성하는 단계를 더 포함하는 것인 방법.The fluid stream of claim 1 wherein the fluid stream is coated with a coating fluid dispenser selected from the group consisting of curtain coaters, carrier fluid coating methods, bead coaters, extrusion coaters, slide coaters, knife coaters, jet coaters, notch bars, roll coaters and fluid bearing coaters. Further comprising forming.

제1항에 있어서, 상기 도입 단계는 상기 기판의 제1 표면 상에 유체 스트림을 접선 방향으로 도입하는 단계를 더 포함하는 것인 방법.The method of claim 1, wherein the introducing step further comprises tangentially introducing a fluid stream on the first surface of the substrate.

제2항에 있어서, 상기 전극의 전기 전하는 제1 극성를 가지며,The method of claim 2, wherein the electric charge of the electrode has a first polarity,

상기 유체 스트림에 제2의 반대 극성을 갖는 제2 전기 전하를 인가하는 단계를 더 포함하는 것인 방법.Applying a second electrical charge having a second opposite polarity to said fluid stream.

제1항에 있어서, 상기 생성 단계는 전극에 전기적으로 에너지를 공급하는 단계를 포함하며, 그 전극을 음향적으로 여기시키는 단계를 더 포함하는 것인 방법.The method of claim 1, wherein the generating step comprises electrically energizing the electrode and further comprising acoustically exciting the electrode.

제9항에 있어서, 음향적으로 여기시키는 단계는 상기 전극을 초음파 주파수로 여기시키는 단계를 포함하는 것인 방법.10. The method of claim 9, wherein acoustically exciting comprises exciting the electrode at an ultrasonic frequency.

기판 상에 코팅 유체를 도포하는 장치로서, 이 장치에 대해 길이 방향 상대 운동하는 상기 기판은 제1 측면 상에는 제1 표면을, 그리고 제2 측면 상에는 제2 표면을 구비하고 있으며, 상기 장치는An apparatus for applying a coating fluid onto a substrate, the substrate having a longitudinal relative motion with respect to the apparatus having a first surface on a first side and a second surface on a second side.

측방향으로 배치된 유체 접촉 영역을 따라 유체 습윤 라인을 형성하도록 코팅 유체의 스트림을 상기 기판의 제1 표면상으로 분배하는 분배 수단과,Dispensing means for distributing a stream of coating fluid onto the first surface of the substrate to form a fluid wetting line along the laterally disposed fluid contact region;

상기 기판의 제2 측면을 가로질러 측방향으로 연장하고 상기 기판의 제1 표면 상의 유체 습윤 라인과 거의 대향하게 정렬되어, 상기 기판의 제1 표면으로 유체를 끌어당기기 위해 실질적으로 유체 습윤 라인에 그리고 그 하류에 있는 상기 기판 상의 소정 위치에서 전기 전하를 간직하여 유효 정전기장을 가하는 전기장 도포기Extend laterally across the second side of the substrate and substantially aligned with the fluid wetting line on the first surface of the substrate, substantially in fluid fluid line to draw fluid to the first surface of the substrate and An electric field applicator that holds an electric charge at a predetermined position on the substrate downstream thereof and applies an effective electrostatic field.

를 포함하며,Including;

상기 유효 정전기장은 상기 기판으로 전달된 전기 전하보다는 상기 전기장 도포기 상의 전기 전하로부터 주로 발산되는 것인 장치.Wherein the effective electrostatic field is primarily emitted from the electrical charge on the field applicator rather than the electrical charge delivered to the substrate.

제12항에 있어서, 상기 전기장 도포기는 상기 유효 전기장을 형성하는 데에 사용하기 위해 소직경의 로드, 전도성 스트립, 작은 반경 부분을 갖는 전도성 부재 중 하나 이상을 포함하는 것인 장치.13. The apparatus of claim 12, wherein the electric field applicator comprises at least one of a small diameter rod, a conductive strip, and a conductive member having a small radius portion for use in forming the effective electric field.

제12항에 있어서, 상기 전기장 도포기에 대해 상기 기판의 제2 측면을 지지 및 정렬하기 위해, 상기 전기장 도포기에 인접하여 상기 기판을 측방향으로 가로질러 연장하는 공기 베어링을 포함하는 것인 장치.13. The apparatus of claim 12 including an air bearing extending laterally across the substrate adjacent to the electric field applicator to support and align the second side of the substrate relative to the electric field applicator.

제12항에 있어서, 상기 분배 수단은 커튼 코팅기, 비드 코팅기, 압출 코팅기, 캐리어 유체 코팅법, 슬라이드 코팅기, 나이프 코팅기, 제트 코팅기, 노치 바아, 롤 코팅기 및 유체 베어링 코팅기로 구성된 군으로부터 선택된 코팅 유체 분배기를 포함하는 것인 장치.13. The coating fluid dispenser of claim 12 wherein the dispensing means is a curtain coater, bead coater, extrusion coater, carrier fluid coating method, slide coater, knife coater, jet coater, notch bar, roll coater and fluid bearing coater. Apparatus comprising a.

제12항에 있어서, 상기 분배 수단은 상기 기판의 제1 표면 상으로 유체 스트림을 0 내지 180 도의 각도로 분배하도록 배향되어 있는 것인 장치.13. The apparatus of claim 12 wherein the dispensing means is oriented to distribute the fluid stream at an angle of 0 to 180 degrees onto the first surface of the substrate.

제12항에 있어서, 상기 전기장 도포기는 상기 기판의 제2 측면으로부터 일정하게 간격을 두고 배치되어 있는 것인 장치.13. The apparatus of claim 12, wherein the electric field applicator is spaced at regular intervals from the second side of the substrate.

제12항에 있어서, 상기 전기장 도포기에 의해 간직된 전기 전하는 제1 극성을 가지며,The method of claim 12, wherein the electrical charge retained by the electric field applicator has a first polarity,

상기 코팅 유체 스트림에 제2의 반대 극성을 갖는 제2 전기 전하를 인가하는 것을 더 포함하는 것인 장치.And applying a second electrical charge having a second opposite polarity to said coating fluid stream.

기판과 유체 코팅 스테이션간에 길이 방향 상대 운동을 제공하는 단계와,Providing longitudinal relative motion between the substrate and the fluid coating station;

코팅 스테이션에 있는 측방향으로 배치된 유체-웹 접촉 영역을 따라 0 내지 180 도의 각도로 유체 스트림을 기판의 제1 표면 상에 도입함으로써 유체 습윤 라인을 형성하는 단계와,Forming a fluid wetting line by introducing a fluid stream onto the first surface of the substrate at an angle of 0 to 180 degrees along the laterally disposed fluid-web contact area at the coating station;

상기 코팅 스테이션에 인접한 코팅 유체를 전기력에 노출시키는 단계와,Exposing the coating fluid adjacent the coating station to electrical forces;

상기 코팅 스테이션에 인접한 코팅 유체를 음향적 힘에 노출시키는 단계Exposing the coating fluid adjacent the coating station to acoustic forces

를 포함하는 것인 방법.Method comprising a.

제19항에 있어서, 상기 전기력과 음향적 힘의 효과는 상기 코팅 유체를 상기 기판으로 끌어당기는 것인 방법.20. The method of claim 19, wherein the effect of the electric and acoustic forces is to attract the coating fluid to the substrate.

제19항에 있어서, 상기 전기력과 음향적 힘은 공통 소스로부터 발생하는 것인 방법.20. The method of claim 19, wherein the electrical and acoustic forces are from a common source.

제19항에 있어서, 상기 음향적 힘은 초음파 음향적 힘인 것인 방법.The method of claim 19, wherein the acoustic force is ultrasonic acoustic force.

측방향으로 배치된 유체 접촉 영역을 따라 유체 습윤 라인을 형성하도록 상기 기판의 제1 표면상으로 코팅 유체의 스트림을 분배하는 코팅 유체 도포기와,A coating fluid applicator for distributing a stream of coating fluid onto the first surface of the substrate to form a fluid wetting line along the laterally disposed fluid contact region;

상기 코팅 유체를 상기 기판의 제1 표면으로 끌어당기기 위해 상기 유체 습윤 라인에 인접한 상기 기판 상의 소정 위치에서 전기장을 가하는 전기장 도포기와,An electric field applicator for applying an electric field at a location on the substrate adjacent the fluid wetting line to attract the coating fluid to the first surface of the substrate;

상기 유체 습윤 라인에 인접한 상기 기판 상의 소정 위치에서 음향장을 가하는 음향장 도포기An acoustic field applicator that applies an acoustic field at a location on the substrate adjacent to the fluid wet line

를 포함하는 것인 장치.Apparatus comprising a.

제23항에 있어서, 상기 전기장 도포기는 상기 기판의 제2 측면에 있는 전극을 포함하는 것인 장치.The apparatus of claim 23, wherein the electric field applicator comprises an electrode at the second side of the substrate.

제23항에 있어서, 상기 음향장 도포기와 전기장 도포기는 상기 기판의 제2 측면에 있는 공통 부재인 것인 장치.24. The apparatus of claim 23, wherein the sound field applicator and the electric field applicator are common members on the second side of the substrate.

제23항에 있어서, 상기 음향장은 초음파 음향장인 것인 장치.The apparatus of claim 23, wherein the acoustic field is an ultrasonic acoustic field.

제23항에 있어서, 분배 수단이 상기 기판의 제1 표면상으로 유체 스트림을 0 내지 180 도의 각도로 분배하도록 배향되어 있는 것인 장치.The apparatus of claim 23, wherein the dispensing means is oriented to distribute the fluid stream at an angle of 0 to 180 degrees onto the first surface of the substrate.