幕式塗布技術及其改進方法
2023-09-24 11:30:40 1
專利名稱：幕式塗布技術及其改進方法
技術領域：
本發明涉及幕式塗布技術及其改進方法，更確切地說(但並非唯一的)本發明涉及使用幕式塗布技術生產照相產品的方法。
在粒珠塗布技術中，粒珠塗布器與需要在其上塗布粒珠的正在移動的載體在塗布區內非常靠近。如果要得到一種允許使用範圍較寬的塗布速度、塗層粘度和塗層厚度的穩定的工藝過程，就必需對粒珠成形進行控制。要達到粒珠成形的控制和穩定，首先要在塗布位置對粒珠兩端施加一個壓差(抽吸)，其次，在開始進入塗布位置之前，應對粒珠施加靜電電荷差。壓差和靜電荷都用來將粒珠保持在塗布區內，而這兩個動作又都朝向載體，從而幫助穩定粒珠，並使它與移動的載體保持潤溼接觸。
如上所述，使用靜電場來改進使用粒珠塗布技術所產生的塗層的均勻性是眾所周知的技術。在一種已知裝置中，載體或支承輥與粒珠塗布器相互隔開，從而在它們之間形成一個塗布間隙。一個高壓電源跨接在該支承輥和粒珠塗布器的兩端，從而在該塗布間隙的兩端提供了幾千伏(通常為3千伏)的直流電壓。這種直流電壓在支承輥和接地的塗布器之間的塗布間隙中產生一個靜電場，該支承輥處於高電位。當待塗布的載體通過該間隙時，會因靜電場的作用而被極化，因而在該移動的載體上就產生一種給定取向的偶極子。該載體的極化使流體從塗布器流入塗布間隙，從而被吸引到移動的載體上並均勻地沉積在該載體上。
需要施加到移動的載體上以使其產生極化的電位的實際數值和極性要由待塗布材料的種類即移動的載體的材料和塗布在該移動的載體上的組合物的類型來決定。在某些情況下，塗布器的電位可以大於或小於正常保持的地電位。
但是，當使用3千伏或更高電壓時，在使用這種裝置時就可能產生某些塗布問題，例如可能產生火花，從而使該裝置不適合在有易爆炸物質或易揮發性物質的環境中使用。在另一些情況下，在被塗布的移動的載體上可能產生孔洞。此外，由於在移動的載體上存在針孔，還會出現穿過塗布間隙的短路或低阻抗通道，從而引起正在塗布的材料均勻性的變化。
EP-A-005983敘述了一種將粒珠塗布到移動的載體上的裝置，該裝置與上述裝置類似，即載體或支承輥與粒珠塗布器相互隔開，在它們之間形成一個塗布間隙。但是，在該裝置中，靜電荷沒有通過在塗布間隙中形成的靜電場而施加到正在移動的載體上。該靜電荷是在該移動的載體到達塗布間隙之前施加於其上的。即這是通過在離該塗布間隙有較大的距離處移動的載體上或在移動的載體內產生一個靜電場而實現的。靜電荷可用支承輥和導電的硬毛刷裝置或用電暈放電型裝置產生。在上述兩種情況下，移動的載體通過所產生的靜電場接受它的靜電荷時，就使移動的載體內的偶極子定向排列，因而塗料就被吸引到該載體上。
當使用支承輥-導電的硬毛刷裝置時，在硬毛刷的硬毛的自由端和支承輥之間的較低電壓建立了一個較強的靜電場。該較低的電壓能有利地防止上述問題的發生。
幕式塗布技術與粒珠塗布技術顯著地不同，因為由滑動給料器形成自由下落的簾幕，而所述滑動給料器與移動的載體上的塗布部位不是很接近的，因此幕式塗布技術具有超過粒珠塗布技術的許多優點。在幕式塗布技術中，始終沒有粒珠形成，並且塗布作用的機理也顯著不同。例如簾幕是自由落下的，並且以相當大的動量撞擊在該移動的載體上，從而提供了一個足夠的力來使塗布部位穩定並在該移動的載體上確保一條均勻的潤溼線。所需要的動量可以通過適當選擇簾幕下落速度和自由落下的高度來獲得。
粒珠塗布和幕式塗布技術之間的其它差別也是很明顯的。塗布變量例如塗料組合物的粘度和每單位塗布寬度上的流量的作用在粒珠和幕式塗布技術中通常也是完全不同的。
使用粒珠塗布時，為了提高塗布速度，同時又保持塗布的均勻性，底層的粘度必須降低因而增加了該層的潤溼面積。
但是當進行高速幕式塗布時，每單位寬度的高流量常常會在載體的塗層上產生「泥漿」現象。這種情況一般是當載體上塗布部位的簾幕下落速度大於被塗布載體的速度引起的。當該載體的速度大於該簾幕下落速度時，如果該簾幕在該塗布的塗布部位的動量太大也會產生「泥漿」現象。在兩種情況下，「泥漿」都會導致不均勻塗布。與粒珠塗布相反，這類塗布缺陷通常可通過增加塗料組合物的粘度或降低底層的潤溼面積來避免。
EP-B-0390774公開了一種幕式塗布的方法，在該方法中，由於使用了適當電平的靜電荷，以及使用了一組特殊的工作參數如載體平滑度、流量、塗料組合物的粘度以及簾幕高度等，這種方法可進行高速塗布。該載體以至少250釐米/秒的移動速度通過塗布區，根據該載體的移動速度，應在該載體上施加一定電平的靜電荷，以使在該載體表面的任何一點的電荷量與該載體速度之比至少為1∶1。此處電荷以伏(V)表示，速度以釐米/秒(cm/s)表示。
EP-A-0530752公開了一種塗布方法，在該方法中，由於在塗布過程中防止了夾氣現象，因此使能達到的塗布速度增加。該方法包括兩個步驟，即在塗布之前將移動的載體加熱到35～45℃，並在塗料進行塗布之前在該載體上施加靜電荷。靜電荷可使用電暈放電電極直接加到該載體上或者間接地通過向一個支承輥施加一個高電壓而作用在該載體上。因為在進行塗布時，該支承輥支承著該移動的載體。在這兩種情況下所使用的電壓均在0.5伏～2千伏範圍內。
EP-A-0563308公開了一種幕式塗布方法，在該方法中，對自由下落的簾幕使用了前塗布角，以增加所能獲得的塗布速度。(塗布角被定義為該載體在自由下落簾幕的衝擊點處與基本上垂直的簾幕之間的傾斜角。該角以與沿塗布的水平方向相偏離的傾斜角來測量)被塗布到載體上的組合物的自由下落的簾幕隨著載體在塗布區移動直接落到該載體上，簾幕和載體之間彼此相對定位，以使簾幕以在簾幕和未塗布的載體之間的前塗布角度衝擊到在塗布區的該載體上。
幕式塗布的塗布速度在高簾幕流量的情況下由於亞穩定區的形成而受到嚴格的限制。該亞穩定區在EP-A-0563308和EP-A-0563086中進行了討論和說明。可以理解，當幕式塗布以中等至高流量進行時，開始夾雜空氣時的塗布速度高於沒有夾雜空氣時的塗布速度。在中等的塗布速度下，塗布過程相對於任何可能導致夾雜空氣的幹擾來說是亞穩定的。因此對實際應用來說，這種中間塗布速度是不能使用的。
正如在EP-A-0563308中所述，幕式塗布的前塗布角可通過抑制亞穩定區而使最大實際塗布速度增加。能給出最佳改進的合適的塗布角取決於被塗布的產品，例如該產品的溼厚度。
如上所述，在幕式塗布技術中使用靜電電荷是眾所周知的。一般是將它稱為「極化電荷加速」，(polar charge assist)，該種「極化電荷加速」作用是在夾雜空氣幹擾塗布之前增加可達到的最大實際塗布速度。迄今為止，人們所了解的是，顯著地提高塗布速度只能用適當的高電壓來達到。但是在電壓電平高於1200V時，在輥隙中的電暈放電會使感光的照相產品模糊。此外，使用500V左右或高於500V的電壓也會導致塗布缺陷。
此外，由於靜電電荷在載體上的局部變化所造成的缺陷也會導致不均勻塗布。這些缺陷之一是電荷產生的斑點。
另一種這類缺陷是由於在塗布過程中所使用的輥子表面的形狀引起的，例如在將靜電荷施加到移動的載體上的充電位置所使用的一些輥子處，在塗布位置載體在其上通過的輥子處，以及在位於充電位置和塗布位置之間的端面輥子處，在這些輥子上形狀的差異就會在輥子表面和載體之間產生可變間隙，這種變化的間隙將改變載體的電容量，因而改變其電荷量。這就會造成不均勻的靜電場從而使得到的塗層產生不均勻性。
本發明的目的在於提供一種改進的幕式塗布方法，在該方法中使用了靜電技術並使塗布窗口以及最大實際塗布速度均得以增加。本方法沒有上述已知技術中所出現的問題。
本發明的一個方面的內容是提供了一種以增加了的最大實際塗布速度將某種組合物塗布到移動的載體上的幕式塗布方法，該方法的特點在於在載體上施加靜電電壓，在載體上任一點的靜電電壓值與塗布速度之比小於1∶1，此處電壓用伏(V)表示，塗布速度以釐米/秒(cm/s)表示。
本發明的另一方面的內容是提供了一種幕式塗布方法，該方法是以增加了的最大實際塗布速度將某種組合物塗布到移動的載體上。其特點在於施加於載體上的靜電壓小於500伏。
術語「靜電壓」的定義是在塗布位置處所測得的跨接於載體兩端的電壓，它與該移動的載體上的靜電荷相當。該靜電荷可以在塗布位置之前施加或在該塗布位置處通過支承輥施加。該靜電壓可以提供「極化電荷加速」。
此外，為進一步提高最大實際塗布速度可以利用前塗布角。
有利的是，業已證明，向移動的載體施加低電平的靜電電壓，在高流量下可以顯著地增加最大實際塗布速度。這種意想不到的增加是當靜電電壓增加時，通過逐漸抑制亞穩定區而產生的。這樣，給定產品的最大實際塗布速度可顯著地提高，而不會引起如上所述的靜電工藝的一般質量缺陷。
業已發現，所有的低電平靜電電壓都會在一定程度上消除亞穩定區，從而使最大實際塗布速度增加。但是，優先選用低於500伏的靜電電壓，因為這樣可以很少發生上面所述的塗布缺陷及問題。
低電平靜電電壓還可以與前塗布角一起使用，以便於在給定的流量下有選擇地提高最大實際塗布速度。
為了更好地理解本發明，將參照下列附圖進行說明(只作為舉例說明)，其中
圖1示出了一個塗布圖，圖中示出了代表顯示本發明「極化電荷加速」效應的65μm沉積線；圖2示出了一個塗布圖，圖中示出了代表在前塗布角為45°時顯示本發明「極化電荷加速」效應的200μm沉積線；圖3示出了一個塗布圖，圖中示出了代表在塗布角為0°時顯示本發明「極化電荷加速」效應的70μm沉積線。
從本發明可以看出，在幕式塗布過程中，使用低電平的靜電電壓將逐漸地抑制亞穩區。所以，在中等至高流量的情況下，使用較高的塗布速度是可能的。特別是，最大實際塗布速度的提高是逐漸實現的，以使得即便電壓低於400伏最大實際塗布速度仍然是提高的。
此外，在某種特定塗料組合物的給定流量的情況下，為取得最大的實際塗布速度，該亞穩區也可以通過審慎地選擇適當的前塗布角和小的靜電電壓(例如400V)來抑制。
實際上，這裡存在著前塗布角和「極化電荷加速」效應相結合的最佳條件，因而在給定流量下，增加實際塗布速度可以產生一個期望的產品沉積。因此情況可能是該最佳塗布角的選擇取決於產品沉積和所使用的靜電電壓兩個因素。
圖1～3都是塗布圖，圖中示出了實際塗布能被達到的流量和塗布速度範圍。塗布圖是塗布速度s(釐米/秒)對塗布給料器的每單位寬度的流量Q(釐米2/秒)的曲線圖。圖中的實線(它是非線性的)，是當降低塗布速度時，夾雜空氣消除的邊界線(如前面已經討論過的，夾雜空氣的產生發生在較高的塗布速度下而不是在夾雜空氣全部選出的低塗布速度下)。
在所有情況下，實際塗布區是在該實線的左邊。在該實線的右邊，塗層或是亞穩定的或是受到夾雜空氣的損害。
恆定的沉積線(恆定厚度)也在圖中示出，每條線與一個流量和塗布速度關係相對應。對一個具體產品而言，它給出了一個恆定的沉積厚度。箭頭表示在所示的該沉積厚度、塗布角和靜電電壓下的最大實際塗布速度。
在下面介紹的每個實施例中，在其上塗布某種組合物的載體包括聚對苯二酸乙二醇酯材料(PET)，厚100mm，該材料具有常規膠層以促進沉積的塗布層與載體之間的粘合。
實施例1具有溼厚度65μm的塗層的恆定沉積線P示於圖1。本實施例中塗布的組合物是含有0.1％的常規的表面活性塗布劑的15％的明膠水溶液。高25.4釐米的簾幕用來為該產品在塗布角為45°、無「極化電荷加速」的條件下產生塗布圖，如線A所示，而在塗布角為0°、靜電電壓為400V條件下的塗布圖如線B所示。
當只使用前塗布角而無「極化電荷加速」時(線A)，最大塗布速度在580釐米/秒左右(由圖上的產品線P和塗布圖線A的交點而確定)。
但是，當使用靜電電壓400伏而塗布角為0°時，最大實際塗布速度可達850釐米/秒左右。
實施例2具有溼厚度200μm的塗層的恆定沉積線R示於圖2。本實施例中塗布的組合物是15％的明膠水溶液。在前塗布角為45°時使用高10.2釐米的簾幕。由線C可見，在不用「極化電荷加速」時的最大實際塗布速度在400釐米/秒左右。
但是，由線D可見，同樣的塗布角情況下，當使用400伏靜電電壓時，最大塗布速度可達525釐米/秒左右。
實施例3具有溼厚度為70μm的塗層的恆定沉積線T示於圖3。本實施例中所使用的組合物與實施例2中用的相同。在塗布角為0°時使用高3釐米的簾幕。
由線E可見，在無「極化電荷加速」時，最大塗布速度在250釐米/秒左右。當靜電電壓增加到150伏時(線E)，最大實際塗布速度就增加到300釐米/秒左右。而當靜電電壓進一步增加到300伏時(線G)，最大實際塗布速度增加到360釐米/秒左右。
很容易理解，與已公開的現有技術相比，本發明的特點在於a.使用低於500伏的靜電電壓(其最佳值為400伏)來增加最大實際塗布速度，以及b.本發明與EP-B-0390774不同，不需要根據一個預定的比例來使靜電電壓與塗布速度相「匹配」。
就上述b)來說，從以上實施例中可見，靜電電壓在數值上要小於給定產品沉積條件下所得到的最大實際塗布速度，這就是說，作用於載體上的靜電電壓的大小並未滿足載體表面任意點的靜電電壓值與載體的速度的比值至少為1∶1的條件，用伏來表示該靜電電壓，用釐米/秒來表示該速度，根據本發明，該比值遠遠小於1∶1。
雖然上述各個實施例中使用了400伏或更小的靜電電壓，但不難理解，也可以使用較高的靜電電壓來達到靜電電壓與塗布速度之比小於1∶1。當然，這樣做可能需要在增加塗布速度與塗層質量之間作「折衷選擇」。
當然，簾幕的高度和塗布角也必須根據所生產的照相產品要求的沉積厚度來作出改變，這是本行業中人所共知的。本發明對最大實際塗布速度的提高與這些變量無關。
產生能引起「極化電荷加速」的靜電電壓的技術是眾所周知的。通常，所有這些技術都在載體上感應電荷，使載體材料內部偶極子具有需要的取向以便吸引正在塗布的組合物。
電暈放電技術能夠用來做載體充電。另一個可供選擇的方法是在到達塗布區之前，使該載體從一個充電的塗布輥或其它輥上經過，電荷就能傳輸到該載體上。在EP-A-0055983中介紹的一種硬毛刷裝置也可以使用。
雖然本文公開的是使用正靜電電壓，但是在某些裝置中，在克服某些具體缺陷之後，使用負靜電電壓可能是更有利的。
按照本發明，非45°的塗布角與「極化電荷加速」一起使用是有益的。特別是可以使用20°～60°範圍內的前塗布角。
權利要求
1.一種把某種組合物塗布到一個移動的載體上的幕式塗布方法，該方法可提高最大實際塗布速度，其特徵在於將靜電電壓施加到該載體上，在該載體上任何點的靜電電壓值與塗布速度值之比小於1∶1，該電壓值以伏特(V)表示，而該塗布速度以釐米/秒(cms-1)表示。
2.如權利要求1中所述的把某種組合物塗布到一個移動的載體上的幕式塗布方法，該方法可提高最大實際塗布速度，其特徵在於施加在該載體上的靜電電壓值小於500伏。
3.如權利要求2中所述的方法，其中該靜電電壓值小於400伏。
4.如權利要求1中所述的方法，其中該靜電電壓是通過在該待塗布的載體上感應極化電荷而產生的。
5.如權利要求4中所述的方法，其中該極化電荷是使用電暈技術產生的。
6.如權利要求4中所述的方法，其中該極化電荷是使用一種硬毛刷裝置產生的。
7.如權利要求1中所述的方法，其中該靜電電壓是用一個充電的塗布輥子產生的。
8.如權利要求7中所述的方法，其中以20°～60°範圍內的前塗布角將該組合物塗布到該載體上。
9.如權利要求8中所述的方法，其中該前塗布角為45°。
10.如權利要求1中所述的方法，其中該載體被塗布了一層可用於照相的塗層。
全文摘要
幕式塗布工藝是眾所周知的，它把某種組合物塗布在一個移動的載體上。但是，在這種工藝過程中的最大塗布速度，在很高的簾幕流量下，受到因夾雜空氣而導致的亞穩區形成的嚴格限制。本發明介紹的是一種在高流量下，通過在移動的載體上施加低電平的電壓(一般低於400伏)來提高最大塗布速度的方法。隨著電壓電平的增加，該亞穩區逐漸受到抑制。最高達400伏的各種電壓水平均可以達到消除亞穩區的程度，因而可以提高最大實際塗布速度。較低電平電壓也可與前塗布角一起使用，以便對給定的沉積層有選擇地提高其最大實際塗布速度。
文檔編號B05D1/30GK1136475SQ96103459
公開日1996年11月27日 申請日期1996年2月17日 優先權日1995年2月25日
發明者A·克拉克 申請人:伊斯曼柯達公司