施用可塗覆型材料的方法

2023-06-01 09:24:46

專利名稱：施用可塗覆型材料的方法
技術領域：
本發明涉及一種塗覆設備，用於處理塗覆設備的方法以及施用可塗覆材料的方 法。
背景技術：
已知將液體施用或塗覆到基底或網的方法。然而，視所使用的液體和基底、最終產 品的性能目標以及該方法本身而定，該方法可較為複雜。已經開發了許多塗覆設備和塗覆 方法的變形以解決特定的塗覆需要。低表面能的塗層已經被施加於製品。具有低表面能塗層的塗覆設備和施用方法已 經被描述在美國專利No. 5，998，549 (MiIbourn等人)和美國專利No. 6，231，929 (Milbourn) 中。將低表面能塗層施加於塗覆設備的表面的技術包括磨削、研磨和高溫固化操作。

發明內容
本發明描述了一種將可塗覆型材料施加於基底的方法。還描述了一種處理塗覆設 備的方法和一種塗覆設備。用具有小於5微米厚度的低表面能材料來塗覆塗覆設備的至少 一個處理過的表面。在第一方面，提供了一種將可塗覆型材料施加於基底的方法。所述方法包括，提供 塗覆設備用於將可塗覆型材料分配到基底上。所述塗覆設備包括至少一個處理過的表面。 用具有小於5微米厚度的低表面能材料來塗覆處理過的表面。所述方法包括，將可塗覆型 材料導向塗覆設備的處理過的表面上方，並且將可塗覆型材料從所述塗覆設備分配到基底 上。在第二方面，提供了 一種用於處理塗覆設備的方法。所述方法包括，提供具有至少 一個表面的塗覆設備以及將低表面能塗層施加於塗覆設備的至少一個表面。所述低表面能 塗層具有小於5微米的厚度。在第三方面，提供了 一種將可塗覆型材料施加於基底的塗覆設備。所述塗覆設備 包括至少一個處理過的表面。所述處理過的表面包含具有小於5微米厚度的低表面能塗層。


圖1示出槽膜塗布機的截面圖。圖2示出滑動式塗布機的截面圖。
具體實施例方式雖然本文以具體的實施例來描述了本發明，但是對於本領域技術人員而言將明顯 的是，可以在不脫離本發明的精神的情況下做出各種修改、重組和替換。由端點表述的數值範圍包括包含在該範圍內的所有數值(例如，1至5包括1、1. 5、2、2. 75,3,3. 8、4 和 5)。如本說明書和所附權利要求書中所使用的，單數形式「一」、「一個」和「該」包括復 數指代，除非所述內容另外明確指出。因此，例如，包含「化合物」的組合物這一表達方式包 括兩種或更多種化合物的混合物。除非所述內容另外明確指出，否則本說明書和所附權利 要求書中使用的術語「或」的含義通常包括其「和/或」的含義。除非另外說明，否則在所有的情況下，說明書以及權利要求中所用的表示量或成 分、性質的量度等等的所有數字都應理解為受詞語「約」來修飾。因此，除非有相反的說明， 否則上述說明書以及所附權利要求中給出的數字參數是近似值，其可利用本發明的教導， 隨本領域的技術人員想要達到的理想性能而變化。至少，各數值參數至少應當根據報導的 有效位數並應用慣常的四捨五入法來理解。雖然，闡述本發明廣義範圍的數值範圍和參數 是近似值，但是在具體實例中所列出的數值則儘可能精確地報告。然而，任何數值均固有地 包含因在其各自的測試測量值中存在的標準偏差而必然造成的誤差。本發明描述了一種具有至少一個處理過的表面的塗覆設備。將低表面能的材料塗 覆到塗覆設備的至少一個表面上以提供處理過的表面。用具有小於5微米厚度的低表面能 材料來塗覆處理過的表面。在本領域中已知用於將可塗覆型材料或液體施加於基底的塗覆設備。塗覆設備的 一些實例包括幕簾式塗布機、滑動式塗布機、槽膜塗布機、液壓軸承塗布機、縫形進料刀塗 布機以及上述兩個或更多個的組合。塗覆設備的其它實例可見於C0hen，E. and Gutoff,Ε.， Modern Coating and Drying Technology, VCH Publishers, New York(1992)and Gutoff, E. and Cohen, E.，Coating and Drying Defects -Troubleshooting Operating Problems, Wiley Inter-Science, New York。在一些實施例中，可以將低表面能材料施加於具有一個或多個部件的塗覆設備 (如，槽膜塗布機)，所述部件包括，但不限於，模頭入口、內部通道和模頭出口、或其組合。 塗覆設備的未列出的其它部件，可以用低表面能材料來塗覆，使得可塗覆型材料被導向低 表面能材料的上方或附近。在塗覆設備上形成低表面能塗層所施用的低表面能材料可以提 供相對於增加的塗覆速度的塗覆設備增強的性能。低表面能塗層可以通過可塗覆型材料將 塗覆設備表面的潤溼最小化。在一個實施例中，施加於塗覆設備表面的氟化材料可以在將 可塗覆型材料施加於基底期間提供降低拖影和塗層缺陷的方法。圖1示出以擠出模頭或槽膜塗布機形式的塗覆設備。10.所述槽膜塗布機10相對 於支撐輥12來放置。所述槽膜塗布機10包括模頭頂部14、和可由例如15-5不鏽鋼製成 的模頭主體16。模具入口 18、模頭歧管或內部通道20和模頭出口 22在模頭頂部14和模 頭主體16之間形成。可以將低表面能材料施加於模頭入口 18、內部通道20和模頭出口 22 中的至少一個。液體或可塗覆型材料，如溶液、混合物、分散液、或乳狀液，可以由泵或其它裝置來 提供至槽膜塗布機10用於施加於網或基底28 (e. g.，非織造網)。可塗覆型材料可以通過 模頭入口 18流入並通過內部通道20並且隨後通過模頭出口 22流出，以分布到基底28上。在利用槽膜塗布機10施用可塗覆型材料期間，所述可塗覆型材料穿過模頭出口 22並且沿模頭主體16的上遊模唇，模頭頂部14的下遊模唇，和基底28形成連續的塗覆珠。 可塗覆型材料或液體可以是眾多可塗覆型材料中的一種，其包括液體，如基於水的液體、基
6於有機溶劑的液體、和100%的固流體。模頭主體16和模頭頂部14的上遊或下遊的凸緣，例如，可以成形成鋒利邊緣，或 可以是更圓的，例如，作為拋光的結果，使得上遊和下遊的凸緣是光潔的且相對沒有刻痕和 毛刺。用低表面能材料塗覆塗覆設備的一個或多個內表面以將塗覆設備的不鏽鋼或金 屬部分上的可塗覆型材料的潤溼最小化。一些內部表面，例如，包括部分模頭入口、部分內 部通道和部分模頭出口。低表面能塗層可以在將可塗覆型材料分配到網或基底28上期間 減少條痕和缺陷的形成。低表面能塗層還可以抵擋使用中發生的磨損和衝擊。圖2示出以滑動式塗布機80形式的塗覆設備。滑動式塗覆機80包括滑動組件82 和滑動支撐輥84。滑動組件82包括許多滑動滑塊86，88，90，92，94，它們可以同時將多層 液體24傳送到基底28。可以將低表面能材料施加於最後滑動滑塊94的頂表面上來提供低 表面能塗層，以通過沿滑動式塗覆設備流動的液體24而將頂表面的潤溼最小化。還可以將 低表面能材料施加於第一滑塊86的表面。可以定位以將液體向支撐輥84和網28導向的滑動滑塊86，88，90，92的部分邊緣 導向可以用低表面能塗層來處理。如果邊緣導向是由不鏽鋼製成，那麼邊緣導向可以在不 對表面進行加固或灌注的情況下來塗覆。可以將低表面能材料直接施加於塑性材料。在與 塗層流體24相接觸的部分邊緣導向上的低表面能塗層的存在還可以將邊緣導向或其一部 分的潤溼最小化。在一些實施例中，可以將低表面能材料施加於塗覆設備的至少一個表面以提供處 理過的表面。在一些實施例中，低表面能塗層具有塗覆在塗覆設備上的一個分子厚(如，自 組裝單分子層)的或25埃至100埃數量級的厚度。在其它的實施例中，塗覆設備上的低表 面能塗層的厚度為單分子層。通常，施加於塗覆設備的低表面能材料的厚度不足以中斷可 塗覆型材料向基底的運送，或不足以妨礙當可塗覆型材料進出塗覆設備時的流動。用於本 發明的低表面能材料通常還可以例如，在不需要明顯的表面製備(如在施用塗層前削磨表 面)的情況下，被直接施加於塗覆設備的表面。塗覆設備的至少一個部件上的塗層厚度的 範圍可以是25埃至4微米，100納米至3微米、200納米至2微米、或250納米至1微米。已經將低表面能材料施加於基底和其它製品。用於處理塗覆設備的低表面能材料 的一些實例包括氟化有機膦酸、氟化磷(膦)酸化物、氟化苯並三唑、膦酸官能化的含氟聚 合物、苯並三唑官能化的含氟聚合物的材料以及上述兩種或更多種的組合。在一些實施例中，氟化苯並三唑與全氟聚醚烷氧基矽烷組合以提供低表面能 塗層。全氟聚醚烷氧基矽烷被描述在美國專利No. 6，231，929 (Milbourn)和美國專利 No. 5，980，992 (Kistner等人)中。在另一個實施例中，膦酸官能化的氟化聚合物與在被分 配到塗覆設備上之後交聯的多官能化聚丙烯酸酯組合。在一個實施例中，氟化的無機膦酸被施加於塗覆設備上的一個或多個表面。氟 化的有機膦酸可以通過許多方法來製備(如，MichaeIiS-Arbuzov反應)在相應的 烷基氯化物、烷基溴化物、或烷基碘化物上，然後水解(例如，如Bhatacharya等人，在 Chemical Reviews, 81,415-430 (1981)中所描述的，或者向具有 CH2 = CH(CH2)mPO3H 結構 的烯烴或其酯中加入全氟烷基碘化物，然後是根據Rong等人在Tetrahedron Letters, 31,5615-5616(1990)中的一般方法來還原。式I的氟化有機膦酸已經在美國專利
權利要求
一種將可塗覆型材料施加於基底的方法，所述方法包括提供塗覆設備用於將所述可塗覆型材料分配到所述基底上，所述塗覆設備包括至少一個處理過的表面，所述處理過的表面塗覆有具有小於5微米厚度的低表面能材料；將所述可塗覆型材料導向所述塗覆設備的處理過的表面上方，使得所述可塗覆型材料流過所述低表面能材料的上方或附近；以及將所述可塗覆型材料從所述塗覆設備分配到所述基底上。
2.根據權利要求1所述的方法，其中提供塗覆設備包括槽膜塗布機，所述槽膜塗布機 包括模頭入口，通過所述模頭入口將所述可塗覆型材料弓I入所述塗覆設備； 由內壁限定的內部通道，所述內部通道自所述模頭入口延伸，可塗覆型材料通過所述 模頭入口進入所述內部通道；以及模頭出口，所述可塗覆型材料通過所述模頭出口離開所述內部通道以沉積到所述基底 上，所述模頭出口由至少一個模唇來限定，其中，所述處理過的表面為所述模頭入口、所述內部通道或所述模頭出口中的至少一 個的表面；以及將所述可塗覆型材料導向包括將所述可塗覆型材料從所述模頭入口通過所述內部通 道和通過所述模頭出口來導向，使得所述可塗覆型材料流過所述處理過的表面的上方或附 近；以及將所述可塗覆型材料分配包括將所述可塗覆型材料從所述模頭出口分配到所述基底上。
3.根據權利要求1所述的方法，其中提供塗覆設備包括滑動式塗布機，所述滑動式塗 布機包括具有第一滑動表面的第一滑塊；以及具有第二滑動表面的第二滑塊，其相對於所述第一滑塊放置以在它們之間形成第一狹 槽，所述可塗覆型材料可以通過所述第一狹槽流動，其中所述處理過的表面為所述第一滑動表面或所述第二滑動表面；以及 將所述可塗覆型材料導向包括將所述可塗覆型材料從所述第一狹槽導向到所述第一 滑動表面上，而不是將所述可塗覆型材料直接從所述第一狹槽導向到所述第二滑動表面上 方，使得所述可塗覆型材料流過所述第一滑動表面上方或附近；以及將所述可塗覆型材料分配包括將所述可塗覆材料從所述第二滑塊分配到所述基底上。
4.根據權利要求1所述的方法，其中所述基底為材料的連續卷。
5.根據權利要求1所述的方法，其中所述塗覆設備選自幕簾式塗布機、滑動式塗布機、 槽膜塗布機、液壓軸承塗布機和狹縫式進料刮刀塗布機。
6.根據權利要求2所述的方法，其中所述模唇包含所述低表面能材料。
7.根據權利要求2所述的方法，其中鄰近所述模唇的表面包含所述低表面能材料。
8.根據權利要求2所述的方法，其中所述內部通道包含所述低表面能材料，所述內部 通道在將所述可塗覆型材料導向期間被清除所夾帶的空氣。
9.根據權利要求5所述的方法，其中所述塗覆設備為槽膜塗布機。
10.根據權利要求9所述的方法，其中所述模唇包含所述低表面能材料。
11.根據權利要求2所述的方法，該方法還包括提供包含所述可塗覆型材料的所述基 底，所述基底以第一速度移動經過所述模頭出口。
12.根據權利要求11所述的方法，其中包含所述可塗覆型材料的所述基底以第二速度 移動經過所述模頭出口，所述第二速度比所述第一速度大至少5%。
13.根據權利要求1所述的方法，其中所述低表面能材料包括選自以下的材料氟化有 機膦酸、氟化苯並三唑、氟化磷(膦)酸化物、膦酸官能化的含氟聚合物、苯並三唑官能化的 含氟聚合物以及上述兩種或更多種的組合。
14.根據權利要求13所述的方法，其中所述氟化苯並三唑還包括全氟聚醚烷氧基矽焼。
15.根據權利要求13所述的方法，其中所述膦酸官能化的含氟聚合物還包括多官能丙烯酸酯。
16.根據權利要求15所述的方法，其中將所述低表面能材料在被分配到所述基底上之後交聯。
17.—種處理塗覆設備的方法，所述方法包括 提供具有至少一個表面的塗覆設備；以及將低表面能材料施加於所述塗覆設備的至少一個表面，所述低表面能材料具有小於5 微米的厚度，以提供處理過的塗覆設備。
18.根據權利要求17所述的方法，其中提供塗覆設備包括槽膜塗布機，所述槽膜塗布 機包括模頭進口，由內壁限定的內部通道和由至少一個模唇限定的模頭出口 ；以及 將具有小於5微米厚度的低表面能材料施加於所述模頭入口、所述內部通道或所述模 頭出口的至少一個表面，以提供處理過的槽膜塗布機。
19.根據權利要求17所述的方法，其中提供塗覆設備包括滑動式塗布機，所述滑動式 塗布機包括第一滑塊和第二滑塊；以及將具有小於5微米厚度的低表面能材料施加於所述第一滑塊或所述第二滑塊的至少 一個表面，以提供處理過的滑動式塗布機。
20.根據權利要求17所述的方法，其中所述塗覆設備選自幕簾式塗布機、滑動式塗布 機、槽膜塗布機、液壓軸承塗布機和狹縫式進料刮刀塗布機。
21.根據權利要求18所述的方法，其中所述模唇包含所述低表面能材料。
22.根據權利要求18所述的方法，其中鄰近所述模唇的表面包含所述低表面能材料。
23.根據權利要求20所述的方法，其中所述塗覆設備為槽膜塗布機。
24.根據權利要求23所述的方法，其中所述模唇包含所述低表面能材料。
25.根據權利要求17所述的方法，其中所述低表面能材料包括選自以下的材料氟化 有機膦酸、氟化苯並三唑、氟化磷(膦)酸化物、膦酸官能化的含氟聚合物、苯並三唑官能化 的含氟聚合物以及上述兩種或更多種的組合。
26.根據權利要求25所述的方法，其中所述氟化苯並三唑還包括全氟聚醚烷氧基矽焼。
27.根據權利要求25所述的方法，其中所述膦酸官能化的含氟聚合物還包括多官能丙烯酸酯。
28.根據權利要求27所述的方法，其中所述低表面能材料包括固化。
29.根據權利要求17所述的方法，其中所述低表面能材料具有小於2微米的厚度。
30.一種用於將可塗覆型材料施加於基底的塗覆設備，所述塗覆設備包括 至少一個處理過的表面；其中至少一個處理過的表面包含具有小於5微米厚度的低表面能材料。
31.根據權利要求30所述的塗覆型設備，其中所述塗覆設備包括槽膜塗布機，所述槽 膜塗布機包括模頭進口 ；由內壁限定的內部通道，所述內部通道從所述模頭進口延伸；以及 模頭出口，其中所述處理過的表面為所述模頭進口、所述內部通道或所述模頭出口中的至少一個 的表面。
32.根據權利要求30所述的塗覆設備，其中所述塗覆設備包括滑動式塗布機，所述滑 動式塗布機包括第一滑塊；以及第二滑塊，其中所述處理過的表面為所述第一滑塊或所述第二滑塊中至少一個的表面。
33.根據權利要求30所述的塗覆設備，其中所述低表面能材料包括選自以下的材料 氟化有機膦酸、氟化苯並三唑、氟化磷(膦)酸化物、膦酸官能化的含氟聚合物、苯並三唑官 能化的含氟聚合物以及上述兩種或更多種的組合。
34.根據權利要求33所述的方法，其中所述氟化苯並三唑還包括全氟聚醚烷氧基矽焼。
全文摘要
本發明描述了一種用於將可塗覆型材料施加於基底的方法。此外，描述了一種處理塗覆設備的方法。用具有小於5微米厚度的低表面能材料來塗覆至少一個處理過的表面。
文檔編號B05D5/00GK101952047SQ200880126971
公開日2011年1月19日 申請日期2008年12月8日 優先權日2007年12月31日
發明者託馬斯·J·呂德曼, 拉裡·D·伯德曼, 景乃勇, 羅伯特·A·亞佩爾 申請人:3M創新有限公司