专利名称：涂敷至少两种化学不同的可流动介质的工艺和设备的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种涂敷可用作粘合剂和涂敷材料或用作涂料的至少两种化学不同的可流动介质，特别是聚合物水溶液、分散体或其组合的工艺和设备，及它们的用途。
US 5,665,163涉及一种带有排气装置的制膜器。例如，在造纸机或砑光机中将均匀涂膜以高速涂敷在基体上。为此目的而设计汇聚楔，还有可调节的汇聚楔，以及位于两楔形区之间的抽提通道。该溶液最大程度减小了流体动力不稳定性，也减少了与不均匀进料和动态接触线相关的变速流动效应。另外，涂敷装置还可由涂敷区去除夹带的空气和过量的涂料，以便稳定涂敷条件并改进机械的运行状况。
US 5,366,511涉及一种用于被传送的网膜状材料的涂敷设备。该涂敷装置包括加压通道，其中涂料液体料流首先与基体接触。用于涂敷的流体进入通道，当其以与基体传送方向相同的方向流动时润湿基体。在此通道的下游提供刮刀元件，沿此刮刀元件的轮廓，将此通道中的过量流体输送至通道外。涂膜器的流线型边界几何形状防止了循环漩涡等的形成。防止漩涡的出现可以降低由离心力所造成的不稳定性的发生率，还可减轻有害的压力波动，而这种波动可能会造成涂层重量不均匀。防止循环漩涡等的出现还可进一步防止气穴或气泡的产生，而它们可能会严重损害涂层的质量并可能导致涂层重量不均匀，产生条纹。
US 5,735,957描述了一种用于涂敷膜状涂层的具有溢流装置的双室布置。涂膜器头位于支承辊的下方，且包括分为三个区的外罩。第一区设于溢流堰和第一侧壁之间。汇聚板在第一板壁和第二板壁之间延伸，朝基体方向汇聚。第二区于汇聚板与端壁之间形成。涂敷就在此二区内进行。在汇聚板与第一、第二壁之间设有低压区。空腔向第二区开口，并从第二区抽取空气和过量的涂料。当用于涂敷的基体经过第一区时，被预湿，在第二区内将去夹带空气的涂料涂敷于基体上。以此方式可实现涂层重量均匀性和提高的机械速度。
WO 00/20123涉及一种在移动表面涂敷可流动介质的设备和方法。其公开了一种将来自存储室的可流动介质涂敷到沿此设备移动的表面的设备，并公开了这种类型设备的应用。存储室部分地遮盖这些表面，形成了密封缝和输出缝。为了避免在介质中形成气泡和气穴，建议将存储室分隔成预室和主室。在各储室之间设置可设计为刮刀元件并与表面一起限定分隔缝的分隔元件。推荐各种形状的分隔元件。这种设备特别适合将聚合物分散体涂敷到移动表面上。在WO 00/20123中还描述了一种操作这种类型设备的方法。依据WO 00/20123中建议的方法，在预室中设定的待涂敷介质的压力高于主室中的介质压力。
由“Perspektiven für die Verarbeitung von Dispersion-shaftklebstoffen”，文件TI/ET 1654 d，BASF Ludwigshafen，1993年8月，J.Türk，H.Fietzeck，H.Hesse和I.Voges已知，用合适的方法在存储室内对粘合剂施压。通过这种加压，即使在高的辊转速下也能确保完全填充凿刻的凹槽。取决于设定压力，在涂膜器的输出缝处，甚至可将不同量的粘合剂输送到凿刻凹槽之外的辊表面上。采用这种方法，可在不施加压力下在宽范围内设定涂敷到辊上的粘合剂量，并因而设定最终在待涂敷网膜上的粘合剂的涂覆重量。存储室内的较高压力进一步导致在密封缝处引入存储容器的空气量大大减少，且以这种方式可以扼制生成过多的泡沫。
然而选择的辊转速越高，在存储室中也必须选择越高的压力以有效地避免将空气引入到粘合剂中。但是辊所能达到的最大转速受如下条件限制当压力进一步增加时，粘合剂从存储室一方面失控地强制通过密封缝，另一方面强制通过输出缝。穿过密封缝输出的粘合剂，造成粘合剂在此缝上游的不希望的提供，这能导致污染涂膜器环境，在极端情况下还会导致设备损坏。通过输出缝出现的失控粘合剂将部分地导致待用粘合剂涂敷的网膜上的涂层涂敷不均匀。
由出版物“Trends in der Haftmaterialindustrie”，Dr.Rüdiger Panzer，Herma GmbH，DE-Filderstadt，第四页，
图10已知，为了以高达500m/min以上的速度涂敷压敏型分散体粘合剂而采用幕式涂敷。将来自狭槽设计的模具的材料以幕的形式涂敷到移动通过静止模具的基体，例如纸张。出口模具位于移动通过模具的基体之上一定高度。采用幕式涂敷，可实现涂敷速度高，同时涂料涂敷均匀。所述另一优点是，在待涂敷的基体上的机械应力小。为了在高达1500m/min的速度下有效地干燥含水粘合剂，必须采用高性能干燥机。出版物“Silikon-Haftkleberanlage mit 1000m/min.，Herausforderungen an einen Lieferanten von BesehichtungsmaschiHen”，Ernst Meier，Bachofen+Meier AG，CH-Bülach，B6部分(用于压敏型分散体粘合剂的涂膜器)中公开了一种高速幕式涂敷机。将高度精密制造的狭槽模具安装在距离水平运动的产品网膜几厘米远。涂敷材料以自由幕形式从模具输出横截面出现，因此可在水平方向上移动的产品网膜，即待涂的基体上获得无定形、连贯和均匀的涂层。采用这种涂敷方法，可以获得非常高的横向剖面质量。一方面可使涂敷速率最小化，从而可以降低干燥性能。这显著降低产品成本。此外，可获得优异的涂层外观，即非常光滑、无定形的表面；此外没有膜破碎效果。除上述品质以外，所述方法可以通过控制泵速容易地改变涂敷重量。此外，循环涂料的质量很少，污染倾向也很低。
出版物“Curtain Coating technology”，Dr.Peter M.Schweizer，Polytype公开了一种槽形阶式模具和多级模具。使用所述出版物的图1a中所描述的槽形阶式模具，可以涂敷两种流体，流体在输出通道的输出位置作为均化的膜涂敷到基体上。从图1b所描述的槽形布置可知，可输出三股不同的流体，它们在重力作用下，从例如50-300mm的高度冲击到移动通过模具的材料上，如产品网膜上。利用槽形设计，可以同时涂敷至多3层，但用上述出版物中图1b的设计，则可单程涂敷至多10层。
出版物“Premetered and Simultaneous Multilayer Technologies”，Dr.Peter M.Schweizer，Polytype展现了多级模具设计方案，利用该模具可将多个层同时涂敷到旋转曲面上，例如辊的夹套上。
根据所述现有技术，本发明的目的在于，在一次操作中将两种化学不同的可流动介质涂敷到移动表面上，其中介质可以相互反应，且可以在网膜形式的基体上实现高的涂敷速度例如，将分散体涂敷到基体上以形成层压材料。
根据本发明，该目的通过本专利的权利要求1的特征实现。
借助本发明建议的方案，即使用具有至少两个出口的多级模具涂敷至少两种化学不同的可流动介质如聚合物水溶液、分散体或其组合，可以生产粘合体系、漆和涂料。来自至少是两级设计的多级模具的介质的总量为2-200g/m2，各层相互间比率可以在0.1-100之间变化。这样例如可以在衬底层上涂敷极薄的粘合剂层，而这两层同时从至少为两级设计的多级模具中脱出，呈现为二维涂层，一层在另一层上且连续，并平覆在以高速通过多级模具输出孔的网膜状基体上。
本发明建议的工艺可用于层压复合膜和高光泽膜，或用于在网膜状基体如纸张或膜等上涂敷自粘体系。此外，该建议的工艺还可用于涂敷网膜状基体，如纸张或聚合物膜等，或用于涂敷敷金属表面。在这种情况下，表面上的涂层可用于改进粘合性，或用作隔离涂层。
借助本项发明所建议的工艺，可对基体提供漆膜，漆膜由于多级模具而具有多涂层结构。因此可在单程中对基体涂敷弹性和硬质涂层，硬质涂层构成上层，即外层。
由于多级模具设计带有至少两个输出平台，因而甚至可以毫无问题地涂敷阳离子型聚合物和阴离子型聚合物，所述两种聚合物在混合时通常胶凝或凝固。
此外，本发明建议的工艺可在单程中将多价金属盐和金属配合物的溶液与聚合物分散体一起涂敷。这可以通过单独涂层涂敷进行。
在化学不同的介质(即待借助多级模具涂敷的各涂层)之一中，可在单程中将聚异氰酸酯、聚环氧化物或polyacyridine与另一包含分散体的涂层一起涂敷。所涉及的体系也可以是通常用作为交联剂的上述反应性产物的溶液。由于具有至少两级设计的阶式模具，化学不同的分散体可以在单程中以单独涂层涂敷，例如S/B分散体(苯乙烯/丁二烯分散体)，丙烯酸酯、乙烯、乙酸乙烯酯分散体和聚氨酯分散体，蜡乳液或例如作为脱模涂层的乳化硅油。脱模涂层用作抗粘层。
附图下面参考附图详细描述本发明建议的方案，其中图1显示了多级模具的示意图；图2显示了两种化学不同的可流动介质的膜，膜厚度被显著放大；图3显示了包含粘合层和两衬底基体间的隔离层的粘合体系；图4.1显示了用于向移动通过多级模具的圆柱曲面涂膜的多级模具；图4.2显示了多级模具的设计变体，在涂敷到水平传送的基体之前，其多层铸膜下落一定高度；图4.3显示了涂敷两种介质的多级模具的设计变体，介质从模具底部的接合出口处输出多级模具。
设计方案图1显示了多级模具的示意性重现。
图1所示多级模具1是包括容器部分2和进料斗部分3的模具。进料斗部分3下方邻接着横截面逐渐变小的通道，沿垂直于图纸平面方向横向延伸，并在其底端与用于涂敷材料的第一输出口横截面4相连接。图1所示的第一输出口横截面4可以是这样的横截面从进料斗部分3输出的涂料同时在该横截面合并，并一起冲击到网膜状基体上，该基体未在图1中示出但在在多级模具1的第一输出口横截面4下方移动。
由图2显然易见的是同时从多级模具1输出的两股化学不同的可流动介质。第一股可流动介质30以膜厚度31离开多级模具1的输出口横截面。从多级模具1输出的第一股可流动介质30的浇铸方向通过参考示数34表示；第一股可流动介质30的流动方向或下落方向35通过参考示数35表示。以流动方向35看，第一股可流动介质30冲向在多级模具1下面移动的网膜状基体，如纸张或网膜基体的顶部。
与第一股可流动介质30同时从多级模具1的输出口横截面输出的还有第二股可流动介质32。第二股可流动介质32离开多级模具1时的膜厚度由示数33表示，且其数量级低于第一股可流动介质30离开多级模具1时的膜厚度的数量级。
第一股可流动介质30和与其化学不同的第二股可流动介质32一起以浇铸方向34从多级模具1的输出口横截面输出，且沿浇铸方向34或下落方向35看，这两股介质冲向网膜状基体的顶部，基体未在图2中示出。
图2所示化学不同的可流动介质30和32尤其是聚合物水溶液、分散体或其组合，它们用作粘合剂、漆或涂料。通过多级模具1在单程中，将图2所示的显著放大形式的第一和第二可流动介质30、32的两层膜部分连续施加到网膜状基体上，这种多层涂敷的总量为2g/m2-200g/m2。在多层涂敷中，膜厚度31与33相互间的比率为0.1-100，这取决于具体涂敷。
通过这两种化学不同的可流动介质30和32，可以层压复合膜或高光泽膜，或给网膜状基体提供粘性。网膜状基体尤其包括纸张、膜或敷金属表面。在待涂敷基体表面上的层用于改进粘合性，或用作隔离涂层。
借助图2示意的多层涂敷，可以给基体上漆或在单程中为网膜状基体同时涂敷弹性层和硬质层。借助建议的工艺，尤其可以在单程中同时涂敷在层化过程中倾向于胶凝或凝固的两层阳离子聚合物或阴离子聚合物。这些层特别是阳离子聚合物溶液与阴离子分散体的组合。可以在单程中以多层涂敷将多价金属盐或金属配合物溶液与聚合物分散体一起涂敷到相对多级模具移动的网膜状基体上或圆柱曲面上，如辊的表面。在化学不同的介质30和32之一中，可以将聚异氰酸酯、聚环氧化物或polyacyridine与包含分散体的另一层结合在一起。
此外，还可以将交联的反应性产物的溶液涂敷到网膜状基体如纸质网或膜网上。
化学不同的可流动介质30和32可单独或相互组合地是单程涂敷的S/B分散体，丙烯酸酯、乙烯/VAc分散体和聚氨酯分散体，蜡乳液或作为脱模涂层的乳化硅油。
此外还可以将第二种可流动介质32以极薄的膜的形式涂敷到脱模涂层上以改进可湿性，参见根据图2的附图。
图3显示的是包含例如为纸质网形式的第一衬底基体1的粘合体系。与所述基体1相对的是第二网膜状衬底基体41，其同样也可以是纸质网或膜网形式。在第一衬底基体40和第二衬底基体41之间为粘合层42和隔离层43。
图4.1显示了将多层涂敷材料涂敷到辊表面的多级模具。
多级模具1包括多个用于容纳化学不同的可流动介质的存储槽60。各存储槽都由其各自的供给管线53提供涂敷材料。从多级模具1的第一输出口横截面4、第二输出口横截面5和第三输出口横截面50输出的各涂敷材料到达所述模具1的平面57上，形成了具有多层结构的膜。该膜沿着多级模具1的平面57向沿旋转曲面55放置的支承楔52(见图4.1)方向移动。旋转曲面55例如可以是驱动辊的滚筒。沿方向56旋转的旋转曲面55取得从多级模具1的平面57输出的多层膜51，借助利用面55沿方向56旋转以移出方向54移出所述膜51。
因为多级模具1的构造，各存储槽60彼此分离。可在图4.1的多级模具1中加工的各涂敷材料均分配在各自的输出口横截面4、5或50，因此直至它们从输出口横截面4、5、50流到多级模具1的平面57上时，它们才结合在一起，形成多层膜51，并在支承楔52上沿移出方向54移出多层膜51。
图4.2所示的多级模具的设计变体表明该设计变体中的多级模具1也包括多个相互独立的存储槽60。通过各自的供给管线53，为各存储槽60提供涂敷材料。通过供给管线53进入多级模具1的各涂敷材料可以是用于制备粘合剂、漆和涂料的聚合物分散体水溶液或其组合。由于如图4.1和4.2所示的多级模具1的设计，可以在单程中同时涂敷弹性层和硬质层。可单程以多层膜51在曲面55上或水平通过多级模具1的产品网膜上涂敷而产生的层数，分别取决于可供化学不同的成层可流动介质由其中输出的存储槽60的数目。借助图4.1和4.2中所示的多级模具1，可产生具有3层的多层膜51。
存储在各存储槽60中的化学不同的可流动介质，从它们各自在多级模具1平面57上的输出口横截面4、5和50输出，合并成多层膜51。如图4.2所示，该膜在重力作用下沿多级模具的平面57向下流，方向被支承柱58形式的凸出物偏转。多层膜51由支承柱58以膜帘的形式输出，且在重力作用下在下降高度59后，冲击在相对多级模具1移动的待涂敷产品网膜55的顶部。产品网膜55沿传送方向56移动，因此多层膜51在下降高度59后，被连续的产品网膜55沿移出方向54移出。因为多层膜51在下降高度59后被移出，在沿传送方向56移动的产品网膜55的顶部形成了均匀的多层涂膜。取决于膜厚度(见图2中的图)，各层，即多层膜51的各膜未被混合，且因此可以在单程中基本未混合地同时涂敷到沿传送方向56移动的产品网膜55的顶部。这样，一方面可获得结构紧密的组合涂敷，从而在有机硅涂膜器装置等之前产生粘合体系。可将占有太多空间的现有技术干燥装置制造得小些。
图4.3表示多级模具1的另一设计变体。图5.3中显示的多级模具1包括楔形结构的中间部分62，第一侧部分63和第二侧部分64。第一侧部分63和第二侧部分64与楔形结构的中间部分62的支承面65相邻接。在中间部分62的支承面65和面对它们的侧部分63和64之间，一方面是供给管线53，另一方面是从存储槽60延伸到通道孔61的通道。
借助图4.3中所示的多级模具1的设计变体，可以通过接合输出口横截面6，将两种化学不同的可流动介质以膜的形式涂敷到沿传送方向56移动的产品网膜55的顶部。在多层膜51(在此情况下为两层结构)从通道孔61下降高度59到达沿多级模具1水平移动的产品网膜55的顶部之后，将其沿移出方向54，从产品网膜55的顶部移出，所述多层膜在产品网膜55顶部形成均匀涂层。
借助图4.3中所示的多级模具1，可以例如将图2中所示的第一和第二可流动介质30和32，分别以不同的膜厚度31和33涂敷到产品网膜55的顶部。分别从接合输出口横截面6以不同的膜厚31和33输出的可流动介质30和32沿浇铸方向34，从多级模具1的接合输出口横截面6输出，并沿方向35流向沿多级模具1水平移动的产品网膜的顶部。第一可流动介质30的膜厚度31与第二可流动介质32的膜厚度33的比率可在0.2-100间变化，并可根据要求调整。回顾图2的图解，可知第一可流动介质30例如以20μm的模厚31涂敷，而在其侧面支撑上的第二可流动介质32以约2μm的模厚33涂敷。如图4.3所示，两种可流动介质30和32例如在多级模具1的通道孔61下部同时从接合输出口横截面6流出，冲击到沿水平方向经过通道孔61的材料网膜55的顶部。所述述网膜55沿移出方向54移出如图2所示例如具有两层结构的多层膜51。
借助图4.1、4.2和4.3分别所示的多级模具1的不同设计变体，可以层压复合膜和高光泽膜，或通过涂敷粘合体系对网膜状基体，如聚合物网膜或纸质网膜55提供粘性。特别是可以为网膜状基体如纸质网膜、聚合物膜或敷金属表面涂敷覆盖其表面的涂层，以改进粘合性或作为隔离涂层。
借助可用于加工至少两种化学不同的可流动介质的多级模具1，可以根据存储槽60的数目，将两种、三种、四种、五种或更多种不同的涂敷材料以多层膜51涂敷到例如为网膜形式的基体55上。通过在各存储槽60里加入合适组分，可以在单程中将弹性层和硬质层涂敷到基体55上。因此，特别有利的是，可借助本发明所建议的方案，在单程中将在层化中倾向于胶凝或凝固的两层阳离子和阴离子聚合物涂敷到网膜状基体55上。根据要求和所要膜厚度，通过形成多层膜51所获得的多层涂敷的总量可以在2g/m2-200g/m2范围内变化。当多层膜51内各层相互间的比率在0.1-100之间时，可获得具有特别显著结果的比例。例如可通过图4.3所示的多级模具1涂敷到网膜状基体55上的可流动介质30和32可以例如是阳离子聚合物溶液在阴离子分散体中的组合。此外，可以制备多价金属盐或金属配合物的溶液与聚合物分散体。所述至少两种化学不同的可流动介质可以是聚异氰酸酯、聚环氧化物或polyacyridine与包含分散体的另一层，它们可在单程中相互组合同时涂敷。同样，可以通过图4.1、4.2和4.3所示的多级模具1的设计变体，在单程中将作为交联剂的反应性产物溶液涂敷到网膜形式的衬底基体上。可以在单程中，相互组合地将至少两种化学不同的可流动介质30和32以单独层的形式涂敷，例如S/B分散体(苯乙烯/丁二烯分散体)，丙烯酸酯(分散体)、乙烯、乙酸乙烯酯分散体、聚氨酯分散体，蜡乳液或作为脱模涂层的乳化硅油。因此借助本发明所建议的工艺，可将用于改进可湿性的第一薄层涂敷到脱模涂层上。
参考示数目录1多级模具2容器部分3进料斗部分4第一输出口横截面
5第二输出口横截面6接合输出口横截面30第一可流动介质31第一可流动介质的膜厚度32第二可流动介质33第二可流动介质的膜厚度34浇铸方向35流动方向40第一衬底基体41第二衬底基体42粘合层43隔离层50第三输出口横截面51多层膜52支承楔53供给管线54移出方向55旋转曲面56旋转方向57平面58支承柱59下降高度60存储槽61通道孔62中间部分63第一侧部分64第二侧部分65支承面
权利要求
1.一种涂敷用作粘合剂和涂敷材料或涂料的至少两种化学不同的可流动介质，特别是聚合物水溶液、分散体或其组合的工艺，包括如下步骤a)使用多级模具(1)，在一次操作中将至少两种化学不同的可流动介质连续地涂敷到网膜状基体上，b)多层涂敷的总量为2-200g/m2，和c)多层涂敷内的各层相互间的比率为0.1-100。
2.如权利要求1所要求的工艺，用于层压复合膜和高光泽膜或赋予网膜状基体，特别是纸张或膜以粘合剂。
3.如权利要求1所要求的工艺，用于涂敷网膜状基体如纸张、聚合物膜或敷金属表面，遮盖所述表面的层用于改进粘合性或作为隔离涂层。
4.如权利要求1所要求的工艺，用于给基体上漆或在单程中在基体上同时涂覆弹性层和硬质层。
5.如权利要求1所要求的工艺，其中涂覆在层化时倾向于胶凝或凝固的两层阳离子和阴离子聚合物。
6.如权利5所要求的工艺，其中所述两层为阳离子聚合物溶液与阴离子分散体的组合。
7.如权利要求1所要求的工艺，使用多价金属盐或金属配合物的溶液与聚合物分散体。
8.如权利1所要求的工艺，其中在化学不同的层的一层中，将聚异氰酸酯，聚环氧化物或polyacyridine与包含分散体的另一层组合。
9.如权利8所要求的工艺，涉及用作交联剂的反应性产物的溶液。
10.如权利1所要求的工艺，其中在一次操作中，以单独层涂敷化学不同的分散体，如苯乙烯/丁二烯分散体，丙烯酸酯、乙烯、乙酸乙烯酯分散体和聚氨酯分散体，蜡乳液或作为脱模涂层(抗粘层)的乳化硅油。
11.如权利10所要求的工艺，其中第一薄层用于改进脱模涂层的可湿性。
全文摘要
本发明涉及一种涂敷用作粘合剂、漆或涂料的至少两种化学不同的可流动介质，特别是聚合物溶液、分散体或其组合的方法和设备。借助多级模具(1)，在一次操作中将所述至少两种化学不同的可流动介质(30、32)连续地涂敷到网膜状基体(20、40、41)。多层涂层(51)的总量为2－200g/m
文档编号B05D7/00GK1921953SQ200580005425
公开日2007年2月28日 申请日期2005年2月16日 优先权日2004年2月18日
发明者O·艾丁, A·德拉贡, S·基尔施 申请人:巴斯福股份公司