坡流涂布包含多单元聚合物前体流体的方法

专利名称：坡流涂布包含多单元聚合物前体流体的方法
技术领域：
本发明涉及坡流涂布包括多单元聚合物前体流体的方法。
技术背景
坡流涂布是用于在基底上涂布一层或多层流体层的方法。构成层前体的一种或多 种流体从通往倾斜平面上的一个或多个狭槽流出。一种或多种流体流下平面，在整个涂布 间隙上流动并流到朝上移动的基底上。本领域已报道了多种开发，但坡流涂布的上部涂布 速度通常由涂布到基底上的聚合物溶液的流变性支配。发明内容
本文所公开的是坡流涂布的方法，其包括提供第一流体，其中所述第一流体包括 多单元聚合物前体；使第一流体流下第一坡流面，所述第一坡流面邻近基底而设置；通过 使第一流体从第一坡流面流到基底用第一流体来涂布基底；移动基底；以及固化第一流 体。
另外本文所公开的是坡流涂布的方法，其包括提供第一流体，其中所述第一流体 包括多单元聚合物前体和单单元聚合物前体；使第一流体流下第一坡流面，所述第一坡流 面邻近基底而设置；通过使第一流体从第一坡流面流到基底用第一流体来涂布基底；移动 基底；干燥第一流体的至少一部分；以及固化第一流体。
另外本文所公开的是坡流涂布的方法，其包括提供第一流体，其中所述第一流体 包括多单元聚合物前体、单单元聚合物前体和一种或多种溶剂；使第一流体流下第一坡流 面，所述第一坡流面邻近基底而设置；通过使用辊而将所述基底移动经过所述第一坡流面； 通过使第一流体从第一坡流面流到基底用第一流体来涂布基底；干燥第一流体；以及固化 第一流体。


结合以下结合附图对本发明的各种实施例的详细说明，可以更全面地理解本发 明，其中
附图未必按比例绘制。图中使用的相同的标号是指相同的部件。然而，应当理解， 在给定附图中使用标号指示部件并非意图限制另一个附图中用相同标号标记的部件。
图1为可用来实施本文所公开方法的滑动式涂布机的侧面剖视图2为图1所示滑动式涂布机的局部俯视图3为图1所示滑动式涂布机的局部侧面剖视图4为图1所示滑动式涂布机实施例的局部侧面剖视图5为图1所示滑动式涂布机实施例的局部侧面剖视图6为图1所示滑动式涂布机和附加组件实施例的示意图；以及
图7为图1所示滑动式涂布机实施例的局部俯视图。
具体实施方式
除本文具体讨论的那些实施例之外，在不脱离本公开的范围或精神的情况下，还 可以设想和实施其他实施例。下面的具体实施方式
是非限制性的。所提供的定义是为了有 利于理解某些常用术语并且不限制本公开。
除非另外指明，否则说明书和权利要求书中用来表述特征尺寸、数量和物理特性 的所有数字在所有情况下均应理解为附有修饰词“约”。因此，除非有相反的指示，否则在上 述说明书和所附权利要求书中列出的数值参数均为近似值，该近似值根据本领域的技术人 员利用本文所公开的教导内容而寻求获得的所需特性可以是变化的。
用端值来表述的数值范围包括该范围内所包含的所有数字(如1至5包括1、1. 5、 2,2. 75,3,3. 80、4和5)及该范围内的任何范围。
除非内容明确规定其他含义，否则本说明书以及所附权利要求书中的单数形式 “一个”和“所述”涵盖具有多个指代物的实施例。如本说明书中所用，除非内容明确规定其 他含义，否则使用单数形式的术语可涵盖这样的实施例，该实施例包括这种术语中的不止 一个。例如，除非内容明确规定其他含义，否则短语“添加溶剂”涵盖添加一种溶剂或不止一 种溶剂。如本说明书和所附权利要求书中所用，除非内容明确规定其他含义，否则术语“或” 的意义通常包括“任一者或两者”。
“包括”、“包含”或类似术语意指涵盖但不限于，S卩，包括且不排除。
本文所公开的是坡流涂布的方法。本文所公开的方法通常可在如本领域中通常可 购得和使用的坡流涂布装置上进行。图1和图2示出了通常包括用于基底18的涂布支承 辊32的坡流涂布装置30，以及滑动式涂布机34。滑动式涂布机34包括限定四个流体狭槽 46、48、50、52的五个滑块36、38、40、42、44以及坡流面53。第一滑块36邻近涂布支承辊32 并包括用于调节坡流涂布装置30的真空水平的真空箱54。真空箱M用来维持通过涂布小 珠的压差，从而使其稳定。
第一流体55可经由第一流体供给56和第一歧管58分配到第一狭槽46。第二流 体60可经由第二流体供给62和第二歧管64分配到第二狭槽48。第三流体66可经由第 三流体供给68和第三流体歧管70分配到第三流体狭槽50。第四流体72可经由第四流体 供给74和第四流体歧管76分配到第四流体狭槽52。该实施例允许产生包括第一流体层 80、第二流体层82、第三流体层84和第四流体层86的高达四层的流体构造78。根据产品 性能或易操作性所需，可添加另外的滑块用于引入另外的流体层。类似地，如果要涂布较少 的层，例如只涂布两层，可移除滑块。
流体歧管58、64、70和76被设计为允许分别从流体狭槽46、48、50、52均勻横向分 配流体。此设计根据狭槽46、48、50、52的狭槽高度H(图3所示)的选择而定。选择足够 小的狭槽高度，使得狭槽中的压降比在整个歧管上的压降高很多(但不会导致由于加工缺 陷造成的不当的非均勻度或由于模槽中的过度压力造成的棒材挠曲)。这可有助于流体在 狭槽中均勻分配。
滑块38、40、42、44可被构造为具有特定的狭槽高度H，如图3所示，在其他原因中 选择，以使模歧管中的压力最小化，并克服因加工缺陷而造成的非均勻性的可能问题。通常 使用的狭槽高度范围在约100微米(μπι)至1500微米之间。滑块38、40、42、44也可水平偏5移地布置，以便产生狭槽梯级T，同样如图3所示。这些梯级可通过使流动分离的可能性最 小化以及可导致拖影和其他产品缺陷的流体再循环区域来有助于流体均勻流下坡流面53。 这些狭槽梯级高度可在约0-2000 μ m的范围内。最小化坡流面53上流动分离发生率的另 一种方法是通过加工流体狭槽的下游侧上的斜面C，如图3所示，并且这种方法也可用于本 文所述的坡流涂布的实施例。
在滑块36、38、40、42、44的加工中，形成流体狭槽46、48、50和52边缘的滑块边缘 的抛光会是重要的，邻近支承辊32的前面滑块36的前边缘的抛光同样重要。这些边缘上 存在的刻痕、毛刺或其他缺陷可导致产品中的拖影缺陷。为了避免此类缺陷，可将边缘的光 洁度抛光到小于约8微英寸(0.02μπι)。有关抛光模边缘的工序详情在共同转让的美国专 利No. 5，851，137和美国专利No. 5，655，948中有所公开。
图3也示出了滑动式涂布机34相对于支承辊32的取向，包括位角P、冲角A和滑 动角s(滑动角S是位角P和冲角A的总和)。负位角P通常可允许支承辊上的包角增大， 从而使涂布操作的稳定性更高。然而，该方法也可使用零位角或负位角。滑动角S至少部 分地确定流体流下倾斜坡流面的稳定性。较大的滑动角S可导致表面波不稳定性的产生并 因此引起涂布缺陷。滑动角通常可设置在从略大于零度至约45°的范围内。滑动式涂布机 34和辊32之间的最接近点处的距离被称为涂布间隙G。每一层的润湿厚度W是被涂布基 底18的表面上的厚度，在已发生可测量的干燥之前其大致远离被涂布的小珠但又保持足 够近。
坡流涂布装置30的其他部分值得进一步的讨论。图4和图5示出了滑动式涂布 机的部分，该部分包括耐用、低表面能部分88。这些部分88可向特定位置提供所需的表面 能性质，以均勻地牵制涂布流体，抑制干燥材料的积聚。有关形成耐用、低表面能部分88的 一种方法的详情在共同转让的美国专利No. 5，998，549中有所公开。
图6示出特定类型的末端进料歧管100和再循环回路102。应该注意，示出的歧管 100朝出口端口 106倾斜，使得狭槽L的深度从入口端口 104到出口端口 106减少。可小 心调节倾斜角以考虑随着流体从歧管100的入口端口 104横穿到出口端口 106时流体中的 压降，以确保在狭槽出口处横向流体分配是均勻的。通过所示的歧管设计，仅进入歧管100 的流体的一部分通过流体狭槽(例如狭槽46、48、50或5 离开，而剩余部分通过出口端口 106流出到再循环回路102。流经出口端口 106的部分可通过再循环泵108再循环回到入 口端口 104。再循环泵108可从流体贮存器110和新流体泵112接纳新流体。可包括流体 过滤器114和/或热交换器116，以在新流体与回收流体混合之前将其过滤和/或加热或冷 却。在这种情况下，应用于末端进料歧管设计的相同原理仍是适用的。然而，歧管设计(即 腔体形状和倾斜角度)不仅取决于狭槽高度和流体流变性的选择，还取决于使用的再循环 百分率。
在表面的每一个边缘处使用边缘导流装置119，可有助于流体流下坡流面53，如 图2(和图7)所示。边缘导流装置119可起到将溶液牵制到固体表面并产生固定涂布宽度 和另外稳定流体在边缘处流动的作用。应该注意，边缘导流装置可能是直的，并将流体垂直 于狭槽46、48、50、52在坡流面的上方导向流过。边缘导流装置119可由一种材料制成，该 材料包括金属，例如钢、铝等；聚合物，例如聚四氟乙烯(如TEFLON )、聚酰胺(如尼龙)、 聚(甲醛)或聚缩醛(如DELRIN )等；木材；陶瓷等，或可由不止一种材料(例如涂布有聚四氟乙烯)的金属制成。
边缘导流装置119A可以是会聚型的，如图7所示。会聚角q可在约0度和约90 度之间，零度对应图2所示的直边缘导流装置的情况。可选择角度q以用于通过增加在小 珠边缘处相对于中心的涂布厚度来增大涂布小珠边缘的稳定性。在其他实施例中，边缘导 流装置可包括如此前所述的耐用、低表面能表面或部分。另外，边缘导流装置可成型为匹配 坡流面上的流体深度分布，如在共同转让的美国专利No. 5，837，324中所述。
也可使用滑动式涂布机34上方的覆盖件或覆盖物(未示出)。此类覆盖件或覆盖 物的实例在共同转让的美国专利No. 5，725，665中有详细的描述。
本文所公开的方法通常包括以下步骤提供第一流体、使所述第一流体流下第一 坡流面，所述第一坡流面邻近基底而设置、通过使第一流体从第一坡流面流到基底用第一 流体来涂布基底、移动基底以及固化第一流体。
本文所述方法中的第一步骤包括提供第一流体。提供第一流体的步骤可通过获得 已制备的第一流体或通过制备第一流体而实现。可使用本领域的技术人员已知的制备溶液 的任何方法来制备第一流体。
第一流体包括多单元聚合物前体。多单元聚合物前体是一旦固化就变为聚合物 的分子。多单元聚合物前体可与聚合物区别开来，因为多单元聚合物前体仍包含可聚合化 的反应基团。低聚物，正如该术语所常用，可视为多单元聚合物前体。多单元聚合物前体 通常包含由其形成的最终聚合物的两个或更多个重复单元。在实施例中，多单元聚合物前 体的数均分子量(Mn)为小于约10，000g/mol。在一个实施例中，多单元聚合物前体的数均 分子量为小于约8000g/mol。在一个实施例中，多单元聚合物前体的数均分子量为小于约 6000g/molo在一个实施例中，多单元聚合物前体的数均分子量为小于约2000g/mol。在一 个实施例中，多单元聚合物前体的数均分子量为小于约lOOOg/mol。
任何多单元聚合物前体均可用作第一流体的组分。在实施例中，在第一流体中可 包括不止一种多单元聚合物前体。在实施例中，可使用为丙烯酸酯的多单元聚合物前体。在 实施例中，环氧丙烯酸酯、聚氨酯丙烯酸酯、羧酸半酯、聚酯丙烯酸酯、丙烯酸酯化丙烯酸树 脂或它们的组合可用作多单元聚合物前体。在实施例中，氨基甲酸酯丙烯酸酯可以用作第 一流体中的多单元聚合物前体。
可使用的市售多单元聚合物前体的实例包括可得自Sartomer Company, Inc. (Exton, PA)的那些以及可得自 Cognis Corporation (Cincinnati, OH)的 PH0T0MER 和 BIS0MER 生产线的产品。具体的化合物包括(但不限于)例如Wiotomer· 6010脂肪族聚 氨酯二丙烯酸酯(Cognis Corporation (Cincinnati, OH)) ；Photomer 6210 脂肪族聚氨酯 二丙烯酸酯(Cognis Corporation (Cincinnati, OH)) ；CN 301 聚丁二烯二 甲基丙烯酸酯 (Sartomer (Exton, PA)) ；CN 964 脂肪族聚酯基聚氨酯二丙烯酸酯(Sartomer (Exton，PA))； CN 966脂肪族聚酯基聚氨酯二丙烯酸酯(Sartomer (Exton，PA)) ；CN 981脂肪族聚酯/聚 醚基聚氨酯二丙烯酸酯(Sartomer (Exton，PA)) ；CN 982脂肪族聚酯/聚醚基聚氨酯二丙 烯酸酯(Sartomer (Exton，PA)) ；CN 985 脂肪族聚氨酯二丙烯酸酯(Sartomer (Exton，PA))； CN 991脂肪族聚酯基聚氨酯二丙烯酸酯(Sartomer(ExtomPA)) ；CN 9004双官能脂肪族聚 氨酯丙烯酸酯(Sartomer(ExtomPA))；以及它们的组合。
包括在本文所使用的任何流体中的特定多单元聚合物前体或多种前体可以至少部分地取决于正在制作的最终制品。例如，可以选择特定多单元聚合物前体，因为一旦固化 其就提供增强的耐候性、增强的耐刮擦性或其他类似所需的性能。将在本文所用的任何流 体中使用的特定多单元聚合物前体或多种前体还可以至少部分地取决于第一流体涂布在 其上的基底。例如，可以选择特定的多单元聚合物前体，因为其与使用的特定基底粘附完 好。
第一流体除多单元聚合物前体之外还可以包括其他组分。此类其他任选组分的实 例包括但不限于，单单元聚合物前体、一种或多种溶剂、可选的增强添加剂、引发剂以及其 他添加剂。
第一流体可以任选地包括单单元聚合物前体。单单元聚合物前体是一旦固化就变 为多单元聚合物前体或聚合物的分子。单单元聚合物前体仅包括一个在聚合物中重复的单 元，一旦固化其便形成所述聚合物。单单元聚合物前体可与多单元聚合物前体相区别，因为 多单元聚合物前体具有在聚合物中重复的两个或更多个单元，一旦固化其便形成所述聚合 物。单体，正如该术语所常用，可视为单单元聚合物前体。
在其中第一流体包括单单元聚合物前体的实施例中，单单元聚合物前体可以类似 或不同于多单元聚合物前体。在实施例中，不止一种单单元聚合物前体可以包括在第一流 体中。在实施例中，可使用为丙烯酸酯的单单元聚合物前体。在实施例中，可使用单官能、 双官能、三官能、四官能、更高官能度丙烯酸酯单体或它们的组合。
可使用的市售单单元聚合物前体的实例包括可得自Sartomer Company, Inc. (Exton, PA)的那些。具体的化合物包括(但不限于)例如SR238 二丙烯酸1，6_己二醇 酯单体(Sartomer (Exton，PA)) ；SR 355双三羟甲基丙烧四丙烯酸酯(Sartomer (Exton， PA)) ； SR 9003 丙氧基化 二丙烯酸新戊 二醇酯(Sartomer (Exton，PA)) ； SR 506 丙 烯酸异冰片酯(Sartomer (Exton，PA)) ；Bisomer HEA 2-羟基丙烯酸乙酯(Cognis Corporation (Cincinnati, OH))；以及它们的组合。
能够任选地包括在本文所使用的任何流体中的特定单单元聚合物前体或多种前 体可至少部分地取决于正在制作的最终制品。例如，可以选择特定的单单元聚合物前体，因 为其增强了多单元聚合物前体的交联，从而影响固化层的最终物理特性。类似地，可以选择 特定的单单元聚合物前体，因为其提高了多单元聚合物前体交联的速率，从而允许整个涂 布过程快速进行。
在实施例中，多单元聚合物前体的量以及单单元聚合物前体的量(如果有的话) 可以既影响涂布第一流体的能力又影响最终涂布制品的特性。据信(但不取决于)，多单元 聚合物前体和/或多单元聚合物前体的量通常至少部分地确定了正在制作的制品的最终 物理特性；并且单单元聚合物前体和/或单单元聚合物前体的量至少部分地确定了被涂布 的层的交联速率。
第一流体可以任选地包括至少一种溶剂。在实施例中，至少一种溶剂是有机溶剂。 一般来讲，选择至少一种溶剂来与多单元聚合物前体以及第一流体的任何其他任选组分相 容。该至少一种溶剂也可以至少部分地基于干燥含有溶剂的被涂布的层的容易程度来选 择。在给定正在使用的特定多单元聚合物前体(以及包括在第一流体中的任何其他任选 组分)的情况下，本领域普通技术人员通常可以确定要包括的适当溶剂。如果包含与另一 组分中的至少一种相溶解的溶剂(例如，多单元聚合物前体或单单元聚合物前体(如果包8括))，则该至少一种溶剂可单独地或以其组合的方式(在这种情况下，溶剂可以是相同溶 剂或是不同溶剂)添加。
例如，本文可使用的示例性溶剂包括有机溶剂，例如乙酸乙酯、丙二醇甲醚(可 以 D0WAN0L PM 从 Dow Chemical Company, Inc. (Midland, MI)商购获得)、甲苯、异丙醇 (IPA)、甲基乙基酮(MEK)、二氧戊环、乙醇、以及它们的组合。在实施例中，第二流体包含不 超过10重量％的水。在实施例中，第一流体包含不超过1重量％的水。在实施例中，第一 流体基本上不含水。
第一流体还可以任选地包括光学增强添加剂。光学增强添加剂是通常可使涂布更 好，从而产生更优良的光学产品，或可改变涂布的光学特性的组分。一种此类光学增强添加 剂是小珠。例如，可以利用小珠，从而得到具有 光表面的被涂布的层。在实施例中，第一 流体可以任选地包括聚合物小珠，例如丙烯酸树脂小珠。例如，可在本文可任选地使用的聚 合物小珠的实例包括丙烯酸树脂小珠，例如以商品名MX从Soken Chemical & Engineering Co. ,Ltd. (Tokyo, Japan)商购获得、以商品名 MBX 从 kkisui Chemical Co. Ltd 商购获得、 和以商品名LDX系列从Sunjin Chemical Company (Korea)商购获得的聚甲基丙烯酸甲酯 小珠(Sarasota，FL)商购获得的丙烯酸树脂小珠或它们的组合。例如，在实施例 中，第二流体可以任选地包含纳米颗粒，例如二氧化钛或硅石纳米微粒。
第一流体还可以任选地包括至少一种引发剂。可用的引发剂包括自由基热引发 剂和/或光引发剂两者。例如，可用的自由基热引发剂包括偶氮化合物、过氧化物化合物、 过硫酸盐化合物、氧化还原引发剂、以及它们的组合。例如，可用的自由基光引发剂包括可 用于丙烯酸酯聚合物紫外固化中的已知的那些。例如，此类引发剂包括以商品名ESA⑶RE (Lamberti S. p. A.，Gallarate(VA)Italy)市售的产品。也可以使用两种或更多种光引发 剂的组合。此外，增敏剂(例如可从First Chemical Corporation (Pascagoula, MS)商购 获得的2-异丙基噻吨酮)可以与光引发剂结合使用。
将为本领域普通技术人员所已知的其他任选的增强添加剂或其他普通添加剂也 可以包括在第一流体中。例如，此类其他任选组分的实例包括表面活性剂，例如含氟表 面活性剂。此类任选组分的另一个实例包括用来影响摩擦系数的增滑剂；可使用的增滑 剂的一个实例是诸如硅聚醚丙烯酸酯(即，iTegoRad 2250，Goldschmidt Chemical Co., Janesville, WI)。
本领域普通技术人员将理解的是，存在于第一流体中的多单元聚合物前体的量可 以至少部分地取决于多单元聚合物前体的种类、也可包括在第一流体中的任选组分的内含 物和种类以及涂布制品的最终应用和所需特性。第一流体通常可以包括多达约10重量％ (基于涂布之前第一流体的总重量)的多单元聚合物前体。在实施例中，第一流体通常可 以包括多达约5重量％ (基于涂布之前第一流体的总重量)的多单元聚合物前体。在实施 例中，第一流体通常可以包括从约2重量％至约3重量％ (基于涂布之前第一流体的总重 量)的多单元聚合物前体。
在其中第一流体包括任选的单单元聚合物前体的实施例中，存在于第一流体中的 单单元聚合物前体的量可以至少部分地取决于单单元聚合物前体的种类、其他任选组分和 多单元聚合物前体的内含物和种类以及涂布制品的最终应用和所需特性。第一流体通常可 以包括多达约90重量％ (基于涂布之前第一流体的总重量)的单单元聚合物前体。在实9施例中，第一流体通常可以包括多达约50重量％ (基于涂布之前第一流体的总重量)的单 单元聚合物前体。在实施例中，第一流体通常可以包括从约20重量％至约25重量％ (基 于涂布之前第一流体的总重量)的单单元聚合物前体。
在其中第一流体可选地包括至少一种溶剂的实施例中，存在于第一流体中的溶剂 的量可以至少部分地取决于溶剂的种类、其他任选组分和多单元聚合物前体的内含物和种 类、涂布制品的最终应用和所需特性以及对干燥的要求。第一流体通常可以包括多达约 99. 5重量％ (基于涂布之前第一流体的总重量)的至少一种溶剂。在实施例中，第一流体 通常可以包括多达约50重量％ (基于涂布之前第一流体的总重量)的至少一种溶剂。在 实施例中，第一流体通常可以包括从约15重量％至约20重量％ (基于涂布之前第一流体 的总重量)的至少一种溶剂。
可以添加到第一流体的其他任选组分，例如上面所讨论的那些，可以按照任选组 分的种类及其被添加的原因(即，其旨在获得的最终所需特性)而按本领域的技术人员所 已知的量添加。在其中将小珠添加到第一流体的实施例中，通常存在于第一流体中小珠的 量为从约0.02重量％至约40重量％ (基于涂布之前第一流体的总重量)。可以添加到第 一流体的任选组分中的一些可以是天然聚合物(例如，表面活性剂)。然而，本文所使用的 示例性第一流体通常包含不超过5重量％(基于涂布之前第一流体的总重量)的聚合物组 分。应当指出的是，即使小珠是聚合物小珠，但其并不包括在聚合物组分的这种下限内。在 不包含任何可选聚合物组分的实施例中，第一流体在其固化之前通常基本不含聚合物。应 当指出的是，第一流体中的任何聚合物组分不一定要涂布第一流体且通常仅添加以影响其 他的特性。
在示例性实施例中，第一流体通常至少包括多单元聚合物前体、单单元聚合物前 体和至少一种溶剂。在示例性实施例中，第一流体通常至少包括多单元聚合物前体、单单元 聚合物前体、至少一种溶剂和至少一种引发剂诸如光引发剂。在示例性实施例中，第一流体 通常至少包括多单元聚合物前体、单单元聚合物前体、至少一种溶剂、至少一种引发剂和聚 合物小珠。
在实施例中，第一流体具有允许其坡流涂布到基底上的粘度。一般来讲，第一流体 的粘度是涂布流体的能力(较低粘度流体通常更容易涂布)与获得涂层无斑点表面的要求 之间的折衷。在实施例中，第一流体的粘度不大于约10厘泊(CPS)。在实施例中，第一流体 的粘度不大于约5cps。在实施例中，第一流体的粘度不大于约2cps。第一流体的粘度至少 部分地由多单元聚合物前体的粘度和第一流体中多单元聚合物前体的量来确定。第一流体 的粘度可以通过使用较少的特定多单元聚合物前体、或通过使用具有较低粘度的多单元聚 合物前体或它们的组合来降低。
在利用包括任选组分诸如单单元聚合物前体的第一流体的实施例中，至少部分地 按照单单元聚合物前体的粘度和/或第一流体中单单元聚合物前体的量，可确定第一流体 的粘度。第一流体的粘度可通过使用较少的特定单单元聚合物前体或通过使用具有较低粘 度的单单元聚合物前体或它们的组合来降低。
第一流体的粘度还可受到可包含在第一流体中溶剂的影响。当包括在第一流体中 时，溶剂可以对第一流体的粘度具有显著影响。一般来讲，随着第一流体中溶剂的量增加， 第一流体的粘度通常降低。类似地，由于使用了具有较低粘度的溶剂，第一流体的粘度降低。粘度也可受到可包含在第一流体中的其他任选添加剂的影响。本领域普通技术人员将 知道此类任选添加剂将如何影响流体的粘度并能够选择组分的量和种类，以获得所需的粘度。
第一流体的粘度影响涂布的方法和进行涂布装置的设置。例如，随着第一流体粘 度的降低，在仍保持视觉上可接受的涂布的同时，第一流体通常可以较小的厚度涂布和/ 或可以较高的线速度涂布。反之，随着第一流体粘度的增加，第一流体通常必须以较大的厚 度涂布和/或以较低的线速度涂布，以便保持视觉上可接受的涂布。
本文所公开的方法还包括使第一流体流下第一坡流面的步骤。如上所述，就可以 在本文所公开的方法中使用的坡流涂布装置而言，第一流体经由第一流体供给和第一歧管 分配到第一狭槽，随后第一流体离开狭槽并流下第一坡流面。同样如上所述，这通常可通过 坡流涂布装置自身的设计和构造而实现。第一坡流面通常邻近基底设置。第一坡流面相对 于基底的构造示例在图1中。流下第一坡流面的第一流体的速率和量至少部分地由第一狭 槽的狭槽高度H、第一流体的粘度、和将要在基底上获得的所需涂布厚度来规定。
本文所公开的方法还包括通过使第一流体从第一坡流面流到基底用第一流体来 涂布基底的步骤。如上所述，第一坡流面通常邻近基底而设置，并且第一流体从第一坡流面 穿过涂布间隙流到基底，以便在基底上形成第一流体的层。基底上第一流体的层通常可被 称为第一涂布层。
一般来讲，坡流涂布法涉及第一流体的粘度和坡流涂布装置的涂布间隙之间的权 衡。通常期望在涂布过程期间利用较大的涂布间隙，因为其可以使涂布过程更平滑并形成 具有所需特性(例如，可接受的视觉外观等)的涂布。一般来讲，随着粘度的增加，为了涂 布视觉上可接受的层涂布间隙必须变得更小。且反之，涂布具有较低粘度的流体可用较大 的涂布间隙完成。一般来讲，与其他涂布法(例如与槽模涂布法)相比，本文所述的涂布法 可以较高的线速度采用较大的涂布间隙来涂布。一般来讲，本文所述的方法可利用约2密 耳或更大(0.002英寸或50 μ m)的涂布间隙来涂布流体。
由本文所公开的方法形成的被涂布的层通常可通过层的润湿厚度(称为Tw)来表 征。被涂布的层的润湿厚度是在基底上的某点处的基底上的第一流体的厚度，在已发生可 测量的干燥之前其大致远离被涂布的小珠但又保持足够近。在实施例中，润湿厚度可以在 远离涂布小珠约IOcm的基底上测量。
一般来讲，坡流涂布法涉及被涂布的层的最小润湿厚度和涂布可进行的速度之间 的权衡，上述被涂布的层仍可获得视觉上可接受涂布(不含删除线和其他类似缺陷)。一般 来讲，本文所公开的方法可用来涂布常常利用坡流涂布法涂布的润湿厚度。与其他涂布法 相比(例如槽模涂布法)，本文所公开的坡流涂布法通常可以较高的线速度涂布较低的最 小润湿厚度。一般来讲，较低润湿厚度会是有利的，因为其可在具有更少外观缺陷例如斑点 的情况下更快地干燥。在实施例中，本文所公开的方法可用来涂布约6 μ m或更大的润湿厚 度。在实施例中，本文所公开的方法可用来涂布约IOym或更大的润湿厚度。在实施例中， 本文所公开的方法可用来甚至以约1000英尺每分钟(5. 08米每秒)的线速度涂布约15μπι 或更小的润湿厚度。
本文所公开的方法也包括移动基底的步骤。在实施例中，基底通过使用涂布支承 辊(其实例可参见图1)来移动。一般来讲，支承辊使基底邻近第一坡流面，其中基底用第一流体涂布，并且随后将被涂布的基底带离第一坡流面。支承辊通常被构造为在坡流涂布 装置内，以便将被涂布的基底带离第一坡流面，以允许进行该方法的其它步骤。通常，本文 所公开的方法可包括以坡流涂布中常用的速度(本文称为线速度)将基底移动经过第一坡 流面(待涂布的)。在实施例中，本文所公开的方法可包括在仍然获得在视觉上合格的涂布 的同时采用的线速度为约100英尺/分钟(0.508米/秒)或更大。在实施例中，本文所公 开的方法可包括在仍然获得在视觉上合格的涂布的同时采用的线速度为约200英尺/分钟 (1.016米/秒)或更大。在实施例中，本文所公开的方法可包括在仍然获得在视觉上合格 的涂布的同时采用的线速度为约1000英尺/分钟(5. 08米/秒)或更大。
本文所公开的方法可用来涂布用已知涂布法来涂布常常或需要涂布的任何基底。 实例包括例如聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)膜、聚酯膜、聚丙烯、三醋酸纤维素(TAC)、纸张 和聚碳酸脂。可至少部分地按照制品的最终应用和最终所需特性来选择基底。
本文所公开的方法还包括固化被涂布的层的步骤。固化被涂布的层可以包括部分 固化第一流体或完全固化第一流体。正如通常为本领域普通技术人员所已知，固化可以通 过包括例如利用紫外线辐射源、红外线辐射源、X射线源、Y射线源、可见光源、微波源、电 子束源、热或它们的组合来实现。在包括通过使用加热而固化的实施例中，可使用能够通过 加热来固化第一流体的烘箱。
该方法还可以任选地包括将在基底上的第一流体的至少一部分在将其固化之前 干燥的步骤。干燥第一流体的步骤通常包括蒸发可存在于第一流体内的溶剂的至少一部 分。干燥的步骤不需要但可以一经涂布便使存在于第一流体中所有的溶剂蒸发。干燥可完 全基于其中涂布法正在进行时存在的环境条件而实现，或通过控制干燥条件来控制(加快 或减慢)。例如，温度可以通过使用干燥烘箱而增加，以便加快第一流体的干燥。类似地，其 他环境条件还可以被影响，以加快和/或控制第一流体的干燥。此类干燥条件是本领域的 技术人员已知的。干燥的步骤也可在固化步骤期间继续进行。
本文所公开的一种示例性方法包括提供第一流体，其中所述第一流体包括多单元 聚合物前体和单单元聚合物前体；使第一流体流下第一坡流面，所述第一坡流面邻近基底 而设置；通过使第一流体从第一坡流面流到基底用第一流体来涂布基底；移动基底；干燥 第一流体的至少一部分；以及固化第一流体。
本文所公开的另一种示例性方法包括提供第一流体，其中所述第一流体包括多单 元聚合物前体、单单元聚合物前体以及一种或多种溶剂；使第一流体流下第一坡流面，所述 第一坡流面邻近基底而设置；通过使用辊而将所述基底移动经过所述第一坡流面；通过使 第一流体从第一坡流面流到基底用第一流体来涂布基底；干燥第一流体；以及固化第一流 体。
本文所公开的方法还可以包括在第一涂布层的顶部上涂布后续层。在阅读本说明 书后，本领域的技术人员将知道如何进行此类后续层的涂布。待涂布的后续流体可与第一 流体相同或不同。
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进行一系列试验以确定在各种涂布间隙和线速度下获得良好涂布质量时可以 涂布的最小润湿厚度。涂布的流体包含2. 5重量％的WiOtOmer 6210低聚物(Cognis Corporation, Cincinnati, OH) ,17. 0 重量 ％ 的 SR238 二 丙烯酸 1，6-己二醇酯单体12(Sartomer Company, Inc. , Exton, PA)、5. O重量％的SR355双三羟甲基丙烧四丙烯酸 酉旨单体(Sartomer Company, Inc. , Exton, PA)、0· 25 重量 ％ 的 Esacure One (Lamberti S. p. Α.，Gallarate (VA) Italy)、0. 25 重量％的3皿 NOVEC Fluorosurfactant FC-4432 (3M Company, Inc. St. Paul,MN)、0. 67重量％的MX 300交联丙烯酸树脂小珠(聚甲基丙烯酸甲 酉旨一粒径 3. 0 + 0. 5 μ m，折射率 1. 50) (Soken Chemical & Engineering Co. ，Ltd. ，Tokyo, Japan)和74. 33重量％的甲基乙基酮(MEK)。流体的粘度测得为1. 3cps。
一种具有方形鼻前凸缘和20度汇聚边缘导向件的实验滑动式涂布机设置为25度 的冲角、-10度的位角、250 μ m的狭槽高度以及200 μ m的梯级高度。上面的溶液涂布到2 密耳 MELINEX 617 PET 膜(DuPont Teijin Films U. S. Limited Partnership, Hopewell, VA)。
涂布方法的效力可以通过确定特定涂布间隙和涂布速度下的最小润湿厚度(Tw) 来表征。除以润湿厚度的涂布间隙常常用作对性能的测量。下表I将此坡流涂布实验与槽 模涂布机涂布实验进行了比较。数据显示与槽模涂布方法相比，随着坡流涂布速度的增加， 其性能也逐渐降低。通常认为较高的间隙与厚度的比率更好。
权利要求
1.一种坡流涂布的方法，其包括提供第一流体，其中所述第一流体包含多单元聚合物前体； 使所述第一流体流下第一坡流面，所述第一坡流面邻近基底而设置； 通过使所述第一流体从所述第一坡流面流到所述基底，用所述第一流体来涂布所述基 底，以形成第一涂布层； 移动所述基底；以及 固化所述第一涂布层。
2.根据权利要求1所述的方法，其中所述第一流体还包括单单元聚合物前体。
3.根据权利要求1或2中任一项所述的方法，其中所述第一流体还包括一种或多种溶剂。
4.根据权利要求1、2或3中任一项所述的方法，其中所述第一流体包括不超过约10重量％的水。
5.根据权利要求1、2、3或4中任一项所述的方法，其中所述多单元聚合物前体为丙烯酸酯。
6.根据权利要求5所述的方法，其中所述多单元聚合物前体为环氧丙烯酸酯、聚氨酯 丙烯酸酯、羧酸半酯、聚酯丙烯酸酯、丙烯酸酯化丙烯酸树脂或它们的组合。
7.根据权利要求1、2、3、4、5或6中任一项所述的方法，其中所述第一流体的粘度不大 于约5厘泊。
8.根据权利要求1、2、3、4、5、6或7中任一项所述的方法，其中所述第一流体还包括小珠。
9.根据权利要求1、2、3、4、5、6、7或8中任一项所述的方法，其中基于所述第一流体在 涂布之前的总重量，所述第一流体具有不超过约5重量％的聚合物。
10.根据权利要求1、2、3、4、5、6、7、8或9中任一项所述的方法，其中所述第一流体以约 6微米或更大的厚度涂布到所述基底上。
11.根据权利要求1、2、3、4、5、6、7、8、9或10中任一项所述的方法，所述方法还包括将 在所述基底上的第一流体的至少一部分在将其固化之前干燥。
12.根据权利要求1、2、3、4、5、6、7、8、9、10或11中任一项所述的方法，其中所述固化利 用紫外线辐射源、红外线辐射源、χ射线源、Y射线源、可见光源、微波源、电子束源、热源或 它们的组合来实现。
13.根据权利要求1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11或12中任一项所述的方法，其中所述基 底以至少约0. 5米每秒的速度移动。
14.根据权利要求1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12或13中任一项所述的方法，其中在所 述基底和所述第一坡流面之间有约4密耳或更大的间隙。
15.一种坡流涂布的方法，其包括提供第一流体，其中所述第一流体包括多单元聚合物前体和单单元聚合物前体； 使所述第一流体流下第一坡流面，所述第一坡流面邻近基底而设置； 通过使所述第一流体从所述第一坡流面流到所述基底，用所述第一流体来涂布所述基 底，以形成第一涂布层； 移动所述基底；干燥所述第一流体的至少一部分；以及 固化所述第一涂布层。
16.根据权利要求15所述的方法，其中所述第一流体还包括至少一种溶剂。
17.根据权利要求15或16中任一项所述的方法，其中所述第一流体包含不超过约10重量％的水。
18.根据权利要求15、16或17中任一项所述的方法，其中所述多单元聚合物前体和所 述单单元聚合物前体是丙烯酸酯。
19.根据权利要求15、16、17或18中任一项所述的方法，其中所述多单元聚合物前体和 所述单单元聚合物前体是聚氨酯丙烯酸酯。
20.根据权利要求15、16、17、18或19中任一项所述的方法，其中基于所述第一流体在 涂布之前的总重量，所述第一流体具有不超过约5重量％的聚合物。
21.根据权利要求15、16、17、18、19或20中任一项所述的方法，其中所述第一流体的粘 度不大于约5厘泊。
22.一种坡流涂布的方法，其包括提供第一流体，其中所述第一流体包括多单元聚合物前体、单单元聚合物前体以及一 种或多种溶剂；使所述第一流体流下第一坡流面，所述第一坡流面邻近基底而设置； 通过使用辊而将所述基底移动经过所述第一坡流面；通过使所述第一流体从所述第一坡流面流到所述基底，用所述第一流体来涂布所述基 底，以形成第一涂布层；干燥所述第一流体的至少一部分；以及 固化所述第一涂布层。
全文摘要
本发明涉及一种坡流涂布的方法，其包括提供第一流体(55)，其中所述第一流体包含多单元聚合物前体；使第一流体流下第一坡流面，所述第一坡流面邻近基底而设置；通过使第一流体从第一坡流面(53)流到基底用所述第一流体来涂布基底(18)，以形成第一涂布层；移动基底；以及固化所述第一涂布层。
文档编号B05D1/30GK102036756SQ200980118412
公开日2011年4月27日 申请日期2009年3月24日 优先权日2008年3月26日
发明者丹尼尔·V·诺顿, 托马斯·J·吕德曼, 罗伯特·A·亚佩尔 申请人:3M创新有限公司