对基材进行涂布的方法
【专利摘要】本发明提供一种对基材进行涂布的方法，在使用辊涂布机对连续行进的基材涂布2层以上涂布液时，能够以高速、薄膜且美观的方式进行涂布。利用模头涂布器向旋转的涂覆辊供给2层以上涂布液，接着，使涂覆辊与连续行进的基材接触从而将2层以上涂布液转印至基材。此时，涂覆辊在与基材的接触部按照与基材相反的方向旋转，对于利用模头涂布器供给的2层以上涂布液来说，在涂覆辊上形成最下层的涂布液的粘度系数记为μ1、形成上层的涂布液的粘度系数记为μ2时，μ1＜μ2。另外，将未转印至基材而残留在涂覆辊上的2层以上涂布液从涂覆辊上除去。
【专利说明】对基材进行涂布的方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及将2层以上涂布液在基材上进行涂布处理的涂布方法。
【背景技术】
[0002]以往，为了对连续行进的基材substrate、例如钢板赋予耐蚀性、加工性、美观性、绝缘性等性能，进行在基材表面上形成各种涂膜的处理。该处理中通常使用辊涂布机rollcoater，广泛使用了利用2根辊的双辊涂布机、或者利用3根辊的三辊涂布机。尤其是由于三辊涂布机的涂膜厚度控制性优异、而且表面外观相对美观，因而成为主流的涂布处理方式。如图7所示,三棍涂布机由从充满涂布液的涂布容器coating liquid in the pan 13汲取涂布液的上料棍pick-up rollll、对通过上料棍11汲取的涂布液量进行调整的计量棍metering rolll2和将调整后的涂布液从上料棍11转印至基材I的涂覆棍applicatorroll5构成。对于各辊的旋转方向来说，在辊间的接近点或紧密接触点处存在朝向相同方向旋转的顺旋转的情况和朝向相反方向旋转的逆旋转的情况，但由于逆旋转通常容易得到相对平滑的涂膜面，因而多数情况下涂覆辊5和基材I间为逆旋转。另外，为了不损伤基材I的面，涂覆辊5使用在钢辊上敷有橡胶而成的橡胶辊。
[0003]作为包括三辊涂布机在内的辊涂布机的典型涂布缺陷，包括在辊的圆周方向产生的条纹状streak mark外观缺陷,其被称作肋形纹ribbing。已知其是在棍间和棍-基材间的液体弯月面liquid meniscus的流体压力变动超过表面张力的稳定化效应时产生的缺陷，在高速条件下进行时，越是使用粘度系数高的涂布液时就越容易产生该缺陷。因此，对于高粘度的涂布液来说，难以美观且高速地涂布液膜。
[0004]另外，近年来由于高耐蚀性、高绝缘性等高附加值需求的提升，在基材上形成的涂膜的设计中，有时需要2层以上涂膜。作为用于形成2层以上涂膜的2层以上液膜的涂布方法，包括从2个以上狭缝供给涂布液并以液帘状流下的帘式涂布机方式system of curtaincoater、和设置2个以上狭缝的模头涂布器方式system of slot die coater (参照图9、图10)。(专利文献1、专利文献2)
[0005]然而，帘式涂布机的情况下，由涂布液能够形成液帘的最小液流量是确定的，因此只要线速度不是非常快就会形成厚膜。然而，加快线速度会引起因夹带空气等导致的涂布不均，薄膜涂布变得困难。
[0006]使用模头涂布器方式的情况下，为了进行薄膜化，需要使基材和供给涂布液的模头涂布器之间的间隙接近至所期望的膜厚程度，如果是玻璃基板等平滑基材则能够进行接近化，但在连续行进的钢板等情况下，宽度方向、长度方向均会产生形状变动，因此难以进行模头的接近化。
[0007]另一方面，对于利用辊来涂布2层以上涂布液的方法来说，尚无先例。据认为这是因为辊间和辊-基材间的涂布液相互混合等而难以使液膜维持多层状态。因此，关于2层以上涂布液在辊间和辊-基材间的弯月面行为，其是未知的部分。
[0008]现有技术文献[0009]专利文献
[0010]专利文献1:日本专利第4598493号公报
[0011]专利文献2:日本特开2004-160274号公报
【发明内容】
[0012]发明要解决的问题
[0013]单独使用辊涂布机进行2层以上涂布液的涂布处理时，若在第一层涂布液呈未干燥状态的条件下涂布第二层涂布液，则第一层会被刮去，无法形成层叠状的涂膜。因此需要使第一层涂布液在涂布后经过干燥过程，然后涂布第二层涂布液。然而，此时需要2次涂布工序和干燥工序，运营成本增大。另外，在辊涂布机中，基材速度越快或者涂布液粘度越高则越容易产生被称作肋形纹的辊圆周方向的条纹缺陷，难以高速且美观地涂布高粘度的涂布液。
[0014]本发明是鉴于这些情况而完成的，本发明的目的在于提供一种对基材进行涂布的方法，在使用辊涂布机对连续行进的基材涂布2层以上涂布液时，能够以高速、薄膜且美观的方式进行涂布。
[0015]用于解决问题的手段
[0016]本发明的要点如下所述。
[0017][I] 一种对基材进行涂布的方法，其利用模头涂布器向旋转的涂覆辊供给2层以上涂布液，接着，使所述涂覆辊与连续行进的基材接触从而将所述2层以上涂布液转印至基材，其特征在于，所述涂覆辊在与基材的接触部按照与基材相反的方向旋转，对于利用所述模头涂布器供给的2层以上涂布液来说，在所述涂覆辊上形成最下层的涂布液的粘度系数记为μ 1、形成上层的涂布液的粘度系数记为μ 2时，μ I < μ 2,将未转印至基材而残留在所述涂覆辊上的2层以上涂布液从所述涂覆辊上除去。
[0018][2] 一种对基材进行涂布的方法，其利用模头涂布器向旋转的中间辊供给2层以上涂布液，接着，将所述2层以上涂布液从所述中间辊转印至旋转的涂覆辊，然后使所述涂覆辊与连续行进的基材接触从而将所述2层以上涂布液转印至基材，其特征在于，所述中间辊在与涂覆辊的接触部按照与涂覆辊相反的方向旋转，所述涂覆辊在与基材的接触部按照与基材相反的方向旋转，对于利用所述模头涂布器供给的2层以上涂布液来说，在所述涂覆辊上形成最下层的涂布液的粘度系数记为μ 1、形成上层的涂布液的粘度系数记为μ 2时，μ I < μ 2，将未转印至涂覆辊而残留在所述中间辊上的2层以上涂布液和/或未转印至基材而残留在所述涂覆辊的2层以上涂布液从所述中间辊和/或所述涂覆辊上除去。
[0019][3]如上述[I]或[2]所述的对基材进行涂布的方法，其特征在于，在利用所述涂覆辊将2层以上涂布液转印至基材之前，利用涂布器对基材预涂与在所述涂覆辊上形成最下层的涂布液相同的涂布液，所述预涂之后，在基材上所预涂的涂布液为液体状态的期间，所述涂覆辊在与基材的接触部按照与基材相反的方向旋转，同时向所述基材进行转印。
[0020][4]如上述[I]或[3]所述的对基材进行涂布的方法，其特征在于，所述涂覆辊的转速记为V1、所述基材的行进速度记为V2时，0.5≤V1A2 ≤ 1.5。
[0021][5]如上述[2]或[3]所述的对基材进行涂布的方法，其特征在于，所述中间辊的转速记为V3、所述涂覆辊的转速记为V1、所述基材的行进速度记为V2时，0.5 < V3ZiV1 ( 1.5且 0.5 ≤ V1A2 ( 1.5。
[0022][6]如上述[3]~[5]中任一项所述的对基材进行涂布的方法，其特征在于，在对基材进行预涂之前，利用涂布器对基材在先预涂与在所述涂覆辊上形成最下层的涂布液相同的涂布液，所述在先预涂之后，在在先预涂的涂布液为液体状态的期间进行所述预涂。
[0023][7]如上述[I]~[6]中任一项所述的对基材进行涂布的方法，其特征在于，所述涂覆辊使用在金属辊上敷有橡胶而成的橡胶辊，所述模头涂布器中，在涂布部上游侧产生负压。
[0024]发明效果
[0025]根据本发明，能够使用辊涂布机以高速、薄膜且美观的方式对基材涂布2层以上涂布液。
【专利附图】
【附图说明】
[0026]图1为本发明的一种实施方式涉及的涂布装置的侧面图。
[0027]图2为本发明的另一种实施方式涉及的涂布装置的侧面图。
[0028]图3为本发明的另一种实施方式涉及的涂布装置的侧面图。
[0029]图4为本发明的另一种实施方式涉及的涂布装置的侧面图。
[0030]图5为本发明的实施方式涉及的狭缝模头涂布器的放大图。
[0031]图6为本发明的另一种实施方式涉及的涂布装置的侧面图。
[0032]图7为以往的一种实施方式涉及的涂布装置的侧面图。
[0033]图8为以往的一种实施方式涉及的涂布装置的侧面图。
[0034]图9为以往的另一种实施方式涉及的涂布装置的侧面图。
[0035]图10为以往的另一种实施方式涉及的涂布装置的侧面图。
【具体实施方式】
[0036]下面，详细说明本发明。
[0037]本发明为通过I根或2根以上辊对连续输送的基材的单面或双面涂布从模头涂布器供给的2层以上涂布液的方法。
[0038]图1表示本发明的对基材进行涂布的方法的一种实施方式。在图1中，I为基材、2为涂布液回收容器、3为涂布液、4为中间棍、5为涂覆棍、6为刮取装置、7为狭缝模头涂布器、8为支撑辊。根据图1，2层以上涂布液从狭缝模头涂布器7被供给至中间辊4，接着经由中间辊4被转印至涂覆辊5，然后被转印、涂布至基材I。中间辊4使用了表面经镜面加工的平坦形状的辊。另外，中间辊4在与涂覆辊5的接触部按照与涂覆辊5相反的方向旋转，涂覆辊5在与基材I的接触部按照与基材I的相反方向旋转。
[0039]另外，为了除去未转印至涂覆辊5而残留在中间辊4上的涂布液，在中间辊4上设置有刮取装置6。
[0040]迄今，对于同时涂布2层以上涂布液的方法的研究而言，关于使用液帘模头、狭缝模头直接对基材进行涂布的方法进行过很多研究，但尚未有通过辊进行涂布的尝试。这是由于，据认为在将2层以上涂布液从辊转印至辊或基材时，维持2层以上涂布液的层叠状态从而在基材上形成层叠状的涂膜是困难的。于是，本发明人并未拘泥于既定概念，而是对利用辊来涂布2层以上涂布液的涂布方法进行了验证。其结果发现，如果使各辊的旋转方向在各辊间、或涂覆辊与基材之间为相反方向，则能够维持2层以上涂布液的层叠状态。SP，在图1中，中间辊4在与涂覆辊5的接触部按照与涂覆辊5相反的方向旋转，涂覆辊5在与基材I的接触部按照与基材I的相反方向旋转，由此能够维持2层以上涂布液的层叠状态而在基材上形成层叠状的涂膜。
[0041]另外，对于通过模头涂布器供给的2层以上涂布液来说，将向涂覆辊供给后的在涂覆辊上形成最下层的涂布液的粘度系数记为μ 1、将形成上层的涂布液的粘度系数记为μ 2时，μ I < μ 2。通过使μ I < μ 2，作为肋形纹等的产生界限的线速度和辊圆周速度条件受形成最下层的涂布液的物性所支配，即使形成上层的涂布液为高粘度的涂布液的情况下，也能够实现外观的改善和基材速度的高速化。因此，即使在将高粘度的涂布液用作涂布液的情况下，也能够更高速且美观地进行涂布。另外，通过改变形成最下层的涂布液和形成上层的涂布液的膜厚比，能够使上层进一步薄膜化，可以对高粘度的涂布液进行薄膜涂布。需要说明的是，上述上层是指在最下层之上所形成的层。
[0042]另外，在通过模头涂布器供给涂布液的中间辊上，设置有刮取用的刮片等刮取装置，将未转印而残留的2层以上涂布液从中间辊上除去。这是由于，若未转印至中间辊而残留的涂布液被再次供给至模头涂布器中的涂布部，则会扰乱涂布液的弯月面形状，妨碍稳定涂布。另外，除了中间辊以外，还能够在涂覆辊上设置刮取装置。刮取装置只要能刮取涂布液即可，可以为任意装置，例如设置刮片blade or squeegee (金属刮片或橡胶刮片)的方法是容易的。刮片的原料料可以为金属也可以为橡胶，只要能实施均匀的刮取即可。
[0043]将涂覆辊的转速记为V1、上述基材的行进速度记为V2时，优选0.5 ≤V1A2 ≤1.5。另外，夹着中间辊的情况下，若将中间辊的转速记为V3、上述涂覆辊的转速记为V1、上述基材的行进速度记为V2，优选0.5≤VV1≤1.5和0.5≤V1A2 ≤1.5。
[0044]VV1或V1ZiV2在上述范围外时，辊间、涂覆辊与基材之间的涂布液的弯月面有时会紊乱，不能维持多层状态而被混合。为了进一步维持良好的层叠状结构、稳定涂布而不受在上层所形成的涂布液的物性的影响，进一步优选使速度比为0.6≤V3ZiV1≤1.2和0.6≤V1/V2 ≤ 1.2。需要说明的是，上述涂覆辊的转速和中间辊的转速是指辊圆周速度。
[0045]对于涂覆辊来说，优选使用在金属辊表面敷设橡胶而成的橡胶辊。通过选用橡胶辊，能够利用弹性形变吸收偏芯的影响，能够减轻外观不均和附着量变化。橡胶敷设厚度优选为5mm~40mm左右。另外，橡胶硬度优选为40Hs~80Hs左右。
[0046]需要说明的是，以卷贴在支撑辊上的状态对基材进行涂布是常用的方法，但是本发明也适用于不需要支撑辊的双面同时涂布，该涂布中，夹着基材在双面配置有辊涂布机。
[0047]图2表示本发明的对基材进行涂布的方法的另一种实施方式。在图2中，未设置中间辊4，其它符号与图1同样。根据图2，2层以上涂布液从狭缝模头涂布器7被供给至涂覆辊5，接着被转印、涂布至基材I。另外，涂覆辊5在与基材I的接触部按照与基材I相反的方向旋转。 [0048]另外，为了除去未转印至基材I而残留在涂覆辊5上的涂布液，在涂覆辊5上设置有刮取装置6。
[0049]在作为涂布对象的基材的量为少量的情况下，可以按照图2的方式稳定地进行涂布，但是在大量基材且需要连续涂布的情况下，涂覆辊发生磨损而形成不均匀形状，有时会产生涂布缺陷。因此，在以连续运转实施大量生产时，优选图1的方式。
[0050]图3表示本发明的对基材进行涂布的方法的另一种实施方式。在图3中，I为基材、2为涂布液回收容器、3为涂布液、4为中间棍、5为涂覆棍、6为刮取装置、7为狭缝模头涂布器、8为支撑辊、14为预涂器pre-coater。根据图3，2层以上涂布液从狭缝模头涂布器7被供给至中间辊4，接着经由中间辊4被转印至涂覆辊5，然后被转印、涂布至基材I。中间辊4使用了表面经镜面加工的平坦形状的辊。另外，中间辊4在与涂覆辊5的接触部按照与涂覆辊5相反的方向旋转，涂覆辊5在与基材I的接触部按照与基材I相反的方向旋转。
[0051]另外，为了除去未转印至涂覆辊5而残留在中间辊4上的涂布液，在中间辊4上设置有刮取装置6。
[0052]另外，设置有预涂器14，从而能够在通过涂覆辊5将2层以上涂布液转印至基材I之前，对基材I预涂与在涂覆辊5上形成最下层的涂布液相同的涂布液。并且，预涂后，在所预涂的涂布液为液体状态的期间，利用涂覆辊5进行向基材I的转印。
[0053]对于使用预涂器预先对基材进行涂布的涂布液来说，在通过模头涂布器向涂覆辊供给的2层以上涂布液之中，使用与在涂覆辊上形成最下层的涂布液相同的涂布液。通过进行预涂，能够在利用涂覆辊进行转印时抑制来自基材行进线的上游侧的空气夹带。另外，通过使用与最下层相同的涂布液进行预涂，即使用于预涂的涂布液穿过涂覆辊和基材之间或侵入涂覆辊和基材之间，也不会妨碍最下层的液膜带来的稳定化效果，能够进行稳定的涂布。预涂中使用与上层的液体相同的液体或粘度高的涂布液的情况下，涂布液的弯月面的稳定化效果下降，容易产生条纹缺陷。
[0054]另外，预涂的液膜厚度等对外观几乎不产生影响，但气泡的混入等会穿过涂覆辊和基材之间，因而会产生影响。因此，为了防止在预涂时混入气泡，通过在预涂之前对基材在先预涂与所预涂的涂布液相同的涂布液，可以制作气泡混入更少的美观的涂布膜(图6参照)。
[0055]图4表示本发明的对基材进行涂布的方法的另一种实施方式。在图4中，未设置中间辊4，其它符号与图3相同。根据图4，2层以上涂布液从狭缝模头涂布器7被供给至涂覆辊5，接着被转印、涂布至基材I。另外，涂覆辊5在与基材I的接触部按照与基材I相反的方向旋转。
[0056]另外，为了除去未转印至基材I而残留在涂覆辊5上的涂布液，在涂覆辊5上设置有刮取装置6。
[0057]另外，设置有预涂器14，从而能够在通过涂覆辊5将2层以上涂布液转印至基材I之前，对基材I预涂与在涂覆辊5上形成最下层的涂布液相同的涂布液。并且，预涂后，在所预涂的涂布液为液体状态的期间，利用涂覆辊5进行向基材I的转印。
[0058]作为涂布对象的基材的量为少量的情况下，按照图4的方式能够稳定地进行涂布，但是在大量基材且需要连续涂布的情况下，涂覆辊发生磨损而形成不均匀形状，有时会产生涂布缺陷。因此，在以连续运转实施大量生产的情况下，优选图3的方式。
[0059]图5为狭缝模头涂布器7的放大图。例如在对基材涂布2层涂布液时，如图5所示，狭缝模头涂布器7可以具备供给各种液体的2个涂布液供给部7a、7b和优选的在涂布液供给部的上游侧产生负压的吸取部suctioning slot7c。因中间棍、涂覆棍的旋转在涂布液供给部会伴随有空气的流动。因此，若没有抽吸机构，则液膜中产生空气夹带的概率高，有时会形成涂布缺陷。因此，通过利用吸取部7c产生负压，可以解决上述问题，稳定保持所供给的涂布液的弯月面形状，确保相对于在基材上形成的膜厚的数倍程度的间隙，从而可以减缓因基材厚度变动而导致的间隙变动的影响从而进行稳定涂布。
[0060]向狭缝模头涂布器7供给涂布液也可以利用例如能够稳定喷出一定流量的泵来进行。此时，通过调整吸取部7c的负压、涂布液供给处的中间辊或涂覆辊与狭缝模头涂布器7前端部之间的间隙等，能够向中间辊上或涂覆辊上稳定供给涂布液。
[0061]实施例1
[0062]使用图1和图2所示的装置，按照表1中记载的涂布条件对板厚为0.8mm、板宽为300mm的镀锌钢板的卷材进行涂布，在镀锌钢板上形成了液膜。接着，进行干燥后的液膜外观的评价和液膜截面(层叠状态)的确认。
[0063]在图1、图2的涂布装置中，狭缝模头涂布器7具有用于2层涂布的涂布液供给部(未图示)和吸取部(未图示)。对于各辊的材质来说，中间辊4为实施过镀硬铬的表面平坦的金属辊，涂覆辊5为敷有橡胶的橡胶辊。橡胶敷设厚度为20mm，橡胶为聚氨酯橡胶且硬度为Hs55°。对于各辊的辊径来说，中间辊4、涂覆辊5均为150mm。使用的涂布液为5种，粘度分别为1.5mPa.s、2mPa.s、4mPa.S、IOmPa.s、20mPa.s,固体成分浓度分别为4%>
粘度系数是液温为20°C时的值。对于液膜厚度来说，在图1中，按照改变中间辊4上的上层、下层的涂布液厚度之比，使2层合起来为10 μ m的方式进行调整；在图2中，按照改变涂覆 辊5上的上层、下层的涂布液厚度之比，使2层合起来为ΙΟμπι的方式进行调整。
[0064]作为比较例，在改变上层和下层的涂布液等情况下进行，与发明例同样地进行了干燥后的液膜外观的评价和液膜截面的确认。
[0065]对于干燥后的液膜外观来说，切下干燥后的钢板进行目测和TEM截面观察，从而进行评价。对于未产生条纹而得到平滑覆膜的情况记为◎、仅产生了目测几乎注意不到的微量条纹的情况记为〇、基本在整个面上观察到清晰的条纹不均defects of streak mark的情况记为X。
[0066]另外，关于液膜的层叠状态，几乎没有2层的混合的液膜视为良好。观察到稍许混合但可分辨出2层的程度的截面视为大致良好。完全混合而不能分辨出2层的液膜视为不良。
[0067]将以上所得到的结果与条件一并列于表1。
[0068][表 1]
【权利要求】
1.一种对基材进行涂布的方法，其利用模头涂布器向旋转的涂覆辊供给2层以上涂布液，接着，使所述涂覆辊与连续行进的基材接触从而将所述2层以上涂布液转印至基材，其特征在于， 所述涂覆辊在与基材的接触部按照与基材相反的方向旋转， 对于利用所述模头涂布器供给的2层以上涂布液来说，在所述涂覆辊上形成最下层的涂布液的粘度系数记为μ 1、形成上层的涂布液的粘度系数记为μ 2时，μ I < μ 2, 将未转印至基材而残留在所述涂覆辊上的2层以上涂布液从所述涂覆辊上除去。
2.一种对基材进行涂布的方法，其利用模头涂布器向旋转的中间辊供给2层以上涂布液，接着，将所述2层以上涂布液从所述中间辊转印至旋转的涂覆辊，然后使所述涂覆辊与连续行进的基材接触从而将所述2层以上涂布液转印至基材，其特征在于， 所述中间辊在与涂覆辊的接触部按照与涂覆辊相反的方向旋转， 所述涂覆辊在与基材的接触部按照与基材相反的方向旋转， 对于利用所述模头涂布器供给的2层以上涂布液来说，在所述涂覆辊上形成最下层的涂布液的粘度系数记为μ 1、形成上层的涂布液的粘度系数记为μ 2时，μ I < μ 2, 将未转印至涂覆辊而残留在所述中间辊上的2层以上涂布液和/或未转印至基材而残留在所述涂覆辊的2层以上涂布液从所述中间辊和/或所述涂覆辊上除去。
3.如权利要求1或2所述 的对基材进行涂布的方法，其特征在于，在利用所述涂覆辊将2层以上涂布液转印至基材之前，利用涂布器对基材预涂与在所述涂覆辊上形成最下层的涂布液相同的涂布液，所述预涂之后，在基材上所预涂的涂布液为液体状态的期间，所述涂覆辊在与基材的接触部按照与基材相反的方向旋转，同时向所述基材进行转印。
4.如权利要求1或3所述的对基材进行涂布的方法，其特征在于，所述涂覆辊的转速记为V1、所述基材的行进速度记为V2时，0.5≤V1A2 ( 1.5。
5.如权利要求2或3所述的对基材进行涂布的方法，其特征在于，所述中间辊的转速记为V3、所述涂覆辊的转速记为V1、所述基材的行进速度记为V2时，0.5≤V3ZiV1≤1.5且0.5 ^ V1A2 ( 1.5。
6.如权利要求3~5中任一项所述的对基材进行涂布的方法，其特征在于，在对基材进行预涂之前，利用涂布器对基材在先预涂与在所述涂覆辊上形成最下层的涂布液相同的涂布液，所述在先预涂之后，在在先预涂的涂布液为液体状态的期间进行所述预涂。
7.如权利要求1~6中任一项所述的对基材进行涂布的方法，其特征在于，所述涂覆辊使用在金属辊上敷有橡胶而成的橡胶辊，所述模头涂布器中，在涂布部上游侧产生负压。
【文档编号】B05D1/28GK103974783SQ201280059634
【公开日】2014年8月6日 申请日期:2012年12月5日 优先权日:2011年12月9日
【发明者】小林弘和, 佐佐木成人 申请人:杰富意钢铁株式会社