專利名稱：多層滑動(dòng)模涂覆方法
本案為名稱是“多層滑動(dòng)模涂覆方法和裝置”、申請(qǐng)?zhí)枮椤?5192798.1”的專利申請(qǐng)的分案申請(qǐng)。
本發(fā)明涉及涂覆方法。更具體地說，本發(fā)明涉及一種使用模子的涂覆方法。
美國專利№2,681,294揭示了一種真空方法，這種方法用來穩(wěn)定直接擠壓和滑動(dòng)型的計(jì)量涂覆系統(tǒng)的涂覆流。這種穩(wěn)定作用提高了這些系統(tǒng)的涂覆能力。然而，這些系統(tǒng)即使使用粘度很低的液體也缺乏足夠的總體能力去提供某些涂覆產(chǎn)品所需要的薄的濕層。
美國專利№2,761,791公開了多種形式的擠壓與滑動(dòng)涂覆機(jī)，用這些涂覆機(jī)把多種涂覆液同時(shí)重疊多層地涂覆在一移動(dòng)的薄片上。然而，在所要求的薄片移動(dòng)速度和涂覆間隙的情況下，這些涂覆系統(tǒng)缺乏足夠的總體性能去維持某些涂覆產(chǎn)品所需的多濕層的厚度。美國專利№5,256,357揭示了一種在其中一個(gè)縫隙邊緣有欠切入量的多層涂覆模。兩個(gè)邊緣中之一個(gè)上的欠切入量改進(jìn)了某些情況下的涂覆狀況。
美國專利№4,445,458揭示了一種擠壓型涂覆模，這種涂覆模有一個(gè)斜收縮表面(beveled draw-down surface)，用以對(duì)涂覆流的下游側(cè)施加一邊界力，以及減少保持涂覆流所必須的真空量。真空的降低使振顫疵點(diǎn)和涂覆條紋或波紋降到最少量。為了提高涂覆質(zhì)量，斜表面相對(duì)縫隙軸線的鈍角以及斜面沿著縫隙軸線方向移向薄片(突出部分)(overhang)和移離薄片(縮進(jìn)部分)(underhang)的位置都必須是最佳的。最佳參數(shù)可以達(dá)到涂覆感光乳膠所需的高的質(zhì)量。但缺乏某些產(chǎn)品所需的薄層性能的能力。
美國專利№3,413,143揭示了一種具有雙縫隙的模子，這種模子把過量的涂覆液通過上游縫隙泵入涂覆流區(qū)域。進(jìn)入?yún)^(qū)域的近一半液體通過下游縫隙被排出涂覆流區(qū)域，其余部分涂覆在移動(dòng)薄片上。涂覆流中的過量液體具有穩(wěn)定效果，在不使用真空腔的情況下它能改進(jìn)性能。然而，這種裝置不能提供某些涂覆產(chǎn)品所需的性能，間隙與濕厚度的最大比率只有3。
美國專利№4,443,504揭示了一種滑動(dòng)涂覆裝置，在這種裝置中，滑動(dòng)表面與一水平基準(zhǔn)面的夾角的范圍從35°到50°，由一與涂覆輥輪相切的平面與滑動(dòng)表面構(gòu)成的輸出角的范圍為85°至100°。在這些范圍之內(nèi)的運(yùn)行能折衷解決從沿滑動(dòng)表面取得的較高的流體動(dòng)量的性能與從滑動(dòng)表面上的較高液體均涂力取得的涂覆均勻性之間的關(guān)系。然而，即使有一真空腔，這個(gè)系統(tǒng)也無法提供某些涂覆產(chǎn)品所需的性能。
歐洲專利申請(qǐng)№EP552653描述的是用一低能量氟化聚乙烯表面覆蓋與涂覆流相鄰的并在其下面的一滑動(dòng)涂覆模表面。覆蓋是在涂覆模口尖端下面的0.05至5.00mm處開始的，并從離開涂覆流的方向延伸。低能量覆蓋表面通過一裸金屬條而與涂覆?？诩舛朔珠_。這樣就確定了涂覆流的靜態(tài)接觸線。低能量覆蓋表面消除了涂覆條紋，并便于清潔模子。該專利申請(qǐng)中沒有提到將此法用于擠壓涂覆模。


圖1示出一已知的涂覆模10，它有一作為計(jì)量涂覆系統(tǒng)的一部分的真空腔12。涂覆液14由一泵16精確地供應(yīng)給模子10，以施加到一由支承輥20支承的移動(dòng)薄片18上。涂覆液經(jīng)一通道22供給一集流腔24，然后通過模子中的一縫隙26分配涂覆到移動(dòng)薄片18上。如圖2所示，涂覆液經(jīng)過縫隙26，然后在上游?？?0和下游?？?2以及薄片18間形成一連續(xù)的涂覆流28。尺寸f1和f2即?？?0和32的寬度的范圍一般為0.25至0.76mm。真空腔12在涂覆流的上游提供一真空以穩(wěn)定涂覆流。雖然在許多場合這種結(jié)構(gòu)在工作時(shí)是合適的，但還需要一種模子涂覆方法來提高已知方法的性能。
本發(fā)明是一種把多層涂覆液涂覆到一表面上的模子涂覆裝置。該裝置包括一模子，該模子有一帶有上游?？诘纳嫌文K、一帶有楔塊邊緣的楔塊和一帶有下游?？诘南掠文K。上游?？谟幸粋€(gè)模口面，楔塊邊緣有一個(gè)銳邊，下游模口有一個(gè)銳邊。一第一通道在上游模塊與楔塊之間貫穿模子，一第二通道在楔塊與下游模塊之間貫穿模子。第一通道有一由上游?？诤托▔K邊緣構(gòu)成的第一縫隙(slot)，第二通道有一由楔塊邊緣和下游?？跇?gòu)成的第二縫隙。第一涂覆液從第一縫隙排出模子，在上游模口、楔塊邊緣與將被涂覆的表面之間形成一連續(xù)的涂覆流以涂在被涂的表面上，第二涂覆液從第二縫隙排出模子，在楔塊邊緣、下游模口與被涂覆的表面之間形成一連續(xù)的涂覆流以涂在第一涂覆液上。即使提高真空，也不會(huì)有很多的涂覆流流進(jìn)?？诿媾c被涂覆表面間的空間。
?？诿娴男螤钆c要被涂覆的表面的形狀相符。如果被涂表面是彎曲的，那?？诿嬉彩菑澢?。模子還可以有一在涂覆流上游的真空以穩(wěn)定涂覆流。該真空由一具有真空塊面的真空塊形成的真空腔提供。真空塊面的形狀也與被涂覆的表面的形狀相符。上游?？诿媾c真空塊面的曲率半徑相同，它們相對(duì)于被涂表面的會(huì)聚度則可以相同也可以不同。
通過改變縫隙高度、過切入量和會(huì)聚度中的至少一個(gè)參數(shù)可以改進(jìn)涂覆性能。把縫隙高度、過切入量和會(huì)聚度彼此組合在一起來選擇，把?？诿娴拈L度、下游模塊的邊緣角度、涂覆縫隙的下游模塊表面與通過被涂覆的表面上的一直線的正切平面之間的模子迎角以及銳邊與將被涂覆的表面之間的涂覆間隙距離彼此組合在一起來選擇，其中，所述正切平面與銳邊平行且與銳邊直接相對(duì)。
在另一實(shí)施例中，模子包括一帶有上游?？诘纳嫌文K、一分隔件和一帶有下游?？诘南掠文K。上游?？谟幸粋€(gè)?？诿?，下游?？谟幸粋€(gè)銳邊。一第一通道在上游模塊與分隔件之間貫穿模子，一第二通道在分隔件與下游模塊之間貫穿模子。第一通道和第二通道組合成一個(gè)由上游模口和下游?？跇?gòu)成的縫隙。兩種涂覆液在模子縫隙內(nèi)匯集在一起，并以分開的層流形式流過該縫隙，從而形成一涂覆流并輸送到將被涂覆的表面上。
本發(fā)明的用模子涂覆的方法包括使第一涂覆液通過第一縫隙；使第二涂覆液通過第二縫隙；用在上游?？?、楔塊邊緣和被涂覆的表面之間的第一涂覆液形成一連續(xù)的涂覆流以涂在被涂的表面上；以及用在楔塊邊緣、下游?？诤鸵M(jìn)行涂覆的表面之間的第二涂覆液形成一連續(xù)的涂覆流以涂在第一涂覆流之上。即使增加真空，也不會(huì)有很多的涂覆流流進(jìn)?？诿媾c被涂覆表面間的空間。
方法還包括選擇?？诿骈L度、下游模塊的邊緣角度、涂覆縫隙的下游模塊表面與通過一被涂覆表面上的直線的正切平面P之間的模子迎角以及下游?？阡J邊與將被涂覆的表面之間的涂覆間隙距離時(shí)，把它們彼此組合在一起選擇，所述正切平面與下游?？阡J邊平行且與之直接相對(duì)；以及在選擇縫隙高度、過切入量和會(huì)聚度時(shí)，把它們彼此組合在一起選擇。方法還包括在涂覆流的上游施加一真空以穩(wěn)定涂覆流的工藝。
另一種方法包括使第一涂覆液通過第一通道；使第二涂覆液通過第二通道；第一涂覆液和第二涂覆液在模子縫隙內(nèi)匯集在一起；第一涂覆液和第二涂覆液以分開的層流形式流過縫隙，從而形成一涂覆流；把涂覆流輸送到將被涂覆的表面上。
本發(fā)明是一種把涂覆液涂覆到一表面上的模子涂覆裝置。該裝置包括一模子，該模子有一帶有上游模口的上游模塊、一集流腔塊、一帶有下游?？诘南掠文K、一真空塊和一滑動(dòng)表面。上游?？谟幸荒？诿?，第一集流腔塊有一銳邊。一第一通道在集流腔塊與下游模塊之間穿過模子。涂覆液從該通道排出模子，并沿滑動(dòng)表面滑動(dòng)，以在集流腔塊的銳邊、上游?？谂c要被涂覆的表面之間形成一連續(xù)的涂覆流。即使增加真空，也不會(huì)有很多的涂覆流流進(jìn)?？诿媾c被涂覆表面間的空間。?？诿娴男螤钆c將被涂覆的表面的形狀相符。
本發(fā)明也是一種把多層涂覆液涂覆到一表面上的多層模的涂覆裝置。該裝置包括一模子，該模子有一帶有上游?？诘纳嫌文K、一第一集流腔塊、一第二集流腔塊、一帶有下游模口的下游模塊、一真空塊和一滑動(dòng)表面。上游模口有一?？诿妫谝患髑粔K有一銳邊。一第一通道在第一集流腔塊與第二集流腔塊之間穿過模子。第一涂覆液從第一通道排出模子，并沿滑動(dòng)表面滑動(dòng)，以在集流腔塊的銳邊、上游?？谂c要被涂覆的表面之間形成一連續(xù)的涂覆流以涂在被涂覆的表面上。一第二通道在第二集流腔塊與下游模塊之間穿過模子。第二涂覆液從第二通道排出模子，并沿滑動(dòng)表面滑動(dòng)，以在集流腔塊的銳邊、上游?？谂c被涂覆的表面之間形成一連續(xù)的涂覆流，以涂在第一涂覆流上。
該本發(fā)明的模子涂覆方法包括使涂覆液通過一由一帶有銳邊的集流腔塊和一帶有一下游?？诘南掠文K構(gòu)成的通道；以及從該通道排出的涂覆液沿一滑動(dòng)表面滑動(dòng)，以在集流腔塊的銳邊、一有一?？诿娴纳嫌文？谂c被涂覆的表面之間形成一連續(xù)的涂覆流。即使增加真空，也不會(huì)有很多的涂覆流流進(jìn)模口面與被涂覆表面間的空間。
本方法還包括選擇?？诿娴拈L度、第一集流腔塊的邊緣角度以及銳邊與將被涂覆的表面之間的涂覆間隙距離時(shí)，把它們彼此組合在一起選擇；以及在選擇過切入量和會(huì)聚度時(shí)，把它們彼此組合在一起選擇。
一種涂覆多層的方法包括使一第一涂覆液通過一由一有銳邊的第一集流腔塊和一第二集流腔塊構(gòu)成的一第一通道；從該第一通道排出的第一涂覆液沿一滑動(dòng)表面滑動(dòng)，以在集流腔塊的銳邊、一上游?？谂c在被涂覆的表面之間形成一連續(xù)的涂覆流，以將第一涂覆液涂在被涂覆的表面上；使一第二涂覆液通過一由一第二集流腔塊和一下游模塊構(gòu)成的一第二通道；從該第二通道排出的第二涂覆液沿一滑動(dòng)表面滑動(dòng)，以在集流腔塊的銳邊、一上游?？谂c被涂覆的表面之間形成一連續(xù)的涂覆流，從而把第二涂覆液涂覆到第一涂覆液上。
圖1是已有技術(shù)涂覆模的剖面示意圖。
圖2是圖1模子的縫隙和模口的放大的剖視圖。
圖3是本發(fā)明擠壓模的剖視圖。
圖4是圖3模子的縫隙和?？诘姆糯蟮钠室晥D。
圖5是與圖4相似的縫隙和?？诘姆糯蟮钠室晥D。
圖6是另一真空腔構(gòu)造的剖面圖。
圖7是再一個(gè)真空腔構(gòu)造的剖面圖。
圖8是本發(fā)明另一擠壓模的剖視圖。
圖9A和9b是圖8模子的縫隙、工作面和真空腔的放大的剖視圖。
圖10A和10b是圖8模子的示意圖。
圖11示出了涂覆測試結(jié)果，將已有技術(shù)的擠壓模與本發(fā)明擠壓模對(duì)使用1.8厘泊粘度涂覆液時(shí)的性能進(jìn)行了比較。
圖12示出了使用2.7厘泊粘度涂覆液時(shí)試驗(yàn)結(jié)果的比較。
圖13是涂覆試驗(yàn)的一些數(shù)據(jù)。
圖14是本發(fā)明擠壓涂覆模使用九種不同的涂覆液時(shí)的恒定G/Tw線的示意圖。
圖15是本發(fā)明多層擠壓模的剖視圖。
圖16是圖15模子的工作面和真空腔的剖視圖。
圖17是多層擠壓模的另一實(shí)施例的剖視圖。
圖18視圖17模子的工作面和真空腔的剖視19是一已知的滑動(dòng)涂覆模的剖視圖。
圖20是一本發(fā)明多層滑動(dòng)涂覆模的剖視圖。
圖21是本發(fā)明一多層的擠壓滑動(dòng)組合涂覆機(jī)的剖視圖。
圖22是本發(fā)明另一實(shí)施例的模子剖視圖。
圖23是圖22模子的一種多層形式的剖視圖。
圖24是圖22的一種多層擠壓和滑動(dòng)相結(jié)合的模子的剖視圖。
本發(fā)明涉及一種模子涂覆方法和裝置，其中，模子包括一尖銳邊和一?？诿?land)，設(shè)置它們的目的是為了提高性能和使該性能最佳。?？诿娴男螤钆c直接施加涂覆液的區(qū)域的表面形狀相匹配。?？诿婵梢允菑澢?，以便與繞著一支承輥通過的薄片匹配，它也可以是平的，與橫跨在輥輪間的薄片匹配。
圖3示出了本發(fā)明帶有一真空腔42的擠壓模40。涂覆液14由一泵46供給模子40，以便施加到由一支承輥50支承的移動(dòng)薄片48上。涂覆液經(jīng)通道52到一集流腔54，然后通過一縫隙56分配并涂覆到移動(dòng)薄片48上。如圖4所示，涂覆液14經(jīng)過縫隙56，然后在上游?？?upstream die lip)60、下游模口(downstreamdie lip)62和薄片48之間形成一連續(xù)的涂覆流(coating bead)58。涂覆液可以是多種液體或其它流體中的一種。上游?？?0是上游模塊64中的一部分，下游?？?2是下游模塊66中的一部分?？p隙56的高度可由一U形墊片控制，該墊片可由黃銅或不銹鋼制成并框住。真空腔42在涂覆流的上游施加一真空，以穩(wěn)定該涂覆流。
如圖5所示，上游?？?0有一個(gè)彎曲的?？诿?8，下游模口62有一個(gè)銳邊70。這種結(jié)構(gòu)提高了總體性能，從而超過了已知的用模子的涂覆機(jī)的性能。性能的改進(jìn)意味著運(yùn)行時(shí)，允許提高薄片速度，增加涂覆間隙，采用粘度較高的涂覆液，加工出較薄的濕的涂層。
銳邊70應(yīng)該是潔凈、沒有缺口和毛刺，其直線度在25cm長度上應(yīng)該在1微米的范圍內(nèi)。銳邊半徑應(yīng)不大于10微米。彎曲模口面68的半徑應(yīng)等于支承輥50的半徑加上一極小的、非臨界的(non-critical)涂覆間隙和薄片厚度的留量0.13mm?；蛘?，彎曲?？诿?8的半徑可超過支承輥50的半徑，然后用墊片來調(diào)整?？诿嫦鄬?duì)薄片48的位置。模口面半徑與支承輥半徑相同時(shí)所能達(dá)到的給定會(huì)聚度在?？诿姘霃奖戎С休伆霃綍r(shí)，通過墊片的作用同樣可以達(dá)到。
圖5還示出了單層擠壓時(shí)的幾何工作參數(shù)的尺寸。上游模塊64的彎曲?？诿?8的長度L1的范圍從1.6mm到25.4mm。較佳長度L1為12.7mm。下游模塊66的邊緣角度A1的范圍從20°到75°，較佳的是60°。銳邊70的半徑應(yīng)從約2微米至4微米，最好小于10微米。涂覆縫隙56的下游模塊66的表面與通過薄片48表面上的一直線的正切平面P之間的模子迎角A2從60°到120°，較佳的是90°至95°，例如93°，所述正切平面與銳邊70平行且與之直接相對(duì)。涂覆間隙G1是銳邊70與薄片48之間的垂直距離。(涂覆間隙G1是在銳邊測定的，但在有幾個(gè)圖中，為了圖示清晰起見，所示的間隙不在銳邊。不管圖中G1的位置如何，由于薄片是彎曲的，間隙總是隨著離開銳邊而增大，間隙都是在銳邊測定的。)縫隙高度H的范圍從0.076mm到3.175mm。過切入量O是下游模塊66的銳邊70朝薄片48方向相對(duì)于上游模塊64上的彎曲?？诿?8下游邊緣72的距離或位置。過切入量也可被認(rèn)為是彎曲?？诿?8的下游邊緣72相對(duì)于銳邊70，從薄片48縮進(jìn)的距離(對(duì)任何給定的涂覆間隙G1)。過切入量的范圍從0mm到0.51mm，模子縫隙相對(duì)端的精度(setting)應(yīng)在2.5微米之內(nèi)。對(duì)于這種涂覆系統(tǒng)，例如要達(dá)到精密過切入量的一致性，需要一精密的安裝系統(tǒng)。如圖5所示，會(huì)聚度C是一彎曲?？诿?8逆時(shí)針離開與薄片48平行(或同心)的位置的角位移(以下游邊緣72作為旋轉(zhuǎn)中心)。會(huì)聚度的范圍從0°到2.29°，模子縫隙相對(duì)端的精度應(yīng)在0.023°之內(nèi)?？p隙高度、過切入量和會(huì)聚度以及流體參數(shù)如粘度都會(huì)影響模子涂覆裝置和方法的性能。
從總體性能來看，對(duì)于粘度在1000厘泊范圍之內(nèi)和之下的液體，最好是，縫隙高度為0.18mm，過切入量為0.076mm，會(huì)聚度為0.57°。采用其它縫隙高度的性能水準(zhǔn)與上述接近。在1000厘泊之上的粘度也發(fā)現(xiàn)了性能上的優(yōu)點(diǎn)。把會(huì)聚度定在0.57°時(shí)，最佳縫隙高度和過切入量的組合如下縫隙高度過切入量0.15mm 0.071mm0.20mm 0.082mm0.31mm 0.100mm0.51mm 0.130mm在上述液體粘度范圍中，對(duì)于任一給定的會(huì)聚度值，最佳過切入量值與縫隙高度值的平方根成正比。類似地，對(duì)于一定的縫隙高度值，最佳過切入量值與會(huì)聚度值的平方根成反比。
如圖6所示，真空腔42可以是上游模塊64的一體部分或固定于上游模塊64上的，以獲得精確的可重復(fù)的真空系統(tǒng)的氣體流動(dòng)。真空腔42是用真空塊74形成的，并通過一可選用的真空限制器76和一真空集流腔78連接到一真空源通道80。一彎曲的真空塊面82可以是上游模塊64的一體部分，也可以是固定于上游模塊64的真空塊74的一部分。真空塊面82的曲率半徑與彎曲?？诿?8的相同。彎曲?？诿?8與真空塊面82是一起精磨削的，以使它們彼此一致。這樣，真空塊面82和彎曲?？诿?8就具有相同的相對(duì)于薄片48的會(huì)聚度C。
真空塊面間隙G2是真空塊面82與在真空塊面下邊緣處薄片48的距離，是涂覆間隙G1、過切入量O和由彎曲?？诿?8的會(huì)聚度C引起的偏移的總和(不論G1在附圖中的位置如何，間隙總是真空塊面的下邊緣與薄片之間的垂直距離。)。當(dāng)真空塊面間隙G2較大時(shí)，外界空氣就會(huì)過量進(jìn)入真空腔42。即使真空源有足夠的能力補(bǔ)償和保持真空腔42的規(guī)定的真空壓力，空氣的流入也會(huì)降低涂覆性能。
在圖7中，真空塊面82是連接于上游模塊64的真空塊74的一部分。在加工期間，彎曲?？诿?8磨削出會(huì)聚度C。然后連接真空塊74，用不同的磨削中心精磨真空塊面82，使真空塊面82與薄片48平行，當(dāng)設(shè)定了所需的過切入量時(shí)，真空塊面間隙G2等于涂覆間隙G1。真空塊面的長度L2的范圍可以從6.35mm到25.4mm，較佳的長度L2是12.7mm。該實(shí)施例在困難的涂覆情況下的總體涂覆性能能力比圖6的實(shí)施例強(qiáng)，但總要對(duì)一組特定的運(yùn)行條件對(duì)它進(jìn)行精磨。所以，涂覆間隙G1或過切入量O是變化的，真空塊面間隙G2可能偏離其原來的最佳值。
在圖8和9中，模子40的上游模塊64安裝在一上游模塊的定位件84上，真空塊74安裝在一真空塊的定位件86上。上游模塊64上的彎曲?？诿?8和真空塊74上的真空塊面82彼此不是直接相連。真空腔42通過真空塊74和定位件86連接于其真空源。真空塊74與上游模塊64的安裝和定位是分開進(jìn)行的。這樣能提高模子的性能，獲得精確的可重復(fù)的真空系統(tǒng)的氣體流。與已知系統(tǒng)相比，真空塊系統(tǒng)的堅(jiān)固構(gòu)造還有助于提高性能。此外，真空塊74的這種構(gòu)造也能改進(jìn)其它已知涂覆機(jī)的性能，例如縫隙、擠壓和滑動(dòng)涂覆機(jī)的性能。一柔性真空密封條88在上游模塊64與真空塊74之間起到密封的作用。
真空塊面82和薄片48之間的間隙G2不受涂覆間隙G1、過切入量O或會(huì)聚度C變化的影響，在涂覆期間，可持續(xù)保持在其最佳值。真空塊面間隙G2的范圍可在0.076mm與0.508mm之間，間隙G2的較佳值是0.15mm。真空塊面82的較佳角位置是平行于薄片48。
涂覆期間，真空度可以調(diào)節(jié)，以生產(chǎn)出高質(zhì)量的涂覆層。當(dāng)以6微米厚的濕層和每分鐘30.5米的薄片速度涂覆一2厘泊涂覆液時(shí)，一般的真空度為51毫米水柱(mmH2O)。降低濕層厚度、提高粘度或增加薄片速度都需要超過150毫米水柱的較高真空度。與已知系統(tǒng)相比，本發(fā)明的模子具有較低的令人滿意的最小真空度和較高的令人滿意的最大真空度，在某些情況下，還能以零真空工作，這在已知系統(tǒng)中是不可能的。
圖10a和10b示出了一些位置調(diào)整和真空腔外殼。過切入量調(diào)整是使下游模塊66相對(duì)于上游模塊64移動(dòng)，以使銳邊70相對(duì)彎曲模口面68移向或移離薄片48。調(diào)整會(huì)聚度時(shí)，上游模塊64和下游模塊66一起繞著穿過下游邊緣72的軸線旋轉(zhuǎn)，使彎曲?？诿?8從圖10所示的位置離開平行于薄片48的位置或回到平行于薄片48的位置。涂覆間隙調(diào)整是使上游模塊64和下游模塊66一起移動(dòng)，以改變銳邊70與薄片48之間的距離，而真空塊在其安裝件86上保持不動(dòng)，真空密封條88撓曲，以免調(diào)整時(shí)空氣滲漏。通過一與真空塊74的端部相連的端板90，使從模子端部滲進(jìn)真空腔42的空氣滲漏達(dá)到最小，端板90搭接在上游模塊64的端部。真空塊74比上游模塊64長0.10mm至0.15mm，所以，在中心的條件下，各端板90與上游模塊64之間的空隙的范圍從0.050mm到0.075mm。
在涂覆期間，出現(xiàn)了一種意想不到的運(yùn)行特性。即使增加真空，進(jìn)入彎曲?？诿?8與移動(dòng)薄片48間空間的涂覆流也是很少的。這樣與已知擠壓涂覆機(jī)相比，就可使用較高的真空度，從而提供比較高的性能。即使所需的真空很小或不需要真空，本發(fā)明也具有超過已知系統(tǒng)的改進(jìn)的性能。涂覆流很少進(jìn)入彎曲模口面68與薄片48間的空隙的現(xiàn)象還意味著支承輥中的“溢流”(“runout”)對(duì)下游涂覆重量的影響與已知的擠壓涂覆機(jī)沒有什么不同。
圖11示出了一已知擠壓模性能與一本發(fā)明擠壓模性能相比的涂覆試驗(yàn)結(jié)果。在試驗(yàn)時(shí)，含有有機(jī)溶劑的1.8厘泊涂覆液施加到一光滑的聚酯薄膜片上。性能指標(biāo)是各涂覆系統(tǒng)的四個(gè)不同的涂覆間隙的最小濕層厚度，運(yùn)行速度在每分鐘15至60米的范圍內(nèi)。曲線A、B、C和D使用已知的已有技術(shù)的模子，并分別用0.254mm、0.203mm、0.152mm和0.127mm的涂覆間隙來進(jìn)行試驗(yàn)。曲線E、F、G和H使用本發(fā)明的一模子和上述的各個(gè)涂覆間隙。與已有技術(shù)的模子相比，顯而易見，本發(fā)明的濕層厚度較低。圖12對(duì)一個(gè)相類似的、涂覆液的粘度為2.7厘泊、涂覆間隙與上述相同的試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行了比較。又一次顯而易見地證明了本發(fā)明的性能優(yōu)點(diǎn)。
圖13收集了含有不同有機(jī)溶劑的七種不同的液體施加到光滑聚酯薄膜片上的涂覆試驗(yàn)的數(shù)據(jù)。這些結(jié)果比較了已有技術(shù)擠壓涂覆機(jī)(已有技術(shù))和本發(fā)明(新的)的性能。性能參數(shù)是多方面的。從薄片速度(Vw)、濕層厚度(Tw)、涂覆間隙、真空度或它們的組合可看出本發(fā)明的性能優(yōu)點(diǎn)。
對(duì)涂覆機(jī)性能的一個(gè)量度是針對(duì)一特定涂覆液和薄片速度，涂覆間隙與濕層厚度之比(G/Tw)。圖14示出了本發(fā)明一擠壓模對(duì)九個(gè)不同涂覆液的一系列恒定的G/Tw線和粘度值。液體涂覆在速度為每分鐘30.5米的光滑聚酯薄膜基片上。由于其它涂覆因素的影響，有幾個(gè)粘度值似乎出了格。在計(jì)算了圖11和12中的薄片速度為每分鐘30.5米的G/Tw值之后，還另外附加了四條性能線。從上到下，性能實(shí)線是用一已知的擠壓模涂覆的2.7厘泊和1.8厘泊液體的G/Tw，以及用本發(fā)明的擠壓模涂覆的2.7厘泊和1.8厘泊液體的G/Tw。本發(fā)明的G/Tw數(shù)值線比已有技術(shù)的涂覆模的大。此外，本發(fā)明的線接近恒定的G/Tw線，平均分別為18.8和16.8。已知涂覆機(jī)的線的G/Tw在它們長度上的變化比較大。本發(fā)明具有把涂覆流的濕厚度保持在較低值的改進(jìn)很大的工作特征，工作特征超過了已知系統(tǒng)。
圖15和16示出了本發(fā)明帶有真空腔102的多層擠壓模100。模子100包括一上游模塊104、一楔塊106和一下游模塊108。真空腔102的真空壓力經(jīng)一真空塊110供給。上游模塊104安裝在一上游模塊定位件112上，真空塊110由一真空塊定位件114支承。第一涂覆液116經(jīng)第一通道118供給到第一集流腔120，然后通過第一縫隙122分配，以在薄片48上形成一第一濕涂覆層。第二涂覆液124經(jīng)第二通道126供給到第二集流腔128，然后通過第二縫隙130分配，以在第一涂覆層上形成一第二濕涂覆層。兩種液體在涂覆流132處匯集在一起。
或者，第二通道126可在楔塊106中形成。此外，若干通道(未示)可橫向通過模子100，例如通過楔塊106。這些通道可容納冷的或熱的水或其它流體，以冷卻或加熱模子。
在這個(gè)構(gòu)造中，兩個(gè)銳邊即下游邊緣134和楔塊邊緣136可以對(duì)過切入量進(jìn)行調(diào)節(jié)。對(duì)兩個(gè)涂覆液流動(dòng)的縫隙122和130也可以進(jìn)行縫隙高度的調(diào)節(jié)。業(yè)已發(fā)現(xiàn)，兩個(gè)邊緣中的一個(gè)的欠切入量能在某些情況下改進(jìn)多層涂覆狀況。兩條邊緣134和136的過切入量(朝向薄片48)和欠切入量(離開薄片48)的測量是相對(duì)于彎曲?？诿?40的下游邊緣138進(jìn)行的。沿涂覆縫隙130移動(dòng)的下游模塊108上的銳邊134的調(diào)整范圍是從0.51mm欠切入量到0.51mm過切入量。沿涂覆縫隙122移動(dòng)的楔塊106上的楔塊邊緣136的調(diào)整裝置的調(diào)整范圍是從0.51mm欠切入量到0.51mm過切入量。兩縫隙的高度H1和H2的范圍從0.076mm到3.175mm。在彎曲?？诿?40的會(huì)聚度定為0.57°、兩縫隙的高度定為0.254mm的情況下，楔塊邊緣136的最佳過切入量為0.0mm，下游模塊108上的下游邊緣134為0.076mm。真空塊110上的真空塊面142與薄片48的之間的間隙的范圍可從0.076mm到0.508mm，但最佳的是0.15mm。一柔性密封條144在上游模塊104與真空塊110之間起密封的作用。這個(gè)模子的原理也可應(yīng)用于涂覆三層或更多層的多層模子。
圖17和18示出帶有一真空腔152的多層擠壓模150的另一個(gè)實(shí)施例。模子150包括一上游模塊154、一縫隙墊片156和一下游模塊158。真空腔152的真空壓力經(jīng)一真空塊160供給。上游模塊154安裝在一上游模塊定位件162上，真空塊160由一真空塊定位件164支承。第一涂覆液116經(jīng)第一通道166提供給第一集流腔168，而第二涂覆液124經(jīng)第二通道170提供給第二集流腔172。兩種涂覆液在模子150內(nèi)側(cè)匯集在一起，并以分開的重疊層的形式流過縫隙174。涂覆液116和117通過涂覆流176在薄片48上形成兩層濕的涂覆層。或者，可以用一楔塊代替縫隙墊片156以把兩個(gè)集流腔168和172分開。
只有一個(gè)下游模塊158上的銳邊178需要調(diào)整其相對(duì)于上游模塊154上的彎曲模口面182的下游邊緣180的過切入量。縫隙高度、過切入量和會(huì)聚度的范圍與圖5中的規(guī)定相同。最好是，縫隙高度為0.18mm，過切入量為0.076mm，會(huì)聚度為0.57°。真空塊160上的真空塊面184與薄片48之間的間隙范圍從0.076mm到0.508mm，最好是0.15mm。一彈性密封條186避免了上游模塊154與真空塊160之間的滲漏。
圖19示出了一已知的滑動(dòng)涂覆模200。該模子有一真空腔202、一液體分配集流腔204、一液體流動(dòng)縫隙206和一滑動(dòng)表面208。涂覆液被涂覆在繞過一支承輥20通過的薄片18上。涂覆流邊緣210是在模子上的3.2mm寬的平的工作面。通常涂覆流邊緣210定為在沿支承輥的半徑線R上，該半徑線R在水平線之下，與水平線的夾角A3為10°，模子滑動(dòng)表面208朝水平線下面傾斜一個(gè)角度A4即25°。
圖20示出了一帶有傳統(tǒng)工作面角度和一真空腔222的本發(fā)明的多層滑動(dòng)涂覆模220。模子220包括一真空塊224、一上游模塊226、一第一集流腔塊228、一第二集流腔塊230和一下游模塊232。涂覆流邊緣238沿支承輥半徑線R定位，該半徑線R在水平線之下，與水平線的夾角A3為10°，使模子滑動(dòng)表面236朝水平線下面傾斜一個(gè)角度A4即25°。重要的大小和位置是涂覆流邊緣的角度A1、過切入量O、會(huì)聚度C、涂覆間隙G1和真空塊面間隙G2。沒有涂覆液縫隙直接為涂覆流提供涂覆液。涂覆液沿著滑動(dòng)表面236往下流，一直流到涂覆流邊緣238上。這種滑動(dòng)涂覆機(jī)具有超過已知的滑動(dòng)涂覆機(jī)的優(yōu)良性能。涂覆流邊緣的角度A1可以在50°至90°之間變化。最佳的涂覆流邊緣角度A1是80°。在會(huì)聚度C定為0.57°的情況下，最佳過切入量O為0.076mm。在運(yùn)行中，第一涂覆液116經(jīng)過第一縫隙240，沿著滑動(dòng)表面236往下流到涂覆流，在那里就在薄片48上形成第一涂覆層。第二涂覆液124經(jīng)過第二縫隙242，沿著滑動(dòng)表面244往下流，在滑動(dòng)表面236上的第一涂覆液上方，一直流到涂覆流，在那里它在第一層上形成第二涂覆層。
圖21示出本發(fā)明的一擠壓和滑動(dòng)組合的涂覆機(jī)250，它可用于多層或單層的擠壓和滑動(dòng)組合的涂覆機(jī)。涂覆機(jī)250包括一真空塊224、一上游模塊226、一第一集流腔塊228、一第二集流腔塊230和一下游模塊232。涂覆流邊緣238定位在沿支承輥半徑線R上，該半徑線R在水平線之下，與水平線的夾角A3為10°，使模子滑動(dòng)表面236朝水平線下面傾斜一個(gè)角度A4即25°?；蛘?，涂覆流邊緣238設(shè)置得使從第一縫隙252排出的流體在涂覆點(diǎn)與薄片48垂直。
重要的尺寸和位置是涂覆流邊緣的角度A1、第一縫隙252的高度、過切入量O、會(huì)聚度C、涂覆間隙G1和真空塊面間隙G2。最佳的涂覆流邊緣角度A1是80°。在會(huì)聚度C定為0.57°、第一縫隙252的高度為0.15mm的情況下，最佳過切入量O為0.076mm。第一涂覆液116經(jīng)過第一縫隙252到涂覆流，在薄片48上形成一第一涂覆層。第二涂覆液124經(jīng)過第二縫隙254沿滑動(dòng)表面236往下流到涂覆流，在第一層上形成第二涂覆層。第三涂覆液256經(jīng)過第三縫隙258，沿滑動(dòng)表面244往下，流過在滑動(dòng)表面236上方的第二涂覆液124到涂覆流，在第二層上形成第三涂覆層。
圖22所示的本發(fā)明的一滑動(dòng)涂覆模所采用的工作面的角比在已知的系統(tǒng)中使用的陡峭。模子310中的涂覆機(jī)邊緣定位在半徑線R上，該半徑線在水平線之上，與水平線的夾角A3的范圍從35°到90°，最好是45°?；瑒?dòng)表面312與正切于支承輥314的平面P之間的夾角A6的范圍從30°到75°，最佳是55°。這樣滑動(dòng)表面312與垂直面的夾角A7為10°。涂覆液通過入口通道316被泵到集流腔318，然后經(jīng)過一涂覆縫隙320沿滑動(dòng)表面312往下，最后涂覆到薄片48上。真空腔324保證了涂覆流的穩(wěn)定性，真空塊326的安裝和調(diào)整是與上游模塊的支承件328分開進(jìn)行的。根據(jù)涂覆液的流變學(xué)和流動(dòng)速度來選擇不同的滑動(dòng)表面長度L，從而形成平滑的無疵點(diǎn)的涂覆層?；瑒?dòng)表面的長度L的范圍從1.6mm到50.8mm。粘度在10厘泊之下的液體在12.7mm以及更短的滑動(dòng)長度上運(yùn)行比較好。粘度在10厘泊之上的液體在大于12.7mm長的滑動(dòng)長度上運(yùn)行比較好。
在一個(gè)例子中，滑動(dòng)表面的長度是38.1mm，過切入量是0.076mm，會(huì)聚度是0.38°。粘度為100厘泊的涂覆液涂覆在速度為每分鐘15.2米的鋁箔上。真空是63.5毫米水柱，涂覆間隙是0.508mm，濕層厚度是0.027mm(G/Tw=18.8)。涂覆是光滑而無疵點(diǎn)的。
圖23示出了圖22模子的多層結(jié)構(gòu)。圖24示出了圖22模子的擠壓和滑動(dòng)組合的多層結(jié)構(gòu)。過切入量和會(huì)聚度如上所示那樣。在這兩種情況中，最佳邊緣角A1都是80°。
權(quán)利要求
1．一種用模子把多層涂覆液涂覆到涂覆表面上的方法，包括使第一涂覆液(116)通過由一帶有上游模口的上游模塊(104)和一帶有楔塊邊緣的楔塊(106)構(gòu)成的第一縫隙(122)，其中，上游?？谟幸荒？诿?140)，楔塊邊緣有一銳邊(136)；使第二涂覆液(124)通過一由楔塊(106)和一帶有下游?？诘南掠文K(108)構(gòu)成的第二縫隙(130)，其中，下游?？谟幸讳J邊(134)；用在上游?？?、楔塊邊緣和被涂覆的表面之間的第一涂覆液(116)形成一連續(xù)的涂覆流(132)以加在待涂覆的表面上；以及用在楔塊邊緣、下游?？诤鸵M(jìn)行涂覆的表面之間的第二涂覆液(124)形成一連續(xù)的涂覆流(132)以加在第一涂覆液上；其特征在于，還包括如下步驟選擇?？诿骈L度L、下游模塊的邊緣角度A1、涂覆縫隙的下游模塊表面與通過一與被涂覆的表面上的直線的正切平面P之間的模子迎角A2以及銳邊與將被涂覆的表面之間的涂覆間隙距離G時(shí)，把它們彼此組合在一起選擇，所述正切平面平行且直接相對(duì)于下游?？阡J邊；以及在選擇縫隙的高度H、過切入量O和會(huì)聚度C時(shí)，把它們彼此組合在一起選擇。
2．如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于還包括步驟使第一涂覆液和第二涂覆液(116、124)中的至少一個(gè)涂覆液在排出縫隙(122、180)之后沿滑動(dòng)表面(236、244)滑移。
3．一種用模子涂覆的方法，包括使涂覆液(116)通過一由一帶有銳邊的集流腔塊(228)和一帶有下游模口的下游模塊(232)構(gòu)成的通道；以及從所述通道排出的涂覆液(116)沿一滑動(dòng)表面(236)滑移，以在集流腔塊銳邊、形成有?？诿娴纳嫌文？谂c將被涂覆的表面之間形成一連續(xù)的涂覆流；其特征在于還包括步驟選擇模口面長度L、集流腔塊的邊緣角度A1以及銳邊與將被涂覆的表面之間的涂覆間隙距離G時(shí)，把它們彼此組合在一起選擇；以及在選擇過切入量O和會(huì)聚度C時(shí)，把它們彼此組合在一起選擇。
4．如權(quán)利要求1或3的任一項(xiàng)所述的方法，還包括步驟選擇?？诿娴男螤?，使之與將被涂覆的表面的形狀相符。
全文摘要
一種用模子涂覆的方法和裝置包括一模子,該模子有一帶有上游?？诘纳嫌文K、一中心塊、一帶有下游?？诘南掠文K和一真空塊。上游模口有一?？诿?第一集流腔塊有一銳邊。?？诿娴男螤钆c被涂表面的形狀相符。至少改變縫隙高度H、過切入量O和會(huì)聚度C中的一種參數(shù)可以提高涂覆性能。模子可有一滑動(dòng)表面,涂覆液從一通道中排出模子,沿滑動(dòng)表面滑移以在集流腔塊銳邊、上游模口與被涂表面間形成一連續(xù)的涂覆流。該模子可包括多個(gè)通道以進(jìn)行多層涂覆。
文檔編號(hào)B05D1/00GK1308993SQ0110457
公開日2001年8月22日 申請(qǐng)日期1995年3月16日 優(yōu)先權(quán)日1994年4月29日
發(fā)明者小詹姆斯·R·瓦格納, 戴維·J·斯坎倫, 加里·W·梅爾, 奧馬爾·D·布朗 申請(qǐng)人:美國3M公司