專利名稱：印模涂層的方法和裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及涂層方法，尤其是，涉及使用印模的涂層方法。
背景技術(shù)：
美國(guó)專利第2,681,294號(hào)揭示一種用于直接擠壓和滑動(dòng)型式的計(jì)量涂層裝置的穩(wěn)定涂層珠粒的真空方法。這種穩(wěn)定加強(qiáng)了這些裝置的涂層能力。然而，這些涂層裝置即使在很低液體粘度時(shí)也在總體上不具備提供為一些涂層產(chǎn)品所要求的薄濕層的足夠能力。
美國(guó)專利第2,761,791揭示了同時(shí)按不同層關(guān)系將多種液體粒涂到一運(yùn)動(dòng)輪箍上的各種各樣形式的擠壓和滑動(dòng)的涂層裝置。然而，對(duì)一些被涂層產(chǎn)品來(lái)說(shuō)，這些涂層裝置不具備足夠的在所需要的輪箍轉(zhuǎn)速和涂層間隙下保持所要求的多濕層厚度的整體性能。
美國(guó)專利第5,256,357揭示了一種帶有在兩槽邊之一上的下咬合(under-bite)的多層敷涂印模。在兩邊之一上的下咬合在一些情形下改善了涂層情況。
美國(guó)第4,445,458號(hào)專利揭示了一種帶有一斜切減小表面的擠壓型珠粒涂層印模，該斜切減小表面將邊界力強(qiáng)加在涂層珠粒下游側(cè)上并減小了保持珠粒所必需的真空值。真空度的減小使震抖的缺點(diǎn)和涂層條痕減小到最小的程度。為了改進(jìn)涂層質(zhì)量，必須使斜面相對(duì)于槽軸線的鈍角以及沿著斜面的槽軸線朝著輪箍(外伸)和離開輪箍(下伸)的定位最佳化。這種最佳化產(chǎn)生為淫層感光乳劑所需要的高質(zhì)量。然而，仍缺乏為一些被涂層產(chǎn)品所需要的薄層性能。
美國(guó)專利第3,413,143揭示了兩個(gè)槽的印模，過(guò)多的涂層液體是通過(guò)上游槽被泵入涂層珠粒區(qū)域的。大約一半的進(jìn)入流體通過(guò)下游槽被泵出所述珠粒區(qū)域而剩下部分被敷涂到運(yùn)動(dòng)輪箍上。在珠粒上的過(guò)多的液體具有一種穩(wěn)定的作用，從而在不用真空室的情況下改善了性能。然而，這種裝置并未提供為一些所述最大間隙濕厚比(gap-to-wet-thickness ratio)僅為3的涂層產(chǎn)品所需要的性能。
美國(guó)專利第4,443,504號(hào)揭示了一種滑動(dòng)式涂層裝置，在該裝置上在滑動(dòng)表面與一水平基準(zhǔn)平面之間的角度是在35°至50°范圍內(nèi)，而由相對(duì)涂層滾筒的切向與所述滑動(dòng)表面之間所形成的移送(take off)角度的是在85°至100°范圍內(nèi)。當(dāng)工作參數(shù)落在這些范圍內(nèi)時(shí)，便提供了在由沿滑動(dòng)方向的高流體沖量獲得的性能與由克服所述滑動(dòng)表面的高流體均涂力產(chǎn)生的敷涂均勻性之間的一個(gè)折衷方案。然而，即使用一個(gè)真空室，這種裝置也并未提供為一些被涂層產(chǎn)品所需要的性能。
對(duì)于擠壓式印模涂層裝置所遇到的一個(gè)公共問題是發(fā)生由在涂層珠粒附近的印模唇部上的已干的液體殘余物所產(chǎn)生的涂層上的條痕。這尤其對(duì)于含有高揮發(fā)性的溶劑的低粘度液體是確實(shí)存在的。在PCT專利申請(qǐng)WO93/14878中所說(shuō)明的解決這個(gè)問題的一種方案包括在與唇部表面相鄰的印模表面上設(shè)置含氟樹脂復(fù)蓋層以防止這些表面被涂層液體沾濕。這減少了條痕、滴濕和邊的波紋度。然而，復(fù)蓋層延伸到波紋唇部邊上，并產(chǎn)生容易損壞的不精確的機(jī)械匹配部件。
歐洲專利申請(qǐng)EP552653說(shuō)明了用一低能量的氟化聚乙烯表面復(fù)蓋與涂層珠粒相鄰并在其之下的滑動(dòng)涂層印模表面。復(fù)蓋是在敷涂唇部末端之下0.05-5.00毫米開始并延伸離開涂層珠粒。所述的低表面能量的復(fù)蓋層通過(guò)一裸金屬條與所述涂層唇部末端分開。這確定了珠粒的固定接觸線。所述低能量復(fù)蓋層消除了涂層條痕并有助于清潔。而對(duì)于擠壓式涂層印模，則未見提及使用這種復(fù)蓋層。


圖1示出一個(gè)已有技術(shù)的涂層印模10，它帶有一個(gè)作為計(jì)量涂層裝置的一部分的真空室12。借助一個(gè)泵16將一種涂層液體14精確地供向用于敷涂到由一支承輥20支承的運(yùn)動(dòng)輪箍18上的印模10。涂層液體通過(guò)一通道22被供向一進(jìn)管24，用于通過(guò)在印模中的槽26進(jìn)行分配并敷涂到運(yùn)動(dòng)輪箍18上。如圖2中所示，涂層液體通過(guò)槽26并在上游印模唇部30和上游印模唇部32與輪箍18之間形成一連續(xù)的涂層珠粒28。唇部30、32的寬度尺寸f1和f2通常是在0.25至0.76毫米的范圍內(nèi)。真空室12在珠粒的上游施加一個(gè)真空度以穩(wěn)定珠粒。雖然這種結(jié)構(gòu)在許多情況下是可勝任工作但仍需要有一種可改善已知方法性能的印模涂層方法。
發(fā)明概述本發(fā)明是一種用于將流體印模敷涂到一表面上的裝置。所述裝置包括一印模，所述印模有一帶一個(gè)上游唇部的上游條塊和一帶一個(gè)下游唇部的下游條塊。上游唇部形成為一個(gè)接合面，而下游唇部形成為一尖邊。一通路在上、下游條塊之間穿過(guò)印模。所述通路包括由上、下游唇部形成的一個(gè)槽以便涂層流體從所述槽排出印模以在上、下印模唇部與被敷涂表面之間形成一連續(xù)的涂層珠粒。
改變槽高度、復(fù)咬合間隙(overbite)和會(huì)聚度(convergence)中至少一個(gè)可以改善涂層性能。槽高度、復(fù)咬合間隙和會(huì)聚度可相互組合地選定，以及接合面的長(zhǎng)度、上游條塊的邊角、在涂層槽的下游條塊表面和通過(guò)在被涂層的表面上與尖邊平行且直接相對(duì)的一直線的切向平面之間的印模迎角以及在尖邊和被涂層的表面之間的涂層間距可相互組合地選定。
所述接合面的形狀與被涂層的表面形狀相一致。如表面是彎曲的，則接合面也是彎曲的。所述印模還可以包括在珠粒的上游施加一真空以穩(wěn)定珠粒?？梢杂靡痪哂幸粋€(gè)帶接合面的真空條塊的真空室來(lái)施加所述真空。所述真空接合面的形狀也與被涂層表面的形狀相一致。所述結(jié)合面和真空接合面可具有同樣的彎曲半徑并可以具有相對(duì)被涂層表面的相同或不同的會(huì)聚度。
一可替換的柔性條可被夾持在敷涂槽之上的兩下游條塊之間以有利于已損壞的復(fù)咬合邊的更換。借助于通過(guò)所述下游條塊施加的真空可以使所述條保持在固定的位置上。
一低表面能量復(fù)蓋層可以被敷涂到與尖邊相鄰的下游條塊的表面以及與接合面下游邊相鄰的接合面表面上。這呈現(xiàn)一通常波浪形的表面。所述低表面能量復(fù)蓋層不需要完全延伸到下游條塊和結(jié)合面的邊上。即使增大真空度珠粒也不明顯地運(yùn)動(dòng)進(jìn)入接合面和被涂層表面之間的空間。
本發(fā)明的印模涂層的方法包括使涂層流體通過(guò)一槽；通過(guò)改變接合面和尖邊的相對(duì)方位中至少之一來(lái)提高涂層性能；相互組合地選擇接合面的長(zhǎng)度、下游條塊的邊角、在敷涂槽的下游條塊表面與通過(guò)在被涂層表面上與尖邊平行并直接相對(duì)的一條直線的切向平面之間的印模迎角以及在尖邊和被敷涂表面之間的涂層間距；以及相互組合地選擇槽高度、復(fù)咬合間隙和會(huì)聚度。所述方法還可包括在珠粒的上游施加真空以穩(wěn)定珠粒的步驟。
在另一實(shí)施例中，所述印模可具有一帶一個(gè)上游唇部的上游條塊、一帶一個(gè)中間唇部的中間條塊和一帶一個(gè)下游唇部的下游條塊。所述上游唇部形成一接合面，中間唇部形成一尖邊，而下游唇部形成一尖邊。一第一通路在上游條塊和中間條塊之間穿過(guò)印模。所述通路具有由上游唇部和中間唇部形成的一第一槽，而涂層流體從所述第一槽排出印模以在上游印模唇部、中間印模唇部和被涂層表面之間形成一連續(xù)的涂層珠粒。一第二通路在中間條塊和下游條塊之間穿過(guò)印模并具有由中間和下游唇部形成的一第二槽。一預(yù)定數(shù)量的涂層流體離開珠粒并在第二槽內(nèi)再進(jìn)入印模，而在珠粒內(nèi)留剩的涂層流體被敷涂到被涂層的表面上。即使增大真空度珠粒也不明顯地進(jìn)入在接合面和被涂層表面之間的空間內(nèi)。
本實(shí)施例的印模涂層的方法包括使涂層流體通過(guò)一第一槽；使涂層流體排離第一槽以在一上游印模唇部、中間印模唇部和被敷涂表面之間形成一連續(xù)的涂層珠粒；使離開珠粒的一預(yù)定數(shù)量的涂層流體通過(guò)一第二槽；以及將在珠粒內(nèi)剩留的涂層流體敷涂在被涂層的表面上。
附圖簡(jiǎn)要說(shuō)明圖1是一已有技術(shù)的涂層印模的示意剖面圖；圖2是圖1印模的槽和唇部的放大剖面圖；圖3是本發(fā)明的一擠壓式印模的剖面圖；圖4是圖3印模的槽和唇部的經(jīng)放大的剖面圖；圖5是類似圖4的槽和唇部的剖面圖；圖6是一替代的真空室布置的剖面圖；圖7是另一種替代的真空室布置的剖面圖；圖8是本發(fā)明的一替代的擠壓式印模的剖視圖；圖9a和9b是圖8的印模的槽、表面和真空室的經(jīng)放大的剖面圖；圖10a和10b是圖8的印模的示意圖；圖11顯示對(duì)用于1.8厘泊粘度的涂層液體的已有技術(shù)的擠壓式印模與本發(fā)明的擠壓式印模進(jìn)行性能比較的涂層試驗(yàn)結(jié)果；圖12顯示對(duì)于2.7厘泊粘度的涂層液體的比較試驗(yàn)結(jié)果；圖13是由涂層試驗(yàn)獲得的數(shù)據(jù)匯總表；圖14是用于本發(fā)明的一擠壓式涂層印模對(duì)九種不同涂層液體的常數(shù)G/TW線的曲線圖；圖15是一柔性唇部條的橫剖面圖；圖16是借助通過(guò)下游條塊施加的輕微真空而被保持在固定位置上的一薄膜條的剖面圖；圖17是本發(fā)明一擠壓式印模的具有低表面能量復(fù)蓋層的表面的剖面圖；圖18是類似于圖17的本發(fā)明一擠壓式印模的一表面的經(jīng)放大的剖面圖；圖19是本發(fā)明另一實(shí)施例的示意剖視圖；圖20是圖19的印模表面和印模的涂層珠粒的經(jīng)放大的剖面圖。
詳細(xì)說(shuō)明本發(fā)明是一種印模涂層方法和裝置，其中所述印模包括被設(shè)置得可改善并優(yōu)化性能的一尖邊和一接合面。所述接合面的構(gòu)形可與在涂層液體敷涂的最接近區(qū)域的表面的形狀相匹配。所述接合面可被彎曲得與繞一支承輥通過(guò)的輪箍相匹配或所述接合面可以是平的以與在兩輥間的輪箍的自由跨度相配合。
圖3示出帶有本發(fā)明的一真空室42的擠壓式印模40。通過(guò)一泵46將涂層液體14供給印模40以敷涂被一支承輥50支承的運(yùn)動(dòng)輪箍48。通過(guò)一通道52將涂層液體供給一進(jìn)管54以通過(guò)一槽56將其分配并敷涂到運(yùn)動(dòng)輪箍48上。如圖4所示，涂層液全14通過(guò)槽56并在上游印模唇部60、下游印模唇部62和輪箍48中間形成一連續(xù)涂層珠粒。涂層液體可以是多種液體或其它流體的一種。上游印模唇部60是上游條塊64的一部分，而下游條塊唇部62是下游條塊66的一部分。槽56的高度可以用一U形墊片控制，該墊片可以由黃銅或不銹鋼制成并可以被定邊。真空室42在珠粒的上游施加真空以穩(wěn)定涂層珠粒。
如圖5所示，上游唇部60形成為一彎曲的接合面68，而下游唇部62形成為一尖邊70。這種構(gòu)形與已有技術(shù)的印模型式的涂層裝置相比改善了整體性能。經(jīng)改善的性能表明可允許以提高的輪箍轉(zhuǎn)速和增大的涂層間隙及用較大的涂層液體粘度工作并產(chǎn)生較薄的濕涂層厚度。
所述尖邊應(yīng)該是清潔的并且沒有裂縫和毛刺，并且其每25厘米長(zhǎng)度上的不直度不超過(guò)1微米。尖邊的半徑應(yīng)不大于10微米。該邊可以由如圖所示的一個(gè)銳角形成或可由一直角或鈍角形成，并可以有一斜面或沒有斜面。或者，該邊可以在下游唇部62的一個(gè)延伸部分上由一“下垂鼻部”(“drop nose”)形成，該鼻部使槽56變窄。不管邊的結(jié)構(gòu)如何都要求有合適的復(fù)咬合間隙以保持性能。彎曲的接合面68的半徑應(yīng)等于支承輥50的半徑加上用于涂層間隙和輪箍厚度的一個(gè)最小的，而非臨界的0.13毫米的余量?；蛘?，彎曲的接合面68的半徑可以超過(guò)支承輥50的半徑，而且可以采用墊片來(lái)使接合面相對(duì)于輪箍48定方位。由具有與支承輥相同直徑的接合面實(shí)現(xiàn)的一給定的會(huì)聚度C可以通過(guò)借助墊片控制接合面的方法用具有大于支承輥的直徑的接合面來(lái)逼近。
圖5還示出用于單層擠壓的幾何工作參數(shù)的尺寸。在上游條塊64上的彎曲接合面68的長(zhǎng)度L1的可以在1.6毫米至25.4毫米的范圍內(nèi)。較理想的長(zhǎng)度L1是12.7毫米。下游條塊66的邊角A1可以在10°至75°的范圍內(nèi)，而較理想是60°。尖邊70的邊半徑應(yīng)大約是2微米至4微米而較理想是小于10微米。在涂層槽56的下游條塊66表面與通過(guò)在輪箍48表面上平行并直接相對(duì)于尖邊70的一直線的切向平面P之間的印模迎角A2可以是在30°至150°的范圍內(nèi)，而較理想為90°至95°，例如93°。涂層間隙G1是在尖邊70與輪箍48之間的垂直距離。(涂層間隙A1是在尖邊上測(cè)量得到，但在一些圖中為畫圖清晰起見表示為與尖邊分隔開。不管在附圖中G1的位置如何—并且由于輪箍是彎曲的當(dāng)輪箍運(yùn)動(dòng)離開尖邊時(shí)間隙是增大的—間隙總是在尖邊上測(cè)量的。)槽高度H可以在0.76毫米至3.175毫米的范圍內(nèi)。復(fù)咬合間隙O是下游條塊66的尖邊在朝輪箍48的方向上相對(duì)于在上游條塊64上彎曲接合面68的下游邊72定位控制得到的。復(fù)咬合間隙還可看作是對(duì)于任何給定的涂層間隙G1，彎曲接合面68的下游邊72相對(duì)于尖邊70離開輪箍48的一個(gè)縮進(jìn)距離。復(fù)咬合間隙可在0毫米至0.102毫米的范圍內(nèi)，而印模槽的兩相對(duì)端上的調(diào)整值應(yīng)在相互間2.5微米內(nèi)。例如為達(dá)到精確的復(fù)咬合間隙的均勻性就需要一個(gè)用于這種涂層裝置的精確安裝裝置。會(huì)聚度C是如圖5中所示，彎曲接合面68離開與輪箍48相平行(或同心)的一個(gè)位置的一逆時(shí)針的角度定位，而下游邊72是旋轉(zhuǎn)中心。會(huì)聚度可以在0°至4.58°的范圍內(nèi)，而在印模槽的相對(duì)兩端上的定位控制應(yīng)在相互間的0.023°內(nèi)。所述槽高度、復(fù)咬合間隙和會(huì)聚度以及流體特性例如粘度影響著印模涂層裝置的性能和方法的實(shí)施。
從整體性能觀點(diǎn)看，對(duì)于粘度為1000厘泊或小于1000厘泊的液體，較為理想的是槽高度為0.18毫米，復(fù)咬合間隙是0.076毫米，而會(huì)聚度是0.57°。采用其它的槽高度的性能水平可能接近同樣的性能水平。還可以發(fā)現(xiàn)性能在粘度大于1000厘泊時(shí)比較理想。如果將會(huì)聚度保持在0.57°時(shí)，則其它最佳的槽高度和復(fù)咬合間隙組合如下槽高度 復(fù)咬合間隙0.15毫米 0.071毫米0.20毫米 0.082毫米0.31毫米 0.100毫米0.51毫米 0.130毫米在上主棕液體粘度范圍內(nèi)，對(duì)于任何給定的會(huì)聚度值來(lái)說(shuō)，最佳的復(fù)咬合間隙值看來(lái)是直接正比于槽高值的平方根。
如圖6所示，真空室42可以是上游條塊64的一整體部分或被夾緊到上游條塊64上以允許精確的、可重復(fù)的真空裝置氣體流動(dòng)。真空室42采用一真空條塊74構(gòu)成并且通過(guò)一任選的真空節(jié)流閥76和一真空進(jìn)管78與一真空源通道80相連接。一彎曲的真空接合面82可以是上游條塊64的一個(gè)整體部分或是被固定在上游條塊64上的真空條塊74的一部分。真空接合面82具有與彎曲接合面68相同的彎曲半徑。所述彎曲接合面68和真空接合面82可以一起被精磨以使它們相互間“對(duì)齊”(“in line”)。然后真空接合面82和彎曲的接合面68具有相同的相對(duì)于輪箍48的會(huì)聚度C。
真空接合面間隙G2是處在真空接合面82下邊上的真空接合面82和輪箍48之間的距離并且是涂層間隙G1、復(fù)咬合間隙O和由彎曲接合面68的會(huì)聚度C引起的位移的總和。(不管在圖中G1的位置如何，所述間隙總是真空接合面的下邊與輪箍之間的垂直距離)。如果真空接合面間隙G2較大，則會(huì)發(fā)生環(huán)境空氣過(guò)多地流入真空室42的情況。雖然真空源可具有補(bǔ)償和保持在真空室42處的規(guī)定的真空壓力水平，但是空氣的流入仍可使涂層性能變壞。
在圖7中，真空接合面82是與上游條塊64相聯(lián)結(jié)的真空條塊74的一部分。在制造過(guò)程中，彎曲接合面68是隨會(huì)聚度C“磨進(jìn)”而被磨光的。然后聯(lián)結(jié)真空條塊74并采用不同的磨削中心精磨真空接合面82以使真空接合面82與輪箍48相平行以及當(dāng)所需要的復(fù)咬合會(huì)間隙值被設(shè)定時(shí)真空接合面間隙G2等于涂層間隙G1。真空接合面長(zhǎng)度L2可以在6.35毫米至25.4毫米的范圍內(nèi)。較理想的長(zhǎng)度L2為12.7毫米。本實(shí)施例在困難的涂層情形中具有比圖6實(shí)施例大的整體涂層性能，但對(duì)于某一規(guī)定的工作條件它始終要經(jīng)精磨。這樣，當(dāng)涂層間隙G1或復(fù)咬合間隙O被改變時(shí)，真空接合面間隙G2可以將離其最佳值。
在圖8和9中，印模40的上游條塊64是安裝在一上游條塊定位器84上，而真空條塊74是安裝在一真空條塊定位器86上。在上游條塊64上的彎曲接合面68和在真空條塊74上的其空接合面82不相互直接連接。真空室42是通過(guò)真空條塊74和定償還器86與其直空源相連接。對(duì)真空條塊74的安裝和定位是與上游條塊64的安閉和定位分開的。這便改善了印模的性能并允許精確的可重復(fù)的真空裝置的氣體流動(dòng)。真空條塊裝置的這種堅(jiān)固的結(jié)構(gòu)與已有技術(shù)的裝置相比較還有助于提高性能。另外，用于真空條塊74的這種結(jié)構(gòu)可以改善其它已有技術(shù)的涂層裝置，例如槽式、擠壓式和滑動(dòng)式涂層裝置的性能。一柔性真空密封條在上游條塊64和真空條塊74之間起到密封作用。
在真空接合面82和輪箍48之間的間隙G2不受涂層間隙G1、復(fù)咬合間隙O或會(huì)聚度C變化的影響，并在涂層過(guò)程中可以連續(xù)地被保持在其最佳值上。真空接合面間接可以設(shè)定在0.076毫米至0.508毫米的范圍內(nèi)。用于間隙G2的較理想值是0.15毫米。對(duì)真空接合面82的較理想的角度定全是與輪箍48相平行。
在涂層過(guò)程中，真空水平被調(diào)節(jié)成可獲得最理想質(zhì)量的涂層。當(dāng)以6微米濕層厚度和30.5米/分的輪箍轉(zhuǎn)速敷涂一種2厘泊涂層液體時(shí)，典型的真空水平是51毫米水柱。減小濕層厚度、增大粘度或提高輪箍轉(zhuǎn)速就需要超過(guò)150毫米水柱的較高的真空水平。本發(fā)明的印模相對(duì)已有技術(shù)的裝置而言具有更低的最小滿意真空水平和更高最大滿意真空水平并且在一些情形中可以以已有技術(shù)裝置不可能的零真空工作。
圖10a和10b示出一些定位調(diào)整和真空室的閉合方案。復(fù)咬合間隙調(diào)整使下游條塊66相對(duì)于上游條塊64平移以使尖邊70相對(duì)于彎曲的接合面68的下游邊72朝輪箍48或離開輪箍48運(yùn)動(dòng)。調(diào)整會(huì)聚度使上游條塊64和下游條塊66一起環(huán)繞通過(guò)下游條72轉(zhuǎn)動(dòng)的一軸線旋轉(zhuǎn)，以便彎曲接合而從圖10所示位置離開與輪箍48相平行的方向運(yùn)動(dòng)或向著所述平行方向向后運(yùn)動(dòng)。涂層間隙調(diào)整使上游條塊64和下游條塊66一起改變尖邊70與輪箍48之間的距離，而在調(diào)整過(guò)程中真空條塊保持固定在其支座86上以及真空密封條88撓曲以防止空氣泄漏。在印模兩端處進(jìn)入真空室42的空氣泄漏借助于被安裝于真空條塊74兩端上復(fù)蓋上游條塊64兩端的端板90減小到最小程度。真空條塊要比上游條塊64長(zhǎng)0.10毫米至0.15毫米，這樣在對(duì)準(zhǔn)中心的狀態(tài)下，在每塊端板90與上游條塊64之間的間隙將落在0.050毫米至0.075毫米的范圍內(nèi)。
在涂層過(guò)程中已經(jīng)觀察到一個(gè)意想不到的工作特性。即使增大真空度，珠粒也不明顯地運(yùn)動(dòng)進(jìn)入在彎曲接合面68和運(yùn)動(dòng)輪箍48之間的空間中。這就允許采用比用已有技術(shù)的擠壓式涂層裝置所能達(dá)到的更高的真空水平，相應(yīng)地，就能提供更高的性能水平。即使在要求很小或無(wú)真空的場(chǎng)合，本發(fā)明也呈現(xiàn)超過(guò)已有技術(shù)裝置的改善的性能。珠粒并不明顯運(yùn)動(dòng)進(jìn)入在彎曲接合面68和輪箍48之間的空間的這種情況還意味著在支承輥50上“流出”(“runout”)對(duì)下游涂層重量的作用無(wú)異于對(duì)已有技術(shù)的擠壓式涂支裝置的作用。
圖11用圖表表示出已有技術(shù)擠壓印模與本發(fā)明的擠壓式印模性能比較的涂層試驗(yàn)結(jié)果。在這些試驗(yàn)中，含有一種有機(jī)溶劑的1.8厘泊的涂層液體被敷涂到普通的聚酯薄膜輪箍上。性能判據(jù)標(biāo)準(zhǔn)是在對(duì)兩種涂層裝置的第一種超過(guò)15至60米/分轉(zhuǎn)速范圍的四種不同涂層間隙時(shí)的最小濕層厚度。曲線A、B、C和D采用已知的已有技術(shù)的印模，并分別以0.254毫米、0.203毫米、0.152毫米和0.127毫米的涂層間隙完成的。曲線E、F、G和H是采用本發(fā)明的模具在相同的各自涂層間隙時(shí)完成的。與已技術(shù)的印模相比較，本發(fā)明的較低的濕厚度水平是顯而易見的。圖12示出在相同涂層間隙時(shí)對(duì)于2.7厘泊粘度的一種類似涂層液體的比較試驗(yàn)結(jié)果。同樣，本發(fā)明的性能優(yōu)勢(shì)也可清楚地看出。
圖13是由將以七種不同粘度和含有不同有機(jī)溶劑的液體敷涂到普通的聚酯薄膜輪箍上的涂層試驗(yàn)得到的數(shù)據(jù)匯總表。這些結(jié)果比較了已有技術(shù)的涂層裝置(PRIOR)與本發(fā)明(NEW)的性能。性能判據(jù)標(biāo)準(zhǔn)是混合的。本發(fā)明的性能優(yōu)點(diǎn)可以在輪箍轉(zhuǎn)速(Vw)、濕層厚度(Tw)、涂層間隙，真空水平或它們的組合上看出。
涂層性能的一個(gè)測(cè)量值是對(duì)于特定的涂層液體和輪箍轉(zhuǎn)速的涂層間隙與濕層厚度之比(G/TW)。圖14示出本發(fā)明的一個(gè)擠壓式印模對(duì)于九種不同涂層液體的一系列常數(shù)G/TW線和粘度值。在30.5米/分的輪箍轉(zhuǎn)速時(shí)將液體敷涂在普通的聚酯薄膜底上。由于其它可敷涂性能因素的影響一些粘度值看來(lái)不夠理想。在從圖11和12中對(duì)30.5米/分輪箍轉(zhuǎn)速計(jì)算出G/TW后添加了四條附加性能曲線。從上到下，實(shí)線的性能曲線是用一已有技術(shù)擠壓印模敷涂的對(duì)于2.7厘泊和1.8厘泊液體的G/TW值和用本發(fā)明的擠壓印模敷涂的對(duì)于2.7厘泊和1.8厘泊的液體的G/TW值。本發(fā)明的性能曲線表明其G/TW值要比已有技術(shù)的涂層印模的性能曲線的G/TW大。此外，用于本發(fā)明的性能曲線分別接近平均值為18.8和16.8的常數(shù)G/TW的性能曲線。已有技術(shù)的涂層裝置的性能曲線顯示在它們的長(zhǎng)度方向上G/TW值有相當(dāng)大的變化。本發(fā)明能以較已有技術(shù)裝置改善很多的工作特性將一涂層珠粒保持在較小濕層度厚度上。
為了有利于損壞的復(fù)咬合邊的更換，可以采用替代機(jī)加工磨削邊一些方案。圖15示出一被夾緊在涂層槽之上兩下游條塊之間的可更換的柔性條350。所述柔性條可以是不銹鋼塞尺坯料或其它金屬、或塑料薄膜并且可以使用在本發(fā)明的任一個(gè)實(shí)施例上。一用于在不銹鋼塞尺坯料上磨削尖邊的夾緊裝置可以在磨削過(guò)程中使邊毛刺減小到最小程度。圖16示出借助通過(guò)下游條塊所施加的小真空度被保持在固定位置上的柔性條。在另一個(gè)替代實(shí)施例中，可以用一細(xì)不銹鋼絲產(chǎn)生尖邊。所述鋼絲可以被拉伸。
已有技術(shù)的擠壓式印模碰到的一個(gè)共同問題是在涂層內(nèi)產(chǎn)生由在涂層珠粒附近的印模唇部上的已干的液體殘余物引起的條紋。這對(duì)于含有一種高揮發(fā)性溶劑的低粘度液體來(lái)說(shuō)是更為普遍存在的。在圖17中，低表面能量復(fù)蓋層260被敷涂到與尖邊相鄰的下游條塊66的表面上以及敷涂到與其下游邊72相鄰的彎曲接合面68上。這個(gè)復(fù)蓋層可以是一種氟化聚乙烯，而且即使被敷涂到一種經(jīng)精密磨的金屬底面材料上也呈與通常波浪形的表面。如果復(fù)咬合間隙O是側(cè)對(duì)側(cè)地精確設(shè)定在印模上2.5微米內(nèi)，則可以獲得最理想的結(jié)果。
在圖18的實(shí)施例中，低表面能量復(fù)蓋層260不延伸到邊70和72上。這些復(fù)蓋層260可以作為一襯里262被施加，所述襯里的形成步驟是通過(guò)在彎曲接合面68上切割凹槽，施加超量的低表面能量材料使之填滿凹槽，然后圓弧磨削整個(gè)彎曲接合面，以使狹窄的金屬條264與“不沾濕”的復(fù)蓋的襯里262平齊。襯里262的深度可以在0.013毫米至0.127毫米的范圍內(nèi)。窄條264的寬度可以在0.127毫米至0.762毫米的范圍內(nèi)。一類似的低表面能量的襯里可以在夾邊之上從0.127毫米起至0.762毫米的上游條塊66表面上產(chǎn)生。由于采用經(jīng)精密磨削的與邊70和72相鄰的條264，這就便利于復(fù)咬合的精密調(diào)整并且可以保護(hù)低表面能量層免遭損壞和分離。
圖19和20示出用于印模涂層的本發(fā)明的一個(gè)裝置，在這個(gè)裝置中過(guò)多的涂層液體從印模270被連續(xù)地計(jì)量供入涂層珠粒中，而一些涂層流體逐步減少地計(jì)量流出，以將規(guī)定量的液體敷涂到運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)箍上。通過(guò)泵272將涂層液體14供給印模270，而通過(guò)一第二泵276使涂層液體返回液體儲(chǔ)存器274中。利用一穩(wěn)定的真空室278，印模270將精確地計(jì)量供給量的涂層液體敷涂到在支承輥280上運(yùn)動(dòng)的輪箍48上。
一上游條塊282、一中間條塊284和一下游條塊286面對(duì)輪箍48。涂層液體14通過(guò)一進(jìn)液通道288被泵入進(jìn)管290并通過(guò)一流動(dòng)槽292進(jìn)入涂層珠粒。同時(shí)，一預(yù)定量的涂層液體通過(guò)一排出槽294被泵出涂層珠粒進(jìn)入排出管296和通過(guò)一排出通道298。保留在珠粒內(nèi)的涂層液體被敷涂到運(yùn)動(dòng)輪箍48上。這種裝置在性能上要超過(guò)已有技術(shù)的裝置。
在一個(gè)例子中，其中當(dāng)在供給槽292與通過(guò)涂層珠粒的切向平面P之間的迎角A2是135°，而在排出槽294和切向平面P之間的迎角A5是115°時(shí)，則印模參數(shù)設(shè)定如下。供給槽292高度是0.15毫米，而其復(fù)咬合間隙(與彎曲接合面的下游邊72相比較的中間邊300)為0.0毫米。排出槽294為0.076毫米，而其復(fù)咬合間隙(與中間邊300相比較的下游邊70)為0.076毫米。排出槽294的橫越輪箍的寬度是3.2毫米(小于供給槽292的寬度)以消除在珠粒內(nèi)的夾雜空氣。會(huì)聚度C為0.23°。當(dāng)以30.5米/分輪箍轉(zhuǎn)速敷涂一種2厘泊的液體時(shí)，濕層厚度TW為0.020毫米，而涂層間隙G1是0.20毫米(G/TW＝10)。在此例中，涂層液體需要量的154％通過(guò)供給泵272供給，而總量的35％(去掉整個(gè)超出量)通過(guò)排出泵276被抽出。當(dāng)以15.2米/分輪箍轉(zhuǎn)速敷涂時(shí)，濕層厚度TW為0.0076毫米，而涂層間隙G1是0.20毫米(G/TW＝26.3)，而涂層液體需要量的558％通過(guò)供給泵272供給，而總量的82％通過(guò)排出泵276抽出。涂層是光滑并且無(wú)條紋的。
或者，在供給槽292和切向平面P之間的迎角A2在90°至135°的范圍內(nèi)，而在排出槽294與切向平面P之間的迎角A5可以在60°至115°的范圍內(nèi)。另外，真空條塊可以與上游條塊282分開地安裝和調(diào)整。
權(quán)利要求
1.一種用于將流體涂層敷涂到一表面上的印模涂層裝置，它包括一印模40，它具有一帶有一上游唇部60的上游條塊64和一帶有一下游唇部62的下游條塊66，其中所述上游唇部形成為一接合面68，而下游唇部形成為一尖邊70；和一在上游條塊64和下游條塊66之間穿過(guò)印模40的通路，其中所述通路由一由上游唇部60和下游唇部62形成的一槽56組成，涂層流體14從所述槽排出印模以在上游印模唇部、下游唇部和被涂層表面之間形成一連續(xù)的涂層珠粒58。
2.如權(quán)利要求1所述的印模涂層裝置，其特征在于，所述尖邊70相對(duì)于接合面68的下游邊定位以產(chǎn)生一復(fù)咬合間隙O。
3.如權(quán)利要求1所述的印模涂層裝置，其特征在于，所述接合面68離開與輪箍相平行或同心的一個(gè)位置成角度地定位，而用接合面的下游邊作為旋轉(zhuǎn)中心。
4.如權(quán)利要求1所述的涂層裝置，其特征在于，在所述尖邊與所述表面之間的間隙要是在表面上的涂層厚度10倍以上。
5.如權(quán)利要求1所述的涂層裝置，其特征在于，它還包括用于通過(guò)至少改變槽高度H、復(fù)咬合間隙O和會(huì)聚度C之一來(lái)改善涂層性能的裝置，所述槽高度、復(fù)咬合間隙和會(huì)聚度相互組合地被選定，其中，接合面68的長(zhǎng)度L1、下游條塊66的邊角A1、在涂層槽的下游條塊表面和通過(guò)在被敷涂表面上與尖邊70平行并直接相對(duì)的一直線的切向平面之間的印模迎角A2以及在尖邊和被涂層表面之間的涂層間距G是相互組合地被選定。
6.如權(quán)利要求1所述的印模涂層裝置，其特征在于，所述接合面68的形狀與被涂層表面的形狀相一致。
7.如權(quán)利要求1所述的印模涂層裝置，其特征在于，它還包括用于在珠粒58的上游施加一真空以穩(wěn)定珠粒的裝置，它包括一具有作為其上游封閉的真空接合面82的真空室42。
8.如權(quán)利要求7所述的印模涂層裝置，其特征在于，所述接合面68和真空接合面82是彎曲的并具有同樣的彎曲半徑，所述真空接合面與所述接合面同心并具有形成接合面的相對(duì)于被涂層表面的相同的會(huì)聚度C，所述真空接合面具有相對(duì)被涂層表面的零會(huì)聚度，而接合面是以恒定的設(shè)定值相對(duì)于被涂層表面會(huì)聚。
9.如權(quán)利要求1所述的印模涂層裝置，其特征在于，所述下游唇部62包括一可更換的柔性條350。
10.如權(quán)利要求9所述的印模涂層裝置，其特征在于，所述的可更換的柔性條350借助于通過(guò)下游條塊66被施加的小真空度被保持在涂層槽之上的固定位置上。
11.如權(quán)利要求1所述的印模涂層裝置，其特征在于，所述下游唇部62是由一拉伸的細(xì)金屬絲組成。
12.如權(quán)利要求1所述的印模涂層裝置，其特征在于，它還包括一被施加到與所述尖邊70相鄰的下游條塊66的表面上的低表面能量復(fù)蓋層260，以及一被施加到與其下游邊相鄰的接合面68上呈通常波浪形表面的低表面能量復(fù)蓋層260，所述兩低表面能量復(fù)蓋層不完全延伸到下游條塊和接合面的邊上。
13.一種將一流體涂層敷涂到一表面上的方法，它包括使涂層流體14通過(guò)一槽56，所述槽是由帶一上游唇部60的上游條塊64和帶一下游唇部62的下游條塊66形成，所述上游唇部形成為一接合面68，而下游唇部形成為一尖邊70；以及相互組合地選定槽高度H、復(fù)咬合間隙O和會(huì)聚度C。
14.如權(quán)利要求13所述的方法，其特征在于，它還包括將所述尖邊設(shè)置在離開所述表面是所述表面上的涂層厚度10倍以上的一個(gè)距離上。
15.如權(quán)利要求13所述的方法，其特征在于，它還包括相互組合地選定接合面68的長(zhǎng)度L1、下游條塊66的邊角A1、在涂層槽的下游條塊表面和通過(guò)在被敷涂表面上與尖邊平行并直接相對(duì)的一直線的切向平面之間的印模迎角A2，以及在尖邊和被敷涂表面之間的涂層間距G。
16.如權(quán)利要求13所述的方法，其特征在于，它還包括在珠粒58的上游施加一真空以穩(wěn)定珠粒的步驟。
17.如權(quán)利要求13所述的方法，其特征在于，它還包括選定與被涂層表面形狀相一致的接合面68的形狀。
18.一種用于將流體涂層敷涂到一表面上的印模涂層裝置，它包括一印模270，它具有一帶一上游唇部60的上游條塊282、一帶有中間唇部的中間條塊284和一帶有下游唇部的下游條塊286，其中上游唇部形成為一接合面68，中間唇部形成為一尖邊300，以及下游唇部形成為一尖邊70；以及一在上游條塊282和中間條塊824之間穿過(guò)印模的第一通路，所述通路由一由上游唇部部和中間唇部形成的第一槽292組成，涂層流體14從第一槽排出印模以在上游印模唇部、中間印模唇部和被涂層表面之間形成一連續(xù)的涂層珠粒58，一第二通路在中間條塊和下游條塊之間穿過(guò)印模，所述通路由一由中間和下游唇部形成的第二槽294組成，一預(yù)定數(shù)量的涂層流體離開珠粒并在第二槽內(nèi)重新進(jìn)入印模，而在珠粒的剩下的涂層流體被敷涂在被涂層的表面上。
19.如權(quán)利要求18所述的印模涂層裝置，其特征在于，所述接合面68的形狀與被涂敷表面的形狀相一致。
20.如權(quán)利要求18所述的印模涂層裝置，其特征在于，它還包括用于通過(guò)至少改變槽高度H、復(fù)咬合間隙O和會(huì)聚度C之一改善涂層性能的裝置，所述槽高度、復(fù)咬合間隙和會(huì)聚度組合地被選定，以及接合面長(zhǎng)度L、中間和下游條塊的邊角A1和在敷涂槽的下游條塊表面和通過(guò)在被涂層表面上與下游唇部尖邊下端行并直接相對(duì)的一直線的切向平面之間的印模迎角A2以及在下游唇部尖邊和被涂層表面之間的涂層間距G是相互組合地被選定。
21.一種印模涂層的方法，它包括使涂層流體14通過(guò)一第一槽292，該槽是由帶上游唇部的上游條塊282和帶中間唇部的中間條塊284形成，其中上游唇部形成為一接合面68，而中間唇部形成為一尖邊300；從第一槽292排出涂層流體14以在上游印模唇部、中間印模唇部和被涂層表面之間形成一連續(xù)的涂層珠粒58；使一預(yù)定量的涂層流體14從珠粒58中通向一第二槽294，所述第二槽是由中間條塊284和帶一下游唇部的下游條塊286形成，其中下游唇部形成為一尖邊70以從珠粒中去掉預(yù)定量的涂層流體；以及將留剩在珠粒內(nèi)的涂層流體14敷涂到被涂層的表面上。
22.如權(quán)利要求21所述的方法，它還包括以下步驟相互組合地選擇接合面的長(zhǎng)度L、中間和下游條塊的邊角A1，在敷涂槽的下游條塊表面與通過(guò)在被涂層表面上與下游唇部尖邊平行并直接相對(duì)的一直線的切向平面之間的印模迎角A2，以及在下游唇部尖邊和被涂層表面之間的涂層間距G；以及相互組合地選定槽高度H、復(fù)咬合間隙O和會(huì)聚度C。
23.如權(quán)利要求21所述的方法，其特征在于，所述接合面68的形狀與被涂層表面的形狀相一致。
全文摘要
一種印模涂層方法和裝置，所述裝置包括一印模(40)，它具有帶上游唇部(60)的一上游條塊(64)和帶下游唇部(62)的一下游條塊。所述上游唇部(60)形成為一接合面(68)而下游唇部(62)形成為一尖邊(70)。接合面的形狀與被涂層表面的形狀相一致。至少改變槽高度H、復(fù)咬合間隙O和會(huì)聚度C之一可以改善涂層的性能。一可更換的柔性條(350)被用在敷涂槽之上以便利被損壞的復(fù)咬合邊的更換。一低表面能量涂層可以被敷涂到下游條塊和接合面表面上。
文檔編號(hào)B05D1/26GK1147218SQ95192830
公開日1997年4月9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)明者奧馬爾D·布朗, 加里W·梅爾 申請(qǐng)人:美國(guó)3M公司