涂覆底材的干燥系统技术方案

一种干燥涂覆底材的方法，它包括： 放置一冷凝表面，该冷凝表面与所述底材分开，并基本上在纵向与该底材的路径相对应，以在底材与冷凝表面之间形成一纵向间隙； 蒸发底材中的液体以形成蒸汽； 在不需要外加对流的情况下把蒸汽传送到冷凝表面； 在冷凝表面上冷凝蒸汽以形成凝液； 用比重力更大的力去除冷凝表面上凝液，而不允许出现不均匀的冷凝液膜。（*该技术在2016年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种传送物体和能量并干燥一底材上的涂层的方法和设备。本专利技术尤其涉及在一封闭的区域中传送物体和能量并干燥底材。
技术介绍
干燥诸如坯片之类的涂覆或涂层底材需要向涂层提供能量，随后去除蒸发的液体。从涂层中蒸发的液体可以是任何包括诸如有机溶剂物系和包括水基溶剂物系的无机体系的的溶剂。对流、传导、辐射和微波能量可用来向涂覆或涂层坯片提供能量。外加对流和压力气流可用来去除被蒸发的液体。外加对流可称为输入功率所产生的和故意引起的对流。它排除仅仅由坯片的移动引起的对流、自然对流和其他不可避免的力引起的对流。在某些蒸汽是无毒性的诸如水蒸发的情况中，蒸汽可通过闪蒸排出到环境大气中而被去除。在传统的干燥技术中，需要大量的惰性或非惰性气体来去除从气/液界面中蒸发的液体。这些干燥器在要干燥的涂覆坯片与容纳大量气流的干燥壳体的顶部之间需要大的空间。在气/液界面上，干燥取决于扩散、对流、因坯片移动和冲击空气流所形成的边界层气流、蒸汽粘度以及液体与蒸汽的状态变化对流等因素。这些现象直接在涂覆坯片的上方发生，一般在表面的15厘米范围之内。由于传统干燥器在涂覆坯片之上有一大的空间，它们只能控制大量气流的的平均速度和温度，它们控制在气/液界面附近的这些现象的能力是有限的。对于有机溶剂物系，这些大气流中的蒸汽浓度保持在较低的程度，一般为1-2％，保留在蒸汽/气体混合物的可燃极限之下。这些大气流是用来去除处理过程中所蒸发的液体。封闭、加热、加压和控制这些气流的费用占了干燥器成本的主要部分。省去对这些大气流的需求将是极有利的。这些气流被引到冷凝系统，以在排出之前用大的热交换器或具有刮片的激冷轧辊分离蒸汽。这些冷凝系统距离大量气流中的涂覆坯片相当远。由于在这种气流中的低蒸汽浓度，这些系统体积大，成本高，而且必须在低温下工作。把冷凝系统靠近涂覆底材是比较有利的，因为那儿的蒸汽浓度高。但是，传统的热量交换器是通过重力来排除冷凝液体而回到涂层表面，所以除非它们是倾斜的或有一个收集容器，就会影响制品质量。如果它们有一个收集容器，它们就能脱离高浓度的坯片表面。如果它们是倾斜的，液滴可能仍然是个问题。此外，传统的热交换器不是平的，以便跟随坯片路径和控制干燥工况。美国专利第4,365,423号描述了一种干燥系统，该干燥系统在要干燥的坯片上使用一种有小孔的表面，使涂层免遭由大气流产生的湍流的影响而避免斑纹的出现。但是，这种系统不能消除外加对流，需要使用第二级低效率的溶剂回收，干燥速度下降。此外，由于干燥速度下降，该专利指出仅对5-25％的干燥器长度使用这种保护。德国Offenlegungeschrift的专利第4009797号描述了一种在一干燥外壳内的以去除蒸发液体的溶剂回收系统。一具有刮片的激冷轧辊安装在坯片表面之上，并去除呈液态的蒸汽。没有外加对流去除蒸发液体。但是，轧辊仅仅处在干燥器长度上的一小段的表面附近的高蒸汽浓度区。它不能对气/液界面的状况提供最理想的控制。事实上，当轧辊转动时，它可能在坯片表面附近形成湍流。此外，当涂覆坯片的一系列平坦的表面移动通过干燥器时，该系统的形状不能与之相适应。因此，该系统在用一个小的平面间隙去控制干燥状况的情况下是不能运行的，并不能达到最佳的冷凝效率。英国专利第1401041号描述了一种溶剂回收系统，该系统没有传统干燥所需的大气流，它使用在涂覆底材附近的加热和冷凝板工作。溶剂在冷凝板上冷凝，随后冷凝的液体因重力排到一收集装置中。这种设备仅仅是通过重力来去除冷凝表面上的液体。因此，冷凝表面不能放在涂覆底材的上方，因为重力将会使冷凝的液体回到涂覆底材上。在附图和讨论(第3页，第89-92行)中，把冷凝表面描述成是垂直的，或对于涂覆底材来讲，涂覆侧面朝下，在冷凝表面之上。对底材底侧施加一涂层或在施加涂层之后把底材翻转过来在工业上不是可取的方法。在一翻过来的位置涂覆并在干燥之前把涂覆底材翻过来会形成涂层缺陷。这些限制大大地降低了干燥方法的灵活性，为了使它适应标准制造方法，必然会使成本上升。垂直或翻过来干燥的这种要求很有可能是这种方法在工业上不适用或不讨论的原因。英国专利第1401041号(在第2页第126行至第3页第20行)也描述了采用在冷凝表面生成液膜层以及生成液滴的这种方法的问题。由于“这样形成的液膜14使厚度朝冷凝器的下端增加”，所以冷凝表面的长度受到这种表面层的加厚和稳定性的限制。限制冷凝表面的长度将限制干燥器的长度或有未干燥的涂层退离干燥系统。这就会有一些溶剂蒸汽进入大气、干燥现象失控和产生缺陷的不希望有的效果。另外的限制是为了防止冷凝液膜与底材接触以及防止液滴接触底材，冷凝表面到涂层表面的距离“很难在5毫米左右以下”。该系统对垂直或翻过来干燥的限制限制了干燥器的长度，不能与涂覆底材相距理想距离进行工作，使该系统不足以达到所需的干燥利益。为了干燥涂覆底材，需要有一个系统，该系统能够对气/液界面附近的状况提供有所改进的控制，该系统能够省去用外加对流传送蒸发液体的要求。还需要一个在有与底材相邻的小间隙的情况下进行工作的系统。专利技术概要本专利技术是一种传送物体和能量并干燥一涂覆底材的方法和设备。一冷凝表面与底材相邻，位于该底材要干燥的一侧(具有涂层的那一侧)。涂覆底材中的液体被蒸发，随后在没有外加对流的情况下在冷凝表面上冷凝。被冷凝的液体迁离冷凝表面，而它仍然是液体。在冷凝表面上形成一凝液薄膜层，以防止凝液生成液滴，并防止凝液搭接到底材。冷凝表面与底材之间的距离小于5mm。在另一实施例中，冷凝表面在底材之上。在又一实施例中，冷凝液体被送到冷凝表面的侧边缘。用重力可至少去除部分冷凝液体。冷凝表面倾斜于涂覆底材的至少一个横向侧面。重力传送冷凝表面上的冷凝液。此外，可用表面张力或毛细力，例如用有小孔的材料，来去除冷凝的液体。可使用多个冷凝表面。一个是位于上面的并倾斜于涂覆底材的至少一个横向侧面的冷凝台板，其它的是具有上和下表面的若干薄片。这些薄片位于冷凝台板下面，使它们偏离水平面倾斜，它们的下边缘面对冷凝台板的下边缘。这些薄片彼此重叠，并在重叠区间隔开。在另一实施例中，冷凝台板有一冷凝板和一有小孔的薄片，该薄片有一上表面和一下表面，位于冷凝台板之下并与冷凝台板分开一定距离。有小孔薄片的上表面和下表面形成冷凝表面。可以选择冷凝台板与有小孔薄片之间的空间宽度、薄片中的小孔尺寸和有小孔薄片上的空隙面积与实心面积之比，以形成表面张力，使凝液留在冷凝表面上。控制间隙高度和涂覆底材与冷凝表面之间的温差来控制干燥速度。冷凝表面可形成在一固定的或转动的传送带上。或者，冷凝表面由任何类型的平的或带槽的板、管子、叶片或其它形状的材料所形成。冷凝表面可由一有小孔板所形成，该有小孔板用杨-拉普拉斯(Young-Laplace)表面张力来留住凝液，并用毛细力传送凝液。如果冷凝表面使冷凝的液体纵向流动，可用一收集系统来收集液体或在冷凝表面上的结构引导该液体。在冷凝表面上的诸如肋条的结构可限制凝液的上升，并防止液滴的生成。附图简要说明附图说明图1是本专利技术的干燥设备的立体图。图2是图1设备的侧视图。图3是沿图1的3-3线截取的剖面图。图4是本专利技术另一实施例的干燥设备的立体图。图5是图4设备的侧视图。图6是本专利技术又一实施例的干燥设备的立体图本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：加里·L·许尔斯曼，威廉·B·科尔布，
申请(专利权)人：美国三M公司，
类型：发明
国别省市：