改善基底上湿涂层均匀性以及涂布移动卷材的方法及设备技术

使用足够数目的、其与基底接触的周期相互之间相等或基本相等的移放装置（例如辊子），用以形成无空穴的、均匀连续涂层，尽管原来会有意外的或意料之内的涂层厚度的骤增、凹陷或空穴。这些装置的润湿表面在基底上相互不同的位置与涂料接触或再接触。在非常高的速度下，能得到极均匀且极薄的涂料。该移放装置还促进了干燥并且降低了干燥烘箱对涂层厚度骤增的敏感度。包括该移放装置的设备容易制造、安装和操作，并且容易调节以便改变涂层厚度及校正涂层厚度。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及用来在基底上涂布以及改善不均匀或有缺陷的涂层的均匀性的装置和方法。
技术介绍
已有许多已知的用来涂布移动的卷材和其它固定的或移动的基底，以及使所得的涂层变得平滑的方法和装置。有些方法和装置描述在Booth，G.L.的“涂布器(The Coating Machine)”，纸浆及纸的制造(Pulp and Paper Manafacture)，第8卷，涂布、印染加工和过程(Coating，Converting and Processes)，第76-87页(1990年第3版)，以及Booth，G.L.的涂布的演变(Evolution of Coating)，第1卷(GorhamInternational公司)中。例如，照相凹板辊涂布器(参见例如美国专利No.5,620,514)能以较高的运转速率提供较薄的涂层。要达到所需的特定平均厚度，通常需要用不同图案的照相凹板辊子进行若干次尝试。运转时间因素如刮刀压力、涂布速度、温度、或液体粘度的改变，会导致纵向上或横向上涂层总重的差异以及局部厚度的不均匀。条痕和颤痕是在卷材上延伸的薄或厚的涂层。它们被视作缺陷，可是由以下因素如振动、流量波动、卷材速度改变、间隙改变和辊子驱动改变导致产生的。颤痕一般是重复的，但是条痕是由于随机的系统性干扰产生的。Gutoff和Cohen的涂布和干燥缺陷(Coating and Drying Defects)(John Wiley & Sons出版社，纽约，1995)讨论了许多交叉的卷材痕迹的来源，并强调了通过识别及消除其根本的原因来移去它们。此种方法需要大量的时间和精力。在一些照相凹板辊子涂布进行的条件下，照相凹板辊子的图案出现在湿涂层中。照相凹板辊子的痕迹可以用位于照相凹板辊子下游卷材处的弓形挠性修匀膜来除去(参见例如美国专利No.5,447,747)；用顶住中间涂布辊子的修匀辊子来除去(参见例如美国专利No.4,378,390)或者用一组位于照相凹板辊子下游卷材处的修匀辊(参见例如美国专利No.4,267,215)来移去。可通过用溶剂稀释形成的涂料用照相凹板辊涂布器得到非常薄的涂层(例如约0.1-5mm)。但是这些溶剂因为有碍健康、安全和成本的原因而不宜使用。还可使用多辊涂布器(参见例如美国专利Nos.2,105,488、2,105,981、3,018,757、4,569,864和5,536,314)提供薄涂层。多辊涂布器由Booth示出并描述在Benjamin，D.F.、Anderson，T.J.和Scriven，L.E.的“多辊系统稳定状态操作(MultipleRoll SystemsSteady-State Operation)”中，AIChE J.，第41卷第1045页(1995年)；以及Benjamin，D.F.、Anderson，T.J.和Scriven，L.E.的“多辊系统停留时间和动态响应(Multiple Roll SystemsResidence Times and Dynamic Response)”中，AIChE J.，第41卷第2198页(1995年)。市售的前辊转移涂布器一般使用一系列3-7个相对旋转的辊子，将涂布液通过辊子从储器转移到卷材上。这些涂布器能以约0.5-2微米薄的湿涂层厚度施加聚硅氧烷防粘衬里涂料。通过人工设置辊隙、辊速比例和辊隙压力能得到所需的涂层厚度和质量。美国专利No.4,569,864示出了另一类称为多辊涂布器的涂布装置，它描述了一种涂布装置，其中是将连续预计量的涂料通过挤出喷嘴较厚地施加在第一旋转辊子上，然后通过一个或多个附加的辊子转移到更快移动的卷材上。
技术实现思路
有些上述的涂布装置使用了与卷材上所施加的湿涂层接触并且有助于减小涂层不平整度的一系列修匀刷子。根据Booth的名为“涂布器”的文章第76页，在早先的涂布器中使用4-10个修匀刷。修匀刷涂抹位于刷子下面的涂层，但是不与湿涂层接触和再接触。辊子有时也用来修匀。通常它们是运动方向与移动卷材相反的反向旋转辊子。Booth的文章第77页示出了配有位于涂抹器辊子下游卷材处的4个“逆转”(逆向旋转)的修匀辊的挤压辊涂布器。美国专利No.4,267,215的实施例1-7示出了向塑料膜连续进行涂布，其方法中湿涂层与非驱动的同速旋转的稳定化辊68(其在接触区域中的移动方向与移动的塑料膜相同)和一组3个相同直径的反向旋转铺展辊70接触。稳定化辊和铺展辊的相应直径在该专利中没有公开，但从附图上看出是2∶1的比例。在该′215专利的实施例10中，施涂辊的速度增加直到施加在卷材上的涂料的均匀性开始变差(此时施涂辊的周面速度为0.51m/s)并且多余的涂布液开始聚集在辊子70上游的卷材表面上(施涂辊的周面速度为0.61m/s)。据报道其涂层达1.84mm。使用上述修匀辊的涂布装置与移动卷材上的湿涂层接触然后再接触，但是看上去只使用了较少数目(例如4个以下)的辊子。在连续的卷材涂层操作中，有时会发生涂层厚度的意外骤增。厚度骤增可由各种原因，包括操作失误、系统控制失灵、机器失灵以及涂布液供应的增加(或粘度的下降)引起。这些都能导致涂层厚度的临时性骤增(例如增至2倍、甚至是10倍)。一个典型的例子是使反向辊涂布器的计量间隙保存封闭作用的液压瞬间丧失。除非涂层流水线的干燥部分设计成明显的可以超负荷运行，这种厚度骤增的产生会导致湿卷材在流水线的末端卷绕。这样就使整个卷绕辊不能使用。另外，如果涂布液含有易燃溶剂，则在卷绕器上溶剂低的易燃浓度会升高。由于料卷缠绕辊装置经常会产生大量的静电荷，所以容易发生火灾或爆炸。在连续的卷材涂料操作中还不时会发生涂层厚度上不希望有的严重欠缺。这种性质的缺陷可由各种原因，包括操作失误、空气夹带、系统控制失灵、机器失灵、涂布液的供给中断(或者粘度的突然增加)、以及卷材或涂料辊子的更换所引起的。这就会导致卷材上有很大一部分未被涂布，从而会产生报废产品。上述改进刷子和修匀辊装置一般不足以弥补严重的涂层缺陷，如卷材上大量的涂层厚度骤增或很大一部分上完全没有涂料的情况。在上述序列号No.09/757,955的申请中，通过使用移放接触装置来消除或至少显著地减少重复及随机的涂层缺陷。在该申请中，旋转轴(以及尤其是能在基底通过它时与基底同速旋转的非驱动轴)是优选的一类移放装置。具有相互相等的接触周期(定义为装置上的一个点与基底相继接触的时间间隔)的辊子是不合适使用的。优选的移放装置是不同尺寸的辊子，或以不同的速度运行的辊子，它们的尺寸或速度(因此接触周期)不呈周期的相关。一方面，本专利技术提供使用一定数目的其与基底接触的周期彼此相等或基本相等的移放装置(即辊子)的涂布装置和方法。一般可向存货的供应商(即辊子供应商)订购标准规格的这些装置。标准尺寸装置的购买和安装较为便宜，并且比特殊尺寸装置的购买和安装更容易完成。足够数目多的这些移放装置的使用促进了连续的、无空穴的、均匀涂层的形成，尽管原来会存在意外的涂层厚度的骤增、凹陷或空穴。这样，一方面，本专利技术提供一种改善基底上湿涂层均匀性的方法，它包括使涂层与足够多数目的其与基底的接触周期相同或基本相同的周期性移放装置的润湿的表面部分接触及再接触，从而使得从完全没有本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种改善基底上湿涂层均匀性的方法，它包括：使涂层与足够多数目的、其与基底的接触周期相同或基本相同的周期性移放装置的润湿表面的部分接触并再接触，使得从完全没有涂料到涂料过量多达平均涂层厚度的２００％的各种涂层厚度缺陷转变为涂层厚度为平均涂层厚度的８５－１１５％。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：WK伦纳德，DW伦纳德，
申请(专利权)人：三M创新有限公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]