CN1255220C - 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 - Google Patents

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 Download PDF

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Abstract

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。

Description

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
                              技术领域
本发明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。
                              背景技术
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 布和干燥缺陷(Coating and Drving 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 Systems:Steady-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 Systems:Residence 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。
                              发明内容
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,本发明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,本发明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%。
另一方面,本发明提供一种改善基底上湿涂层均匀性的方法,它包括使涂层与至少5个其与基底接触的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。
当所有的移放装置具有相同的接触周期时,本发明能减小随机涂层厚度骤增或空穴的程度。当这些移放装置的接触周期至少有小的差异时,或者当使用一种其接触周期基本上不相同(例如周期与其它装置的平均周期相差1%以上)的别的移放装置时,本发明还能减少重复的涂层厚度的骤增、凹陷或空穴的程度。
另一方面,本发明提供了一种涂布移动卷材的方法,它包括向其上施涂厚度有差异的湿涂层,以及使湿涂层与一个或多个具有与卷材接触的周期的辊子的润湿的表面部分接触和再接触,厚度变化的周期、厚度变化的尺寸或者辊子的接触周期加以改变(例如选择或调节),用来减少涂层缺陷或使之最少。
另一方面,本发明提供了用来实行本发明方法的装置。一方面,本发明的装置包括一个改进装置,它包括许多能在基底上不同的位置周期性地接触和再接触湿涂层的移放装置,该涂料具有缺陷和平均涂层厚度,其与基底接触的周期相同或基本上相同的移放装置的数目是足够的,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%。另一方面,本发明的装置包括一个改进装置,它包括至少5个能在基底上的不同位置周期性地接触或再接触湿涂层,并且其与基底接触的周期相等或基本上相等的移放装置。
另一方面,本发明的装置包括一个涂布设备,它包括一个向基底施涂不均匀(并且最好是不连续)涂层的涂布装置,并包括一个或多个能在基底上的不同位置周期性地与施加的涂层接触和再接触的移放装置的改进装置,其与基底接触的周期相同或基本上相同的移放装置的数目是足够的,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%。再一方面,本发明的装置包括一个涂布设备,它包括一个向基底施涂不均匀(并且最好是不连续)的涂层的涂布装置,并包括至少5个能在基底上的不同位置周期性地与所施加的涂层接触和再接触,并且其与基底接触的周期相同或基本上相同的移放装置的改进装置。
在上述装置的一个特别优选的方面,施加的涂层具有周期性的厚度差异和厚度差异的周期,厚度差异的尺寸或一个或多个装置的接触周期可以转变(例如选择或调节),使得能减少涂层缺陷或使之最少。
另一方面,涂布设备还包括将涂料从第一基底转移到第二基底上的转移装置。
另一方面,涂布设备还包括一个干燥装置。
                              附图说明
图1是卷材上涂层的缺陷的侧视示意图。
图2是移放装置的侧视示意图。
图3是卷材上出现一个大厚度峰时涂层厚度与卷材上距离的关系图。
图4是当图3的峰碰到周期为10的一个周期性移放装置时,涂层厚度与卷材上距离的关系图。
图5是当图3的峰碰到周期为10的两个周期性移放装置时,涂层厚度与卷材上距离的关系图。
图6是当图3的峰碰到周期为10的八个周期性移放装置时,涂层厚度与卷材上距离的关系图。
图7是使用一组20个直径相同的非驱动接触辊子的移放装置的一部分侧视示意图。
图8是卷材上出现周期为10的重复峰缺陷时涂层厚度与卷材上距离的关系图。
图9是当图8的峰碰到周期为7的一个周期性移放辊子装置时,涂层厚度与卷材上距离的关系图。
图10a至10d是当一个严重的空穴通过包括250个各自具有10个无量纲卷材长度单元的周期的尺寸相等辊子的改进装置时,涂层厚度与卷材上距离的阴影轮廓图。
图10e至10g是说明当图10a至10d的空穴接触改进装置的第一至第三、第四至第五、以及第六至第九辊子后卷材上涂层厚度轮廓的线图。
图11示出了使用一系列5个直径不同但周期相同的驱动的移放辊子接触器的均匀性改进装置。
图12是使用传送带子的移放装置的侧视示意图。
图13是用于移放改进装置的控制系统的侧视示意图。
图14a至14n是说明可通过周期性地向移动卷材施涂横跨卷材宽度涂布条纹,以及使涂布的卷材通过含有一个或多个辊子的改进装置而得到的无量纲辊子尺寸、无量纲条纹宽度和最小厚度之间关系的改进图。
图15说明一组33个具有均匀的周期或者在±1%范围内随机变化的周期的周期性移放装置对厚度均匀性的影响。
图16说明辊子的周期变化与空穴尺寸的比例对涂层均匀性所需辊子数目的影响。
图17说明用于由在大约1%的照相凹板辊子周边上延伸的许多相邻被堵空穴所导致的一个空穴宽的重复涂层空穴的直接的照相凹板涂布模拟。
图18说明用于由在大约10%的照相凹板辊子周边上延伸的许多相邻被堵空穴所导致的一个空穴宽的重复涂层空穴的直接的照相凹板涂布模拟。
图19a至19d是改进示意图,它们说明当改进辊子周期的变化为±0、±0.5、±1和±5%的空穴周期时无量纲辊子尺寸与无量纲空穴尺寸之间的关系。
图20-24是说明无量纲辊子尺寸与无量纲空穴尺寸之间关系的另一张改进示意图。
                           具体实施方式
参看图1,标称厚度h的液体涂层11存在于基底(在这种情况下是连续的卷材)10上。如果由于某种原因以高度H高过标称厚度的一个随机局部尖峰12出现,或者由于某种原因出现一个随机局部凹陷(例如标称面以下深度为H′的局部凹陷13或者深度为h的空穴14),则涂布的基底的一小段长度将是有缺陷的,不能使用。在本发明中,使适当多的移放改进装置(图1中未示出)的涂布润湿表面与涂层11周期性地(即循环地)接触,由此可移去涂层的不均匀部分如峰12,并将其放置在基底上的其它位置,或者由此可将涂层物质放置在涂层的不均匀的部分如凹陷13或空穴14中。如果需要,只有在出现缺陷时,移放装置才会与涂层接触。也可以是移放装置一直与涂层接触,无论接触部位是否存在缺陷。
图2示出了一种能用于本发明改善移动卷材10上涂层的移放装置15。装置15具有轮毂20能使装置15绕中轴21旋转。轮毂20和中轴21都延伸达到移动卷材10的涂层的宽度,卷材在辊子22上被输送通过轮毂20。自轮毂20延伸的是两个径向臂23和24,移放表面25和26即连接在其上。表面25和26呈弯曲形,当表面25和26绕中轴21旋转时在空间中形成一个圆弧。由于它们的旋转以及与卷材10的空间关系,移放表面25和26周期性地顶着辊子22与卷材10接触。卷材10上的湿涂层(图2中未示出)以及表面25和26从起点28至分流点27位于卷材10上宽度为A的接触区域。在分流点上,随着移放装置15继续旋转,且卷材10穿过辊子22,某些液体仍留在卷材10上和表面25上。在一圈旋转完成后,表面25将分流液放置在卷材10纵向的一个新位置上。同时,卷材10将移动一段等于卷材速度乘以移放表面25旋转一圈所需时间所得的距离。以这种方式,一部分液体涂料可从卷材上一个的位置移去,而在另一时间放置在卷材的另一个位置上。移放表面25和26都能产生这种作用。
移放装置的周期可根据装置从基底上一个位置移去一部分湿涂层,然后将其放置在另一个位置所需的时间,或者用基底上与装置表面部分所接触的两个连续接触点之间的距离来表述。例如,如果图2所示的装置以60rpm旋转,并且基底相对于装置的移动保持恒定,则周期是1秒。本发明使用适当多的具有相同或基本上相同放置周期的移放装置,即其放置周期与所需精确度相等的装置。所需的精确度将根据这些移放装置的总数以及所需的涂层厚度的均匀性而定。一般来说,使用的装置越多,在装置的放置周期一个给定的精确度时得到的结果越好。例如,这些装置周期可以在各自的±0.01%、±0.05%、±0.1%、±0.5%或±1%之内,若是许多装置,其周期具有更高的精确度(例如±0.05%)时提供的结果一般与较少装置其周期精确度较低(例如±0.5%)时得到的结果一致。
移放装置的周期可用许多方法改变。例如,改变周期的方法,可以是改变旋转装置的直径;改变旋转或摆动装置的速度;相对于固定的观测者所见的起始位置,将该装置重复地(例如连续地)沿基底的长度(即在卷材朝前或朝后)移动;或者基底相对于旋转装置的旋转速度的移动速度。一个装置的周期改变不需要随着时间保持不变,而且如果变化,也没必要根据平稳变化的函数来改变。
许多不同的机械机构能形成与液体涂布的基底的周期性接触,并且许多不同的形状和构造能用来形成移放装置。例如,往复式机构(即向上和向下移动的机构)可用来使移放装置的涂料润湿表面进入与基底的接触和分离。宜使移放装置旋转,因为这样容易让装置进行旋转运动并且使用较耐机械磨损的轴承或其它适合的载体来支撑该装置。
虽然图2所示的移放装置呈哑铃状并且具有两个不相邻接的接触表面,但是移放装置还可具有其它形状,并且并不必需要具有不相邻接的接触表面。下面将更详细地解释,移放装置可以是一系列与基底接触的辊子,或者是其润湿面与一系列湿辊子和基底接触的环带,或者是一系列润湿面与基底接触的带子,或者是它们的组合。这些旋转的移放装置宜与基底保持持续接触,移放装置的一些部分周期性地与基底接触并再接触。
本发明特别使用于但是不限于对移动的环状卷材和带子进行涂布。为了使表述简洁,除非文章中另有需要,这种移动的环状卷材或带子在文中统称为“卷材”。卷材可以是先前未涂布的,或者可具有预先施加的硬化涂层,或者可具有预先施加的未硬化的湿涂层。旋转的移放装置宜用来改善这些卷材上的涂层质量或者将涂层缺陷减至最少。装置可以与移动卷材相同的周边速度,或者更低或更高的速度运动(例如旋转)。如果需要,装置可以与移动卷材的方向相反的方向旋转。较佳地,旋转的移放装置具有相同的旋转方向。更佳地,对涉及改善具有运动方向的基底上的涂层的用途而言,至少两个这种移放装置的旋转方向与基底运动的方向相同。最佳地,这些移放装置以与基底相同的方向以及基本上与基底相同的速度旋转。这一点可通过使用在运动中支撑基底并被基底承载的同速旋转的非驱动辊子简便地实现。
当涂料初次与图2所示的移放装置接触时,产生一段有缺陷的材料。起初,移放装置的输送表面25和26是干燥的。在第一次接触时,装置15在区域A中卷材10的第一部分与卷材10接触。在分流点27,约有一半在起始点28进入区域A的液体将用涂布液润湿输送表面25或26并与卷材分离。即使进入的涂层厚度是均匀的并且与所需的平均厚度相等,这种分流也在卷材10上形成了低的而有缺陷的涂层厚度地点。当输送表面25或26在第二位置与卷材10再接触时,发生第二涂布液的接触和分离,并形成第二个有缺陷的区域。但是,此处涂层的缺陷比第一个有缺陷的区域要少。每一次连续的接触都会在卷材上形成更少缺陷的区域,使卷材厚度与平均厚度的偏差逐步减小,直到达到平衡。这样,初始的接触在一段时间中产生了厚度的周期性变化。这代表着一种重复的缺陷,其本身一般是不好的。
不能保证卷材与表面之间的液体分流比将一直保持不变。许多因素会影响分流比,但是这些因素趋向于不可预测。如果分流比急剧变化,即使移放装置已经运行了很长一段时间,也将导致卷材上重复的涂层厚度变化。如果在移放装置的转移表面上有外来物质,则装置会在各个接触点在卷材上产生重复缺陷。这种仅使用单个移放装置的做法可能会产生很长一段废弃材料。
本发明使用了足够多的具有相同或基本上相同接触周期的移放装置,为的是达到所需程度的涂层均匀性。所需程度,因此装置应该用的数目取决于涂上了涂层的基底计划用途和所施加的涂料性质。较佳地,使用5个以上具有相同或基本上相同接触周期的移放装置。更佳地,使用6个以上、8个以上、10个以上、20个以上,或者甚至40个以上的这种装置。
在涂布移动的卷材时,一些移放装置可沿着卷材排列成排,这些移放装置的整个排列系统将称为“改进装置”。在移放转移表面上的涂布液达到了平衡值以后,随机的或高或低的涂层厚度峰可通过该改进装置。当这种情况发生时,如果缺陷被接触,则由于单个移放装置或者由于一排只有一些具有相同接触周期的移放装置对卷材的周期性接触,将再次传播沿卷材重复的厚度缺陷。废料将再次产生,所以涂料领域的技术人员会避免使用这种设备。总的来说,更好的是在一个被涂布的卷材上只有一个缺陷,而不是一段卷材上有原始缺陷的许多图像。
一个随机的严重的初始缺陷(例如,巨大的涂料骤增,或者涂料的完全缺失)可通过本发明的改进装置显著地减少。输入缺陷可减少到不再成为有缺陷的程度。使用本发明的方法和装置,可在改进装置的出口形成卷材上新的涂层轮廓。即,由于使用多个移放装置,由第一装置传播和再传播的许多缺陷图像可用由第二装置和随后的装置传播和再传播的附加的许多缺陷图像来修正。这种情况可以相长的和相消的叠加方式进行,使得最终的结果是更为均匀的或受控的厚度差异。在效果上,许多个波形在一起,使得各个波形的相长和相消叠加结合起来以产生了所需程度的均匀性。多少换一个角度来看,当涂层厚度不均匀的部位通过改进装置时,来自高位的涂料部分实际上被移去而向下放置到下面的低位上。
本发明改进方法的数学图案可有助于领会和理解。该图案基于液体力学,并且与可观察到的结果良好地一致。图3示出了液体涂层厚度与沿着卷材纵向距离的关系图,该图上有一个随机的输入单峰31,该峰31位于靠近周期性接触的移放转移装置(图3中未示出)的卷材上的第一部分。图4至图9示出了当输入峰31碰到一个或多个周期性的移放接触装置时,表示沿卷材的液体涂层厚度的数学图案的结果。
图4示出了当输入峰31碰到单个的周期性移放接触装置时,在卷材第一位置留下的其振幅减小了的峰41,以及在卷材上第二及随后一些位置的再传播峰42、43、44、45、46、47和48的振幅。起始的输入峰31的峰长为一个长度单位,峰高为两个厚度单位。接触装置的周期为10个长度单位。输入缺陷的图像在比60个长度单位长的范围内以10个长度单位的周期重复。这样,有缺陷的上了涂料的卷材即“不合格”的卷材的长度与输入缺陷的长度相比大大增加。当然,精确的缺陷长度取决于用于所需最后用途的可接受的涂层厚度差异。
图5示出了当输入峰31碰到两个各自具有10个长度单位周期的周期性的、连续的、同步的移放转移装置时,留在卷材上第一位置的减小了的峰51以及在卷材上第二及随后一些位置的一些再传播峰42、43、44、45、46、47和48的振幅。与使用单个周期性移放装置相比,在更长一段卷材上产生振幅更小的峰图像。
图6示出了周期为10个长度单位的一列8个接触装置的结果。通过与图6和图5比较可以看出,图6的改进装置形成的一段有缺陷卷材比图5的改进装置更长,但是图6的峰图像的振幅显著减少。
当随机缺陷是凹陷(例如未涂布的空穴)或条痕而不是峰时,可得到类似的涂层改进结果。图像具有类似的但是倒置的形状,厚度的改变是负值而非正值。
上述随机的峰缺陷和凹陷缺陷可能是呈现于改进装置的一类常见缺陷。第二类重要的缺陷是重复性缺陷。当然,在生产涂布设施时,一般是两类缺陷同时产生。如果重复系列的高或低的涂层峰或凹陷呈现在连续运动的卷材上,则涂布设备的操作者一般会寻找缺陷产生的原因并设法消除之。图2所示的单个的周期性移放装置可能不起作用,并且甚至有可能进而损害涂层的质量。但是,当使用适宜数目的周期相等或基本上相等的装置时,利用功能与图2所示类似的装置的间断接触,在有粗大缺陷的涂层中能产生所需的涂层均匀性的改善。对随机或重复的厚度差异以及这两者都出现的情况会有改善。总的来说,当使用与涂层持续接触运行的辊子时,会得到更好的结果。因为在卷材上运动的每个增加的辊子表面周期性地与卷材接触,所以辊子表面可以被认为是一系列接触的间断周期性的接触表面。类似地,旋转环带能起到与辊子相同的作用。视需要,可使用呈Mobius带子形式的带子。本领域的技术人员会认识到,其它装置如椭圆形辊子或旋转刷可适和于用作本发明的周期性移放装置。装置并不需要具有精确的周期性。仅仅重复接触就足够。
图7示出了使用一列20个移放辊子接触器的均匀性改进装置71,有8个示于图7。使用图7中未示出的涂布装置对卷材72表面进行涂布后,液体涂布的卷材72就进入改进装置71。卷材72上的液体涂层厚度在其靠近空转辊73和移放接触器辊子74时,会瞬时地在卷材前进方向上产生空间上的改变。对固定的观测者而言,涂层厚度随时间变化。这种变化可包含在卷材前进方向上的瞬时的、随机的、重复的、以及瞬时重复的组分。使用空转轮73、75、77、81、83、85、87、89和91,将卷材72沿穿过装置71的通道导入,与移放接触器辊子74、76、78、80、82、84、88和90接触。选择该通道使得卷材的湿涂层面与移放辊子物质上接触。移放辊子74、76、78、80、82、84、88和90(如图7中所示,全部具有相同的直径)未被驱动,而是随同卷材72的运动同速旋转。卷材72连续通过附加的12个移放辊子(同样需要附加的空转辊),但图7中未示出。
试看移放辊子74,液体涂料在上升点99分流。一部分涂料随同卷材继续前行,余下的随着辊子旋转离开上升点99,在辊子74上随其输送。随着卷材72和辊子74离开上升点99,恰在上升点99之前的涂层厚度的差异反映在卷材72上的液体厚度和辊子74表面上的液体厚度上。在卷材72上的涂层首先与辊子74接触并且辊子74旋转一圈之后,辊子74上的液体与卷材72上的进来液体在初始接触点98汇合,由此在点98和99之间形成充满液体的辊隙区域100。区域100不得夹带空气。对固定的观测者而言,进入辊隙接触区域100的液体的流量为卷材72上进入的液体与辊子74上进入的液体之和。辊子74的净作用是以卷材72的一个位置上移去一部分物质,而在另一个位置放置这部分物质。
同样地,在改进装置71的所有其余部分,液体涂料都是在各个移放接触器辊子上的上升点分流。这种分流涂料的一部分与卷材72再接触,并且在装置71的所有其余部分的各个接触点再次施涂在卷材上。
由于使用上述各列间歇的移放接触装置,在输入卷材上的液体涂层厚度的随机或重复的差异的程度就减小,并且理想地,这些差异将通过周期性接触辊子的移放作用而基本消除。
图8示出了液体涂层厚度与沿着卷材距离的关系图,该图显示靠近周期性接触移放转移装置的许多连续的等振幅重复输入峰。如果移放装置周期性地、同步地与这些重复缺陷接触,并且如果移放装置运动的周期与缺陷的周期精确相等,则在启动以后使用装置不会对这些重复缺陷产生变化。如果装置的周期是缺陷周期的整数倍,则情况也是这样。接触过程的模拟显示,如果该装置的周期比缺陷的周期短,单个装置会产生更多的缺陷峰。图9显示的就是当周期为10的重复缺陷碰到周期为7的周期性移放辊子装置时产生的这种结果。
但是,通过使用适当多的移放装置,即使是非常不均匀的涂层的质量也能改善。示于图10a至图10d的模拟实验结果表明了尺寸均匀的辊子对涂层空穴缺陷的作用。图10a至10d是涂层厚度的阴影轮廓图。图10a至10c示出了当单个的、随机的、较严重的空穴破坏均匀稳定的涂层,并且通过包含250个各自具有10个无量纲卷材长度单元的周期的等尺寸辊子的改进装置时,涂层厚度沿着卷材的情况。模拟实验计算出在卷材通过改进装置时跟着包含空穴的第一单元的1900个连续的沿卷材长度单元的涂层厚度。图10a描述了沿卷材长度单元1-301的结果。图10b描述了沿卷材长度单元400-700的结果。图10c描述了沿卷材长度单元1600-1900的结果。图10d提供了图10a中的一部分的高分辨率视图,其中轮廓的比例有所改变,以便显示仅第一批85个沿卷材长度单元和仅第一部分26个辊子的改进装置的结果。该初始空穴假设是完全没有涂料的部位,因为周期为辊子的旋转周期的50%。该空穴可用连续涂布中意外地让运动的卷材上升,瞬间离开照相凹板辊子而产生。图10a至10d中的x轴表示自空穴开始沿卷材涂层路径上的无量纲长度单元。卷材长度单元连续从改进装置的一个指明的辊子通过改进装置中后面的那些辊子。一个卷材长度单元的涂层厚度通过除以均匀而无空穴的涂层厚度进行归一化。
图10a至10d通过按涂布的厚度绘出的各个卷材长度单元的阴影来图示无量纲的厚度或厚度范围。对图10a和10b而言,各阴影表示的无量纲厚度为0.949-0.959、0.959-0.979、0.979-0.989、0.989-0.999、0.999-1.000的范围。对图10c而言,各阴影表示的无量纲厚度为0.959-0.979、0.979-0.989、0.989-0.999、0.999-1.000的范围。对图10d而言,各阴影表示的无量纲厚度为0.000-0.499、0.499-0.749、0.749-0.779、0.779-0.849、0.849-0.899、0.899-0.949、0.949-0.999、0.999-1.000的范围。各个感兴趣的卷材长度单元在与接触辊子接触之后示出。轮廓图通过沿y轴堆叠阴影编码单元列来产生。例如,从卷材单元1至卷材单元2以及从辊子0至辊子1的阴影轮廓区域表示第一卷材单元在通过第一辊子前的厚度。沿图10a至10d的x轴或平行于x轴推进,给出了沿卷材的相邻组的长度单元的无量纲厚度。沿y轴向上或平行于y轴推进,给出了在一具体的卷材长度单元通过一个接一个的辊子(一系列共251个辊子)之后其无量纲厚度过去情况。初始空穴的图像沿卷材而传播并随卷材单元通过个辊子而有所改变。减弱的空穴图像随着空穴通过各个辊子而在各个连续的辊子上生成。该减弱的图像与卷材上接着的单元再接触,在卷材上产生更弱的图像,依次在接着的辊子上产生更弱的图像。
图10a至10c中的白色区域101和102以及图10d中的白色区域101的无量纲厚度在0.999-1.0000(平均无空穴厚度的99.9-100%),这表示非常均匀的涂层厚度区域。如图10c中的虚线106所示,在通过约180个辊子后,包含初始空穴的卷材单元和随后的单元,其无量纲厚度都为0.959-1.000(平均无空穴厚度的95.9-100%)。如果可以接受均匀性低一些的涂层,例如为平均无空穴厚度的94.9-100%,则如图10b中虚线104所示,只需要49个辊子。同样地,如果为平均无空穴厚度的84.9-100%是可接受的,则如图10d中虚线108所示,只需要9个辊子。
图10e至10g还说明了由于图10a至10d的空穴与改进装置的第一部分9个辊子接触后沿卷材的厚度分布,以描述对于空穴后的第一部分400个卷材单元的各个卷材单元位置上的无量纲厚度的线图的形式表示。绘制不同的线以表明通过各辊子后的涂层轮廓。各次通过的结果经常一个在一个上面。为了更好地说明结果,图10e至10g中使用了不同的、相继更宽的无量纲厚度标尺。适当数目的卷材单元通过改进装置的辊子以后,空穴图像深度下降并且无量纲厚度增加。
图10e示出了先前的初始厚度(108)和第一批400个卷材单元通过第一辊子(110)、第二辊子(112)和第三辊子(114)之后沿卷材的厚度轮廓。在通过第三辊子之后,初始的5个单元的长空穴传播成由于5个厚度小于平均无空穴厚度的90%的图像114、116、118、120和122,其中图像116、118和120的厚度又小于平均无空穴厚度的85%。
图10f示出了通过第四辊子(124)、第五辊子(126)和第六辊子(128)之后的轮廓。在通过第六辊子之后,初始空穴仍旧反映为4个厚度小于平均无空穴厚度的90%的图像130、132、134和136,但是没有一个图像的厚度小于平均无空穴厚度的85%。
图10g示出了通过第七辊子(138)、第八辊子(140)和第九辊子(142)之后的轮廓。在通过第九辊子之后,初始空穴的所有图像的厚度大于平均无空穴厚度的90%。这样,初始的严重缺陷,其缺陷程度就逐步获得了大幅度的下降,由此使本来不得不作为废物处理的有缺陷的涂布的卷材得以复原。
若缺陷是涂布过量而不是上述空穴,也获得了相似的结果。例如,如果一个涂层过厚的部位导致初始无量纲厚度为2.0(平均无空穴厚度的200%),则使用上述具有足够多辊子的改进装置可获得涂布的卷材,其中缺陷的图像小于平均无空穴厚度的115%(使用6个辊子)或者小于110%(使用9个辊子)。这样,具有瞬时涂层厚度缺陷(从所需的即目标的平均厚度值的0%的空穴直至目标的平均厚度200%的过厚)的卷材能使用本发明的6个辊子的改进装置转变为涂层厚度为目标平均厚度的85-115%的卷材。对中等均匀性需求的涂层而言,在85-115%目标值之间差异还是能使用的。达到这种程度的均匀性的方法就是本发明的一个优点。同样,具有目标平均厚度的0-200%的瞬时涂层厚度缺陷的卷材能使用本发明的9个辊子的改进装置转变为涂层厚度为目标平均厚度的90-110%的卷材。达到这种程度的均匀性的方法是本发明的一个更佳的优点。当然,本发明不限于应用于具有上述范围的涂层缺陷的涂层。涂层缺陷在厚度上的差异可以是更小或更大的总范围。但是,从规定的最小值到规定的最大值的湿涂层缺陷受移放装置影响这方面的考虑来说,它可用作表征本发明所能提供的改进的有用的量度。
随时间流逝而产生的因素,如干燥、固化、凝胶化、结晶或相变会限制使用的辊子数。如果涂料液含有挥发组分,移动通过许多辊子所需的长时间会让干燥进行到液体固化的程度。干燥实际上由本发明加速,具有以下详述的优点。无论如何,如果在改进装置的操作过程中,因为某种原因而在辊子上的涂层发生相变,则通常将使卷材上的涂层产生裂痕乃至破坏。因此,一般来说,宜使用尽可能少的辊子来产生所需的涂层均匀性。但是,在合适的条件下,本发明中也可使用非常大数目的辊子(例如10、20、50、100或者甚至是1000个以上的辊子)。可将涂层设备的改进装置(或者还将涂布装置和干燥装置,如果要使用它们的话)置于一合适的罩子中,并且向罩子通入存在于涂布液中的溶剂的蒸气来减轻干燥的程度。减轻乃至防止这种干燥的一个较佳方法是将一种为这种蒸气饱和的非活性气体循环通过所述罩子,如美国专利No.6,117,237所述。
使用许多个移放辊子,可同时减小连续的峰或凹陷的振幅,并将它们合并在一起形成涂层厚度有连续微小差异但是没有峰和凹陷的良好均匀性的涂层。如上所示,这可通过使用不受驱动的以与卷材相同的速度旋转的直径相同的辊子装置来完成。涂层均匀性的改善还可通过改变一列辊子装置的直径来达到。如果辊子不是通过卷材的牵引而旋转,而是独立地驱动,则各辊子的周期与其直径和旋转速率有关。
当然,理想的厚度取决于具体的施涂方法。例如,对涂布的磨具、磨带和光学薄膜的要求是各不相同的。对同一类产品的要求也不尽相同。例如,对用于木材加工的粗磨具,其磨料涂层厚度均匀性的要求比用于抛光磁盘驱动部件的细磨具就不那么严格。总的来说,平均厚度越薄,对均匀性的要求越严格。
图11示出了使用一列5个直径不同但周期相等的驱动的移放辊子接触器的均匀性改进装置160。在进入改进装置160之前,用图11中未示出的涂布装置将涂布液体涂布在卷材161的上表面上。引导卷材161通过装置160,具体是使卷材161通过空转辊165和168与同速旋转的驱动移放接触器辊子162、163、164和167以及逆向旋转的驱动移放接触器辊子166接触。使用速度调节装置(图11中未示出)调节移放接触器辊子162、163、164、166和167的速度,使得各个移放接触器辊子的周期相等。
图12示出了使用带子170的本发明涂布装置168。带子170在操纵单元171;空转辊173、175、177、179和181;非驱动的同向旋转移放辊子172、174、176、178、180和182以及支承辊子183上循环。辊子172、174、176、180和182都具有相同的尺寸和周期。辊178大于其它移放辊子并且周期长得多。这样,改进装置就包括5个接触周期基本上相同的移放接触装置。间歇涂布装置184将一皮下注射针185在带子170上的条状涂布区域186前后摆动。施涂的条纹在带子170上形成弯折的图样,由此形成自涂布装置184下游方向上的间断涂层缺陷。在设备启动和带子170旋转几圈后,带子170的整个表面被不均匀涂层涂湿。如果带子的速度以及针的行进周期和液体输送流量保持不变,则对从涂布区域186下游的带子上面的某个点观察的固定观测者而言,带子上的涂层厚度将在最小值和最大值之间前后变化。如果带子的速度或者针的行进周期或输送流量保持不变的话,则观察到涂层可在带子的长度方向上有额外的瞬时的、随机的、重复的、或瞬时重复的部分。无论如何,涂层将是非常不均匀的。该种条状涂布带子装置的优点将在下文详细地讨论。
随着带子170循环通过移放辊子172、174、176、178、180和182,带子170上的涂布液与移放辊子172、174、176、178、180和182的表面接触。在设备启动并且带子170旋转了数圈后,涂布液润湿了移放辊子172、174、176、178、180和182的表面。涂布液在充满液体的辊隙区域的尾端(上升点)分流,在该辊隙区域带子170与移放辊子172、174、176、178、180和182接触。一部分涂料随着移放辊子172、174、176、178、180和182旋转离开上升点保留在这些辊子上面。余下的涂料在带子上随带子170移动向前。恰在上升点之前的涂层厚度的差异将反映为带子170上的和在移放辊子172、174、176、178、180和182离开上升点之后它们的表面上的液体厚度差异。在带子170进一步移动之后,移放辊子172、174、176、178、180和182上的液体将沉积在带子170上沿带子170的新位置上。
到目前为止描述的图12的实施方式可用来在带子本身上生成均匀的涂层,或者改善先前涂布的带子上的涂层均匀性。湿带子170还可用来将涂料输送到目标湿基底189上。例如,目标湿基底189可通过电驱动的辊子190驱动,并在带子170绕支承辊子183循环时与带子170接触。为了涂布湿基底189,辊子183和190夹在一起,这样就迫使带子170与卷材189面对面地接触。在通过该辊隙区域并与带子170分离后,一部分液体涂料将被输送到卷材189的表面上。当使用该装置连续涂布目标卷材189时,液体宜在带子每次旋转时持续地加入到带子170的区域186上,并且在辊子183和190之间的辊隙点连续移到卷材189上。由于启动以后,带子170将已经涂布上液体,所以在条状涂布区域186位置没有三相(空气、涂布液和带子)润湿线。这使得涂布液的施加比干燥卷材上直接涂布的情况容易得多。由于只有一半液体在183和190的辊隙中输送,区域186下游的厚度不均匀性的百分数要比不用输送带子对干燥卷材进行条状涂布并且使这样涂布的卷材通过具有相同数目的辊子的本发明改进装置小得多(例如,只有一半尺寸)。
当向湿带子170或一些其它目标基底间断地施加所需的平均涂层厚度所需的液体量时,移放辊子的周期和数目宜选择为能提供任意两个邻近的沿卷材的涂层沉积位置之间最大的间隔。此方法的一个明显的优点是通常容易在带子或其它目标基底上形成厚的跨卷材宽度的涂层条纹或区域,但是难以形成薄而均匀连续的涂层。该方法的另一个重要的特点是它具有预计量特性,因为涂层厚度可通过调节施涂到带子或其它目标基底上的液体量来控制。
虽然可在带子170与图12所示的任何一个其它的辊子之间,或者在带子170和卷材189之间使用速度差,但是最好不要在带子170与移放辊子172、174、176、178、180和182之间,或者带子170与卷材189之间使用速度差。因为这样可使装置的构造简单些。
图13示出了用于本发明的改进装置200的厚度检测控制系统。该系统可以进行涂层厚度差异的检测以及改进装置的一个或多个移放装置的周期的调节,由此改善涂层均匀性或使均匀性产生其它所需的改变。这在进入偏差的周期改变时特别有用。参照图13,移放输送辊子201、202、203、204和205装接在能响应来自控制器250的单个信号或多个信号,独立地控制辊子的旋转速率的电力驱动系统(图13中未示出)上。各辊子的旋转速率根本不需要相互精确地匹配,也不需要与基底207的速度匹配。传感器210、211、212、213和214能探测基底207或者其上涂层的的一个或多个性质(例如厚度),并且可置于各移放辊子201、202、203、204和205的前面或后面。传感器210、211、212、213和214通过信号线215、216、217、218和219与控制器250相连。控制器250处理来自传感器210、211、212、213和214中的一个或多个的信号,应用所需的逻辑和控制功能,然后产生驱动控制信号送往移放输送辊子201、202、203、204和205中的一个或多个所用的电动机驱动装置,用以调节一个或多个辊子的速度。在一个实施方式中,自动控制器250可以是个微处理器,其设定程序能计算在辊子201外面的涂层厚度的标准偏差,并且执行控制功能来寻找改善的涂层厚度的最小标准偏差。取决于辊子201、202、203、204和205是否单独控制或一起控制,还可采用来自位于剩余的移放辊子之后的传感器的适当的单变量或多变量闭环控制算法,来控制涂层的均匀性。传感器210、211、212、213和214可使用各种探测系统,如光密度计、β射线测厚仪、电容表、荧光计或吸光度计。
如前面就图12所述,条纹涂布器可用来向带子或其它目标基底施加不均匀的涂层,然后使此不均匀的涂层通过本发明的改进装置。这就是本发明的另一个方面,因为当施加的涂布液厚度不均匀(例如不连续或间断的重复差异)时,一系列足够多的适当选择的移放辊子会将不均匀涂层散布成为均匀性良好的连续涂层。许多方法可用来在卷材上形成不均匀的涂层。这种不均匀涂层通常被视为不好的,应当避免。但是,它们使用在本发明中是有好处的。本发明的一个显著的优点是容易制造不均匀的通常有缺陷的涂层,但是不容易在一个步骤中制造薄而均匀的连续涂层。同时,与薄而均匀的涂层相比,施涂不均匀的涂层时计量更简便。这样,本发明就教导了从不均匀或不连续的涂层形成经计量的均匀涂层的方法。就是将预先的不均匀涂布步骤与均匀性改善步骤相结合,使得形成连续涂层,尤其是薄而均匀的连续涂层得以在高精确度以及简单低成本的设备条件下进行。大多数已知的涂布方法都是在卷材上施加不均匀的涂层,仅此结果当然不好。例如,可操作照相凹板涂布器使之预先制得具有照相凹板痕迹、条痕或颤痕等缺陷的涂层。同时,许多照相凹板涂布器由于设计或安装不当而无意识地产生这些缺陷。所有这些用来制造不均匀涂层的方法都落在本发明的范围之内。尤其优选施涂不连续的一组横向涂层条纹。所述横向涂层条纹不需要与卷材的边缘垂直。这些条纹可以与卷材纵向呈对角线。优选将液体在卷材上周期性地初步施涂,但这不是必需的。涂层条纹易于施加。例如,通过一根管子或一定数目的管子周期性地在卷材宽度上来回移动可用来不连续地施涂计量量的涂料。这是个成本非常低的容易做成的涂布装置。它具有预计量效果,因为最终涂层的总厚度可提前算出,并可通过计量条纹周期或条纹宽度或条纹涂布器的瞬时流量按需改变。计量或以其它方法操纵条纹周期或条纹宽度,同时保持条纹涂布器的质量或体积流量不变是特别有用的。这样就能有利地使用成本低的简单设备来改变和控制涂层厚度,并且避免使用计量泵或其它昂贵的设备来控制或改变液体流量。
涂布液可施加上去的图案可以不是条纹而是各种不均匀的图案,并且所使用的方法包括或者不包括涂布器与涂料施加的表面之间的接触。例如,如就图12所述的摆动针式涂布器可以与施加涂料的表面接触,也可以不接触。辊涂布器(例如照相凹板辊子)可以重复地与移动的基底接触和脱离接触。可使用适当的非接触喷嘴或其它液滴产生装置将许多液滴喷加在基底上。这些液滴产生装置将在下文中作更详细地描述。
如果保持液滴产生装置的流量固定不变,基底的移动速度不变,并且绝大部分的液滴沉积在基底上,则液体的平均沉积接近均匀。但是,由于通常液体沉积下来时其液滴间距是不规则的,所以将在涂层厚度上发生局部的差异。如果液滴的沉积频率很低或者液滴尺寸很小,则液滴沉积到基底上时不会相互接触,这样在液滴之间留下了未涂布的区域。有时这些在基底上稀疏的液滴会自发地铺展而形成连续的涂层,但是这可能需要很长的时间或者以形成不均匀涂层的方式发生。采用精确相等或基本上相等的接触辊子周期,对于改善稀疏沉积的液滴或喷敷沉积的薄涂层特别有用。如果涂层中的许多液滴不接触,则围绕所有一个个液滴的所有的润湿接触线的总长度将非常长。液滴覆盖的基底表面与辊子的接触对于加速液滴铺展的作用巨大。所得的液滴铺展和润湿速率的增加将与辊子的旋转周期无关,而主要受存在的总润湿线长度的影响。与使用条纹涂布器施加涂料不同,稀疏地沉积液滴来施加在涂层上时其单位面积上润湿线的长度将会大几个数目级。例如,如果在一米宽卷材上的液滴以具有1mm间隔稀疏正方形阵列沉积在卷材上,表面覆盖率为10%的卷材所有液滴将在每平方米卷材表面上有1,120米的边长(累积润湿线长度)。随着覆盖率接近100%,润湿线的长度接近4百万米/平方米卷材。如果一根条纹以10%的覆盖率平行于一块1平方米的卷材的两个边缘来施涂,则润湿线的总长度为2米。随着条纹覆盖率接近100%,润湿线将一直保持在2米。这样,用辊子来增加铺展率使用对液滴比对条纹重要得多。除了上述移放液分离/再放置机械机理以外,通过移动润湿线来增加铺展就是第二个改善均匀性的机理。该润湿线铺展机理不主要取决于辊子尺寸或尺寸一致性。而是主要取决于接触装置的存在。如果喷敷沉积速率大到足以形成连续的涂层,则喷敷的统计学特征将产生在涂层厚度中存在不均匀。这里,使用辊子或其它选定的周期性移放装置可以改善涂层均匀性。
因此,本发明的改进装置可以有利地用于不均匀涂层,例如条纹或液滴型涂层。改进装置可将不均匀涂层转变为连续的涂层,或者改善涂层的均匀性,或缩短完成铺展、尤其是液滴铺展所需的时间和机器长度。使不连续的液滴与辊子或其它选定的周期性移放装置接触,移去一部分液滴、然后将该移去的部分再放置在基底上的某个其它位置的做法,增加了基底的表面覆盖率,减小了涂布点之间的距离,并且增加了液滴的占据密度。该接触作用还产生了对液滴和基底的压力,由此加速液滴的铺展速率。在液滴周围区域和在液滴上的接触可在铺展线上或接近铺展线产生高的液体界面曲率,并由此增加液滴的铺展速率。这样,选定的周期性移放装置的使用可使施加到基底上的液滴迅速铺展,并改善最终涂层的均匀性。
喷敷可使用许多类型的装置来完成。它们的例子包括点源喷嘴,如真空、静电、旋流片和气动喷嘴。线源雾化装置也是已知的并且是有用的。液滴的尺寸可以从非常大(例如大于1mm)到非常小。一个或多个喷嘴可在与基底横向上前后摆动,例如,以类似于上述针式涂布器的方式。特别优选的液滴沉积装置描述在都提交于2001年4月24日的待批美国专利申请序列号Nos.09/841,380(名称为“静电喷敷涂布装置和方法”)和09/841,381(可变的静电喷敷涂布装置和方法)中,它们的全部内容参考结合于此。
本发明的周期性移放装置的有益应用可就各种具体的用途通过实验或者模拟来测定。许多标准可用来判定涂层均匀性的改善。例如厚度的标准偏差、最小(或最大)厚度与平均厚度之比、范围(定义为随时间流逝在固定的观测点观测到的最大厚度减去最小厚度的值)、以及空穴面积的减小。例如,通过利用本发明,可得到上述定义的范围的减小大于75%、大于80%、大于85%、或者甚至是大于90%。对不连续的涂层(或者换句话说,最初具有空穴的涂层)而言,本发明能使总的空穴面积的减小大于50%、大于75%、大于90%、或者甚至是大于99%。该方法的应用可生产无空穴的涂层。本领域的技术人员会认识到,所需程度的涂层厚度均匀性的改善取决于许多因素,包括涂料的种类、涂布设备和涂布条件、以及涂布的基底打算的用途。
使用本发明,100%固体涂料组合物可转变为平均厚度非常小的无空穴或基本上无空穴的固化涂层。例如,容易得到厚度小于5微米、小于1微米、小于0.5微米、甚至是小于0.1微米的涂层。也可以得到厚度大于5微米的涂层。在这些情况下,挖槽、刻凹槽、蚀刻或其其它方式构造移放装置的一个或多个(或者甚至是全部)的表面是有用的,从而使它们能适应增加的湿涂层厚度。
如上所述,本发明的一方面包括第一步施加布满了空穴的条纹,然后使用辊子来移去和放置所施加的液体,从而形成连续的涂层。这些条纹可以从连续的卷材的一个边缘延伸到另一个边缘,或者它们可以仅横跨沿卷材方向的一个或多个通道而延伸。对本发明这一方面及选择条纹周期和辊子直径的方法的进一步理解,可通过参照图14a来达到。图14a是呈线型的连续的亮度色标图形式的改进图,由对于20个辊子的系统的非常多的操作模式进行了大量计算机模拟来绘制。图14a中的改进图关于约X=0.5的线是对称的。为了改善此改进图的分辨率,图14a中仅示出了沿X轴从X=0.5至X=1.0的区域,要明白从X=0至X=0.5的区域是图14a中所示区域的镜像。改进图示出了所施加的条纹宽度和辊子直径对涂布连续性和厚度均匀性的影响。这些具有预定的不均匀厚度的涂层最初是在基底上施加周期性横跨沿卷材纵向通道的条纹形成的。所得的不均匀涂层含有包括空穴在内的重复性厚度差异。将此涂布的基底送入所有辊子都具有相同直径和周期的20个辊子的改进装置中。单个卷材长度单元的涂层厚度可通过除以平均无空穴涂层厚度来归一化。离开改进装置的涂层均匀性的质量可通过观察一些有代表性的长度段卷材上的最小厚度,再将此最小厚度除以平均厚度来估算。这种估算提供了一种被称为“无量纲最小厚度”的均匀性度量。使用这个均匀性度量,当无量纲最小厚度接近1时,涂层变得更加均匀。无量纲最小厚度为0表明在涂层中有1个或多个完全的空穴。图14a中绘出的无量纲最小厚度是稳态操作得到的最小值。图14a中的连续的灰度色标阴影表示无量纲最小厚度值。图14a中的白色区域代表接近无量纲最小厚度很高,大于0.9999的完美均匀性的区域。黑色区域代表无量纲最小厚度为0的有空穴的涂层。较浅的灰色和灰色区域代表中间值的无量纲最小厚度。X轴和Y轴是无量纲辊子尺寸和无量纲条纹宽度。无量纲辊子尺寸是辊子的旋转周期除以输入非均匀性的周期。如果辊子的尺寸不变,并且其表面速度与卷材速度相等,则无量纲辊子尺寸等于辊子的周长除以非均匀性波长,该波长是连续的涂层条纹之间的长度。波长假定为不变。无量纲条纹宽度是条纹在卷材纵向上的宽度除以非均匀性波长,或者条纹经过观测者所用的时间除以非均匀性周期。可以施涂厚度非常厚的涂层条纹。这些涂料在第一次通过辊隙之后铺展为较宽的条纹。图14a的条纹宽度定义为恰在通过所遇第一辊隙后的宽度。如上文所指出的那样,图14a所示的结果对于X=0.5的垂直线是对称的。例如,对于条纹宽度和辊子尺寸为0.1达到的无量纲最小厚度相等于条纹宽度和辊子尺寸为0.9得到的值。另外,辊子尺寸作整数增大时所得的结果都相同。例如,无量纲辊子尺寸为0.3456将给出与尺寸为1.3456、2.3456、3.3456等的辊子相同的稳态结果。
图14a中改进图上的每个点代表通过操作改进装置对于无量纲辊子尺寸和无量纲条纹宽度一个特定组合情况下得到的无量纲最小厚度。用了无量纲辊子尺寸和条纹宽度的某些选择,涂层会是不连续的,导致最小厚度为0。这些情况以图14a中的黑色区域如261表示。某些无量纲辊子尺寸和条纹宽度的选择提供了连续的、高质量的涂层。这些涂层在图14a中以白色区域如262a和灰色区域如263a表示。
图14b表示图14a中具有5个在黑色至白色区域之间离散的灰度级的亮度色标轮廓图的信息。各个灰度级代表了一个无量纲最小厚度的范围。图14b中的黑色区域或岛表明最小厚度为0.0-0.3。这样,选择操作落在这些任何一个区域或岛内的辊子周期和条纹宽度的组合将形成厚度从空穴到最小厚度小于0.3的连续涂层。最深的灰度级表明最小厚度在0.3-0.6之间。中等灰度级表明最小厚度在0.6-0.8之间。最浅的灰度级表明最小厚度在0.8-0.9之间。白色区域和岛表明最小厚度在0.9-1.0之间。图14b中离散的分级亮度色标的使用容易看出白色区域如图14a中的区域262a(图14b中示为区域262b)以及灰色区域如图14a中的区域263a(图14b中示为区域263b)。在某些情况下(例如图14b中的区域263b),该区域显示为由较高或较低厚度均匀性的区域作为边界。图14b中的深灰色和所有浅灰色阴影的灰色和白色区域和岛表示了将生成连续的无空穴涂层的辊子周期和条纹宽度(操作条件)的组合。本领域的技术人员将明白,这些区域和岛以图14b中未示出的改进装置的镜像区域和岛反映出来。图14b中的中等灰色和所有浅灰色阴影以及白色区域和岛及其镜像(对于轴X=0.5)是优选的操作条件。图14b中的浅灰色以及白色区域和岛及其镜像是更优选的操作条件,且图14b中的白色区域和岛及其镜像是最优选的操作条件。
以图14a或14b为指导,可以结合使用涂布器的条纹宽度和均匀尺寸辊子的直径,以便有效地形成连续的涂层。事实上,模拟显示,以下程序将从最好的可能的选择中作出选择。选择有利组合的最简单方法,是选择无量纲辊子周期R和条纹周期S,它们可表示为分数R/S,其中,R和S是1-21之间的整数,互不相等,并且R小于S。例如,分数R/S为1/9意味着条纹周期正好为辊子周期的9倍。由((N·S)+R)/S(其中N是较小的整数)表示的尺寸将具有与R/S分数尺寸相等的均匀性。使用这些公式所选择的辊子用来改善涂层,这些涂层的条纹宽度除以条纹周期等于或稍大于1/S′,其中S′是通过将R/S减至其最小的标准形式R′/S′得到的分数的分母。例如,如果R/S=4/18,则R′/S′=2/9,1/S′=1/9。值1/S′是“最小无量纲条纹宽度”。这样,如果非均匀性周期的波长已知,可以容易得到特别优选的组合,并可改变辊子尺寸或条纹宽度。
图14a和14b还说明了应该避免由不仔细地选择条纹宽度而产生的这些无量纲分数的辊子尺寸。例如,应该避免图14a的黑色峰形轮廓区域,例如从X轴在0.6666-0.8之间(与分数2/3、5/7、3/4、7/9和4/5表示的辊子尺寸相对应)发散出来的区域264、265、266、267和268。0-0.5之间的对应峰为1/5、2/9、1/4、2/7和1/3(图14a中未示出)。同时,在0/1(R/S=0.0,图14a中未示出)和1/1(R/S=1.0)的区域是非常不利的区域,因为所有的条纹宽度都小于1。操作区域如图14a中的白色区域262a(或图14b中的262b)以及图14a中的浅灰色区域263a(或图14b中的263b)出现在浅色峰的峰尖或峰尖上方。恰好以任意量超过最小无量纲条纹宽度,将导致连续的无空穴涂层。单单这种情况并不能确保良好的均匀性。良好的均匀性是要更有限制性地选择条纹宽度和辊子周期来得到。但是,图14a和14b显示,以小于最小无量纲条纹宽度的条纹宽度进行操作是较差的选择,并且有可能导致在涂层中产生空穴。当条纹周期或宽度的差异大到正或负10%时,在最小无量纲条纹宽度下操作可以得到理想的结果。一般在这种条件下,在无量纲条纹宽度值超过最小无量纲条纹宽度的0.85倍的条件下操作,要比在低于最小无量纲条纹宽度的0.75倍的条件下操作得到更好的均匀性,虽然它们都能形成无空穴的涂层。小于最小无量纲条纹宽度0.5倍的条纹宽度通常不产生无空穴涂层。当最小无量纲条纹宽度与分数尺寸的辊子结合使用时,优选采用范围1.01-1.1倍最小无量纲条纹宽度的条纹宽度。
图14c是呈线型连续的亮度色标轮廓形式的改进图,它对于使用单个辊子的系统将优选和更优选的辊子尺寸表示为条纹宽度的函数。如图14a和14b中示出的改进图一样,图14c中的改进图关于沿X=0.5的线是对称的,这样就只有X=0.5至X=1.0的区域示于图14c中。图14c中的白色区域及其镜像表示无量纲最小厚度大于约0.569时的最佳可能均匀性。黑色区域表示无量纲最小厚度为0的有空穴涂层。图14c中的浅灰色区域如区域269c和白色区域如270c及其镜像表示更佳辊子尺寸和条纹宽度。这些区域将分别形成无量纲最小厚度大于0.3和大于0.6的连续涂层。图14d表示图14c的信息作为具有5个在黑色至白色区域之间的离散的灰度级的亮度色标轮廓图。图14d中的黑色区域或岛表明最小厚度为0.0-0.01。选择在这些区域或岛中任何一个的辊子周期和条纹宽度的组合下进行操作,将形成厚度从空穴到最小厚度小于0.01的连续涂层的涂层。图14d中最深的灰度级表明最小厚度在0.01-0.1之间。中等灰度级表明最小厚度在0.1-0.3之间。最浅的灰度级表明最小厚度在0.3-0.6之间。图14d中白色区域和岛表明最小厚度在0.6-0.7之间。图14d中的灰色区域和岛如区域269d及其镜像表示优选操作条件,图14d中的白色岛如岛270d及其镜像表示更优选的操作条件。
图14e是呈线型连续的亮度色标轮廓形式的改进图,它对于使用两个辊子的系统将优选和更优选的辊子尺寸表示为条纹宽度函数。如图14a-14d中示出的改进图一样,图14e中的改进图关于X=0.5的线是对称的,这样就只有X=0.5至X=1.0的区域示于图14e中。图14e中的较白的岛如岛271e及其镜像表示最佳可能均匀性,此时对于这两个辊子系统,无量纲最小厚度为0.8-0.847。黑色区域表示无量纲最小厚度为0的有空穴涂层。浅灰色区域如区域272e形成无量纲最小厚度为0.6-0.8的连续涂层。图14f表示图14e中的信息,作为具有5个在黑色至白色区域之间的离散的灰度级的亮度色标轮廓图。图14f中的黑色区域或岛表明无量纲最小厚度为0-0.1的有空穴涂层。最浅的灰度级表明最小厚度在0.1-0.3之间。中等灰度级区域或岛表明最小厚度在0.3-0.6之间,并显示出优选的操作条件。图14f中的亮的灰度级区域和岛如区域272f及其镜像表明最小厚度将为0.6-0.8,并显示优选的操作条件。图14f中的白色岛如岛271f及其镜像表明最小厚度为0.8-0.847,并显示最佳的操作条件。
图14g是呈线型连续的亮度色标轮廓形式的改进图,它对于使用三个辊子的系统将优选和更优选的辊子尺寸表示为条纹宽度的函数。如图14a-14f中示出的改进图一样,图14g中的改进图关于X=0.5的线是对称的,这样就只有X=0.5至X=1.0的区域示于图14g中。图14g中的黑色区域表示无量纲最小厚度为0-0.3的有空穴涂层。较浅的灰色区域如区域273g的无量纲最小厚度为0.8-0.9。较白的区域如区域274g的无量纲最小厚度为0.9-0.913。图14h表示图14g中的信息作为具有5个在黑色至白色区域之间离散的灰度级的亮度色标轮廓图。图14h中的黑色区域表示无量纲最小厚度为0-0.3的有空穴涂层。图14h中的深灰色区域或岛的无量纲最小厚度在0.3-0.6之间。图14h的中等灰度级区域和岛的无量纲最小厚度在0.6-0.8之间,并且是优选的操作条件。图14h中的较浅的灰度级区域或岛如区域273h及其镜像的无量纲最小厚度为0.8-0.9,并且是更优选的操作条件。图14h中的白色岛如岛274h及其镜像的最小厚度为0.9-0.913,并且是最佳的操作条件。
图14i是呈线型连续的亮度色标轮廓形式的改进图,它对于使用四个辊子的系统将优选和更优选的辊子尺寸表示为条纹宽度的函数。如图14a-14h中示出的改进图一样,图14i中的改进图关于X=0.5的线是对称的,这样就只有X=0.5至X=1.0的区域示于图14i中。对于四个辊子的系统,图14i表示了分别形成无量纲最小厚度大于0.8和0.9的连续涂层的较浅的灰色区域如区域275i和较白的区域如区域276i。图14j将图14g中的信息表示为具有5个在黑色至白色区域之内的离散的灰度级的亮度色标轮廓图。图14j中的黑色区域表示无量纲最小厚度为0-0.3的有空穴涂层。图14j中的深灰度级区域和岛的无量纲最小厚度在0.3-0.6之间。图14j的中等灰度级区域或岛及其镜像的无量纲最小厚度在0.6-0.8之间,并且是优选的操作条件。图14j中的浅灰度级区域或岛如275j及其镜像的无量纲最小厚度为0.8-0.9,并且是更佳的操作条件。图14j中的白色区域或岛如岛276j及其镜像的无量纲最小厚度为0.9-0.944,并且是最佳的操作条件。
图14k是呈线型连续的亮度色标轮廓形式的改进图,它对于使用五个辊子的系统将优选和更优选的辊子尺寸表示为条纹宽度的函数。如图14a-14j中示出的改进图一样,图14k中的改进图关于X=0.5的线是对称的,这样就只有X=0.5至X=1.0的区域示于图14k中。对于五个辊子的系统,图14k表示了分别形成无量纲最小厚度大于0.8和0.9的连续涂层的较浅灰色区域如区域277k和较白的区域如区域278k。图141将图14k中的信息表示为具有5个在黑色至白色区域之间的离散的灰度级的亮度色标轮廓图。图141中的黑色区域表示无量纲最小厚度为0-0.3的有空穴涂层。图141中的深灰度级区域或岛的无量纲最小厚度在0.3-0.6之间。图141的中等灰度级区域或岛的无量纲最小厚度在0.6-0.8之间,并且是优选的操作条件。浅灰度级岛或区域如岛2771的无量纲最小厚度为0.8-0.9,并且是更佳的操作条件。白色区域或岛如岛2781的无量纲最小厚度为0.9-0.962,并且是最佳的操作条件。
图14m是呈线型连续的亮度色标轮廓形式的改进图,它对于使用十个辊子的系统将优选和更优选的辊子尺寸表示为条纹宽度的函数。如图14a-141中示出的改进图一样,图14m中的改进图关于X=0.5的线是对称的,这样就只有X=0.5至X=1.0的区域示于图14m中。对于十个辊子的系统,图14m表示了分别形成无量纲最小厚度大于0.9和0.975的连续涂层的较浅的灰色区域如区域279m和较白的区域如区域280m。图14n将图14m中的信息表示为具有5个在黑色至白色区域之间的离散的灰度级的亮度色标轮廓图。图14n中的黑色区域表示无量纲最小厚度为0-0.3的有空穴涂层。图14n中的深灰度级区域或岛的无量纲最小厚度在0.3-0.6之间。图14n的中等灰度级区域或岛的无量纲最小厚度在0.6-0.8之间,并且是优选的操作条件。浅灰度级岛或区域如岛279n的无量纲最小厚度为0.8-0.9,并且是更佳的操作条件。白色区域或岛如岛280n的无量纲最小厚度为0.9-0.994,并且是最佳的操作条件。
以上的讨论主要集中在所有移放装置的周期以大约10,000分之一的精确度都相等的情况。模拟实验显示,精确度降低一般将以有利的方式影响预测的结果。有时使用其旋转周期有可观差异的标称尺寸相等的一些辊子是有利的。这可以用许多方法来完成。
在实验室或工厂中,所有的机械部件在精确度上都具有某些限制。所有的旋转机械在旋转瞬时速度和连续转动的周期的准确性方面都有某些限制。所产生的与标称值或设定值的偏差会对实际的实验结果或图案模拟产生极深的影响。在生产辊子时,其成本与生产的精确度直接相关。直径为25mm左右的廉价金属和塑料辊子的精确度可差到或正或负0.1mm。橡皮辊子的精确度可差到或正或负0.5mm。由于这些辊子的连续使用而产生的磨损和损伤经常会进一步降低它们的精确度。这种不精确实际上有利于通过一列移放装置来改善涂层均匀性。
对被驱动的辊子而言,辊子的旋转周期受其直径和用来驱动辊子的机械装置的影响。卷材移动通过未被驱动的辊子可转动此辊子,从而无需使用驱动马达。这是最廉价、最简单的机械构造。在这种情况下,各种因素如卷材的速度、卷材与辊子之间的摩擦力或牵引力、以及阻碍旋转的力如轴承摩擦力或制动阻力控制着旋转速率。当辊子上卷材的包角较小时,辊子与卷材之间的摩擦滑动增加(或者,如果液体充满了接触面积,则牵引滑动增加)。如果旋转驱动力几乎被阻碍运动的摩擦力平衡时,则摩擦力的改变将对辊子的旋转速度产生可观的影响。在测量的旋转周期或瞬时旋转速率上会发生差异。
一般地,用其它涂布方法来改善涂层均匀性的努力需要非常紧密的轴承以及非常仔细地控制线速度、辊子直径和其它变量。与之不同,本发明证明了移放辊子的直径的某种程度的不精密是有用的。更加概括地说,一组移放装置的旋转周期不管是由于什么原因而不精确,都可能是有用的。这些差异对改善涂层均匀性有用。一组移放装置、或者一个或多个这种装置与基底之间的相对速度或周期性哪怕有很小的改变,也可用来提高性能。可使用随机的会受控的差异。例如,在一列至少3个周期标称相等的辊子中,使至少2个辊子的周期实际上有约2-10%的差异可能有好处。同样地,在一列至少5个具有标称相等周期的辊子中,使至少2个辊子的周期实际差异约0.1-10%也可能有好处。周期的差异可通过例如使用各自的马达并改变马达的速度独立地驱动辊子或其它装置。本领域的技术人员将明白,旋转的速度还可用其它方法改变,例如使用可改变速度的变速器、滑轮或链轮的直径变化的带子和滑轮或者传动链系统和链轮系统、限制的滑动离合器、制动器、或者不直接驱动而是通过与另一个辊子接触而摩擦驱动的辊子。可使用周期性的和非周期性的改变。非周期性的改变可包括间歇改变和基于随时间线性斜线上升的改变、随机游动式改变、以及其它非周期性函数的改变。所有这些改变看起来都能改善含有固有数目辊子的改进装置的效果。改进的结果可由差异为小至平均值的0.2%,更好是平均值的至少0.4%来得到。
如此小差异的优点可通过以下例子更好地说明。在照相凹板涂布中,于涂布之前,若对冲刷照相凹板辊子冲洗不足,或者涂布液中夹带了气泡,会使涂层中产生随机的空穴。使用直径为300mm的照相凹板辊子,很容易不注意地产生1mm的空穴。这个例子的空穴不会周期性地重新产生。装有一系列覆盖橡皮的标称周长为200mm的移放辊子的改进装置能显著地减少由这些空穴而导致的缺陷。图15说明了使用一组33个周长为200mm(直径为63.7mm)的覆盖橡皮的辊子得到的结果,这些辊子仅使用卷材牵引力来驱动。辊子的旋转周期假定为在±1%的范围内变化。图15是通过模拟从各个连续的覆盖橡皮的辊子下面离开的涂层厚度与时间的关系,并且当含有空穴的一段卷材通过辊子时记下最小无量纲最小厚度来绘制的。图15中画出了三种情况。虽然结果实际上是离散的值(辊子的个数不是整数是不可能的),但各个情况的数据点都连接成曲线来表示。第一种情况使用了完全均匀的周期。该种情况下点的轨迹确定了曲线282。第二种和第三种情况通过使用利用了BORLANDTMC++5.01软件(购自Borland International公司)的标准的准随机数字发生器在±1%的限度内生成20个不同随机序列的辊子周期来选择。随机序列结果的最坏情况(曲线284)和最好情况(曲线286)画在图15中。如图15所示,装置的周期很小的随机的变化有助于形成极好的无空穴均匀性。在仅使用5-6个辊子后,得到的无量纲最小厚度大于0.95。使用具有完全均匀的周期的辊子,需要33个辊子来得到类似的结果。
建立广泛的图案已对克服随机缺陷的问题产生了深入的了解。涂层均匀性的改善部分地是由从平均辊子周期确定辊子周期的最大差异的绝对值,再除以缺陷的尺寸计算得到的比例来控制。图16示出了该比例对涂层均匀性所需的辊子数目的影响。图16的纵坐标是1减去当一个涂层空穴通过改进装置时,改进装置所产生的无量纲最小涂层厚度。完善涂层的该值为0。图16的横坐标是所通过的辊子的数目。图16画出了空穴缺陷通过20个辊子的改进装置的结果,以上述比例表示的8个不同情况作参量。各种情况的数据点都连接成曲线来表示。各情况中的一个个数据点是使用在指定的偏差范围内的辊子周期的10种不同的随机组合的平均值获得的,此时使用上述准随机数字发生器。比例为0的一个情况(曲线288)具有完全均匀的辊子周期。其余的比例在0.5(曲线290)至1000(曲线299)之间变化,表示辊子周期与平均辊子周期的最大偏差除以由时间单位表示的空穴尺寸。如图16所示,当周期偏差与空穴尺寸之比很大时,比比例小时很快地得到均匀的涂层。周期差异的存在是非常有帮助的。在20个辊子之后,周期偏差与空穴尺寸之比为1(曲线292),给出了与20个周期相同的辊子(曲线288)相比,纵坐标值增加了接近一个数目级的结果。类似地,比例为2(曲线294)、5(曲线296)、10(曲线297)和100(曲线298)给出了与周期相同的辊子相比,增加了约1.2、1.5、1.9和2.9个数目级的结果。图16显示,使用尺寸基本上相等三个改进的辊子就能容易地消除隔开的随机空穴。此外,厚度均匀性的改善可通过使用标称辊子周期中的小偏差来加强,最好选择大于空穴尺寸的偏差。辊子周期的偏差是以时间单位测定的最大和最小辊子旋转周期之间的差值。空穴尺寸是用其通过固定的观测者所花的时间表示的空穴长度。以相同的单位测定这两个时间。保持辊子周期偏差与空穴尺寸的比例不变,使得该比例大于1,这不仅有助于减少或消除空穴,还有助于消除或改善其它的厚度缺陷。
移放装置周期的小的差异还可克服重复的周期性缺陷。这些缺陷通常是由辊子涂布装置的一些操作问题引起的。例如,在照相凹板涂布中,图案辊子上的一个或多个孔穴会被堵塞。这可以是在照相凹板辊子一部分上的涂料组合物的干燥或者一个或多个孔穴被颗粒填塞引起的。在这两种情况下,照相凹板辊子每旋转一次,堵塞的一个或多个孔穴会连续地在卷材上产生涂覆重量下的缺陷点。在最坏的情况下,这会在连续的涂布过程中导致沿着卷材延伸的周期性空穴。
图17示出了在涂布的卷材上一窄条重复缺陷的改进的模拟图。该缺陷通过有缺陷的照相凹板涂布程序产生,因为在照相凹板辊涂布器上有堵塞的孔穴。该堵塞的区域是1个孔穴宽、多个相邻孔穴那么长。堵塞的孔穴线在照相凹板辊子的周边方向上延伸,在涂布的卷材上产生许多重复的空穴。在卷材方向上的空穴的总长度为照相凹板辊子周长的1%。使用许多改进辊子来消除这些缺陷。照相凹板辊子的旋转周期和改进辊子的标称旋转周期相等。图17中的Y轴和X轴示出了在通过一定数目的辊子后的无量纲最小厚度。图17画出的是空穴通过40个辊子的改进装置的结果,就5个不同情况的不同的最大辊子周期与标称辊子周期的偏差作图。各个情况的数据点连接成曲线。曲线300示出了具有完全相同辊子周期的辊子。其余情况是与标称的辊子周期相差0.1%(曲线304)、0.5%(曲线306)、1%(曲线308)或10%(曲线310)的辊子。各个情况的一个个数据点是使用指定的偏差范围内辊子周期的十种不同随机组合的平均值获得的,此时使用上述准随机数字发生器。当辊子周期完全相同时,重复的空穴通过40个辊子的装置没有改善(因为完全相同的辊子的周期与重复空穴的周期完全相等)。但是,如果旋转周期改变0.5%、1%或10%,分别使用38、12或3个辊子就可得到0.85以上的最小无量纲厚度。甚至小到0.1%的改变会在通过少到3或4个辊子之后生成连续的无空穴涂层。
图18示出了为照相凹板辊子周长10%的较长空穴的模拟图。图18就5个不同情况画出了空穴通过40个辊子改进装置的结果。各个情况的数据点连接成曲线。这些情况的范围从完全相同的辊子周期(曲线320)到与标称的辊子周期的最大偏差为10%(曲线330)。其余情况是与标称的辊子周期相差0.5%(曲线324)、1%(曲线326)或5%(曲线328)。当辊子周期完全相同时,重复的空穴通过40个辊子装置没有改进。但是,如果旋转周期改变5%或10%,则分别使用17或9个辊子可得到0.85以上的最小无量纲厚度。尽管缺陷尺寸很大,小到0.1%的改变只要通过少到11个辊子就能生成连续的无空穴涂层。
除了刚开始辊子直径不精确以外,可用各种方法来改变移放辊子的周期。例如,辊子直径可静态地改变(例如更换一个辊子,此时涂布操作的中断或不中断)或者动态地改变(例如膨胀或缩小或者以其它方式使辊子膨胀或缩小,同时保持辊子的表面速度不变并且不中断涂布操作)。辊子无需具有恒定的直径;如果需要,它们可以呈冠状、凹形、锥形或其它截面形状。这些其它形状能帮助调整一组辊子的周期。同时,辊子的位置或者各辊子之间基底移动途径的长度可在操作过程中改变。可将一个或多个辊子置于使其旋转轴不与基底移动途径垂直(或者不总是垂直)的位置。这种位置的设置能改善改进装置的效果,因为该辊子会移取涂料,再将其施加在基底的一个横向位置上。所有上述的改变是有用的,都能用来影响和改善改进装置的效果,改善最终涂层厚度的均匀性。例如,如果在涂布操作中发生照相凹板辊子图案的部分堵塞,则可通过使用上述改变技术中的一种,产生一个或多个改进辊子相对于基底的旋转速度作适当的补偿性改变,来克服所得的缺陷而不停止操作。
除了如上述改变一个或多个移放装置的周期外,涂层均匀性还可通过改变重复缺陷的输入周期或尺寸来改善。例如,可改变照相凹板辊涂布器或其它辊子涂布装置的旋转速度,来改变与辊子涂布装置有关的周期性缺陷的输入频率。同样地,可改变条纹涂布器的周期来改变条纹频率或涂层条纹之间的间隔。控制离开改进装置的涂层的均匀性,据此适当调整输入缺陷周期或尺寸,可显著改善总的涂层均匀性。
图19a-19d示出了包含3个基本上相等的改进辊子的改进装置的无量纲辊子尺寸、无量纲空穴尺寸和无量纲最小厚度之间的关系。图19a-19d的改进图关于X=0.5的线对称,所以仅示出了X=0.5至X=1.0的区域。在图19a-19d中,画出无量纲最小厚度与无量纲辊子尺寸和无量纲空穴尺寸的关系。无量纲空穴尺寸是一个重复空穴通过静止的观测者的时间除以该重复缺陷的周期。使用6级亮度色标显示无量纲最小厚度,黑色表示0-0.8的值,白色表示0.88-0.897的值。使用从非常深的灰色、浅灰色、中等灰色和浅灰色的4级灰度来显示0.8-0.82、0.82-0.84、0.84-0.86和0.86-0.88的中间范围。在图19a中,三个辊子的周期改变同为±0%。在图19b中,三个辊子中的第一个具有与标称的辊子周期相等的周期,第二个的周期为标称的辊子周期减去空穴周期的0.5%,第三个的周期为标称的辊子周期加上空穴周期的0.5%。图19c类似,但是第二个辊子和第三个辊子与标称值之间的偏差分别为空穴周期的+1%和-1%。图19d类似,但是第二个辊子和第三个辊子与标称值之间的偏差分别为空穴周期的+5%和-5%。换句话说,对所有讨论的辊子尺寸而言,它们分别与标称尺寸的容许偏差以表达为重复空穴的周期长度百分数的固定值下保持恒定。
在图19a-19d中,当空穴尺寸的与辊子周期偏差(最大值减去最小值)的无量纲比例小于1时,可得到改善的均匀性。在图19b中,白色区域如区域408和浅灰色区域406的空穴尺寸小于0.01。注意白色和浅灰色表示最好的和第二好的均匀性,这些区域可与图19a中非常浅灰色的区域402成对照,因为它们具有相同的辊子尺寸和空穴尺寸的组合。在图19c中,白色区域如区域412和浅灰色区域410的空穴尺寸小于0.02。这些区域可与图19a中的非常浅的灰色区域402和深灰色区域404的部分相对照,因为它们具有相同的辊子尺寸和空穴尺寸的组合。在图19d中,白色区域如区域416和浅灰色区域414的空穴尺寸小于0.02。这些区域可与图19a中的非常浅的灰色区域402和深灰色区域404的部分相对照,因为它们具有相同的辊子尺寸和空穴尺寸的组合。
如果知道或者能测定重复缺陷的最可能的尺寸,则可以选择一组具有预先选定的周期偏差(尺寸偏差)的辊子,能使无量纲空穴尺寸与辊子周期偏差之比小于1。该组辊子与无量纲空穴尺寸和辊子周期偏差之比大于1的一组辊子相比,均匀性有所改善。均匀性的改善还可通过使用其它措施将无量纲空穴尺寸与辊子周期偏差的比值减降到小于1来达到。例如,可以使用名义上尺寸相同但是具有更大尺寸偏差的辊子。另一种措施是稍稍改变辊子的旋转速度。如果是不受驱动的辊子,则如上所述,可改变它们与卷材之间的牵引力或者施加摩擦制动。如果是由热膨胀的材料制造的辊子,则可通过在不同的温度下操作辊子来改变辊子尺寸(和辊子周期偏差)。
详细的模拟研究也已揭示,本发明改进辊子的效果可用意料之外的方式改变。例如,图20-24表明较大的空穴经常能提供更好的结果。图20-24中的改进图关于X=0.5的线对称,所以仅示出了X=0.5至X=1.0的区域。画出无量纲最小厚度与无量纲辊子尺寸和无量纲空穴尺寸的关系,图中使用了5级亮度色标。图20示出了使用3个周期完全相等的辊子得到的结果。在图20中,黑色区域表示无量纲最小厚度为0-0.82,白色区域表示其值为0.88-0.897。中间区域0.82-0.84、0.84-0.86和0.86-0.88用从深灰色到中等灰色再到浅灰色的三级灰色来表示。
图21示出了仅使用一个改进辊子得到的结果。黑色区域表示无量纲最小厚度为0-0.3,白色区域表示无量纲最小厚度为0.6-0.622。中间区域0.3-0.4、0.4-0.5和0.5-0.6用从深灰色到中等灰色再到浅灰色的三级灰色来表示。
图22示出了使用两个改进辊子得到的结果。黑色区域表示无量纲最小厚度为0-0.5,白色区域表示无量纲最小厚度为0.8-0.833。中间区域0.5-0.6、0.6-0.7和0.7-0.8用从深灰色到中等灰色再到浅灰色的三级灰色来表示。
图23示出了使用三个改进辊子得到的结果。黑色区域表示无量纲最小厚度为0-0.7,白色区域表示无量纲最小厚度为0.85-0.9535。中间区域0.7-0.75、0.75-0.8和0.8-0.85用从深灰色到中等灰色再到浅灰色的三级灰色来表示。
图24示出了使用四个改进辊子得到的结果。黑色区域表示无量纲最小厚度为0-0.75,白色区域表示无量纲最小厚度为0.9-0.9785。中间区域0.75-0.8、0.8-0.85和0.85-0.9用从深灰色到中等灰色再到浅灰色的三级灰色来表示。
在图20-24的每一张图中,有许多区域是增加空穴尺寸而保持所有其它的变量恒定会在较广的空穴尺寸范围内产生改善的均匀性。其例子包括空穴尺寸沿图20中的垂直线段418增加(从纵坐标值0-0.18)、沿图21中的垂直线段420增加(从纵坐标值0-0.24)、沿图22中的垂直线段422增加(从纵坐标值0-0.24)、沿图23中的垂直线段424增加(从纵坐标值0.03-0.17)、以及沿图24中的垂直线段426增加(从纵坐标值0-0.23)。图20-24还示出了当修补周期性的空穴时,根据图20-24所示的改进图,通过决定缺陷的周期和尺寸并且选择改进辊子的一个或多个周期,可以更好地改善辊子效果。如果已知或测得了空穴尺寸、空穴周期和辊子周期,可以通过改变无量纲辊子尺寸和空穴尺寸的组合来调整这三个变量中的任一个,达到提高一个、两个、三个、四个或多个辊子改进装置操作效果的目的。例如,在图21(一个辊子)、图22(两个辊子)、图23(三个辊子)、图24(四个辊子)的浅灰色或更好是白色区域中或者它们各对于X=0.5的镜像区域中操作或者移向这些区域操作,会产生比在这些改进图的较浅区域中或移向这些区域中的操作更为均匀的涂层厚度。
对含有随机而不是重复的空穴的涂层并使用5个以上基本上相同的辊子的改进装置而言,如果基本上相同的辊子的尺寸以大于空穴尺寸的0.5倍改变,则均匀性的改善效果通常更佳。对这些随机空穴来说,平均辊子尺寸将不重要。取而代之的是,辊子的数目、随机空穴尺寸和辊子周期的变化将对均匀性结果产生主要的影响。例如,如上述图16中所示,所有其它条件相等时,在这种情形下空穴越大,结果越差。
具有其中涂布物质有欠缺的随机或周期性区域的涂层可以将其视作是由组成相同的有空穴的涂层下面的均匀基础涂层构成的来分析。本文中所述的改进装置将用与在单独的有空穴涂层上起相同作用的方法在上部的有空穴涂层上移去及重新放置涂料。这样,本文中提供的用于有空穴的涂层的方法还可应用在含有凹陷的但无空穴的不均匀涂层上。用类似的方法,涂层中的周期性的或随机出现的涂料过度的缺陷情况,可将该涂层视作是由在不连续的上部涂层下面有相同的基础涂层构成的来分析。这样,本文中提供的用于有空穴的涂层的方法还可应用于含有涂层骤增部位的无空穴不均匀的涂层。
如上所述,本发明的另一个方面是改进装置增加了干燥基底上挥发液体性的速率。干燥通常在基底被清洗或者通过一种处理液处理之后进行。这里过程的主要目的不是施涂液体涂料,而是移去液体。例如,液滴、小片状或膜状的液体一般在卷材的加工操作如电镀、涂布、蚀刻、化学处理、印刷和水针开槽过程中,以及电子工业使用的卷材的冲洗和清洁中会残留在卷材上。
当液体以不同均匀性的液滴、小片状或膜状的液体存在在基底上时,此时如果需要干燥的基底的话,则液体当然必须移去。这种移去可通过例如,蒸发或者将液体转变为固体残余物或膜来进行。在工业处理中,干燥通常使用烘箱来完成。生产干燥卷材所需的时间由将最厚液层干燥掉所需的时间来决定。常用的强制通风烘箱产生均匀的热传递但不能为较厚液层提供较大的干燥速率。因此,炉子的设计和尺寸必须考虑最大的预期干燥负载。
本发明的改进装置能充分地减少生产干燥基底所需的时间,并且能充分改善涂层厚度的骤增效应。改进装置能消除涂层厚度的骤增,其理由已在上文中解释。即使进入改进装置的涂层已经是均匀的,改进装置也会大幅度地增加干燥速率。不想受理论解释的限制,可以认为卷材涂层与移放装置的重复接触会增加外露液体的表面积,由此增加传热和传质速率。基底上液体的重复分裂、移去和再放置,还可通过增加温度和浓度梯度以及传热和传质速率来增加干燥速率。另外,移放装置与卷材基底很靠近而且其移动还有助于破坏湿涂层的液体表面邻近的限速边界层。所有这些因素都会促进干燥。在卷材移动的过程中,就能够沿卷材移动的方向,距离涂布装置不远安装一个较小或较短的干燥装置(例如干燥炉或鼓风机)。如果需要,改进装置可延伸进入干燥装置。
本发明的方法和装置可用来在各种挠性或刚性基底,包括纸张、塑料、玻璃、金属和复合材料基底上施加涂层,使涂层更均匀或对涂层干燥。这些基底可以是基本上连续的(例如卷材)或具有有限长度(例如一段片材)。这些基底可具有各种表面形貌,包括光滑的、有结构的、有图案的、微结构的和多孔的表面(例如,光滑膜、有皱纹的膜、棱柱光学膜、电子线路和非织造织物)。这些基底可以有各种用途,包括用作带子、膜(例如燃料电池膜)、绝缘物、光学膜或部件、电子膜、它们的部件或前体等。基底可在其涂层下面有一层或许多层。本发明对将不连续的涂层(如使用上述条纹涂布器施加的一个涂层)转变为连续的涂层特别有用。
本发明将在下述实施例中作进一步说明,除非另有说明,其中所有的份数和百分数均为重量的。
实施例
使用装备了本发明改进装置的一种改进的涂布机,用一种涂布液在卷材横向上施加一些间歇的、周期性的、稀疏的条纹,然后转变为具有连续均匀涂层的卷材。卷材是厚0.05mm、宽51mm的双轴取向的聚酯膜。涂布液含有2600体积份的丙三醇、260体积份的异丙醇、以及1体积份的氟化合物湿润剂(3MTMFLUORADTM FC-129氟表面活性剂,明尼苏达州St.Paul的3M公司产品)。将涂布液施加在转移辊上,然后转移到卷材上。涂布装置使用一个将挠性聚丙烯针在转移辊上前后摆动的空气驱动摆动装置。该摆动装置是具有线性执行器(购自明尼苏达州Hamel的Tol-O-Matic公司)的ModelBC406SK13.00TOLOMATICTM Pneumatic Band Cylinder。涂布液使用得自Harvard Apparatus公司的型号为55-1144的注射泵来预先计量。聚丙烯针具有0.48mm的针头,得自I&J Fisnar公司的部件号560105。使用4mm外径的挠性塑料管将注射泵和针连接。针放置的位置使得针头与转移辊接触。
转移辊的直径为62.7mm,并且通过与移动的卷材接触而转动。使用的卷材速度为7.77米/分钟,液体流量为0.5ml/min、摆动速度为120次每分钟、摆动长度为127mm,在卷材上以足以提供0.5微米平均涂层总厚度的速度预先计量涂布在交叉排列的条纹。
然后,使涂布的卷材与包含25个不驱动的同速旋转的辊子的改进装置接触。改进装置的辊子得自Webex公司,是具有平滑的表面经阳极化处理的动态平衡的铝制定轴辊子,其表面长度为355.6mm,标称直径为50.8mm。实际测量辊子直径显示,1个辊子的直径为49.42mm,3个辊子的直径为49.40mm,2个辊子的直径为49.36mm,13个辊子的直径为49.34mm,1个辊子的直径为49.3mm并且5个辊子的直径为49.28mm。这样,最终的组的平均直径为49.36mm,有5个辊子的直径比此平均直径小0.2%,有1个辊子的直径比此平均直径大0.1%。各辊子被卷材以与辊子周边至少30度的夹角卷绕。使用手持机械转速表测量,没有发现辊子相对于卷材速度的改变。
在通过改进装置之后,初始施加的很不连续涂层变为连续的无空穴的但有图案形貌的涂层。肉眼观察,该图案是交叉排列的厚涂层覆盖区域,其间为一些具有较深的涂层区域。目测评估,总的差异看上去大约为平均厚度的±50%。为了得到更均匀的涂层,使卷材接着通过直径约为76.2mm的空气转动棒(此棒置于使得其轴与前面的改进辊子的轴共面,但是呈一角度的位置)。围着空气转动棒转动360°一次后,使卷材通道产生了大于卷材宽度的侧向偏移。使用一些过渡的空转辊子将卷材重新转向改进装置的方向,则经涂布的卷材可重新回到在平行于初始卷材通道但不与其重叠的通道上与改进装置辊子接触。净的结果是使得卷材的涂布的一面与接近相同的一些辊子接触及再接触50次。在这重新通过改进装置之后,涂布的卷材表面外观见不到无空穴和形貌图案并且均匀。因此,改进装置使得涂层均匀性显著地改善。
不偏离本发明的范围和精神,对本发明进行各种修改和改变对本领域技术人员而言是显而易见的。本发明不应限制于本文中上述的仅为了达到说明目的的那些内容。

Claims (98)

1.一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%。
2.根据权利要求1所述的方法,其特征在于:所有的移放装置具有相同的接触周期。
3.根据权利要求1所述的方法,其特征在于:所有的移放装置具有基本上相同的接触周期,并使得重复的涂层厚度的骤增、凹陷或空穴的程度减小。
4.根据权利要求3所述的方法,其特征在于:所述装置的周期在彼此的±0.05%之内。
5.根据权利要求3所述的方法,其特征在于:所述装置的周期彼此相差在±0.5%之内。
6.根据权利要求3所述的方法,其特征在于:所述装置的周期彼此相差在±1%之内。
7.根据权利要求1所述的方法,其特征在于:它还包括至少一个移放装置,所述移放装置的接触周期与其它装置的平均接触周期相差1%以上。
8.根据权利要求1所述的方法,其特征在于:它还包括至少一个移放装置,所述移放装置的接触周期与其它装置的平均接触周期相差5%以上。
9.根据权利要求1所述的方法,其特征在于:所述涂层上的空穴转变为平均涂层厚度的至少90%。
10.根据权利要求1所述的方法,其特征在于:所述超过平均涂层厚度的200%的过量涂料转变为不超过平均涂层厚度的110%。
11.根据权利要求1所述的方法,其特征在于:所述湿涂层具有厚度上的变化,厚度变化的周期、厚度变化的尺寸或至少一个装置的接触周期加以改变,使涂层缺陷减少或减至最少。
12.根据权利要求11所述的方法,其特征在于:所述涂料施加在基底上作为有凹陷散布其间的条纹图案,并且所述移放装置包括一些辊子。
13.根据权利要求12所述的方法,其特征在于:所述凹陷包括空穴。
14.根据权利要求12所述的方法,其特征在于:所述涂料施加在预先已施涂的湿涂层上面。
15.根据权利要求1所述的方法,其特征在于:所述涂层转变为厚度小于5微米的无空穴或者基本上无空穴的涂层。
16.根据权利要求1所述的方法,其特征在于:所述涂层转变为厚度小于0.5微米的无空穴或者基本上无空穴的涂层。
17.一种改善基底上不均匀湿涂层的均匀性以及提供连续的涂层的方法,所述方法包括:使涂层与其与基底的接触周期相同或基本相同的至少5个周期性移放装置的润湿的表面部分接触及再接触。
18.根据权利要求17所述的方法,其特征在于:所有的移放装置具有相同的接触周期。
19.根据权利要求17所述的方法,其特征在于:所有的移放装置具有基本上相同的接触周期,并使得重复的涂层厚度的骤增、凹陷或空穴的程度减小。
20.根据权利要求19所述的方法,其特征在于:所述装置的周期彼此相差在±0.05%之内。
21.根据权利要求19所述的方法,其特征在于:所述装置的周期彼此相差在±1%之内。
22.根据权利要求17所述的方法,其特征在于:它还包括至少一个附加的移放装置,所述移放装置的接触周期与其它装置的平均接触周期相差1%以上。
23.根据权利要求17所述的方法,其特征在于:它还包括至少一个附加的移放装置,所述移放装置的接触周期与其它装置的平均接触周期相差5%以上。
24.根据权利要求17所述的方法,其特征在于:所述移放装置中有至少10个辊子。
25.根据权利要求17所述的方法,其特征在于:所述移放装置中有至少20个辊子。
26.一种涂布移动卷材的方法,它包括:在其上施涂具有厚度变化的不连续的湿涂层;使此湿涂层与一个或多个与卷材周期性接触的辊子的湿润表面的部分接触及再接触;厚度变化的周期、厚度变化的尺寸或至少一个辊子的接触周期加以改变,使涂层缺陷减少或减至最少,并且提供连续的涂层。
27.根据权利要求26所述的方法,其特征在于:所述湿涂层施涂成由空穴隔开的一些条纹。
28.一种涂布移动卷材的方法,它包括在其上施涂以条纹形式的湿涂层,并使该湿涂层与一个或多个与卷材周期性接触的辊子的湿润表面的部分接触及再接触,其特征在于:无量纲条纹宽度和无量纲辊子尺寸足以提供无量纲最小厚度至少为0.3的涂层。
29.一种涂布移动卷材的方法,它包括在其上施涂以条纹形式的湿涂层,并使该湿涂层与至少两个与卷材周期性接触的辊子的湿润表面的部分接触及再接触,其特征在于:无量纲条纹宽度和无量纲辊子尺寸足以提供无量纲最小厚度至少为0.6的涂层。
30.一种涂布移动卷材的方法,它包括在其上施涂以条纹形式的湿涂层,并使该湿涂层与至少三个与卷材周期性接触的辊子的湿润表面的部分接触及再接触,其特征在于:无量纲条纹宽度和无量纲辊子尺寸足以提供无量纲最小厚度至少为0.8的涂层。
31.一种涂布移动卷材的方法,它包括在其上施涂以条纹形式的湿涂层,并使该湿涂层与至少四个与卷材周期性接触的辊子的湿润表面的部分接触及再接触,其特征在于:无量纲条纹宽度和无量纲辊子尺寸足以提供无量纲最小厚度至少为0.8的涂层。
32.一种改进装置,它包括许多能在基底上的不同位置与湿涂层周期性地接触及再接触的移放装置,其特征在于:所述涂层具有缺陷和平均涂层厚度,并且具有与基底接触的周期相同或基本相同的移放装置的数目足以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%。
33.根据权利要求32所述的改进装置,其特征在于:所有的移放装置具有相同的接触周期。
34.根据权利要求32所述的改进装置,其特征在于:所有的移放装置具有基本上相同的接触周期,并使得重复涂层厚度的骤增、凹陷或空穴的程度减少。
35.根据权利要求34所述的改进装置,其特征在于:所述装置的周期彼此相差在±0.05%之内。
36.根据权利要求34所述的改进装置,其特征在于:所述装置的周期彼此相差在±0.5%之内。
37.根据权利要求34所述的改进装置,其特征在于:所述装置的周期彼此相差在±1%之内。
38.根据权利要求34所述的改进装置,其特征在于:它还包括至少一个移放装置,所述移放装置的接触周期与其它装置的平均接触周期相差1%以上。
39.根据权利要求32所述的改进装置,其特征在于:可改变所述一个或多个装置的接触周期,使涂层缺陷减少或减至最少。
40.根据权利要求32所述的改进装置,其特征在于:所述移放装置包括一些辊子。
41.一种用来改善基底上不均匀湿涂层的均匀性以及提供连续的涂层的改进装置,所述改进装置包括至少5个能在所述基底上的不同位置与所述湿涂层周期性地接触及再接触,并且其与基底的接触周期相同或基本上相同的移放装置。
42.根据权利要求41所述的改进装置,其特征在于:所有的移放装置具有相同的接触周期。
43.根据权利要求41所述的改进装置,其特征在于:所有的移放装置具有基本上相同的接触周期,并使得重复涂层厚度的骤增、凹陷或空穴的程度减少。
44.根据权利要求43所述的改进装置,其特征在于:所述装置的周期彼此相差在±0.05%之内。
45.根据权利要求43所述的改进装置,其特征在于:所述装置的周期彼此相差在±0.5%之内。
46.根据权利要求43所述的改进装置,其特征在于:所述装置的周期彼此相差在±1%之内。
47.根据权利要求41所述的改进装置,其特征在于:它还包括至少另一个移放装置,所述移放装置的接触周期与其它装置的平均接触周期相差1%以上。
48.根据权利要求41所述的改进装置,其特征在于:它还包括至少另一个移放装置,所述移放装置的接触周期与其它装置的平均接触周期相差5%以上。
49.根据权利要求41所述的改进装置,其特征在于:所述移放装置包括至少10个辊子。
50.根据权利要求41所述的改进装置,其特征在于:所述移放装置包括至少20个辊子。
51.根据权利要求41所述的改进装置,其特征在于:所述移放装置包括至少50个辊子。
52.一种涂布设备,它包括:向基底施加不均匀涂层的涂布装置以及包括许多能在基底上的不同位置与所施加的涂层周期性地接触及再接触的移放装置的改进装置,其特征在于:所述其与基底接触的周期相同或基本相同的移放装置的数目足以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%。
53.根据权利要求52所述的涂布设备,其特征在于:所有的移放装置具有相同的接触周期。
54.根据权利要求52所述的涂布设备,其特征在于:所有的移放装置具有基本上相同的接触周期,并使得重复涂层厚度的骤增、凹陷或空穴的程度减少。
55.根据权利要求54所述的涂布设备,其特征在于:所述装置的周期彼此相差在±0.05%之内。
56.根据权利要求54所述的涂布设备,其特征在于:所述装置的周期彼此相差在±0.5%之内。
57.根据权利要求54所述的涂布设备,其特征在于:所述装置的周期彼此相差在±1%之内。
58.根据权利要求52所述的涂布设备,其特征在于:它还包括至少另一个移放装置,所述移放装置的接触周期与其它装置的平均接触周期相差1%以上。
59.根据权利要求52所述的涂布设备,其特征在于:它还包括至少另一个移放装置,所述移放装置的接触周期与其它装置的平均接触周期相差5%以上。
60.根据权利要求52所述的涂布设备,其特征在于:可改变所述一个或多个装置的接触周期,使涂层缺陷减少或减至最少。
61.根据权利要求52所述的涂布设备,其特征在于:所述移放装置包括一些辊子。
62.根据权利要求52所述的涂布设备,其特征在于:所述涂布装置施涂上不连续的涂层。
63.根据权利要求62所述的涂布设备,其特征在于:所述涂布装置以条纹图案的形式施加涂料。
64.根据权利要求63所述的涂布设备,其特征在于:所述设备中至少有2个辊子,并且无量纲条纹宽度和无量纲辊子尺寸足以提供无量纲最小厚度至少为0.6的涂层。
65.根据权利要求63所述的涂布设备,其特征在于:所述设备中至少有3个辊子,并且无量纲条纹宽度和无量纲辊子尺寸足以提供无量纲最小厚度至少为0.8的涂层。
66.根据权利要求63所述的涂布设备,其特征在于:所述设备中至少有4个辊子,并且无量纲条纹宽度和无量纲辊子尺寸足以提供无量纲最小厚度至少为0.8的涂层。
67.根据权利要求52所述的涂布设备,其特征在于:它还包括用来将涂料从所述基底转移到第二基底的转移装置。
68.根据权利要求67所述的涂布设备,其特征在于:所述转移装置包括带子,且所述涂布装置向带子的湿区域施加条纹图案而不在条纹的施加区域中产生三相湿润线。
69.根据权利要求52所述的涂布设备,其特征在于:一个或多个传感器或控制器在设备的操作过程中改变一个或多个移放装置的周期。
70.根据权利要求52所述的涂布设备,其特征在于:所述涂料以不均匀的涂料液滴形式施加。
71.根据权利要求52所述的涂布设备,其特征在于:所述涂料以不连续涂料液滴形式施加。
72.根据权利要求52所述的涂布设备,其特征在于:它还包括干燥装置。
73.根据权利要求72所述的涂布设备,其特征在于:所述改进装置的至少一部分延伸进入干燥装置中。
74.根据权利要求52所述的涂布设备,其特征在于:所述不均匀的涂层具有周期性的厚度变化,厚度变化的周期、厚度变化的尺寸或者一个或个装置的接触周期加以改变,使涂层缺陷减少或减至最少。
75.一种涂布设备,它包括:向基底施加不均匀涂层的涂布装置以及包括6个以上能在基底上的不同位置与所施加的湿涂层周期性地接触及再接触,并且与基底的接触周期相同或基本上相同的移放装置,用来提供连续涂层的改进装置。
76.根据权利要求75所述的涂布设备,其特征在于:所有的移放装置具有相同的接触周期。
77.根据权利要求75所述的涂布设备,其特征在于:所有的移放装置具有基本上相同的接触周期,并使得重复涂层厚度的骤增、凹陷或空穴的程度减少。
78.根据权利要求77所述的涂布设备,其特征在于:所述装置的周期彼此相差在±0.05%之内。
79.根据权利要求77所述的涂布设备,其特征在于:所述装置的周期彼此相差在±0.5%之内。
80.根据权利要求77所述的涂布设备,其特征在于:所述装置的周期彼此相差在±1%之内。
81.根据权利要求75所述的涂布设备,其特征在于:它还包括至少另一个移放装置,所述移放装置的接触周期与其它装置的平均接触周期相差1%以上。
82.根据权利要求75所述的涂布设备,其特征在于:它还包括至少另一个移放装置,所述移放装置的接触周期与其它装置的平均接触周期相差5%以上。
83.根据权利要求75所述的涂布设备,其特征在于:所述移放装置包括一些辊子。
84.根据权利要求83所述的涂布设备,其特征在于:它包括至少10个辊子。
85.根据权利要求83所述的涂布设备,其特征在于:它包括至少20个辊子。
86.根据权利要求83所述的涂布设备,其特征在于:它包括至少50个辊子。
87.根据权利要求75所述的涂布设备,其特征在于:所述涂布装置施涂上不连续的涂层。
88.根据权利要求87所述的涂布设备,其特征在于:所述涂布装置以条纹图案的形式施加涂料。
89.根据权利要求88所述的涂布设备,其特征在于:所述无量纲条纹宽度和无量纲辊子尺寸足以提供无量纲最小厚度至少为0.8的涂层。
90.根据权利要求88所述的涂布设备,其特征在于:所述设备中至少有10个辊子,并且无量纲条纹宽度和无量纲辊子尺寸足以提供无量纲最小厚度至少为0.8的涂层。
91.根据权利要求75所述的涂布设备,其特征在于:它还包括用来将涂料从所述基底转移到第二基底的转移装置。
92.根据权利要求91所述的涂布设备,其特征在于:所述转移装置包括带子,且所述涂布装置向带子上的湿区域施加条纹图案而不在条纹的施加区域中产生三相湿润线。
93.根据权利要求75所述的涂布设备,其特征在于:一个或多个传感器或控制器在设备的操作过程中改变一个或多个移放装置的周期。
94.根据权利要求75所述的涂布设备,其特征在于:所述涂料以不均匀涂料液滴形式施加。
95.根据权利要求75所述的涂布设备,其特征在于:所述涂料以不连续涂料液滴形式施加。
96.根据权利要求75所述的涂布设备,其特征在于:所述不均匀的涂层具有周期性的厚度变化,厚度变化的周期、厚度变化的尺寸或者一个或个装置的接触周期加以改变,使涂层缺陷减少或减至最少。
97.根据权利要求75所述的涂布设备,其特征在于:它还包括干燥装置。
98.根据权利要求97所述的涂布设备,其特征在于:所述改进装置的至少一部分延伸进入干燥装置中。
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