CN1957216B - 干燥转变工艺和设备 - Google Patents

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    • F26B25/006—Separating volatiles, e.g. recovering solvents from dryer exhaust gases

Abstract

一种卷材转变工艺和设备，其采用干燥转变台和用于传送基板通过干燥转变台的基板装卸设备。基板由一封闭壳体包围在干燥转变台中，向该壳体供给一股或多股调节气体，调节气体以足够能实质性地减少封闭壳体中的颗粒数的速率流动。

Description

干燥转变工艺和设备
技术领域
本发明涉及用于转变(converting)不定长度的移动基板的工艺和设备。
背景技术
不定长度的移动基板(即移动卷材)可以以各种各样的工艺从一种状态或形状转变成另一种状态或形状。一些转变工艺产生大量的碎屑，或者在有空气悬浮颗粒或其它污染物的情况下进行，或者在常规外界空气可能破坏转变工艺或危及安全时需要受控制环境。当静电积累可以导致碎屑、微粒或其它污染物粘附到移动基板上的时候，这是干燥转变(dry converting)作业中一个特殊的问题。例如，塑料薄膜上的光学等级(optical-grade)涂层尤其容易受到污染，可导致外观缺陷。
典型的受控制环境包括净室和利用惰性、低氧或饱和气氛。净室和特定气氛需要昂贵的辅助设备和大量的过滤空气或特定气体。例如，典型净室作业可能每分钟需要成千上万升的过滤空气。
发明内容
所披露的发明包括用于在利用低容量的过滤空气或特定气体的受控制环境中干燥转变不定长度的移动基板的工艺和设备。所披露的工艺和设备利用了至少在转变作业期间包围移动基板的封闭壳体(closeenclosure)，向封闭壳体供给一股或多股调节气体，调节气体以足够能实质性地减少封闭壳体颗粒数的速率流动。由此在一个方面，本发明提供了一种用于干燥转变不定长度的移动基板的工艺，包括在一封闭壳体内传送基板通过干燥转变台，同时向该壳体供给一股或多股调节气体，调节气体以足够能实质性地减少封闭壳体中的颗粒数的速率流动。
在另一个方面，本发明提供了一种用于转变不定长度的移动基板的设备，包括干燥转变台和用于传送基板通过干燥转变台的基板装卸设备，基板由一封闭壳体包围在干燥转变台中，向该壳体供给一股或多股调节气体，调节气体以足够能实质性地减少封闭壳体中的颗粒数的速率流动。
在又另一个方面，本发明提供了一种用于干燥转变不定长度的移动基板的工艺，包括在一封闭壳体内传送基板通过干燥转变台，同时向该壳体供给一股或多股调节气体，调节气体以足够能引起封闭壳体内的气氛下所关心的物理性质的实质性改变的速率流动。
在又一个方面，本发明提供了一种用于转变不定长度的移动基板的设备，包括干燥转变台和用于传送基板通过干燥转变台的基板装卸设备，基板由一封闭壳体包围在干燥转变台中，向该壳体供给一股或多股调节气体，调节气体以足够能引起封闭壳体中的气氛下所关心的物理性质的实质性改变的速率流动。
附图说明
参照附图考虑，对本领域技术人员来说，所披露的发明的上述以及其它优点将从下面的详细说明书中变得更加显而易见，其中：
图1是所披露的切条/清洁设备的示意性侧剖视图。
图2是所披露的层压设备的示意性侧剖视图。
图3是所披露的封闭壳体的示意性侧剖视图。
图4是所披露的分配歧管的透视图。
图5是与调节气体供给部件和气体抽取部件相关的图4的分配歧管的局部示意性、局部横截面图。
图6是输送辊和分配歧管的示意性横截面图。
图7是所披露的另一个封闭壳体的示意性侧剖视图。
图8是图7的封闭壳体的示意性横截面图。
图9是所披露的另一个封闭壳体的示意性侧剖视图。
图10是图9中的重叠控制表面的平面示意图。
图11是所披露的封闭壳体中的颗粒数与压力的曲线图。
图12是所披露的封闭壳体中的含氧量与压力的曲线图。
图13是所披露的封闭壳体中的颗粒数与压力的曲线图。
图14是所披露的封闭壳体内部不同位置处的压力曲线图。
图15是所披露的封闭壳体的压力与卷材槽高度的曲线图。
图16是用于所披露的封闭壳体的颗粒数与卷材槽高度的曲线图。
图17是所披露的封闭壳体的颗粒数与卷材速度在不同压力下的曲线图。
同样的参考标记在不同的附图中指示同样的元件。在附图中的元件不是按比例绘制的。
具体实施方式
当与柔性移动基板或传送这样的基板的设备一起使用时，短语“干燥转变”指在没有施加或干燥基板上的润湿涂层的情况下进行的操作，其中该操作改变基板的清洁度状态、表面能量、形状、厚度、结晶度、弹性或透明度。干燥转变可包括诸如清洁(例如等离子处理或利用胶粘辊)、电涂底漆(例如电晕处理)、切条、切片、分割(例如分割成片)、层压、拉伸(例如定向)、折叠(例如波纹板加工)、热成型、掩模、去掩模、蒸汽涂敷、加热或冷却等操作。
当与用于转变移动基板的设备或这种设备中的部件或台一起使用时，短语“干燥转变台”指执行干燥转变的装置。
当与移动基板或用于转变这样的基板的设备一起使用时，单词“下游”和“上游”分别指基板运动的方向和其相反的方向。
当与用于转变移动基板的设备或这种设备中的部件或台一起使用时，单词“前导(leading)”和“拖后(trailing)”分别指基板进入或退出所述设备、部件或台的区域。
当与移动基板或用于转变这样的基板的设备一起使用时，单词“宽度”指垂直于基板运动方向并在基板的平面内的长度。
当与用于转变移动基板的设备或这种设备中的部件或台一起使用时，短语“卷材装卸设备”指输送基板通过设备的装置。
当与用于转变移动基板的封闭设备或这种设备中的封闭部件或台一起使用时，短语“控制表面”指大体上平行于基板的主面、并设置得离基板足够近以便使得可影响涂层品质的气氛存在于控制表面和基板之间的表面。控制表面可包括例如封闭壳体、单独的板、具有缝隙的壁或具有大体上平行于基板的主面的可感知区域的其它表面。
当与用于转变移动基板的封闭设备或这种设备中的封闭部件或台一起使用时，单词“重叠”指如果想象基板在横向方向、将会在基板上方的设备、部件或台。
当与用于转变移动基板的封闭设备或这种设备中的封闭部件或台一起使用时，单词“下伏”指如果想象基板在横向方向、将会在基板下方的设备、部件或台。
当与用于转变移动基板的封闭设备或这种设备中的封闭部件或台一起使用时，单词“顶部空间”指如果想象基板在横向方向、垂直于基板测量的从基板到重叠附近的控制表面的距离。
当与用于转变移动基板的封闭设备或这种设备中的封闭部件或台一起使用时，单词“底部空间”指如果想象基板在横向方向、垂直于基板测量的下伏附近的控制表面的距离。
当与用于转变移动基板的封闭设备或这种设备中的封闭部件或台一起使用时，短语“封闭壳体”指整个壳体中的平均顶部空间加平均底部空间不大于约30cm的壳体。
当与用于转变移动基板的封闭设备或这种设备中的封闭部件或台一起使用时，短语“调节气体”指所关心的至少一个性质不同于环绕设备的外界空气的气体。
当与用于转变移动基板的封闭设备或这种设备中的封闭部件或台一起使用时，短语“颗粒数”指在28.3升体积中的0.5μm或以上颗粒的数量。
当与在用于转变移动基板的设备或这种设备中的封闭部件或台中的气氛的所关心的物理性质(例如颗粒数)一起使用时，单词“实质性”指与环绕设备、部件或台的外界空气相比，所关心的性质减少或增加50％。
当与用于转变移动基板的封闭设备或这种设备中的封闭部件或台一起使用时，短语“负压力”指低于环绕设备、部件或台的外界空气压力的压力，短语“正压力”指高于环绕设备、部件或台的外界空气压力的压力。
当与用于转变移动基板的设备或这种设备中的部件或台一起使用时，短语“压力梯度”指设备、部件或台的内部与环绕设备、部件或台的外界空气之间的压差。
图1的示意性侧剖视图显示了采用封闭壳体内的切条机/清洁器的卷材线。开卷机12为卷材14提供切条刀片16。开卷机12可任选地包围于合适的机柜中，机柜可以与外界空气不相通，也可以相通，或者根据需要供给有合适的调节气流。边缘真空装置18消除了对卷材14的外部和缝隙边缘的污染，橡胶辊20和胶粘辊22去除了对卷材14的主要表面的污染。除静电杆24去除了卷材14的电荷。通过转移辊27之后，卷材14的缝隙部分逐一地被卷绕在位于机柜33内部的收卷机28上。机柜33通常不益于采用封闭壳体，而是希望具有足够广阔且整洁的内部空间，以存放切条卷材卷，并允许卷容易转向和输送。机柜33可以与外界空气不相通，也可以相通，或者根据需要供给有合适的调节气流。
切条机/清洁器元件由一封闭壳体10包围，封闭壳体10由重叠壳体30和下伏壳体32形成。壳体30、32可以紧密地与切条机/清洁器的形状相符合，以便提供较小的内部气氛和较小的内部体积。另一个封闭壳体和由重叠控制表面25和下伏控制表面26形成的过渡区互连到封闭壳体10上，并连接到机柜33上。上歧管34和下歧管36在切条机/清洁器部件下游的某个点处可以分别提供流入或流出设备的气体(例如，调节气流M1′U和M1′L)。所希望的是，调节气流M1′U和M1′L与外界空气的不同之处在于，具有较低的颗粒数，但是另外或者作为替代，也可以在所关心的另一个性质方面不同于外界空气，例如，由一种或多种气体(包括湿度)的不存在或存在引起的不同的化学组分。上歧管38和下歧管40分别可以提供流入或流出封闭壳体10的气体流(例如，抽取气流M4U和M4L)。
图2显示了层压机200的示意性侧剖视图。开卷机202和转移辊204位于机柜205内部。机柜205可以与外界空气不相通，也可以相通，或者根据需要供给有合适的调节气流。卷材14和16通过转移辊204、层压辊206之间、转移辊208以及机柜211内部的卷带辊210上。机柜211可以与外界空气不相通，也可以相通，或者根据需要供给有合适的调节气流。层压辊206被由重叠壳体212和下伏壳体214形成的封闭壳体包围。该封闭壳体与机柜211连接。壳体212、214可以紧密地与辊206的形状相符合，以便提供较小的内部气氛和较小的内部体积。另一个封闭壳体和由重叠控制表面215和下伏控制表面216形成的过渡区互连到由壳体212、214形成的封闭壳体上，并连接到机柜211。上歧管218、222和下歧管220、224分别可以提供流入或流出设备的气体流(例如，调节气流M1′U1、M1′U2、M1′L1和M1′L2)。所希望的是，调节气流M1′U1、M1′U2、M1′L1和M1′L2与外界空气的不同之处在于，具有较低的颗粒数，但是另外或者作为替代，也可以在所关心的另一个性质方面不同于外界空气，例如，由一种或多种气体(包括湿度)或不同温度的不存在或存在引起的不同的化学组分。
所披露的工艺和设备不必采用图1和图2中所显示的全部封闭壳体，其可以采用不同于所示的封闭壳体或工序，或者采用比所示更多的封闭壳体或工序。所披露的封闭壳体中的两个或以上封闭壳体可以在卷材处理中串联地互连在一起，从而建立多个连续区或施加(applications)。每一个封闭壳体可以在不同的压力、温度和顶部空间或底部空间空隙下操作，处理(address)工序和实质性变形。单个封闭壳体可以不设置调节气体输入或气体抽取装置，也可以具有一个或一个以上的调节气体输入或气体抽取装置。可以在一些封闭壳体中维持或建立正压力，在其它封闭壳体中维持或建立负压力。对于考虑清洁度的工序来说，从可能出现碎屑或其它污染物或者造成问题(例如切条机之后或层压辊之前)的第一个点开始，直到碎屑或其它的污染物不会再造成问题的至少一个台，推荐使用互连封闭壳体。这样的互连可以提供连续的保护，这样的保护可以减少基板污染，促进直接环绕被涂敷基板的气氛内的颗粒数的控制，同时仅仅使用很小体积的调节气体。转变工况的附加控制可通过采用从工艺中的至少第一个干燥转变台或者至少从可能出现碎屑或其它污染物或者造成问题的第一个点、直到或穿过工序(例如切削、切条或折叠台)中的至少最后一个干燥转变台的封闭壳体或系列互连封闭壳体来实现。附加控制也可以通过采用从工序(例如清洁或涂底漆台)中的第一个干燥转变台直到或穿过工艺中的至少最后一个干燥转变台、直到收卷机或直到包装台之间的一个封闭壳体来实现。在一个示例性实施例中，被涂敷的基板至少从展开基板的时刻起不被暴露在外界空气中，直到基板被卷绕到收卷机上或已经被包装起来。所披露的设备还可包括一个或多个部分，所述一个或多个部分不代表封闭壳体，而是希望这些部分的数量、总容量和气体流型使得基板不会出现不期望的污染。
如果需要，调节气流可以注入(或气体被抽取)沿卷材线2的比图1和图2所示更多或更少的部位。在一个示例性实施例中，调节气体流可注入几个互连封闭壳体中的第一个封闭壳体，调节气体可以随移动基板被携带到下游的封闭壳体或被推动到上游的壳体或工序。在另一个示例性实施例中，调节气流可以注入几个互连封闭壳体中的每一个需要维持或建立稍微的正压力的地方。在又一个示例性实施例中，调节气流可以注入几个互连封闭壳体中的一些需要维持或建立稍微的正压力的地方。可以在其它互连封闭壳体中维持或建立稍微的负压力或零压力。在又一个示例性实施例中，调节气体流可注入几个互连封闭壳体中的每一个封闭壳体。
可以选择一净室环绕所披露的设备。然而，该净室可以具有比当今典型使用的低得多的等级和更小的容积。例如，净室可以是利用柔性悬挂面板材料的便携型式。而且，在所披露的工艺和设备中也可以采用本领域技术人员所熟知的各种卷材支撑系统，包括多孔空气管道、空气杆和风道(air foils)。
在所披露的工艺的一个实施例中，不定长度的移动基板具有至少一个主要表面，主要表面带有一邻接气相。基板由具有紧靠限定基板与控制表面之间的控制空隙的基板表面的控制表面的设备处理。控制空隙可以指是基板和附近的控制表面之间的顶部空间或底部空间。
在控制表面附近设置有第一腔，第一腔具有气体引导装置。在控制表面附近可设置第二腔，第二腔具有气体抽取装置。控制表面与这些腔一起限定一区域，在该区域中，邻接气相有一定量的质量。可以通过诱导流过该区域的流量，至少一部分质量被从邻接气相中传输通过气体抽取装置。质量流可以划分成下列分量：
M1指的是基板的每一单位宽度上由压力梯度引起的进入或离开该区域的总净时间平均质量流，
M1′指的是每一单位宽度上的气体从气体引导装置通过第一腔进入该区域的总净时间平均质量流，
M2指的是每一单位宽度上的调节气体从基板的至少一个主要表面进入该区域或从该区域进入基板的至少一个主要表面的总净时间平均质量流，
M3指的是每一单位宽度上由材料的运动引起的进入该区域的总净时间平均质量流，和
M4指的是每一单位宽度上通过气体抽取装置输送的质量的时间平均速率，
这里“时间平均质量流”由等式 MI = 1 t ∫ 0 t midt 表示，其中MI是以kg/秒表示的时间平均质量流，t是以秒表示的时间，mi是以kg/秒表示的瞬时质量流。
气相中的质量流由下列等式表示：
M1+M1′+M2+M3＝M4(等式A)。
M1、M1′、M2、M3和M4进一步显示在图3中。图3是封闭壳体300的示意性侧剖视图。基板312具有至少一个主要表面314，主要表面314带有一邻接气相(在图3中未显示)。基板312在控制表面315下方，沿箭头“V”的方向运动，从而限定了控制空隙“GC”。具有气体引导装置318的第一腔317位于控制表面315附近。可以改变气体引导装置318的具体形式，有利的形式可以使用例如气体刀、气幕(gas curtain)或气体歧管。虽然所示的实施例描绘了气室形式的第一腔317，但是气体引导装置318不必要设置成可从控制表面315的水平面移除。第二腔319也设置在控制表面315附近，并具有气体抽取装置320。同样，虽然所示的实施例描绘了气室形式的第二腔319，但是气体抽取器320不必要设置在控制表面315的水平面上。在一个示例性实施例中，第一腔317和第二腔319可位于图3所示的控制表面315的相对两端上。第一腔317限定了第一腔317和基板312之间的第一空隙G1。第二腔319限定了第二腔319和基板312之间的第二空隙G2。在有些实施例中，第一空隙G1、第二空隙G2和控制空隙GC全部具有相等的高度，而在其它实施例中，第一空隙G1、第二空隙G2中的至少一个的高度不等于控制空隙GC。当第一空隙、第二空隙和控制空隙全部为10cm或以下时，看起来可以实现最好的效果。在某些示例性实施例中，第一空隙、第二空隙和控制空隙全部为5cm或以下，3cm或以下，甚至更小的值，例如，2cm或以下，1.5cm或以下，或者0.75cm或以下。获得所要求的低颗粒数所需要的气流可以部分地随着组合的顶部空间与底部空间的平方而变化，因此所披露的空隙期望地具有较小的值。同样，当平均顶部空间与平均底部空间之和为5cm或以下，3cm或以下，甚至更小的值，例如，2cm或以下，1.5cm或以下，或者0.75cm或以下的时候，看起来可以实现最好的效果。
除空隙GC、G1和G2之外，基板附近的气氛的控制通过利用机械特征也能降到最小，例如图3所示的外延部323和325。具有空隙G3和G4的外延部323和325可添加到设备的上游端或下游端的其中一个或两个上。本领域技术人员应当认识到，外延部可以附着到设备的各种元件上，或者根据为特定用途选择的特定实施例可以设有不同的形状。流M1和M3随着外延部“覆盖”的基板面积的增加而减少。控制表面315、第一腔317、第二腔319和基板312的表面314之间的邻接气相限定了拥有一定量的质量的区域。外延部323和325可进一步限定具有拥有一定量的质量的邻接气相的控制表面下方的区域。该区域中的质量通常在气相状态下。然而，本领域技术人员应当认识到，该区域也包含处于液相或固相状态的质量，或者是所有三相的结合。
图3描绘了实践所披露的工艺时封闭壳体300中遇到的各种流。M1是每一单位宽度上由压力梯度引起的进入或离开该区域的总净时间平均质量流。M1是一带符号数，当其表示如图所示的从区域流出的小流量时为负数，当其表示与如图所示相反、流入该区域的小流量时为正数。M1的正值大体上表示稀释流和污染物的可能来源，M1期望被降低，对构成互连封闭壳体的设备的整个部分来说，M1更期望为负。M1′指的是每一单位宽度上的调节气体从气体引导装置进入该区域的总净时间平均质量流。如果达到了足够的程度，M1′减少封闭壳体中的颗粒数。为了限制基板312的干扰，希望避免非常高的M1′流量。M2是每一单位宽度上从基板的至少一个主要表面进入该区域或从该区域进入基板的至少一个主要表面并通过该腔的时间平均质量流。M2大体上代表了易挥发的物质或其它材料从基板312到封闭壳体300内的演变(evolution)。M3是每一单位宽度上由基板的运动引起的进入该区域和通过该腔的总净时间平均质量流。M3大体上代表了随基板的运动掠过的气体。M4是每一单位宽度上通过气体抽取装置320输送的质量的时间平均速率。M4表示M1+M1′+M2+M3的总和。
通过在封闭壳体或相连的系列封闭壳体的上游或下游入口或出口上对移动基板采用合适的密封(即，“移动基板密封”)，可促进通过封闭壳体的质量流。密封可以起到刮板的作用，用来防止气体进入或排出封闭壳体。密封也可以包括例如强制气体、诸如美国专利号6,553,689所示的机械或可伸缩的机械密封或者一对相对夹辊。可伸缩机械密封机构可允许拼接(splices)和其它紊乱工况的通过。简单来说，所希望的是增加一个或多个附近的调节气流速率(或者减少或切断一个或多个附近的调节气流速率)，以维持密封附近的所要求的气氛。一对相对夹辊可定位于例如工艺中的第一个和最后一个干燥转变台的上游或下游。
通过利用紧靠基板表面的控制表面、一定量的调节气体和正压力梯度或小的负压力梯度，在封闭壳体内部可以获得材料颗粒数的减少。压力梯度△p被定义为腔的下圆周压力pc与腔外部压力po之差，这里，△p＝pc-po。通过适当地使用调节气体和调整压力梯度，颗粒数可以实现减少例如50％或以上、75％或以上、90％或以上，甚至99％或以上。示例性压力梯度至少为大约-0.5Pa或以上(即一更正的值)。另一个示例性压力梯度为正压力梯度。作为一般的引导，在较高的移动基板速度下可容许较高的压力。当在一系列互连封闭壳体的上游端和下游端采用移动基板密封时，也可容许较高的压力。本领域技术人员应当明白，可根据这些及其它因素调整封闭壳体压力，以在所披露的设备的适当部分内部提供所希望的低颗粒数，同时避免对基板的不当干扰。
所披露的工艺和设备大体上也可以减少通过腔输送的稀释气流M1。所披露的工艺和设备可以例如将M1限制为不大于0.25kg/秒/米的绝对值。M1可以例如小于零(换句话说，表示从封闭壳体流出的净流出量)且大于-0.25kg/秒/米。在另一个示例性实施例中，M1可小于零且大于-0.1kg/秒/米。正如以下的例子所显示的，可以容许低的负壳体压力(其相当于稍微正的M1流量)。但是，高的负壳体压力(其相当于高的正M1流量)会产生一些不良影响，包括稀释邻接气相中的质量、颗粒及其它空气悬浮污染物的引入和不受控制的组分、温度或湿度的引入。
在一个示例性实施例中，我们通过适当控制M1′和M4控制工艺。调节气流(例如具有受控制的湿度的清洁惰性气体)的有意注入可以本质上促进在封闭壳体中形成一清洁的、受控制的气氛，不会过度增加稀释。通过小心地控制体积和状态，在该状态下M1′被引入，而M4被抽取(以及例如通过维持封闭壳体内的稍微正的压力)，可以实质性地缩减流量M1，可以实质性地降低封闭壳体内的颗粒数。另外，M1′流可以包含反作用的或其它分量，或者选择性地包含至少一些从M4循环的分量。
顶部空间或底部空间实质上从上游端到出口端、横穿封闭壳体的宽度都是均匀的。对于特殊应用，顶部空间或底部空间也可以是变化的或不均匀的。封闭壳体可具有比基板宽的宽度，并期望具有封闭的侧面，所述封闭的侧面进一步减少了从压力梯度的每一单位宽度上的时间平均质量流(M1)。封闭壳体也可以设计成适合不同的几何形状材料表面。例如，封闭壳体可以具有切成圆角的圆周，以适应气缸的表面。
封闭壳体也可以包括一个或多个控制封闭壳体输送的质量的物相的机构，从而控制质量分量的相变。例如，传统的温度控制装置可以结合到封闭壳体中，防止冷凝物形成在封闭壳体的内部。适当的温度控制装置的非限制性的例子包括加热盘管、电热器、外部热源和热传递流体。
根据气相组分的组成可选择，抽取气体流(M4)在退出封闭壳体之后排出或过滤并排出。气相组分可从一个或多个封闭壳体流到后一工序场所，例如，没有被稀释。后一工序可以包括诸如分离或破坏气相中的一个或多个分量这样的任选步骤。收集的蒸汽流也可以包含分离处理之前被过滤掉的颗粒物质。分离处理可以在封闭壳体内部在控制方式下进行。合适的分离或裂化处理是本领域技术人员所熟知的。
所希望的是，避免出现会过度干扰基板的气流流型。图4是所披露的分配歧管400的透视图，所述分配歧管400有助于形成所供给的调节气体(M1′)的均匀流动。歧管400具有壳体402和位于缝隙406侧面的安装法兰404。有关歧管400的更多细节显示在图5中，图5是歧管400和与之相联的气体调节系统的局部示意性横截面图。气源502经由管线504和阀506向气体调节系统508供给适当的气体(例如氮气或惰性气体)。系统508经由管线510、512和514和阀511、513和515选择性地供给有附加的活性反应组分。系统508经由管线520、阀516和流量传感器518向歧管400供给所要求的调节气流。真空管线522可用来从歧管400经由流量传感器524、阀526和真空泵528抽取气体。供给管线和真空管线两者的存在使得歧管400能够用作调节气体引导装置或气体抽取装置。进入歧管400的气体通过顶部空间520，绕过分流器板532，通过分配介质534(例如，其利用市场上可从3M公司买到的白色SCOTCHBRITETM非编织纤维制成)，然后在进入缝隙406之前通过第一多孔板536、HEPA过滤器介质538和第二多孔板540。垫圈542有助于维持法兰404和多孔板540之间的密封。歧管400有助于在封闭壳体的整个宽度上提供所供给的调节气体的基本上均匀的流动。与通过歧管400的其它组分的压降相比，顶部空间520内侧向上的压降可以忽略不计。本领域技术人员应当明白，根据需要可以调整顶部空间520的尺寸或形状以及分配介质534的孔径大小，以改变在分配歧管400的整个长度上的流速以及沿封闭壳体的宽度方向的流速。也可以通过布置成支撑在分流器板532并压缩分配介质534的一排螺钉或其它合适的装置调整沿分配歧管400的长度方向的流速，从而可调地改变沿分配歧管400的长度方向的压降。
图6显示了过渡区600形式的封闭壳体，过渡区600在它的上游端耦合于工序602，所述工序602具有下伏控制表面604和重叠控制表面606。过渡区600的下游端耦合于在压力pB下操作的工序608。垫圈610提供了过渡区600各端部的密封，其允许例如清洁或卷材攻丝(threadup)时移除重叠控制表面或下伏控制表面。过渡区600具有固定重叠控制表面611和可位移(positionable)的重叠控制表面612(以虚影显示在其上升位置613)，可以手动或自动地驱动可位移的重叠控制表面612，以提供值为h2a、h2b和两者之间的顶部空间。上面的分配歧管614可用来供给调节气体流M1′U。过渡区600的下伏侧具有位于壳体618内部的输送辊616和下伏控制表面620。下分配歧管622可用来供给调节气体流M1′L。过渡区600有助于阻止各自的工作压力有本质区别的相邻连接工序之间的大的气流。例如，在某些工艺中，在所披露的封闭壳体和过渡区的两端的工序之间可能有存在两倍或以上、五倍或以上、甚至十倍或以上的压差。
图7和图8分别显示了封闭壳体700的示意性剖视图和横截面图，所述封闭壳体700具有重叠控制表面702、下伏控制表面704和侧面706、708。封闭壳体700具有长度le和宽度we。卷材14具有宽度w，卷材14以速度V输送通过封闭壳体700。垫圈709提供了重叠控制表面702的侧面处的密封，其允许它高度调整或移除(例如为了清洁或卷材攻丝)。重叠控制表面702和下伏控制表面704间隔开一段距离he1。下伏控制表面704与基板14间隔开一段距离he2。可以在上游或下游方向改变这些距离。上游过渡区710具有下伏卷材槽块711和重叠卷材槽块712。这些卷材槽块间隔开一段距离h1a，具有长度l1。下伏卷材槽块711与卷材14间隔开一段距离h1b。上游工序(在图7或图8未显示)与过渡区710直接气态连通，上游工序具有压力PA。下游的过渡区714具有下伏卷材槽块716和重叠卷材槽块718。这些卷材槽块间隔开一段距离h2a，具有长度l2。下伏卷材槽块716与卷材14间隔开一段距离h2b。下游工序(在图7或图8未显示)与过渡区714直接气态连通，上游工序具有压力PB。当上游或下游工序需要在与诸如封闭壳体700的壳体有大的压差的状态下操作时，上游或下游封闭壳体之间的过渡区可以利用附加的稀释(或排气)流减少封闭壳体之间的压差。例如，对流烘箱通常在高的负压力(-25Pa是常见的)操作，诱导大的气流。
上歧管720和下歧管722分别可以提供流入或流出封闭壳体700的上游端的气体流(例如，调节气流M1′U和M1′L)。上歧管724和下歧管726分别可以提供流入或流出封闭壳体700的上游端的气体流(例如，抽取气流M4U和M4L)。壳体内部的压力的特点在于P1、P2、P13、P23、P3和P4。封闭壳体700外部的外界空气压力设定为Patm。
所披露的工艺和设备通常利用卷材装卸系统来输送不定长度的移动基板通过设备。本领域技术人员对合适的材料装卸系统和装置都是熟知的。本领域技术人员也应当明白，各式各样的基板可以采用，包括例如聚合物、编织或非编织材料、纤维、粉末、纸、食品、药品或它们的组合。所披露的设备和工艺可采用例如在同一日提交的、题目为“涂敷工艺和设备”的共同未审的美国专利申请序列号(律师卷号55752US018)中描述的在施加涂敷之前进行基板的清洁或涂底漆操作。
在操作时，所披露的设备的示例性实施例可以实质性地减少环绕移动卷材的气氛中的颗粒数。所披露的设备的示例性实施例也可以从基板(如果存在)中捕获至少一部分蒸汽组分，不会实质性稀释和凝结蒸汽组分。供给的调节气体可以实质性地减少颗粒引入环绕基板的设备的部分内，由此可减少或防止最终产品的产品质量问题。较低的气流可以实质性地减少对基板的干扰，由此进一步减少或防止产品质量问题。
例子1
单个封闭壳体构造成显示某些变量的效应。图9显示了封闭壳体900的示意性侧剖视图。封闭壳体900具有重叠控制表面902、下伏控制表面904和侧面906，侧面906设置有用于测量封闭壳体900内部的压力、颗粒数和含氧量的取样口A、B和C。重叠控制表面902和下伏控制表面904间隔开一段距离he1。下伏控制表面904与基板14间隔开一段距离he2。上游过渡区908具有下伏卷材槽块910和重叠卷材槽块912。这些卷材槽块间隔开一段距离h1a，具有长度l1。下伏卷材槽块910与卷材14间隔开一段距离h1b。下游的过渡区914具有下伏卷材槽块916和重叠卷材槽块918。这些卷材槽块间隔开一段距离h2a，具有长度l2。下伏卷材槽块916与卷材14间隔开一段距离h2b。上分配歧管920和下分配歧管922在封闭壳体900的上游端分别供给调节气体流M1′U和M1′L。卷材14以速度V输送通过封闭壳体900。
下游工序924具有可动下伏控制表面926、装配有外界气体入口930和真空出口932的重叠控制表面928以及下伏卷材槽块926和重叠卷材槽块928。这些卷材槽块间隔开一段距离hB1。下伏卷材槽块926与卷材14间隔开一段距离hB2。这些卷材槽块具有长度l3。通过适当调整通过入口930和出口932的流量，工序924可以模拟各种各样的装置。
对该例子来说，封闭壳体900被用于未涂敷的卷材，其不连接到另一个封闭壳体的上游端或下游端。因而定义的外界压力为零的周围空间位于过渡区908的上游和工序924的下游。空间空气温度为约20℃。
图10显示了重叠控制表面902的平面图。表面902具有长度le和宽度we，表面902容纳5行数量为3的孔，每个孔的直径为9.78mm，面积为0.75cm2，标号最低的孔位于控制表面902的上游端。这些孔可用作测量壳体内部不同部位的压力、颗粒数和含氧量的取样口。也可以处于开放状态，或者用胶带封闭以改变封闭壳体900的开放通风(draft)面积。
利用MET ONETM型号200L-1-115-1激光颗粒计数器(市场上可从Met One仪器公司买到)来测量颗粒数，以确定28.3升/分钟流速下、28.3升体积中的0.5μm或以上颗粒的数量。利用型号MP40D微气压计(市场上可从Air-Neotronics有限公司买到)测量压力。利用IST-AIMTM型号4601气体检测器(市场上可从图像和传感技术公司买到)测量含氧量。利用Series 490袖珍风速计(市场上可从Kurz仪器公司买到)估计气体速度。
上分配歧管920及下分配歧管922与氮气源相连，流速利用DWYERTM型号RMB-56-SSV流量计(市场上可从Dwyer仪器公司买到)调整。真空出口932连接到NORTECTM型号7压缩空气驱动真空泵(市场上可从Nortec工业公司买到)上。流速利用压力调节器和DWYER型号RMB-106流量计(市场上可从Dwyer仪器公司买到)调整。
封闭壳体900调整为，le＝156.2cm，we＝38.1cm，he1＝4.45cm，he2＝0.95cm，h1a＝0.46cm，h1b＝0.23cm，l1＝7.62cm，h2a＝1.27cm，h2b＝0.13cm，l2＝3.8cm，hB1＝0.46cm，hB1＝0.23cm，l3＝2.54cm，V＝0。通过改变流速M1′U和M1′L以及出口932处的气体抽取速率调整壳体压力，利用取样口B(见图9)监视压力。孔11(见图10)用来监视颗粒数，取样口C(见图9)用来监视含氧量。入口930、控制表面902的其它孔和取样口A用胶带封闭，从而提供封闭壳体900中的最小开放通风面积。图11(其利用了对数颗粒数刻度)和图12(其利用了线性氧浓度刻度)显示了结果，结果表明，对静止卷材来说，在例如大于或等于约-0.5Pa的压力下可以获得颗粒数的实质性地减少。在正壳体压力下，颗粒数等于或低于仪器检测阈值。颗粒数和含氧量的曲线图彼此之间非常类似。
例子2
利用18m/分钟的卷材速度V重复例子1。颗粒数结果显示在图13(其利用了对数颗粒数刻度)中。图13表明，对移动卷材来说，在例如大于-0.5Pa的压力下可以获得颗粒数的实质性地减少。
例子3
利用例子1的工艺，通过将流速M1′U和M1′L调整为24升/分钟以及将出口932处的气体抽取速率调整到94升/分钟，在封闭壳体900内可获得-0.5Pa的壳体压力。在单独运转时，通过将流速M1′U和M1′L调整为122升/分钟以及将出口932处的气体抽取速率调整到94升/分钟，可获得+0.5Pa的壳体压力。在-0.5Pa下颗粒数为107,889，在+0.5Pa下颗粒数仅为1。对于每一次运转，利用孔2、5、8、11和14(见图10)在封闭壳体900的长度方向上的几个点处测量基板上方的壳体压力。如图14所示，每一次运转基板上方的壳体压力非常稳定，不会沿封闭壳体900的长度方向上实质性变化。同样利用口A、B和C进行卷材下方的测量。在这些测量中可以观察到压力没有变化。
在对比运转中，在装配有设定为维持-0.5Pa壳体压力的过滤器气源的TECTM空气浮选烘箱(由热设备公司制造)的内外不同点处进行压力测量。上浮选气杆及下浮选气杆压力设定为250Pa。补给气体以51,000升/分钟流动(对6800升烘箱容量来说，不考虑烘箱内部的设备，相当于大约7.5次空气置换/分钟)。外界空间空气颗粒数为48,467。烘箱内部大约80厘米大小的颗粒数为35,481。几个其它位置的颗粒数的测量显示在图15中。图15表明，壳体压力在不同测量点变化相当大，显示了由烘箱压力调节器的作用引起的进一步变化。
例子4
利用例子1的一般工艺，M1′U和M1′L流速设定为122升/分钟，出口932处的气体抽取速率设定为94升/分钟。卷材槽高度h1a的值调整为0、0.46、0.91、1.27、2.54和3.81cm。外界空气颗粒数为111,175。图16和图17(两者都利用了线性垂直轴刻度)分别显示了不同卷材槽高度的壳体内部的压力和颗粒数。在所有情况下，都可以获得颗粒数的实质性地减少(与外界空气颗粒数相比)。
例子5
利用例子1的一般工艺和以0、6或18m/分钟移动23cm宽聚酯薄膜基板，调整M1′U和M1′L流速和出口932处的气体抽取速率，以获得变化的壳体压力。外界空气颗粒数为111,175。壳体颗粒数测量为卷材速度和壳体压力的函数。结果显示在图18(其利用了对数颗粒数刻度)中。图18表明，对所有测量的基板速度来说，在例如压力大于-0.5Pa下可获得颗粒数的实质性地减少。
从上面披露的所披露的发明的总原理以及前面的详细说明中，本领域技术人员很容易理解，容许对所披露的发明进行各种各样的修改。所以，本发明的范围应当仅仅由下列的权利要求书及其等同物来限定。

Claims (49)

1.一种用于干燥转变移动卷材基板的工艺，包括：
开卷所述基板；并且
在一个封闭壳体或一系列互连的封闭壳体内传送基板通过干燥转变台，同时向该壳体供给一股或多股调节气体，该调节气体以足够能实质性地减少封闭壳体中的颗粒数的速率流动，
其中所述封闭壳体的平均顶部空间加平均底部空间不大于30cm。
2.如权利要求1所述的工艺，包括在一个封闭壳体或一系列封闭壳体中传送基板至少通过工艺中的第一个干燥转变台。
3.如权利要求1所述的工艺，包括在一个封闭壳体或一系列封闭壳体中传送基板至少通过工艺中的最后一个干燥转变台。
4.如权利要求1所述的工艺，包括在一个封闭壳体或一系列封闭壳体中从工艺中的第一个干燥转变台到工艺中的至少最后一个干燥转变台传送基板。
5.如权利要求1所述的工艺，包括在一个封闭壳体或一系列封闭壳体中从工艺中的第一个干燥转变台直到收卷机或直到包装台传送基板。
6.如权利要求1所述的工艺，包括在一个封闭壳体或一系列封闭壳体中从容纳开卷机的机柜到容纳收卷机的机柜传送基板。
7.如权利要求1所述的工艺，其中至少两个封闭壳体具有不同的压力、温度、平均顶部空间或平均底部空间。
8.如权利要求1所述的工艺，包括在至少一个封闭壳体中维持或建立正压力，以及在至少一个其它封闭壳体中维持或建立负压力。
9.如权利要求1所述的工艺，包括向一系列互连封闭壳体中的至少第一个封闭壳体供给调节气体流，由此，调节气体随移动基板被携带到下游的封闭壳体或被推动到上游的壳体。
10.如权利要求1所述的工艺，包括向多个封闭壳体供给调节气体流以及从多个封闭壳体抽取气体。
11.如权利要求1所述的工艺，包括向一系列互连封闭壳体中的每个封闭壳体供给调节气体流。
12.如权利要求1所述的工艺，包括在一系列互连封闭壳体的上游端和下游端将移动基板密封。
13.如权利要求1所述的工艺，包括使封闭壳体中的压力梯度维持在至少-0.5Pa。
14.如权利要求1所述的工艺，包括在封闭壳体中维持或建立正压力梯度。
15.如权利要求1所述的工艺，包括经由包括一过渡区的封闭壳体连接工作压力具有实质性不同的第一和第二封闭壳体。
16.如权利要求15所述的工艺，其中，在第一和第二封闭壳体的气氛之间有十倍或十倍以上的压差。
17.如权利要求1所述的工艺，其中，封闭壳体中的平均顶部空间与平均底部空间之和为10cm或以下。
18.如权利要求1所述的工艺，其中，封闭壳体中的平均顶部空间与平均底部空间之和为5cm或以下。
19.如权利要求1所述的工艺，其中，任一封闭壳体中的平均顶部空间与平均底部空间之和为3cm或以下。
20.如权利要求1所述的工艺，其中，具有气体引导装置的第一腔位于控制表面附近，具有气体抽取装置的第二腔位于控制表面附近，控制表面与第一腔、第二腔一起限定一区域，在该区域中，邻接的气相拥有一定量的质量，通过诱导流过该区域的气体流量，至少一部分质量被从邻接气相中传输通过气体抽取装置，质量流可以划分成下列分量：
M1指的是基板的每一单位宽度上由压力梯度引起的进入或离开该区域的总净时间平均质量流，
M1′指的是每一单位宽度上的气体从气体引导装置通过第一腔进入该区域的总净时间平均质量流，
M2指的是每一单位宽度上的调节气体从基板的至少一个主要表面进入该区域或从该区域进入基板的至少一个主要表面的总净时间平均质量流，
M3指的是每一单位宽度上由基板的运动引起的进入该区域的总净时间平均质量流，和
M4指的是每一单位宽度上通过气体抽取装置输送的质量的时间平均速率。
21.如权利要求20所述的工艺，其中，M1的值小于零且大于-0.25kg/秒/米。
22.如权利要求20所述的工艺，其中，M1的值小于零且大于-0.10kg/秒/米。
23.如权利要求1所述的工艺，包括使调节气体流以足够能减少封闭壳体颗粒数75％或以上的速率流动。
24.如权利要求1所述的工艺，包括使调节气体流以足够能减少封闭壳体颗粒数90％或以上的速率流动。
25.一种用于转变移动卷材基板的设备，所述设备包括开卷机，干燥转变台和用于从所述开卷机传送基板通过干燥转变台的卷材装卸设备，基板由一个封闭壳体或者一系列互连封闭壳体包围在干燥转变台中，向该壳体供给一股或多股调节气体，调节气体以足够能实质性地减少封闭壳体中的颗粒数的速率流动，
其中所述封闭壳体的平均顶部空间加平均底部空间不大于30cm。
26.如权利要求25所述的设备，其中，基板在至少通过设备中的第一个干燥转变台时由一个封闭壳体或一系列封闭壳体包围。
27.如权利要求25所述的设备，其中，基板在至少通过设备中的最后一个干燥转变台时由一个封闭壳体或一系列封闭壳体包围。
28.如权利要求25所述的设备，其中，基板从设备中的第一个干燥转变台到设备中的至少最后一个干燥转变台由一个封闭壳体或一系列封闭壳体包围。
29.如权利要求25所述的设备，其中，基板从设备中的第一干燥转变台直到收卷机或直到包装台由一个封闭壳体或一系列封闭壳体包围。
30.如权利要求25所述的设备，其中，基板从容纳开卷机的机柜到容纳收卷机的机柜被一个封闭壳体或一系列封闭壳体包围。
31.如权利要求25所述的设备，其中，至少两个封闭壳体具有不同的平均顶部空间或平均底部空间。
32.如权利要求25所述的设备，其中，调节气体流供给到系列互连封闭壳体中的至少第一个封闭壳体，调节气体随移动基板被携带到下游的封闭壳体或被推动到上游的壳体。
33.如权利要求25所述的设备，其中，调节气流被供给到多个封闭壳体，以及气流从多个封闭壳体被抽取。
34.如权利要求25所述的设备，其中，调节气流供给到系列互连封闭壳体中的每一个封闭壳体。
35.如权利要求25所述的设备，在一系列互连封闭壳体的上游端和下游端具有对移动基板的密封。
36.如权利要求25所述的设备，其中，封闭壳体的压力梯度至少为-0.5Pa。
37.如权利要求25所述的设备，其中，封闭壳体具有正压力梯度。
38.如权利要求25所述的设备，包括工作压力有实质性不同的第一和第二封闭壳体，第一和第二封闭壳体由包括第一和第二封闭壳体之间的过渡区的封闭壳体连接。
39.如权利要求38所述的设备，其中，在第一和第二封闭壳体的气氛之间有十倍或十倍以上的压差。
40.如权利要求25所述的设备，其中，封闭壳体中的平均顶部空间与平均底部空间之和为10cm或以下。
41.如权利要求25所述的设备，其中，封闭壳体中的平均顶部空间与平均底部空间之和为5cm或以下。
42.如权利要求25所述的设备，其中，任一封闭壳体中的平均顶部空间与平均底部空间之和为3cm或以下。
43.如权利要求25所述的设备，其中，具有气体引导装置的第一腔位于控制表面附近，具有气体抽取装置的第二腔位于控制表面附近，控制表面与第一腔、第二腔一起限定一区域，在该区域中，邻接的气相拥有一定量的质量，通过诱导流过该区域的气体流量，至少一部分质量被从邻接气相中传输通过气体抽取装置，质量流可以划分成下列分量：
M1指的是基板的每一单位宽度上由压力梯度引起的进入或离开该区域的总净时间平均质量流，
M1′指的是每一单位宽度上的气体从气体引导装置通过第一腔进入该区域的总净时间平均质量流，
M2指的是每一单位宽度上的调节气体从基板的至少一个主要表面进入该区域或从该区域进入基板的至少一个主要表面的总净时间平均质量流，
M3指的是每一单位宽度上由基板的运动引起的进入该区域的总净时间平均质量流，和  
M4指的是每一单位宽度上通过气体抽取装置输送的质量的时间平均速率。
44.如权利要求43所述的设备，其中，M1的值小于零且大于-0.25kg/秒/米。
45.如权利要求43所述的设备，其中，M1的值小于零且大于-0.10kg/秒/米。
46.如权利要求25所述的设备，其中，调节气体流以足够能减少封闭壳体颗粒数75％或以上的速率流动。
47.如权利要求25所述的设备，其中，调节气体流以足够能减少封闭壳体颗粒数90％或以上的速率流动。
48.一种用于干燥转变移动卷材基板的工艺，包括：
开卷所述基板；以及
在一封闭壳体内传送基板通过干燥转变台，同时向该壳体供给一股或多股调节气体，调节气体以足够能引起封闭壳体内的气氛下所关心的物理性质的实质性改变的速率流动，
其中所述封闭壳体的平均顶部空间加平均底部空间不大于30cm。
49.一种用于转变移动卷材基板的设备，所述设备包括开卷机、干燥转变台和用于从所述开卷机传送基板通过干燥转变台的卷材装卸设备，基板由一封闭壳体包围在干燥转变台中，向该壳体供给一股或多股调节气体，调节气体以足够能引起封闭壳体中的气氛下所关心的物理性质的实质性改变的速率流动，
其中所述封闭壳体的平均顶部空间加平均底部空间不大于30cm。
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