專利名稱：用空氣刮刀給基底上涂層的方法和裝置的制作方法
技術領域：
本發明涉及通過在一個工序中的同步涂覆來制備0.1到1000微米的單層和多層式濕涂層。尤其是，本發明涉及對用于基底涂層空氣刮刀的方法和裝置的改進。這種技術對于紙張涂層和水基涂層工業尤為有用。
背景技術：
往往，必須在基底上涂覆不同成分的涂層。通常是在涂料下涂一層涂底劑以提高附著能力。在照相底片的制造中，必須分層次高均勻度地涂覆多達十二個不同成分的涂層。采用順序涂層操作可在基底上產生多個不同的疊加層。然而，這樣做是高價而費時的，在順序涂層和烘干工位中可能需要巨大的投資。
同步涂覆多層式涂層的方法曾在1992年由E.D.Cohen和E.B.Gutoff編著的、紐約VCH出版人出版的《現代涂層和烘干技術》一書第4章中討論過。在美國專利2,761,419和2,761,791中揭示了縫隙或擠壓、預先計量的模涂器，并且多年來又作了許多改進。使用這些模涂器時，將片料需要涂層的表面接觸或靠近模子，并覆蓋多個疊置層。將各涂層成分計量到涂層模上，涂層模將它們以層的形式覆蓋到片料上。但是，涂層模到片料的間隙的均勻度限制了涂層的質量，并且，運作的最大速度也受到限制。
同步多涂層涂覆的另一種方法是垂幕涂層法。美國專利3,508,947講述了如何將這種方法用于照相元件的涂層。垂幕涂層法采用一個自由下落的垂直液體幕，它沖擊于經過涂層工位的片料上。該專利講述了一種用多個不同的層形成垂幕而在片料上完成多涂層涂覆的方法。涂層模與片料之間的間隙比以前的方法大得多，運作的速度也顯著地增大。然而，這種方法對涂層厚度和運作速度有所限制。
垂幕涂層法的一個局限在于，對于任何成分均有一個最小流量，低于這一流量就無法保持穩定的垂幕。這就無法實現以較慢和適中的速度進行薄涂層的涂覆。從滑動式和垂幕式同步多層法的首次采用以來，發明了許多改進方案。但是，仍然還有必要改進低速和高速同步涂層法。
在由佐治亞州Atlanta的紙張工業聯合教科書委員會(The Joint TextbookCommittee of the Paper Industry)TAPPI和CPPA出版的、Michael Kouris任技術編輯的、1990年第三版《紙漿和造紙，第8卷涂層、轉化和專業工藝》一書的第二章中，概括了單層空氣刮刀涂層技術。在Cohen和Gutoff寫的書的第五章中有附加的描述。空氣刮刀涂層法的特征在于，在片料上涂覆過量的單涂層流體成分，然后用一束從噴嘴射出的氣流除去該流體的一部分。實用中存在一個低速區域，在該領域內噴嘴采用低氣壓。過剩的涂層被朝相反于片料運動方向的方向擠壓，只有一定受控量的涂層通過作用在片料表面上的氣流。這種技術已被采用于照相工業中。還存在一個紙張涂層工業所用、并由熱浸鋼帶制造者用于熔融金屬涂層方面的高速操作區域。在這種情況下，氣壓和片料速度較高，過剩的流體常常被氣流噴成霧狀。低速和高速技術都只被認為是使用單一涂層流體成分的單層涂層法，它們已實用了五十多年。這兩種技術使用涂層涂覆模來將過量的涂層涂覆于基底上，然后再通過氣流。這類涂覆模用來粗略地涂覆過量涂層，并且它們僅被用來涂覆單一的涂層流體成分。
傳統的空氣刮刀涂層法在使用范圍方面存在不足，主要是因為它一次只能涂覆一層，并有最小涂層厚度的限制。要產生薄的、干的涂層，基底單位面積上通過氣流并留在基底上的固體的質量必須很小。氣流速度、固體百分比和涂料粘度是控制涂層重量的主要變量。通過減小固體百分比、減小粘度、或增大氣流速度可獲得更薄的涂層。對于所有這些措施總會存在經濟上和物理上的限制。如果減小固體百分比，則必須加入更多的稀釋劑，這就增加了成本和干燥時間。粘度的減小需要改變成分配方，并可能導致涂層在通過氣流后于干燥或固化前發生不希望有的流動。氣流速度的升高受到許多實際問題的限制，包括用噴射器實現超音速氣流的成本和復雜性、因將過剩涂層流體噴成霧狀而造成的環境污染和高速噴射器的噪聲。
需要一種更為通用的多層涂層方法和一種多層空氣刮刀涂層器。同樣也需要一種用于涂覆復合層流體涂料單層干燥涂層的改進的空氣刮刀涂層器。還需要一種在低速(10米/分鐘的片料速度下涂層厚度為25微米)和高速下涂覆薄、濕涂層的新方法。
發明概要給基底涂覆多層涂層的方法包括使基底沿一條通過涂層工位的路線移動。形成一種復合層，它具有至少一種第一涂層流體和一可與它混溶的第二涂層流體。基底接觸流動的復合層，以將第一涂層流體夾于基底與第二涂層流體之間。用一種氣體來修刮該復合層，以從基底上除去復合層的一些部分。
第一涂層可以用多種流體。當第一涂層使用多種流體時，這些第一涂層流體中至少有兩種可以是不相混溶的。第一涂層流體可以是乳狀液，第二涂層流體可以是水。或者，這兩種涂層流體可以均為乳狀液，它們具有不同的成分和/或固體百分比。
可以用多層滑動涂層器、垂幕涂層器、噴氣涂層器、圓珠涂層器或擠壓模涂器將涂層流體涂覆于基底上，或者，可順序地形成第一和第二涂層流體層。
基底可以以最快達1000米/分鐘的速度通過涂層工位。
而且，復合層可以先置于一傳送表面上，然后傳送到基底上。
該裝置包括一排出第一涂層流體的模子。該模子可以是一種多層涂層模。
附圖簡述

圖1是本發明的涂層裝置的示意圖。
圖2是本發明另一實施例的涂層裝置的示意圖。
詳細描述申請人為William K.Leonard等人、名為“涂覆薄流體涂層的方法和裝置”的未審定美國專利申請08/382,962揭示了一種液體涂層的涂覆方法，它在基底上產生一種涂層流體和載送流體的兩層式復合物，該復合物是作為一同步的兩層式復合層而涂覆于基底上的，然后除去留在涂層流體后面的載送流體。本發明的目的是通過這樣一種方法將多種同步涂覆的涂層流體涂層于涂層工位處的基底上，該方法包括移動基底通過涂層工位；將多種獨立的流動流體層形成一復合層，這些流體層具有不同的、但可以互相混溶的成分；當基底通過涂層工位時在它上面涂覆一復合層；然后通過一噴氣器(空氣刮刀)的修刮作用除去該復合層的一部分，該噴氣器垂直于基底移動路線而橫向延伸。該基底可以是以1-1000米/分鐘的速度通過涂層工位的連續片料，或者，可以是傳送通過涂層工位的不連續的片狀或剛性的塊狀零件、或毛坯或零件列。
各層可具有不同的成分，并可在粘度、表面張力和厚度比上具有較大的變化范圍。涂層流體最好具有這樣一種表面張力和粘度的組合，使得它們在被傳送通過涂層工位的時間內不會因于化而與基底發生分離。可用這種方法進行涂層的涂層流體例如包括單體、齊聚物、固體溶解液、固液懸浮液、液體混合物、乳濁液和乳液。
參照圖1最便于理解該涂層方法，圖中所示的涂層工位具有按本發明的一較佳的裝置。涂層模10在照相工業中一般稱為滑塊垂幕涂層器。具有第一種成分的第一涂層流體34，用一精確計量泵16以一個精確控制的流量從貯存容器14通過一過濾器18和一氣泡截除器20泵壓到涂層模10。片料32進入涂層工位并通過橫跨片料而安裝的模子10。具有第二種成分的第二涂層流體36通過一節流閥24和一流量計25送到一真空除氣容器26。流體離開真空除氣容器的流量由另一流量計27來測量。這兩個流量計可以是旋轉流量計。容器26中的流體是用一連續式空腔泵28來泵壓出容器的。利用泵28，第二涂層流體36流經一密封的平衡箱29、一精細過濾器30、出口流量計27而進入涂層模1。內腔12和22將涂層流體流分布到該兩層式滑動垂幕涂層模10的整個寬度上，使得它們通過配給槽42和44而被分配到模子表面38和40。第一和第二流體是可以混溶的，但它們具有不同的成分。這些流體可以具有相同的組分，只是各組成成分的濃度不同，或者，這些流體可具有不同的組分。如果流體是溶液、懸浮液或乳濁液，則主要液體成分可以相同也可以不同。
第一涂層流體34在槽44的出口處流到第二涂層流體36的上面，然后與第二流體成層并在其上面而作為一復合層向下流經傾斜于模唇46的滑板。利用模唇，該復合液體膜在重力的作用下以一垂幕48的形式下落而與片料32接觸。片料32移動通過涂層工位并通過橫向的涂層模10，使得當復合層垂幕接觸片料時，第一涂層流體鄰接于片料表面并夾在片料與第二涂層流體之間。第一涂層流體34將與片料32相緊密接觸，而第二涂層流體36不與它接觸。各個層保持區分和未混溶狀態。垂幕涂覆模在這里是用來將過量的第二涂層流體36涂覆于基底上。因此，復合層也可以說是過量的。過剩的量是通過對第二流體36的計量而控制。而后，將用空氣刮刀來除去復合層的一些部分，如以下所描述的。
圖1還示出了一攔截板60，它可以移動而在垂幕沖擊基底32之前攔截住它。這可用來簡化起動和關閉程序，通常允許在不中止片料移動或涂層流體流動的情況下停止片料涂層操作。當攔截板60處于工作狀態時，如圖中虛線所示位置，流體將順著它流入一收集容器51。
涂覆于移動的基底上的涂層流體復合層的總的濕性厚度，將與多層垂幕沖擊到基底上之前的厚度有關。較快的基底移動速度將產生較薄的涂層。只要沖落的垂幕的動能足以以一個足夠均勻和穩定的方式替換基底表面的空氣，基底的高速移動是可能的。如果沖擊速度大于基底移動速度，基底上的復合層的濕性厚度將大于垂幕在沖擊前的厚度。取決于許多因素，垂幕的沖擊可能造成位于沖擊點的上游側的基底上形成一“流體拱座”。當它變大時，涂層的質量可能變差，或者可能發生混合。影響這種現象的因素是，層的流動特性、層的表面和面際張力、與基底所成的沖擊角、外部體積力和外部壓力梯度。層的流量、基底速度、涂層模離基底的距離和沖擊角是可供涂層器的操作者加以改變以穩定涂覆過程的主要變量。而且，垂幕涂層技術還有許多改進措施。所有這些可有益于將滑動垂幕模用作一涂覆器，它在空氣刮刀54之前涂覆過量的復合涂層流體層。
在基底通過滑動垂幕模以及復合層被過量地涂覆后，基底通過噴氣器噴嘴，它也稱作空氣刮刀54。它可以按美國專利2,135,406的技術設計。這種噴嘴一般用空氣作為工作氣體。
從空氣刮刀54放出的氣流52既防止了片料上接近空氣刮刀54的涂層流體復合層的一些部分通過刮刀54位置而到達其另一側，同時也將涂層流體的一些部分吹離基底而成霧狀，這些都取決于氣流的體積和速度。基底最好是向上通過氣流，使得重力也可幫助將過量的涂層向下拉離氣流沖擊點。過量涂層的反向流動在氣流52下方形成第二涂層流體62的一較厚層，它很不均勻，并且其運動是紊亂或無序的。出乎意外的是發現，盡管如此，在片料相對于空氣刮刀54的下游側仍可能產生一兩層式復合涂層64，即使第一和第二涂層流體是可以混溶的。(如果將可混溶的流體一起放于一燒杯內并搖動，它們將融合并形成具有均勻成分的單個一種流體。)此外，還令人驚訝的是，發現氣流52可以調節成使只有第二流體36的一部分被除去，而第一流體34基本上是未受干擾和原封未動地保留著。當第一涂層流體粘度大于第二流體粘度時，諸如當第一涂層流體粘度是第二涂層流體粘度的十倍甚至一百倍時，這就更容易實現。兩層式復合涂層64在通過空氣刮刀后保留在基底上。過量涂層流體62從片料上滴落入容器50。該過量的流體可以被廢棄，但合適的話也可以重復使用。
在通過空氣刮刀54后，復合層64可以按需要用特定的方法來干燥、膠化或固化。接下來是進行滾筒卷繞、展開或進一步加工工序。也可以使用對濕性復合涂層的機械、振動或磁力平滑工序。如圖所示，多層滑動垂幕涂層模10是用來涂覆過量涂層流體。也可以使用其它的同步多層涂層裝置，包括滑動、圓珠、擠壓和噴射模裝置。過量材料復合層還可以由一系列涂覆于片料表面的單層構成，不用插入過量材料的清除或干燥工序。
這種同步多層空氣刮刀涂層技術對于用乳液在基底上形成固體涂層的操作尤為有用。當用公知的單層空氣刮刀涂層法上乳液涂層時往往會產生問題。用傳統的單層法涂覆薄涂層所需要的氣流速度可能會產生霧或泡沫，這將產生質量和廢品問題。用多層法就可以避免這種問題。由一種乳液形成的、薄的、干燥的涂層可以用兩種不同固體百分比成分的同一種乳液來涂覆，如圖2所示。其優點在于，大多數固體可以由一高固體含量的第一涂層流體來精確地計量供給，而低固體含量的第二涂層流體則便于第一流體在通過空氣刮刀之前涂覆于片料上。另外，在通過空氣刮刀后，高粘度的第一流體層在下、低粘度的第二流體層在上的復合層涂層可加速干燥和增進干燥后涂層表面的平滑度。
在圖2中，高固體含量乳液的第一涂層流體104，用一精確計量泵85以一個精確控制的流量從貯存容器84通過一過濾器88和一氣泡截除器90泵壓到涂層模110。連續的片料102進入涂層工位并通過橫跨片料而安裝的模子110。第二涂層流體86可以是第一涂層流體104經處理過的水稀釋而形成的低固體含量成分的第二乳液86。水可以用稀釋所需要的鹽、pH調節器、緩沖劑和表面活化劑等物質來進行處理，并且不會造成乳液的凝結。第二涂層流體86用一精確計量泵96通過一過濾器98和一氣泡截除器100從一貯存容器94輸送到涂層模110。如使用圖1的裝置那樣，腔82和92、槽112和144以及表面108和90用來產生一由第一涂層流體104和第二涂層流體86構成的成層復合垂幕118。這些第一和第二涂層流體是可混溶的，它們主要是固體百分比不同。由于乳液粘度通常是緊隨固體百分比而變的參數，因此第一和第二流體的粘度可以相差2到1000倍或更多，這取決于第一流體的粘度，因為第二流體是用第一流體稀釋而成的。
基底移動通過涂層工位并經過橫跨的涂層模，使得當復合層垂幕118接觸片料時，第一涂層流體104鄰接于片料表面并夾在片料102與第二涂層流體86之間。第一涂層流體104將與片料相緊密接觸，而第二涂層流體86不與它接觸。
第一涂層流體104的流量最初選為相當于在給定片料速度下在片料102上實現所需干燥涂層重量所必需的流量。如果這一流量足以在不用第二流體的空氣下從模唇116處形成一連續的垂幕，并且該垂幕能涂覆于片料上而無夾雜空氣或不良圖案的話，則本發明就不需要了，可以用傳統的垂幕涂層法來產生所需要的涂層重量。可惜，在較低的片料移動速度或非常低的第一涂層流體104的流量下，情況就不是這樣了。
為在片料上產生所需的涂層附著物，用第二涂層流體86來產生一穩定的復合垂幕流118，其流量適于使它能涂覆于片料上而不會有夾雜空氣和不良圖案。第二涂層流體86以一個不同于第一涂層流體104的流量流動。盡管有些場合第二涂層流體的流量更低，但在較佳的實用中，第二涂層流體的流量要高于第一涂層流體的流量。該復合層118構成了一過量的復合物，這些過量復合物必須用空氣刮刀124來修刮并除去。除去過量復合物的操作可通過改變空氣刮刀124的位置、氣體流量和氣流量度來控制。第二涂層流體86與第一涂層流體104的粘度比最好為0.1或更小。可以調節空氣刮刀124的操作來除去過量的第二流體并留下第一流體和足夠的第二流體的復合層144，以在干燥后在片料上得到所需的干涂層重量。在初始的試運轉后，可能需要調節第一流體的流量，以獲得所需準確的復合層144的干涂層重量。需要進行調節，以補償在空氣刮刀除去過量流體后所留下的第二流體86層加到復合層144上的固體質量。在極端的情況下，第二涂層流體可以是近100％的水。在這種情況下，可以通過烘干由垂幕模涂覆的復合層來得到最后的干涂層，而無需使用空氣刮刀進行修刮。然而，它所需要的總的熱負荷與使用空氣刮刀124來除去一部分過量水的操作相比就顯得大了。因此，空氣刮刀的使用就顯得非常合乎需要。
產生這樣一種復合層144的涂層，其中第一流體104即乳液鄰接于片料，而第二流體即水疊置于第一流體的上面，這樣對于提高涂層產品的質量和干燥速度可能是有用的。
在圖2中空氣刮刀124的下方，有一容器120收集由氣流122吹落或扣留的過量流體。該流體主要是第二流體86，同時攙有少量第一流體104雜質。這種混雜是來自跨越層際面的物質擴散以及在片料橫向方向上、位于垂幕末端處的較大的邊緣凸起(未示出)中的第一流體104。空氣刮刀124一般會除去該邊緣凸起，并將它與被氣流122扣留的過量流體132混在一起。由于這一原因及其它諸如蒸發之類的因素，收集容器中的流體134的成分可能與供給容器94中的不同。回收泵136將流體134通過流程管道148回送到供給容器94以重復使用。收集容器中的流體的固體百分比、粘度、pH值、表面張力和其它任何主要的特性，均能通過一監測器138來監控，該監測器連接于一從流體134中采樣的傳感器146。監測器138將控制信號通過線路150傳送到控制模件140，該模件具有附加的泵用以將水和調節劑(未示出)按需要供給于收集容器120，以將流體134調節到基本與供給容器94中的流體86相同的成分。
本發明的另一種變化形式包括，形成一第一涂層流體層，作為多個涂層流體層的復合物。用這種方法，可以將由兩層以上的多層涂層涂覆于片料上。當第一涂層流體為多層時，鄰接于第二涂層流體的層必須可與第二涂層流體相混溶。
而且，這些系統根本不需要使用模子。例如，可以使用一流體槽，它端接于一溢流堰用以產生垂幕。涂層流體在垂幕形成之前被置于載送流體表面上。
本發明的涂層方法將通過下面的實用例來進一步進行說明。實例1使用圖1中所示的滑動垂幕涂層模，將一種水溶性樹脂溶液的薄涂層涂覆于一種聚酯片料上。涂層流體由一種溶解于飲用水中的Carbolpol940樹脂溶液構成。該溶液是這樣配制的，先將該樹脂按約1.1％的重量百分比溶解于水中，然后用重量百分比為5％的氫氧化鈉溶液將溶液中和至pH值為7。這樣產生了一種粘稠的凝膠，在該凝膠中按每100份重量的凝膠比1份染料溶液的比例加入Solvent Green7染料飽和溶液。然后用水稀釋該凝膠，直到用Brookfield式LVTDV-II粘度計上的4號軸在60rpm下進行測量所得到的粘度為300厘泊為止。在稀釋的溶液中，每100克溶液加入0.2克Silwet7200表面活化劑。該樹脂溶液的表面張力為23.5達因/厘米，它能與被用作第二涂層流體的飲用水完全混溶。由于第一和第二涂層流體是可混溶的，它們之間的面際張力為零。
Carbolpol可從俄亥俄州Cleveland的BF Goodrich公司買到。SolventGreen7染料可從加利福尼亞州Mirada的Keystone-Ingham公司買到。Brookfield粘度計是馬薩諸塞州Stoughton的Brookfield工程化學公司的產品。Silwet表面活化劑是由康涅狄格州Danbury的聯合碳化物化學和塑料制品公司生產的。所用的聚酯片料寬6英寸(15.2厘米)、厚1.4密耳(35.6微米)，它是從明尼蘇達州St.Paul的3M公司購得的ScotchparTM聚酯膜。
第二涂層流體取自市政供水系統中的飲用水，它沒有任何會改變表面張力的添加劑。水是在13℃的溫度下輸送到一真空除氣容器，該除氣容器在200毫米汞柱的絕對壓力下工作，然后再泵送到涂層模。輸送量為3000毫升/分鐘。流體粘度估計在1.2厘泊左右。流體進入和離開該真空除氣容器的流量用兩個相同的旋轉式流量計來測量。這些流量計是從賓夕法尼亞州Hatfield的Brooks儀器公司購得的1307EJ27CJ1AA型0.2-2.59gpm流量計。流體用一種連續式空腔泵來泵壓出該除氣容器，該空腔泵是由俄亥俄州Springfield的Robbins &Meyers公司生產的2L3SSQ-AAA型MoynoTM泵。為了通過這種泵獲得真空密封，使它相對正常運轉而倒過來工作。也就是說，其轉子的轉動與標準方向相反，水是通過常規MoynoTM泵的排出口穿過泵體而從真空容器泵壓出，并從供給口排出。排出泵后，水流過一個一升的、密閉的平衡和去氣泡箱，并流過一精細過濾器和排出口流量計而進入涂層模。該進入流量通過一位于入口流量計處的節流閥由人工調節。真空容器的排水流量通過MoynoTM泵的轉速來控制，并由出口流量計監測。入口流量通過節流閥由人工調節，以與所述的出口流量相匹配。所用的過濾器是一次性使用的過濾膜。它是從明尼蘇達州St.Paul的滲透性介質公司購得的，其零件號為DFC1022Y050Y，列為5微米級。除氣容器的真空度由一水環真空泵來供給，它是伊利諾伊州Downers Grove的Nash工程公司生產的MHC-25型泵。
在涂層過程中，滑動垂幕涂層模設于滾筒58的上方。更準確地說，它被設置成使得垂幕的高度h為3毫米，并且垂幕沖擊滾筒上片料的位置為相對于輥子的頂部順時針旋轉310°的點。沖擊角α約為45°。模表面90相對于水平傾斜一個84°的角。第一涂層流體槽寬度為18.5厘米，而第二涂層流體槽寬度為21厘米。第一和第二涂層流體的配給槽的縫隙分別為160微米和1100微米。涂層滾筒58的直徑為2.5厘米。
第二流體利用重力同步地排出，其過量部分用空氣刮刀54吹落。空氣刮刀噴嘴的縫隙為250微米，對其供給34千帕壓力的壓縮空氣。
第一涂層流體是在11、21.5、50和100克/分鐘的流量下進行供給。在這些流量下，單由第一流體是無法形成連續的垂幕的。然而，加入第二涂層流體流后便可形成一穩定的垂幕。片料速度恒定地保持在29厘米/秒。可以發現，在通過空氣刮刀后，片料上同時存在有第一和第二流體。第二流體作為一非常薄的低粘度層而存在于第一流體表面上。這樣就產生一種多層復合的濕涂層。對于第一涂層流體的上述四種流量，未干燥的涂覆樣品的熒光性分別在0.8、1.4、2.4和5.0的相對熒光單位下進行測量。如熒光性所表示的涂層重量隨第一涂層流體的泵壓流量而線性變化。該實例表明，第一流體的涂覆厚度直接與第一涂層流體的泵壓流量相對應，不會因使用第二流體而受到太大影響。實例2使用滑動垂幕涂層模和一類似于圖2所示的第二涂層流體回收系統，將一種以水為主要原料的乳液涂覆于聚酯片料上，該乳液具有一高固體含量的第一流體和一低固體含量的第二流體。第一涂層流體104由固體重量百分比含量為45％的Sequabond DW-1乳液構成。第二涂層流體86也由固體成分重量百分比含量為3.1％的同一種乳液構成，它是將高固體含量的第一流體用去離子水稀釋而成的。
SequabondTMDW-1乳液可從北卡羅來納州Chester的Sequa化學制品公司買到。所用的聚酯片料寬6英寸(15.2厘米)、厚1.4密耳(35.6微米)，它是從明尼蘇達州St.Paul的3M公司購得的ScotchparTM聚酯膜。
第二涂層流體通過一連續式空腔泵而泵壓到涂層涂覆模，該泵是由俄亥俄州Springfield的Robbins & Meyers公司生產的2L3SSQ-AAA型MoynoTM泵。排出泵后，流體流過一個一升的、密閉的平衡和去氣泡箱，并流過一過濾器而進入涂層模。所用的過濾器是一種一次性使用的過濾膜。這種過濾器是從明尼蘇達州St.Paul的滲透性介質公司購得的，其零件號為DFC1022Y050Y，列為5微米級。
在涂層過程中，滑動垂幕涂層模設于滾筒58的上方。更準確地說，它被設置成使得垂幕沖擊滾筒上片料的位置為相對于滾筒的頂部順時針旋轉310°的點。沖擊角約為45°。第一涂層流體槽寬度為25.2厘米，而第二涂層流體槽寬度為25.8厘米。第一和第二涂層流體的配給槽的縫隙分別為254微米和500微米。涂層輥58的直徑為2.5厘米。
第二流體利用重力同步地排出，空氣刮刀124作用于它上面以除去一部分第二流體。空氣刮刀噴嘴的縫隙為250微米，對其供給21千帕壓力的壓縮空氣。空氣刮刀的槽口位置約距離片料表面2毫米左右。
第一涂層流體是在一個0.15克/分鐘的流量下進行供給。在這種流量下，單由第一流體是無法形成連續的垂幕的。然而，加入16克/分鐘的第二涂層流體流后便可形成一穩定的垂幕。片料速度恒定地保持在25厘米/秒。可以發現，在用空氣刮刀除去過量的第二流體后，片料上同時存在有第一和第二流體。一種復合涂層就此形成。第二流體作為一薄的低粘度層而存在于第一流體表面上。干燥后的第一和第二流體的復合涂層的總測重為0.14毫克/厘米2。在第一流體流量為4.9克/秒、第二流體流量為30克/秒、第二流體的固體含量為4.3％的情況下，干燥后的第一和第二流體的復合涂層的總測重為3.7毫克/厘米2。
權利要求
1.一種給基底32涂覆多層涂層的方法，包括工序使基底32沿一條通過涂層工位的路線移動；計量供給至少一種第一涂層流體34和一第二涂層流體36，其中第一涂層流體的成分與第二涂層流體的成分不同；形成一復合層48，它包括該至少一種第一涂層流體和該第二涂層流體；使流動的復合層48與基底32相接觸，使第一涂層流體34夾于基底32與第二涂層流體36之間，用以在基底上涂覆過量的第二涂層；以及用從一空氣刮刀54噴出的氣體52修刮該復合層，以從基底上除去第二涂層36的一些部分，在位于空氣刮刀下游側的基底上形成一多層復合涂層，該涂層包括多層不同的、疊置的第一和第二涂層流體層。
2.如權利要求1所述的方法，其特征在于，還包括工序通過改變空氣刮刀位置、氣體流量和氣流速度中的某一項參數來調節從空氣刮刀54噴出的氣體52，以僅除去第二涂層流體36，同時使第一涂層流體34基本上原封未動地留在基底32上。
3.如權利要求1和2所述的方法，其特征在于，還包括工序使第一涂層流體34以一第一流量流動，該流量在一定的基底32速度下將在基底上得到所需的干涂層重量；并使第二涂層流體36以一第二流量流動，該流量與第一涂層流體的流量不同，盡管第一流量無法形成一穩定連續的、單由第一流體構成的垂幕，但第二流量將形成一穩定連續的第一和第二流體復合層48的垂幕。
4.如權利要求1、2和3所述的方法，其特征在于，該形成工序包括，形成一復合層48，該復合層包括多種分層疊置的第一涂層流體34和一種第二涂層流體36。
5.如權利要求1所述的方法，其特征在于，該計量供給工序包括，計量供給可彼此混溶的第一和第二涂層流體34、36。
6.如權利要求1所述的方法，其特征在于，該計量供給工序包括，計量供給具有濕特性的第一和第二涂層流體34、36，流體的這些特性允許在流體層被涂覆于基底上并經過修刮工序后，第二流體的一部分作為一連續的膜而覆蓋于第一流體層的表面。
7.如權利要求6所述的方法，其特征在于，該計量供給工序包括，計量供給可彼此混溶的第一和第二涂層流體34、36。
8.如權利要求5所述的方法，其特征在于，該形成工序包括，用一第一涂層流體34和一可與它混溶的第二涂層流體36形成一復合層48，其中第一涂層流體由乳液構成，第二涂層流體由水構成。
9.如權利要求5所述的方法，其特征在于，該形成工序包括，用至少一第一涂層流體34和一可與它混溶的第二涂層流體36形成一復合層48，其中第一涂層流體由一第一乳液構成，第二涂層流體由一第二乳液構成，該第二乳液的成分和固體百分比中的一項與第一乳液的不同。
10.如權利要求7所述的方法，其特征在于，至少一種第一涂層流體34是與第二涂層流體36不相混溶的。
11.如權利要求1所述的方法，其特征在于，該移動工序包括，將基底32以最高可達1000米/分鐘的速度移動通過涂層工位。
12.如權利要求1所述的方法，其特征在于，還包括工序使流動的復合層48與一傳送表面相接觸，使第二涂層流體夾于傳送表面與第一涂層流體34之間；以及將涂層流體的一些部分從傳送表面傳送到基底32上，使第一涂層流體34夾于基底和第二涂層流體36之間，以將過量的第二涂層涂覆于基底32上。
13.一種給基底涂覆多層涂層的裝置，包括將一第一涂層流體34與一第二涂層流體36合于一起的裝置，它產生多個計量供給的、彼此面與面相接觸的流動流體層，而形成一復合層48，其中第一涂層流體的成分與第二涂層流體的成分不同。與上述將流體合于一起用的裝置相距一定間隔地移動基底32的裝置，它允許復合層48對應涂層寬度而形成一座跨到基底上的橋，將涂層涂覆于基底上，使第一涂層流體34夾于基底32和第二涂層流體36之間，以將過量的第二涂層流體涂覆于基底上；以及一氣體刮刀54，它用氣體52修刮復合層48，以從基底上除去第二涂層流體的一些部分，并在氣體刮刀下游側的基底上產生一多層復合涂層，形成一種由多個不同的、疊層的第一和第二涂層流體層構成的涂層。
14.如權利要求13所述的裝置，其特征在于，還包括調節氣體刮刀54，以僅除去第二涂層流體，而將第一涂層流體基本上原封未動地留在基底上的裝置。
15.如權利要求13所述的裝置，其特征在于，該將流體合于一起用的裝置包括使第一涂層流體34以一個第一流量流動的裝置，該第一流量在一定的基底32速度下將在基底上形成所需的干涂層重量；以及使第二涂層流體36以一個第二流量流動的裝置，該第二流量與第一涂層流體的流量不同，盡管第一流量無法形成一穩定連續的、單由第一流體構成的垂幕，但第二流量將形成一穩定連續的第一和第二流體復合層48的垂幕。
16.如權利要求13所述的裝置，其特征在于，將流體合于一起用的裝置包括一模子10，該模具有表面38、40、與所述表面相通的槽42、44和唇部46，第一和第二涂層流體34、36中的一種流體從一個槽中流到所述表面上并沿該表面流到唇部，涂覆裝置將第一和第二涂層流體中的另一種流體涂覆于第一和第二涂層流體中的這種流體上，同時沿表面流動，復合層48沿模表面而送到模唇部。
全文摘要
用多層涂層涂覆基底(32、102)的方法,包括使基底沿一路線移動通過具有涂層模(10、110)的涂層工位。用第一和第二涂層流體(34、36、104、86)形成一復合層(48、118)。基底(32、102)與流動的復合層相接觸,使第一涂層流體(34、104)夾于基底(32、102)和第二涂層(36、86)之間。用從一氣體刮刀(54、124)噴出的氣體(52、122)來修刮復合層,以從基底上除去該復合層的一些部分。
文檔編號B05D1/30GK1174524SQ95197525
公開日1998年2月25日 申請日期1995年12月11日 優先權日1995年2月2日
發明者威廉K.倫納德 申請人:美國3M公司