CN100379498C - 运用聚焦电极电场的静电辅助涂覆方法和装置 - Google Patents

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Abstract

涂敷流体涂覆到基片上的系统，包括沿着横向设置流体薄片接触区域，通过引导流体流形成流体湿润线。从基片的第二侧和基本上位于流体接触区域上或其下游位置发源的有效电场在流体上产生电场力。通过在基片第二侧尖锐地限定电极在相对涂覆流体的高效方式中产生电场。结合静电场的超声进一步提高了涂覆处理条件和涂覆均匀性。

Description

运用聚焦电极电场的静电辅助涂覆方法和装置
技术领域
本发明涉及静电辅助涂覆的方法和装置。本发明更具体地涉及在涂覆流体与移动薄片相接触的点使用静电场来取得改进的涂覆处理均匀性。
背景技术
涂覆是用一层或多层流体替换与一般是诸如薄片的固体表面的基片相接触的气体的处理。薄片是比较长的易弯曲基片或材料薄片，诸如塑料薄膜，纸或合成纸，或金属箔，或分立部分或薄片。薄片可以是连续带。当在基片表面涂敷涂覆流体时，涂覆流体在功能上是有用的。涂覆流体的例子是形成照相感光乳剂层、释放(release)层、涂底色层、基层、保护层、润滑层、磁性层、粘合层、装饰层和着色层的一些流体。
在沉积后，涂层能够保持住流体，诸如在金属箔处理中对金属加润滑油或用化学反应剂活化或在化学上转换基片表面。另一方面，如果涂层包含了挥发性的流体从而留下了诸如油漆的固体涂层，它会干燥，或者涂层能够固化或用其它方法固化成有作用的涂层，诸如对压敏粘合剂不易粘着的释放层。在1992年由纽约VCH出版社出版的由Cohen，E.D.和Gutoff，E.B.撰写的“现代涂覆和干燥技术”和1984年由纽约Van Vorstrand Reinhold出版公司出版的由Satas，D.撰写的“薄片处理和转换技术及设备”讨论了施加涂覆的方法。
精密涂覆应用的目的一般是在基片上均匀涂敷涂覆流体。在薄片涂覆处理中，移动薄片通过一个涂覆平台，其中涂覆流体层沉积在薄片的至少一个表面上。涂敷到薄片上的涂覆流体均匀性受许多因素影响，包括薄片速度、薄片表面特性、涂覆流体粘性、涂覆流体表面张力和涂敷到薄片上的涂覆流体厚度。
印刷和照相领域已经应用了静电涂覆，其中以滚动或滑动涂覆为主，使用了较低粘度的导电流体。虽然对涂覆区域施加静电力能够延迟出现吸入的空气而导致能够以较高薄片速度运行，但把涂覆流体吸引到薄片的静电场相当宽阔。一种已知的施加静电场方法采用了预充电薄片(在涂覆平台前对薄片施加电荷)。另一种已知方法在涂覆平台的薄片下面使用通电的支持滚轴。薄片预充电的方法包括电晕导线充电和充电刷。对支撑滚筒通电的方法包括导电的电势升高滚筒、预充电的不导电滚筒表面和供电的半导电滚筒。虽然这些方法对涂覆区域输送静电电荷，但它们在涂覆机上不呈现高聚焦静电场。例如，对有预充电薄片的屏幕涂覆，流体被吸引到薄片，流体/薄片接触线(湿润线)的平衡位置由力的平衡决定。静电场把涂覆流体推向薄片并且将涂覆流体推到上游薄片。薄片运动产生的力易于将湿润线拉到下游薄片。这样，当其它处理条件保持恒定时，较高的静电力或较低的线速度导致湿润线向向上薄片拉。另外，如果一些流动偏差存在于涂覆流体的交叉薄片流中，较低的流动区域通常进一步拉向上游薄片，而较高的流动区域通常拉向向下薄片。这些情况降低了涂覆厚度均匀性。而且，工艺处理稳定性也比所需要的差，因为流体接触线(湿润线)不稳定，依赖于一些因素。
有许多专利描述了静电辅助涂覆。有一些论述涂覆的特性，其它论述了充电的特性。下面是一些有代表性的专利。美国专利3,052,131揭示了使用滚筒充电或薄片预充电对含水分散体涂覆，美国专利2,952,559揭示了薄片预充电的滑动涂覆乳胶，美国专利3,206,323揭示了薄片预充电的粘性流体涂覆。
美国专利4,837,045教授了在支承滚筒上用直流电压，使用低表面能量对凝胶加内涂层。可以用于这种方法的涂覆流体包括凝胶，磁性的、滑润的或是粘性的可水溶的或是有机物性质的层。涂覆方法能够包括滑动、滚筒珠、喷射、挤压或幕涂覆。
EP390774B1涉及以至少250cm/秒(492ft/分钟)的速度作高速流体幕涂覆，使用预施加的静电电荷，其中充电量(电压)与速度(cm/秒)的比率为至少1∶1。
美国专利5,609,923揭示了一种增加最大实用涂覆速度的移动支承物幕涂覆方法。可以由后向滚筒在涂覆点前或在涂覆点施加电荷。这个专利是指产生静电电压的技术，是十分有名的，它提出这是在涂覆点下面的滚筒的例子或先前在涂覆前进行电晕充电的专利。这个专利也揭示了电晕充电。这里揭示的技术是在涂覆点前用电晕、滚筒或硬刷把电荷转移到薄片上，在添加涂层前在薄片上建立静电场。
图1和图2示出静电辅助涂覆应用的已知技术。在图1中，薄片20纵向移过(沿箭头22的方向)涂覆平台24。薄片20有第一主侧面26和第二主侧面28。在涂覆平台24，涂覆流体涂敷装置30把一股涂覆流体32横向撒布到薄片20的第一侧面26上。因此，在涂覆平台24的下游，薄片20承受了由涂覆流体32构成的涂层34。
在图1中，通过在涂覆平台24(电荷也可施加到第二侧28)上游纵向间隔的电荷施加台36对薄片20的第一侧26施加静电电荷，提供了涂覆处理的静电涂覆辅助。在电荷施加台36，横向布置的电晕放电线38施加正(或负)电荷39到薄片20。线38能够或是在薄片20的第一侧或是第二侧。涂覆流体32接地(诸如通过将涂覆流体涂敷装置30接地)，并且在涂覆平台24被静电吸引到带电薄片20。横向布置的空气屏障40可以设置在邻近涂覆平台24处并处于其上游，以减小在涂覆流体薄片分界面41的薄片边界层空气干扰。电晕线可以沿着薄片在自由空间中对准(如图1所示)，或换一种方法，当薄片在涂覆平台与后向滚筒接触时，可以邻近薄片的第一侧面对准。
图2示出了另一个已知的静电辅助涂覆系统。在这个布局中，较大直径的后向滚筒42在涂覆平台24支撑薄片20的第二侧面28。后向滚筒42可以是带电介质滚筒，通电的半导电滚筒或导电滚筒。导电或半导电的滚筒可以由高电压电源充电。在介质滚筒中，可以用适宜的方法向滚筒提供电荷，诸如电晕充电组件43。不论后向滚筒42的类型或它被充电的方法，它的外部柱面表面44适于向薄片20的第二侧面28输送电荷39。如图2所示，来自后向滚筒42的电荷39是正电荷，并且通过把涂覆流体涂敷装置30接地使涂覆流体32接地。因此，涂覆流体32被静电吸引到位于薄片20和滚筒42外部柱面表面44之间分界面上的电荷。空气屏障40在涂覆流体薄片分界面41减小了薄片边界层空气干扰。
诸如那些在图1和2中示出的已知静电辅助涂覆设置，通过延迟空气挟带的开始并且在涂覆湿润线改进湿润特性，有助于涂覆处理。但是，它们为大致处于湿润线下游的薄片提供了电荷，并且产生十分宽阔的静电场。当有交叉薄片涂覆流动变化或交叉薄片静电场变化时，它们在保持笔直湿润线方面没有效果。例如，在幕涂覆器中，如果在通过幕的一些位置发生了局部的过度涂覆流体流区域，在这个较过度的涂覆区域中的湿润线能够响应依靠材料或处理参数向薄片下游移动。由于在幕上的应力和形变，在这个区域中能够产生更过度的涂覆，尤其是展示了弹性特性的流体(更有弹性的流体有与剪切有关的高延伸粘度)。另外，如果静电场不均匀(例如电晕薄片预充电非均匀)，在薄片上较低的电压区域将使得在那个区域的湿润线向薄片下游移动，这样在那个区域增加了涂覆重量。当流体弹性增大时，这些效应越来越占主要地位。这样，交叉薄片流体流变化和交叉薄片静电场变化导致了在湿润线中的非均匀性，结果在薄片上施加了非均匀涂层。
对静电辅助涂覆，没有哪种已知的装置或方法揭示过在涂覆平台上用电场施加装置向薄片施加聚焦电场来提高涂敷流体涂覆的特性并且也得到改进的处理条件的技术。这需要一种将更聚焦的电场加到涂覆平台的薄片的静电辅助涂覆技术。
发明内容
依照本发明的一个方面，提供了一种将流体涂覆物施加到一个基片上的方法，其中所述基片在其第一侧有第一表面，在其第二侧有第二表面。所述方法包括下述步骤：
在所述基片和一流体涂覆平台之间提供相对的纵向运动；
沿着在涂覆平台处横向设置的流体薄片接触区域，以0度到180度的角度引导一股流体到所述基片的第一表面上，从而形成一流体湿润线；并且
电激励一电场施加装置，以便从位于所述基片第二侧但不位于所述基片第二表面上的一个位置发出的有效电场对所述流体产生一主吸引电场力，所述电场力基本上在所述流体湿润线上和其下游，从而将所述流体吸引到所述基片的第一表面，控制所述电场施加装置，防止所述电场施加装置与所述衬底之间的电晕放电，以便驻留在所述基片第二表面上的电荷不会构成所述主吸引电场力。
依照本发明的另一个方面，提供了一种将涂覆流体施加到一个基片上的设备，所述基片相对所述设备作相对纵向运动，其中所述基片在其第一侧有第一表面，在其第二侧有第二表面。所述设备包括：
用于将所述涂覆流体撤布到所述基片第一表面上以便沿着一横向设置的流体接触区域形成一流体湿润线的装置；和
电场施加装置，它横向延伸通过基片的第二侧，并且基本上对准所述基片第一表面上的所述流体湿润线，以便负担电荷，并且从位于所述基片第二侧但不位于所述基片第二表面上的一个位置发出的有效电场对所述流体产生一主吸引电场力，所述电场力基本上在所述流体湿润线上和其下游，从而将所述流体吸引到所述基片的第一表面，控制所述电场施加装置，防止所述电场施加装置与所述衬底之间的电晕放电，以便所述有效电场主要从所述电场施加装置上的电荷发出，而不是从转移到所述基片第二表面的电荷发出。
依照本发明的再一个方面，提供了一种将涂覆流体施加到一个基片上的设备，所述基片相对所述设备作相对纵向移动，其中所述基片在其第一侧有第一表面，在其第二侧有第二表面。所述装置包括：
涂覆流体施加装置，用于将一股涂敷流体撤布到所述基片的第一表面上，以便沿着一横向设置的流体接触区域形成一流体湿润线；
电场施加装置，用于在基片第二侧邻近于所述流体湿润线的一个位置处，而不是在基片第二表面上的一个位置处，施加电场力，以便将所述涂覆流体吸引到所述基片的第一表面；和
声场施加装置，用于在所述基片上邻近于所述流体湿润线的一个位置处施加一声场。
本发明是一种将流体涂覆提供在基片上的方法。基片具有位于第一侧的第一表面和位于第二侧的第二表面。该方法包括在基片和流体涂覆平台之间提供纵向的相对运动，并且通过以0度到180度的角度在涂覆平台上沿着横向布置的流体薄片接触区域将流体流引到基片的第一侧面上而形成流体湿润线。在流体上由来自基片第二侧基本上位于流体湿润线上和下游的某一位置的有效电场产生电场力，而当通过电场力把流体吸引到基片的第一表面时，不需要把电荷移到基片。
产生步骤可以包括在基片的第二侧面上对电极通电，由电荷形成有效电场。在一个实施例中，有效电场为一部分半径不大于1.27cm的电极所限定(或在一个较佳的实施例中，半径不大于0.63cm)。
基本在其第二侧上邻近流体涂覆平台支承，或由电极本身支承。
用涂覆流体撒布器形成流体流，撒布器诸如幕(curtain)涂膜器、轮小球涂膜器、挤压涂膜器、载体流体涂膜器、滑动涂膜器、刀片涂膜器、喷口涂膜器、槽口挡板、滚筒涂膜器或流体轴承(bearing)涂膜器。涂覆流体流能够切向引到基片的第一表面。
电极的电荷可以有第一极性，在流体流被引到基片上前，第二电荷(有第二相对的极性)可以施加到流体流上。
产生步骤能够包括对电极通电并以声学方式激发电极。在一个较佳的实施例中，电极以超声频率被声学激发。
本发明的方法也被定义为一种将流体涂膜涂覆到基片上的方法，其中基片有第一侧和第二侧。本发明的方法包括在基片和流体涂覆平台之间提供相对纵向运动。将流体流以0度到180度的角度引到基片第一侧上，在涂覆平台上沿着横向布置的流体薄片接触区域形成流体湿润线。本发明进一步包括：通过来自基片第二侧某一位置发出的有效电场的电场力，在基本上位于流体湿润线或其下游的基片位置将流体吸引到基片的第一侧。
本发明也是把涂覆流体涂敷到基片上的装置，所述基片在其第一侧有第一表面，在其第二侧有第二表面。该装置包括将涂覆流体流撤布到基片的第一表面上，沿着横向布置的流体接触区域形成流体湿润线的装置。通过基片第二侧横向延伸的电场施加器(通常与流体湿润线相对)带有电荷，在基片上基本上位于流体湿润线下游的位置将有效电场加到基片，把流体吸引到基片的第一表面。有效静电场主要由电场施加器上的电荷而不是转移到基片的电荷发出。
电场施加器能够包括小直径的棒、传导带或用于限定有效电场的有小半径部分的传导元件。空气轴承能够邻近电场施加器横向延伸越过基片，支承基片的第二侧并且相对电场施加器对准。
在另一个实施例中，本发明被定为在基片上涂敷流体涂覆的方法，所述基片在第一侧有第一表面，在其第二侧有第二表面。该方法包括：在基片和流体涂覆平台之间提供相对纵向运动，通过在涂覆平台上沿着横向布置的流体薄片接触区域以0度到180度的角度把流体流引导到基片第一表面上，把涂覆流体(邻近涂覆平台)曝露到电场力而将流体吸引到基片，并且把涂覆流体(邻近涂覆平台)暴露到声学力而把涂覆流体吸引到基片，从而形成流体湿润线。
在另一个实施例中，本发明是一种将涂覆流体加到基片上的装置，所述基片相对该装置作相对纵向运动。该基片在第一侧有第一表面，在第二侧有第二表面。涂覆流体施加器把涂覆流体流撤布到基片的第一表面，沿着横向布置的流体接触区域形成流体湿润线。电场施加器在基片上邻近流体湿润线的位置施加静电场，将涂覆流体吸引到基片的第一表面。声场施加器在基片邻近流体湿润线的位置施加声场，把涂覆流体吸引到基片的第一表面。
附图说明
图1是已知静电涂覆装置的示意图，其中电荷在从薄片下游(upweb)电晕线进入涂覆平台之前，先施加到移动的薄片。
图2是已知静电涂覆装置的示意图，其中电荷在涂覆平台从移动薄片下方的支架滚筒传递到移动的薄片。
图3是本发明的静电辅助涂覆装置的一个实施例示意图，其中邻近涂覆流体湿润线的横向电极与空气轴承组件一起限定有效静电场。
图4是带图3电极的空气轴承组件的放大图。
图5是图2中说明施加的静电电荷和电力线部分的放大示意图。
图6是图3中说明有效电场的静电电力线部分的放大示意图。
图7是本发明另一个静电辅助涂覆装置实施例的示意图，示出了它在切向幕涂覆方面的一种应用。
图8是有多个电极的空气轴承和静电场发生系统的放大示意图。
图9是带现有技术尺寸动力滚筒的切向涂覆测试装置的示意图。
图10是一般切向涂覆结构的本发明静电辅助涂覆装置的另一个实施例的示意图。
图11是图10中电极组件的放大示意图。
图12是本发明静电辅助涂覆装置另一个实施例的示意图，其中由直径为一英寸的支架滚筒限定有效静电场。
图13是与超声喇叭结合的发明的静电场电极的示意图。
图14示出在薄片上流体涂覆的“动态接触角”。
虽然上述某些附图示出了本发明的较佳实施例，但是也设想过讨论中所注出的其它实施例。在所有的例子中，本文描述所代表的发明不受限制。需要理解，本领域的普通技术人员能够设想出其它多个在本发明原则的范围和精神内的修改和实施例。
具体实施方式
本发明包括在被涂覆的基片(诸如薄片)和被施加到基片的流体涂覆材料之间的分界面应用更强聚焦静电场的装置和涂覆方法。发明者发现，更强的聚焦电场能够通过稳定、矫直和控制涂覆湿润线的位置来改进涂覆过程，能取得更宽的处理窗口。例如，本发明能够有较宽范围的涂覆重量、涂覆速度、涂覆尺寸、诸如介质强度的薄片特征，诸如粘度、表面张力和弹性的涂覆流体特性以及冲模薄片(die-to-web)间隙，而且提高了交叠薄片涂覆均匀性。运用幕涂覆，静电涂覆辅助允许较低的幕高度(因此有较大的幕稳定性)，并且允许弹性溶液的涂覆，这种涂覆在以前没有夹带的空气是不能涂覆的。聚焦场大大地提高了使涂覆流体运动的能力(特别是弹性流体)，因为它们更精确地控制了湿润线的位置、线性度和稳定性，从而增加了处理稳定性。另外，能够甚至在较低的线速度中制造比以前更薄的涂覆，这对于干燥或固化速度受限制的处理是重要的。
在挤压涂覆中，发现静电不仅允许使用较低弹性的水基流体(诸如一些水基乳胶粘合剂)，它们在不存在静电时是不能挤压涂覆(在挤压模式中)的，而且也允许使用较大的涂覆间隙。
在幕涂覆中，流体流与重力矢量对准，而挤压涂覆能够或者以其它的角度与重力矢量对准。当在幕涂覆处理中进行涂覆时，其中使用了较长的流体流，涂覆步骤包括用涂覆流体使分界层空气移位，并且主要的力基于动量。相反，在挤压涂覆中，其中流体流一般比幕涂覆短，则主要力是有关的弹性力和表面张力。当使用静电时，产生了一个能够帮助移动边界层空气的附加力，或它本身能够成为主要的力。
虽然本发明描述有关平滑、连续的涂覆，当应用不连续涂覆时也能够使用本发明。例如，能够使用静电来帮助涂覆有宏观结构的基片，诸如由涂覆填充的孔隙，无论在相邻孔隙的涂覆之间是否连续。在这种情况下，涂覆均匀性和增强的湿润度倾向，两者都保持在分立的涂覆区域中，并且这种保持是从区域到区域的。
基片能够是需要被涂覆的任意材料的任意表面，包括薄片。薄片能够是任意的片状材料，诸如聚酯、聚丙烯、纸、织物、纺织或非纺织的材料。改进的涂覆湿润性在粗糙织物或多孔薄片中特别有用，而不管细孔是微观的还是宏观的。虽然示例示出薄片通过了一个固定的涂覆涂膜器移动，但薄片可以是固定的，而涂覆涂膜器是移动的，或薄片和涂覆涂膜器都可以相对于一个固定点移动。
一般来说，本发明涉及一种把涂敷流体涂覆到诸如薄片的基片上的方法，并且包括在薄片和流体涂覆平台间提供相对纵向移动。在涂覆平台沿着横向布置的流体湿润线将涂覆流体流引导到薄片的第一侧。在从0度到180度的任意角度引入涂覆流体。从基本上处于流体接触区域或其下游的有效电场(例如发自位于薄片第二侧的一个或更多的电极)在流体上产生电场力。可以使用负或正电荷来吸引涂覆流体。涂覆流体可以包括基于溶剂的流体、热塑性流体熔体、乳胶、悬浮液、可混合和不可混合的流体混合物、无机流体和100％固体流体。基于溶剂的涂覆流体包括水基的在性质上也是有机的溶剂。当处理诸如易燃性的挥发溶剂时，必须采取一些安全预防措施，因为静电放电会产生危险，诸如火灾或爆炸。这样的预防措施是已知的，并且可以包括在会发生静电放电的区域中使用惰性气体。
已经知道，代替薄片预充电或使用通电的滚筒支承系统，本发明的较佳实施例使用了电场源，诸如沿交叠薄片方向线性伸展的狭窄传导电极，放置在出现流体薄片接触线的地方。狭窄传导电极可以是诸如范围在大约0.16-2.54cm的(0.06-1.0英寸)旋转或非旋转的小直径棒、狭窄传导带、具有锐利前缘(小半径部分)的元件(一般，湿润线将位于邻近锐利前缘的地方)，或者具有某种几何结构的电极，所述电极将已聚焦的有效电场作用于湿润线，且基本上在湿润线上和其下游。通常，半径越小，电场聚焦得越厉害。但是如果半径变得太小，会发生增加的电晕生成。只要所加电压高到不足以产生明显的电晕放电，就能够使用直径小于0.16cm(0.06英寸)的棒。如果放电太高，起支配作用的电场力能够来自沉积在薄片第二表面上的电晕电荷。较小的支承结构能够支承电极，诸如邻近上游薄片和下游薄片电极的多孔空气轴承材料。薄片能够由空气轴承表面支撑或由电极自身支撑。电极可以与薄片紧密间隔或可以与薄片物理接触，电极也可以有分立的不连续的交叉薄片支撑结构，或可以只支撑于它的末端。也能够用多孔传导材料制造电极。
这个实施例的主要吸引力来自电极产生的静电场，不是来自通过接触或寄生电晕放电移到薄片后侧的电荷。此外，(对涂覆流体吸引的)电场的聚焦基本上位于薄片流体接触线或其下游是有效的。在薄片后侧的电极产生了比已知静电涂覆辅助系统更为聚焦的电场。因为该电场没有像现有工艺(预充电薄片或通电涂覆滚筒)那样伸展至上游薄片，流体被引到更锐利地限定的湿润线，保留更为线性的交叉薄片分布，并且通过能将湿润线锁定到位置上而稳定湿润线。这意味着控制接触线位置的正常力平衡不很重要，并且湿润线的非线性不显著。这样，工艺上的变化，诸如涂覆流速、涂覆交叉薄片均匀性、薄片速度变化、输入薄片电荷改变和其它工艺变化对涂覆工艺的影响很小。通常电极直径越小或电极结构所限定的前缘越尖锐，静电场的前缘和湿润线线性度将变得聚焦更强，只要寄生电晕放电保持得最小。
聚焦电极电场系统使工艺稳定性大大地加强。通常，如果静电辅助涂覆系统以特定的速度运行，改变涂覆厚度和电压这些变量中的一个，将改变湿润线位置。例如，根据涂覆系统和被涂覆的流体类型，如果速度增加，涂覆厚度增加，或所加电压减小，湿润线将移到下游薄片。这会产生涂覆均匀性问题并且能够增加空气夹带的可能性。本发明的聚焦电场系统大大减小了工艺对那些变量的敏感度并且把湿润线保持在更稳定的直线位置。
在实施本发明时能够使用多种电极结构。图3示出了沿着薄片20的第二侧28支承的横向延伸电极100的例子。横向延伸电极100与薄片20的第二侧28均匀紧密地间隔或接触，纵向靠近包括横向涂覆流体薄片接触线52的涂覆平台24。薄片20支承在诸如一对支撑滚筒54，56之间的涂覆平台24上。或者，薄片20可以通过电极本身、空气轴承102(或任意适宜的气体轴承，诸如惰性气体轴承)或其它支架支承在涂覆平台24上。涂覆流体流32从涂覆流体施加器30输送到薄片20第一侧26上的第一表面上。如图所示，涂覆流体器30能够接地，使涂覆流体32相对电极100接地。空气挡板40能够是任意适宜的物理阻挡层，它在涂覆流体薄片分界面或涂覆幕形成点限制了边界层空气的干扰。
例如，可用小直径棒或其它小尺寸传导电极(不必是圆形)形成电极100。电极100较佳地设置在邻近的空气轴承102中，它可以与空气轴承接触或不接触。空气轴承102稳定了薄片位置，并且使会不利于涂覆稳定性和均匀性的薄片振动减到最小。一般，把空气轴承102做成圆角，并且较佳地具有与空气汇流管室106有流体联系的多孔材料104(诸如多孔聚乙烯)。通过由箭头110表示的一个或多个适宜的入口108把压缩空气提供到空气汇流管室106。空气通过空气汇流管室106流入多孔隔膜104。多孔隔膜104有比较平滑和通常做成圆角的位于第二侧28上的薄片20第二表面邻近的轴承表面112。离开轴承表面112的空气当它横过涂覆平台24和电极100时，支撑着薄片20。虽然描述了有源空气轴承，无源空气轴承(只把薄片第二侧的空气边界层用作轴承介质)可以足够高的薄片速度工作。该空气轴承也可以是固体结构，当基片速度增加并且薄片第二侧的边界层空气产生了空气轴承效应时，它起着空气轴承的作用。在空气轴承表面和薄片之间的间隙是诸如空气轴承半径、薄片张力和薄片速度等参数的函数。其它已知的产生空气轴承的方法也能够使用，诸如在干燥中通常使用的翼面设计。
图3的静电涂覆辅助系统的实施例在流体薄片接触区域形成聚焦更强的静电场，所述接触区域在所需位置把湿润线约束到更线性的分布。该实施例把湿润线“锁”入横向延伸过薄片的稳定线(与在涂覆流体和薄片间提供较小聚焦静电吸引的图1和2中较小作用的已知静电涂覆辅助系统相比较)。从电极发出的静电场在涂覆流体上产生了主静电吸力(也就是，有效)。静电电荷并不主要从电极放置到薄片本身。相反地，它们在带电装置上出现，诸如增加电势的电极，吸引了涂覆流体。不想把那些来自电极的电荷被转移到薄片，虽然在实践中，一些电荷将不可避免地会在涂覆过程中传送和起到辅助作用。
通过诸如适宜的电极装置能够将相反的电荷施加到涂覆流体32而不是把涂覆流体32接地。另外，加到涂覆流体32和薄片20上的电荷极性可以反过来。当使用诸如某些100％聚合体熔体或100％固体固化系统的电导率较低流体时，这个方法特别有用。例如，对于传导率低的流体，不论是经过冲模或通过电晕放电，可在涂覆前把电荷施加到流体。当由于使用低传导率的流体导致静电提高得不充足时，可以使用这个系统。本发明系统以更线性的形式保留流体湿润线的能力导致提高的涂覆均匀性和稳定性。对于传导路径被隔离的传导流体，能够提高冲模电势在流体中产生相反极性。或者，沿着传导的隔离路径可以将相反的极性加到流体上的任何地方(例如甚至包括湿润线的下游)。
图5是图2中现有技术系统以及由静电电荷相对涂覆流体32产生的力线66的扩充图。对幕涂覆应用情况，当薄片固定时，所需湿润线通常是重力确定的涂覆流体湿润线(没有施加静电)(或当薄片固定时，初始涂覆流体湿润线(没有施加静电))，并且如图2和5所示，是带电滚筒的顶部不通电的中心。但是，其它湿润线位置也常用，这依赖于涂覆冲模、流体特性和薄片路径的类型。力线66示出，对带电滚筒(类似于图2中的滚筒42)，力没有较好地被聚焦，并且电荷基本上在湿润线的薄片上游(例如在向上薄片区域67)对涂覆流体施加力。例如，对直径大于7.5cm(3英寸)的带电滚筒，电荷从所需湿润线对基本上向上薄片的涂覆流体加力。但是，当传递到薄片上的电荷聚焦更强时，比如对给出相同电势的一英寸直径滚筒，电荷不会从会不利地影响湿润线均匀性(也就是，薄片上的电荷相对涂覆流体在薄片上游是无效的)的所需湿润线对基本上在薄片上游的涂覆流体施加作用力。
图6是图3中本发明系统的扩展图，示出当电场在涂覆流体接触线下面更强聚焦时，作为涂覆流体吸引体的电场是有效的地方。在这个情况中，力线69聚焦更强，这样产生了更尖锐地限定并且线性的湿润线，所述湿润线通过趋向于把它控制在横跨薄片移动路径的位置来稳定流体薄片接触线。
在诸如图3所示的发明的静电涂覆辅助系统中，在把涂覆流体32设置(诸如通过重力降)到薄片20上所确定的横向延伸涂覆流体薄片接触线下面直接设置电极100。在薄片20第一侧上的薄片运动、表面张力和边界层效应以及涂覆流体32的弹性，能够使得涂覆流体薄片接触线向薄片下游偏移。因为本发明能够获得强的静电吸引，当电极100被激活时，电极100的位置将确定湿润线的工作位置。这样，由于电极本身趋向于与相反吸引的电荷对准，电极100的位置(在自原始涂覆流体薄片接触线的上游或下游)能够导致接触线的相应运动。电极100较佳地放置在不超过离原始涂覆流体薄片接触线上游或下游的2.54cm(1.0英寸)处。
如上所述，电极可以采用许多种形式，但它必须产生能够高度聚焦的有效电场把涂覆流体吸引到所需的湿润线位置。这可以通过形成有某些特定几何结构的电极部分来完成。例如，可以把引导边缘或邻近薄片的边缘做成具有特定的可调半径来产生所需电力场线。在这个情况下，电极部分较佳的半径不超过1.27cm(0.5英寸)，更佳的半径不超过0.63cm(0.25英寸)。也可以使用其它电场聚焦方法。例如，在邻近第一电极处可以设置附加电极来调整来自第一电极的电场。第二电极可以被设置到任意位置，包括在第一电极100的上游或甚至在薄片20的第一侧26，只要它产生的静电场对第一电极100产生的静电场且有所需的聚焦作用。聚焦电极100产生的静电场的结果是较直的湿润线，它对不均匀流体流或电极的电荷变化或输入薄片的电荷变化较不敏感，从而提供了更均匀的涂覆和对生产偏差的更大的工艺公差。
可以理解，电极的位置可以在流体湿润线的上游或下游，只要有效电场基本上位于流体湿润线上或其下游。例如，可以构建这样一个电极，使其表面电荷密度基本上在流体湿润线上或其下游更高，在流体湿润线上或其下游聚焦有效电场。或者，通过用导电或不导电屏蔽或接地板遮挡上游电场，能够基本上在流体湿润线上或其下游聚焦有效电场，例如如申请于2000年4月6日的“关于采用聚焦薄片电荷场的静电辅助涂覆方法和装置”的美国专利申请09/544,368所描述的那样，申请人是John W.Louks，Nancy J.Hiebert，Luther E.Erickson和Peter T.Benson(代理案卷号51113USA4A)。
使用邻近湿润线的尖锐限定的电极结构相对涂覆流体产生有效电场，也有助于较好地与流体涂覆相切，特别是更有弹性的流体。图7示出了使用这种电极的切向涂覆装置(使用诸如图4所示的空气轴承/电极组件)。切向幕涂覆通常能够操作具有比水平幕涂覆几何结构更高延伸粘度的涂覆流体。切向涂覆几何结构也提供了在涂覆过程中与涂覆流体处理有关的优点。例如，如果在图3示出的涂覆系统中出现薄片断裂，电极将被涂覆流体涂覆，这将导致涂膜器清洁的停机。另外，如果涂覆冲模在开始前清洗，就必需使用会使涂覆平台结构复杂化的俘获盘。切向涂覆的另一个优点是在涂覆中将更易于实现幕边缘珠控制，因为在冲模底部或涂覆流体施加器30底部和薄片支持结构间的空间约束消除了(例如空气轴承102)。
图8示出了图7中示出的空气轴承组件的另一个实施例。对于特定的流体，对特定薄片速度范围存在着最佳的幕长度。通常，较高的速度或较高的涂覆重量需要较长的幕，而较低的速度或较低的涂覆重量则需要较短的幕。虽然在图7中只示出了一个电极，在图8中示出的多电极组件具有允许操作者通过为相应电极通电而改变幕高度的优点。例如，较短的幕可以用于较薄的涂覆或较低的薄片速度，而较长的幕可以用于较大的线速度。因而离冲模30最近的电极100a可以被通电，而不是向下移动冲模来限定较短的幕长度，离冲模30最远的电极100b也可以通电，而不是向上移动冲模来限定较长的幕长度。可以根据流体特性和所需速度范围选择电极的间距。
在本发明的所有实施例中，将涂覆流体接地，同时在涂覆平台可以把正电荷的有效电场曝露给薄片。另外，可以把负极性施加给涂覆流体。另外，可以反转电场和施加到涂覆流体的电荷的极性取向。例如，图8示出了横向延伸电极120(诸如电晕线)，将它调整成对涂覆流体32施加正电荷。用一个或更多适宜的横向延伸屏蔽122屏蔽电极120，将正电荷124引导并且聚焦到涂覆流体32。在那个情况下，薄片20第二侧28上的电极100相对通过那里的薄片20具有负电荷，以便产生所需的静电吸引效果。屏蔽122可以用非传导材料或绝缘材料形成，诸如由E.I duPont de Nemours of Wilmington Delaware制造的DelrinTM乙缩醛树脂，或由保持接地或高电势的半导电或传导材料形成。能够以任意形状形成屏蔽122来取得所需的电屏蔽。
在对比实验聚焦电极组件(例如见图10)与有较大直径带电滚筒(例如图9)的切向涂覆的一系列实验中，示明了在流体湿润线用聚焦电场取得更线性和稳定的湿润线的情况。涂覆流体是有大约3000厘泊粘度的100％固体固化流体。采用了大约4.45cm(1.75英寸)的幕长度(从冲模缘底部到流体接触线测量的幕长度距离)。采用了幕充电电晕线，它在冲模缘垂直下方大约3.18cm(1.25英寸)，并且水平离开下垂幕大约7.62cm(3.0英寸)。当薄片速度为91.4m/分钟(300ft/min)时，幕流速调整为给出50微米(0.002英寸)涂覆厚度。带电滚筒系统(图9)是有0.51cm(0.2英寸)陶瓷套筒的11.3cm(4.55英寸)直径的滚筒126。电晕线系统对陶瓷表面充电。该发明的聚焦电极组件(如图11所示)包括有3.18cm(1.25英寸)半径表面的非传导条128。传导箔130粘合到条128，传导箔130的引导边缘132位于条切点上面大约0.25cm处(0.1英寸)(切点是不受静电辅助而啮合薄片通过条128的涂覆幕的点)。非传导带131有邻接传导箔130引导边缘132的边缘。由箔130的引导边缘132产生聚焦电场。采用负极性高电压电源对箔130充电。在这些实验中使用了由新泽西州Whitehouse Station的Glassman High Voltage公司制造的正和负极性Glassman系列EH高电压电源。
使用在图9中示出的带电滚筒系统，幕充电电晕线120设置为负20千伏，滚筒126电晕充电器设置为正20千伏。湿润线通常出现在由冲模缘到滚筒的垂直线在滚筒上产生的的切点向薄片上游(图9中，从点134向薄片上游)大约1.27cm(0.5英寸)处。在速度为76m/分钟(250ft/分钟)时，湿润线波动，向薄片上游与向薄片下游的总偏差为1.27cm(0.5英寸)。与之相关的测量的涂覆厚度变化为大约17.9微米(0.0007英寸)。将速度增加到91.4m/分钟(300ft/分钟)，导致涂覆层34中有夹带空气。
使用聚焦电场系统，将看到在湿润线均匀性和涂覆均匀性上的主要改进。图10和11中的电极组件类似于图7示出的切向方式定位，但是进入的薄片处于更锐的角度。幕充电电晕线120设置为正20千伏，传导箔130设置为负20千伏。当速度为91.4m/分钟(300ft/分钟)时，观察到有大约3.6微米(0.00014英寸)的相关测量涂覆偏差的极好的湿润线线性度。这些实验表明有更强聚焦的静电场，湿润线线性度和涂覆厚度均匀性有了改进。
以图10和11中的聚焦电场设置作两次测试，在91.4m/分钟(300ft/分钟)的薄片速度下以50微米(0.002英寸)涂覆厚度运行，分析对涂覆流体输入流速和电流充电均匀性的处理灵敏度。首先，在涂覆流体涂施加器30的槽中遮挡大约0.25cm(0.1cm)的横向部分，在涂覆幕32中形成横向低流速区域。其次，在另一区域遮盖幕充电线(电极120)0.33cm(0.13英寸)长的横向部分，在涂覆幕32上形成减少电荷的横向区域。当条128的聚焦场系统激活时，通过设计的横向中断观察不到涂覆流体/薄片接触线的任何视觉偏差。在不加聚焦电场时，低流动区域中的幕32将使上游薄片弯曲，低电荷区域的幕32将使下游薄片弯曲，这两种情况都加大了涂覆非均匀性。因此，采用静电聚焦电场促进涂覆在克服涂覆流体幕中的系统不规则性方面极其有效。
比较定量分析测试也用于估计应用进入流体预充电对有限电导率的流体提高静电系统的进取性。在这一系列测试中，在0.0036cm(0.0014英寸)聚酯薄片上涂覆了100％的固体可固化流体。流体的粘度大约1400厘泊。采用了诸如在图12中示出的滑动幕冲模装置，其直径只有2.54cm(1.0英寸)的传导后向滚筒200连接到正极性的高电压电源。冲模30直接位于滚筒200的顶部不导电中心上方，高度大约2.7cm(1.06英寸)。但是，人们发现，涂覆流体32的低电导率限制了涂覆方法的发展。为此，涂覆流体32的表面被充电为通电的后向滚筒200相反的极性。为此研究了两种方法并且卓有成效，一种方法是提高冲模30的电势，另一种方法是使用电晕线220(和相应的屏蔽222)对流体表面充电。位于湿润线下游薄片侧离垂下幕大约6.35cm(2.5英寸)、高于滚筒表面1.27cm(0.5英寸)的直径为0.015cm(0.006英寸)的钨电晕线完成了幕充电。该电晕线220的确切位置不是最重要，它能在幕的相对侧或邻近冲模30滑动表面沿垂下幕位于不同位置。
这一系列的测试在图12的发明的静电涂覆辅助系统上进行，以确定在给定幕流动速度下可以得到的最大涂覆速度，并且：(a)没有静电，(b)只升高滚筒电势，和(c)连同幕充电一起升高滚筒电势。涂覆流体32的流速保持恒定并且设成在91.4m/分钟下(300ft/分钟)产生14.3微米(0.00057英寸)的干燥涂覆厚度。在没有静电时，在薄片速度为3.1m/分钟(10ft/分钟)下，在滚筒200顶部不导电中心的下游薄片1.27cm(0.5英寸)处出现了湿润线。在更高的薄片速度下，湿润线向下游薄片偏移，产生了弯曲的接触线、涂覆不均匀性、空气夹带和幕破损。随着将后向滚筒200通电到正20千伏，在薄片速度为24.4m/分钟(80ft/分钟)时，湿润线出现在大约下游薄片0.64cm(0.25英寸)处。速度进一步增高，导致湿润线进一步移向薄片下游。当滚筒200通电到正20千伏并且幕电晕充电线220为负11千伏时，薄片速度为97.5m/min(320ft/min)，湿润线出现在大约下游薄片0.64cm(0.25英寸)处的。这些测试示出，充电较低电导率涂覆流体是改进本发明静电涂覆辅助系统的静电电荷吸引能力的一个方法。在图12的静电涂覆辅助系统上实施另一组实验(使用相同的涂覆流体)，以确定在薄片速度为91.4m/分钟(300ft/分钟)时能得到的最小涂覆厚度。在没有静电时(也就是，在滚筒200或电极220上没有施加电荷)，所使用的泵系统不能提供足够的涂覆流体32来取得最小的必需流体速度来使得湿润线出现在滚筒200的顶部不导电中心位置(流体速度不够高，不能产生使得湿润线出现在滚筒200顶部不导电中心和幕附近以保持垂直位置所必需的流体动量)。在这个小于最小涂覆厚度的泵运速度下，在滚筒200的顶部不导电中心位置的下游薄片约1英寸出现的湿润线，产生85微米(0.0034英寸)的涂覆厚度。使用静电，如在前面实例中通电的后向滚筒200和电晕线220，可能有更薄的涂覆，得到最小的6.5微米(0.00026英寸)的涂覆厚度，并且在大约滚筒200顶部不导电中心位置出现湿润线。
由于发现聚焦更强的静电场产生了更线性和稳定的涂覆流体湿润线，评估了切向涂覆系统，该系统使用了聚焦电场装置，类似于图7所示。空气轴承组件102中的电极100为0.157cm(0.062英寸)直径棒。对这个设计的第一实验，将把粘度为大约3700厘泊的100％固体可固化流体用作涂覆流体。采用了两英寸的幕长度(幕长度为从冲模凸缘底部测量到棒的距离)。幕充电电晕线120垂直高于棒大约0.75英寸，与棒水平隔开大约2.25英寸。棒电极保持为负16千伏，幕电晕充电线保持在正10千伏。将这两种滚筒空气轴承组件对准，使薄片20与垂线成约10度角接触涂覆流体32。在薄片速度为每分钟250英尺时用笔直和稳定的接触线产生了50微米(0.002英寸)厚的涂覆。湿润线变化造成的涂覆厚度变化只有大约2微米(0.00008英寸)。因此，静电涂覆辅助使处理变化变为最小并且提高了涂覆均匀性。
美国专利5,262,193和5,376,402指出，在涂覆中对涂覆流体和薄片间的原始接触线作声学激发可提高涂覆流体的均匀性和可湿性。发明者发现，同时提供声场和静电场对湿润线上所需的力有附加效应。例如，图13示出的试验使用了作为涂覆冲模的0.076cm(0.03英寸)内径中空指针225和超声波和静电复合电极228)在薄片20的第二侧28下面)。复合电极包括超声凸角(horn)230，在它的凸角表面232上有几层绝缘聚酯带234和一层导电铝带236。如图所示，指针225垂直于在薄片20第一侧26上的凸角表面232，凸角230位于薄片20的第二侧28，类似于图3所示的定向，且薄片20通过在凸角表面232上的铝带236。调整指针225，把涂覆流体流238撤布到相对电极228的薄片20的第一表面上。在流体涂覆中，“动态接触角”即“DCA”是涂覆系统对空气夹带所致故障的阻力的量度。通常，动态接触角(见图14)随着薄片速度的增加而增加，直到空气夹带开始发生，通常接近180度。
超声波或静电力的应用减小了动态接触角。超声铝凸角为1.91cm宽(0.75英寸)，半径为1.27cm(0.5英寸)。施加频率为20000千赫，振幅为20微米(0.0008英寸)峰-峰值。通过将两层粘合带(聚酯234)附加到耦合到正高电压电源的铝带236的外层形成静电电极。涂覆流体238是丙三醇和水溶液，粘度为100厘泊。可以看到，在薄片速度为3m/分钟(10ft/分钟)时，没有静电或超声的“动态接触角”为135度，当只使用超声时它减小到105度，而只施加静电场时它减小到90度，同时施加静电力和超声力时它减小到70度，表示出两个涂覆辅助力的附加效应。当没有超声或静电而把薄片速度增加到30米/分钟(100ft/分钟)时，“动态接触角”增加到大约160度，此时发生了空气夹带。只有静电且薄片速度为30米/分钟(100ft/分钟)时，动态接触角只有110度。当只有超声时，动态接触角也只为110度。当超声和静电都施加时，动态接触角减小到100度，进一步表示出这两个涂覆辅助力的附加效应。在薄片速度为3米/分钟时(10ft/分钟)，为了示出减小动态接触角的外力对涂覆速度的效应，没有静电或超声的“动态接触角”为135度，当只有静电时，直到达到76米/分钟(250ft/分钟)的薄片速度，“动态接触角”才增加到135度。声音激发的优点可以在其它频率达到，包括声音和超声频率。
在涂覆环境中结合声学和静电的优点不限于上述的特定应用。在许多涂覆应用中，可以发现涂覆流体暴露到邻近涂覆平台的电场力和声学力的有益附加效应。例如，即使静电系统和超声系统用于力基本上不在流体线上或薄片下游的地方，可以看到诸如减小空气夹带和较高涂覆速度等所需效应的增强。但是，如果静电或超声(或两者)配置为基本上在流体接触区域和下游提供力，则可以实现进一步的改进。邻近流体湿润线用静电场和声音场将涂覆流体吸引到被涂覆的基片可产生明显的优点，并且不限于这里描述的特定静电和声音实施例和力施加器的结构或方法。
通过引用同样包括在此的是于2000年4月6日提交的题为“关于有聚焦薄片电荷场的静电辅助涂覆方法和装置”的美国专利申请09/544,368，其作者为JohnW.Louks，Nancy J.Hibert，Luther E.Erickson和Peter T.Benson(代理案卷号51113USA4A)。
在不背离本发明的范围或精神的情况下可以对本发明作出不同的变化和修改。例如，可以使用任意的方法来产生聚焦电极电场。静电聚焦场也可以制成为横向断续，只将涂覆流体的特定薄片下游带涂覆到薄片上，或能够通电成在一个区域开始涂覆，取消通电停止在一个区域中的涂覆，从而在薄片上产生涂覆流体岛或有在其上形成所需特性的涂覆流体图案。静电场也可以制成为非线性的，例如通过横向非线性电极，从而产生非线性接触线和非均匀涂覆。这样，如果电极在特定横向设置区域中有向薄片下游的弯曲，该区域中的涂覆相对邻近区域而言更厚。
通过引用将所有引证材料包括在本揭示中。

Claims (29)

1.一种将流体涂覆物施加到一个基片上的方法，其中所述基片在其第一侧有第一表面，在其第二侧有第二表面，其特征在于，所述方法包括下述步骤：
在所述基片和一流体涂覆平台之间提供相对的纵向运动；
沿着在涂覆平台处横向设置的流体薄片接触区域，以0度到180度的角度引导一股流体到所述基片的第一表面上，从而形成一流体湿润线；并且
电激励一电场施加装置，以便从位于所述基片第二侧但不位于所述基片第二表面上的一个位置发出的有效电场对所述流体产生一主吸引电场力，所述电场力基本上在所述流体湿润线上和其下游，从而将所述流体吸引到所述基片的第一表面，控制所述电场施加装置，防止所述电场施加装置与所述衬底之间的电晕放电，以便驻留在所述基片第二表面上的电荷不会构成所述主吸引电场力。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述电场施加装置包括一电极。
3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，进一步包括基本上将所述电极定位在所述流体湿润线上或其下游的步骤。
4.如权利要求2所述的方法，其特征在于，由半径不超过1.27cm的部分电极限定所述有效电场。
5.如权利要求2所述的方法，其特征在于，由半径不超过0.63cm的部分电极限定所述有效电场。
6.如权利要求1所述的方法，其特征在于，进一步包括：
支撑所述基片第二侧，使其邻近所述流体涂覆平台。
7.如权利要求1所述的方法，其特征在于，进一步包括：
用从下面一组中选取的涂覆流体撒布器形成一股流体：幕涂膜器，载体流体涂覆器，小珠涂膜器，挤压涂膜器，滑动涂膜器，刀片涂膜器，喷嘴涂膜器，槽口条，滚筒涂膜器，和流体支架涂覆器。
8.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述引导步骤进一步包括：
将所述流体流切向引导到所述基底的第一表面上。
9.如权利要求2所述的方法，其特征在于，对电极提供电能的所述步骤产生具有第一极性的电荷，并且所述进一步包括：
对所述流体流施加第二电荷，所述第二电荷相对于电极电荷具有相反极性。
10.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述产生步骤包括给一电极提供电能，并且所述方法进一步包括：
用声学方式，激励所述电极。
11.如权利要求10所述的方法，其特征在于，以声学方式激励所述电极的步骤包括以超声频率激励所述电极。
12.如权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括下述步骤：
使邻近于所述涂覆平台的所述涂覆流体受到一个声场力。
13.如权利要求12所述的方法，其特征在于，电场力和声场力的作用是将所述涂覆流体吸引到所述基片。
14.如权利要求12所述的方法，其特征在于，电场力和声场力来源于一个共用源。
15.如权利要求12所述的方法，其特征在于，声场力是超声波声场力。
16.如权利要求19所述的方法，其特征在于，进一步包括：
对基片第二侧的一电极提供电能，以形成电场力并且产生具有第一极性的电极电荷；和
对所述涂覆流体流施加具有第二相反极性的第二电荷。
17.一种将涂覆流体施加到一个基片上的设备，所述基片相对所述设备作相对纵向运动，其中所述基片在其第一侧有第一表面，在其第二侧有第二表面，其特征在于，所述设备包括：
用于将所述涂覆流体撒布到所述基片第一表面上以便沿着一横向设置的流体接触区域形成一流体湿润线的装置；和
电场施加装置，它横向延伸通过基片的第二侧，并且基本上对准所述基片第一表面上的所述流体湿润线，以便负担电荷，并且从位于所述基片第二侧但不位于所述基片第二表面上的一个位置发出的有效电场对所述流体产生一主吸引电场力，所述电场力基本上在所述流体湿润线上和其下游，从而将所述流体吸引到所述基片的第一表面，控制所述电场施加装置，防止所述电场施加装置与所述衬底之间的电晕放电，以便所述有效电场主要从所述电场施加装置上的电荷发出，而不是从转移到所述基片第二表面的电荷发出。
18.如权利要求17所述的设备，其特征在于，所述电场施加装置包括至少一个小直径棒、一个传导带和一个传导元件，所述传导元件具有用于限定所述有效电场的小半径部分，其中所述小直径棒和小半径部分的半径不大于1.27cm。
19.如权利要求17所述的设备，其特征在于，进一步包括：
空气支架，它横向延伸通过邻近于所述电场施加装置的所述基片，用于相对所述电场施加装置支持和对准所述基片的第二侧。
20.如权利要求17所述的设备，其特征在于，用于撒布的装置包括从下列一组中选出的涂覆流体撒布器：幕涂膜器，小珠涂膜器，挤压涂覆器，载体流体涂覆器，滑动涂覆器、刀片涂膜器，喷嘴涂膜器，槽口涂膜器，滚筒涂膜器，和流体支架涂膜器。
21.如权利要求17所述的设备，其特征在于，用于撒布的装置经取向使得以0度到180度的角度将所述流体流撒布到所述基片的第一表面上。
22.如权利要求17所述的设备，其特征在于，所述电场施加装置与所述基片的第二侧均匀间隔。
23.如权利要求17所述的设备，其特征在于，由所述电场施加装置负担的电荷具有第一极性，并且所述设备进一步包括：
用于将具有第二相反极性的第二电荷施加到所述涂覆流体流的装置。
24.一种将涂覆流体施加到一个基片上的设备，所述基片相对所述设备作相对纵向移动，其中所述基片在其第一侧有第一表面，在其第二侧有第二表面，其特征在于，该装置包括：
涂覆流体施加装置，用于将一股涂敷流体撒布到所述基片的第一表面上，以便沿着一横向设置的流体接触区域形成一流体湿润线；
电场施加装置，用于在基片第二侧邻近于所述流体湿润线的一个位置处，而不是在基片第二表面上的一个位置处，施加电场力，以便将所述涂覆流体吸引到所述基片的第一表面；和
声场施加装置，用于在所述基片上邻近于所述流体湿润线的一个位置处施加一声场。
25.如权利要求24所述的设备，其特征在于，所述电场施加装置包括在所述基片第二侧的一个电极。
26.如权利要求24所述的设备，其特征在于，所述声场施加装置和电场施加装置是在所述基片第二侧的一个公共元件。
27.如权利要求24所述的设备，其特征在于，所述声场是超声波声场。
28.如权利要求24所述的设备，其特征在于，用于撒布的装置经取向使得以0度到180度的角度将所述流体流撒布到所述基片的第一表面上。
29.如权利要求24所述的设备，其特征在于，所述电场施加装置提供了具有第一极性的电荷，并且所述设备进一步包括：
用于将具有第二相反极性的第二电荷施加到所述涂覆流体流的装置。
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Families Citing this family (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6726743B2 (en) 2002-06-18 2004-04-27 3M Innovative Properties Company Electrostatic deaeration method and apparatus
WO2006109644A1 (ja) 2005-04-12 2006-10-19 Toray Industries, Inc. 電気絶縁性シートの塗布装置および塗膜付電気絶縁性シートの製造方法
DE102006030183A1 (de) * 2006-06-30 2008-01-03 Polytype Converting S.A. Vorhangbeschichter mit poröser Vorhangführungsstruktur, Vorhangführungsstruktur für einen Vorhangbeschichter und Verfahren zur Herstellung der Vorhangführungsstruktur
DE102010051086B4 (de) * 2010-11-12 2014-06-05 Eisenmann Ag Verfahren und Vorrichtung zum elektrostatischen Beschichten von Gegenständen
EP2649217A4 (en) 2010-12-08 2014-11-26 3M Innovative Properties Co ARTICLE AND METHOD FOR ITS MANUFACTURE AND USE
JP5932845B2 (ja) 2011-02-16 2016-06-08 スリーエム イノベイティブ プロパティズ カンパニー 静電研磨粒子コーティング装置及び方法
CN102515557A (zh) * 2012-01-05 2012-06-27 河南华美新材料科技有限公司 一种制造大面积均匀纳米透明导电薄膜的涂覆装置
US8903298B2 (en) 2013-03-15 2014-12-02 Xerox Corporation Intermittent application of lubricant to electrostatic surface
JP6530141B2 (ja) * 2015-08-24 2019-06-12 ゼテオ テック、 エルエルシイＺｅｔｅｏ Ｔｅｃｈ， Ｌｌｃ 音響コータを用いたエアロゾル粒子のコーティング
CN112742662A (zh) * 2020-12-25 2021-05-04 华中科技大学无锡研究院 一种太阳能薄膜电池生产涂覆机
JP7357986B1 (ja) 2023-05-15 2023-10-10 硬化クローム工業株式会社 高電圧を印加可能な内部電極を有するバッキングロールを用いた静電補助塗布方法

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB1166500A (en) * 1965-12-23 1969-10-08 Fuji Photo Film Co Ltd Process and Apparatus for Coating a Moving Support
US4837045A (en) * 1986-06-25 1989-06-06 Fuji Photo Film Co., Ltd. Coating method
US5336534A (en) * 1992-04-21 1994-08-09 Fuji Photo Film Co., Ltd. Coating method employing ultrasonic waves
GB2324054A (en) * 1997-02-14 1998-10-14 Pilkington Uk Ltd Method of coating glass

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5013889Y1 (zh) * 1969-02-22 1975-04-28
US4457256A (en) * 1981-01-05 1984-07-03 Polaroid Corporation Precharged web coating apparatus
JPS61161177A (ja) * 1985-01-11 1986-07-21 Fuji Photo Film Co Ltd 塗布バツクアツプロ−ラへの給電方法
DE3709510A1 (de) * 1987-03-23 1988-10-06 Behr Industrieanlagen Verfahren zur betriebssteuerung einer elektrostatischen beschichtungsanlage
JPH0567074A (ja) * 1991-09-09 1993-03-19 Toshiba Corp かな漢字変換装置
JP3837875B2 (ja) * 1997-10-31 2006-10-25 コニカミノルタホールディングス株式会社 塗布方法及び塗布装置
US6171658B1 (en) * 1998-02-06 2001-01-09 Eastman Kodak Company Coating method using electrostatic assist

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB1166500A (en) * 1965-12-23 1969-10-08 Fuji Photo Film Co Ltd Process and Apparatus for Coating a Moving Support
US4837045A (en) * 1986-06-25 1989-06-06 Fuji Photo Film Co., Ltd. Coating method
US5336534A (en) * 1992-04-21 1994-08-09 Fuji Photo Film Co., Ltd. Coating method employing ultrasonic waves
GB2324054A (en) * 1997-02-14 1998-10-14 Pilkington Uk Ltd Method of coating glass

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Publication number Publication date
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