CN102009025B - 帘式涂布装置和帘式涂布方法 - Google Patents
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Abstract
本发明的名称为帘式涂布装置和帘式涂布方法。帘式涂布装置包括:一对边缘导轨,其被配置为支撑至少一种涂布液的两个侧边缘以便形成自由落下的涂布液膜并将该涂布液膜施加到连续运行的载体上;和辅助水引入口,其使得辅助水在每个边缘导轨的边缘导轨辅助水向下流动表面的宽度方向基本均匀地从该向下流动表面的上面部分到该向下流动表面的下面部分引入,其中所述向下流动表面在其上面部分具有平坦表面部分,并且其中所述向下流动表面在其下面部分具有被设于中心处并以弧形突出的弧形部分,和被设于弧形部分两侧上的平坦表面部分。
Description
技术领域
本发明涉及帘式涂布装置和帘式涂布方法,其中至少一层涂布液从狭缝中喷出,通过一对帘边导轨使所喷出的涂布液自由落下,所述帘边导轨以幕帘的形式引导涂布液,从而将涂布液施加到连续运行的载体上。
背景技术
传统上,帘式涂布方法已经被提议作为用于生产光敏材料例如胶片的涂布方法。
帘式涂布方法的实例包括:(i)方法,其中涂布液从喷嘴狭缝中喷出,通过一对帘边导轨(其以幕帘的形式引导所述涂布液)使所述涂布液自由落下,并使其与连续运行的载体碰撞(在下文中,术语“载体”也被称为“卷材(web)”或“基材”),以形成涂膜;(ii)方法,其中涂布液从狭缝中喷出,在滑动表面上移动,通过一对帘边导轨(其以幕帘的形式引导所述涂布液)使所述涂布液自由落下,并使其与连续运行的卷材碰撞以形成涂膜;(iii)方法(多层涂布法),其中具有不同组成的涂布液从各喷嘴狭缝中喷出,通过一对帘边导轨(其以幕帘的形式引导所述涂布液)使所述涂布液自由落下,并使其与连续运行的卷材碰撞以形成涂膜;以及(iv)方法(多层涂布法),其中具有不同组成的涂布液从各喷嘴狭缝中喷出,在滑动表面上成层,通过一对帘边导轨(其以幕帘的形式引导所述涂布液)使所述涂布液自由落下,并使其与连续运行的卷材碰撞以形成涂膜。
例如,已经提出这样的方法,其中涂布液3从槽型帘式涂布头1的喷嘴狭缝中喷出,通过帘边导轨2(其以幕帘的形式引导所述涂布液)使所述涂布液自由落下,并使其与连续运行的卷材5碰撞以形成涂膜,如图9所示;以及已经提出这样的方法,其中涂布液从狭缝中喷出,并在滑动帘式涂布头7的滑动表面8上移动(其中涂布液的边缘被滑动部分边缘导轨9支撑),通过帘边导轨2(其以幕帘的形式引导所述涂布液)使所述涂布液自由落下,并使其与连续运行的卷材5碰撞以形成涂膜,如图10所示(例如参考日本专利申请公布(JP-B)号49-35447)。在图9和10中,提供了各自的真空装置。
多层涂布法的实例包括这样的方法,其中具有不同功能的涂布液从各喷嘴狭缝中喷出,通过一对帘边导轨(其以幕帘的形式引导所述涂布液)使所述涂布液自由落下,并使其与连续运行的卷材碰撞以形成涂膜;以及包括这样的方法,其中具有不同功能的涂布液从各狭缝中喷出,在滑动表面上成层,通过一对帘边导轨(其以幕帘的形式引导所述涂布液)使所述涂布液自由落下,并使其与连续运行的卷材碰撞以形成涂膜。
在涂布液(或多种涂布液)通过帘式涂布方法被施加到卷材上的情况中,自由落下的涂膜的不稳定性对生产率和产品质量具有极大的不利影响。
帘式膜的稳定性受到抑制的现象的典型实例包括这样的现象,其中帘式膜朝向后面移动(下文中称为“茶壶现象(teapotphenomenon)”);以及这样的现象,其中帘式膜的厚度在边缘导轨壁的附近减小(例如,参考S.F.Kistler和Schweize“LiquidFilmCoating(液膜涂布)”)。
茶壶现象是帘式膜朝向唇部(lip)的后面移动而不是垂直落下的现象。这是由于在唇边缘处涂布液的动量不平衡之故(涂布液沿着滑动表面向下流动)。
当涂布液的粘度减小或其被施加的量增加时,换句话说,当雷诺数相对较大时,茶壶现象特别显著。因为帘式膜的两个边缘被一对边缘导轨支撑,所以由茶壶现象引起的帘式膜的任意弯曲不能发生,因此帘式膜变形。
因此,所施加的涂布液的量在帘式膜的宽度方向是不均匀的,因此不能获得良好的涂膜。
作为针对茶壶现象的对策,已经提出了这样的边缘导轨,其是弯曲的,以便匹配帘式膜的形状(例如,参考日本专利申请特开(JP-A)号09-253552)。
该提议使得根除由茶壶现象引起的帘式膜的变形是可能的。然而,因为茶壶现象引起的帘式膜的变形程度很大程度上根据操作条件诸如涂布液的性质及其流速而变化,因此存在必需根据条件改变边缘导轨形状的问题,这在实际应用中并不令人满意。
为解决这个问题,已经提出一种平板型边缘导轨,其中边缘导轨辅助水沿其向下流动的表面(下文中称为“边缘导轨辅助水向下流动表面”、“辅助水向下流动表面”或“向下流动表面”)以平板形成,以便允许根据操作条件显著变化的帘式膜曲率,并且该向下流动表面具有对于帘式膜的变形量充足的宽度(例如,参考JP-A号2001-46939)。
然而,因为边缘导轨辅助水向下流动表面是平板,因此在边缘导轨上的帘式膜的落下位置由于在帘式涂布装置或伴随卷材的空气附近的轻微气流而变化。如果该变化很大,则存在帘式膜与边缘导轨辅助水向下流动表面的端部(宽度方向)接触,并因此涂膜厚度变得不均匀的问题。
此外,存在在卷材上帘式膜的落下位置变化并且因此产生涂布不均匀的问题。
已经提出边缘导轨,其中边缘导轨辅助水向下流动表面在宽度方向的中心处具有凸起形状(例如,参考国际公布号WO2008/000507)。
已经证实,该提议使得能够确保边缘导轨的中心可调整性并抑制由干扰引起的涂膜落下位置变化造成的涂布不均匀发生。
然而,在该提议中,边缘导轨辅助水向下流动表面的凸起形状从其上面部分到其下面部分具有恒定的曲率。因此,当与茶壶现象相关的帘式膜的曲率很大时,则产生三维液体流,弯曲部分显著偏离向下流动表面的凸起形状顶点,因此涂布液流动到远离边缘导轨的凸起形状顶点的部分。
涂布液向远离顶点的部分的流动使得帘式膜的宽度变宽,并且由于涂布液表面张力增加,帘式膜的两个边缘在帘宽度方向被拉向中心。因此,帘式膜移动至凸起形状的顶点并且沿着该顶点向下落,并存在三维液体流的曲率引起涂膜在其边缘的厚度不均匀的问题。
在边缘导轨附近产生帘式膜厚度减小的现象,这在距离每个边缘导轨大约几毫米到大约10mm的任意地方是显著的。本发明所涉及的研究结果表明,在这类部分的帘式膜的厚度是在中心部分的帘式膜厚度的约60%至约95%。
当薄膜部分被施加到卷材上时,在涂膜的两个边缘之内形成薄膜部分,其造成涂膜厚度不均匀并因此引发涂布损失。
关于膜厚度减小现象,边界层的形成——其是由于在帘式膜落下时在帘式膜的自由落下部分与每个边缘导轨附近的帘式膜之间的流体摩擦引起——引起在每个边缘导轨附近的帘式膜形成涂布液在帘宽度方向向中心移动。同样,在每个边缘导轨附近的涂布液流动部分与在帘宽度方向的中心处的涂布液稳流部分之间的表面张力的差异——其是由于涂布液中的表面活性剂的动态性能引起的——类似地引起帘式膜形成涂布液在帘宽度方向向中心移动。
同时,已知的是,位于每个边缘导轨处的涂布液与气相之间的凹液面引起帘式膜形成涂布液向着每个边缘导轨移动(例如,参考J.VanHavenbergh,H.Bussmann,andP.Joos:ColloidInterfaceSci.,101,462,(1984))。
涂膜厚度的不均匀通过确保帘式膜形成涂布液在宽度方向向中心移动的趋势(其由边界层的形成以及表面张力的差异引起)与帘式膜形成涂布液朝向每个边缘导轨移动的趋势(其由凹液面引起)之间的良好平衡来抑制(例如,参考日本专利(JP-B)号2630512)。
作为实现上述的手段,涂布液粘度水平、帘式膜中心部分与帘式膜边缘之间的表面张力差异以及每个边缘导轨的液体接触部分的尺寸被限定,以便确保如上所述的良好平衡。
该方法能够实现膜厚度的均匀性。然而,实际上,考虑到产品设计(productdeign),当存在配制相关的限制诸如对涂布液性质——其被提供以实现高涂膜质量——的限制时,难于限制表面张力的差异。因此,存在着均匀性仅在有限的涂布液条件下可实现的问题。
同样,本发明所涉及的研究结果显示,厚膜部分在薄膜部分的内部(在帘式膜宽度方向)存在。然而,与涉及薄膜部分的方法相反,用于减少厚膜部分的方法迄今为止还未被公开。
在上述帘式涂布方法中,存在着由下述引起的现象:当涂布液自由落下时,涂布液流动缓慢的部分(边界层)在帘式膜的每个边缘附近存在,并且流动速度的差异引起帘式膜两个边缘附近的涂布液以收缩的方式向中心流动。因此,当涂布液与连续运行的卷材碰撞以形成涂膜时,存在着薄膜部分120a(图11)在涂膜20的边缘附近(宽度方向)形成(图1)以及厚膜部分120b(图11)在涂膜20的内侧上(宽度方向)形成的问题。
为防止边界层在帘式膜中形成,已经提出一种技术,其中通过限定涂布液的粘度和表面张力以及每个边缘导轨的液体接触表面的形状,边界层在帘式膜中的形成得到抑制,由涂布液以收缩方式流动引起的薄膜部分120a和厚膜部分120b的形成从而被阻止,并且涂膜厚度的均匀性因此得以实现(例如,参考JP-B号2630512)。
然而,该技术存在这样的问题,即边界层的影响仅在有限的涂布液性质条件下可被减小,并且非常难于调节涂布液的粘度和表面张力。
此外,为防止边界层在帘式膜中形成,已经提出一种技术,其中通过将边缘导轨辅助液排出(在涂布液向下流动的方向)到边缘导轨,在帘式膜的每个边缘附近的边界层的形成被阻止(例如,参考JP-A号01-199668)。
然而,该技术存在如下问题:由边缘导轨辅助液产生的帘式膜的加速不足,因此边界层的形成不能被根除。
为稳定涂布液的自由落下,已经提出一种显示出帘式膜的中心可调整性的技术,其中边缘导轨辅助液向下流动表面具有弧形凸起形状;因此,当不存在风引起的干扰时,帘式膜位于凸起部分的顶点处,并且当帘式膜由于风引起的干扰而从凸起部分的顶点偏离时,通过增加涂布液的动态表面张力该偏离的帘式膜返回至凸起部分的顶点(例如,参考2008-529753)。
然而,该技术存在这样的问题:当涂布液的静态表面张力小至大约35mN/m时,由于风引起的干扰,帘式膜从突起部分的顶点偏离并且附着至边缘导轨的侧表面,从而导致帘式膜不均匀。同样,该技术存在这样的另一问题:当涂布液非线性落下时,涂膜均匀性受损,并出现涂布不均匀。此外,该技术存在又一问题,即用于喷射边缘导轨辅助液的多孔材料被涂布液堵塞,从而导致边缘导轨辅助液不均匀喷出。
如果涂布液被附着至多孔材料,则其用溶剂诸如盐酸洗掉。然而,要求困难的分解操作等,并且去除堵塞是困难的,因此对开发无堵塞的边缘导轨存在强烈需求。
为解决堵塞问题,已经提出一种技术,其中边缘导轨辅助水向下流动表面作为金属表面形成,并且辅助水从设置在该金属表面中的喷射口喷出(例如,参考美国专利号7,081,163)。
然而,这种技术涉及其中边缘导轨辅助水直接流入喷射口中的结构,并因此存在这样的问题,即难于均匀地喷射边缘导轨辅助水,另一问题是,因为边缘导轨辅助水向下流动表面是平坦表面,因此辅助液不会线性落下,因此形成不稳定的帘式膜,而又一问题是,帘式膜不会由于风引起的干扰而摇动。
发明内容
本发明旨在解决相关领域的上述问题并实现下述目标。
本发明的一个目标是提供帘式涂布装置和帘式涂布方法,其能够防止由于茶壶效应(其是帘式涂布方法特有的现象)而引起的帘式膜变形,并且也能够抑制由于干扰引起的帘式膜落下位置的变化以及抑制膜厚度减小现象和膜厚度增加现象。
本发明还旨在实现其它目标。本发明的另一目标是提供帘式涂布装置和帘式涂布方法,其能够防止帘式膜变得不稳定(这是由于辅助水的湍流(turbulence)和风引起的干扰造成的)并且还能够抑制由每个导向单元附近的边界层引起的帘式膜厚度增加,即使辅助水的表面张力低也是如此。
用于解决所述问题的手段如下。
<1>帘式涂布装置,其包括:
一对边缘导轨,其被配置为支撑至少一种涂布液的两个侧边缘,以便形成自由落下的涂布液膜并将所述涂布液膜施加到连续运行的载体上;和
辅助水引入口,其允许辅助水在每个边缘导轨的边缘导轨辅助水向下流动表面的宽度方向基本均匀地从所述边缘导轨辅助水向下流动表面的上面部分向所述边缘导轨辅助水向下流动表面的下面部分引入,
其中所述边缘导轨辅助水向下流动表面在其上面部分具有基本为平坦表面形式的平坦表面部分,和
其中所述边缘导轨辅助水向下流动表面在其下面部分具有弧形部分,所述弧形部分在所述宽度方向设于中心处并且其以弧形突出;和平坦表面部分,其在所述宽度方向设于所述弧形部分的两侧上。
<2>根据<1>所述的帘式涂布装置,其中所述弧形部分具有2mm至5mm的曲率半径。
<3>根据<1>或<2>所述的帘式涂布装置,其中从所述边缘导轨辅助水向下流动表面的所述上面部分处的所述平坦表面部分到所述边缘导轨辅助水向下流动表面的所述下面部分处的所述弧形部分存在连续的形状变化。
<4>根据<1>至<3>任一项所述的帘式涂布装置,其中所述边缘导轨辅助水向下流动表面具有沿着倒置等腰三角形的斜边提供的弧形区域,所述斜边连接所述弧形部分在所述宽度方向的中心线与在所述边缘导轨辅助水向下流动表面的所述上面部分提供的所述平坦表面部分的两端。
<5>根据<4>所述的帘式涂布装置,其中辅助水引入口与所述等腰三角形顶点之间的距离在10mm至35mm的范围内。
<6>根据<1>至<5>任一项所述的帘式涂布装置,其中所述辅助水以0.40m/sec至1.20m/sec的速率被引入。
<7>帘式涂布装置,其包括:
具有涂布液喷射口的喷射单元,其被配置为从所述涂布液喷射口喷射涂布液;
一对导向单元,其每个具有辅助水引入口,辅助水经过所述辅助水引入口被引入,所述导向单元被配置为:在宽度方向支撑帘式膜的两个边缘,所述宽度方向基本垂直于由涂布液形成的帘式膜向下流动的方向;以及引导所述帘式膜到所传送的载体上;和
传送单元,其被配置为传送所述载体,
其中所述一对导向单元每个具有凹入部分,所述辅助水经过所述凹入部分向下流动,和
其中基本垂直于所述凹入部分的底表面形成的所述凹入部分的侧表面与暴露表面形成锐角,所述暴露表面被形成以便与所述侧表面连续并且与所述侧表面相交。
<8>根据<7>所述的帘式涂布装置,其中所述凹入部分具有0.2mm至0.5mm的最大深度。
<9>根据<7>或<8>所述的帘式涂布装置,其中在所述凹入部分的所述侧表面与另一侧表面之间的最大距离在1.5mm至4.0mm的范围内。
<10>根据<7>至<9>任一项所述的帘式涂布装置,其中每个导向单元在所述辅助水向下流动的方向具有在所述辅助水引入口之上的平坦表面,并且其中所述平坦表面是5mm至15mm长和7mm或更大宽度的矩形。
<11>根据<7>至<10>任一项所述的帘式涂布装置,其中所述辅助水以0.4m/sec至2.1m/sec的速率引入。
<12>根据<7>至<11>任一项所述的帘式涂布装置,其中所述辅助水引入口在所述辅助水向下流动的方向具有0.2mm至0.5mm的最大缝隙。
<13>帘式涂布方法,其包括:
用一对边缘导轨支撑至少一种涂布液的两个侧边缘,以便形成自由落下的涂布液膜并将所述涂布液膜施加到连续运行的载体上;和
在每个边缘导轨的边缘导轨辅助水向下流动表面的宽度方向基本均匀地,从所述边缘导轨辅助水向下流动表面的上面部分向所述边缘导轨辅助水向下流动表面的下面部分,经过辅助水引入口引入辅助水,
其中所述边缘导轨辅助水向下流动表面在其上面部分具有基本为平坦表面形式的平坦表面部分,和
其中所述边缘导轨辅助水向下流动表面在其下面部分具有弧形部分,所述弧形部分在所述宽度方向设于中心处并且其以弧形突出;和平坦表面部分,其在所述宽度方向设于所述弧形部分的两侧上。
<14>根据<13>所述的帘式涂布方法,其中所述弧形部分具有2mm至5mm的曲率半径。
<15>根据<13>或<14>所述的帘式涂布方法,其中从所述边缘导轨辅助水向下流动表面的所述上面部分处的所述平坦表面部分到所述边缘导轨辅助水向下流动表面的所述下面部分处的所述弧形部分存在连续的形状变化。
<16>根据<13>至<15>任一项所述的帘式涂布方法,其中所述边缘导轨辅助水向下流动表面具有沿着倒置等腰三角形的斜边提供的弧形区域,所述斜边连接所述弧形部分在所述宽度部分的中心线与在所述边缘导轨辅助水向下流动表面的上面部分提供的所述平坦表面部分的两端。
<17>根据<16>所述的帘式涂布方法,其中辅助水引入口与所述等腰三角形顶点之间的距离在10mm至35mm的范围内。
<18>根据<13>至<17>任一项所述的帘式涂布方法,其中所述辅助水以0.40m/sec至1.20m/sec的速率被引入。
<19>帘式涂布方法,其包括:
从涂布液喷射口喷射涂布液;
通过使用一对导向单元,在基本垂直于由涂布液形成的帘式膜向下流动的方向的宽度方向,支撑帘式膜的两个边缘,并将所述帘式膜引导到所传送的载体上,所述一对导向单元每个具有辅助水引入口,辅助水经过所述辅助水引入口被引入;和
传送所述载体,
其中所述一对导向单元每个具有凹入部分,所述辅助水经过所述凹入部分向下流动,和
其中基本垂直于所述凹入部分的底表面形成的所述凹入部分的侧表面与暴露表面形成锐角,所述暴露表面被形成以便与所述侧表面连续并且与所述侧表面相交。
<20>根据<19>所述的帘式涂布方法,其中所述凹入部分具有0.2mm至0.5mm的最大深度。
<21>根据<19>或<20>所述的帘式涂布方法,其中在所述凹入部分的所述侧表面与另一侧表面之间的最大距离在1.5mm至4.0mm的范围内。
<22>根据<19>至<21>任一项所述的帘式涂布方法,其中每个导向单元在所述辅助水向下流动的方向具有在所述辅助水引入口之上的平坦表面,并且其中所述平坦表面是5mm至15mm长和7mm或更大宽度的矩形。
<23>根据<19>至<22>任一项所述的帘式涂布方法,其中所述辅助水以0.4m/sec至2.1m/sec的速率引入。
<24>根据<19>至<23>任一项所述的帘式涂布装置,其中所述辅助水引入口在所述辅助水向下流动的方向具有0.2mm至0.5mm的最大缝隙。
本发明使得解决相关领域的上述问题并实现提供帘式涂布装置和帘式涂布方法的目标成为可能,所述帘式涂布装置和帘式涂布方法能够防止由于茶壶效应(其是帘式涂布方法特有的现象)而引起的帘式膜变形,并且也能够抑制由于干扰引起的帘式膜落下位置的变化以及抑制膜厚度减小现象和膜厚度增加现象。
本发明还使得实现提供帘式涂布装置和帘式涂布方法的其它目标成为可能,所述帘式涂布装置和帘式涂布方法能够防止帘式膜变得不稳定(这是由于辅助水的湍流和风引起的干扰造成的)并且还能够抑制由每个导向单元附近的边界层引起的帘式膜厚度增加,即使辅助水的表面张力低也是如此。
附图简述
图1是显示本发明帘式涂布装置中的边缘导轨实例的示意图。
图2是显示本发明帘式涂布装置中的边缘导轨实例的正视图。
图3是显示本发明帘式涂布装置中的边缘导轨实例的“A截面”图。
图4是显示本发明帘式涂布装置中的边缘导轨实例的“B截面”图。
图5是显示本发明帘式涂布装置中的边缘导轨实例的“C截面”图。
图6是显示本发明帘式涂布装置中的边缘导轨实例的图(部分1)。
图7是显示本发明帘式涂布装置中的边缘导轨实例的图(部分2)。
图8是显示本发明中的边缘导轨实例的横截面图。
图9是显示槽型帘式涂布装置的实例的图。
图10是显示滑动帘式涂布装置的实例的图。
图11是解释涂膜的薄膜部分和厚膜部分的图。
图12是显示本发明的滑动帘式涂布装置的实例的示意图。
图13是显示本发明的槽型帘式涂布装置的实例的示意图。
图14是显示本发明的槽型帘式涂布装置的另一实例的示意图。
图15是解释本发明的帘式涂布装置中的边缘导轨(导向单元)的实例的图。
图16是显示本发明的帘式涂布装置中的边缘导轨(导向单元)的实例的正视图。
图17是显示本发明的帘式涂布装置中的边缘导轨(导向单元)的内部结构的实例的图。
图18是显示常规帘式涂布装置中的边缘导轨(导向单元)的实例的横截面图。
图19是显示本发明的帘式涂布装置中的边缘导轨(导向单元)的实例的横截面图。
图20是解释模具式涂布(diecoating)的图(部分1)。
图21是解释模具式涂布的图(部分2)。
图22是显示本发明的帘式涂布装置中的边缘导轨(导向单元)的实例的透视图。
图23是显示本发明的帘式涂布装置中的边缘导轨(导向单元)的另一实例的透视图。
图24是解释位于帘式膜与辅助水之间的边界层的图。
图25是显示关于实施例B-1和B-13至B-19,帘式膜在宽度方向的流速分布评价结果的图。
图26是显示关于实施例B-1和B-21,帘式膜在宽度方向的流速分布评价结果的图。
图27是显示关于实施例B-1、B-13、B-14和B-18,帘式膜落下速度的评价结果,在距离滑动模具(slidedie)底部10mm的高度处测量。
图28是显示关于实施例B-1、B-13、B-14和B-18,帘式膜落下速度的评价结果,在距离滑动模具底部140mm的高度处测量。
具体实施方式
下面详细解释本发明的第一实施方式。
(帘式涂布装置和帘式涂布方法)
本发明的帘式涂布装置包括:一对边缘导轨,其被配置为支撑至少一种涂布液的两个侧边缘以便形成自由落下的涂布液膜并将该涂布液膜施加到连续运行的载体上;和辅助水引入口。如果必要,帘式涂布装置可进一步包括适当选择的其它单元(一个或多个)。
本发明的帘式涂布方法包括下述步骤:用一对边缘导轨支撑至少一种涂布液的两个侧边缘,以便形成自由落下的涂布液膜并将所述涂布液膜施加到连续运行的载体上;和引入辅助水。如果必要,帘式涂布方法可进一步包括适当选择的其它步骤(一个或多个)。
<辅助水引入口和引入辅助水的步骤>
辅助水引入口使得辅助水在每个边缘导轨的边缘导轨辅助水向下流动表面的宽度方向基本均匀地,从该边缘导轨辅助水向下流动表面的上面部分到该边缘导轨辅助水向下流动表面的下面部分引入。引入辅助水的步骤是在每个边缘导轨的边缘导轨辅助水向下流动表面的宽度方向基本均匀地,从该边缘导轨辅助水向下流动表面的上面部分到该边缘导轨辅助水向下流动表面的下面部分引入辅助水的步骤。
-边缘导轨辅助水向下流动表面-
边缘导轨辅助水向下流动表面在其上面部分具有平坦表面部分(其基本为平坦表面的形式)并且在其下面部分具有弧形部分(其在宽度方向设于中心处并且其以弧形突出)和平坦表面部分(其在宽度部分设于弧形部分的两侧上)。
--弧形部分--
弧形部分的曲率半径不受特别限制并且可以根据预期目的进行适当选择。然而,该曲率半径优选在2mm至5mm的范围内,更优选为3mm至4mm。
当曲率半径小于2mm时,边缘导轨辅助水可能难以在弧形部分的表面上均匀地流下。当曲率半径大于5mm时,将帘式膜保持在弧形部分上的力可能减小。相反,当曲率半径处于更优选的范围中时,具有下述优势:帘式膜良好地保持在边缘导轨的弧形部分上并因此能够进行稳定的涂布。
从所述边缘导轨辅助水向下流动表面的上面部分处的平坦表面部分到所述边缘导轨辅助水向下流动表面的下面部分处的弧形部分存在连续的形状变化。
边缘导轨辅助水向下流动表面具有沿着倒置等腰三角形的斜边提供的弧形区域,所述斜边连接所述弧形部分的中心线(相对于宽度方向)与在所述边缘导轨辅助水向下流动表面的上面部分提供的所述平坦表面部分的两个端部(见图2)。
这里,辅助水引入口与等腰三角形的顶点之间的距离不受特别限制并且可以根据预期目的进行适当选择。然而,所述距离优选在10mm至35mm的范围内,更优选为10mm至25mm。
当该距离小于10mm时,该距离不足以考虑到在帘式膜从滑动模具的下边缘自由落下时所谓茶壶现象引起的帘式膜弯曲。当该距离大于35mm时,可考虑到茶壶现象,但是辅助水引入口与等腰三角形的顶点之间的距离太长,所以辅助水均匀地向下流动是困难的,并且因此帘式膜可能不稳定。相反,当该距离处于更优选的范围时,具有下述优势:可以避免茶壶效应并且因此辅助水均匀地向下流动。
在槽型模具帘式涂布装置的情况中,不发生茶壶效应,所以在倒置等腰三角形的形状中不需要平坦表面部分,并且如果没有设置平坦表面部分,也没有问题。
辅助水被引入的速率(下文中也称为“(辅助水的)引入速率”)不受特别限制并且可以根据预期目的进行适当选择。然而,引入速率优选在0.40m/sec至1.20m/sec的范围内,更优选为0.6m/sec至1.0m/sec。
当引入速率低于0.40m/sec时,在每个边缘导轨附近的帘式膜的落下速度的增加不充分,所以由于在每个边缘导轨附近的帘式膜和在中心处的帘式膜之间的落下速度差异,在帘式膜中可能形成边界层,并因此帘式膜的厚度可能存在不均匀。当引入速率高于1.20m/sec时,边缘导轨辅助水的量太大,以至于可能在倒置等腰三角形形状的平坦表面部分处干扰帘式膜,并且可能在边缘导轨的下面部分出现湍流。相反,当引入速率在更优选的范围中时,具有下述优势:可以使帘式膜均匀且稳定。
辅助水引入口在辅助水向下流动方向的最大缝隙不特别限定,并且可适当选择。但是,最大缝隙优选在0.20mm到0.50mm的范围内。
下面参考附图具体解释了本发明的第一实施方式。
图1显示本发明的边缘导轨的实例。
在本发明中,在边缘导轨主体(2)的上面部分,设有狭缝(辅助水引入口)(11),其允许边缘导轨辅助水(10)在边缘导轨辅助水向下流动表面(23)的宽度方向被向下且基本均匀地引入。
帘式膜(6)以箭头所示的方向落下,并且帘式膜(6)的每个边缘被沿着边缘导轨主体(2)的边缘导轨辅助水向下流动表面(23)落下的边缘导轨辅助水(10)支撑。
图2显示了本发明中的边缘导轨辅助水向下流动部分的正视图;图3显示了沿着图2中的线A所取的其上面部分的截面;图4显示了沿着图2的线B所取的其中间部分的截面;以及图5显示了沿着图2的线C所取的其下面部分的截面。
如图3所示,边缘导轨辅助水向下流动表面(23)的上面部分具有平坦表面形状(平坦表面部分)(12)。如图5所示,关于下面部分的截面形状,其在宽度方向的中心相应于涂布宽度的中心并且被提供以弧形端的凸起部分(13)。弧形端的凸起部分(13)具有预定范围的角θ1,并且存在设于弧形端的凸起部分(13)两侧上的平坦表面部分(15)。
在图4中,形成斜边凸起的弧形部分(14)。
优选使得在弧形端的凸起部分(13)与平坦表面形状部分(15)之间设置的连接部分尽可能光滑,以便确保边缘导轨辅助水(10)的落下速度在宽度方向的均匀性。连接部分可以是如图6所示的连接部分(17)或者可以是平坦表面形状部分(15)的端部,其通过延伸弧形端的凸起部分(13)的弧的切线形成,如图7所示。
期望的是角θ1在30度至90度的范围内。当角θ1如此大以至于在该范围之外时,边缘导轨辅助水(10)可能在位于边缘导轨辅助水向下流动表面(23)上面部分的平坦表面部分(12)与弧形端的凸起部分(13)之间的过渡部分处扩展至两侧,因此边缘导轨辅助水(10)可能不会沿着弧形端的凸起部分(13)流动。
在边缘导轨辅助水向下流动表面(23)的上面部分的平坦表面部分(12)的平坦表面形状使得允许由茶壶现象引起的帘式膜(6)的任意弯曲成为可能。
此外,在边缘导轨辅助水向下流动表面(23)的下面部分的弧形端的凸起部分(13)使得解决边缘导轨处帘式膜的中心可调整性差的问题成为可能。
如刚才所述,在边缘导轨辅助水向下流动表面(23)的上面部分的平坦表面部分(12)和在其下面部分的弧形端的凸起部分(13)使得同时解决现有边缘导轨存在的问题成为可能。
弧形端的凸起部分(13)的弦长与边缘导轨辅助水向下流动表面(23)的宽度(W)相比较小。因此,在弧形部分的两侧上提供平坦表面使得边缘导轨辅助水(10)(其在向下流动表面的整个宽度基本均匀地向下流动)的落下速度相对于向下流动表面的上表面和下表面能够基本恒定。
在帘式膜(6)由于茶壶现象发生很大弯曲或者帘式膜(6)的落下位置由于涂布部分附近的气流而发生很大变化并且其因此偏离弧形端的凸起部分(13)的情况下,平坦表面具有临时支撑帘式膜(6)的功能。
本发明所涉及的研究结果显示,当边缘导轨辅助水(10)的落下速度在宽度方向具有分布,特别是当边缘导轨辅助水向下流动表面中心处的流动速度小而在其两个侧边缘处的流动速度大时,存在由下述引起的问题:由于其在中心的速度以及其在两个侧边缘的速度之间的差异,由边缘导轨辅助水(10)支撑的帘式膜(6)被拉向两个侧边缘,因此不可能使帘式膜(6)精确落在期望的位置处。
相反,当边缘导轨辅助水向下流动表面(23)中心处的流动速度大而其两个侧边缘处的流动速度小时,帘式膜的落下位置是稳定的;然而,因为边缘导轨辅助水(10)的量局部增加,因此由施加到卷材(5)上的涂布液形成的膜的边缘的涂布液量有所变化,并因此缺乏线性,从而导致边缘处的涂布损失。
此外,当边缘导轨辅助水(10)的落下速度在宽度方向具有分布时,存在这样的情况:其中由于茶壶现象以变形的方式落下的帘式膜(6)在该宽度方向被拉向更高速度一侧并进一步变形,这导致帘式膜(6)厚度的不均匀性并因此导致膜(A)(由施加到卷材(5)上的涂布液形成)的涂布液量有所变化。
如上所述,设于边缘导轨辅助水向下流动表面的上面部分处的平坦表面部分(12)中的狭缝(11)的喷射均匀性(对宽度方向而言)是重要的。
在本发明中,由于狭缝(11)主要设置在平坦表面部分中,因此在宽度方向均匀地喷射边缘导轨辅助水(10)是容易的。
如图10所示,设于边缘导轨主体(2)中的边缘导轨辅助水(10)的流路基本具有与所谓的槽模(槽形喷嘴,slotdie)或帘模(curtaindie)内部结构相同的结构,并且其内部宽度与图1所示的狭缝(11)的喷射宽度近似相同。
边缘导轨辅助水(10)经过图8中所示的至第一集流腔(manifold)(21)的入口(未显示)供应,边缘导轨辅助水(10)在宽度方向的流量通过第二集流腔(19)和槽(18)以及(20)调节,并且边缘导轨辅助水(10)被喷射通过狭缝(11)。
每个集流腔通常具有单型或双型。采用双型集流腔进一步改进了在宽度方向的喷射均匀性。
关于流动出口的形状,内部流路的宽度与边缘导轨辅助水的喷射宽度相比是小的,对流动出口设置大的缝隙(0.5mm至1.5mm),并且存在于出口附近扩张的扇形部分。因此,边缘导轨辅助水在宽度方向均匀流出的条件受到限制。
本发明涉及的研究结果显示,当设置大小为约0.2mm至约0.5mm的狭缝缝隙时,可以获得狭缝(11)在宽度方向的喷射均匀性。
关于图10所示的实例,通过增加第一集流腔(21)的体积或减小第一槽(20)的缝隙,可以获得流动速度在宽度方向的均匀性。
同样,通过提供第二集流腔(19)可以获得进一步的均匀性。
图2的正视图和图5的“C截面”图均涉及本发明中的边缘导轨辅助水向下流动部分,其显示了从平坦表面部分(12)(位于边缘导轨辅助水向下流动表面的上面部分)至弧形端的凸起部分(13)(位于其下面部分)的形状变化。形成了倒置等腰三角形,其斜边连接弧形端的凸起部分(13)的中心线(相对于宽度方向)与平坦表面部分(12)的两端。沿着等腰三角形的斜边设置的区域相对于涂布宽度中心的方向为凸弧的形状。
图4显示的“B截面”表示图3中显示的“A截面”与图5中显示的“C截面”之间的过渡区的一部分。示于图4中的平坦表面部分(12)的宽度WP在向下的方向减小,并且最终等于零(WP=0),这产生图5中所示的“C截面”。
关于“B截面”,当由于茶壶现象在倒置等腰三角形的斜边处已经弯曲的帘式膜(6)的落下位置偏离弧形端的凸起部分(13)的位置时,帘式膜(6)的落下位置被纠正,并且帘式膜(6)被引导至弧形端的凸起部分(13)。
如果没有设置过渡区,并且存在从平坦表面部分(12)到弧形端的凸起部分(13)的直接形状变化,那么帘式膜(6)受到其间的边界处的大水平差异的干扰,这导致涂膜边缘厚度不均匀。
作为避免此问题的手段,可能的是,通过增加平坦表面部分(12)的长度,采用这样的部分,其允许帘式膜(6)的每个边缘(由于茶壶现象其已被弯曲)在边缘导轨上流动以在垂直方向前进。
然而,在这种情况下,因为平坦表面部分的长度很大,因此帘式膜(6)的位置由于诸如在涂布部分附近的气流的干扰而在平坦表面部分有所变化,并且因此不可能稳定地引导帘式膜(6)至弧形端的凸起部分(13)。
如上所述,当沿着由“B截面”显示的过渡区的斜边设置的区域相对于涂布宽度中心的方向处于弧形时,帘式膜(6)的中心可调整性增加,从而使得实现稳定操作以及减少涂布损失成为可能。
期望的是图2显示的角θ2应当尽可能小。
随着角θ2变得更小,捕获在等腰三角形斜边的帘式膜的落下方向变得更接近垂直方向,并且帘式膜的变形程度变得更小。相反,随着角θ2变得更大,对于捕获在斜边的帘式膜而言更容易变形,因此,更容易出现涂布不均匀。
由于这类现象,期望也使示于图2中的上面部分的LL尺寸变小。
因为边缘导轨辅助水在图2显示的顶部处的LT尺寸表示的区域中不会向下流动,因此帘式膜的落下速度较低。因为这可促进帘式膜每个边缘的厚度减小,因此期望LT尺寸小。
尽管其取决于帘式膜(6)的弯曲程度,但是图2中显示的边缘导轨辅助水向下流动表面上面部分处的狭缝(11)与倒置等腰三角形的顶点之间的距离L优选在10mm至35mm的范围内。
本发明涉及的研究结果显示,在液体粘度为250mPa·s至1,500mPa·s和液体表面张力为30mN/m至40mN/m的丙烯酸乳液粘合剂以1.25cc/cm·sec至2.5cc/cm·sec的流速施加,以及边缘导轨辅助水(10)以每6.5mm边缘导轨辅助水向下流动表面(23)的宽度为100cc/min至300cc/min的量施加的条件下,边缘导轨辅助水向下流动表面(23)的宽度是20mm(换言之,边缘导轨辅助水向下流动表面(23)的每个边缘在宽度方向离中心10mm)的情况下,距离L优选为20mm左右。
当距离L是35mm时,可以容易地考虑由茶壶现象引起的帘式膜(6)的曲率。然而,距离L如此大以至往往存在与由涂布部分附近的风引起的帘式膜(6)的落下位置变化相关的不利影响。
期望图5中显示的弧状凸起形状的曲率半径R在2mm至5mm的范围内。
在本发明涉及的研究中,作为调查帘式膜(6)可被保持的极限的结果,通过在下述条件下在与涂布宽度方向成直角的表面的方向(其中垂直方向为参考方向)倾斜边缘导轨主体(2):液体粘度为250mPa·s和液体表面张力为39mN/m的热敏层溶液(用于热敏纸){固体含量浓度(S.C.):29.9%,粘度:250mPa·s(B-型粘度计),液体表面张力:39mN/m(铂板方法中的静态表面张力)}以2.5cc/cm·sec的流速施加,以及边缘导轨辅助水(10)以每6.5mm边缘导轨辅助水向下流动表面的宽度为100cc/min的量施加,已经发现下述:当曲率半径小于2mm时,边缘导轨辅助水(10)难于在宽度方向均匀地向下流动,不管其中心可调整性如何;当曲率半径是3mm,保持帘式膜的力是最大的;并且当曲率半径大于5mm时,保持帘式膜的力急剧下降。
沿着倒置等腰三角形的每个斜边设置的弧状凸起形状的曲率半径R不受特别限定。当该曲率半径R(近似)等于图5显示的弧状凸起形状的曲率半径R时,就处理和生产而言可产生促进,并且边缘导轨的生产成本从而可被降低。
尽管其取决于帘式膜(6)的曲率,但是边缘导轨辅助水向下流动表面(23)的宽度优选在7mm至20mm的范围内。
本发明涉及的研究结果显示,在液体粘度为250mPa·s至1,500mPa·s和液体表面张力为30mN/m至40mN/m的丙烯酸乳液粘合剂以1.25cc/cm·sec至2.5cc/cm·sec的流速被施加,以及边缘导轨辅助水(10)以每6.5mm的边缘导轨辅助水向下流动表面(23)宽度为100cc/min至300cc/min的量施加的条件下,边缘导轨辅助水向下流动表面(23)的宽度是20mm(换言之,边缘导轨辅助水向下流动表面(23)的每个边缘在宽度方向离其中心10mm)的情况下,在宽度方向,帘式膜(6)不与边缘导轨辅助水向下流动表面(23)的边缘接触。然而,在边缘导轨辅助水向下流动表面(23)的宽度是7mm或更小时,在宽度方向,帘式膜(6)有时与边缘导轨辅助水向下流动表面(23)的边缘接触。
如上所述,当采用图8所示的边缘导轨的内部结构时,狭缝(11)处的喷射速度可以自由设定,并且本发明涉及的研究结果显示,由边缘导轨主体(2)支撑的帘式膜(6)的两个边缘的落下速度可以自由设定。
在常规方法中,辅助水从边缘导轨辅助水向下流动表面的上面部分向其下面部分被基本均匀地喷射。本发明涉及的研究结果显示,在这种情况下,在每个边缘导轨附近的帘式膜的落下速度比自由落下的帘式膜的落下速度小至多约30%。
在常规方法中,辅助水从多孔玻璃的细孔中以约0.5cm/sec至约2.0cm/sec的速度喷射(喷射量:50cc/min至200cc/min,边缘导轨高度:150mm),其与在帘宽度方向的中央部分的约1.6m/sec的落下速度相比是低的(落下高度:150mm),并且帘式膜与辅助水混合,所述辅助水已经从上面部分喷出且被重力加速而且其以增加的速度下落,这被认为是形成薄膜部分的原因。
采用本发明的边缘导轨使得将边缘导轨辅助水的向下流动喷射速度自由设定在40cm/sec至120cm/sec的范围内成为可能。因此,与自由落下帘式膜在在宽度方向的中心位置处的厚度相比,可使每个边缘导轨附近的薄膜部分的厚度足够大。同样,薄膜部分的厚度可以通过改变喷射速度来控制。
这使得,无论边界层形成与否,控制每个边缘导轨附近的帘式膜的落下速度以及减小帘式膜的厚度成为可能。
作为本发明涉及的研究结果,减少帘式膜的厚度的增加也是可能的。
据推断,帘式膜厚度的增加同时可以通过设定边缘导轨辅助水的向下流动喷射速度在40cm/sec至120cm/sec的范围内来减小,如上所述,这使与每个边缘导轨附近的帘式膜的落下速度与边界层之间的任何关系不起作用,并且这因此减小与引起帘式膜厚度减小的帘式膜上的表面张力梯度相关的液体流。然而,因为增加膜厚度的机理至今不清楚,因此此时不可能及时清楚地解释减小膜厚度增加的机理。
下面详细解释本发明的第二实施方式。
(帘式涂布装置和帘式涂布方法)
本发明的帘式涂布装置用于卷材涂布并包括喷射单元、一对导向单元和传送单元。如果必要,帘式涂布装置可进一步包括适当选择的其它单元(一个或多个)。
本发明的帘式涂布方法用于卷材涂布并包括喷射步骤、导向步骤和传送步骤。如果必要,帘式涂布方法可进一步包括适当选择的其它步骤(一个或多个)。
<喷射单元和喷射步骤>
喷射单元是具有涂布液喷射口的单元,被配置为将涂布液从涂布液喷射口喷出。喷射步骤是从狭缝喷射涂布液的步骤。
-涂布液-
涂布液不受特别限制并且可以根据预期目的进行适当选择。其实例包括丙烯酸乳液、热敏液体、热转印带涂布液、水性涂布液和溶剂涂布液。
对于涂布液的粘度,适当的粘度范围根据使用槽型模具帘式涂布装置还是滑动模具帘式涂布装置作为帘式涂布装置而变化。同样,在帘式涂布方法中,涂布液的粘度需要被调节至适当的粘度范围。
适当的粘度范围不受特别限制并且可以根据预期目的进行适当选择。在槽型模具帘式涂布装置的情况中,涂布液优选具有1mPa·s至2,000mPa·s的低剪切粘度。在滑动模具帘式涂布装置的情况中,涂布液优选具有1mPa·s至500mPa·s的粘度。在其性能值显示粘度随切变减少的涂布液的情况中,其粘度优选在上述低剪切粘度范围内。
对于槽型模具帘式涂布装置,当涂布液的粘度较低时,在操作期间临时停止涂布以进行调节或类似操作的情况中,涂布液从模具狭缝滴下。当涂布液粘度大于2,000mPa·s时,(1)很难除去涂布液中的气泡,从而可能由涂布液中的气泡引起气泡相关的缺陷,和(2)涂布液的喷射压力增加,以致对送液泵具有更高的负荷,并且液体供应系统需要抗压性。在滑动模具帘式涂布装置的情况中,就膜厚度均匀性而言,优选涂布液的粘度较低。当涂布液的粘度较高时,在涂布液沿滑动部分向下流动时,在滑动部分边缘导轨(图12中的数字109指示)附近的涂布液流动缓慢,并且如上所述形成边界层,所以当涂布液沿滑动部分向下流动时,由于粘度抗性,涂布液具有膜厚度增加部分。当涂布液的粘度大于500mPa·s时,与在中心平坦部分的涂布液相比,在距离边缘10mm到40mm的区域中,涂布液的膜厚度增加超过20%,这是由于当涂布液沿滑动部分向下流动时膜厚度增加机制引起的,并且出现与膜厚度不均匀相关的缺陷,这导致缠绕失败和/或干燥失败。
粘度可以使用例如B-型粘度计或类似物测量。
涂布液的表面张力不受特别限制并且可以根据预期目的进行适当选择。然而,其优选在20mN/m至40mN/m的范围内。
当表面张力小于20mN/m时,膜本身的表面张力较低,所以膜是松弛的,并且因此膜容易变形并且由于风引起的干扰而摇动。当表面张力大于40mN/m时,帘式膜以向上的方向变形。
例如利用Face自动表面张力计(由KyowaInterfaceScienceCo.,Ltd制造)或类似物,可以以铂板方法测量表面张力为静态表面张力。同样,如在“AstudyofthebehaviorofathinsheetofmovingliquidJ.FluidMechanics,10:297-305”中所述的,可以借助通过将针样外来物质插入帘式膜获得的分开角度(splitangle)测量帘式膜的动态表面张力。
对于帘式膜以向上的方向变形的机制,根据帘式膜的动压力和动态表面张力之间的平衡,引起变形,并且因此测量和评估该膜的动态表面张力是重要的。
-涂布液狭缝-
涂布液狭缝的横截面形状是矩形的。
涂布液喷射口的大小不受特别限制,并且可以根据预期目的进行适当选择。但是,狭缝优选具有大约0.2mm至大约0.5mm的缝隙。
狭缝的缝隙具有使涂布液在宽度方向均匀的功能。狭缝的大小根据模具集流腔的大小和形状、集流腔和狭缝出口之间的距离、第二集流腔的存在或不存在、第二集流腔的位置、涂布液的流速和粘度等而变化,如在“SlotCoating:Fluidmechanicsanddiedesign,Sartor,Luigi,Ph.D.UniversityofMinnesota,1990”等中所述。
涂布液喷射口的材料不受特别限制,并且可以根据预期目的进行适当选择。涂布液喷射口优选具有金属表面,例如SUS、铝或金属镀层诸如硬镀铬层。
所述材料优选为金属,原因在于即使涂布液含有树脂也可以防止堵塞。
-喷射机构-
用于喷射涂布液的喷射机构可以是槽型模具帘式涂布装置或滑动模具帘式涂布装置,并且喷射机构可以根据预期应用从这些中适当选择。
使用槽型模具帘式涂布装置施加一层或两层涂布液。槽型模具帘式涂布装置具有朝向下面的狭缝,所以当涂布液粘度较低时,可出现液滴,并且涂布液中的气泡可保留在模具头的集流腔中。但是槽型模具帘式涂布装置在涂布液的喷射速度方面比滑动模具帘式涂布装置高;因此,就当存在大的动态表面张力时帘式膜以向上方向变形的机制——其与涂布液的动态表面张力和涂布液落下时的动压力(惯性力)之间的平衡相关——而言,用于槽型模具帘式涂布装置的涂布液不容易以向上方向变形。同样,不设置释放空间(releasingspace)例如滑动向下流动表面,所以可促进洗涤,并且洗涤所需要的洗液(例如水)的量较少。在涂布液的粘度较高的情况中,在操作期间可容易地临时停止涂布。
使用滑动模具帘式涂布装置施加一层或两层(可能三层或更多层)涂布液。滑动模具帘式涂布装置具有朝向上面的狭缝,所以在模具头的集流腔中不容易积聚气泡。然而,滑动部分的面积较大,不容易进行洗涤,并且与槽型模具帘式涂布装置相比,在操作期间停止涂布时,需要更大量的洗液。
-涂布液的流速-
喷射的涂布液的流速不受特别限制,只要可以形成帘式膜,并且流速可以根据预期目的进行适当选择。
槽型模具帘式涂布装置没有问题,只要涂布液以预期流速喷出,并且该装置具有能形成帘式膜的狭缝和集流腔形式的部分。
滑动模具帘式涂布装置没有问题,只要其具有能使涂布液以预期流速喷出的狭缝和集流腔形式的部分,并且(在涂布液从狭缝喷出并且然后沿滑动表面向下流动后)可形成帘式膜。然而,当涂布液的流量相对大时,帘式膜的上面部分的膜厚度部分增加,所以必须根据流速在边缘导轨的上面部分适当地设定边缘导轨凹槽的宽度(图16中字母W所示)。
<导向单元和导向步骤>
如图15所示,导向单元是包括辅助水引入口(114)的单元(102),辅助水经过辅助水引入口(114)引入,所述单元被配置为在宽度方向支撑帘式膜的两个边缘,并将帘式膜(106)引导到所传送的载体(105)上,所述宽度方向基本垂直于由涂布液形成的帘式膜(106)向下流动的方向(图15中箭头的方向)。导向步骤是通过使用一对导向单元(102)——每个具有辅助水引入口(114),辅助水经过该辅助水引入口(114)引入,在宽度方向支持帘式膜的两个边缘并将帘式膜(106)引导到所传送的载体(105)上的步骤,所述宽度方向基本垂直于由涂布液形成的帘式膜(106)向下流动的方向(图15中箭头的方向)。
如图16和19所示,导向单元包括辅助水向下流动凹槽(凹入部分)(116),辅助水通过其向下流动。基本垂直于辅助水向下流动凹槽(凹入部分)(116)的底表面(116a)形成的辅助水向下流动凹槽侧表面(凹入部分侧表面)(116b)与暴露表面(121)形成锐角θ,该暴露表面被形成以便与辅助水向下流动凹槽侧表面(凹入部分侧表面)(116b)连续并与辅助水向下流动凹槽侧表面(凹入部分侧表面)(116b)相交。
如图22所示,每个导向单元优选在在辅助水向下流动的方向在辅助水引入口(114)之上具有平坦表面(140)(其测量为5mm至15mm长度和7mm或更大宽度)。利用该平坦表面(140),避免由滑动表面处的帘式膜与自由表面处的帘式膜之间的速度差异引起的帘式膜弯曲(茶壶效应)是可能的。
-辅助水(边缘导轨水,辅助液)-
根据涂布液适当选择辅助水是必须的。在表面张力方面,辅助水比涂布液高是必须的,以便表现出通过辅助水牵引涂布液将帘式膜保持在边缘导轨上的作用(所谓的中心可调整性)。辅助水的实例包括水性液体,例如水和(在涂布液是溶剂样物质的情况中)通过将溶剂、水、树脂、表面活性剂等混合在一起制备的液体。
-辅助水引入口-
关于辅助水引入口,辅助水引入口在辅助水向下流动的方向的最大缝隙(由图16中的字母G显示)不受特别限制,并且可以根据预期目的进行适当选择。然而,其优选在0.2mm至0.5mm的范围内,更优选为0.2mm至0.4mm。
当最大缝隙小于0.2mm时,清洁引入口不容易。当最大缝隙大于0.5mm时,辅助水的喷射均匀性可能受到损害。
辅助水引入口在与辅助水向下流动方向垂直的方向的最大宽度(由图16中的字母W显示)不受特别限制,并且可以根据预期目的进行适当选择。然而,其优选在1.5mm至4mm的范围内,更优选为2mm至3mm。
当该最大宽度小于1.5mm时,在处理精确性方面可能存在问题。当最大宽度大于4mm时,辅助水可能不会均匀地在整个宽度流动。
辅助水的引入速率不受特别限制,只要辅助水沿流动向下表面流动,并且引入速率可以根据预期目的进行适当选择。但是,优选在0.4m/sec到2.1m/sec的范围内,更优选为0.8m/sec到1.6m/sec。
当引入速率低于0.4m/sec时,可能形成边界层。当引入速率高于2.1m/sec时,辅助水可倾斜并向下地引入。
在辅助水向下流动表面具有辅助水向下流动凹槽(凹入部分)的情况(第二实施方式)中,辅助水向下流动表面宽度较小,并且在其两侧存在壁表面,所以与辅助水向下流动表面具有弧形端的凸起形状的情况(第一实施方式)相比,辅助水可被良好地保持,并且辅助水的落下速度可以增加。
同样,因为向下流动表面宽度较小,所以可以使辅助水在向下流动表面的整个宽度均匀地向下流动。如果辅助水的引入速率不改变,那么因为向下流动表面的宽度较小,所以喷射的辅助水的量可以被减少。
辅助水引入口是横截面为矩形的狭缝形式。优选地,边缘导轨中的流动路径为长狭缝的形式。然而,在狭缝较长的情况中,如果发生堵塞,清洁比较困难;同样,在现实中,从结构观点看,设置较长狭缝是困难的。
因此,优选在边缘导轨的内部设置集流腔,如图17中所示。同样,如在图17中所示,第二集流腔的设置使辅助水移动更短的距离到达辅助水引入口是可能的,从而使均匀地喷射辅助水成为可能。
辅助水引入口的材料不受特别限制,并且可以根据预期目的进行适当选择。然而,所述材料优选为金属,原因在于即使涂布液含有树脂也可以防止堵塞。
-辅助水向下流动凹槽(凹入部分)-
辅助水向下流动凹槽(凹入部分)包括底表面和基本垂直于所述底表面形成的凹入部分侧表面。
凹入部分侧表面与暴露表面形成锐角,暴露表面被形成以便与凹入部分侧表面连续并与凹入部分侧表面相交。
所述锐角不受特别限制,只要其小于90°,并且其可以根据预期目的适当地选择。然而,其优选在30°至80°的范围内,更优选为45°至60°。
当该锐角小于30°时,在处理精确性方面可能有不利影响。当该锐角大于80°时,锐角的作用可能受到损害。相反,当该锐角处于更优选的范围内时,存在着下述优势:边缘导轨辅助水可以得到良好保持。
辅助水向下流动凹槽(凹入部分)的最大深度(以图19中的字母h显示)不受特别限制,并且可以根据预期目的进行适当选择。然而,其优选在0.2mm至0.5mm的范围内,更优选为0.2mm至0.35mm。
当最大深度小于0.2mm时,辅助水可溢出辅助水向下流动凹槽(凹入部分)。当最大深度大于0.5mm时,可出现湍流。
辅助水向下流动凹槽侧表面(凹入部分侧表面)与另一辅助水向下流动凹槽侧表面(凹入部分侧表面)之间的最大距离(辅助水向下流动凹槽(凹入部分)的最大宽度W,示于图19中)不受特别限制,并且可以根据预期目的进行适当选择。然而,其优选在1.5mm至4.0mm的范围内,更优选为2mm至3mm。
当最大距离小于1.5mm时,辅助水可能难以流动并且溢出凹入部分。当最大距离大于4.0mm时,帘式膜可能不稳定并且在下面部分可出现湍流。
对于滑动模具帘式涂布装置,当涂布液的流速较大并且当在边缘导轨的上面部分帘式膜的厚度比凹槽的最大宽度(W)大时,必须适当地设定凹槽宽度(W)。
-载体-
载体不受特别限制,只要其能支撑涂布液,并且其可以根据预期目的适当地选择。
载体的形状、结构和大小不受特别限定,并且可以根据预期目的适当地选择。
载体的实例包括剥离纸、原纸、合成纸和PET膜。
<传送单元和传送步骤>
传送单元是被配置为传送载体的单元。传送步骤是传送载体的步骤。
下面参考附图进一步详细解释本发明的帘式涂布装置和帘式涂布方法。
下述实施方式是适合本发明的那些实施方式,并且包括各种技术上优选的限定。应当注意,本发明不限于这些实施方式,除非另外说明。
图12显示了作为本发明的帘式涂布装置的滑动帘式涂布装置的实例。
在图12中,滑动帘式涂布装置(帘式涂布头)(107)包括被提供作为喷射单元的槽(110)和(111)、集流腔(112)和(113)和狭缝(未显示),其被配置为喷射涂布液(103)。这些喷射单元喷出涂布液(103)到滑动表面(108)上,涂布液(103)在滑动表面(108)上流动,然后从滑动表面(108)自由落下,以便形成帘式膜(106),然后在连续运行的卷材(基材)(105)形成涂膜。在这种情况下,卷材(105)通过传送单元(未显示)传送。在滑动表面(108)的侧面,提供滑动部分边缘导轨(导向单元)(109),并且在帘式膜(106)的侧面,提供帘式部分边缘导轨(导向单元)(102),其被配置为支撑帘式膜(106)的每个边缘。
在多层同时涂布的情况下,滑动帘式涂布装置(帘式涂布头)(107)具有多个集流腔(112)和(113)和多个槽(110)和(111)。所述多个集流腔(112)和(113)以及多个槽(110)和(111)使涂布液(103)被喷射到滑动表面(108)上,并且涂布液(103)在滑动表面(108)上成层。层状涂布液(103)从滑动表面(108)自由落下,以便形成帘式膜(106),然后在连续运行的卷材(基材)(105)上形成涂膜。
图13是作为本发明的帘式涂布装置的槽型帘式涂布装置的实例的图。
在图13中,涂布液从设于槽型帘式涂布头(101)中的集流腔(112)和槽(110)中喷出,并且涂布液作为帘式膜(106)向下流动——其每个边缘被每个边缘导轨(102)支撑,然后与基材(105)碰撞并因此被施加到基材(105)上。
同时,如图14所示,涂布液从设于滑动帘式涂布头(107)中的集流腔(113)、槽(110)和狭缝(未显示)中喷出,涂布液在滑动表面(108)上流动,随后向下流动——其每个边缘被边缘导轨主体(102)支撑,然后与基材(105)碰撞并因此被施加到基材(105)上。
在多层同时涂布的情况下,多个集流腔(113)、槽(110)和狭缝(未显示)被提供,涂布液被喷射到滑动表面(108)上,并且涂布液在滑动表面(108)上成层。层状涂布液从滑动表面(108)自由落下,以便形成帘式膜(106),然后在连续运行的卷材(基材)(105)上形成涂膜。
如图15所示,边缘导轨主体(102)在其上面部分具有辅助水引入口(114),其使得辅助水(115)以向下的方向并且在辅助水向下流动凹槽(凹入部分)(116)的宽度方向基本均匀地被喷出。
辅助水引入口(114)截面形状为矩形,并且垂直于帘式膜(106)以及垂直于帘式膜(106)向下落下的方向布置。
帘式膜(106)以箭头的方向落下,并且其两个边缘被落入边缘导轨主体(102)的辅助水向下流动凹槽(凹入部分)(116)内部的辅助水(115)支撑。
通过改变流速调节阀(未显示)的打开程度或改变泵的喷射量来设定辅助水(115)的引入速率。
在边缘导轨主体(102)的下面部分,设有排出口(未显示)和真空机构(未显示),所述排出口使得由辅助水(115)和涂布液组成的混合液体被排出,而真空机构使得该混合液体容易排出。同样,在边缘导轨主体(102)的下面部分,可以施加用于防止涂布液粘附的辅助水。
图16是边缘导轨主体(102)的主视图,而图19是边缘导轨主体(102)的截面示视图。如图19所示,字母W表示边缘导轨主体(102)的凹入部分侧表面(116b)与另一凹入部分侧表面(116b)之间的最大距离(辅助水向下流动凹槽(凹入部分)(116)的最大宽度,辅助水引入口(114)的最大宽度),而字母h表示辅助水向下流动凹槽(凹入部分)(116)的最大深度。端部(190)具有锐角θ。另外,考虑到处理精确性,该端部可具有大小约0.1mm的平坦部分,或具有大小约数十微米至100μm的弯曲表面(R),以便降低毛刺或飞边(burrorflash)的量。
同时,如图17所示,辅助水引入口(114)的缝隙被调整至0.2mm,并且设置了这样的水平差异,其使得辅助水向下流动凹槽(凹入部分)(116)的底表面(116a)与帘式膜和边缘导轨的上面部分处的连接表面(170)的距离约在0.2mm至0.5mm的范围内。
集流腔被设于边缘导轨内部的至少一个位置中,从而使得辅助水在宽度方向被均匀喷出。边缘导轨的辅助水向下流动凹槽的底表面优选是金属表面,诸如SUS、铝或金属镀层诸如硬镀铬层。边缘导轨的辅助水向下流动凹槽的其它部分可以由亲水材料或疏水材料制造。
同样,边缘导轨(导向单元)可以被应用于滑动帘式涂布装置(如图12所示)和槽型帘式涂布装置(如图13和14所示)。
当辅助水向下流动凹槽的底表面和侧表面由金属而不是多孔材料制造时,可以解决多孔材料被涂布液堵塞的问题,并且中心可调整性可以通过辅助水的表面张力而非通过涂布液的表面张力来展示。因此,通过提供辅助水向下流动凹槽(凹入部分),形成对风引起的干扰是稳定的帘式膜是可能的。此外,通过在帘式膜的落下方向并且沿着帘式膜的边缘以0.4m/sec至1.6m/sec的初始引入速率引入辅助水,进一步抑制在帘式膜中形成边界层是可能的。
然而,存在辅助水不流经辅助水向下流动凹槽(凹入部分)的下面部分的整个表面而是以线的形式流动从而引起帘式膜不稳定的情况,以及存在在边缘导轨的下面部分出现湍流的情况。已经发现,这些现象由辅助水向下流动凹槽的最大宽度W引起。
尽管发生湍流的机理细节是未知的,但是已经发现下述。如图24所示,与帘式膜(106)接触的辅助水(115)的流动在边缘导轨的下面部分是湍流,因此帘式膜被扰乱。辅助水的流动是湍流的情况可以容易鉴定,这是因为辅助水连同与该辅助水接触的帘式膜剧烈摇动。同时,存在辅助水作为层流稳定流动的情况。因为在边缘导轨的下面部分容易出现湍流(在高速的情况下),因此认为湍流的出现与辅助水流路中的雷诺数密切相关,并且该出现因此与影响雷诺数的辅助水向下流动凹槽(凹入部分)的最大深度h和辅助水向下流动凹槽的最大宽度W有关。
本发明中的边缘导轨可以被应用于滑动帘式涂布装置(如图12所示)和槽型帘式涂布装置(如图13和14所示)。然而,应当注意,在本发明的边缘导轨被应用于滑动帘式涂布装置的情况中,当涂布液已经在滑动表面(108)上流动并形成自由落下的液膜时,必需要避免由滑动表面(108)处的帘式膜与自由表面处的帘式膜之间的速度差异引起的帘式膜的弯曲(茶壶效应)。
因此,在辅助水引入口旁边以及在帘式膜的前面至少3mm的宽度是必需的,并且在辅助水引入口的旁边以及在帘式膜的后面,至少1mm的宽度是必需的,这意味着至少7mm的总宽度(上述宽度与辅助水引入口的宽度(3mm)的总和)是必需的。关于高度方向,在辅助水引入口之上至少5mm的长度是必需的,并且(取决于涂布液的流速)在辅助水引入口之上约5mm至约15mm的长度是必需的。
因此,如图22所示,测量为5mm至15mm长度和7mm或更大宽度的平坦表面优选在边缘导轨的上面部分形成,其延伸自滑动帘式模的下边缘。尽管金属表面被用作该平坦表面,但是可以采用亲水或疏水表面。此外,辅助水可以被施加到平坦表面上。
辅助水引入口(114)呈直线(狭缝)形状是必需的,该直线与帘式膜(106)的宽度方向垂直并与帘式膜(106)的落下方向垂直。
实施例
下面参考实施例解释本发明。然而,应当注意,本发明不限于这些实施例。术语“份数”和符号“%”分别指“质量份”和“质量百分比”,除非另外说明。
(实施例A-1)
<实验的基本条件>
●涂布装置:装置示于图2中。
●帘落下宽度:250mm
边缘导轨的位置在基材行进方向上可以来回移动。帘落下位置被调整,使得帘在宽度方向上在边缘导轨辅助水向下流动表面的中心处落下来。
●涂布液:丙烯酸乳液粘合剂,其液体粘度为750mPa·s(B-型粘度计)、液体表面张力为33mN/m(在铂板方法中的静态表面张力)以及流速为1.25cc/cm·sec。
●边缘导轨辅助水:引入速率为0.40m/sec(每6.5mm边缘导轨辅助水向下流动表面宽度为100cc/min),辅助水入口的缝隙尺寸为0.35mm。
●在边缘导轨处存在或不存在由茶壶效应引起的帘式膜变形。
●在边缘导轨处存在或不存在由干扰风引起的帘式膜落下位置的变化。
●作为干扰风,利用小型吹风机,风以3m/sec的风速(用ANEMOMASTER测量)被吹向帘式膜。
利用示于图2中的边缘导轨。
L=33mm
R(示于图5中)=5mm
θ1=60度
θ2=90度
边缘导轨辅助水向下流动表面的宽度W=14mm
边缘导轨的材料:SUS402J2
在边缘导轨辅助水向下流动方向,利用砂纸(#1500),将边缘导轨辅助水向下流动表面和边缘导轨辅助水向下流动表面两端处的侧板进行抛光。
(比较实施例A-1)
比较实施例A-1与实施例A-1相同,只是使用在JP-A号2001-46939中提到的平板边缘导轨(其中滑动部分由SUS板而不是玻璃形成)。
边缘导轨辅助水向下流动表面的宽度W=14mm
边缘导轨的材料:SUS402J2
在边缘导轨辅助水向下流动方向,利用砂纸(#1500),将边缘导轨辅助水向下流动表面和边缘导轨辅助水向下流动表面两端处的侧板进行抛光。
(比较实施例A-2)
比较实施例A-2与实施例A-1相同,只是使用在国际公开号WO2008/000507中提到的边缘导轨(由瑞士的PolytypeLtd.制造)。
在边缘导轨辅助水向下流动表面上的弧形端的凸起形状的曲率半径:5.5mm
边缘导轨辅助水向下流动表面的宽度=6.5mm
表1
为了阐明图5中所示的R长度的影响,改变边缘导轨和R的长度,进行中心调整性能的比较。
在边缘导轨的垂直方向是参考方向的情况下,帘边导轨主体在与涂布宽度方向成直角的表面的方向上被倾斜。
评价标准
A:倾斜角为10度或更大
B:倾斜角为6度或更大但小于10度
C:倾斜角小于6度
●涂布液:用于热敏纸的热敏层液{固体含量浓度(S.C.):9.9%,粘度:250mPa·s(B-型粘度计),液体表面张力:39mN/m(铂板方法中的静态表面张力*);*静态表面张力利用Face自动表面张力仪CBVP-A3(由KyowaInterfaceScienceCo.,Ltd制造)测量}
●3-二丁氨基-6-甲基-7-苯胺基荧烷4份
●4-异丙氧基-4’-羟基二苯砜12份
●二氧化硅6份
●10%聚乙烯醇水溶液16份
●水41份
(实施例A-2)
实施例A-2与实施例A-1相同,只是R的长度从5mm变为3mm。
(实施例A-3)
实施例A-3与实施例A-1相同,只是R的长度从5mm变为2mm。
(实施例A-4)
实施例A-4与实施例A-1相同,只是R的长度从5mm变为5.5mm。
(实施例A-5)
实施例A-5与实施例A-1相同,只是R的长度从5mm变为1.5mm。
表2
阐明了来自倒置等腰三角形顶点位置的影响,所述等腰三角形的斜边连接边缘导轨辅助水向下流动表面下面部分处的凸起部分的中心线(相对于宽度方向)与边缘导轨辅助水向下流动表面的两端。
观察边缘导轨处帘式膜的落下状态,具体而言,证实等腰三角形的斜边的影响。
评价标准
A:帘式膜沿着弧形端的凸起部分的顶点垂直落下(帘式膜被捕获在等腰三角形的侧边约10mm处)。
B:帘式膜沿着弧形端的凸起部分任意地方垂直落下。
D:帘式膜落在弧形端的凸起部分的外面。
(实施例A-6)
实施例A-6与实施例A-1相同,只是边缘导轨的位置相对于基材行进方向朝向上游侧移动2mm。
(实施例A-7)
实施例A-7与实施例A-1相同,只是L的长度从33mm变为10mm。
(实施例A-8)
实施例A-8与实施例A-1相同,只是L的长度从33mm变为5mm。
(实施例A-9)
实施例A-9与实施例A-1相同,只是L的长度从33mm变为40mm。
(实施例A-10)
实施例A-10与实施例A-1相同,只是L的长度从33mm变为145mm。
当L的长度为145mm时,倒置等腰三角形的斜边——其连接边缘导轨辅助水向下流动表面下面部分处的凸起部分的中心线(相对于宽度方向)与边缘导轨辅助水向下流动表面的两端,近似地在距离边缘导轨上边缘10mm的位置与边缘导轨下边缘之间延伸。
表3
阐明了边缘导轨辅助水喷射速度的影响。
从喷射流速和喷出辅助水的狭缝的截面面积计算喷射速度。
该测量在距离边缘导轨分别为5mm、15mm和125mm的位置进行。
(实施例A-11)
实施例A-11与实施例A-1相同,只是辅助水的引入速率从0.40m/sec变为0.80m/sec。
(实施例A-12)
实施例A-12与实施例A-1相同,只是辅助水的引入速率从0.40m/sec变为1.20m/sec。
(实施例A-13)
实施例A-13与实施例A-1相同,只是辅助水的引入速率从0.40m/sec变为0.20m/sec。
(实施例A-14)
实施例A-14与实施例A-1相同,只是辅助水的引入速率从0.40m/sec变为1.60m/sec。
(实施例A-15)
实施例A-15与实施例A-1相同,只是辅助水的引入速率从0.40m/sec变为0.35m/sec。
(实施例A-16)
实施例A-16与实施例A-1相同,只是辅助水的引入速率从0.40m/sec变为1.25m/sec。
《帘落下速度》
在距离帘式模唇的下边缘140mm的位置处测量帘落下速度。
测量装置:MODEL1110A,由ACTElectronicsCorp制造。
当距离边缘导轨125mm位置处的帘式膜的落下速度被定义为100%时,进行相对速度的比较。
评价标准
A:相对速度是95%或更大。
B:相对速度是90%或更大但小于95%。
B:相对速度是小于90%。
表4
表4中的结果显示,在实施例和比较实施例之间在距离边缘导轨125mm的位置处的落下速度上没有差异。推断这是因为每个帘式膜的落下取决于重力。
《帘式膜厚度》
●利用4mm宽的沟槽测量帘式膜的液体量,并通过转化从其落下速度计算帘式膜的厚度。
●当距离边缘导轨125mm位置处的帘式膜的落下速度被定义为100%时,进行相对膜厚度的比较。
●在距离帘式模唇的下边缘140mm的位置处进行测量。
●评价标准
A:在距离边缘导轨5mm的位置处小于-20%
B:在距离边缘导轨5mm的位置处为-20%或更大
A:在距离边缘导轨15mm的位置处小于+10%
B:在距离边缘导轨15mm的位置处为+10%或更大
此外,除上述评价标准外,根据帘式膜的稳定性和帘式膜不均匀性存在与否,进行评价。
●评价标准如上所述设定的原因:迄今获得的发现显示,作为在距离帘式膜上边缘140mm的位置处测量的帘式膜厚度分布,在基材上测量到大约相同的帘式膜厚度分布,这导致膜厚度的均匀或不均匀性。一般而言,当涂膜厚度均匀性大于±10%时,引起涂布缺陷;因此,在±10%的参考百分比下进行评价。
●与边缘导轨的距离如上所述设定的原因:距离边缘导轨5mm的位置近似于膜厚度较小的薄膜部分的中心位置,而距离边缘导轨15mm的位置是膜厚度较大的厚膜部分的最大厚度的位置。
表5
关于实施例A-13和A-15,存在帘式膜倾向于在向上方向上变形并且其因此不稳定的情况。
关于实施例A-14和A-16,存在帘式膜不均匀的情况,以及存在涂膜也不均匀的情况。
改变边缘导轨辅助水入口的缝隙大小,评价边缘导轨辅助水入口处的喷射均匀性以及在宽度方向的向下流动均匀性。
边缘导轨辅助水以如下所示的两种引入速度引入。
●边缘导轨辅助水引入速度:0.8m/sec和1.2m/sec
在不形成帘式膜的情况下,仅目测观察到边缘导轨辅助水入口处的辅助水的引入均匀性和辅助水的向下流动状态。
评价标准
A:辅助水在整个宽度均匀地引入并且在整个向下流动表面均匀流动。
B:辅助水在入口处不均匀地引入或沿着向下流动表面不均匀地流动。
C:辅助水在入口处不均匀地引入并且沿着向下流动表面不均匀地流动。
(实施例A-17)
实施例A-17与实施例A-1相同,只是辅助水的引入速率从0.40m/sec变为0.80m/sec,并且边缘导轨辅助水入口的缝隙尺寸从0.35mm变为0.2mm。
(实施例A-18)
实施例A-18与实施例A-1相同,只是辅助水的引入速率从0.40m/sec变为0.80m/sec,并且边缘导轨辅助水入口的缝隙尺寸从0.35mm变为0.5mm。
(实施例A-19)
实施例A-19与实施例A-1相同,只是辅助水的引入速率从0.40m/sec变为0.80m/sec,并且边缘导轨辅助水入口的缝隙尺寸从0.35mm变为0.1mm。
(实施例A-20)
实施例A-20与实施例A-1相同,只是辅助水的引入速率从0.40m/sec变为0.80m/sec,并且边缘导轨辅助水入口的缝隙尺寸从0.35mm变为0.6mm。
(实施例A-21)
实施例A-21与实施例A-1相同,只是辅助水的引入速率从0.40m/sec变为1.2m/sec,并且边缘导轨辅助水入口的缝隙尺寸从0.35mm变为0.2mm。
(实施例A-22)
实施例A-22与实施例A-1相同,只是辅助水的引入速率从0.40m/sec变为1.2m/sec,并且边缘导轨辅助水入口的缝隙尺寸从0.35mm变为0.5mm。
(实施例A-23)
实施例A-23与实施例A-1相同,只是辅助水的引入速率从0.40m/sec变为1.2m/sec,并且边缘导轨辅助水入口的缝隙尺寸从0.35mm变为0.1mm。
(实施例A-24)
实施例A-24与实施例A-1相同,只是辅助水的引入速率从0.40m/sec变为1.2m/sec,并且边缘导轨辅助水入口的缝隙尺寸从0.35mm变为0.6mm。
表6
表7
阐明了辅助水喷射速度的影响。在研究该影响的过程中,发现,取决于引入口缝隙尺寸,辅助水在向下流动表面的宽度方向不均匀地向下流动。
此外,阐明了辅助水引入口的缝隙大小对辅助水在向下流动表面的宽度方向向下流动的均匀性所具有的影响。
在引入口的缝隙尺寸处于0.2mm至0.5mm的范围内的情况下,辅助水以0.8m/sec和1.2m/sec的引入速度在向下流动表面的整个宽度基本均匀地向下流动。然而,在实施例A-19和A-23中,其中缝隙尺寸是0.1mm,辅助水不能从引入口均匀地引入,并且存在着部分辅助水倾斜向下流动从而引起帘式膜的流动变形的情况。
同时,在实施例A-20和A-24中,其中缝隙尺寸是0.6mm,存在着在向下流动表面的下面部分处,辅助水对于向下流动表面的整个宽度未向下流动并与帘式膜混合的情况。
如上所述,已显示,当辅助水的引入口的缝隙在0.2mm至0.5mm的范围内时,辅助水在向下流动表面的宽度方向均匀地向下流动。
(实施例B-1)
在下面的条件下,利用图12所示的滑动模具帘式涂布装置,进行帘式涂布,并对下述进行评价:(i)帘式膜对干扰诸如风的稳定性;(ii)在边缘导轨附近湍流的存在或不存在;(iii)边缘导轨辅助水不在整个表面上流动的现象(辅助水以线形流动的现象)的存在或不存在,以及在边缘导轨的下面部分湍流的存在或不存在;和(iv)帘式膜在宽度方向的流速分布。评价结果示于表8至13。
附加地,边缘导轨的位置可以被移动,并且帘式膜的落下位置被调整至边缘导轨端部的一侧。
<帘式涂布的条件>
(1)涂布液
作为涂布液,使用丙烯酸乳液粘合剂(产品名:X-407-102E-10,由SAIDENCHEMICALINDUSTRYCO.LTD制造)。
使用3号转子,以30rpm的旋转速度,利用B-型粘度计(产品名:VISMETRONVS-A1,由SHIBAURASYSTEMCO.,LTD.制造)测量的涂布液的液体粘度为450mPa·s。液体粘度通过幂函数表示为Y=900X-0.26。
利用Face自动表面张力仪CBVP-A3(由KyowaInterfaceScienceCo.,Ltd制造)测量的涂布液的静态表面张力(铂板的方法)是33mN/m。
(2)涂布液的流速
涂布液的流速(利用涂布液流量计测量(产品名:CN015C-SS-440K,由OVALCorporation制造))被调整为1.75cc/(cm×sec)。
此外,帘式膜的宽度(帘下落宽度)被调整为230mm。
(3)边缘导轨的形状、尺寸和材料
制造边缘导轨,以具有图19所示的截面形状,并且图19中的角θ设定为60°。
设定边缘导轨的尺寸,使得向下流动表面长度L(图16)是145mm,辅助水引入口的最大缝隙G(图16)是0.2mm,辅助水引入口的最大宽度W(图16)是3mm,辅助水向下流动凹槽(凹入部分)的最大深度h(图19)是0.5mm,以及辅助水向下流动凹槽(凹入部分)的最大宽度W(图19)是3mm。
边缘导轨的材料是SUS420J2。
(4)边缘导轨辅助水的供应
边缘导轨辅助水经过微动流量计(由OVALCorporation制造)(流量计主体:E010S-SS-311,发送机:RFT9739-3MD11,积分器:EL0122-132011)和浮子式流量计(P100L-4,由TOKYOKEISOCO.,LTD.制造)从被加压至0.2MPa的加压槽(pressurizedtank)供应至边缘导轨。调整浮子式流量计的计量阀的开放程度,通过从流速转换,边缘导轨辅助水的引入速率设定在0.8m/sec。
<评价方法>
作为控制干扰影响的方法,以两个方向应用风速为约0.5m/s的风(利用ANEMOMASTERWINDVELOCITYMETERMODEL6141测量,由KanomaxJapan,Inc.制造),即垂直地从帘式膜的前面到帘式膜,以及从帘式膜的前面到边缘导轨附近,并因此进行评价。上述风速作为涂布头附近的假设气流的结果来设定,所述气流例如由伴随辊上的旋转基材的空气引起的气流,以及在操作时诸如涂布装置的操作者移动以及涂布装置附近的缝隙调整时引起的气流。
(i)帘式膜对干扰诸如风的稳定性
-评价标准-
A:帘式膜不摇动。
B:帘式膜摇动。
(ii)在边缘导轨附近湍流的存在或不存在
-评价标准-
A:不出现湍流。
B:几乎不出现湍流。
C:出现湍流,或者辅助水的流动存在问题。
(iii)边缘导轨辅助水不在整个表面上流动的现象(辅助水以线形流动的现象)的存在或不存在,以及在边缘导轨的下面部分湍流的存在或不存在
-评价标准-
A:不出现湍流,并且辅助水不以线形向下流动。
B:不出现湍流,但是存在辅助水以线形向下流动的情况。
C:出现湍流,并且存在辅助水以线形向下流动的情况。
(iv)帘式膜在宽度方向的流速分布
-评价标准-
(a)测量落下帘式膜流速的位置:
(i)帘式膜在宽度方向的位置:在位于辅助水向下流动凹槽(凹入部分)的底表面与在帘宽度方向朝向中心、距离辅助水向下流动凹槽(凹入部分)底表面20mm的位置之间的区域中,以2.5mm的间距测量流速;在帘宽度方向上朝向中心、距离辅助水向下流动凹槽(凹入部分)底表面20mm的位置与在帘宽度方向朝向中心、距离辅助水向下流动凹槽(凹入部分)底表面50mm的位置之间的区域中,以5mm的间距测量流速;和在位于在帘宽度方向朝向中心、距离辅助水向下流动凹槽(凹入部分)底表面50mm的位置与在帘宽度方向的中心(即,距离辅助水向下流动凹槽(凹入部分)底表面125mm的位置)之间的区域中,以25mm的间距测量流速。
(ii)帘式膜在高度方向的位置:在帘式膜的上边缘之下140mm
(b)流速测量方法:由折叠SUS304板(0.1mm厚)生产的沟槽(4mm宽,5mm深)用来截取帘式液膜。按照重量分析方法测量落入沟槽中的液体的量并将其定义为落下帘式膜的流速。归一化测量值,使得与位于距离辅助水向下流动凹槽(凹入部分)底表面50mm的位置与在帘宽度方向的中心(即,距离辅助水向下流动凹槽(凹入部分)底表面125mm的位置)之间的横向位置相关的值被定义为100%,并因此获得流速分布。
-评价标准-
A:厚膜部分的厚度小于平均厚度的110%。
B:厚膜部分的厚度是平均厚度的110%或更大,但小于平均厚度的120%。
C:厚膜部分的厚度是平均厚度的120%或更大
(比较实施例B-1)
以与实施例B-1相同的方式评价帘式涂布和(i)帘式膜对干扰诸如风的稳定性,只是使边缘导轨具有图18所示的截面形状(图18中的角θ是90°)代替图19所示的截面形状。评价结果示于表8中。
(比较实施例B-2)
以与实施例B-1相同的方式评价帘式涂布和(i)帘式膜对干扰诸如风的稳定性,只是使边缘导轨具有无辅助水向下流动凹槽(凹入部分)的平坦截面形状代替图19所示的截面形状。评价结果示于表8中。
表8
已经发现,在模具式涂布中,如通过图20和21的虚线所示,当涂布部分(122)的下游侧上的唇边缘以90°角(图21)而不是以钝角(图20)立起时,涂膜120较小程度地湿润立起,并且形成条纹的可能性较小。
同时,关于边缘导轨,相比采用具有图18中的形状的边缘导轨的比较实施例B-1(图18中的角θ是90°),采用具有图19中的形状的边缘导轨的实施例B-1(图19中的角θ是60°)对边缘处的边缘导轨辅助水产生更大的牵制作用(钉住效应,pinningeffects)。
在模具式涂布的情况中,不存在利用具有如图21所示的形状的唇边缘(在下游侧的唇边缘以约90°的角立起)所引发的问题,原因在于随着涂膜从唇与基材之间分离而产生自由表面时,涂膜经历由拉动基材引起的仅在一个方向作用的力。然而,在边缘导轨的情况中,推断因为辅助水经历在两个方向作用的力,即帘式膜的下降方向和帘式膜的拉动方向,因此当角θ是锐角(小于90°)时,有效抑制涂膜立起(以湿方式)并且在边缘对边缘导轨辅助水产生更大的牵制作用是可能的。
(实施例B-2)
以与实施例B-1相同的方式评价帘式涂布和(ii)在边缘导轨附近湍流的存在或不存在,只是辅助水向下流动凹槽(凹入部分)的最大深度h(图19)从0.5mm变为0.2mm。评价结果示于表9中。
(实施例B-3)
以与实施例B-1相同的方式评价帘式涂布和(ii)在边缘导轨附近湍流的存在或不存在,只是辅助水向下流动凹槽(凹入部分)的最大深度h(图19)从0.5mm变为0.3mm。评价结果示于表9中。
(实施例B-4)
以与实施例B-1相同的方式评价帘式涂布和(ii)在边缘导轨附近湍流的存在或不存在,只是辅助水向下流动凹槽(凹入部分)的最大深度h(图19)从0.5mm变为0.6mm。评价结果示于表9中。
(实施例B-5)
以与实施例B-1相同的方式评价帘式涂布和(ii)在边缘导轨附近湍流的存在或不存在,只是辅助水向下流动凹槽(凹入部分)的最大深度h(图19)从0.5mm变为0.1mm。评价结果示于表9中。
(实施例B-6)
以与实施例B-1相同的方式评价帘式涂布和(ii)在边缘导轨附近湍流的存在或不存在,只是辅助水向下流动凹槽(凹入部分)的最大深度h(图19)从0.5mm变为0.7mm。评价结果示于表9中。
表9
在实施例B-1至B-3,没有出现湍流,而在实施例B-4中,存在出现湍流的情况。同时,在实施例B-5中,存在边缘导轨辅助水在上面部分溢出的情况,以及在实施例B-6中,存在湍流在下面部分出现并且帘式膜因此变形的情况。
示于表9中的结果表明,辅助水向下流动凹槽(凹入部分)的最大深度h(图19)与边缘导轨附近帘式膜湍流的出现相关,并且辅助水向下流动凹槽(凹入部分)的最大深度h(图19)优选在0.2mm至0.5mm的范围内。
(实施例B-7)
以与实施例B-1相同的方式评价帘式涂布、(iii)边缘导轨辅助水不在整个表面上流动的现象(辅助水以线形流动的现象)的存在或不存在,以及在边缘导轨的下面部分湍流的存在或不存在,只是辅助水向下流动凹槽(凹入部分)的最大宽度W(图19)从3mm变为1.5mm。评价结果示于表10中。
(实施例B-8)
以与实施例B-1相同的方式评价帘式涂布、(iii)边缘导轨辅助水不在整个表面上流动的现象(辅助水以线形流动的现象)的存在或不存在,以及在边缘导轨的下面部分湍流的存在或不存在,只是辅助水向下流动凹槽(凹入部分)的最大宽度W(图19)从3mm变为4mm。评价结果示于表10中。
(实施例B-9)
以与实施例B-1相同的方式评价帘式涂布、(iii)边缘导轨辅助水不在整个表面上流动的现象(辅助水以线形流动的现象)的存在或不存在,以及在边缘导轨的下面部分湍流的存在或不存在,只是辅助水向下流动凹槽(凹入部分)的最大宽度W(图19)从3mm变为5mm。评价结果示于表10中。
(实施例B-10)
以与实施例B-1相同的方式评价帘式涂布、(iii)边缘导轨辅助水不在整个表面上流动的现象(辅助水以线形流动的现象)的存在或不存在,以及在边缘导轨的下面部分湍流的存在或不存在,只是辅助水向下流动凹槽(凹入部分)的最大宽度W(图19)从3mm变为7mm。评价结果示于表10中。
(实施例B-11)
以与实施例B-1相同的方式评价帘式涂布、(iii)边缘导轨辅助水不在整个表面上流动的现象(辅助水以线形流动的现象)的存在或不存在,以及在边缘导轨的下面部分湍流的存在或不存在,只是辅助水向下流动凹槽(凹入部分)的最大宽度W(图19)从3mm变为1mm。评价结果示于表10中。
(实施例B-12)
以与实施例B-1相同的方式评价帘式涂布、(iii)边缘导轨辅助水不在整个表面上流动的现象(辅助水以线形流动的现象)的存在或不存在,以及在边缘导轨的下面部分湍流的存在或不存在,只是辅助水向下流动凹槽(凹入部分)的最大宽度W(图19)从3mm变为8mm。评价结果示于表10中。
表10
出现辅助水朝向边缘导轨的侧表面偏离并稳定的现象,这是因为帘式膜的厚度相比辅助水向下流动凹槽(凹入部分)的最大宽度W较小的缘故。从上述可推断,在边缘导轨中辅助水向下流动凹槽的最大宽度W产生稳定帘式膜的效果。此外,因为当辅助水朝着边缘导轨的侧表面偏离时其是稳定的,因此推断通过减小辅助水向下流动凹槽(凹入部分)的最大宽度W至辅助水的每个边缘能够被凹入部分侧表面保持的程度,帘式膜被稳定。
在实施例B-1、B-7和B-8中,帘式膜向下流动,未被扰动,并且辅助水在向下流动沟槽的整个底表面上流动。在实施例B-9和B-10中,帘式膜流动,未被扰动,但是辅助水不在整个表面上向下流动。
在实施例B-11中,存在辅助水流动差的情况,而且存在辅助水溢出的情况。
在实施例B-12中,存在在下面部分出现湍流的情况。
表10所示的结果表明,凹入部分侧表面(辅助水向下流动凹槽(凹入部分)的最大宽度)之间的最大距离W对辅助水的向下流动具有影响,并且表明,通过调节该最大距离至1.5mm至4mm的范围,帘式膜进一步被稳定。
(实施例B-13)
以与实施例B-1相同的方式评价帘式涂布和(iv)帘式膜在宽度方向的流速分布,只是辅助水引入速度从0.8m/sec(等价流速:50cc/min)变为0.4m/sec(等价流速:25cc/min)。评价结果示于表11中。
(实施例B-14)
以与实施例B-1相同的方式评价帘式涂布和(iv)帘式膜在宽度方向的流速分布,只是辅助水引入速度从0.8m/sec(等价流速:50cc/min)变为1.6m/sec(等价流速:100cc/min)。评价结果示于表11中。
(实施例B-15)
以与实施例B-1相同的方式评价帘式涂布和(iv)帘式膜在宽度方向的流速分布,只是辅助水引入速度从0.8m/sec(等价流速:50cc/min)变为1.7m/sec(等价流速:106cc/min)。评价结果示于表11中。
(实施例B-16)
以与实施例B-1相同的方式评价帘式涂布和(iv)帘式膜在宽度方向的流速分布,只是辅助水引入速度从0.8m/sec(等价流速:50cc/min)变为2.0m/sec(等价流速:125cc/min)。评价结果示于表11中。
(实施例B-17)
以与实施例B-1相同的方式评价帘式涂布和(iv)帘式膜在宽度方向的流速分布,只是辅助水引入速度从0.8m/sec(等价流速:50cc/min)变为2.1m/sec(等价流速:131cc/min)。评价结果示于表11中。
(实施例B-18)
以与实施例B-1相同的方式评价帘式涂布和(iv)帘式膜在宽度方向的流速分布,只是辅助水引入速度从0.8m/sec(等价流速:50cc/min)变为0.2m/sec(等价流速:12.5cc/min)。评价结果示于表11中。
(实施例B-19)
以与实施例B-1相同的方式评价帘式涂布和(iv)帘式膜在宽度方向的流速分布,只是辅助水引入速度从0.8m/sec(等价流速:50cc/min)变为0.35m/sec(等价流速:22cc/min)。评价结果示于表11中。
(实施例B-20)
以与实施例B-1相同的方式评价帘式涂布和(iv)帘式膜在宽度方向的流速分布,只是辅助水引入速度从0.8m/sec(等价流速:50cc/min)变为2.5m/sec(等价流速:156cc/min)。评价结果示于表11中。
表11
在表11中,“厚膜部分”一列的数字表示流速为最大的测量点与辅助水向下流动凹槽(凹入部分)底表面之间的距离(相对于帘宽度方向),以及与参考值的差异(100%)。“薄膜部分”一列的数字表示流速为最小的测量点与辅助水向下流动凹槽(凹入部分)底表面之间的距离(相对于帘宽度方向),以及与参考值的差异(100%)。
附加地,在实施例B-20中,因为边缘导轨辅助水倾斜地且向下地喷射,因此实施例B-20不是评价的目标。
基于表11所示的结果在实施例B-1和B-13至B-17与实施例B-18和B-19之间进行比较时,已经发现,在这两种情况中,厚膜部分在距离辅助水向下流动凹槽(凹入部分)底表面10mm至25mm的位置处形成,并且在实施例B-1和B-13至B-17中的厚膜部分处的流速可比实施例B-18和B-19低大约10%。此外,已经发现,在实施例B-1和B-13至B-17以及实施例B-18和B-19中,薄膜部分得到改进。因为辅助水的引入速度从0.2m/sec逐渐增加,因此更有效抑制帘式膜厚度的增加成为可能。但是,应当注意,当引入速度为约2.0m/sec或更高时,即使使引入速度甚至更高,也证实没有差异(就抑制膜厚度增加的效果而言)。因此,已经发现,辅助水的引入速度优选在0.4m/sec至2.0m/sec的范围内。
(实施例B-21)
以与实施例B-1相同的方式评价帘式涂布和(iv)帘式膜在宽度方向的流速分布,只是使用图13中示出的槽型模具帘式涂布装置代替图12中示出的滑动模具帘式涂布装置。评价结果示于表12和图26中。
表12
实施例B-1由关于滑动帘式涂布的流速曲线表示。在实施例B-1中,当帘式膜形成时,厚部分和薄部分已经存在,这是由于在滑动向下流动部分处形成的边界层的影响,并且因此难于进一步抑制厚部分和薄部分的形成。因此,槽型帘式涂布被用于进一步抑制厚部分和薄部分的形成,如在实施例B-21中。因此,如图26所示,没有厚膜部分形成,没有极其薄的膜部分形成,并且与参考值的差异对于整个宽度在±4%内。
在槽型帘式涂布中厚膜部分的形成可以被进一步减小。因此,通过抑制边界层在帘式膜落下部分处形成,抑制帘式膜厚度增加是可能的。
关于实施例B-1、B-13、B-14和B-18,利用落下速度测量装置(LaserDopplerNoncontactVelocityMeter,TypeMODEL1110A,由ACTElectronicsCorp.制造),测量距离滑动模具下边缘10mm和140mm高度处的帘式膜的落下速度,并关于边缘导轨附近的边界层(诸如在图24所示)如何改变以及边界层如何影响帘式膜的厚度分布进行调查。结果示于表13和图27与28中。
表13
基于表13和图27与28所示的结果在实施例B-1、B-13和B-21与实施例B-18之间进行比较时,已经发现,实施例B1、B-13和B-21优于实施例B-18,原因在于当帘式膜落下时帘式膜的速度分布(形成为沿滑动模具的滑动部分向下流动的涂布液)被去除,因此抑制厚膜部分形成是可能的。
如上所述,已经发现能够消除边缘导轨辅助水不在整个表面上流动而是偏向边缘的现象、防止出现帘式膜的湍流以及针对风引起的干扰稳定帘式膜。
此外,已经发现下述:通过调整辅助水的引入速度至0.4m/sec至2.1m/sec的范围,能够极大降低边界层出现的程度以及抑制或控制边界层的形成;因此,边界层的去除使得抑制帘式膜厚度的增加和减少成为可能。
根据本发明的帘式涂布装置和帘式涂布方法例如可以适当地用于生产卤化银照相感光材料、磁记录材料、压敏/热敏记录纸、铜版纸、涂布纸、喷墨记录纸张等。
Claims (10)
1.帘式涂布装置,其包括:
具有涂布液喷射口的喷射单元,其被配置为从所述涂布液喷射口喷射涂布液;
一对导向单元,其每个具有辅助水引入口,辅助水经过所述辅助水引入口被引入,所述导向单元被配置为:在宽度方向支撑帘式膜的两个边缘,所述宽度方向基本垂直于由涂布液形成的所述帘式膜的向下流动方向;以及引导所述帘式膜到所传送的载体上;和
传送单元,其被配置为传送所述载体,
其中所述一对导向单元每个具有凹入部分,所述辅助水经过所述凹入部分向下流动,和
其中基本垂直于所述凹入部分的底表面形成的所述凹入部分的侧表面与暴露表面形成锐角,所述暴露表面被形成以便与所述侧表面连续并且与所述侧表面相交,
其中所述凹入部分具有0.2mm至0.5mm的最大深度,并且
所述凹入部分的侧表面和所述凹入部分的底表面的每一个是平坦的平面。
2.根据权利要求1所述的帘式涂布装置,其中在所述凹入部分的所述侧表面与另一侧表面之间的最大距离在1.5mm至4.0mm的范围内。
3.根据权利要求1所述的帘式涂布装置,其中每个导向单元在所述辅助水向下流动的方向具有在所述辅助水引入口之上的平坦表面,并且其中所述平坦表面是5mm至15mm长和7mm或更大宽度的矩形。
4.根据权利要求1所述的帘式涂布装置,其中所述辅助水以0.4m/sec至2.1m/sec的速率引入。
5.根据权利要求1所述的帘式涂布装置,其中所述辅助水引入口在所述辅助水向下流动的方向具有0.2mm至0.5mm的最大缝隙。
6.帘式涂布方法,其包括:
从涂布液喷射口喷射涂布液;
通过使用一对导向单元,在基本垂直于由涂布液形成的帘式膜向下流动的方向的宽度方向,支撑所述帘式膜的两个边缘,并将所述帘式膜引导到所传送的载体上,所述一对导向单元每个具有辅助水引入口,辅助水经过所述辅助水引入口被引入;和
传送所述载体,
其中所述一对导向单元每个具有凹入部分,所述辅助水经过所述凹入部分向下流动,和
其中基本垂直于所述凹入部分的底表面形成的所述凹入部分的侧表面与暴露表面形成锐角,所述暴露表面被形成以便与所述侧表面连续并且与所述侧表面相交,
其中所述凹入部分具有0.2mm至0.5mm的最大深度,并且
所述凹入部分的侧表面和所述凹入部分的底表面的每一个是平坦的平面。
7.根据权利要求6所述的帘式涂布方法,其中在所述凹入部分的所述侧表面与另一侧表面之间的最大距离在1.5mm至4.0mm的范围内。
8.根据权利要求6所述的帘式涂布方法,其中每个导向单元在所述辅助水向下流动的方向具有在所述辅助水引入口之上的平坦表面,并且其中所述平坦表面是5mm至15mm长和7mm或更大宽度的矩形。
9.根据权利要求6所述的帘式涂布方法,其中所述辅助水以0.4m/sec至2.1m/sec的速率引入。
10.根据权利要求6所述的帘式涂布方法,其中所述辅助水引入口在所述辅助水向下流动的方向具有0.2mm至0.5mm的最大缝隙。
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