CN103890518A - 惰化板式干燥器以及干燥溶剂型涂层的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种用于干燥溶剂型涂层（130）的惰化板式干燥器（10）。所述干燥器（10）使用两层大体上平行的加热板（170、180），所述加热板定位成相距不超过10cm。具有溶剂型涂层（130）的移动网（120）穿过所述干燥器（10），并且更加靠近所述加热板（170、180）中的一个运行。还公开了使用这种惰化板式干燥器（10）的方法。

Description

惰化板式干燥器以及干燥溶剂型涂层的方法

相关申请的交叉参考

本申请主张2011年8月11日递交的第61/522,547号美国临时申请的权益，该申请以引用的方式全文并入本文中。

技术领域

本发明涉及一种用于干燥衬底上的液体涂层的设备和方法。更确切地说，本发明涉及一种惰化板式干燥器（inerted plate dryer）以及其在干燥溶剂型涂层中的用途。

背景技术

衬底或网（web）上液体涂层的干燥或固化通常通过使衬底穿过干燥室，大多数情况下穿过常规烘炉（漂浮烘炉或辊支撑的烘炉）来实现，其中液体被蒸发并且涂层被干燥或固化。烘炉用加热元件进行加热。热量通过对流或强迫气流（通常为空气）传递到涂层上。可以利用烘炉的多个区域以允许温度调节的灵活性。当有机溶剂用于涂层中（其中爆炸和火灾可能是潜在危险事故）时，规定干燥室中容许的最大溶剂浓度以确保操作安全。这种最大浓度根据分数来限定或者通常被限定为从经受干燥或固化的涂层中去除的溶剂或溶剂混合物的爆炸下限（LEL）的百分数（%LEL）。LEL是可以由初始起火点引起大火或爆炸的最低浓度；LEL是溶剂或溶剂混合物的特性，而%LEL仅仅是涉及特定溶剂或溶剂混合物的LEL的该溶剂或溶剂混合物浓度的量度。规章让干燥器能够安全地运行的给定干燥器中的最大允许溶剂浓度（就%LEL而言）最终会限制衬底或网的速度。

从涂层中去除的溶剂通过冷凝系统冷凝成液体形式，或者更常见地通过热氧化单元（TOX）进行燃烧。当使用冷凝系统时，所述冷凝系统通常包括（典型地）冷凝器串联组，并且需要在低温（低于0℃）下运行以冷凝大多数溶剂，其中相应地对能量需要较大。当使用TOX单元时，由于安全性（限制溶剂浓度的爆炸性，以及限制吞吐量的能量释放，即，最大操作温度），存在每单位时间内可以穿过TOX的最大量的溶剂。这样对传送到TOX的组合流外部的溶剂含量强加限制，并且因此最终对穿过烘炉的最大衬底速度强加限制。

使常规烘炉变成惰性，即，使用惰性气体而不是富氧空气，可以降低爆炸和火灾的潜在性并且因此提高干燥器可以处理的溶剂吞吐量。然而，该操作中所涉及的惰性气体的体积和流速可使该操作变得昂贵并且会不利地影响该过程的经济可行性。

与常规烘炉相关联的另一典型问题是起泡，即在干燥后的涂层中出现气泡。这是由从溶解或夹带到涂层液体中的气体中以及从涂层中的易挥发溶剂中的快速气泡增长引起的，这显示出蒸汽压力较高。为了减轻起泡或者为了允许消除起泡，当使用多个区域时，通常典型地在烘炉的第一区域（一个或多个）中降低气体（通常为空气）的温度和速度。

提高常规烘炉的吞吐量的另一种方法是将额外的加热区域添加到该烘炉中。然而，常规烘炉的尺寸和体积使得难以添加新的区域来改装现有的装配。涉及高于LEL浓度的载有溶剂的空气的爆炸或大火的意外事故还将涉及更大体积的爆炸混合物；使额外区域变成惰性的惰化变得更加昂贵并且可能花费相当多的时间（15至30分钟或更多分钟）。在网破裂的情况下这进一步引起延迟，这种情况需要干燥器打开、清洗、将网重新穿线以及重新惰化。

可以用于干燥液体涂层的另一种类型的干燥器是板式干燥器。所述板式干燥器可以在移动网的一侧或两侧处包括加热板。所述板式干燥器已用于拉挤成型以及其他固化过程中。在这些应用过程中，速度较低（<30m/min）。惰化气体-溶剂混合物的典型流速处于1m/s的范围中，其中外部质量传递和热传递较低，这使得该混合物不适用于较高速度的涂层生产线。

转让给富士胶卷（Fuji Photo）的美国专利4,894,927教示了小体积的惰化板式干燥器的益处以及系统可如何包括通过冷凝进行溶剂回收以及可如何通过在干燥器与冷凝器之间放置热交换器来回收热量。此外，同样转让给富士胶卷（Fuji Photo）的美国专利4,926,567教示了如何通过与焚化炉中的排气进行热交换来对进入的惰性流进行加热，所回收的溶剂在所述焚化炉中燃烧。所述两个专利都未教示如何对系统进行密封以避免环境空气对加热器的污染，反之亦然。所述两个专利也未教示系统需要何种条件是有益的。此外，所述两个专利都考虑到整个干燥器排气流都经受冷凝。

一种类型的板式干燥器设计有内部冷凝表面，这种干燥器有时称为“间隙干燥器”。在这种类型的干燥器中，通过热板或任何其他合适的源提供热量。载体网在板上或在附近移动。冷凝在干燥器内部、在冷表面上发生，其产生驱动溶剂大量扩散的浓度梯度。转让给3M的US05581905（及其后续）教示了板的大体上水平的配置，其中冷表面保持为在干燥湿涂层上方～0.5cm那么近。冷凝在冷顶板的下表面上发生，所述冷顶板经开槽，以使得毛细作用朝着液体所排泄的边缘向外驱动液体。除了由网拖曳所诱发的对流气流之外，干燥器内部未发生显著的对流气流。如果空气进入系统中，那么可能会在干燥涂层上产生溶剂滴落以及水冷凝。

因此，需要一种可以高效、高吞吐量以及比现有干燥器更经济地干燥溶剂型涂层的干燥器。

发明内容

下文所述的本发明的实施例并不预期是详尽的或将本发明限于下文具体实施方式中所揭示的精确形式。而是，所述实施例经选择和描述以使得所属领域的其他技术人员可以明白和理解本发明的原理和实践。

本发明涉及一种惰化板式干燥器以及使用所述惰化板式干燥器来干燥有机溶剂型涂层的方法。

在本发明的一个实施例中，一种用于干燥承载液体层的连续移动的网的设备包括：封围干燥室的外壳，所述外壳具有入口槽和出口槽，所述网可以通过所述入口槽和所述出口槽穿过所述室，所述入口槽和所述出口槽具有密封机构以防止环境空气泄漏到干燥室中，或防止气流从室泄漏出去进入环境中；底部加热板和顶部加热板，所述底部加热板和所述顶部加热板在它们之间以某一间隔大体上彼此平行地对准，所述间隔相距不超过10cm的距离，并且优选地相距小于5cm，并且最优选地相距0.5cm至5cm的距离；至少一个进入口，用于使气流以某一速度流入室中，所述速度在2m/s与20m/s之间，并且优选地为6m/s至15m/s，气流主要在衬底移动的方向上流动，即并流，或者逆着衬底移动的方向流动，即逆流；至少一个排出口，用于使排气流出室，其中与顶板相比，载体网更加靠近底板。

在本发明的另一实施例中，一种干燥承载液体的连续移动的网的方法包括：经由与干燥器连通的入口槽和出口槽使网穿过被封围的干燥器；使用顶部加热板和底部加热板从顶部和底部对网进行加热，其中所述网更靠近底部加热板而定位；使气流从至少一个进入口穿过，并且以至少2m/s的速度在网上流动从而产生排气；通过至少一个排出口排出排气；将排气分成冷凝流和旁路再循环流；使冷凝流穿过冷凝器以产生液体冷凝物和溶剂汽提流；以及将再循环流与洗提流和补充性惰性气流混合以形成进入口气流。

在本发明的另一实施例中，一种干燥承载液体的连续移动的网的方法包括：经由与干燥器连通的入口槽和出口槽使网穿过被封围的干燥器；使用顶部加热板和底部加热板从顶部和底部对网进行加热，其中所述网更加靠近底部加热板而定位；使气流从靠近入口槽和出口槽中的每一个定位的进入口穿过，并且朝向干燥器的中间以并流和逆流在网上以至少2m/s的速度流动，从而产生排气；通过位于干燥器中间处的一个排出口排出排气；使冷凝流穿过冷凝器以产生液体冷凝物和溶剂洗提流；以及将再循环流与洗提流和补充性惰性气流混合以形成进入口气流。

在本发明的又另一实施例中，一种干燥承载液体的连续移动的网的方法包括：经由与干燥器连通的入口槽和出口槽使网穿过被封围的干燥器；使用顶部加热板和底部加热板从顶部和底部对网进行加热，其中所述网更加靠近底部加热板而定位；使气流从靠近干燥器中间定位的进入口穿过，分裂成并流和逆流，并且朝向每个干燥器末端以至少2m/s的速度在网上流动，从而产生排气；通过靠近入口槽和出口槽中的每一个定位的排出口排出排气；将排气分成冷凝流和旁路再循环流；使冷凝流穿过一个或多个冷凝器以生成冷凝液流（一个或多个）和溶剂洗提流；以及将再循环流与洗提流和补充性惰性气流混合以形成进入口气流。

在本发明的又另一实施例中，一种干燥承载液体的连续移动的网的方法包括：经由与干燥器连通的入口槽和出口槽使网穿过被封围的干燥器；使用顶部加热板和至少一个在顶上的特殊单元从顶部和底部对网进行加热，其中所述网更加靠近底部加热板而定位；在顶上的特殊单元可以是，但不限于IR灯、UV灯、电子束发射器、射频发射器、超声波源等，所述单元可以单独使用，或在它们之间组合使用以及还与加热板一起使用；使气流从至少一个进入口穿过，并且以至少2m/s的速度在网上流动，从而产生排气；通过靠近入口槽和出口槽中的每一个定位的排出口排出排气；将排气分成冷凝流和旁路再循环流；使冷凝流穿过冷凝系统以生成冷凝液流（一个或多个）和溶剂洗提流；以及将再循环流与洗提流和补充性惰性气流混合以形成进入口气流。

本领域技术人员从下文的具体实施方式将明白本发明的其他特征和优点。然而应了解，各个实施例和具体实例的详细描述在指示本发明的优选和其他实施例的同时，仅通过说明而不是限制的方式来给出。在不脱离本发明的精神的前提下可以在本发明的范围内作出许多改变和修改，并且本发明包括所有此类修改。

附图说明

通过结合附图参考以下对本主题的目前优选的示范性实施例的更详细描述，将更加完全地理解和明白本主题的这些以及其他目标和优点，在附图中：

图1是本发明的示范性实施例的示意图；

图2是本发明的示范性实施例的密封件（水闸）的示意图；

图3是本发明的示范性实施例的示意图；

图4是气流的示意图；以及

图5是在替代配置中的气流的示意图。

除非另外指明，上图中的图解未必按比例绘制。

具体实施方式

参考图1，所发明的惰化板式干燥器10的实施例包括外壳140、由外壳封围的干燥室150、入口槽和出口槽160，其中具有液体涂层130的移动网120将通过入口槽和出口槽穿过室。顶部加热板180和底部加热板170在干燥室内部大体上平行于彼此。至少一个进入口191和至少一个排出口192位于外壳上。本发明预期至少一个进入口191包括喷嘴，并且喷嘴指向至少一个排出口192的方向。气流200通过进入口流入干燥室中并且载有溶剂的排气300通过排出口流出室。移动网120与顶部加热板180之间的距离是h1。移动网120与底部加热板170之间的距离是h2。入口和出口密封件110用于将进入烘炉的环境空气以及离开烘炉的载有溶剂的排气的夹带或对流最小化。密封件可以包括从密封件的任一面或两个面流出的惰化气流，以提高密封度。可以在本发明的加热板之间循环的一部分（afraction of）载有溶剂的流300可以被馈送到出口密封件。本发明预期在一个实施例中，通过出口密封件馈送的气体可以经由合适的连接隧道通过具有保持在低于大气压下的入口的上游常规干燥器的抽风来捕获。在惰化板式干燥器的下游，冷凝系统20可以用于将溶剂从排气中凝结出来。在作为进入口气流发送回之前，溶剂洗提流随后可以穿过风扇以及热交换器或同流换热器。可以将补充量的惰性气体添加到进入口流中。这种补充性流可以是在干燥器末端处馈送到密封件上的一部分惰性气体。

在本公开中，术语顶部加热板是指面向网或衬底的涂覆了液体的一侧的加热板。术语底部加热板是指面向网或衬底的另一侧的加热板。

烘炉可以通过以下方式而变得惰性：通过充满合适的惰性气体以及通过将氧浓度保持在临界值之下，典型地保持在按体积计约8%或更小。表1以体积百分数列出最大氧浓度，在该最大氧浓度之下，爆炸或爆燃或含有溶剂的气体混合物不会发生。在惰化干燥器的操作期间，将在入口密封件处并且另外地（如果有需要）在再循环系统中提供新鲜的惰性气体。系统必须配备有合适数目的O2传感器以有效地监控烘炉室以及再循环管道内的O2浓度。监控系统的90%响应时间应优选地小于20s，这意味着系统将在浓度变化发生的20s内发信号通知浓度变化的量值的90%。该系统可以被设置成在低得多的水平处发出警报，例如，在按体积计3%的氧时，并且在按体积计4%的氧时触发涂料器关闭。

惰性气体可以是任何合适的气体，例如，氮气或CO2。由于氧浓度较低或不存在氧浓度，爆炸或火灾的风险在很大程度上得到缓解，并且因此对气流中的溶剂量的限制不再是相关的。这样引起惰化板式干燥器的一个优点：更高百分数的溶剂可以存在于干燥室内部的气流中。因此，排气流中的大部分溶剂可以再循环回到干燥器中。由于较少量的溶剂需要进行冷凝，因此对下游冷凝器的需求在很大程度上得到缓解。

在气流中存在较高量的溶剂蒸汽具有另一益处：其减轻了起泡并且交付无缺陷的涂层。可以用于气流中的最大溶剂蒸汽量取决于溶剂的类型。以相当大的浓度，但是远低于饱和浓度存在的大多数挥发性溶剂将通过抑制大多数挥发性溶剂的蒸发减轻起泡而不会急剧降低干燥能力。另一方面，如果这些大多数挥发性溶剂中的一些是较好的溶剂，那么所述溶剂将塑化正被干燥的涂层的上层，从而避免或延迟转移结皮（形成展示出较强的抗溶剂转移的致密层），并且因此将减轻由被表层捕集的气泡组成的起泡。一般来说，只要该溶剂在气流中的浓度是一部分（例如，小于60%）的平衡浓度，那么仍可以在干燥器内部实现显著的质量转移。出于大致估计的目的，这意味着气流中的溶剂在干燥涂层上的部分压力小于在气流温度下的溶剂的蒸汽压力乘以气流正下方的涂层中的溶剂摩尔分数。

当作为脱气器运行时，惰化板式干燥器也可以是有利的。当有大量溶解或夹带在液体涂层中的气体时，用溶剂饱和或接近饱和的惰化气流操作惰化板式干燥器将会抑制溶剂蒸发，而加热液体涂层将促进溶解或夹带的气体的泄漏。如果存在气泡胀破，这些条件也更加适合于液体涂层进行修复。

为了确保加热室内部的惰化环境，入口槽和出口槽160需要合适地进行密封。本发明的一个实施例使用密封件——顶部表面和底部表面足够靠近被涂覆的衬底——以将进入该烘炉中的环境空气的夹带或对流以及载有溶剂的气体从烘炉中的泄漏最小化。参考图2，涂覆有液体层130的衬底120通过槽160进入或退出密封机构（或水闸）110。槽160可以是特定地用于衬底的狭窄通道。密封件的顶部部分和底部部分中的任一个或两者可以被制造成可垂直于被涂覆的衬底移动。这些密封件以距离网的最小距离（几毫米的数量级）在干燥器宽度上均匀地操作。控制机构可以经设置，以使得在入口和出口处的顶部密封件可以打开优选地15mm至30mm，以允许让干扰入口或出口间隙的接头或任何其他严重缺陷通过。这种控制机构可以包括由线性退绕机接头致动器以及涂覆头中的事件（例如，逆转辊支承辊辊隙打开或涂覆模具的撤回）提供的信号。密封件优选地在合适的延迟时间打开。此外，需要在任何时候都能够手动地发出密封件打开的信号。密封件的打开必须合适地与烘炉的气流控制协调，因此在较短的（小于10s）打开时间内不会放松对烘炉的惰化。在处于合适位置时，密封件将例如经由弹簧/压力而固定，使得密封件可通过由于网或未检测到的接头所携带的阻碍而引起的不可预见的干扰被推开。这将避免对密封件造成严重损坏。

除了狭窄的开口之外，其他方法也可以用于防止入口槽或出口槽处的泄漏，例如，碰撞射流、惰化气帘、曲径、调节室、气体提取缝等。例如，仍参考图2，除了小的间隙槽160之外，一个或多个惰化气流410通过狭缝420进行馈送以产生碰撞射流；所述缝可以是成角度的，以改进干燥室150相对于外部环境的密封和隔离。为了进一步改进实例，缝420可以传送一对N2平面射流（一个来自网的顶部且一个来自网的底部），所述平面射流将均匀地覆盖网的整个宽度。烘炉出口密封件也将具有类似的射流。这些出口密封件射流可以以所需流速馈送以避免O2进入烘炉。

假设由出口密封件流出的载有溶剂的气体通过连接外罩传递到常规烘炉的入口处，如果惰化板式干燥器安装在入口处于略低的大气压下的常规烘炉之前，那么出口密封件可以使用来自惰化干燥器再循环回路的过程N2（受有机溶剂蒸汽污染）。

气流可以在相对于移动的涂覆衬底的并流或逆流方向上馈送到加热室中。在并流馈送中，气流通过衬底入口附近的进入口进入，并且排气通过衬底出口附近的排出口排出。在逆流馈送中，气流通过衬底出口附近的进入口进入，并且排气通过衬底入口附近的排出口排出。初始并流然后逆流的馈送可以通过以下方式实现：通过入口槽和出口槽附近的进入口馈送并且通过室中间的排出口排出。类似地，初始逆流然后并流的馈送可以通过以下方式实现：通过干燥器中间处的进入口馈送并且通过入口槽和出口槽附近的排出口排出。此外，单个惰化板式干燥器可以包括许多并流和逆流区段，其中为气流充分放置进入口以及排气口。馈送的方向确实影响热惰化气流与涂覆的液体层之间的相互作用，并且因此影响涂层的干燥历史以及因此影响干燥的效率。

现在参考图6，图6是气体如何流入和流出惰化板式干燥器的示意图。新鲜的惰化气体601被馈送到密封件110以提高密封度。这些惰性流部分进入惰化烘炉中并且部分被释放到大气中。如果有需要作为补充，那么新鲜的惰性气体610与特定量的旁路排气617以及溶剂洗提流620混合以产生流630，所述流可以通过热交换器调节以产生进气635。在穿过加热室10并且从涂层中收集溶剂蒸汽640之后，排气650被分裂成两个流616——待冷凝和617——作为旁路。流616通过同流换热器冷却成流618，流618穿过冷凝器，从而使溶剂680被收集到溶剂罐中。流616的其余部分（包括惰化气体和未冷凝的溶剂）组成流619，所述流619随后分裂成净化到TOX的较小流662以及流626，所述流626随后穿过同流换热器以提供加温的溶剂洗提流620，所述加温的溶剂洗提流与旁路排气和新鲜的惰化气体混合以变成流630，所述流630在加热之后变成进气635，如本段的开头所述。当气体以较高的气体流速流过干燥室时，通过干燥室的压降可能是显著的。例如，如果一个密封件附近的干燥室内部的压力被调节成接近大气压，那么另一密封件附近的干燥室内部的压力可以显著偏离大气压。这种显著的压降可能降低密封性能，例如，由于诱发凊扫（sweep）密封件内部的碰撞射流那么大的流：这种情况可以通过以下方式来解决：在靠近入口和出口密封件的位置处引入进气，同时通过靠近干燥器中间的槽排出（或者，可选地在干燥器的中间附近进气并且通过靠近入口和出口密封件的端口排出）。现在参考图8，图8是气体如何流入和流出惰化板式干燥器的替代配置的示意图。新鲜的惰化气体601被馈送到密封件110中以提高密封度。这些惰性流部分进入惰化烘炉。如果有需要作为补充，那么新鲜的惰化气体610与特定量的旁路排气617以及溶剂洗提流620混合以产生流630和631，所述流可以通过热交换器（一个或多个）调节以产生进气635和636。在穿过加热室10并且从涂层中收集溶剂蒸汽640之后，排气650被分裂成两个流616——待冷凝和617——作为旁路。流616通过同流换热器冷却成流618，流618穿过冷凝器，从而使溶剂680被收集到溶剂罐中。流616的其余部分（包括惰化气体和未冷凝的溶剂）组成流619，所述流619随后分裂成净化到TOX的较小流662以及流626，所述流626随后穿过同流换热器以提供加温的溶剂洗提流620，所述加温的溶剂洗提流与旁路排气和新鲜的惰化气体混合以变成流630和631，所述流630和631在加热之后变成进气635和636，如本段先前所述。

应当强调，单个惰化板式干燥器单元可以包括一个或多个并流和逆流的惰化气流部分，其中为惰化气流放置多个进气和排气端口。

顶部加热板和底部加热板可以通过本领域技术人员已知的任何合适机构来进行加热。所述板可以是单个单元或阵列的较小板，可能需要这样来适应弯曲路径并且还需要允许灵活的温度控制。每个加热板或板阵列可以具有一个或多个加热区域。每个区域的温度可以独立地进行调节，因此，例如在网顶部的板的温度可以与在网下方的板的温度不同，或者这些板中的一个可以进行加热并且其他的设置成环境温度。对于沿着网路径的相同板或板阵列，温度也可以在区域之间彼此不同。此外，顶板可以完全或部分被特殊单元替代或被特殊单元插入，所述特殊单元例如为IR灯、UV灯、电子束发射器、射频发射器以及超声波源。两个板之间的间隙h被保持为较小数目以确保室内部的有效热量传递以及足够高的气体速度。这样的板间间隙优选地相距不超过10cm。更加优选地相距小于5cm，并且当该间隙处于0.5cm与3.5cm之间时是最优选的。末端附近的板间距可以大于干燥器其他部分中的板间距，以适应进气和排气组件以及密封件的安装。移动网位于两个加热板之间，更靠近所述板中的一个，优选地更靠近底板。底部加热板与移动网之间的距离h2应保持尽可能小。优选地小于20mm。更优选地小于10mm。顶部加热板与移动网之间的距离h1也应保持不大于几厘米。优选地小于5cm。所述板可以具有允许调节对应顶板与底板之间的距离的机构。从底板到网（其可以在辊上移动）的距离可以通过调节底板来设置。

顶部加热板和底部加热板可以相对于彼此成角度。顶板与底板之间的角度可以沿着网的路径而有所不同，以便产生最佳干燥效果或适应其他配件。顶板和底板彼此成角度的这些区段可以用于沿着惰化气流路径控制压力，因为动能和压能以特定的损耗在板形成的会聚和分流通道中交换。因此，靠近用于压力调节的进入口和出口密封件充分放置这些会聚和分流区域可以促进密封作用。此外，较窄区段中的较大速度将增强热传递以及相关的质量传递。

每个加热板的表面可以是平滑的或有纹理的。纹理可以经设计以增强混合（可能地，在衬底顶部为湍流，衬底与底板之间为层流），从而增强室内部的质量和热传递速率。底板上的纹理也可以经设计以在底板与网之间产生层流层，以使得网可以尽可能靠近加热板移动，而不会实际上接触板。下板上的腔中的涡流也可以用于提高或维持足够高的热传递速率。最简单的纹理是在板的宽度上延伸的浅槽。此外，可以在板表面上以相对于惰化气流的流动方向（或机器方向（纵向，machinedirection））交错的方式产生局部凹陷。或者，与在板的宽度上跨越的薄条一样，固定件可以安装在板上。此外，其他形状，例如但不限于，薄圆盘、椭圆形或泪滴形平面可以以交错的方式在机器方向上安装，以增强辅助流动。如果这些固定件由软材料制成，那么它们可以用于支撑在固定件上滑动的衬底，以作为辊的替代或补充。

在本发明的另一实施例中，多个惰化板式干燥器可以沿着网移动方向使用。甚至在最佳操作条件下，当仅一个惰化板式干燥器将不能够满意地干燥涂层时，这可以是有效的。单个惰化干燥器区域的设计长度最终由通过干燥室的压降限制，所述压降可以降低密封件的有效性。此外，当烘炉长度过长时，高溶剂浓度可以在气流中聚集，这样会降低在烘炉的剩余长度上的质量传递并且使烘炉变得无效（ineffective）。

本发明的惰化板式干燥器由于其较小的体积和细长的尺寸可以用作独立的干燥单元，或者用作现有安装的附加组件。例如，其可以定位在常规烘炉之前。惰化板式干燥器可以用于从初始富含溶剂的涂层中闪蒸出大量溶剂，以将部分干燥的涂层传送到常规烘炉，并且因此减少将由下游常规烘炉和安装的TOX处理的溶剂量。因此，将惰化板式干燥器用作第一干燥区域可以提高烘炉的给定总长度的总体干燥效率。当用于增加较旧资产的容量时，这可为有利的。图3图示了惰化板式干燥器的此种示范性用途。惰化板式干燥器10放置在涂覆站40之后，从衬底120向上到达常规烘炉。当使用此布置中的惰化板式干燥器时，应注意设置操作参数，以使得惰化板式干燥器不会导致涂层被过度加热并且因此在那里引起严重的起泡，以及/或者超过下游常规烘炉中的LEL极限。

考虑到线速度目标以及最终残余溶剂浓度，需要惰化板式干燥器的最小长度来传送无缺陷的干燥涂层。如果惰化板式干燥器短于该最小长度，那么这是不利的，因为a）在惰化气流和加热板的低温下，在干燥器末端处的干燥涂层保持高溶剂浓度，和/或b）随着惰化气流和/或加热板的温度增加，在惰化板式干燥器内部诱发起泡和/或在后面的常规干燥器中超过溶剂浓度。即使IPD非常适合作为在常规干燥器前面的第一干燥区域，随着惰化板式干燥器长度与总体烘炉长度的比率增加，通过可以干燥给定涂层的最大速度所测量到的干燥效率也可以达到最大值；这将在常规干燥器展现更佳的热量和质量传递效率时发生，正如现代高速漂浮烘炉一定具有的热量和质量传递效率，不管其LEL限制如何，所述LEL限制在任何情况下在干燥的后面阶段都变得不那么相关。因此，存在用于惰化板式干燥器的设计和操作的最佳窗口。

表2是操作参数的实例以示范板的最小长度的概念。惰化板式干燥器被放置在具有多个区域的常规烘炉前面。在进入常规烘炉的区域1之后，涂层中的溶剂量被计算为在随后的常规区域1中的操作条件下所允许的爆炸下限（LEL）百分数。从该区域中具有临界的%LEL（45%LEL）的情况以及将板保持在2.2m长开始，增加或降低板以及惰性气体的温度不会降低随后的常规区域1的气体中的溶剂量。因此，惰化干燥器不会受益于线速度增加。当板长度增加至3.2m，并且气体和板温度增加至120C时，涂层进入区域1中的溶剂量显著低于不具有惰化板式干燥器时的溶剂量。因此，线速度可以增加直到常规区域中的LEL再次达到45%LEL的极限为止。惰化板式干燥器现在是有益的。

在操作惰化板式干燥器时，找到用于设计和操作的窗口需要优化设计和操作参数，例如，板数目、板长度、板温度、气体速度、经受冷凝的气流部分、冷凝器条件等。通常，最佳的设计和操作条件取决于涂层的溶剂组成。设计和操作优化需要对每个干燥区域的质量、能量和动量平衡与尺寸和操作限制一起进行分析。考虑到这种分析和优化的规模和复杂性，全面分析需要使用现代数值过程模拟，这对本领域技术人员而言是明显的。

在上述过程中，也可以使用其他辅助设备，例如，风扇、除雾设备、脱水器、阀门（受控制或不受控）等，这对本领域技术人员而言是明显的。

出于说明的目的而提供本发明的以上详细描述，并且本发明不意图是详尽的或将本发明限于所揭示的特定实施例。取决于用于实施本发明的关键特征的配置，实施例可以提供不同的容量和益处。因此，本发明的范围由所附权利要求书界定。

表1-选定溶剂的最大氧浓度（MOC）。在MOC以下，爆炸和大火无法传播。

温度	IPA	乙酸乙酯	己烷	甲苯
					20	8.7	9.8	9.3	9.5
100	8.1	9.1	8.9	NA

表2-示范性案例：1.5m宽、24g/sq.m的溶剂型涂层的干燥，其中具有24.5%的固体含量，溶剂含有60%的甲苯、6.5%的己烷、25.7%的乙酸乙酯以及8.1%的正丙醇。

本文提及的所有专利、公布的申请以及论文在此以引用的方式全文并入本文中。

虽然已结合目前被认为是最具实用性和优选的实施例来描述本发明，但本领域技术人员应了解，本发明不限于所揭示的实施例，并且在本发明的范围内可以对本发明作出各种修改和等效布置，本发明的范围将被赋予所附权利要求书的最广泛的解释，从而包含所有等效结构和产品。特别预期本文所述的任何一个或多个实施例的一个或多个特征或方面可以与其他实施例的一个或多个其他特征或方面组合。

Claims (37)

1.用于对承载液体层的连续移动的网进行干燥、固化或脱气的设备，所述设备包括：

封围干燥室的外壳，所述外壳具有入口槽和出口槽，所述网可以通过所述入口槽和所述出口槽穿过所述室；所述入口槽和所述出口槽具有密封机构以防止环境空气泄漏到所述干燥室中，或防止气流从所述室中泄漏进入环境中；

底部加热板和顶部加热板，所述底部加热板和所述顶部加热板在它们之间以某一间隔大体上彼此平行地对准，所述间隔相距不超过10cm的距离，优选地小于5cm，并且最优选地相距0.5cm至3.5cm；

承载液体层的所述网定位成距离所述底部加热板小于20mm，并且优选地小于10mm；

至少一个进入口，用于使气流以某一速度流入所述室中，所述速度在2m/s与20m/s之间，并且优选为6m/s至15m/s；

至少一个排出口，用于使排气流出所述室，其中与顶板相比，载体网更靠近底板。

2.根据权利要求1所述的设备，其中所述气流是惰性气体和干燥液体层的排气蒸汽的混合物。

3.根据权利要求1或权利要求2所述的设备，其中所述气流中的氧浓度不超过8％v/v。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的设备，其进一步包括位于所述室外部的冷凝器单元。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的设备，其进一步包括位于所述室外部的传统烘炉。

6.根据权利要求1至5中任一项所述的设备，其中所述至少一个进入口包括喷嘴，并且所述喷嘴指向所述至少一个排出口的方向。

7.根据权利要求1至6中任一项所述的设备，其包括两个进入口和一个排出口，其中所述两个进入口靠近所述外壳的所述入口槽和所述出口槽而定位并且所述排出口位于所述室的中间处。

8.根据权利要求1至7中任一项所述的设备，其包括一个进入口和两个排出口，其中所述两个排出口靠近所述外壳的所述入口槽和所述出口槽而定位并且所述进入口位于所述室的中间处。

9.根据权利要求1至8中任一项所述的设备，其中顶部加热板区段至少部分被专门的加热和固化能量源中的至少一个替代。

10.根据权利要求9所述的设备，其中所述专门的加热和固化能量源选自：IR灯、UV灯、电子束发射器、射频发射器、超声波发射器或这些源的组合。

11.根据权利要求1至10中任一项所述的设备，其中所述顶部加热板具有面对着所述移动网的第一网面向侧面；所述底部加热板具有面对着所述移动网的第二网面向侧面，所述第一网面向侧面和所述第二网面向侧面中的至少一个是有纹理的。

12.根据权利要求1至11中任一项所述的设备，其中纹理选自：跨越板宽度延伸的浅槽；跨越所述板宽度延伸的安装在所述板上的薄条；以交错方式安装的多个凸起固定件，例如，薄圆盘、椭圆形或泪滴形平面；或以交错方式放置的多个局部凹陷。当包括有纹理的热板时，此处考虑的热板之间以及底部热板与衬底之间的间隙对应于对应的切平面之间的距离。

13.根据权利要求12所述的设备，其中所述固定件是由软材料制成。

14.根据权利要求13所述的设备，其中所述软材料位于所述底板上。

15.根据权利要求1至14中任一项所述的设备，其中所述顶部加热板(一个或多个)与所述底部加热板(一个或多个)之间存在角度。

16.根据权利要求1至15中任一项所述的设备，其中所述顶板(一个或多个)与所述底板(一个或多个)之间的所述角度沿着所述网的路径而变化。

17.根据权利要求16所述的设备，其中所述顶板与所述底板之间的所述角度用于管理沿着惰化气流路径的压力。

18.根据权利要求17所述的设备，其中压力调节用于促进密封作用。

19.根据权利要求1至18中任一项所述的设备，其中在进入口和出口处的所述密封机构包括用于被涂覆的衬底的狭窄通道。

20.根据权利要求1至19中任一项所述的设备，其中所述设备用作常规烘炉前面的第一干燥区域。

21.根据权利要求20所述的设备，所述设备经设计和操作以避免过度加热被涂覆的层，以使得避免起泡并且使得下游常规区域中的％LEL不超过最大安全极限。

22.根据权利要求20所述的设备，其中在所述设备的所述加热板之间循环的一部分载有溶剂的流被馈送到作为碰撞密封件(一个或多个)的出口密封件。

23.根据权利要求22所述的设备，其中由所述出口密封件释放的气体经由合适的连接隧道通过入口保持在低于大气压下的上游常规干燥器的抽风捕获。

24.根据权利要求1至23中任一项所述的设备，其进一步包括以下步骤：使所述网穿过所述惰化板式干燥器后面的冷却区域。

25.根据权利要求1至24中任一项所述的设备，其进一步包括以下步骤：使所述网穿过至少一个其他类似的设备或常规烘炉。

26.根据权利要求1至25中任一项所述的设备，其中所述惰化气流中的溶剂浓度可以进行调节；这些可以通过以下方式完成，所述方式例如但不限于，改变绕过冷凝器的流的比例、调节冷凝器设置(温度、压力)，或将富含溶剂的惰化气流引入系统中。

27.根据权利要求1至26中任一项所述的设备，其中所述溶剂浓度足够接近平衡浓度，以使得蒸发受到限制，同时促进溶解和夹带的气体的释放以及破裂气泡的恢复。

28.根据权利要求1至27中任一项所述的设备，其中所述顶部加热板具有第一温度并且所述底部加热板具有第二温度；且

所述第一温度不同于所述第二温度。

29.根据权利要求28所述的设备，其中所述第一温度和所述第二温度中的一个是环境温度。

30.根据权利要求1至29中任一项所述的设备，其中所述顶部加热板和所述底部加热板中的至少一个具有多个加热区域；且

每个加热区域的温度独立地受到控制。

31.对承载液体的连续移动的网进行干燥、固化或脱气的方法，所述方法包括：

经由与干燥器连通的入口槽和出口槽使所述网穿过被封围的干燥器；使用顶部加热板和底部加热板从顶部和底部对所述网进行加热，其中所述网更靠近所述底部加热板而定位；使气流在所述网上以至少2m/s的速度从至少一个进入口穿过，从而产生排气；通过位于所述干燥器中间或靠近入口和出口中任一个的至少一个排出口排出所述排气；将所述排气分成冷凝流和旁路流；使所述冷凝流穿过冷凝器；以及将溶剂洗提流与所述旁路流混合并且必要时与补充性惰性气流混合，以形成进入口气流。

32.根据权利要求31所述的方法，其中所述气流通过位于所述入口槽和所述出口槽附近的两个进入口穿入所述干燥器中，并且所述排气通过位于室中间的排出口排出。

33.根据权利要求31或权利要求32所述的方法，其中所述气流通过位于所述室中间的一个进入口穿入所述干燥器中，并且所述排气通过位于所述入口槽和所述出口槽附近的两个排出口排出。

34.根据权利要求31至33中任一项所述的方法，其中尤其是在惰化气流并流流动到一个密封件附近的网，同时所述惰化气流在其它密封件附近逆流流动的情况下，存在所述气流并流和逆流行进至网路径的多个区段。

35.根据权利要求31至34中任一项所述的方法，其中所述顶部加热板具有第一温度并且所述底部加热板具有第二温度；且

所述第一温度不同于所述第二温度。

36.根据权利要求31至35中任一项所述的方法，其中所述第一温度和所述第二温度中的一个是环境温度。

37.根据权利要求31至36中任一项所述的方法，其中所述顶部加热板和所述底部加热板中的至少一个具有多个加热区域；且

每个加热区域的温度独立地受到控制。

Images