CN1067298C - 正交流动的刮板涂料器及施加涂料的方法 - Google Patents

Abstract

一种在一表面上施加涂料的正交流动刮板涂料器(10，10’) 包括一横向延伸至所述涂覆宽度的输送槽(18)。输送槽(18)有一供涂料液(30)流出并涂覆在该表面上的敞口(26)，以及第一和第二横向端。涂料器(10，10’)产生横跨输送槽(18)宽度的涂料液(30)的螺旋流，它带着残渣、气泡和其它无用的东西横跨输送槽，到达第二横向端，使它们可由此排出。本发明还涉及在该表面上施加涂料的方法。该涂料器和施加涂料的方法可便于变换涂料，且极少损失；还可获得均匀的涂层。

Description

正交流动的刮板涂料器及施加涂料的方法

技术领域

本发明涉及给带状物提供涂料的装置。本发明特别涉及改进的刮板涂料器及施加涂料的方法。

本发明的技术背景

涂覆是用一层流体(诸如一种液体)替换与一基片(通常是一固体表面，诸如一种带状物)接触的气体的工艺。有时候，互相重叠施加多层涂料。所述基片常常是一种长的、连续的薄片形状，例如一种卷绕在辊上的带状物。它的例子是塑料薄膜、机织的或非织造布的织物、或纸张。涂覆一带状物包括从辊上退绕带状物，给辊施加液体层，使该液体层固化，以及将涂覆的带状物重新卷绕在一辊上。

在涂料附着之后，它能保留液体，从而可在金属盘绕工艺里作金属的润滑油使用，或作为化学成分对基片表面起作用和使其起化学变化。此外，该涂料如果含有挥发性液体，那么它可被干燥，或能被固化，或用其它的方法进行处理，以使其留下一固体层。它的例子包括颜料、油漆、粘结剂、光化和磁化记录介质。

施加涂料给带状物的方法在E.D.科恩和E.B.古托夫的《现代涂料和干燥技术》(1992年，纽约，VCH出版社)和D.萨特斯的《带状物加工和转换技术和设备》(1984年，纽约，VVR出版公司)已作过讨论，并包括刮板涂料器。

刮板涂覆包括使液体通过一固定的固体部件、一刮板和带状物之间，而刮板和带状物之间的间隙小于所施加的液体层厚度的两倍。该液体在带状物和刮板之间被刮削，而液体层的厚度在很大程度上取决于该间隙的高度。相对许多材料和操作限制来说，刮板涂料器具有其它敷料器所没有的优点，如提供光滑的涂层，无波纹、凸条或粗厚边缘。带状物可由一辊在后面支承。支承辊所提供的优点在于消除了涂覆工艺对横跨带状物的纵向张力变化的相关性，而这种变化对于纸张和塑料薄膜基片来说是很普通的。此外，刮板涂料器还能将涂料直接施加到一辊上，该辊接着将涂料传送给带状物。

不同于许多刮板涂料器的一个特征是，利用该装置可将液体导入刮削通道。如图1所示，重力供料刮板涂料器接受来自一敞口池的液体，该池由一漏斗形成并对着带状物。它需要较大的容积，以便在较宽的带状物的整个宽度上均匀地分配液体，这样，在变换涂料时要进行艰苦的清洗，并损失大量的材料。此外，颗粒和气泡可能进入刮板和基片之间的间隙，从而在涂层内形成条纹，并且在液体层和带状物之间挟带的空气是很难控制的。

薄膜供料刮板涂料器如图2所示，它接受由其它装置提供给带状物的一层涂料中的液体，但是没有所需的厚度、均匀度、或光滑度。任何多余的材料从刮板上流出，并被收集起来以供重新使用。然而，处理回用的液体流使其没有气泡或残渣进入则是很困难的。此外，由于广宽的液-气界面和较长的停留时间引起的液体蒸发可能改变材料性质，并使操作人员遭受有害蒸汽的影响。还有，如果最初的涂料层有严重的缺陷，那么这些缺陷的痕迹在经过刮削通道后很可能依然保留在那里。

模具供料刮板涂料器如图3所示，它接受来自一狭窄缝隙的液体，该缝隙与一上游管道连通，它沿带状物横向均匀分布，并将液流输送给刮削通道。该模具包括两块板，它们中间装有一块垫片或在一块板上有凹陷区，从而形成一缝隙通道。清洗涂料器或改变涂覆宽度时，需要拆下这两块板。此外，颗粒和气泡可能留存在刮板端缘和带状物之间，因为没有供它们用的其它出口，从而会在涂层中产生条纹。还有，涂层的机械方向均匀度对路线和抽吸速度的改变是敏感的，因为除了涂在带状物上，液体没有其它的出路(只因有了额外的过量进料，在这种情况下，多余的材料从模具端缘和带状物之间的上游通道处被挤出)。

输送槽供料刮板涂料器如图4A和4B所示，它接受来自一宽缝隙或输送槽的液体，而该液体是通过一窄缝隙和管道输送的，并沿带状物横向提供均匀的流动分布。清洗这类涂料器时需要拆卸两块形成缝隙和管道的板。图4A所示的涂料器会在输送槽里聚集起颗粒和凝胶体，最后可能进入刮削通道，从而产生条纹。图4B所示的涂料器会在其上游侧溢出。这种溢出物可重新使用，但容易使残渣和空气进入。

本发明的简介

本发明的一个目的是提供一种经过改进的正交流动的刮板涂料器，它可快速变换涂料液，使变换过程中的损失降到最低，以及方便地调节涂覆宽度，减少涂层条纹，减少挥发和使涂层均匀等等。

本发明的另一个目的是提供一种施加涂料的方法，该方法可获得涂层厚度的横向均匀度。

本发明的技术方案是通过以下技术方案实现的，提供一种涂料器，用来将具有一厚度的涂料液施加在一表面上，它包括：将涂料液施加到该表面的装置，该施加装置包括一具有一宽度的、至少横向延伸至所需涂覆宽度的输送槽，其中，该输送槽有一内表面和一供涂料液流出并涂覆在该表面上的敞口，并有第一和第二横向端，其中，输送槽敞口的宽度足以允许在不拆卸输送槽的情况下对该内表面进行清洗；将涂料液从输送槽的第一横向端直接输入输送槽的装置；给涂料液流动提供阻尼的刮板，其中，刮板可调节其厚度和提供阻尼；使多余涂料液从输送槽的第二横向端离开输送槽的装置；以及在输送槽内、并靠近输送槽敞口处形成一涂料液螺旋流的装置，它包括：在涂料器和该表面之间提供相对运动的装置，及使涂料液从第一横向端流动经过输送槽的宽度到达第二横向端、同时使涂料液流出敞口的装置。

本发明的技术方案还包括提供一种施加有一厚度的涂料到一表面上的方法，它包括：在涂料器和该表面之间提供相对运动；利用一输送槽将涂料液施加到该表面上，而该输送槽至少横向延伸至所需的涂覆宽度，其中，输送槽有一内表面和一供涂料液流出并涂覆在该表面上的敞口，并有第一和第二横向端，其中，输送槽敞口的宽度足以允许在不拆卸输送槽的情况下对该内表面进行清洗；在输送槽的第一横向端处将涂料液直接输入输送槽；使涂料液从第一横向端流动经过输送槽的宽度到达第二横向端，同时使涂料液流出敞口；使多余涂料液从第二横向端离开输送槽；利用刮板调节涂覆在该表面上的涂层厚度；以及使在涂料器和该表面之间提供提供相对运动的步骤和使涂料液流动经过输送槽宽度的步骤相结合而在输送槽内、并靠近输送槽敞口处形成涂料液螺旋流。

正交流动刮板涂料器与已知的刮板涂料系统相比有许多优点。由于通过少量的和非常简单的拆卸就可清洁涂料器，因此可非常快地进行从一种涂料液变换成另一种涂料液的操作。涂料器允许方便地接近其内部。还有，由于涂料器输送槽的容积较小，因此在变换过程中材料损失是极少的。在不必停止涂料器运行的情况下就可调节涂覆宽度。由于涂料液的正交流动和排出，以及没有涂料液的过度的反复循环所产生的气泡、凝胶或残渣，因此条纹减少了。在流体与带状物接触点处挟带的空气限制了较高的带状物速度。由于该系统是封闭的，因此挥发减少了。只需要相当少的精密加工的表面。在两端简单地调节刮板通道的高度，就可获得横跨带状物的均匀的涂层。而在输送槽里的较低的压力降低了泄漏和补偿涂料器零件弯曲的要求。

正交流动刮板涂料器呈现为端部供料。这消除了中央供料方式中常有的滞流区域，并简化横向改变间隙以补偿来自进口的流体压力降，而这对于涂层厚度的横向均匀度是需要的。然而，中央供料系统仍可使用，并也能获得令人满意的涂层和较容易地接近输送槽。而且，不需要缝隙，这是因为较小尺寸的刮削通道对涂料流提供足够的阻力，以便适当地分配涂料液。

附图的简要说明

图1是一种重力供料刮板涂料器的示意图；

图2是一种薄膜供料刮板涂料器的示意图；

图3是一种模具供料刮板涂料器的示意图；

图4A和4B是一种输送槽供料刮板涂料器的示意图；

图5是本发明的正交流动刮板涂料器的立体图；

图6A是图5正交流动刮板涂料器的示意的局部剖视图；

图6B是按照本发明另一实施例的正交流动刮板涂料器的示意的局部剖视图；

图7是沿图5中的“7-7”线的剖视图。

详细叙述

如图5、6和7所示，正交流动涂料器10包括一涂覆工位16，一接受涂料液的表面经过该涂覆工位16。如图所示，该表面是带状物12，带状物12经过一可变形的支承辊14，并由该支承辊14支承。在本说明书里，正交流动刮板涂料器和方法都是关于将一种液体直接涂覆在一基片上、诸如绕支承辊14运动的带状物12上进行叙述的。另一方面，也可利用中间零件、诸如传送辊和其它轧辊来将涂料转移到基片上。其它的流体也能够涂覆。基片可对着一支承面、诸如所述的支承辊、或在一自由间距内被涂覆。还有，涂料器开口不是在基片之下。

涂料器10包括一输送槽18，输送槽18横向延伸，至少跨越所需涂覆的宽度。输送槽18由弧形壁20、在横向两端的端部挡板22和24、以及敞口26所限定。带状物12移动通过在输送槽敞口26上方的涂覆工位16。挡板22和24的形状与支承辊14表面的形状相一致。输送槽18和挡板22、24与支承辊14之间的间隙足以允许带状物12在支承辊14转动时移动通过输送槽18。然而，在挡板22和24处的间隙应较小以防止涂料液30从挡板上溢出。带状物12和输送槽后直板侧面之间的间隙区域是刮削通道，涂料液流动通过该通道并形成涂层。刮板28调节提供给带状物12的涂料液30的厚度。在带状物12和输送槽18前直板侧面之间的间隙区域提供一种动态密封，以便防止液体在此位置流出输送槽。在输送槽18里的挡板22和24的横向位置可改变，以控制涂覆的宽度和横向位置。

涂料液30从储存容器36通过挡板22上的孔32送入输送槽18。任何多余的涂料液30通过在另一侧挡板24上的孔34流出，如图所示，它能够通过一过滤器或清洁器37返回到储存容器36。孔34还可提供一个出口，以清除随多余的涂料液30进入输送槽18的、不希望有的残渣或气泡。利用一泵(未画出)，以正好足够充填全部输送槽18的速率输送涂料液30。该速率等于通过敞口26以进行涂覆的、并由刮削通道间隙控制的材料离开速率，再加上通过孔34离开的、由一阀控制的多余涂料的速率。

刮板28可以是一单独的、固定在输送槽弧形壁20上的零件，或者也可以是弧形壁的一个表面。此外，刮板28可以是平的、弧形的，凹陷的或凸出的。刮板28或支承辊14可以是可弯曲的；而输送槽18和带状物12之间的间隙则可由流动压力维持。

正交流动刮板涂料器10的输送槽18可方便地和快速地移动离开带状物或其它被涂覆的表面。可使用任何通常的部件、诸如致动器38来移动输送槽18，以便进入输送槽18的内部进行清洗或其它的维修。与缝隙式涂料器(其中，形成缝隙的模具或其它部件必须拆卸)不同，这里的输送槽不必拆卸。

正交流动刮板涂料器10还包括一调节刮板28和带状物12之间距离的系统。该调节系统可包括支承着输送槽18各端的致动器38。如图所示，同一个致动器38可用来调节刮板间隙和移动输送槽18。由于靠近输送槽进口的液体压力略大于靠近出口的压力，因此在进口端的刮削间隙必须略小于在出口端的刮削间隙，以获得横向均匀的涂层。调节系统必须能够单独调节在各端的刮削间隙。而致动器38也能相互独立地工作。

调节系统还可抵挡使输送槽18、刮板28和支承辊14变形的由重力、流体动力、热力和其它力所产生的应力，所有这些都可能使涂料横向不均匀地涂覆在带状物12上。这种抵挡力是可获得的，例如，在输送槽18下面设置一埋置的、充满液体的、并沿带状物横向延伸的软外壳，或使用不连续的、可略微变形的固定件或转动横跨带状物12定位的螺钉，或利用在输送槽两端之间的、附设的致动器38。此外，也可使刮板28和输送槽18组件具有足够的刚度，以防止倾斜变形。不管怎样，输送槽18和刮板28应可从支承辊14处退回，以便拼接通道、倒出涂料和调换涂料。

输送槽可以是任何形状，当然最好是如图所示，具有光滑的、连续的壁，以防止可能在角落处发生的涂料液滞留的情形。输送槽18从其顶部的敞口处凹进去，并使端部挡板22和24固定在输送槽18内，从而只允许涂料液横向线性移动。输送槽18最好直接安装在支承辊14下面，以便当输送槽18退离支承辊14时防止涂料液30溢出。

输送槽18的形状沿横向是不变的，因此，与输送槽相一致的端部挡板22和24可滑动至任何位置，并可很容易地卸下以便清洗。在输送槽18顶部的敞口26必须足够宽，以便当输送槽移动离开带状物12时，可放进手指或其它适当的工具以清洗输送槽18的壁。输送槽18的敞口26比缝隙式涂料器上的缝隙大得多(在已知的实际使用中，缝隙的宽度一般在0.00254和0.254厘米(0.001和0.100吋)之间)。

输送槽18的横截面是足够大的，以保证在输送槽18里只有较低的工作压力，但又是足够小的，以避免在调换涂料时浪费多余的材料。较低的槽压力降低了在输送槽18和支承辊14之间的分离力，从而有助于防止破坏动态密封。

涂料液30通过在挡板22上的孔32从一横向端进入输送槽18，并沿着横过输送带运动方向的方向移动经过输送槽18。当涂料液30被施加到带状物12时，在下游方向的带状物运动与经过输送槽18的、横向流动的涂料液运动相结合，产生一个螺旋形的涂料流。可看到随涂料液30进入输送槽18的气泡、凝胶、或残渣颗粒留在螺旋流里，而不是进入刮削通道。通过出口孔34的少量泄流将清除这些和其它不需要的东西。这种螺旋流将大大减少由截留在刮削通道里的气泡、凝胶、或残渣颗粒产生下游条纹的潜在可能性。

参看图6A，刮板28有一下游后边缘42和一上游前边缘44，它们与挡板22和24面向带状物12的表面和输送槽18在后直板一侧上的壁的相交线在同一直线上。输送槽18还有一相对的、前直板边缘46。后刮削边缘42位于涂料液30、刮板28和周围空气的相交处，涂料的顶面从该处延伸。如图6B所示，刮板表面和输送槽的壁不必一定是不连续的。前直板边缘46位于涂料液30、输送槽18和周围空气的相交处，而一液-气交界面从该处延伸至涂料液30、带状物12和周围空气的相交处，涂料的底面自该处延伸。如图所示，挡板22和24的顶面与输送槽18的上边缘齐平。此外，该顶面可高于该上边缘，以允许刮削通道有一个较大的间隙，以便提供厚涂层，同时不允许涂料液通过挡板横向渗漏。

从带状物12至后刮板边缘42的垂直距离48略小于涂料液厚度的两倍，并且是带状物12和刮板28之间的最小间隙。为获得均匀的涂层，从输送槽18的进口端到出口端可以略有不同。从带状物12到前刮板边缘44的垂直距离50应该略大于距离48，以保证通过刮削通道至后边缘42有一个逐步减小的间隙(即提供一个略微收敛的刮削通道)。在刮板边缘42和44之间的刮板表面的形状可是平的、略微凹入的、或略微凸出的。该表面的长度应该至少大于距离48的10倍。从带状物12至边缘46的垂直距离52大致等于距离50。沿着输送槽18顶面处、后直板输送槽边缘(其与前刮板边缘44在同一直线上)与前直板输送槽边缘46之间的距离是足够大的，以便当输送槽18退离带状物12和支承辊14时，能方便地进入输送槽18进行清洗。

在不超出本发明的范围和构思的情况下，可对本发明作出许多变化和修改。例如，本发明可容易地适应于这样一种结构，在这种结构里输送槽以自由的、无支承的间距提供给带状物。在这种配合里，输送槽和带状物之间的间隙是由流动压力维持的，而该流动压力可平衡因张紧带状物偏移所产生的压力。同样，本发明还可与这样一种结构一起使用，在这种结构里，将输送槽提供给带状物，而该带状物由一可变形的、例如复盖着一橡胶层的支承辊所支承。同样的，其间隙可由流动压力、诸如通过平衡由变形的弹性表面产生的压力来维持。此外，刮板本身也可变形(可变形的刮板常被称为是一刮刀)。

Claims (10)

1．一种涂料器，用来将具有一厚度的涂料液施加在一表面上，它包括：将涂料液(30)施加到该表面的装置，该施加装置包括一具有一宽度的、至少横向延伸至所需涂覆宽度的输送槽(18,18’)，其中，该输送槽有一内表面和一供涂料液流出并涂覆在该表面上的敞口(26)，并有第一和第二横向端，其中，输送槽敞口(26)的宽度足以允许在不拆卸输送槽(18,18’)的情况下对该内表面进行清洗；

将涂料液(30)从输送槽(18,18’)的第一横向端直接输入输送槽(18)的装置；

给涂料液流动提供阻尼的刮板(28)，其中，刮板可调节其厚度和提供阻尼；

其特征在于，还包括：

使多余涂料液(30)从输送槽的第二横向端离开输送槽(18,18’)的装置；以及

在输送槽(18,18’)内、并靠近输送槽敞口(26)处形成一涂料液螺旋流的装置，它包括：在涂料器(10,10’)和该表面之间提供相对运动的装置，及使涂料液(30)从第一横向端流动经过输送槽(18,18’)的宽度到达第二横向端、同时使涂料液流出敞口(26)的装置。

2．如权利要求1所述的涂料器，其特征在于，输送槽敞口(26)的宽度大于0.25厘米。

3．如权利要求1所述的涂料器，其特征在于，还包括调节施加到该表面上的涂料液宽度的装置，其中，该调节装置包括安装在输送槽内各横向端的第一和第二挡板(22,24)，其中，挡板(22,24)的形状对应于输送槽(18,18’)的形状，而输送装置包括在第一挡板(22)上的孔(32)，而使多余涂料液流出输送槽的装置包括在第二挡板(24)上的孔(34)。

4．如权利要求1所述的涂料器，其特征在于，还包括将涂料液(30)传送给输送槽(18,18’)以在输送槽(18,18’)内保持涂料液的预定液面高度的装置。

5．如权利要求1所述的涂料器，其特征在于，还包括调节输送槽敞口(26)和该表面之间垂直距离的装置，以及调节刮板(28)和该表面之间垂直距离的装置。

6．如权利要求1所述的涂料器，其特征在于，还包括使输送槽(18,18’)移动离开该表面的装置，以及调节输送槽敞口(26)和该表面之间垂直距离的装置，其中，移动装置和调节装置组成一单独的系统。

7．如权利要求5或6所述的涂料器，其特征在于，在刮板(28)和该表面之间的垂直距离从输送槽(18,18’)的第一横向端到第二横向端逐渐增加。

8．一种施加有一厚度的涂料到一表面上的方法，它包括：

在涂料器(10,10’)和该表面之间提供相对运动；

利用一输送槽(18,18’)将涂料液(30)施加到该表面上，而该输送槽至少横向延伸至所需的涂覆宽度，其中，输送槽(18,18’)有一内表面和一供涂料液流出并涂覆在该表面上的敞口(26)，并有第一和第二横向端，其中，输送槽敞口的宽度足以允许在不拆卸输送槽的情况下对该内表面进行清洗；

在输送槽(18,18’)的第一横向端处将涂料液(30)直接输入输送槽(18,18’)；

使涂料液(30)从第一横向端流动经过输送槽(18,18’)的宽度到达第二横向端，同时使涂料液(30)流出敞口；

使多余涂料液从第二横向端离开输送槽；

利用刮板(28)调节涂覆在该表面上的涂层厚度；以及

使在涂料器(10,10’)和该表面之间提供相对运动的步骤和使涂料液流动经过输送槽宽度的步骤相结合而在输送槽(18,18’)内、并靠近输送槽敞口(26)处形成涂料液螺旋流。

9．如权利要求8所述的方法，其特征在于，还包括将涂料液(30)传送给输送槽(18)以在输送槽内保持涂料液的预定液面高度。

10．如权利要求8所述的方法，其特征在于，还包括保持在远离输送槽(18,18’)第一横向端位置处的刮板和该表面之间的垂直距离大于靠近输送槽(18,18’)第一横向端的位置处的刮板和该表面之间的垂直距离。

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