CN107921465A - 产品计量装置 - Google Patents

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Abstract

公开了一种用于调节涂敷于表面的可流动产品深度的计量装置，所述表面能够相对于所述计量装置移动，通过引向所述表面的空气幕来实现所述调节。所述计量装置包括具有内腔和用于将所述内腔(12)连接至超环境压力的气体源的进口的主体(10)；以及与所述腔室相通并具有嘴部的开口(16)，自腔室的气体经过所述嘴部朝向所述表面排出以形成空气幕。多孔或网状膜(18)被紧固至装置的主体或与装置的主体一体形成，以位于气体经由所述开口的嘴部排出的路径上。

Description

产品计量装置
技术领域
本发明涉及一种用于调节涂敷于表面的可流动产品的深度或准平的产品计量装置，所述表面能够相对于所述计量装置移动，通过引向所述表面的空气幕来实现所述调节。本发明还涉及一种组合有这样计量装置的表面涂敷系统。
背景技术
用于产生空气幕的装置，有时又被称为空气刀，通常包括与增压空气源相连的腔室，空气从所述腔室通过细长开口排出至环境大气中。空气幕被引向相对于其运动的表面，所述空气幕中的空气通常沿垂直于所述表面的方向行进。所述空气幕可以用于不同的目的，例如干燥表面、吹除杂物、将材料限制在传送带的表面上，去除或控制所施加的液体层的厚度以及按尺寸分离颗粒。这种空气幕的典型特征在于高出口气流，这又在压缩空气所朝向的表面上产生了高强度的冲击空气。
发明内容
根据第一方面，本文提出一种用于调节涂敷于表面的可流动产品的深度或准平的产品计量装置，所述表面能够相对于所述计量装置移动，通过引向所述表面的空气幕来实现所述调节，所述计量装置包括具有内腔和用于将所述内腔连接至超环境压力的气体源的进口的主体；以及与所述腔室相通并具有嘴部的开口，自腔室的气体经过所述嘴部朝向所述表面排出以形成空气幕；其中多孔或网状流动调节膜被紧固至装置的主体或与装置的主体一体形成，以位于气体经由所述开口的嘴部排出的路径上。
在本文中所用的术语“可流动产品”包括液体产品和例如粉末或其它微粒材料的可流动固体产品。
在本文中所用的术语“开口”往往包括单一的槽和一系列孔，通过其能够排出空气幕。开口的最外面的部分是指它的嘴部。所述开口或其嘴部可以具有适合于符合相对表面的任何形状。例如，它们可以呈现细长的四边形，或曲线，或任何其它闭合或开放形状的形式，从而允许开口的嘴部与将被排出气体朝向的相对表面基本等距。相对表面可以是平坦的平面或圆柱体，或者呈现对于预期用途可能有利的任何其它形状。
尽管在本公开中，某些术语与本领域常用的“空气”关联使用，但是这种产品计量装置能够用其它气体来运行，并且例如能够通过从开口的嘴部中排出任何其它压缩气体来形成“空气幕”。因此术语“空气”不应作限制性解释。
当在空气出口和面对它的表面之间具有小的间隙下使用常规的空气刀(没有流量调节膜)时，间隙中的压力能够保持相对较高并且类似于腔室内的压力。由于产生的流动速率，“横向”地，主要是在相反于表面的运动方向上，实现了与环境压力的平衡。这样无接触的空气刀通常在相对高压下和在平行于表面运动的方向的高流速下运行。
对于某些应用，需要控制空气朝向任何物体的表面上的冲击空气速度。例如，冲击气流太强或流速太高可能会改变或损害相对表面。另一方面，排出气流太弱或其流速太低可能会阻碍空气刀的预期用途的功效，和/或需要缩小到表面的距离，以减少出口和冲击之间速度的进一步损失。然而，对于传统的空气刀而言，为了实际的工程考虑，这种变窄在低于一定的间隙的情况下是不现实的，这是使用这种装置的技术人员容易理解的。尽管产品计量装置与其目标表面之间的期望距离可随着预期用途而变化，传统的空气刀几乎不能放置得比约6mm更近。
本发明提出的产品计量装置不同于传统产品计量装置在于具有覆盖(并且部分遮蔽)所述开口嘴部的膜。该膜在空气流动的路径中呈现流动限制，并且使得气流的流速减小而不会降低开口的嘴部与传送带的相对表面之间的间隙中的压力。换句话说，对于给定的内部压力Pi(即在内部腔室中)，常规的产品计量装置试图在Pi与开口下游的环境压力之间实现相对较高的压降，以产生相对高的流速，在开口附接膜则相反地试图在开口的下游实现相对较低的压降，与缺少膜的类似的参考装置相比，流速从而显著降低。下面将被更详细描述的合适的膜也可以被称为流动调节膜。
在本发明的一些实施例中，流动调节膜设计并构造成在环境模式下(T＝25℃，气体为空气，计量装置和表面之间的距离基本上是无限的)所述膜对所述腔室施加最小反压，这样的压力差ΔP-am由以下定义
ΔP-am＝P腔室-am-P环境,
其中P腔室-am是腔室中的压力,P环境是环境压力,ΔP-am为至少0.2巴,至少0.4巴,至少0.7巴,至少1巴,至少1.5巴,至少2巴,至少3巴,至少5巴,至少10巴,或至少20巴。术语“最小反压”在本文中是指穿过膜以实现任何气体从中流过的所需的最小压差。
还能够通过该差来表征流动调节膜的流动阻力的存在对腔室内压力的影响。在一些实施例中，在计量装置处于环境模式中并且所述膜与产品计量装置分离的情况下，无膜压力差ΔPml由以下定义：
ΔPml＝P腔室-ml-P环境；
其中P腔室-ml是没有膜的情况下腔室内的反压，而压力差比RΔP由以下定义：
RΔP＝ΔP-am/ΔPml；
所述压力差比至少是7，至少是10，至少是15，至少是20，至少是30，至少是50，或者至少是100。
与通常位于距离空气幕所指向的表面几毫米的常规空气刀相反，流动调节膜的使用使得开口嘴部和表面之间的距离能够小于4毫米，或小于2毫米，或小于1毫米或小于0.5毫米。
在本公开的一些实施例中，在所述计量装置和表面之间的间隙中流动的空气幕基本上没有湍流，以实现在装置下游的表面的产品涂层具有均匀深度。在一些实施例中，这种均匀的产品涂层能够在涂层深度上显示出小于涂层平均深度的10％，或小于5％，或小于2％或小于1％的变化。这种涂层深度能够通过能够测定表面上方产品涂层厚度的合适仪器来测量。取决于涂层的深度，相关合适的测量技术可以包括显微镜或任何其它具有相关尺寸范围的准确度和精度的厚度测量仪器。典型地，在沿着目标表面的宽度和长度许多点(例如，至少10个)重复这种测量，并且计算其平均值以得到特定产品涂层的平均深度。
尽管已经报道了新的常规空气刀的开发者通过增压室或开口的特定设计而通常努力提高排出的流速，但是根据本教导的产品计量装置试图抑制这种效应。
在运行设置中，产品计量装置安装在离目标表面预定的距离处。由于通过使用计量装置可移动的材料(例如液体或可流动固体)通常在相对表面(例如传送带)上形成非常薄的层，为了所有的实际目的，目标表面是相对表面本身。产品计量装置开口通常在垂直于相对表面的行进方向的方向上延伸。膜的外表面与目标表面之间的、在垂直于被冲击的相对表面的方向上的距离可以被称为安装间隙。在一些实例中，所述安装间隙为约2.00毫米以下，1.5毫米以下或1.0毫米以下。安装间隙能够窄到900μm以下，800μm以下，700μm以下，600μm以下，500μm以下，400μm以下，或300μm以下；安装间隙可选地为至少50μm或至少100μm。在特定实施例中，所述安装间隙的范围在200μm到1200μm之间或在0.5毫米到1.0毫米之间。
发现这种具有创造性的产品计量装置在当用干燥材料(例如，用颗粒薄层，或甚至用其单层)涂敷表面时，在用于固体颗粒的尺寸分类方面，以及在控制施加在面对产品计量装置的表面上的液体的厚度方面，主要是在限制产品计量装置的上游区域中多余材料(无论是干燥形式还是液体形式)方面，特别有效。
根据第二方面，本文提出一种用于将可流动产品的均匀涂层施加到表面上的系统，在该系统中，将过量的产品放置在表面上，并且将表面移动到计量装置的下方，所述计量装置将空气幕引向表面以达到所需的涂层深度，并使产品均匀地铺展在表面上，其中所述计量装置包括具有内腔和用于将所述内腔连接至超环境压力的气体源的进口的主体；以及与所述腔室相通并具有嘴部的开口，自腔室的气体经过所述嘴部朝向所述表面排出以形成空气幕；并且其中多孔或网状流动调节膜被紧固至装置的主体或与装置的主体一体形成，以位于气体经由所述开口的嘴部排出的路径上。
根据本公开的第三方面，提出了一种用于将可流动产品的均匀涂层施加到表面的方法，该方法依赖于上述产品计量装置或系统。
附图说明
将进一步通过举例的方式参考下列附图说明实施例，其中：
图1是产品计量装置的透视图；
图2是图1所示的产品计量装置的一部分的剖视图；
图3示意性地示出了传统产品计量装置排出开口的嘴部；以及
图4的视图与图3类似，示出了图1和2的产品计量装置的排出开口的嘴部。
具体实施方式
以下结合附图的说明书描述使得相关领域的普通技术人员可以实践本公开的教导。附图仅以说明性讨论为目的，并不尝试披露比对本公开的基本理解所必须的实施例更详细的结构细节。为了清楚和简单起见，附图描绘的一些对象可能不按比例显示。
图1和2所示的产品计量装置包括限定内腔12的细长管状主体10。主体10通过支承架14安装在传送带表面20(示出于图3和4)的上方。通常，管状主体的长度与传送带的宽度是相当的，主体的长度垂直于相对运动的方向。空气在超环境压力下从合适的来源例如压缩机或鼓风机通过在主体10的一端处或附近的入口(未示出)进入腔室12。作为一种替代，能够通过位于主体中心的入口和/或沿主体定位的两个或以上的入口将气体引入腔室内。
腔室内的气压能够高达10,000千帕，或高达2,000千帕，或高达1,000千帕，并且通常在200千帕至1,000千帕之间，或在200千帕至800千帕之间。排出开口16在垂直于图2平面的方向上延长，使得压缩气体从腔室12中逸出以产生空气幕。
图1和2中的产品计量装置与常规空气刀不同在于多孔或网状流动调节膜18的设置，该膜紧固在主体10的外表面以搁置在开口16的嘴部之上。将所述膜18附着于主体10的方法是不重要的，并且其能够通过3D打印的使用而与主体10一体地形成。尽管在当前附图中，所述产品计量装置的开口显示为细长的线；这样的形状不应构成限制。如果优选用于任何特定用途，细长的线可以具有适合于所需效果的任何宽度。在一个实施例中，细长形状的开口具有范围在0.1-2.5mm或0.5-2.0mm的宽度。
若所述膜是网状的，其可以由有机或无机的材料形成，例如塑料材料，陶瓷，硅土，金属或它们的结合，所述材料是不透气的但形成有细孔以使气体(如空气)通过。因此所述膜可以是任何这样材料的(如无机材料或有机塑料聚合物的)穿孔板或任何这样材料的(玻璃、金属或塑料纤维的)编织或无纺纤维的网。若所述膜是多孔的，所述膜的织物本身具有能够使气体通过的微孔(通常也成为“开孔(open cells)”)。
无论是由有机塑料聚合物、无机材料或两者的复合材料所构成的膜是已知的并且可商购获得各种流动构造。多孔塑料膜可由各种热塑形材料制得，包括乙烯-醋酸乙烯(EVA)、高密度聚乙烯(HDPE)、聚酰胺(PA)、聚碳酸酯(PC)、聚乙烯(PE)、聚醚砜(PES)、聚酯(PET)、聚丙烯(PP)、聚四氟乙烯(PTFE)、聚氨酯(PU或TPU)、聚偏二氟乙烯(PVDF)和超高分子量聚乙烯(UHMWPE)的至少一种。共聚物可以例如由PE/PET,PE/PP和PC/ABS(丙烯腈-丁二烯-苯乙烯)等等制得。
无机膜可以由陶瓷制得，例如氧化铝、碳化硅、氧化钛和氧化锆，或由玻璃态材料例如硼硅酸盐制得。无机多孔膜也可以由金属制得，例如铝、镍和钛，或由其金属氧化物和金属合金制得，例如青铜、镍合金和不锈钢。
所述膜也可以由有机和无机材料复合而成，无论每种材料是否构成膜的单独的层(如一个材料支承另一个材料)和/或所有材料共同形成所述膜。这样的复合材料可以例如包括塑料聚合物，以及金属和/或玻璃纤维。
如容易理解的那样，可以用于根据本教导的产品计量装置的膜的各种化学种类和物理结构可以提供各种表面性质，仅举几例，例如亲水性或疏水性，以及光滑度或粗糙度。有关这些性质的信息通常由膜供应商提供，但可以通过标准方法容易地评估。流动调节膜的任何这种性质都是可接受的，只要它与所需的加压气体流速和模式相兼容，流动模式还取决于膜和产品计量装置将被引导到的表面(固体或液体)之间的间隙。任何膜用于特定目的的适合性可以通过本领域技术人员的常规实验来确定。
虽然膜在所述表面的方向上以非接触模式工作，但在一些情况下，所述膜在所述产品计量装置上游侧可能会与被所述产品计量装置限制的液体或其它材料接触，但所述接触不发生在所述开口16的嘴部区域中。例如，如果所述产品计量装置面向涂敷有液体的传送带以在通过产品计量装置下方之后控制涂敷的传送带的液体薄膜的厚度，在所述产品计量装置嘴部的上游产生的液体坝的高度可足以与所述产品计量装置的主体的侧面接触，尽管气流会使得所述产品计量装置的嘴部免于与所述液体接触。在这种情况下，进一步期望的是，所述膜相对于这样任选接触的液体或物质是化学惰性的和耐受的。
取决于腔室内上游气体的气压和/或开口嘴部处的期望流速，所述膜可以变化，并且除别的以外，可以例如具有不同的厚度(例如高达1毫米)和/或细孔和/或网孔密度和/或微孔。最好是，能够使气体穿过所述膜的通道或孔隙应当在整个嘴部区域中基本一致，以便沿着所有开口位置获得基本上相同的流速。有利地，这样的孔或通道随着时间的推移具有基本恒定的结构。所述膜(和其中的孔或微孔)的结构稳定性可以延长所述产品计量装置的寿命和/或减少替换所述膜的需要。一旦气体的流速在施加预定的上游压力下不再均匀或不可控制的时候，则膜或产品计量装置将被认为是不太合适的，因此也达到它的终止寿命。
适用于本教导的膜的细孔或网眼孔径或微孔的直径是100微米(μm)以下，典型地是50微米以下，或30微米以下，通常是20微米以下，或10微米以下或8微米以下，或6微米以下，或4微米以下，或2微米以下，甚至是1微米以下。然而，这样的孔、孔径或微孔不需要太小，否则膜将对流速形成过度的阻力和/或需要增加腔室内的气体压力。因此，合适的膜包括至少为1纳米、至少为10纳米、至少为100纳米或至少为200纳米的通道。直径的范围在100纳米至10微米之间，或甚至是1微米到10微米之间是合适的。
如所述的，所述膜的细孔或网眼孔径或微孔的大小可以影响在膜上游的腔室内形成气体压力和膜下游的气体流速之间的关系。通常地，当用来转移或准平液体时，随着粘度的增加需要更高的气压，并且当转移或准平颗粒时，随着颗粒大小的减小需要更高的气压。
除了先前提到的通道大小的考虑外，所述膜的机械性能和产品计量装置的形状均可以影响其持续的压力和/或由此产生的流速。各种膜可适用于各种所需的效果。例如，如果产品计量装置是用于准平液体，形成较厚液体层将比同样液体的较薄层所需要的气压更低。各个粘度的液体可能适应或需要不同的膜。
在一个实施例中，所述膜是由抗压力的不可膨胀的微孔膜构成，所述微孔的直径小于50微米、小于40微米、小于30微米、小于20微米，孔的近似直径有利地在约1至10微米(μm)的范围内。在这种情况下，术语“孔”需要被理解为包括任何形状的空腔，例如，蛇形。对于至少一些应用来说，所述膜的优选性质为耐磨、抗撕裂、耐溶剂、疏水、防水和透气。它的透气性应该很低，换句话说，膜应该提供显著的流动阻力。多孔膜可以由它们可能包含的孔隙空间的一部分来限定。具有至少40％，至少50％，至少60％或至少70％的孔隙率的膜是合适的。最高孔隙率取决于形成所述膜的特定材料，那些具有较高抗张强度的材料能够兼有较高的孔隙率的同时保持膜整体的令人满意的机械性能。在一些实施例中，取决于特定材料在特定气压下可能提供的流动阻力，孔隙率不应超过95％、90％或85％。在一个实施例中，所述膜的孔隙率在60-90％的范围内，或在75-85％的范围内。
所述膜可以是，例如由英国PIL Membranes Limited提供的基础箔(Base Foil)。所述膜的材料可以是聚氨酯。膜应该是基本均匀的并且没有针孔、薄弱点和任何可能局部影响膜功效的缺陷。由于所述膜是微孔的，在实践中被拉紧的膜所需的膜厚度取决于当下感兴趣的空腔的比重和形状。
在一些实施例中，所述膜的厚度可以在300-600微米的范围内，优选在300-450微米的范围内。除了所述膜的厚度外，所述膜表面重量还取决于形成膜的材料、其密度和“孔隙率”水平或每单位面积的细孔的数量/大小。对于具有相对较低密度的材料(例如塑料材料)和由其制成的具有较高孔隙率的膜来说，膜的表面重量可以低至100克每平米，或更低。对于具有相对较高密度的材料(例如金属或合金)和由其制成的具有较低孔隙率的膜来说，膜的表面重量可以高达一个数量级以上。这样的膜可以具有高达约1200克每平米，1000克每平米，800克每平米，600克每平米，或者甚至高达约400克每平米的表面重量。膜的表面重量可以合适地处于100-300克每平米、120-200克每平米或140-180克每平米的范围内。当供应商不另外提供时，膜密度可以用作估计其孔隙率。取决于膜的制得材料，膜的密度可以在约0.3克每立方米(例如由塑料材料制得具有约75％孔隙率的膜的密度)至高达8克每立方米(例如由陶瓷材料制得具有约40-50％孔隙率的膜的密度)或高达4-5克每立方米(例如由金属或合金制得的膜的密度)的范围内。在一个实施例中，所述膜的密度在0.33-0.38克每立方米的范围内。所述膜的收缩率应当优选地不超过8％。
在腔室12中的气压在约1，000千帕下，所述膜的流动阻力应当这样以允许2公升每分钟每平方毫米的流速。可以选择膜和运行条件以产生高达5公升每分钟每平方毫米，或高达3公升每分钟每平方毫米，或甚至高达1公升每分钟每平方毫米的流速。尽管产品计量装置可以以足以达到所需效果的任何流速运行，但这种速率一般至少为0.01公升每分钟每平方毫米，或者至少为0.1公升每分钟每平方毫米。任何不会导致膜的不可逆变形的流速都是允许的。
可以在模具中，即在冲模和底模之间预成型所述膜，所述冲模在排出开口16的嘴部处具有基本上的主体10的形状。膜可以在适合于膜的组成和结构的条件下以任何合适的受控方式在模具中压制，从而保持模具的形状。例如，将本文举例的塑料膜(基础箔)压入模具中1-2小时同时在120-130℃下接受热处理以保持冲模的形状。只要这种预成型条件不会对膜的性能产生负面影响，不同的压缩力、持续时间和温度对于不同的膜可能是适当的。然后可以将预成型的膜机械地或通过粘合剂附接到产品计量装置的主体上。
或者，产品计量装置的主体可以用作为冲模，膜的变形就地发生。热处理允许更好地控制膜的机械性能，从而更好地控制喷嘴出口处的流速减少。从图4中可以看出，膜18可以在膜两侧的压力差的作用下轻微拉伸并且不明显地从开口16的口部移开，并且认为在与产品计量装置的主体的外表面接触的同时在膜上施加的热量改变了围绕开口的膜的“延展性”，从而改进了对面向开口的膜的延展性的控制。
例如，膜可以在适当的模具中形成，同时粘附到用作为冲模的产品计量装置的主体上。模具可以衬有薄片，防止产品计量装置主体、粘合剂或膜无意中粘附到模具的壁上。在插入产品计量装置主体时，定位一条热熔粘合箔以覆盖产品计量装置的与开口相邻的开口的表面。然后可以加热(例如，在130-140℃下1-2小时)模具以允许粘合箔粘附到产品计量装置主体上。可以从模具上取下保护薄片。在将膜插入模具之前，小心地从开口区域除去粘合剂，随后膜被所述产品计量装置塑造，其中所述产品计量装置已经经过处理以承载用于将采用所期望形式时的膜进行附接的粘合区域。包括所述膜和已粘合处理的主体的模具可以进一步被加热以允许膜经由预先施加的热熔粘合剂而粘附到所述主体上。这种加热可以在任何与选定的膜和粘合剂相容的温度和持续时间下进行。对于由乙烯丙烯酸(EAA)制成的热熔粘合剂，二次加热例如可以在约100℃下进行1.5-2小时。在所述膜粘附至所述产品计量装置的主体后，模具(例如通过空气冷却)冷却回到环境温度，并将装置从所使用的模具中取出。可以在模具的各部分之间使用隔离物来控制可能不同地施加在膜的各个区域上的压力(例如，以防止在开口的区域中的微孔结构的有害改变)。
虽然以上用热熔粘合剂举例说明，但是可以通过与膜和产品计量装置相容的任何其它类型的非反应性粘合剂来实现将膜固定到产品计量装置的主体上，例如干燥粘合剂、压敏粘合剂或接触粘合剂；以及反应性粘合剂，无论是单部分还是多部分。
选择用于将膜紧固到产品计量装置主体上的粘合剂材料和/或执行这种粘合的条件可另外用于使膜在这样的粘接区域中基本不能使气体流动透过，而细孔、网孔或微孔(视情况而定)仅仅或基本上在开口区域中保持“运行”(即“打开”)。
在基础箔中，微孔是随机分布的，不一定形成直的微通道。已发现，这种相对曲折性在钢箔上形成直径为50μm的孔时产生优异的结果。不希望受限于任何特定的理论，可以相信的是，对于具有相似横截面尺寸的通道，那些“跟随”穿过膜厚度的更曲折的路径能够更有效地保持穿过膜的相对较低的压降，和/或减小在下游排出的压缩气体的流速。穿过膜的微通道的这样“曲折”性能，虽然不是必不可少的，但可以促进通过膜(和相对表面)的内部压力和/或排出流速的扩散的更加均匀的“传输”。采用具有圆形横截面的均匀间隔的直线微通道阵列作为简化的示例，膜的下游侧的孔可以排出具有宽圆柱形或圆锥形流形状的一系列微射流。与可能影响相邻射流之间的干扰以及此类微射流阵列对目标表面的冲击的许多参数无关，所得到的“模式”可被认为是相对可预测的。现在取一个微孔膜，其中每个孔上游的气体所遵循的路径可能是不一样的，即使下游孔相对均匀地分布在膜上，在这种情况下，所得到的射流可能具有较少的可预测的形状和流动路径。令人相信的是，这样的现象对目标表面整体提供了更均匀或“更平滑”的冲击。
如前所述，申请人已经进行了产品计量装置的带有和不带有膜的对比实验。简而言之，将产品计量装置安装在涂布台上，以便可以相对于附着在涂布台上的衬底移动。将一个相对粘稠的(在24℃下约150毫帕·秒)成膜试验溶液的两厘米长的“线”施加到塑料箔(由聚酯制成并具有约100μm的厚度)的条带上，箔被固定在涂布台上，使得在所述产品计量装置运动期间箔与所述产品计量装置重叠。在刀刚好朝向下述的测试液体和塑料条带的一端移动之前，在所述条带的另一端将液体(将20％的DSM Coating Resins,LLC的BT9在蒸馏水中稀释并完全中和)施加在所述产品计量装置的下游并平行于所述产品计量装置。被控制的少数参数是：a)产品计量装置的尖端和箔之间的间隙的大小(在200μm，400μm或800μm的阶段)；和b)空气压力(0巴，0.5巴，2巴，3巴或4巴，1巴相当于100千帕)。各个压力条件下在喷嘴尖端产生的流速，无论喷嘴有没有膜，都被监测。
在产品计量装置通过并且随后传递有限量的测试液体之后，将塑料条带转移到热板上，并且将测试液体在60℃下干燥5分钟。肉眼评价干燥后的薄膜的相对光滑度或粗糙度，以及在沿着条带(和其上的干燥层)的宽度和长度的许多单独点处测量的厚度。
产品计量装置在没有膜的情况下进行测试，但是使用空气(常规产品计量装置控制)和膜(具有约10-50μm的微孔的基础箔)。产品计量装置的尖端均定位在测试液体的表面、由产品计量装置的非接触位移产生的测试液体层和由此产生的气流模式的上方。
这些实验显示了在测试条件下，不具有膜的传统产品计量装置会在通过产品计量装置在测试液体上的位移形成的层的表面上产生湍流，使得干燥的测试液体表现出粗糙/波浪状的表面。另一方面，在间隙大小和空气压力的同样条件下，膜的存在(流速为1.14公升每分钟每平方毫米)使得测试液体的干燥层具有光滑的表面，只要下游液体足够，去除多余的液体(被产品计量装置向下推)有利地提供均匀的厚度。
用直径约1-3μm的固体珠子进行类似的实验，球形颗粒最初位于它们相对粘附的表面上。在膜不存在的情况下，产品计量装置使颗粒不规则地移位以产生具有孤立的珠子簇的低表面覆盖度，估计珠粒簇覆盖了小于10％的衬底表面。在膜固定在其上的情况下，所述产品计量装置均匀地分布/施加珠子，以形成覆盖度估计为表面的至少65％的相对连续的颗粒薄膜。在这样涂层中观察到的不连续通常是一个或两个颗粒大小的数量级。应当理解的是，这种覆盖是由有限量的颗粒经过产品计量装置的单次通过所得的。
在本公开的说明书和权利要求书中，每个动词“包括”、“包含”、“具有”以及他们的结合用于表示动词的宾语或多个宾语不一定是动词的部件、组分、元素、步骤或部分的完整列表。这些属于包括术语“由...组成”和“基本上由...组成”。
如本文所使用的，除非上下文另有明确规定，否则单数形式“一”，“一个”和“该”包括复数引用并意指“至少一个”或“一个或多个”。
位置术语诸如“上”、“下”、“右”、“左”、“底部”、“以下”、“较下”、“低”、“顶部”、“以上”、“较高”、“高”、“垂直”、“水平”、“后退”、“前进”、“上游”和“下游”等，以及其语法变体，在本文中以示例性为目的来说明某些部件的相对定位或布置，表示本说明的第一和第二部件或者两者。这样的术语不一定是表面这样的关系，例如，一“底”组件在“顶”组件之下，因为这样的方向可以翻转、旋转、在空间中移动、放置在对角方向或位置、水平或垂直地放置、或类似的改变。
除非另有说明，否则在用于选择的选项列表的最后两个成员之间使用表达“和/或”指的是对选择中的一个或多个的选择是适当的并且时可行的。
在讨论中，除非另有说明，否则修饰本发明实施例的一个或多个特征的条件或关系特性的诸如“基本上”和“约”的形容词应理解为意指条件或特性是定义在对于实施例的操作上可接受的容许范围内。
虽然已经根据某些实施例和通常相关联的方法描述了本公开，但是实施例和方法的改变和置换对于本领域技术人员将是显而易见的。本公开将被理解为不由在此描述的具体实施方式来限定，而是仅由所附权利要求的范围来限定。

Claims (20)

1.一种用于调节涂敷于表面的可流动产品的深度或准平表面的产品计量装置，所述表面能够相对于所述计量装置移动，通过引向所述表面的空气幕来实现所述调节，所述计量装置包括具有内腔和用于将所述内腔连接至超环境压力的气体源的进口的主体；以及与所述腔室相通并具有嘴部的开口，自腔室的气体经过所述嘴部朝向所述表面排出以形成空气幕；其中多孔或网状流动调节膜被紧固至装置的主体或与装置的主体一体形成，以位于气体经由所述开口的嘴部排出的路径上。
2.根据权利要求1所述的产品计量装置，其中所述流动调节膜设计并构造成在环境模式下(T＝25℃，气体为空气，计量装置和表面之间的距离基本上是无限的)所述膜对所述腔室施加最小反压，这样的压力差ΔP-am由以下定义
ΔP-am＝P腔室-am-P环境；
其中P腔室-am是腔室中的压力，P环境是环境压力，所述压力差ΔP-am为至少0.2巴，至少0.4巴，至少0.7巴，至少1巴，至少1.5巴，至少2巴，至少3巴，至少5巴，至少10巴，或至少20巴。
3.根据权利要求2所述的产品计量装置，其中在所述计量装置处于所述环境模式中并且所述膜与产品计量装置分离的情况下，无膜压力差ΔPml由以下定义：
ΔPml＝P腔室-ml-P环境；
其中P腔室-ml是没有膜的情况下腔室内的反压，而压力差比RΔP由以下定义：
RΔP＝ΔP-am/ΔPml；
所述压力差比至少是7，至少是10，至少是15，至少是20，至少是30，至少是50，或者至少是100。
4.根据权利要求1-3中任一项所述的产品计量装置，当所述装置位于承载产品层的表面的对面时，其中所述开口嘴部和所述表面之间的距离小于2毫米，或小于1.5毫米，或小于1毫米或小于0.5毫米。
5.根据权利要求4所述的产品计量装置，其中在所述计量装置和所述表面之间的间隙中流动的空气幕基本上没有湍流，以实现在装置下游的表面的产品涂层的均匀深度，均匀的产品涂层任选地在涂层深度上显示出小于涂层平均深度的10％，或小于5％，或小于2％或小于1％的变化。
6.根据权利要求1-5中任一项所述的产品计量装置，其中所述膜由金属，陶瓷，硅土或塑料材料中的至少一种制成的片形成，所述片包括具有50微米以下、30微米以下或20微米以下直径的细孔。
7.根据权利要求1-5中任一项所述的产品计量装置，其中所述膜由金属，陶瓷，硅土或塑料纤维中的至少一种制成的网形成，所述纤维的密度使得相邻纤维之间的孔径在50微米以下、30微米以下小或者20微米以下。
8.根据权利要求1-5中任一项所述的产品计量装置，其中所述膜由具有50微米以下、30微米以下或20微米以下直径的微孔的抗压多微孔膜形成，所述膜由金属、陶瓷、硅土或塑料材料的至少一种制得。
9.根据权利要求6-8中任一项所述的产品计量装置，其中所述细孔的直径，相邻纤维之间的孔径和微孔的直径在10微米以下并在10纳米以上或100纳米以上。
10.根据权利要求1-9中任一项所述的产品计量装置，其中所述膜由疏水材料制得。
11.根据权利要求1-9中任一项所述的产品计量装置，其中所述膜由亲水材料制得。
12.根据权利要求1-11中任一项所述的产品计量装置，其中所述膜由塑料材料制得，选自以下组，包括乙烯-醋酸乙烯(EVA)、高密度聚乙烯(HDPE)、聚酰胺(PA)、聚碳酸酯(PC)、聚乙烯(PE)、聚醚砜(PES)、聚酯(PET)、聚丙烯(PP)、聚四氟乙烯(PTFE)、聚氨酯(PU或TPU)、聚偏二氟乙烯(PVDF)和超高分子量聚乙烯(UHMWPE)的至少一种。
13.根据权利要求1-12中任一项所述的产品计量装置，其中所述膜的厚度的范围在300-600微米，或在300-450微米。
14.根据权利要求1-13中任一项所述的产品计量装置，其中所述膜的重量的范围在100-1200克/每平米，100-300克/每平米或140-180克/每平米。
15.根据权利要求1-14中任一项所述的产品计量装置，其中所述膜的密度的范围在0.3-8克/每立方厘米，0.3-5克/每立方厘米，或0.33-0.38克/每立方厘米。
16.根据权利要求1-15中任一项所述的产品计量装置，其中所述膜的流动阻力为，当膜两侧的压力差约为1，000kPa时，气体流速在0.01到5公升/每分钟/每平方毫米，0.1到3公升/每分钟/每平方毫米或1到2公升/每分钟/每平方毫米的范围内。
17.根据权利要求1-16中任一项所述的产品计量装置，其中所述膜是预成形的以符合主体外表面的形状，并且所述膜通过粘合剂或机械地紧固至所述主体。
18.一种用于将可流动产品的均匀涂层施加到表面上的系统，在该系统中，将过量的产品放置在表面上，并且将表面移动到计量装置的下方，所述计量装置将空气幕引向表面以达到所需的涂层深度，并使产品均匀地铺展在表面上，其中所述计量装置包括具有内腔和用于将所述内腔连接至超环境压力的气体源的进口的主体；以及与所述腔室相通并具有嘴部的开口，自腔室的气体经过所述嘴部朝向所述表面排出以形成空气幕；并且其中多孔或网状流动调节膜被紧固至装置的主体或与装置的主体一体形成，以位于气体经由所述开口的嘴部排出的路径上。
19.根据权利要求18所述的系统，其中所述开口嘴部和所述表面之间的距离小于2毫米，或小于1.5毫米，或小于1毫米或小于0.5毫米。
20.根据权利要求18或19所述的系统，其中在所述计量装置和所述表面之间的间隙中流动的空气幕基本上没有湍流，以实现在计量装置下游的表面的产品涂层的均匀深度，均匀的产品涂层任选地在涂层深度上显示出小于涂层平均深度的10％，或小于5％，或小于2％或小于1％的变化。
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