CN110997162A - 制作经粉末摩擦的基材的设备和方法以及经粉末摩擦的基材 - Google Patents

制作经粉末摩擦的基材的设备和方法以及经粉末摩擦的基材 Download PDF

Info

Publication number
CN110997162A
CN110997162A CN201880049006.4A CN201880049006A CN110997162A CN 110997162 A CN110997162 A CN 110997162A CN 201880049006 A CN201880049006 A CN 201880049006A CN 110997162 A CN110997162 A CN 110997162A
Authority
CN
China
Prior art keywords
powder
substrate
rotatable
roller
rubbing
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN201880049006.4A
Other languages
English (en)
Other versions
CN110997162B (zh
Inventor
詹姆斯·N·多布斯
卡尔·K·斯腾斯瓦德
埃里克·A·范德雷
丹尼尔·H·卡尔森
兰吉特·迪维加尔皮蒂亚
杰勒德·A·S·马拉
绍拉布·巴特拉
萨蒂德尔·K·纳亚尔
韦林·舍尔哈斯
克里斯皮安·E·谢尔顿
萨马德·贾维德
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
3M Innovative Properties Co
Original Assignee
3M Innovative Properties Co
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 3M Innovative Properties Co filed Critical 3M Innovative Properties Co
Publication of CN110997162A publication Critical patent/CN110997162A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN110997162B publication Critical patent/CN110997162B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B05—SPRAYING OR ATOMISING IN GENERAL; APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05C—APPARATUS FOR APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05C19/00—Apparatus specially adapted for applying particulate materials to surfaces
    • B05C19/04—Apparatus specially adapted for applying particulate materials to surfaces the particulate material being projected, poured or allowed to flow onto the surface of the work
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B05—SPRAYING OR ATOMISING IN GENERAL; APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05B—SPRAYING APPARATUS; ATOMISING APPARATUS; NOZZLES
    • B05B17/00—Apparatus for spraying or atomising liquids or other fluent materials, not covered by the preceding groups
    • B05B17/04—Apparatus for spraying or atomising liquids or other fluent materials, not covered by the preceding groups operating with special methods
    • B05B17/06—Apparatus for spraying or atomising liquids or other fluent materials, not covered by the preceding groups operating with special methods using ultrasonic or other kinds of vibrations
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B05—SPRAYING OR ATOMISING IN GENERAL; APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05B—SPRAYING APPARATUS; ATOMISING APPARATUS; NOZZLES
    • B05B7/00—Spraying apparatus for discharge of liquids or other fluent materials from two or more sources, e.g. of liquid and air, of powder and gas
    • B05B7/14—Spraying apparatus for discharge of liquids or other fluent materials from two or more sources, e.g. of liquid and air, of powder and gas designed for spraying particulate materials
    • B05B7/1481—Spray pistols or apparatus for discharging particulate material
    • B05B7/1486—Spray pistols or apparatus for discharging particulate material for spraying particulate material in dry state
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B05—SPRAYING OR ATOMISING IN GENERAL; APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05C—APPARATUS FOR APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05C1/00—Apparatus in which liquid or other fluent material is applied to the surface of the work by contact with a member carrying the liquid or other fluent material, e.g. a porous member loaded with a liquid to be applied as a coating
    • B05C1/04—Apparatus in which liquid or other fluent material is applied to the surface of the work by contact with a member carrying the liquid or other fluent material, e.g. a porous member loaded with a liquid to be applied as a coating for applying liquid or other fluent material to work of indefinite length
    • B05C1/08—Apparatus in which liquid or other fluent material is applied to the surface of the work by contact with a member carrying the liquid or other fluent material, e.g. a porous member loaded with a liquid to be applied as a coating for applying liquid or other fluent material to work of indefinite length using a roller or other rotating member which contacts the work along a generating line
    • B05C1/0813—Apparatus in which liquid or other fluent material is applied to the surface of the work by contact with a member carrying the liquid or other fluent material, e.g. a porous member loaded with a liquid to be applied as a coating for applying liquid or other fluent material to work of indefinite length using a roller or other rotating member which contacts the work along a generating line characterised by means for supplying liquid or other fluent material to the roller
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B05—SPRAYING OR ATOMISING IN GENERAL; APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05C—APPARATUS FOR APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05C1/00—Apparatus in which liquid or other fluent material is applied to the surface of the work by contact with a member carrying the liquid or other fluent material, e.g. a porous member loaded with a liquid to be applied as a coating
    • B05C1/04—Apparatus in which liquid or other fluent material is applied to the surface of the work by contact with a member carrying the liquid or other fluent material, e.g. a porous member loaded with a liquid to be applied as a coating for applying liquid or other fluent material to work of indefinite length
    • B05C1/08—Apparatus in which liquid or other fluent material is applied to the surface of the work by contact with a member carrying the liquid or other fluent material, e.g. a porous member loaded with a liquid to be applied as a coating for applying liquid or other fluent material to work of indefinite length using a roller or other rotating member which contacts the work along a generating line
    • B05C1/0843—Apparatus in which liquid or other fluent material is applied to the surface of the work by contact with a member carrying the liquid or other fluent material, e.g. a porous member loaded with a liquid to be applied as a coating for applying liquid or other fluent material to work of indefinite length using a roller or other rotating member which contacts the work along a generating line the work being backed up by gas jet means for pushing the material in contact with the coating roller
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B05—SPRAYING OR ATOMISING IN GENERAL; APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05C—APPARATUS FOR APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05C5/00—Apparatus in which liquid or other fluent material is projected, poured or allowed to flow on to the surface of the work
    • B05C5/02—Apparatus in which liquid or other fluent material is projected, poured or allowed to flow on to the surface of the work the liquid or other fluent material being discharged through an outlet orifice by pressure, e.g. from an outlet device in contact or almost in contact, with the work
    • B05C5/0295—Floating coating heads or nozzles
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B05—SPRAYING OR ATOMISING IN GENERAL; APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05D—PROCESSES FOR APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05D1/00—Processes for applying liquids or other fluent materials
    • B05D1/28—Processes for applying liquids or other fluent materials performed by transfer from the surfaces of elements carrying the liquid or other fluent material, e.g. brushes, pads, rollers
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C24/00—Coating starting from inorganic powder
    • C23C24/02—Coating starting from inorganic powder by application of pressure only
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B05—SPRAYING OR ATOMISING IN GENERAL; APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05B—SPRAYING APPARATUS; ATOMISING APPARATUS; NOZZLES
    • B05B7/00—Spraying apparatus for discharge of liquids or other fluent materials from two or more sources, e.g. of liquid and air, of powder and gas
    • B05B7/14—Spraying apparatus for discharge of liquids or other fluent materials from two or more sources, e.g. of liquid and air, of powder and gas designed for spraying particulate materials
    • B05B7/1481—Spray pistols or apparatus for discharging particulate material
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B05—SPRAYING OR ATOMISING IN GENERAL; APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05C—APPARATUS FOR APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05C1/00—Apparatus in which liquid or other fluent material is applied to the surface of the work by contact with a member carrying the liquid or other fluent material, e.g. a porous member loaded with a liquid to be applied as a coating
    • B05C1/04—Apparatus in which liquid or other fluent material is applied to the surface of the work by contact with a member carrying the liquid or other fluent material, e.g. a porous member loaded with a liquid to be applied as a coating for applying liquid or other fluent material to work of indefinite length
    • B05C1/08—Apparatus in which liquid or other fluent material is applied to the surface of the work by contact with a member carrying the liquid or other fluent material, e.g. a porous member loaded with a liquid to be applied as a coating for applying liquid or other fluent material to work of indefinite length using a roller or other rotating member which contacts the work along a generating line
    • B05C1/12—Apparatus in which liquid or other fluent material is applied to the surface of the work by contact with a member carrying the liquid or other fluent material, e.g. a porous member loaded with a liquid to be applied as a coating for applying liquid or other fluent material to work of indefinite length using a roller or other rotating member which contacts the work along a generating line the work being fed round the roller
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B05—SPRAYING OR ATOMISING IN GENERAL; APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05D—PROCESSES FOR APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05D2201/00—Polymeric substrate or laminate
    • B05D2201/02—Polymeric substrate

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Coating Apparatus (AREA)
  • Application Of Or Painting With Fluid Materials (AREA)

Abstract

本公开提供了一种粉末摩擦设备，该粉末摩擦设备包括：可旋转摩擦辊，该可旋转摩擦辊具有旋转轴线；基材路径；振荡机构，该振荡机构用于沿该旋转轴线振荡该可旋转摩擦辊；以及粉末涂布模头，该粉末涂布模头包括与出口端口流体连通的入口端口且邻近该基材路径设置。该基材在摩擦区内摩擦接触该可旋转摩擦辊。用于分配气载粉末的分配器与该粉末涂布模头的该入口端口流体连通。该分配器被对准，使得从该粉末涂布模头分配的气载粉末的至少一部分直接沉积到该可旋转摩擦辊或该基材中的至少一者上，并被输送到该摩擦区中。还公开了使用该粉末摩擦设备的方法以及能够由此制备的经粉末摩擦的幅材。

Description

制作经粉末摩擦的基材的设备和方法以及经粉末摩擦的基材
技术领域
本公开涉及粉末摩擦设备、将粉末涂布到基材上以形成经粉末摩擦的基材的方法以及由此制作的经粉末摩擦的基材。
背景技术
很多年来人们已经知道将粉末以薄的粘附涂层形式粘结到基材(例如，塑料膜)上的各种方法。在一种技术中，将粉末施加到基材表面上并摩擦，直至其变得粘附。这种一般涂布技术在下文中被称为“粉末摩擦”。
一种这样的粉末摩擦方法在美国专利号6,511,701B1(Divigalpitiya等人)中有所描述。在该方法中，使用随机轨道摩擦机将各种软粉末用粉末摩擦技术摩擦到基材表面上。虽然还使用了装有粉末的由钻机驱动的油漆滚筒，但产生的涂层质量较差。然而，该方法在制造速度方面具有实际限制。
美国专利号4,741,918(Nagybaczon等人)描述了一种使用软的弹性摩擦轮将干燥的离散颗粒涂布到基材表面上的方法。公开了某些有机聚合物、金属、金属氧化物、矿物、金刚石、陶土、颜料和准金属元素作为用于涂布方法的合适材料。
仍然需要用于将粉末用粉末摩擦技术摩擦到基材上的改进方法(例如，更快和/或更均匀)。
发明内容
有利地，本公开提供了将粉末用粉末摩擦技术摩擦到基材上的快速方法，从而获得经粉末摩擦的基材，该经粉末摩擦的基材具有粉末摩擦层的改善物理性质。
在一个方面，本公开提供了一种适合于制作经粉末摩擦的基材的粉末摩擦设备，该粉末摩擦设备包括：
可旋转摩擦辊，该可旋转摩擦辊具有旋转轴线；
基材路径，所述基材路径用于在机器方向上输送所述基材，使其在摩擦区内与所述可旋转摩擦辊摩擦接触，其中所述基材在所述摩擦区内摩擦接触所述可旋转摩擦辊；
振荡机构，该振荡机构用于沿旋转轴线振荡可旋转摩擦辊；
粉末涂布模头，该粉末涂布模头包括与出口端口流体连通的入口端口，其中粉末涂布模头邻近基材路径设置；和
分配器，所述分配器用于分配气载粉末，所述分配器与所述粉末涂布模头的所述入口端口流体连通，其中所述分配器被对准，使得从所述粉末涂布模头分配的气载粉末的至少一部分直接沉积到所述可旋转摩擦辊或所述基材中的至少一者上，并被输送到所述摩擦区中。
在另一方面，本公开提供了一种制作经粉末摩擦的基材的方法，该方法包括：
提供根据本公开的粉末摩擦设备，其中可旋转摩擦辊旋转，并且其中可旋转摩擦辊沿其旋转轴线振荡；
沿基材路径设置基材；
相对于可旋转摩擦辊以差速在机器方向上推进基材；以及
将气载粉末从出口端口递送到可旋转摩擦辊或基材中的至少一者上，其中当基材和可旋转摩擦辊彼此接触时，粉末中的至少一些被摩擦到基材上，从而提供经粉末摩擦的基材。
在又一方面，本公开提供了一种根据本公开的方法制作的经粉末摩擦的基材。
有利地，根据本公开的粉末摩擦设备及其使用方法可以获得具有良好均匀性，并且在传导粉末(例如，导热和/或导电)的情况下具有改善传导性的经粉末摩擦的基材。它还可减少缺陷(例如，条纹)并/或降低工艺对污染物的敏感性。
如本文所用：
术语“粉末”是指松散结合的基本上干燥的细颗粒；并且
术语“真空源”是指压力相对于环境压力有所降低的源(例如，抽吸器或真空泵)。
在考虑具体实施方式以及所附权利要求书时，将进一步理解本公开的特征和优点。
附图说明
图1是使用粉末摩擦设备200制作经粉末摩擦的基材300的示例性方法100a的示意图。
图2是使用配备有带真空端口167的任选壳体165的粉末摩擦设备200制作经粉末摩擦的基材300的示例性方法100b的示意图。
图3是可旋转摩擦辊110和振荡机构122的示意性侧视图。
图3A是可旋转摩擦辊110的示意性端视图。
图4是示例性摩擦过程的示意性透视图，示出了在使用过程中振荡的旋转摩擦辊110的所产生的正弦摩擦路径。
图5是粉末涂布模头130的示意性透视图。
图6是示例性粉末解聚器1100的示意性透视图。
图7是粉末解聚器1100的示意性俯视图。
图8是沿线8-8截取的图7中的粉末解聚器1100的示意性横截面侧视图。
图9是竖直流动室1110和相关联的粉末入口管1150的示意性仰视图。
图10A是团聚粉末1190的示意性侧视图。
图10B是未团聚组分颗粒1195的示意性侧视图。
图11是示出处于操作中的粉末解聚器1100的示意性工艺流程图。
图12是示例性粉末喷射泵2020的透视图。
图13是沿图12的剖面线13-13截取的粉末喷射泵2020的横截面侧视图。
图14A是图13中的区域14A的放大视图。
图14B是图13中的区域14B的放大的横截面透视图。
图15是粉末喷射泵2020的侧视图。
图16是比较例A的磨光带涂层的膜的数字照片。
图17是实施例1的磨光带涂层的膜的数字照片。
在说明书和附图中重复使用的参考符号旨在表示本公开的相同或类似的特征结构或元件。应当理解，本领域的技术人员可以设计出许多落入本公开原理的范围内及符合本公开原理的实质的其它修改形式和实施方案。附图可不按比例绘制。
具体实施方式
现在参考图1，粉末摩擦设备200包括可旋转摩擦辊110、粉末源125、粉末涂布模头130、用于将气载粉末供应给粉末涂布模头130的分配器190，以及将基材115沿基材路径105引导通过摩擦区112的各种任选幅材处理辊160。粉末涂布模头130包括与邻近基材路径105设置的出口端口139流体连通的入口端口131。分配器190的出口端口133流体连接到入口端口131。流体连接到第一真空源(未示出)的任选真空收集器170从可旋转摩擦辊110移除多余的粉末。粉末涂布模头130将粉末137分配到可旋转摩擦辊110上。如图所示，分配器190包括任选的粉末解聚器1100和任选的粉末喷射泵2020，该粉末喷射泵由粉末挤出机125进料。
基材路径105在机器方向上输送基材115，使其在摩擦区112内与可旋转摩擦辊110摩擦接触。粉末涂布模头130邻近可旋转摩擦辊110设置在摩擦区112外，并且适于使得从粉末涂布模头分配的气载粉末被可旋转摩擦辊携带到摩擦区112中，随后形成为经粉末摩擦的基材300。
当基材115的表面132接触经粉末涂布的可旋转摩擦辊时，其被粉末摩擦到基材上以在基材的表面上形成经粉末摩擦的层的粘附涂层。为了实现摩擦作用，摩擦辊的圆周速度应与基材通过粉末摩擦设备时的速度大不相同。例如，圆周速度可以是基材的线速度的至少2倍、至少3倍、至少5倍、至少10倍、至少20倍或甚至至少50倍。优选地，可旋转辊在与基材的运动相同的方向上旋转，但这不是必需的。
现在参考图2，任选的壳体165控制周围区域的粉末污染，并协助任选的真空收集器170。任选的壳体165包含流体连接到真空源(未示出)的任选真空端口167。
现在参考图3，可旋转摩擦辊110接合沿旋转轴线113设置的轴119。轴119将驱动马达108连接到可旋转摩擦辊110。振荡机构122(被示出为振动台)使马达108、轴119和可旋转摩擦辊110沿旋转轴线113振荡。优选地，旋转轴线113垂直于机器方向(即，基材沿着基材路径的行进方向)；但其可以除机器方向以外的任何角度取向。可替代地，在一些实施方案中，可沿轴119独立地振荡可旋转摩擦辊110，而不需要振荡驱动马达108。
现在参考图3A，可旋转摩擦辊110具有芯117和任选的弹性套筒118。在一些实施方案中，套筒是植绒材料、有绒材料和/或非织造材料，诸如用于施加油漆的材料。在经粉末摩擦的涂布过程中，基材被缠绕在可旋转摩擦辊110上，使基材表面与弹性套筒118接触。通过这种接触以及可旋转摩擦辊110和基材的相关联的差速运动，粉末在操作期间被粉末摩擦到基材表面上。
可旋转摩擦辊110可由任何材料(优选弹性材料)制成。在一些优选的实施方案中，可旋转摩擦辊具有多孔的(例如，透气的)外部套筒118，其可帮助保持在摩擦过程中待转移的粉末。在一些优选的实施方案中，外部套筒包括油漆滚筒套筒(例如，植绒或有绒的油漆滚筒套筒)、织物套筒或泡沫套筒中的至少一种。
现在参考图4，可旋转摩擦辊110的振荡导致在粉末的粉末摩擦过程中形成振荡的摩擦轨道114。优选地，对于基材速度为1至70米/分钟(m/min)、优选3至35m/min，振荡速率为2至25赫兹(Hz)、更优选5至15Hz、甚至更优选约9至11Hz，但这不是必需的。优选地，振荡幅度为1至20毫米(mm)、更优选5至15mm、甚至更优选9至11mm，但这不是必需的。通常，在较高的基材速度下使用较高的旋转摩擦速度。
适合于振荡可旋转摩擦辊的各种机构在本领域中是已知的和/或对于本领域普通技术人员将是显而易见的。在一个实施方案中，可旋转摩擦辊被安装到马达的驱动轴上，马达被安装到振动台的振荡床上。由于被涂布的基材不受振动台的支撑，因此可旋转摩擦辊相对于基材路径横向振荡。另外的示例包括公开于美国专利号3,032,931(Eversole)、3,110,253(Du Bois)、3,771,701(Brunk等人)、4,351,082(Ackerman)、4,763,852(Smith)、4,785,514(Kannwischer)和5,351,614(Depa)中的那些。
用于分配气载粉末的分配器190与粉末涂布模头130的入口端口131流体连通(见图1)。粉末涂布模头优选地对准，使得从粉末涂布模头分配的气载粉末的至少一部分直接沉积到可旋转摩擦辊或基材中的至少一者上，使得颗粒被输送到摩擦区中。
现在参考图5，粉末涂布模头130具有连接入口端口131和细长出口端口139的内部模腔135。优选地，粉末涂布模头的出口端口与可旋转摩擦辊间隔300密耳(7.6mm)或更小的距离，但也可使用其它距离。
现在参考图6-9，在一些优选的实施方案中，分配器包括优选地设置在任选的粉末喷射泵2020(见图12-15)下游的粉末解聚器1100，该粉末喷射泵由粉末挤出机125(见图1)进料。
再次参考图6-9，粉末解聚器1100包括具有纵向轴线1118的中空竖直流动室1110。竖直流动室1110包括具有上端1114和下端1116的外壁1112。粉末出口端口1120设置在上端1114处。安装端口1180可密封地接合设置在竖直流动室1110的下端1116处的声变幅杆1140。任选的压力壳体1125固定到安装端口1180，使得声变幅杆1140在压力壳体1125内延伸。管状壳体适配器1170接合压力壳体1125和助力器1165。
粉末入口管1150的端部1152沿竖直流动室的纵向轴线1118设置。竖直流动室1110的上端和下端朝向纵向轴线向内渐缩。声变幅杆1140具有竖直设置在竖直流动室1110内的圆柱形远端1142。粉末入口管1150延伸穿过外壁1112，并由任选的支撑翅片1113支撑。粉末入口管1150被对准以将气体流中的团聚粉末朝下分配到声变幅杆1140的远端1142上。声换能器1160经由延伸到任选的压力壳体1125中的助力器1165振动地联接到声变幅杆1140。在使用中，电源线1134将电能从电源(未示出)供应给声换能器1160。
当由声发生器电驱动时，换能器向助力器提供声振动，并最终向声变幅杆提供声振动。具有许多合适配置的声发生器、换能器、助力器和变幅杆可广泛地商购获得。选择适当的声换能器和发生器在本领域技术人员的能力范围内。可以1千赫兹(kHz)至1兆赫兹(MHz)、优选10至80kHz、更优选10至50kHz、甚至更优选地15至45kHz的振动频率驱动声变幅杆，但也可使用其它频率。通常，声变幅杆的峰到峰位移幅度在0.25微米至7密耳(0.18mm)、优选1微米至3密耳(0.08mm)的范围内，但这不是必需的。在一些实施方案中，声变幅杆是超声变幅杆。
虽然竖直流动室被示出为可围绕纵向轴线对称地旋转(例如，如图8所示)，但这不是必需的，其它构型也是可能的。同样，竖直流动室1110的一个或两个端部无需渐缩，但渐缩是优选的。竖直流动室1110无需完全竖直取向，但其优选地在竖直20度内、更优选10度内、甚至更优选5度内，以便在围绕纵向轴线旋转的基础上实现粉末在竖直流动室内的均匀分布。
被示出为弹性体O型环的密封构件1197在管状安装构件和声变幅杆之间形成密封，所述密封有助于减振和将粉末保持在竖直流动室内。同样，螺纹联接件1199在入口管和粉末出口端口之间与相邻装备(例如，管道，未示出)形成密封。密封构件1197用于将围绕声变幅杆1140的径向面的室相对于粉末室密封。如果需要，任选的空气入口端口1167(图6所示)允许压力壳体1125内的室1163相对于竖直流动室被略微加压，以进一步减少粉末通过密封构件1197的泄漏。
使用螺钉1130、螺纹凸台1138和固定螺钉1136将粉末解聚器1100的各个部件紧固在一起。
图6-9所示的声学粉末解聚器在图11中被示出处于操作中。夹带在气体流1192中包含团聚组分颗粒1194的团聚粉末(1190)(见图10A)通过粉末入口管1150被朝下引入到声变幅杆1140的远端1142上。来自变幅杆的振动能使团聚组分颗粒解聚(见图10B)，并优先在竖直流动室内上升，气体流流动将这些颗粒带向粉末出口端口1199，同时重力倾向于将较大的团聚颗粒1194保持在声变幅杆的附近直到它们最终被解聚。
优选地，调节气体流流动，使得在一次通过粉末解聚器过程中至少20％、至少30％、至少40％、至少50％、至少60％、至少70％、至少80％、至少90％或甚至至少95％的团聚颗粒被解聚，但这不是必需须的。该流动将必然取决于平均组分颗粒直径和粉末解聚器的尺寸。就任何给定尺寸的粉末解聚器而言，较低的气体流流动通常与较小的平均粒径一起使用，相反较高的气体流流动通常与较大的平均粒径一起使用。
合适的粉末包括包含石墨、粘土、六方氮化硼、颜料、无机氧化物(例如，氧化铝、氧化钙、二氧化硅、二氧化铈、氧化锌或二氧化钛)、金属、有机聚合物颗粒(例如，聚四氟乙烯、聚偏二氟乙烯)、干燥生物粉末(例如，孢子、细菌)的粉末。优选地，在解聚后立即使用根据本公开制备的未团聚组分颗粒以防止再次团聚。
优选地，组分颗粒的平均粒度为0.1至100微米，更优选地为1至50微米，并且更优选地为1至25微米，但这不是必须的。为了确保粉末颗粒接触声变幅杆，粉末入口管和声变幅杆面的远端之间的间隙优选地设置为30至250密耳(0.76至6.35mm)的间隙，但这不是必需的。本领域技术人员可以观察到间隙比颗粒和团聚物尺寸大很多倍，因此间隙不会成为粉末流动的物理障碍。
竖直流动室、管道和相关联的部件可由任何合适的材料诸如金属、热塑性和/或固化的聚合物树脂制成。在优选的实施方案中，竖直流动室通过3D打印来制造。
现在参考图12-15，任选的粉末喷射泵2020包括主体2022，该主体在第一端2027处具有颗粒入口2024，并且在第二端2029处具有出口连接器2044。颗粒入口2024与入口室2028流体连通。喷嘴2042限定与入口室2028和出口连接器2044流体连通的通道2048。喷嘴2042包括喷嘴喉部2040。吸入入口2026与入口室2028流体连通。围绕主体2022定位的环形充气室2032具有气体入口2034。虽然被示出为圆环，但应当认识到，也可使用实现为喷射通道进料的技术效果的环形充气室的其它形状(例如，多边形充气室)。中空喷射通道2052各自具有进入环形充气室2032的相应入口开口2056(见图14B)和喷嘴喉部2040内的出口开口2036。任选的支架2038为粉末喷射泵2020添加了结构增强件。
在使用中，加压气体(例如，压缩空气)进入气体入口2034，继续进入环形充气室2032，并从环形充气室2032被引导通过喷射通道2052，到达定位在与颗粒入口2024相对的入口室2028端部的喷嘴喉部2040。喉部2040加宽到喷嘴2042中，终止于出口连接器2044。示例性可用气体包括空气、氮气和氩气。也可使用其它气体。加压气体的典型表压是1至10psi(6.9至69kPa)。也可使用其它表压。喷射通道2052的相应出口开口2036相对于其入口开口2056在气体流旋转方向上螺旋推进，但这不是必需的。
优选地，喷射通道(其为管)的内径在0.01英寸(0.25mm)至0.05英寸(1.27mm)的范围内，但这不是必需的。优选地，喷射通道的相应长度在0.10英寸(0.25mm)至1.00英寸(2.54cm)的范围内，但这不是必需的。
现在参考图13，颗粒入口2024具有环形沉孔2045，如果连接到颗粒进料装置(例如，螺旋进料器或重力料斗)，则该环形沉孔可以接纳例如O形环密封件以防止在操作粉末喷射泵2020过程中发生颗粒泄漏。喷嘴喉部2040具有喷嘴喉部内壁2046。喷射通道2052被螺旋地构造成使得每个喷射通道2052的邻近其相应出口开口2036的一部分相对于喷嘴喉部内壁2046以1至10度的角度设置。在该实施方案中，气体流导致在喷嘴喉部中形成涡流，从而减少了从喷嘴出来的气体流再循环流动。虽然上述几何形状是优选的，但是也可使用喷射通道相对于喷嘴喉道内壁的其它角度。
喷嘴喉部2040具有内径2041，并且喷嘴2042具有最大内径2043(见图13和14)。在一些实施方案中，内径2041与最大内径2043的比在1:1至1:20、优选1:2至1:10、更优选1:4至1:7的范围内。优选地，喷嘴喉部的最小内径2041在0.03英寸(0.76mm)至0.11英寸(2.79mm)的范围内，但这不是必需的。
虽然粉末喷射泵可以由组装的部件制成，但是在优选的实施方案中，粉末喷射泵是一体的(即，单个部件)。这可通过快速原型方法诸如熔融沉积成型或立体光刻来实现。
粉末喷射泵的各个部件可由任何合适的材料制成，包括例如金属、塑料(包括工程塑料，诸如高密度聚乙烯、聚碳酸酯、聚酰亚胺、聚醚醚酮、聚醚酮)、玻璃和纤维增强复合材料(例如，玻璃纤维、碳纤维复合材料)及其组合。
可用的基材通常以卷的形式提供，并且可包括任何基本上二维的幅材材料。示例包括纸(例如，基于纤维素或合成纤维的)、聚合物膜、金属箔、非织造纤维幅材(例如，熔纺非织造材料)、其涂布形式及其组合。
合适的粉末包括包含石墨、粘土、六方氮化硼、颜料、无机氧化物(例如，氧化铝、氧化钙、二氧化硅、二氧化铈、氧化锌或二氧化钛)、金属、有机聚合物颗粒(例如，聚四氟乙烯、聚偏二氟乙烯)、干燥生物粉末(例如，孢子、细菌)的粉末。石墨粉末是特别优选的。优选地，当从粉末涂布模头中分配时，粉末主要包括未团聚/解聚的组分颗粒。
在粉末摩擦期间，通过摩擦剪切机构将粉末颗粒粘附到基材上。该过程可产生纳米级膜涂层，其具有由颗粒排列而产生的整体特性。
本公开的选择实施方案
在第一实施方案中，本公开提供了一种粉末摩擦设备，所述粉末摩擦设备适合于制作经粉末摩擦的基材，所述粉末摩擦设备包括：
可旋转摩擦辊，所述可旋转摩擦辊具有旋转轴线；
基材路径，所述基材路径用于在机器方向上输送所述基材，使其在摩擦区内与所述可旋转摩擦辊摩擦接触，其中所述基材在所述摩擦区内摩擦接触所述可旋转摩擦辊；
振荡机构，所述振荡机构用于沿所述旋转轴线振荡所述可旋转摩擦辊；
粉末涂布模头，所述粉末涂布模头包括与出口端口流体连通的入口端口，其中所述粉末涂布模头邻近所述基材路径设置；和
分配器，所述分配器用于分配气载粉末，所述分配器与所述粉末涂布模头的所述入口端口流体连通，其中所述分配器被对准，使得从所述粉末涂布模头分配的气载粉末的至少一部分直接沉积到所述可旋转摩擦辊或所述基材中的至少一者上，并被输送到所述摩擦区中。
在第二实施方案中，本公开提供了一种根据第一实施方案所述的粉末摩擦设备，所述粉末涂布模头邻近所述可旋转摩擦辊设置在所述摩擦区外，并且适于使得从所述粉末涂布模头分配的所述气载粉末被所述可旋转摩擦辊携带到所述摩擦区中。
在第三实施方案中，本公开提供了一种根据第一实施方案或第二实施方案所述的粉末摩擦设备，其中所述可旋转摩擦辊具有透气的外部套筒。
在第四实施方案中，本公开提供了一种根据第一实施方案至第三实施方案中任一项所述的粉末摩擦设备，其中所述外部套筒包括织物或泡沫中的至少一种。
在第五实施方案中，本公开提供了一种根据第一实施方案至第四实施方案中任一项所述的粉末摩擦设备，其中所述旋转轴线与垂直于所述机器方向的横向基材方向平行。
在第六实施方案中，本公开提供了一种根据第一实施方案至第五实施方案中任一项所述的粉末摩擦设备，其中所述气载粉末的分配器流体连接到粉末解聚器，并且在所述粉末解聚器下游，所述粉末解聚器包括：
竖直流动室，所述竖直流动室具有纵向轴线，并且包括：
外壁；
粉末出口端口，所述粉末出口端口设置在所述竖直流动室的上端处；
安装端口，所述安装端口可密封地接合设置在所述竖直流动室的与所述上端相对的下端处的声变幅杆；
粉末入口管，所述粉末入口管被对准以将气体流中的团聚粉末朝下分配到所述声变幅杆的远端上；和
声换能器，所述声换能器振动地联接到所述声(优选超声)变幅杆。
在第七实施方案中，本公开提供了一种根据第六实施方案所述的粉末摩擦设备，其中所述粉末解聚器还包括压力壳体，所述压力壳体固定至所述安装端口，使得所述声变幅杆在所述压力壳体内延伸。
在第八实施方案中，本公开提供了一种根据第六实施方案或第七实施方案所述的粉末摩擦设备，其中所述粉末入口管的一端沿所述竖直流动室的所述纵向轴线设置。
在第九实施方案中，本公开提供了一种根据第六实施方案至第九实施方案中任一项所述的粉末摩擦设备，其中所述竖直流动室的所述上端和所述下端朝向所述纵向轴线向内渐缩。
在第十实施方案中，本公开提供了一种根据第一实施方案至第九实施方案中任一项所述的粉末摩擦设备，其中气载粉末的所述分配器流体连接到粉末喷射泵，并且在所述粉末喷射泵下游。
在第十一实施方案中，本公开提供了一种根据第十实施方案所述的粉末摩擦设备，其中所述粉末喷射泵包括：
主体，所述主体在第一端处具有颗粒入口，并且在第二端处具有出口连接器，所述颗粒入口与入口室流体连通；
喷嘴，所述喷嘴限定与所述室和所述出口连接器流体连通的通道，其中所述喷嘴包括喷嘴喉部；
至少一个吸入入口，所述至少一个吸入入口与所述室流体连通；
围绕所述主体定位的环形充气室，所述环形充气室具有气体入口；以及
至少两个喷射通道，每个喷射通道具有进入所述环形充气室的入口开口和所述喷嘴喉部内的出口开口。
在第十二实施方案中，本公开提供了一种根据第十一实施方案所述的粉末摩擦设备，其中所述气体入口被构造成将所述环形充气室内的旋转方向赋予通过所述气体入口行进，并进入所述环形充气室的气体。
在第十三实施方案中，本公开提供了一种根据第十一实施方案或第十二实施方案所述的粉末摩擦设备，其中所述至少两个喷射通道的相应出口开口相对于其相应的入口开口在所述旋转方向上螺旋推进。
在第十四实施方案中，本公开提供了一种根据第十一实施方案至第十四实施方案中任一项所述的粉末摩擦设备，其中所述喷嘴喉部具有喷嘴喉部内壁，并且其中所述至少两个喷射通道被构造成使得每个喷射通道的邻近其相应出口开口的一部分相对于所述喷嘴喉部内壁以1至10度的角度设置。
在第十五实施方案中，本公开提供了一种根据第十一实施方案至第十三实施方案中任一项所述的粉末摩擦设备，其中所述喷嘴喉部具有纵向轴线，其中所述至少两个喷射通道被构造成使得每个喷射通道的邻近其相应出口开口的一部分相对于所述喷嘴喉部的所述纵向轴线以1至10度的角度设置。
在第十六实施方案中，本公开提供了一种根据第十一实施方案至第十五实施方案中任一项所述的粉末摩擦设备，其中所述喷嘴喉部具有内径，其中所述喷嘴具有最大内径，并且其中所述喷嘴喉部的所述内径与所述喷嘴的所述最大内径的比在1:2至1:10的范围内。
在第十七实施方案中，本公开提供了一种根据第十一实施方案至第十六实施方案中任一项所述的粉末摩擦设备，其中所述粉末喷射泵是一体的。
在第十八实施方案中，本公开提供了一种根据第十一实施方案至第十七实施方案中任一项所述的粉末摩擦设备，其中所述喷嘴喉部的最小内径在0.03英寸(0.76mm)至0.11英寸(2.79mm)的范围内。
在第十九实施方案中，本公开提供了一种根据第十一实施方案至第十八实施方案中任一项所述的粉末摩擦设备，其中所述至少两个喷射通道的相应内径在0.01英寸(0.25mm)至0.05英寸(1.27mm)的范围内。
在第二十实施方案中，本公开提供了一种根据第十一实施方案至第十九实施方案中任一项所述的粉末摩擦设备，其中所述至少两个喷射通道的相应长度在0.10英寸(0.25mm)至1.00英寸(2.54cm)的范围内。
在第二十一实施方案中，本公开提供了一种根据第一实施方案至第二十实施方案中任一项所述的粉末摩擦设备，还包括邻近所述基材并与所述基材流体连通的真空源。
在第二十二实施方案中，本公开提供了一种根据第一实施方案至第二十一实施方案中任一项所述的粉末摩擦设备，其中所述真空源设置在所述摩擦区的下游。
在第二十三实施方案中，本公开提供了一种根据第二十二实施方案所述的粉末摩擦设备，其中所述真空源接近所述粉末涂布模头。
在第二十四实施方案中，本公开提供了一种制作经粉末摩擦的基材的方法，所述方法包括：
提供根据第一实施方案至第二十三实施方案中任一项所述的粉末摩擦设备，其中所述可旋转摩擦辊旋转，并且其中所述可旋转摩擦辊沿其旋转轴线振荡；
沿所述基材路径设置基材；
相对于所述可旋转摩擦辊以差速在所述机器方向上推进所述基材；以及
将所述气载粉末从所述出口端口递送到所述可旋转摩擦辊或所述基材中的至少一者上，其中当所述基材和所述可旋转摩擦辊彼此接触时，所述粉末中的至少一些被摩擦到所述基材上，从而提供所述经粉末摩擦的基材。
在第二十五实施方案中，本公开提供了一种根据第二十四实施方案所述的方法，其中所述粉末涂布模头的所述出口端口与所述可旋转摩擦辊间隔300密耳(7.6mm)或更小的距离。
在第二十六实施方案中，本公开提供了一种根据第二十四实施方案或第二十五实施方案所述的方法，其中所述基材包括聚合物膜、非织造纤维幅材、纸幅材和金属箔中的至少一种。
在第二十七实施方案中，本公开提供了一种根据第二十四实施方案至第二十六实施方案中任一项所述的方法，其中所述粉末包含石墨。
在第二十八实施方案中，本公开提供了一种经粉末摩擦的幅材，所述经粉末摩擦的幅材包含基材，所述基材在其主表面上具有经粉末摩擦的层，其中所述经粉末摩擦的层包括至少一个振荡摩擦轨道。
在第二十九实施方案中，本公开提供了一种根据第二十八实施方案所述的经粉末摩擦的幅材，其中所述经粉末摩擦的层包含石墨。
在第三十实施方案中，本公开提供了一种根据第二十八实施方案或第二十九实施方案所述的经粉末摩擦的幅材，其中所述基材包括聚合物膜。
通过以下非限制性实施例，进一步示出了本公开的目的和优点，但在这些实施例中引用的具体材料及其量以及其它条件和细节不应视为对本公开的不当限制。
实施例
除非另有说明，否则实施例及本说明书的其余的部分中的所有份数、百分比、比率等均以重量计。
比较例A
使用尼龙纤维油漆垫(20旦尼尔(22分特)×0.180英寸(4.6mm)的纤维在3/16英寸(4.8mm)厚的绿色聚酯泡沫背衬(得自Padco Inc,Minneapolis,Minnesota)上，该背衬粘附到10英寸(25.4cm)直径的施加辊的表面上)，用石墨(Asbury M850,Asbury Carbons,Asbury,New Jersey)将0.5密耳(13微米)厚的聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)幅材粉末摩擦涂布至大约12英寸(30.5cm)宽。通过邻近施加辊定位的惰辊引导幅材使其与垫接触，从而产生为施加辊圆周的大约67％的幅材缠绕物。从螺旋进料器(Brabender MiniTwin,Brabender Technologie KG,Duisberg,Germany)以0.2克/分钟(g/min)的速率计量石墨使其进入喷射泵(如图12-15所示，喷嘴喉部内径＝0.08英寸(2.0mm)，喷射通道内径＝0.03英寸(0.8mm)，喷射通道长度＝1.0英寸(2.54cm))，该喷射泵将颗粒分散到气体流中(流速＝8.3L/min)。通过聚乙烯管道将颗粒分散体输送到涂布模头中，该涂布模头使气流扩散并夹带石墨颗粒以沿垫的宽度分布。
将施加辊和涂布模头容纳在外壳(类似于图2)中，在该外壳中从真空源施加吸力以便保持涂布过程周围的负压(小于环境压力)。将真空端口邻近幅材从外壳中退出的位置定位。
以1磅/线英寸(pli)(0.18kg/cm)施加幅材张力，并将幅材速度设置为5英尺/分钟(fpm)(1.5m/min)。以505英尺/分钟(154m/min)的表面速度旋转施加辊。这些工艺条件在PET幅材上产生了石墨涂层。如图16所示的所得涂层由于有许多细小的深色条纹间插在整个幅材宽度上，因此其外观并不均匀。
实施例1
按照比较例A中的程序，使用尼龙纤维油漆垫，用石墨对0.5密耳(13微米)厚的PET幅材进行粉末摩擦，不同的是，以505英尺/分钟(154m/min)的表面速度旋转施加辊，同时以10.3Hz的频率和5毫米的位移幅度在横向方向上振荡施加辊。这些工艺条件在PET幅材上产生了石墨涂层，该石墨涂层相对于用比较例A的程序产生的样品具有显著改善的均匀性，并如图17所示。
比较例B
使用比较例A中所述的材料和方法，将0.5密耳(13微米)厚的PET幅材粉末摩擦涂布至大约9英寸(23cm)宽。以0.2克/分钟(g/min)的速度计量石墨使其进入喷射泵(如图12-15所示，喷嘴喉部内径＝0.08英寸(2.0mm)，喷射通道内径＝0.02英寸(0.5mm)，喷射通道长度＝0.55英寸(1.4cm))，该喷射泵将颗粒分散到气体流中(流速＝5.4L/min)。将颗粒分散体输送到涂布模头中，该涂布模头使气流扩散，并夹带石墨颗粒以沿涂布垫的宽度分布。
以1pli(0.18kg/cm)施加幅材张力，并将幅材速度设置为10fpm(3.0m/min)。以210fpm(64m/min)的表面速度旋转施加辊。这些工艺条件在PET幅材上产生了石墨涂层。所得涂层具有导电性，如用数字万用表(Keysight 34461A Digital Multimeter,SantaRosa,California)测量的表面电阻率值所示。如表1所示，以1英寸(2.54cm)的间隔沿整个涂层宽度收集表面电阻率数据。
实施例2
按照比较例B中所述的程序，用石墨对0.5密耳(13微米)厚的PET幅材进行粉末摩擦涂布，不同的是，以210fpm(64m/min)的表面速度旋转施加辊，同时以10.3Hz的频率和5毫米的位移幅度在横向方向上振荡施加辊。这些工艺条件在PET幅材上产生了石墨涂层，并使用比较例B中所述的相同程序进行了表面电阻率测量。表面电阻率数据反映了涂层导电性相对于用比较例B的程序产生的样品有所改善(局部和平均表面电阻率有所降低)，如下表1所示。
表1
Figure BDA0002377131660000201
比较例C
使用比较例B中所述的材料和方法，用石墨对0.5密耳(13微米)厚的PET幅材进行粉末摩擦涂布，不同的是，使一块0.25英寸(6mm)宽的胶带位于模槽的出口处，沿槽宽距中心的距离为1英寸(2.54cm)。在PET幅材上所得的石墨涂层呈现出条纹缺陷，表现为与胶带位置和宽度相对应的涂层减少。为了量化条纹缺陷中涂层强度的变化，对样品进行了数字扫描(HP LaserJet M5035 MFP,Hewlett-Packard)，并使用ImageJ 1.48v图像处理软件(来自National Institutes of Health,Bethesda,Maryland，可以从万维网https://imagej.nih.gov/ij下载)在整个涂层宽度上测量了像素灰度值。像素值测量显示，条纹的灰度强度相对于涂层中心有7％的差异，如表2所示。
实施例3
按照比较例C中所述的程序，用石墨对0.5密耳(13微米)厚的PET幅材进行粉末摩擦涂布，不同的是，以210fpm(64m/min)的表面速度旋转施加辊，同时以10.3Hz的频率和5毫米的位移幅度在横向方向上振荡施加辊。相对于比较例C，辊振荡改善了受模槽上的胶带阻碍影响的区域中的石墨沉积。按照比较例C中所述的程序，涂层强度与来自经涂布的样品的数字扫描的像素灰度值有关。像素值测量显示，条纹的灰度强度相对于涂层中心仅有3％的差异，这表示与在比较例C中观察到的条纹缺陷相比有显著的改善。结果报告于下表2中。
表2
Figure BDA0002377131660000211
实施例4
使用尼龙纤维油漆垫(3旦尼尔(3.3分特)×0.050英寸(1.27mm)的纤维在1/16英寸(1.6mm)厚的PVC泡沫背衬(Padco Inc,Minneapolis,Minnesota)上，该背衬粘附到10英寸直径的施加辊的表面上)，用石墨(Timrex HSAG300,Imerys,Switzerland)将0.5密耳(13微米)厚的聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)幅材粉末摩擦涂布至大约8英寸(20.3cm)宽。通过邻近施加辊定位的惰辊引导幅材使其与垫接触，从而产生为施加辊圆周的大约67％的幅材缠绕物。从螺旋进料器(Brabender MiniTwin,Brabender Technologie KG,Duisberg,Germany)以0.6g/min的速率计量石墨使其进入喷射泵(类似于图12-15所示，喷嘴喉部内径＝0.08英寸(2.0mm)，喷射通道内径＝0.02英寸(0.5mm)，喷射通道长度＝0.55英寸(1.4cm))，该喷射泵将颗粒分散到气体流中(流速＝8.4L/min)。通过聚乙烯管道将颗粒分散体输送到涂布模头中，该涂布模头使气流扩散，并夹带石墨颗粒以沿垫的宽度分布。
将施加辊和涂布模头容纳在外壳(类似于图2)中，在该外壳中从真空源施加吸力以便保持涂布过程周围的负压(小于环境压力)。将真空端口邻近幅材从外壳中退出的位置定位。以1磅/线英寸(pli)(0.18kg/cm)施加幅材张力，并将幅材速度设置为5英尺/分钟(1.5m/min)。以105英尺/分钟(32m/min)的表面速度旋转施加辊，同时以10.3Hz的频率和5mm的位移幅度在横向方向上振荡施加辊。这些工艺条件在PET幅材上产生了石墨涂层，该石墨涂层在涂层中心具有沉积大量石墨的瞬态区域。瞬态石墨沉积在经涂布的样品上呈现出振荡轨道，其峰到峰距离可与辊振荡幅度(大约5mm)相当，并且波长(大约5cm)与辊旋转速度除以振荡频率一致。
以上获得专利证书的申请中所有引用的参考文献、专利和专利申请以一致的方式全文以引用方式并入本文中。在并入的参考文献部分与本申请之间存在不一致或矛盾的情况下，应以前述说明中的信息为准。为了使本领域的普通技术人员能够实践受权利要求书保护的本公开而给出的前述说明不应理解为是对本公开范围的限制，本公开的范围由权利要求书及其所有等同形式限定。

Claims (17)

1.一种粉末摩擦设备，所述粉末摩擦设备适合于制作经粉末摩擦的基材，所述粉末摩擦设备包括：
可旋转摩擦辊，所述可旋转摩擦辊具有旋转轴线；
基材路径，所述基材路径用于在机器方向上输送所述基材，使其在摩擦区内与所述可旋转摩擦辊摩擦接触，其中所述基材在所述摩擦区内摩擦接触所述可旋转摩擦辊；
振荡机构，所述振荡机构用于沿所述旋转轴线振荡所述可旋转摩擦辊；
粉末涂布模头，所述粉末涂布模头包括与出口端口流体连通的入口端口，其中所述粉末涂布模头邻近所述基材路径设置；和
分配器，所述分配器用于分配气载粉末，所述分配器与所述粉末涂布模头的所述入口端口流体连通，其中所述分配器被对准，使得从所述粉末涂布模头分配的气载粉末的至少一部分直接沉积到所述可旋转摩擦辊或所述基材中的至少一者上，并被输送到所述摩擦区中。
2.根据权利要求1所述的粉末摩擦设备，其中所述粉末涂布模头邻近所述可旋转摩擦辊设置在所述摩擦区外，并且适于使得从所述粉末涂布模头分配的所述气载粉末被所述可旋转摩擦辊携带到所述摩擦区中。
3.根据权利要求1所述的粉末摩擦设备，其中所述可旋转摩擦辊具有透气的外部套筒。
4.根据权利要求3所述的粉末摩擦设备，其中所述外部套筒包括织物或泡沫中的至少一种。
5.根据权利要求1所述的粉末摩擦设备，其中所述旋转轴线与垂直于所述机器方向的横向基材方向平行。
6.根据权利要求1所述的粉末摩擦设备，其中用于分配气载粉末的所述分配器包括超声变幅杆。
7.根据权利要求1所述的粉末摩擦设备，其中用于分配气载粉末的所述分配器包括粉末喷射泵，所述粉末喷射泵包括：
主体，所述主体在第一端处具有颗粒入口，并且在第二端处具有出口连接器，所述颗粒入口与入口室流体连通；
喷嘴，所述喷嘴限定与所述室和所述出口连接器流体连通的通道，其中所述喷嘴包括喷嘴喉部；
至少一个吸入入口，所述至少一个吸入入口与所述室流体连通；
围绕所述主体定位的环形充气室，所述环形充气室具有气体入口；和
至少两个喷射通道，每个喷射通道具有进入所述环形充气室的入口开口和所述喷嘴喉部内的出口开口。
8.根据权利要求1所述的粉末摩擦设备，还包括邻近所述基材并与所述基材流体连通的真空源。
9.根据权利要求8所述的粉末摩擦设备，其中所述真空源设置在所述摩擦区的下游。
10.根据权利要求8所述的粉末摩擦设备，其中所述真空源接近所述粉末涂布模头。
11.一种制作经粉末摩擦的基材的方法，所述方法包括：
提供根据权利要求1至10中任一项所述的粉末摩擦设备，其中所述可旋转摩擦辊旋转，并且其中所述可旋转摩擦辊沿其旋转轴线振荡；
沿所述基材路径设置基材；
相对于所述可旋转摩擦辊以差速在所述机器方向上推进所述基材；以及
将所述气载粉末从所述出口端口递送到所述可旋转摩擦辊或所述基材中的至少一者上，其中当所述基材和所述可旋转摩擦辊彼此接触时，所述粉末中的至少一些被摩擦到所述基材上，从而提供所述经粉末摩擦的基材。
12.根据权利要求11所述的方法，其中所述粉末涂布模头的所述出口端口与所述可旋转摩擦辊间隔300密耳(7.6mm)或更小的距离。
13.根据权利要求11所述的方法，其中所述基材包括聚合物膜、非织造纤维幅材、纸幅材和金属箔中的至少一种。
14.根据权利要求11所述的方法，其中所述粉末包含石墨。
15.一种经粉末摩擦的幅材，所述经粉末摩擦的幅材包含基材，所述基材在其主表面上具有经粉末摩擦的层，其中所述经粉末摩擦的层包括至少一个振荡摩擦轨道。
16.根据权利要求15所述的经粉末摩擦的幅材，其中所述经粉末摩擦的层包含石墨。
17.根据权利要求15或16所述的经粉末摩擦的幅材，其中所述基材包括聚合物膜。
CN201880049006.4A 2017-08-01 2018-07-24 制作经粉末摩擦的基材的设备和方法以及经粉末摩擦的基材 Active CN110997162B (zh)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US201762539708P 2017-08-01 2017-08-01
US62/539,708 2017-08-01
PCT/IB2018/055513 WO2019025903A2 (en) 2017-08-01 2018-07-24 APPARATUS, METHOD FOR MANUFACTURING POWDER-COATED SUBSTRATE, AND POWDER-COATED SUBSTRATE

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN110997162A true CN110997162A (zh) 2020-04-10
CN110997162B CN110997162B (zh) 2021-09-03

Family

ID=63449502

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201880049006.4A Active CN110997162B (zh) 2017-08-01 2018-07-24 制作经粉末摩擦的基材的设备和方法以及经粉末摩擦的基材

Country Status (4)

Country Link
US (1) US20200164401A1 (zh)
EP (1) EP3661661A2 (zh)
CN (1) CN110997162B (zh)
WO (1) WO2019025903A2 (zh)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113102161A (zh) * 2021-04-26 2021-07-13 般若涅利（北京）装备技术有限公司 高粘度电池浆料涂布装置及其涂布方法
CN113289837A (zh) * 2021-05-27 2021-08-24 燕山大学 一种振动辅助下粉体涂层滚压成形装置及方法

Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US11278956B2 (en) 2017-04-10 2022-03-22 3M Innovative Properties Company Powder deagglomerator and method of deagglomerating a powder
US11198149B2 (en) * 2017-12-07 2021-12-14 Salford Group Inc. Spreader for particulate material with improved spread control
US20220258203A1 (en) * 2019-07-17 2022-08-18 3M Innovative Properties Company Coating method and system to create patterned coating layers
CN114074058B (zh) * 2021-12-17 2023-03-21 中国船舶重工集团公司第七一五研究所 一种双工位点胶涂覆设备
CN114318321B (zh) * 2022-01-14 2023-05-12 桂林航天工业学院 一种超声辅助镀金属装置

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4741918A (en) * 1984-01-24 1988-05-03 Tribohesion Limited Coating process
US5494520A (en) * 1994-10-07 1996-02-27 Xerox Corporation Apparatus for coating jet milled particulates onto a substrate by use of a rotatable applicator
CN1549750A (zh) * 2001-08-31 2004-11-24 ŷ��˹�ƶ�����˾ 用于将颗粒沉积在一个移动基板上的屋面板颗粒阀及方法
US20110247555A1 (en) * 2008-11-27 2011-10-13 Walter Kokott Device for creating and conveying a gas-powder mixture
CN104053421A (zh) * 2011-10-24 2014-09-17 波士胶公司 用于制备吸收性制品的新型方法
CN105050729A (zh) * 2013-03-29 2015-11-11 丰田自动车株式会社 粉体涂布装置、和使用它的锂离子电池用电极的制造方法

Family Cites Families (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3032931A (en) 1960-08-01 1962-05-08 Merit Products Inc Oscillating abrasive drum
US3110253A (en) 1961-12-15 1963-11-12 Dick Co Ab Oscillating roller mechanism for printing presses
US3771701A (en) 1972-10-26 1973-11-13 Johns Manville Apparatus and method for accelerating strands
US4351082A (en) 1981-04-20 1982-09-28 The Babcock & Wilcox Company Oscillating soot blower mechanism
US4763852A (en) 1985-08-26 1988-08-16 Smith Donald L Oscillating guide roll
US4785514A (en) 1987-04-27 1988-11-22 Hh&L Co. Oscillating roller mounted on a fixed shaft
US5351614A (en) 1991-11-05 1994-10-04 Rockwell International Corporation Self-oscillating roller assembly and method
US5683742A (en) * 1995-05-19 1997-11-04 Xerox Corporation Selective coating method using a nonwetting material
US5650193A (en) * 1996-09-09 1997-07-22 Xerox Corporation Coating method having particulate material introduced from within the gap region between applicators
US6511701B1 (en) 2000-05-09 2003-01-28 3M Innovative Properties Company Coatings and methods
US6833014B2 (en) * 2002-07-26 2004-12-21 3M Innovative Properties Company Abrasive product, method of making and using the same, and apparatus for making the same
GB0605723D0 (en) * 2006-03-23 2006-05-03 3M Innovative Properties Co Powder filling processes
WO2017106098A1 (en) * 2015-12-18 2017-06-22 3M Innovative Properties Company Process for depositing dry powder particles onto a substrate and attaching the particles to the substrate
WO2017106613A1 (en) * 2015-12-18 2017-06-22 3M Innovative Properties Company Process for depositing dry powder particles onto a substrate and adhesively bonding the particles to the substrate

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4741918A (en) * 1984-01-24 1988-05-03 Tribohesion Limited Coating process
US5494520A (en) * 1994-10-07 1996-02-27 Xerox Corporation Apparatus for coating jet milled particulates onto a substrate by use of a rotatable applicator
CN1549750A (zh) * 2001-08-31 2004-11-24 ŷ��˹�ƶ�����˾ 用于将颗粒沉积在一个移动基板上的屋面板颗粒阀及方法
US20110247555A1 (en) * 2008-11-27 2011-10-13 Walter Kokott Device for creating and conveying a gas-powder mixture
CN104053421A (zh) * 2011-10-24 2014-09-17 波士胶公司 用于制备吸收性制品的新型方法
CN105050729A (zh) * 2013-03-29 2015-11-11 丰田自动车株式会社 粉体涂布装置、和使用它的锂离子电池用电极的制造方法

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113102161A (zh) * 2021-04-26 2021-07-13 般若涅利（北京）装备技术有限公司 高粘度电池浆料涂布装置及其涂布方法
CN113102161B (zh) * 2021-04-26 2024-03-01 般若涅利（北京）装备技术有限公司 高粘度电池浆料涂布装置及其涂布方法
CN113289837A (zh) * 2021-05-27 2021-08-24 燕山大学 一种振动辅助下粉体涂层滚压成形装置及方法

Also Published As

Publication number Publication date
WO2019025903A2 (en) 2019-02-07
EP3661661A2 (en) 2020-06-10
US20200164401A1 (en) 2020-05-28
CN110997162B (zh) 2021-09-03
WO2019025903A3 (en) 2019-03-14

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN110997162B (zh) 制作经粉末摩擦的基材的设备和方法以及经粉末摩擦的基材
RU2374006C2 (ru) Способ и устройство для нанесения на подложку твердых материалов в форме частиц
CA1326466C (en) Process and device for surface pre-treatment of plastic by means of an electrical corona discharge
CA2717303C (en) Indirect printing of agm
CN103476511B (zh) 用于从粉末供应源运送粉末的装置及方法
GB2126128A (en) Method and apparatus for providing sheet metal stock with finely divided powder
JP3372543B2 (ja) 築造体の精細掃除方法および当該方法を実施する装置
CN1676225A (zh) 在基材上涂布微粒材料的方法和设备
CN1088177A (zh) 物品处理系统
US20220033950A1 (en) Coated abrasive tool, method for producing the same and abrasive dental product
JP3462232B2 (ja) 吸収体の製造方法及び製造装置
US3359128A (en) Dusting of surfaces
US9072627B2 (en) Apparatus and method for retaining and releasing solid material
CN106076688A (zh) 一种粉体涂装设备及涂装工艺
KR102047581B1 (ko) 액체 적용 장치 및 액체 적용 방법
EP0780528A1 (en) Spray apparatus for application of high build coatings/layers
US20220226966A1 (en) Method for Producing an Abrasive Article, and Abrasive Article
CN110545936B (zh) 粉末解聚器和解聚粉末的方法
JPH07500051A (ja) 超音波を利用したコーティング装置と方法
KR102666663B1 (ko) 광폭 슬롯 다이 및 광폭 슬롯 다이 작동 방법
JP2019118868A (ja) パターン形成方法、成膜方法およびシート状物
CN111085359B (zh) 用于喷涂的流体引导装置、喷涂系统及喷涂方法
CN218943700U (zh) 吸收体的制造装置和吸水性聚合物的供给装置
CN116322965A (zh) 成膜装置、雾成膜装置、及导电膜的制造方法
RU18473U1 (ru) Устройство для производства слоистых полотен

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant