CN1262355C - 挤压型喷嘴和使用该喷嘴的涂布装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种挤压型喷嘴，该喷嘴具有：形成有在涂布的宽度方向分配涂布液的总管、使由所述总管分配的所述涂布液通过的槽、和吐出来自所述槽的所述涂布液的吐出口的块体；和形成槽的壁面，可移动以改变槽的间隙的第一形成部件。这种挤压型喷嘴可以均匀地涂布粘度不同的多种涂布液、或粘度变动大的涂布液。

Description

挤压型喷嘴和使用该喷嘴的涂布装置

技术领域

本发明涉及(例如)在制造记录磁带、粘接带、摄影用感光纸、胶印版材、电池极板、燃料电池触媒层、等离子体显示器板前面板的电介质层等所使用的、在连续行走的被涂布物的表面涂布液体的挤压型喷嘴，和使用该喷嘴的涂布装置。

背景技术

挤压型喷嘴可在连续行走的被涂布物的表面涂布涂布液，例如可在记录磁带、粘接带、摄影用的感光纸、胶印板材、电池极板、燃料电池触媒层、等离子体显示器板的前面板电介质层等的制造中使用，挤压型喷嘴具有在涂布的宽度方向分配供给的涂布液的总管，和使总管内的涂布液整流并吐出的槽。在涂布具有粘度的涂布液的情况下，压力损失使总管内的压力在涂布的宽度方向不均匀。由于这样，利用在涂布的宽度方向上槽在吐出方向的长度为一定的挤压型喷嘴时，压力高的部分涂布量多，而压力低的部分涂布量少，固此，在涂布的宽度方向上的涂布量不均匀。

使涂布的宽度方向上的涂布量均匀，有以下的方法。

特开平1-180266号公报中提出了一种方法，它是通过加长槽的涂布液吐出方向的长度，或减小槽的间隙，提高总管内的压力，使涂布宽度方向的涂布量分布均匀。

利用这种方法，由于喷嘴内部的流体压力增大，喷嘴变形，涂布量分布不均匀。为此，通过增加喷嘴本体的壁厚，提高喷嘴的刚性，可以抑制喷嘴的变形。但成本高，喷嘴的重量增加，作业效率降低。

特开平6-335653号公报中提出了一种方法。它是通过从涂布液的供给端，向着相对一端，呈直线形或曲线形倾斜，缩短槽在涂布液吐出方向的长度，来使涂布宽度方向上的涂布量分布均匀。

这个方法，对于特定的涂布液有效，但由于要均匀地涂布粘度不同的多种涂布液，因此必需要有形状与各种涂料的粘度匹配的喷嘴。另外，即使是同一种涂料，在涂布液的粘度随涂料的批量或时间而变动的情况下，要均匀的涂布也较困难。

在特开平10-5660号公报中提出了一种方法。它是利用可更换的部件构成槽的一部分，通过更换该部件，改变槽在吐出方向的长度和间隙，从而利用一个喷嘴，可以均匀地涂布粘度不同的涂布液。

利用这种方法，通过准备多个部件，可以均匀和比较廉价地涂布粘度不同的多种涂布液。但是，在涂布液的沾度随涂料批量或时间而变动的情况下，均匀涂布较困难。

另外，还知道一种方法，它具有设置在作为来自槽的涂布液的出口的切口处的、使切口变形的多个装置，根据涂布量分布，利用这些装置，使槽出口的间隙在涂布的宽度方向改变，可得到均匀的涂布量分布。

利用这个方法，由于涂布量分布均匀，需要适当地设定多个切口变形装置的各自位移量，因此需要复杂而且价格高昂的反馈控制装置。另外，需要时间来使涂布量收敛至目标的偏差值。

发明内容

挤压型喷嘴具有：形成有在涂布的宽度方向分配涂布液的总管、使由上述总管分配的上述涂布液通过的槽、和吐出来自上述槽的上述涂布液的吐出口的一个块体；和形成槽的壁面，可以移动使得槽的间隙变化的第一形成部件。

这种挤压型喷嘴可以均匀地涂布粘度不同的多种涂布液，或粘度变动大的涂布液。

附图说明

图1为本发明的实施方式1的挤压型喷嘴的侧视截面图。

图2为实施方式1的挤压型喷嘴的本体块的立体图。

图3为实施方式1的另一种挤压型喷嘴的侧视截面图。

图4为实施方式1的另一种挤压型喷嘴的立体图。

图5为实施方式1的涂布装置的方框图。

图6为本发明的实施方式2的挤压型喷嘴的侧视截面图。

图7为本发明的实施方式3的挤压型喷嘴的侧视截面图。

图8为实施方式3的挤压型喷嘴的本体块的立体图。

具体实施方式

(实施方式1)

图1为本发明的实施方式1的挤压型喷嘴100的侧视截面图。图2为图1所示的挤压型喷嘴100的本体块1的立体图。

如定量泵那样，利用以稳定的速度供给涂布液的泵而供给至喷嘴100内的涂布液，如图2所示，在总管4中，沿涂布的宽度方向C分配。总管4内的涂布液，通过总管侧槽5和切口侧槽6，从作为吐出口的切口8吐出至被涂布物9的表面，在涂布的长度方向A上，形成涂膜10。

喷嘴100具有本体块1、本体块2、和使总管侧槽5的间隙变化的总管侧的槽形成部件3。形成部件3形成总管侧槽5的一个壁面5A。在槽5和切口8之间，形成切口侧槽6。

挤压型喷嘴100具有使形成部件3移动的移动装置7。利用移动装置7使形成部件3移动，改变总管侧槽5的间隙t1，可以改变喷嘴100内部的压力分布，改变在涂布的宽度方向C上的涂布液的涂布量的分布。通过适当地调整部件3的移动量，可使涂布量的分布均匀。当使间隙t1变窄时，涂布宽度方向的两端的涂布量比中央部多；当扩大间隙t1时，涂布宽度方向的中央部的涂布量比两端多。

形成部件3可以更换。作为部件3的移动装置7，可以使用差动螺钉、热螺栓、压电元件，对它没有特别的限制。

使形成部件3在涂布的宽度方向C上倾斜移动也可以。图4为使这种移动成为可能的实施方式1的另一个挤压型喷嘴100A的立体图。喷嘴100A具有沿涂布的宽度方向C配置的、可使形成部件3移动的多个移动装置7A和7B。因为移动装置7A和7B使形成部件3的移动量不同，可以使形成部件3在涂布的宽度方向C倾斜移动。在喷嘴的装配精度不太高，在涂布的宽度方向C上的涂布量分布为非对称的情况下，通过使部件3在涂布的宽度方向C倾斜移动，使间隙t1在涂布的宽度方向C上变化，可使涂布量分布均匀。

为了防止带状的被涂布物9压紧在喷嘴100上，可以采用支承滚子，从一侧支承被涂布物9上的接受来自喷嘴100的力的部分。利用这种方法，要求切口为直线形。具有用于使切口变形的、沿着涂布的宽度方向配置的多个装置的现有的挤压型喷嘴，由于切口变形，难以用这种方法使涂布量均匀而得到平滑的涂膜表面。实施方式1的喷嘴100，由于没有使切口8变形的装置，这个方法也适用。

如图2所示，形成部件3的形状优选为沿着涂布的宽度方向C，使吐出方向B的长度L1变化的形状。利用形成部件3的吐出方向B的长度L1、倾斜角θ1和槽5的间隙t1，使在涂布的宽度方向C上的涂布量分布变化。通过与涂布液的粘度相适应，最优地设定长度L1、倾斜角θ1和间隙t1；可以沿涂布的宽度方向C，均匀地涂布涂布液。

利用实施方式1的挤压型喷嘴100，在涂布粘度不同的多种涂布液的情况下，可以只将形成部件3更换为与涂布液粘度符合的形状的部件。粘度大的涂布液要用倾斜角θ1大的形成部件3；而粘度小的涂布液则用倾斜角θ1小的形成部件3。如果多种涂布液的粘度的差别并不太大，则通过用形成部件3的移动装置7改变槽5的间隙t1，可以使涂布量分布均匀，因此，不需要准备长度L1、倾斜角θ1差别不大的多个形成部件3。这样，利用较少的形成部件3，可以均匀而廉价地涂布粘度差别大的不同的多种涂布液。

图3为实施方式1的另一挤压型喷嘴200的侧视截面图。喷嘴200具有本体块11和12；形成接近总管13的总管侧槽14的壁面14A的总管侧槽形成部件17；和改变中间槽15的间隙的中间槽形成部件18。形成部件17可以更换，固定在本体块11上。根据涂布液的粘度，可以选择最优形状的形成部件18。可以利用移动装置19移动的形成部件18，可以改变位于总管13和切口20的中间的槽15的间隙t3。

喷嘴200可根据涂布液的粘度，选择更换形成部件17，即使不能更换形成部件18，也可均匀地涂布粘度范围更广的涂布液。

图5为实施方式1的涂布装置的方框图。涂布装置具有：挤压型喷嘴100；测量沿着涂膜10的涂布宽度方向C的多个点的重量、厚度和密度中的至少一个的值的测量器1001；和与用测量器1001测定的值相适应而控制移动装置7的控制器1002。即使涂布液的粘度随时间变化，在被涂布物的涂布方向A的长度方向上，沿涂布宽度方向C的涂布量分布也可均匀；另外，在涂布方向A上，也可以均匀涂布，对批量和时间变化粘度变化大的涂布液有效。这种涂布装置具有对于喷嘴100A和200也适用，具有同样效果。

(实施方式2)

图6为实施方式2的挤压型喷嘴300的侧视截面图。喷嘴300具有本体块23、本体块24和总管形成部件27。形成部件27形成总管25的壁面25A，在总管25和切口29之间，形成切口侧的槽26。

如同定量泵一样，利用以稳定速度供给涂布液的泵而向喷嘴300内供给的涂布液，在总管25中沿着涂布宽度方向分配。总管25内的涂布液通过槽26，吐出至被涂布物30的表面上，喷嘴300在涂布的长度方向D上，形成涂膜31。

实施方式2的喷嘴300具有移动形成部件27的移动装置28。利用移动装置28使形成部件27移动，可以改变总管25的与涂布宽度方向成直角的方向的截面积。通过总管25的该截面积的变化，可以使总管25内的涂布宽度方向上的涂布液流动的压力损失改变，从而改变涂布宽度方向上的涂布量分布。适当调整形成部件27的移动量，可以使涂布量分布均匀。

喷嘴300也可以具有与图4所示的喷嘴100A的移动装置7A和7B同样的多个移动装置，从而使形成部件27沿着涂布的宽度方向倾斜。这样，即使在喷嘴300的装配精度不十分高，涂布宽度方向上的涂布量分布非对称的情况下，可以沿着涂布的宽度方向，改变总管25的截面积，可以与喷嘴100A同样地使涂布量分布均匀。

作为形成部件27的移动装置28，可以使用差动螺钉、热螺栓、压电元件，对它们没有特别的限制。

喷嘴300与图1所示的实施方式的喷嘴100同样，切口29不变形。因此，喷嘴300与实施方式1的喷嘴100同样，可以使用支承滚子，对包含涂布装置的全部涂布装置适用。

另外，对图5所示的含有测量器1001和控制器1002的涂布装置，也可适用实施方式2的喷嘴300，这样，可具与实施方式1的涂布装置同样的效果。

(实施方式3)

图7为实施方式1的挤压型喷嘴400的侧视截面图。喷嘴400具有本体块32、本体块33、总管形成部件37、和总管侧槽形成部件39。形成部件37形成总管34的壁面34A，形成部件39形成总管侧槽35的一个壁面35A。在总管侧槽35和切口41之间，形成切口侧槽36。

如同定量泵一样，利用以稳定速度供给涂布液的泵而向喷嘴400内供给的涂布液，在总管34中沿着涂布宽度方向分配。总管34内的涂布液通过总管侧槽35、切口侧槽36，吐出至被涂布物42的表面，在涂布的长度方向F上形成涂膜43。

挤压型喷嘴400具有使形成部件37移动的移动装置38、和使形成部件39移动的移动装置40。通过移动形成部件37，使总管34的与涂布宽度方向J垂直的方向上的截面面积变化，可改变总管34内的涂布宽度方向J上的流动的压力损失，从而改变涂布的宽度方向J上的涂布量分布。这样，适当调整形成部件37的移动量，可以均匀的涂布量分布涂布液。

喷嘴400具有与图4所示喷嘴100A的移动装置7A和7B同样的多个移动装置，也可以使形成部件37在涂布的宽度方向J上倾斜。这样，即使喷嘴400的装配精度不太高，在涂布的宽度方向J上的涂布量分布为非对称的情况下，总管34的截面积可以沿着涂布宽度方向J改变，因此与喷嘴100A同样，可以使涂布量分布均匀。

作为形成部件37和39的移动装置，可以使用差动螺钉、热螺栓、压电元件，对它们没有特别的限制。

喷嘴400，与图1所示实施方式1的喷嘴100同样，切口41不变形。因此，喷嘴400，与实施方式1的喷嘴100同样可适用于使用支承滚子、包含涂布装置的全部涂布装置。

图8为喷嘴400的本体块32的立体图。形成部件39可以更换，优选其形状为沿着涂布的宽度方向J吐出方向G的长度L2可变化的形状。通过将形成部件39与本体块32和图7所示的本体块33组合，可以沿着涂布的宽度方向J，改变总管侧槽35在吐出方向G上的长度。利用形成部件39在吐出方向G上的长度L2、倾斜角θ2和流入侧的槽35的间隙t5，可以改变在涂布宽度方向J上的涂布量分布。因此，通过与涂布液的粘度等相适应而设定长度L2、倾斜θ2和间隙t5，可以在涂布的宽度方向J上，均匀地涂布涂布液。

利用实施方式3的挤压型喷嘴400，在涂布粘度不同的多种涂布液的情况下，可以只将形成部件39更换为与涂布液粘度符合的形状的部件。粘度大的涂布液则用倾斜角θ2大的形成部件39；而粘度小的涂布液则用倾斜角θ2小的形成部件39。如果多种涂布液的粘度差并不太大，则通过用形成部件39的移动装置40改变槽35的间隙t5，且利用形成部件37的移动装置38，改变总管34的截面积。可以使涂布量分布均匀，因此，不需要准备长度L2、倾斜角θ2差别不大的多个形成部件39。这样，用较少的形成部件39，可以均匀而廉价地涂布粘度差别大的不同的多种涂布液。

另外，对包含图5所示的测量器1001和控制器1002的涂布装置，也可适用实施方式3的喷嘴400，这样，具有与实施方式1的涂布装置同样的效果。

(实施例)

以下测定用本发明的实施方式1-3的挤压型喷嘴100、300、400，将涂布液分别涂布在被涂布物的表面上得出的实施例1-3的涂布膜的厚度，也测定利用现有的挤压型喷嘴得出的比较例的涂布膜的厚度。

在实施例1-3和比较例中，分别涂布粘度不同的二种涂布液A、B。

涂布液A为在1wt％的羧甲基纤维素水溶液中，使碳粒子分散，成为固态成分浓度为50wt％、剪切速率1s^-1时的粘度为20Pa·s；剪切速率1000s^-1时的粘度为0.2Pa·s。

涂布液B为在1wt％的羧甲基纤维素水溶液中，使碳粒子分散，得到在固态成分浓度为45wt％、剪切速率1s^-1时的粘度为2Pa·s、剪切速率1000s^-1时的粘度为0.1Pa·s。

在实施例1-3和比较例中，用具有不锈钢制的涂布宽度为500mm的喷嘴，将涂布液A和B，以涂布厚度0.2mm、涂布速度10m/s涂布在作为被涂布物的厚度为30微米的铝箔上。利用接触式膜厚计，测定涂布后的涂布膜在干燥后在涂布的宽度方向的膜厚分布。膜厚分布的偏差列在表1中。

表1

	涂布液		喷嘴内部的形状					涂布厚度偏差(％)
									总管的截面积(mm2)	总管侧槽			切口侧槽
		长度(mm)	间隙(mm)	倾斜角(度)	长度(mm)	间隙(mm)
							实施例1			A	700	20	2.0	5	40	0.5	1.9
B	700	20	3.0	3	40	0.5		1.5
									实施例2	A	850	-	-	-	60	0.5	1.8
B	750	-	-	-	60	0.5	2.2
								实施例3		A	800	20	1.5	3	40	0.5	0.8
B	600	20	2.0	3	40	0.5	0.6
									比较例	A	700	-	-	-	60	0.5	23.0
B	700	-	-	-	60	0.5	6.0

在使用现有的挤压型喷嘴的比较例中，涂布液B在涂布的宽度方向上的涂布量偏差为6.0％。但用涂布液A，则涂布膜的膜厚偏差为23.0％非常大。利用喷嘴内部形状固定的现有的挤压型喷嘴，根据涂布液的种类不同，偏差变动大。

与此相对，在实施例1中，涂布膜的膜厚在涂布宽度方向的偏差，对涂布液A为1.9％，对涂布液B为1.5％。通过更换可廉价制造的总管形成用部件和调整总管侧槽的间隙，可以用一个喷嘴均匀地涂布性质不同的涂布液A和B。

在实施例2中，涂布膜的膜厚在涂布的宽度方向的偏差，对涂布液A为1.8％，对涂布液B为2.2％。移动总管形成用部件，调整总管截面积，可使偏差为最小，利用一个喷嘴可以均匀地涂布性质不同的涂布液A和B。

在实施例3中，涂布膜的膜厚的涂布的宽度方向的偏差，对涂布液A为0.8％，对涂布液B为0.6％。移动总管形成部件和总管侧槽形成部件，通过调整总管的截面积和总管侧槽的间隙，可使偏差为最小，利用一个喷嘴，可以极均匀地涂布性质不同的涂布液A和B。

在实施例3中的挤压型喷嘴中，利用测定涂布膜的膜厚的在线膜厚计、和根据测定的膜厚调整移动装置的控制器，可构成如图5所示的涂布装置。用该涂布装置连续12个小时涂布涂布液B。在涂布开始12小时后，涂布液B的粘度变化至涂布开始时的粘度的3/4，12个小时的涂布量偏差在0.5-0.9％范围内，一般可以形成均匀的涂布膜。另外，在实施例1、2中，利用同样的涂布装置，进行12小时的连续涂布，也可得到与实施例3同样的均匀的涂布膜。利用比较例的现有的挤压型喷嘴，连续12个小时涂布涂布液B，由于涂布液B的粘度随时间变化，涂布开始时，有6％的涂布量偏差，12小时后，涂布量偏差恶化至14％。

Claims (10)

1.一种挤压型喷嘴，其特征在于，具有：

块体，形成有在涂布的宽度方向分配涂布液的总管、使由所述总管分配的所述涂布液通过的槽、和吐出来自所述槽的所述涂布液的吐出口，所述槽包含第一部分和比所述第一部分更接近所述吐出口的第二部分；

第一形成部件，该第一形成部件形成所述槽的所述第一部分的壁面，可以移动以改变所述槽的所述第一部分的间隙；和

使所述第一形成部件沿着所述涂布宽度方向倾斜的移动装置。

2.如权利要求1所述的挤压型喷嘴，其特征为，所述第一形成部件可以更换。

3.如权利要求1所述的挤压型喷嘴，其特征为，所述第一形成部件在所述涂布液的吐出方向上的长度，沿着所述涂布的宽度方向变化。

4.如权利要求1所述的挤压型喷嘴，其特征为，所述槽还包含比所述第一部分更接近所述总管的第三部分，还具有形成所述槽的所述第三部分的壁面的可更换的第二形成部件。

5.如权利要求1所述的挤压型喷嘴，其特征为，还具有形成所述总管的壁面、可移动从而改变所述总管的与所述涂布宽度方向成直角的截面的面积的第二形成部件。

6.如权利要求5所述的挤压型喷嘴，其特征为，还具有使所述第二形成部件沿着所述涂布的宽度方向倾斜的移动装置。

7.一种挤压型喷嘴，其特征在于，具有：

块体，形成有在涂布的宽度方向分配涂布液的总管、使由所述总管分配的所述涂布液通过的槽、和吐出来自所述槽的所述涂布液的吐出口：和

形成部件，该形成部件形成所述总管的壁面，可以移动以改变所述总管的与所述涂布宽度方向成直角的截面的面积。

8.如权利要求7所述的挤压型喷嘴，其特征为，还具有使所述形成部件沿着所述涂布的宽度方向倾斜的移动装置。

9.一种涂布装置，其特征在于，具有：

利用所述涂布液形成涂布膜的挤压型喷嘴，该喷嘴包括：

块体，形成有在涂布的宽度方向分配涂布液的总管、使由所述总管分配的所述涂布液通过的槽、和吐出来自所述槽的所述涂布液的吐出口，所述槽包含第一部分和比所述第一部分更接近所述吐出口的第二部分；

形成部件，该形成部件形成所述槽的所述第一部分的壁面，可以移动以改变所述槽的所述第一部分的间隙；以及

使所述第一形成部件，沿着所述涂布宽度方向倾斜的移动装置，

测量所述涂布膜的重量、厚度和密度中的至少一个值的测量器，和

根据所述测量的值，控制所述挤压型喷嘴的所述形成部件的移动量的控制器。

10.一种涂布装置，其特征在于，具有：

利用所述涂布液形成涂布膜的挤压型喷嘴，该喷嘴包括：

块体，该块体形成有在涂布的宽度方向分配涂布液的总管、使由所述总管分配的所述涂布液通过的槽、和吐出来自所述槽的所述涂布液的吐出口；以及

形成部件，该形成部件形成所述总管的壁面，可以移动以改变所述总管的与所述涂布宽度方向成直角的截面的面积，

测量所述涂布膜的重量、厚度和密度中的至少一个值的测量器，和

根据所述测量到的值，控制所述挤压型喷嘴的所述形成部件的移动量的控制器。

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