CN1398680A - 涂布设备 - Google Patents
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Abstract
在一种涂布设备中，喷嘴和输送管相连，用于将涂布溶液输送到模具的导管内，所述模具具有导管的开口。当A代表喷嘴和输送管相连一端的等效直径，B代表喷嘴另一端即和所述开口相连的一端的等效直径，C代表喷嘴的长度时，该喷嘴满足条件1.5≤B/A≤5.0和0.8≤C/B≤8.0。涂布溶液从输送管进入喷嘴内。在喷嘴内，涂布溶液沿喷嘴内壁发散并进入导管。在导管内，涂布溶液沿宽度方向流动并通过从导管延伸的狭缝流出到模具的凸缘，因此，运动的卷材均匀地涂以涂布溶液。
Description
发明领域
本发明涉及一种用于将一种涂布溶液涂布在沿一个方向连续运动的卷材上的涂布设备，更具体地说，本发明涉及一种用于制造照相胶片、照相纸、胶带、压敏纸、胶版印刷材料、电池等的涂布设备。
背景技术
目前存在一种用于将一种涂布溶液涂布在一连续卷材或载体上的涂布设备。该涂布设备包括一个具有导管和狭缝的模具。在导管内，涂布溶液沿导管的长度方向散布。然后涂布溶液从该导管进入狭缝，并从该狭缝以预定厚度被排出。作为涂布设备，存在滑动球型涂布类型、挤出涂布类型、落帘涂布类型等等。例如美国专利2,761,419介绍了一种滑动球型涂布类型的结构。
在该种涂布设备中，必须在模具的长度方向调整涂布溶液的排出分布，从而维持均匀的流动。对于所述调整方法，存在中央输送类型，其中涂布溶液被输送到导管的中央部分。在中央输送类型中，经常使用衣架类型。然而在中央输送类型中，例如当要被输送的涂布溶液的数量变大或涂布溶液的粘度很低时，动压力的影响变大。在此情况下，被涂布到卷材上的涂布溶液的数量变得明显不均匀。如日本专利公开号6-335633中所介绍的那样，从侧面将涂布溶液输送到导管内，因此使动压力的影响变小，涂布溶液的排出数量恒定。
为了在导管内输送涂布溶液，在涂布设备中设置一个连接管，它使金属输送管或软管和导管相连。例如S.F.Kist1er和P.M.Schweizer在“液体膜涂布”(CHAPMAN&HALL 1977)介绍的从输送类型的中央部分和侧面中每一个输送涂布溶液。然而S.F.Kistler等人并没有介绍连接管的具体形状。美国专利2,761,419中介绍了中央输送类型内所使用的连接管的具体形状。
最好涂布溶液没有温度分布，以便使涂布均匀。然而由于连接管具有复杂的形状，难以保证连接管的温度恒定。因此，温度很容易变化，这导致涂布溶液在长度方向的排出分布变得不均匀。
没有介绍有关侧面输送类型的材料，在所述侧面输送类型中，输送管或软管和导管相连。例如Yun-Han Chang在美国化学工程师协会1996年的春季国际会议(1996年2月25～29日美国新奥尔良)做了一个演讲，标题是“在挤压模具内部对入口流动的实验观察”。然而在这次演讲中，Yun-Han Chang仅仅考虑了在突然扩大时的流动，通过利用连接管将导管和具有和导管不同尺寸的管相连，形成上述扩大。然而在所述侧面输送类型中，导管和输送管经常在尺寸和形状上不同。通常导管的尺寸比输送管的尺寸大。在此情况下，连接管具有放大的形状，为了节省空间，使用弯管。在所述弯管内部，产生涡流，压力分布变得更大。因此连接管内的压力损耗变大，对在狭缝的长度方向内的涂布溶液的排出分布具有更大的影响。
发明概述
本发明的目的是提供一种涂布设备，它能保持涂布溶液排出分布的均匀性，以便在狭缝的长度方向将涂布溶液涂布到卷材上。
本发明的另一个目的是提供一种涂布设备，能够在不搅动涂布溶液流动的条件下，从导管的侧面稳定地输送涂布溶液。
本发明的另一个目的是提供一种连接元件，用于在不搅动涂布溶液流动的条件下，从导管的侧面稳定地输送涂布溶液。
为了实现上述目的和其它目的，一种具有设置有入口的导管的涂布设备包括一个扩散性连接元件，用于将所述入口和将涂布溶液输送到导管的输送管(包括软管)连接在一起。当A、B和C分别是所述扩散性连接元件和输送管相连一端的等效直径、所述扩散性连接元件和所述入口相连一端的等效直径以及所述扩散性连接元件的长度时，该扩散性连接元件的尺寸满足1.5≤(B/A)≤5.0和0.8≤(C/B)≤8.0。
所述导管和扩散性连接管彼此相连，以使它们的底部对齐。此外，所述输送管从其下侧和扩散性连接管相连，并相对于所述扩散性连接管向后倾斜。此外，在输送管内靠近扩散性连接管处设置一个静态混合器。
根据本发明的涂布设备，可以在不搅动的情况下输送涂布溶液，并且在卷材上的涂布溶液的排出分布也可以调整。
附图说明
当本领域普通技术人员结合附图阅读了下文的详细说明后，将容易理解本发明的上述目的和优点。
图1是本发明第一实施例的包括溶液输送管道的涂布设备的局部透视图；
图1A是图1所示的溶液输送管道的局部剖视图；
图1B是沿图1A中IB-IB线所做的剖视图；
图2是本发明第二实施例的溶液输送管道的局部透视图；
图2A是图2所示溶液输送管道的局部剖视图；
图2B是沿图2A中IIB-IIB线所做的剖视图；
图3是本发明第三实施例的溶液输送管道的局部透视图；
图3A是图3所示溶液输送管道的局部剖视图；
图3B是沿图3A中IIIB-IIIB线所做的剖视图；
图4是本发明第四实施例的包括溶液输送管道的涂布设备的局部透视图；
图4A是图4所示的溶液输送管道的局部剖视图；
图4B是沿图4A中IVB-IVB线所做的剖视图；
图5是包括溶液输送管道的涂布设备的侧视图；
图6是本发明第五实施例的溶液输送管道的局部透视图；
图6A是图6所示溶液输送管道的局部剖视图；
图6B是沿图6A中VIB-VIB线所做的剖视图；
图7是本发明第六实施例的溶液输送管道的局部透视图；
图8是本发明第七实施例的溶液输送管道的局部透视图；
图9是本发明第八实施例的溶液输送管道的局部透视图；
图10是本发明第九实施例的溶液输送管道的局部透视图；
图11是本发明第十实施例的溶液输管道的局部透视图；
图12是本发明第十一实施例的溶液输送管道的局部透视图。
本发明的优选实施例
如图1所示，球型涂布模具或漏斗(下文简称为模具)10包括导管13、狭缝14导管塞子15、滑动面17、凸缘18、狭缝长度调节器19、20以及导向板21、22。导管13在一侧具有入口13a，并通过扩散性连接管或扩张型喷嘴(下文简称为喷嘴)12和诸如金属管或软管的输送管11相连。在导管的另一侧，固定装配着导管塞子15。
一种涂布溶液输送系统(未示)通过输送管11、喷嘴12和入口13a将涂布溶液16输送至导管13。导管塞子15阻止涂布溶液16从模具10的另一侧流出。然后，涂布溶液16进入狭缝14，通过狭缝14流出到模具10的外面。然后，涂布溶液16在滑动面17上滑动并到达凸缘18，并涂布到由辊8驱动的卷材9上。
所述狭缝14被这样形成，因而在涂布方向D1上具有预定宽度。因此，从狭缝14中流出后，被涂布到卷材9上的涂布溶液16具有预定的湿厚度。需要指出的是，从右侧向模具10提供涂布溶液，但是也可以从左侧供应涂布溶液。在此情况下，导管塞子15被设置在模具10的右侧的入口13a上。
在所述狭缝14内，狭缝长度调节器19、20被插入，以便沿宽度方向D2调节涂布溶液16的长度。所述狭缝长度调节器19、20被可移动地连接到狭缝14上。可以如日本专利公开号6-335633所述那样调节狭缝14的长度。此外，在滑动面17上配备导向板21、22，用于确定宽度方向D2上的涂布溶液16的宽度。需要指出的是，用于制造导管13、导管塞子15、滑动面17、狭缝长度调节器19、20以及导向板21、22的材料可以是金属、塑料、橡胶和木材。
在图1A中，字母A、B和C分别表示用于连接输送管11的喷嘴12的等效直径、喷嘴12和入口13a相连一端的等效直径以及喷嘴12的长度。当直径B和A直径的比值很小时，涂布溶液没有被搅动地流出。然而直径B通常大于直径A。当输送管11的直径变大时，涂布溶液不能顺利地流动，导致对排出分布产生坏的影响。为了在不搅动的条件下将涂布溶液16从输送管11输送到导管13内，喷嘴12的形状应该满足下述条件：1.5≤(B/A)≤5.0，0.8≤(C/B)≤8.0。需要指出的是，所述等效直径意味着一种流体静力学的等效直径，被确定为(横截面尺寸的四倍)/(横截面的湿长度)。如图1B所示，入口13a是圆形形状。
在上述实施例中，模具10可以被用于涂布仅仅具有一单独层的涂布溶液。此外，输送管道的数量可以大于三条，以便增加涂布溶液16的涂布效率。此外，模具10可以是落帘式涂布模具或类似类型模具。所述涂布设备例如被用于制造照相胶片、照相纸、磁记录带、胶带、压敏纸、胶版印刷材料、电池等。此外，本发明的喷嘴12可以在利用涂料制造薄膜的片基生产设备中使用。
图2显示了本发明第二实施例的溶液输送管道25，该输送管道由导管26、喷嘴(扩散性连接管)27和输送管28组成。在图2A中，喷嘴27从输送管28的端部延伸到导管26。如图2B所示，导管26的开口26a具有椭圆形状。
图3显示了本发明第三实施例的溶液输送管道30，该输送管道由导管31、喷嘴(扩散性连接管)32和输送管33组成。在图3A中，导管31、喷嘴32和输送管33被这样连接，它们各自的底部31a、32a和33a彼此时齐。在这种结构中，在不搅动的条件下将涂布溶液从输送管33输送到导管31内。此外，为了清洁导管31和喷嘴32的内部，刷子可以容易地移动。如图3B所示，导管31的入口31a具有椭圆形状。
如图4所示，模具10配备有溶液输送管道40。在该溶液输送管道40内，输送管41从喷嘴42的下侧和喷嘴(扩散性连接管)42相连。如图4A所示，导管41、喷嘴42和输送管43各自的底部41a、42a和43a在一条直线上。在这种结构中，在不搅动的条件下将涂布溶液从输送管43输送到导管41内。此外，为了清洁导管41和喷嘴42的内部，刷子可以容易地移动。如图4B所示，导管43的入口43a具有圆形状。
此外，如图5所示，最好从模具10的后侧将输送管41连接到喷嘴42上。
在图6中，溶液输送管道45由导管46、喷嘴(扩散性连接管)47和输送管48构成。如图5A所示，导管46和喷嘴47被这样连接，它们各自的底部46a、46b在一条直线上。输送管48和喷嘴47相连，从而形成光滑的曲线。因此，在不搅动的条件下将涂布溶液从输送管48输送到导管46内。此外，在图6B中，导管46由管壁46b、46c和46d构成。管壁46b和46d是弯曲的，管壁46b的曲率半径比管壁46d的曲率半径大。
在本发明中，导管的结构并不局限于上述结构。例如导管上、下管壁的横截面是弯曲的，从而具有相同的曲率半径。此外，上管壁的半径可以比底管壁的半径大。此外，管壁46c也可以是弯曲的。
在图7中，在溶液输送管道60中，喷嘴62被连接在导管61上。和图6B所示不同，喷嘴6 2的底部向导管61的底部倾斜。
在图8中，溶液输送管道64由圆柱形导管65、管66和喷嘴67构成。喷嘴67从输送管66向上和导管65相连。在此情况下，喷嘴67的横截面是椭圆形状。因此，在不搅动前提下，将涂布溶液供应到导管65。
在图9中，在溶液输送管道70内，喷嘴72连接导管71和输送管73。管73从下端与喷嘴72相连。如图10所示，在溶液输送管道74内，喷嘴76从下端与导管75相连，管77从下端与喷嘴76相连。
在本发明中，输送管和导管的位置关系并不局限于上述实施例。此外，将输送管连接到喷嘴的适当位置。
在图11中，溶液输送管道80包括喷嘴81和输送管82。在输送管82内设置静态混合器83，以使涂布涂布溶液时，涂布溶液的热分布均匀。此外，在图12中，管部分86a和喷嘴86被整体形成，在管部分86a内设置静态混合器83。
关于静态混合器83，Harnby在“Ekitai-Kongou-Gijutsu(流体混合)”(由Koji TAKAHASHI，NIKKAN KOGYO PRESS翻译)进行了介绍。此外，静态混合器83的形状并不限制于上述介绍。例如当被设置在管内或喷嘴的管部分内，也可以使用olyphis型静态混合器，并获得所希望的混合效率。
有几种涂布溶液适用于本发明。例如，感光材料中用于形成感光乳剂层、第一涂布层、保护层、背层等的涂布溶液。此外，磁记录材料中用于形成磁层、第一涂布层、润滑层、保护层和背层等的涂布溶液也适用于本发明。适用于本发明的还有压敏材料、热敏材料等的用于形成树脂层、毛面层和包含微胶囊的涂层的涂布溶液。每种涂布溶液包括与其用途有关的几种成分。需要指出的是，本发明中所使用的涂布溶液种类并不局限于上述说明。
在本发明中所使用的卷材由纸、塑料膜、金属、树脂涂布纸、合成纸等组成。所述塑料膜由聚烯烃(例如聚乙烯、聚丙烯等)、烯类聚合物(例如聚乙酸乙烯酯、聚氯乙烯、聚苯乙烯等)。此外，例如还有聚酰胺(6，6尼龙，6尼龙等)、聚脂(聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚乙烯-2，6-石脑油酯(naphthalate)等)、醋酸纤维素(三醋酸纤维素、二醋酸纤维素等)、以及聚碳酸脂。然而用于塑料膜的材料并不局限于此。至于用于树脂涂布纸的树脂，可以使用聚烯烃(例如聚乙烯)等。然而树脂并不局限于这些。此外金属卷材例如可以是铝材。
现在介绍按照上述实施例操作的实验1和2。在实验1和2中，利用图4所示的模具10，输送涂布溶液以便涂布卷材，在宽度方向上测量涂布溶液的排放分布。(实验1)(示例1～9)
示例1～9中每一个被形成为7层，所述7层被同时涂布在卷材上。根据喷嘴42，(横截面B的等效直径)/(横截面A的等效直径)被设定为1.5～5.0，(长度C)/(横截面B的等效直径)被设定在0.8～8.0。作为卷材，可以使用厚度为220微米、宽度为1.5米的聚酯涂布纸。对于涂布溶液，使用10％的碱处理后明胶溶液。对于表面活性剂，将二-2-乙基己基-α-磺基丁二酸钠添加到涂布溶液内。对于润滑剂，可以添加聚苯乙烯硫酸盐，以使涂布溶液的粘度达50mPa·s。在每一层上被涂布的涂布溶液的排放分布是0.6ml/(cm·s)，涂布速度是200米/分。
(比较示例1～8)
比较示例1～8和示例1～9完全相同。只是喷嘴不能满足下述条件中的至少一个条件，即(横截面B的等效直径)/(横截面A的等效直径)被设定为1.5～5.0，(长度C)/(横截面B的等效直径)被设定在0.8～8.0。
(评价)
使卷材上的涂布溶液干燥以形成一层。在30个位置上测量该层的厚度，根据厚度的数据获得排放分布。当排放分布不大于2％时，该层被认为是均匀的，当排放分布大于2％时，该层被认为是不均匀的。
(表1)
| B/A | C/B | 分布 | 评价 | |
| 示例1 | 1.5 | 0.8 | 1.7 | 均匀 |
| 示例2 | 1.5 | 8.0 | 1.2 | 均匀 |
| 示例3 | 3.0 | 0.8 | 1.9 | 均匀 |
| 示例4 | 3.0 | 1.5 | 1.8 | 均匀 |
| 示例5 | 5.0 | 0.8 | 2.0 | 均匀 |
| 示例6 | 5.0 | 8.0 | 1.5 | 均匀 |
| 示例7 | 1.5 | 3.0 | 1.6 | 均匀 |
| 示例8 | 3.0 | 3.0 | 1.7 | 均匀 |
| 示例9 | 5.0 | 3.0 | 1.8 | 均匀 |
| 比较示例1 | 1.0 | 0.6 | 3.5 | 不均匀 |
| 比较示例2 | 1.0 | 0.8 | 3.0 | 不均匀 |
| 比较示例3 | 1.0 | 8.0 | 2.5 | 不均匀 |
| 比较示例4 | 6.0 | 0.6 | 4.0 | 不均匀 |
| 比较示例5 | 6.0 | 0.8 | 3.5 | 不均匀 |
| 比较示例6 | 6.0 | 8.0 | 3.0 | 不均匀 |
| 比较示例7 | 3.0 | 0.6 | 3.7 | 不均匀 |
| 比较示例8 | 3.0 | 9.0 | 2.8 | 不均匀 |
如表1所示，根据喷嘴，C/B的比值被设定在0.8～8.0之间，B/A的比值被设定为1.5～5.0之间。
此外，本发明并不局限于形成7层。例如当涂布溶液被涂布，从而利用本发明的模具在卷材上形成15层时，涂布溶液的排放分布也小于2％。
(实验2)
(示例10和11)
除了在喷嘴内设置静态混合器之外，在和示例1和2相同的条件下形成示例10和11。
(表2)
| B/A | C/B | 分布 | 评价 | |
| 示例10 | 1.5 | 0.8 | 1.4 | 均匀 |
| 示例11 | 1.5 | 8.0 | 0.8 | 均匀 |
如表2所示，涂布溶液的排放数量下降约0.3％。因此，涂布溶液被更均匀地输送以便涂布卷材。
本发明并不局限于上述实施例，也可适用于从溶液制造膜的设备。
可以对本发明进行各种不同的变化和修改，并被认为在本发明范围内。
Claims (8)
1.一种涂布设备，用于从狭缝排出涂布溶液，在运动的卷材上形成涂层，所述狭缝从模具的导管伸出，包括：
所述导管端部设有入口；
用于将涂布溶液输送到所述导管的输送管；以及
扩散性接元件，用于连接所述入口和所述输送管，所述扩散性连接元件满足1.5≤B/A≤5.0，0.8≤C/B≤8.0，其中A是所述扩散性连接元件第一端的等效直径，在该端所述扩散性连接元件和所述输送管相连，B是所述扩散性连接元件第二端的等效直径，在该端所述扩散性连接元件和所述入口相连，C代表所述扩散性连接元件的长度。
2.一种根据权利要求1所述的涂布设备，其特征在于：所述扩散性连接元件是扩散性连接管。
3.一种根据权利要求2所述的涂布设备，其特征在于：所述导管和扩散性连接管相连，所述导管底部和扩散性连接管的底部对齐。
4.一种根据权利要求3所述的涂布设备，其特征在于：所述输送管和扩散性连接管的底部相连。
5.一种根据权利要求4所述的涂布设备，其特征在于：所述输送管相对于所述扩散性连接管向后倾斜。
6.一种根据权利要求2所述的涂布设备，其特征在于：在所述输送管内靠近扩散性连接管处设置一个静态混合器。
7.一种根据权利要求6所述的涂布设备，其特征在于：还至少包括一组，该组具有另一个导管、另一个狭缝、另一个扩散性连接管和另一个输送管，以便在所述卷材上形成多层。
8.一种用于将输送管和导管连接在一起的扩散性连接元件，包括：
和所述输送管相连的第一端，所述第一端的等效直径由A表示；以及和所述导管相连的第二端，所述第二端的等效直径由B表示，
所述第一端和所述第二端满足下列条件，
1.5≤B/A≤5.0和0.8≤C/B≤8.0，
其中C代表所述扩散性连接管的长度。
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