CN1672805B - 涂层设备和涂层方法 - Google Patents
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Abstract
机架通过以微米级的精度对整体模制材料进行研磨制成。机架的上部分呈L-型固定部分，槽口模头被定位于所述固定部分。固定部分的上表面与槽口模头的下表面相接触，并且固定部分的侧表面与槽口模头的背面相接触。槽口模头的上表面和背面与固定部分的上表面和侧面制成使其具有整体长度上的直线性，以使其中不均匀度小于5微米。因此槽口模头可以被高精度地固定，并且提高了唇缘和薄板之间的间隙精度。
Description
技术领域
本发明涉及一种涂层装置和涂层方法，其用于将涂层溶液涂在薄板上，所述涂层溶液从由机架支撑的模具的唇缘排出，更具体地，本发明涉及这样一种涂层装置和涂层方法，用涂层溶液涂覆弹性薄板(例如塑料薄膜、纸、金属箔和同类事物)以便得到高实用性的双层膜，所述涂层溶液例如是感光乳剂、磁性液体、提供抗反射性和防闪光性的液体、提供视角放大作用的液体、用于滤色镜的液体颜料、表面保护液体等。
背景技术
为了得到实用性强的双层薄膜，包括模具的涂层装置使用涂层溶液的形成薄板的涂层，从而在薄板上由涂层溶液形成叠层。近年来，为了实现上述需要的功能，有一种以至多20微米的小薄膜厚度形成高精度叠层的方法。这样，涂层设备的每一部分的精度都制造得很高，以使模具的唇缘与薄板之间的间隙精度更高。因此，在日本专利公报No.5-111672中，机架和模具由同种材料制成，并且因此机架和模具之间的热膨胀系数差别较小。另外，在日本专利公报No.2000-176343中，模具的元件安装在机架上，以保持机架和元件的温度值与涂层的温度值相同。此外，日本专利公报No.2003-112100描述了将元件设置在精度不高的模具上的缺点。此外，在该申请中，为解决上述缺点，一种将铸型安装在机架上的方法被说明。
然而，在上述三个申请中，提高机架精度的想法是不够的。通常，为了生产方便，机架由焊接制成。然而，在焊接中，以微米级的精度生产机架非常困难。因此，妨碍了唇缘和薄板之间的间隙的增加。此外，上述出版物中，不考虑在涂覆过程中增加精度，而是提高了涂覆之前的精度。因此，唇缘和薄板之间的间隙的精度在涂覆过程中降低。
发明内容
本发明的一个目标是提供一种涂层装置和涂层方法，其通过提高唇缘与薄板之间的间隙精度形成高精度的多层重叠层。
本发明的另一个目的是提供一种涂层装置和涂层方法，通过所述装置和方法可以通过保持对产品质量具有最大的影响的涂覆过程中的精度形成多层重叠层。
为了实现上述目标和其他目标，本发明的涂层装置包括机架和由机架支撑的模具。机架通过研磨一种整体模制材料制成。模具具有唇缘，在所述唇缘之间涂层溶液排至输送的薄板用于涂层。更优选地，机架由不锈钢制成。
在本发明的涂层装置的优选实施例中，唇缘之一设置在从另一个唇缘的输送方向的下游侧，并且在整个长度上形成直线，以使下游侧的一个唇缘的表面在涂层的宽度方向上具有最多5微米的不均匀度。机架与模具的每个接触面以及模具与机架的每个接触面的整个长度呈直线，使每个面在涂层的宽度方向上具有最大5微米的不均匀度。
进一步，设置在下游侧的一个唇缘优选地的由硬质合金材料制成，所述硬质合金材料中化合有平均粒度为5微米的碳晶体。所述硬质合金材料与模具主体的材料是不同的。此外，用于模具主体的材料的线性热膨胀系数小于用于位于输送方向的下游侧的唇缘的材料的线性热膨胀系数。
在本发明的涂层装置的另一优选的实施例中，机架包括用于循环供给热水的蓄热孔，以使机架的温度在涂层前后基本保持一致。
模具由这种材料制成，其线性热膨胀系数优选地的最大是1.1×10-5[1/k]，特别是最大是6.0×10-6[1/k]。
在本发明的涂层装置的另一个优选实施例中，机架和模具用螺栓固定，所述螺栓设置在距离模具的宽度方向的边缘100mm的位置。另外，模具的两个面与机架相接触，并且用螺栓固定于机架上。
优选地，盖子与薄板之间的间隙至多为100微米，并且涂层的薄板膜的厚度至多为20微米。
在本发明的涂层方法中，涂层溶液的涂敷由上述涂层溶液进行。
根据本发明的涂层装置，由于机架通过研磨整模材料得到，机架的精度被提高，并且唇缘和薄板之间的间隙的精度被提高了。另外，由于机架由不锈钢制成，机架的强度和可加工性以及同类性能被提高。
另外，唇缘之一设置在从另一个唇缘的输送方向的下游侧，并且在整个长度上形成直线，以使下游侧的一个唇缘的表面在涂层的宽度方向上具有最多5微米的不均匀度。因此，在涂层宽度方向上的表面的不均匀度不超过5微米。并且，机架与模具的每个接触面以及模具与机架的每个接触面的整个长度呈直线，使每个面在涂层的宽度方向上具有最大5微米的不均匀度。因此，唇缘和薄板之间的间隙精度被提高。
设置在下游侧的一个唇缘优选地的由硬质合金材料制成，所述硬质合金材料中化合有平均粒度为5微米的碳晶体。所述硬质合金材料与模具主体的材料是不同的。因此，可以避免在温度改变的情况下模具的变形被，并且唇缘和薄板之间的间隙精度被提高。特别地，用于模具主体的材料的线性热膨胀系数小于用于位于输送方向的下游侧的唇缘的材料的线性热膨胀系数。因此温度改变带来的影响减小，并且保证了唇缘和薄板之间的间隙精度。
由于机架包括用于循环供给热水的蓄热孔，以使机架的温度在涂层前后基本保持一致，避免了温度带来的变形，并且唇缘和薄板之间的间隙精度被提高。
由于模具由线性热膨胀系数至多为1.1×10-5[1/k]的材料制成，温度改变带来的模具变形被避免，并且唇缘和薄板之间的间隙精度被提高。进一步，模具由线性热膨胀系数至多为1.1×10-5[1/k]的材料制成，温度改变带来的模具变形更能被避免，并且唇缘和薄板之间的间隙精度更能被提高。
由于机架和模具用螺栓固定，所述螺栓设置在距离模具的宽度方向的边缘100mm的位置。避免了温度变化带来的模具变形，并且提高了唇缘和薄板之间的间隙精度。特别地，当模具的两个面接触机架并且被螺栓固定于机架时，温度变化带来的影响减少，并且保证了唇缘和薄板之间的间隙精度。
本发明中，由于唇缘和薄板之间的间隙精度被提高，制成涂层的的精度被提高。特别地，本发明能满足如下涂层处理：唇缘和薄板之间的间隙至多为100微米或涂层的薄板膜厚度至多为20微米。如本发明适合于该处理，本发明的作用非常大。
附图说明
通过参照下列附图对本发明进行详细说明，本发明的上述目标和优点可以容易理解。
图1是说明应用槽口模头(slot die)时的涂层装置的透视图；
图2是说明涂层装置的横截面图；
图3是说明在涂层之前和之后由槽口模头中的间隙计算的间隙差。
具体实施方式
在本发明中，几种化合物可以被用于溶剂。所述化合物有水、碳氢卤化物、乙醇、乙醚、酯、酮等。其中单一物质或混合物可用作溶剂。
进一步，作为弹性支撑，几种薄板可以使用。例如，薄板可以是塑料膜，其由聚乙烯、聚乙烯-2、6-苯、纤维素双乙酸酯、三乙酸纤维素、醋酸纤维素丙酸盐、乙烯聚合物的氯化物、聚偏二乙烯的氯化物、聚碳酸酯、聚酰亚胺、聚酰胺或同类事物。另外，作为薄板，有纸和双层纸，其中所述纸涂敷或层压α-聚烯烃(其每个原子包括两个2-10个碳原子)，例如聚乙烯、聚丙烯、乙烯-丁烯聚合物等。另外，薄板可能是铝、铜、锡和同类物质的金属泊、预制层(preliminary layer)形成于带基体(belt base)上的材料和其中材料被堆叠的复合材料。
薄板涂有：涂层溶液，其用于光学补偿片和反射膜；磁性涂层溶液；感光涂层溶液、用于表面保护的溶液、抗静电溶液、润滑溶液等。其中干燥以后，将膜切成预定长度和宽度。作为典型例子，具有光学补偿片和反射膜等。然而，薄板制成的产品不限于此。
另外，本发明不仅对于单层涂层是有效的，而且对双层顺序涂层是有效的。涂层溶液优选的具有粘度值0.5～100mPa.s，并且表面张力值处于20～70mN/m。涂层速度优选的至多为100m/min。
如图1和2所示，涂层装置8包括槽口模头9和用于固定槽口模头9的机架10。槽口模头9向借助垫辊11支撑连续地供给的薄板12排出涂层溶液14。排出的涂层溶液14在槽口模头9和薄板12之间形成液珠14a以到达薄板12。因此，涂层14b形成于薄板12上。
容器15和狭缝16形成于槽口模头9中。容器15的截面具有直线和曲线，并且例如可以是接近于圆形或半圆形。容器15具有这种形状：截面形状在槽口模头9的宽度方向或者与薄板12的输送方向垂直的方向上延伸。容器在槽口模头9的宽度方向上的长度通常与浇铸宽度相同或略大。涂层溶液14从槽口模头9侧面或通过相对面至狭缝16的孔16a而进入容器15。另外，容器塞15a用于避免涂层溶液14从容器15溢出。因此，容器15容纳涂层溶液14。
狭缝16是涂层溶液从容器15流到薄板12的流动路径，并且在槽口模头9的宽度方向上具有相同的截面形状。排出涂层溶液的宽度通过调节板17进行调节，使其涂层宽度与浇铸宽度几乎相同。狭缝16与薄板12的输送方向之间的夹角优选的处于30～90度。
槽口模头9包括具有下游唇缘20的下游块30和具有上游唇缘21的上游块31。块30和31的设置是为了更细，并且在唇缘20和21附近呈锥形。孔16a形成于唇缘20和21之间。在唇缘20和21的顶部分别设有在槽口模头9的宽度方向上延伸的平台(land)20a和21a。在图中唇缘20、21的上游侧，或者在此图中唇缘20和21之下，减压单元(示未出)设置于薄板12的上游侧，远离液珠14a不与薄板12接触，液滴14a或同类事物用于减压，足以调节压力。减压室包括垫板和侧板以用于提高效率。另外，在本实施例中，唇缘20、21处于咬合位置，下游唇缘20距薄板12比上游唇缘21更近。因此可以进行足够的压力调节。
槽口模头9是多个部分制成的组件，并且主体部分是位于薄板12的下游侧的下游块30和位于薄板12上游侧的上游块31。这些块30和31由螺栓33固定，并且由线性热膨胀系数为6.0×10-6[1/k]的材料制成。由于块30和31由上述材料制成，避免了块30和31随温度变化而发生变形。
下游侧的下游唇缘20接近薄板12的结构是必要的，所述结构在制成重叠层时可以达到微米的高精度。因此，下游唇缘20由硬质合金(烧结碳化物)制成，所述硬质合金材料与制成下游块30的材料不同，并且在整个长度上具有直线性，使平面20a的表面在宽度方向上具有至多5微米的不均匀度。因此，表面的不均匀度在宽度方向上被减少至至多5微米。作为硬质合金，可以通过用WC碳晶体粘结金属制成，或同类物质。晶体的粒度平均直径至多为5微米。由于使用这些硬质合金，表面变得均匀，并且避免了涂层溶液的磨损。(见日本公开专利申请No.2003-200097)
形成每个块30、31的主体的材料具有比形成下游唇缘20的材料更低的线性热膨胀系数。在每个块30、31中，由于主体的材料具有比形成下游唇缘20的材料更低的线性热膨胀系数，所述主体的每个块30、31的体积大于下游唇缘20，随温度变化而发生变形的影响降低。
槽口模头9设置在机架10上。如果机架10的精度低，不能以高精度保持槽口模头9，并且会降低槽口模头9和薄板12之间的间隙的精度。因此，本发明中，机架10通过研磨一种模制材料制成。因此，机架10能以微米级的精度制成。本实施例中，机架的材料具有高强度和可加工性的不锈钢。
机架10的上部具有呈L型的固定部分41。当槽口模头9设置在固定部分41上时，固定部分41的上表面与槽口模头9的下表面接触，并且固定部分的侧面与槽口模头9的后表面接触。槽口模头9的下表面和后表面与固定部分41的上表面和侧表面相挤压，以使整个长度上具有直线性。因此不均匀度降至5微米，并且因此槽口模头9可以得到高精度的支撑。
另外，槽口模头9被定位，然后上游块31的后部和表面用螺栓固定，用于固定机架，以使到薄板12的间隙C达到预定值。因此，由于槽口模头9的两个面被固定于机架，槽口模头9由机架10支撑，并且槽口模头9的任意部分都不与机架10分开。另外，螺栓43布置在槽口模头9的宽度方向上，并且至少螺栓43之一设置距宽度方向100mm的位置。因此，温度变化带来的槽口模头9的变形被避免。
并且，机架10设有蓄热孔50，供给设备51通过所述蓄热孔50连续地提供热水。供给设备51调节热水的温度，以使固定于机架10上的槽口模头9的温度与涂层一致。因此，避免了温度变化带来的槽口模头9的变形。
如上所述，在本发明中，不仅以高精度形成狭缝10，而且用于支撑槽口模头9的机架10通过研磨整体模制材料达到高精度。因此，提高了槽口模头到薄板之间间隙的精度。进一步，本发明中，通过提高槽口模头和机架的材料和将槽口模头安装到机架的方法使外部元素(如温度变化)带来的间隙的改变被降低。因此，在涂层过程中可以保持间隙的高精度。注意整体模制材料是指单一或由模制材料通过铸造产生的材料。
本发明可应用于几个过程，诸如：涂层过程，所述涂层过程中唇缘到薄板的间隙C至多为100微米；涂层过程，该过程中湿膜厚度T不超过20微米；和轻微错误对产品质量具有较大的影响的过程。在这些过程中，能够以高精度形成双层膜。
在本发明中，用于支撑模具的机架通过研磨整体模制材料制成。因此本发明不限于使用上述槽口模头的涂层过程，并且可应用于滑动敲击涂层(slide beat coating)的处理。进一步，模具和机架的形状，并且每个部分的具体精度并不只限于上述实施例，并且可以适当地改变。
例如，上述实施例中，模具的下部和尾部表面由螺栓固定。然而，如日本专利公报No.2003-112100，模具被上下表面夹住，以将其固定。此外，模具的固定优选在其两个面上进行。但是，如果在两个面上固定比较困难，模具的固定可以在一个面上实现。
另外，上述实施例中，热水被连续地供给，以使将模具固定至机架时，机架的温度与涂层过程中的温度相同。然而，热水的循环供给可以使涂层过程中机架温度和将模具固定至机架时的温度相同。
优选地，模具生产和机架研磨时的温度与涂层过程中的温度几乎相同。因此，避免了温度变化时模具和机架的变形，并且保证了涂层过程中间隙和薄板之间间隙具有较高的精度。
下面将对本发明的实验进行解释，与具体例子和对照例做比较。本实验中，本实验中例子和对照例的涂层处理设在光学补偿片的已知生产过程中。在本生产过程中，薄板由传输设备进行传动，并且以导向辊支撑通过橡胶辊。然后进行涂层处理，进一步，薄板被传动并通过干燥区和加热区，然后，来自UV灯的UV射线照至薄板。然后薄板通过缠绕设备缠绕。
作为例子和对照例中薄板，使用厚度为100微米的三乙酰基纤维素(Fuji，富士摄影有限公司)。涂层之前，先在薄板表面使用25ml/m2、2％的链状烃基变性聚乙烯醇(波瓦尔MP-203，Kuraray有限公司)，在60摄氏度温度下干燥一分钟，以制成聚合物层。然后，薄板被送入，在聚合物层的表面进行磨擦处理以形成定向层。然后，薄板被送入涂层过程进行涂层。橡胶辊的压力设置成9.8×10-3Pa，并且磨擦处理时旋转速度设置成5米/秒。
本实施例和对照例中，模具宽1500mm，并由机架固定，然后涂层溶液应从模具施加至薄板。甲基乙基酮用作涂层溶液的溶剂。为了准备该涂层溶液，光学聚合引发剂(Irgacure907，Chiba Gaigy Japan)加到TE-(1)和TE-(2)(如化学分子式1所示)的混合物中，其中两者(TE-(1)：TE-(2))混合比率4∶1，以使光学聚合引发剂在涂层溶液中重量百分比占1％。涂层溶液中的Discotic成分(或液晶成分)含量占40％。请注意涂层溶液的温度是23摄氏度。薄板的传动速度是50m/min。进一步，减压度是1600Pa。经过涂层溶液的涂层以后，薄板通过干燥区和加热区，温度分别调成100摄氏度和130摄氏度。因此，由紫外线灯(空冷型金属卤化物灯，160W/cm，由Eyegraphics有限公司生产)发出的紫外线照射至薄板表面的液体水晶层。
[实例1-3]
在实例1-3中，机架通过研磨整体模制材料制成。槽口模头的主体由SUS630制成，下唇缘由硬质合金制成。槽口模头的背面通过螺栓固定。在例1中，螺栓在宽度方向上离开槽口模头的边缘200mm、750mm、1300mm设置。在例2中，螺栓在宽度方向上离开槽口模头的边缘90mm、370mm、750mm、1130mm、1410mm设置。在例3中，螺栓在宽度方向上离开槽口模头的边缘0mm、370mm、750mm、1130mm、1500mm设置。
[实例4-6]
在实例4-6中，机架通过研磨整体模制材料制成。槽口模头的主体由SUS310制成，下游唇缘由硬质合金制成。槽口模头的背面通过螺栓固定。例4中，螺栓在宽度方向上离开槽口模头的边缘200mm、750mm、1300mm设置。例5中，螺栓在宽度方向上离开槽口模头的边缘90mm、370mm、750mm、1130mm、1410mm设置。例6中，螺栓在宽度方向上离开槽口模头的边缘0mm、370mm、750mm、1130mm、1500mm设置。
[实例7-9]
在实例7-9中，机架通过研磨整体模制材料制成。槽口模头的主体由镍铁合金材料(商品名是K-EL70，由Touhoku Tokusyukou有限公司生产)制成，下游唇缘由硬质合金制成。槽口模头的背面通过螺栓固定。例7中，螺栓在宽度方向上离开槽口模头的边缘200mm、750mm、1300mm设置。例8中，螺栓在宽度方向上离开槽口模头的边缘90mm、370mm、750mm、1130mm、1410mm设置。例9中，螺栓在宽度方向上离开槽口模头的边缘是0mm、370mm、750mm、1130mm、1500mm设置。
[实例10-12]
实施例10-12中，机架通过研磨整体模制材料制成。槽口模头的主体由镍铁合金材料(商品名是K-EL70，由Touhoku Tokusyukou有限公司生产)制成，下游唇缘由硬质合金制成。槽口模头的背面和下表面通过螺栓固定。例10中，螺栓在宽度方向上离开槽口模头的边缘200mm、750mm、1300mm设置。例11中，螺栓在宽度方向上离开槽口模头的边缘90mm、370mm、750mm、1130mm、1410mm设置。例12中，螺栓在宽度方向上离开槽口模头的边缘0mm、370mm、750mm、1130mm、1500mm设置。
[对照例]
作为对比，机架由焊接镍铁合金材料生产，并且其它材料与例12相同，其结果在本实验中是最好的，如下述。
[评估]
例1-12和对照例中，在涂层之前和之后一个小时，上游唇缘和薄板之间的间隙提前进行测量，作为最小值的间隙差别和最大值的间隙差之间的差别被计算，并且作为间隙差。测量结果如图3所示。
例12中，涂层之前和之后的间隙差都是最小的，并且在本实验中，涂层之前的间隙差和涂层之后的间隙差之间的差别是最小的。因此，例12的结果在本实验中是最好的。
结果，当机架通过研磨整体模制材料制成而不通过焊接不锈钢材料制成时，涂层之前和之后的间隙差很小，并且间隙精度较高。
另外，槽口模头的主体材料由镍铁合金制成，并且用于将槽口模头固定于机架上的螺栓定位于槽口模头的边缘。因此，涂层前后的间隙差很小，并且保证了涂层过程中的间隙精度。并且，由于槽口模头被固定于机架的两个表面，涂层前后的间隙差很小。因此，本发明中，提高并保证了间隙的精度。
本发明中，可以理解可以进行各种改变和修改，并且处于本发明中的范围之内。
Claims (12)
1.一种涂层装置，其用于将涂层溶液涂在薄板上以形成涂层，其包括：
机架，其通过研磨整体模制材料制成；和
由所述机架支撑的模具，所述涂层溶液从所述模具的唇缘之间排出，
其中所述唇缘中的一个设置在另一个唇缘的输送方向的下游侧，并且形成为在整个长度上具有直线度，以使下游侧的所述一个唇缘的表面在涂层的宽度方向上具有最多5微米的不均匀度，所述机架与模具的每个接触面以及模具与机架的每个接触面形成为在整个长度上具有直线度，使每个面在涂层的宽度方向上具有最大5微米的不均匀度。
2.根据权利要求1所述的涂层装置，其中所述机架由不锈钢制成。
3.根据权利要求1所述的涂层装置，其中设置在下游侧的所述一个唇缘由硬质合金材料制成，所述硬质合金材料中结合有平均粒度为5微米的碳化物晶体，所述硬质合金材料与所述模具主体的材料不同。
4.根据权利要求3所述的涂层装置，其中用于模具主体的材料的线性热膨胀系数小于用于形成位于输送方向的下游侧的所述一个唇缘的材料的线性热膨胀系数。
5.根据权利要求1所述的涂层装置，其中所述机架包括用于循环供给热水的蓄热孔，使所述机架在涂层前的温度几乎与涂层过程中的温度相同。
6.根据权利要求1所述的涂层装置，其中所述模具由线性热膨胀系数至多为1.1×10-5[1/k]的材料制成。
7.根据权利要求6所述的涂层装置，其中所述模具由线性热膨胀系数至多为6.0×10-6[1/k]的材料制成。
8.根据权利要求1所述的涂层装置，其中所述机架和所述模具通过螺栓固定，并且所述螺栓设置在距离模具的宽度方向的边缘100mm的位置。
9.根据权利要求8所述的涂层装置，其中所述模具的至少两个面与所述机架接触，并且由所述螺栓固定于所述机架。
10.根据权利要求1所述的涂层装置，其中所述唇缘与所述薄板之间的间隙不超过100微米。
11.根据权利要求1所述的涂层装置，其中所述涂层的湿膜厚度至多为20微米。
12.一种涂层方法，使用权利要求1所述的涂层装置涂敷所述涂层溶液。
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