CN1798616A - 热稳定涂布模具的设计方法和设备 - Google Patents

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Abstract

一种设计方法及所获得的热稳定加热涂布模具设备，所述模具设备包括模具(20)，其具有模具几何形状以及带有加热器和温度传感器的加热系统。所述方法和所获得的设备提供了最小化的温度梯度、模具中相对于滚筒平面的平坦模唇面以及在垂直于平坦模唇面和平行于基底宽度的平面上的平坦模具。所述方法同时优化了模具几何形状、加热器的布置、温度传感器的布置以及操作条件的防护等，所述优化采用了热传递和结构数字建模和统计分析，并且同时考虑了模具的功能性特征、与平坦度的最小可接受偏差有关的温度测量和控制精度的最小增量、与热结构材料性能有关的涂布模具构造材料、以及期望的涂布模具材料性能。

Description

热稳定涂布模具的设计方法和设备
技术领域
本发明涉及涂布模具(coating die)领域，特别是涉及加热涂布模具的设计方法，所述模具能够在实际操作条件的操作温度下保持其涂布模唇(coating lip)的尺寸平坦度。
背景技术
加热涂布模具通常用于涂布含有例如粘合剂和其它涂料(统称“涂料”)等物质的熔融聚合物。将这些涂料加入涂布模具，使它们在其整个宽度上分布。施压使涂料流体通过形成于模具上的加料缝隙(feedgap)。该缝隙的出口处被称为涂布模唇。在许多涂布应用中，模唇面(lip face)在模唇面处的基底(substrate)上形成膜。该膜形成区域被称为涂布带(coating bead)。为使最终涂层在涂布模唇(以及涂料)整个宽度上均匀，涂布模唇和基底需要形成平直的缝隙(假设在模具内的分布是均匀的)。
对市面上可买到的加热涂布模具进行模唇面平坦度测定表明，其被加热时，模唇表面很不平坦。虽然冷却时涂布模唇可被打磨好于0.001″，但是被加热时模具的形态可弯曲许多英寸。这使其本身不适于坚固的涂布过程。处理弯曲形态的三种已知方法是：
(1)通常使用与模具站(die station)相关的调节器，尝试在相反的方向机械地弯曲模具；
(2)作为模具制造的一部分，在模具被加热时，用车床加工使涂布模唇变平；
(3)将涂布模唇和基底推入软橡胶滚筒(roller)，然后使用加料缝隙调节，重新分布涂料流体，反作用于模唇上不均匀的流动阻力。
虽然所有这些方法仍在使用，但它们都不适于足够受控和坚固的工艺。
在第一种方法中，模具精确性的损失通过机械力被传递到别的器件(即模具站)，使其损失精确性。而且，造成弯曲的内应力并未消失，而是被转移。最后，一旦涂布开始，由于模具加热系统与涂料流体流动相互作用，弯曲形态发生变化，使得最初的调节没有效果。
第二种方法也存在问题。首先，即使模具在被加热时可用车床加工，但当模具冷却时，将在相反方向弯曲，造成其在模具站装配的不准确性(uncertanties)。而且，一旦涂布开始，弯曲形态改变，导致加工表面不再平坦。进一步地，模具在发热时能被加工的平坦程度存在不确定性。
第三种方法是高度非线性的，可导致生产线长期不稳定启动。也导致涂层中的缺陷，这些缺陷不能及时被发现。
所有三种方法在测定涂布模唇和基底之间的初始热缝隙时都遇到困难。在常规方法中，用光照射模唇面与基底(或支撑滚筒(back-uproll))之间的缝隙，用视觉调节模具至平行。如果启动时由于加热系统与涂料流体流动之间的相互作用导致模具中温度重新分布，使得缝隙的均一性发生较大变化，由此弯曲形态改变，从而使过程又增加另一个不确定性。
因此需要一种坚固、快速启动的涂布工艺，其在涂布前和涂布期间都是稳定的，而且其中的弯曲形态可控制。本发明提供了满足这利要求的技术方案。
发明内容
根据本发明，提供了设计模具几何形状、其加热系统和温度传感器位置的方法，以使涂布模唇的标称(nominal)状态是平坦的(无论是冷是热，或者是否涂布)。进一步地，本发明提供了实施这种设计方法的示例性模具设备。因此，不再需要机械调节弯曲度的非精确方法和不确定的机加工方法，而且消除了弯曲形态与影响涂层重量变化的其它因素的混淆。
根据本发明，提供了一种涂布模具设备，其包括：
模具，该模具具有后面部分、宽度和远离后面部分的前面部分上的至少两个涂布模唇，所述至少两个涂布模唇横跨所述宽度，其适于在所述至少两个涂布模唇与基底之间提供至少一个涂布缝隙，其上流体层从两个涂布模唇之间并跨过宽度被施加在基底上；以及
整体式加热系统，其与模具连接，以监测和控制温度，以使横过宽度(横宽)以及从前到后和从顶到底(横截面)的温度梯度最小化。
所述整体式加热系统进一步包括横宽(cross-width)加热器组，其位于模具内，按后部分到前部分方向和/或前部分到后部分方向排列，跨过区域内宽度。每个区域具有各自的横宽温度传感器。每个横宽温度传感器与各自的横宽温度控制系统相连，以调节各个区域中各个横宽加热器所应用的温度。
所述整体式加热系统还包括一个或多个横截面加热器，其位于模具内，纵向跨过宽度。每个横截面加热器具有各自的横截面温度传感器。每个横截面温度传感器与各自的横界面温度控制系统相连，以调节各个横界面加热器所应用的温度。
根据本发明，热稳定模具可包含由筒形加热器和用于加热控制的温度传感器组成的加热系统，其被设计为，通过最小化跨过X-Y平面上宽度的温度梯度和/或通过形成相反平衡的温度梯度补偿梯度难于消除的地方，维持其尺寸平坦性在Y-Z平面和X-Z平面中的规定公差之内。模具的平坦性可按受控的方式，通过使加热系统不平衡，加以特意改变。使用有限元模拟和/或测量和/或其它方法，计算和/或测定温度和/或温度分布和/或模具中形成的热变形，以及利用最优化程序，最佳地确定加热器和温度传感器的位置。可利用热通量、应力或张力测量技术或传感器以及统计分析。
本发明应用的加热(或不加热)模具通常由2到3部分组成。在两部分情形，形成单个加料缝隙，产生单层涂层。在三部分模具情形，形成两个加料缝隙，产生两层涂层。本领域普通技术人员可以理解，可添加潜在的多层。
模具的几何形状、加热器位置和温度传感器位置被优化，以便一旦加热，模具的固有状态使得模唇面相对于基底是平坦的。这通过以下过程实现：首先简化模具几何形状，排除引起热/冷点的不需要材料(通常是钢)。其次，模具的几何形状被这样设计，以使模具上被加热和/或隔绝热损失和温度的各个部分受到监测。再其次，将温度传感器放置在能够精确地指示其监控的加热器区域温度状态的位置。使用数值热传递模型(numerical heat transfer model)，通过计算，可对以上所述进行校验和优化。将温度结果映射到数值结构模型，可估计热变形。热和结构模型可用于说明工艺变化-流体流过模具、没有流体流过，等等。一旦所有参数(模具形状、加热器位置、温度传感器位置)被优化，并进行反复设计，则进行模具制造。注意，除了热和结构要求之外，模具几何形状在设计窗口(design window)之内需要发生任何改变，形成满足预想目的的模具(即将流体涂布在基底上)。制造完毕，并在模具冷却时校验平坦模唇面之后，将模具加热，热测定模唇面的平坦度。对温度设定点进行细微变动，以调节加热系统，使模具平坦。这些设定点的偏移在模具站进行校验，需要时进行调节。能够提供最小可测量/可控制温度变化的温度传感器和控制系统可使弯曲状态做相应的最小变化。
通过附近加热和冷却，控制弯曲状态，本发明也可用于通常不加热的涂布模具。而且，本领域普通技术人员应当理解，本发明的实践可用于其它模具类型，即挤出模具、幕涂模具(curtain dies)等等。
附图说明
图1a简化地说明了公知的单层涂布操作。
图1b描述了与实现本发明有关的各个平面。
图2a和图2b分别简化地说明了单层和双层涂布操作。
图3以方块图的形式说明了本发明的设计过程。
图4以方块图的形式说明了本发明设计过程的“开发新的设计概念”这一方面。
图5以方块图的形式说明了本发明设计过程的“运行灵敏度研究”这一方面。
图6说明了不同加热配置下的弯曲程度图。
图7说明了放置加热器的示例性整体模型(solid model)。
图8说明了模具的初始热绘图横截面。
图9说明了本发明改进模具的后来热绘图横截面。
图10示意性地说明了本发明的简化模具设备。
图11a-图11e说明了本发明各种模具设备实施例的代表性X-Y平面横截向。
图12描述了本发明模具设备实施例的一部分及其横宽(cross-width)加热和控制系统的操作。
图13描述了本发明模具设备实施例的一部分及其横截面加热和控制系统的操作。
图14说明本发明模具设备实施例的更多部分及其影响模具内整个温度分布的更多附件。
图15a和图15b说明了本发明模具设备实施例一部分的简化示意剖视图及其影响模具内整体温度分布的更多附件。
具体实施方式
参看图1a，单层涂布的常规涂布方法以简化形式加以说明。将在基底上涂成单层的液体加入通过模具中形成的长槽(因此，这种方法有时也被称为“槽式涂布(slot coating)”)。该槽被放置与基底行进方向成大致直角。模具是静止的，而模具头紧靠基底，该模具头具有两个涂布模唇，其限定了槽的开口。当基底通过涂布模唇前面时，其绕着支撑滚筒行进。涂布模唇和基底形成的槽具有基本相等的宽度，使得当流体从模具中流出并流向移动的基底上时，基底的整个横宽被流体一次涂布。X，Y，Z坐标系23有助于对模具各部分确定方向，其中X-Z平面被认为通过涂布模唇形成的槽。Y-Z和X-Y平面分别垂直于典型的坐标系方向。
参看图1b，对图1b的X，Y，Z坐标系23和形成的相关平面进行更详细的描述。X和Y坐标形成X-Y平面23.1，Y-Z坐标形成Y-Z平面23.2，X-Z坐标形成X-Z平面23.3。在下文中，X-Y平面弯曲被认为是X-Y平面从平坦位置23.1a弯曲到弯曲位置23.1b；Y-Z平面弯曲被认为是Y-Z平面从平坦位置23.2a弯曲到弯曲位置23.2b；以及X-Z平面弯曲被认为是X-Z平面从平坦位置23.3a弯曲到弯曲位置23.3b。本发明专注于X-Z和Y-Z弯曲方式。
不是所有的模具都需要补偿。在至少一个方向长而薄的模具趋于在长的平面上弯曲。由宽度(或图1a中Z向(Z-dimension)距离10)与图1a中X向(X-dimension)距离12之比和/或宽度(或图1a中Z向距离10)与图1a中Y向距离(Y-dimension)14之比限定模具分别表征X-Z和/或Y-Z平面中明显的空间弯曲趋势。一般地，根据本发明，该比例等于或大于2.5将考虑进行补偿。这些尺寸是模具上重要的结构性部分的典型尺寸。如果难于规定“典型”尺寸，则应使用平均尺寸。这是几何学考虑。正方形和立方体(即比例或各比例＝1)由于其约束刚性(restraining stiffness)不会有较大弯曲。随着热物理性能的改进，在任何给定比例的优化工作状态变得更加容易。稳态操作的改进性能包括提高的导热系数(瓦/米/摄氏度)和减小的热膨胀系数(米/米/摄氏度)。
如果设计和调节合适，模具将平坦而均匀地将来自涂布模唇出口的液体分布成薄层。本发明不关注液体在模具内部的分布。通常，可对模具进行径向调节，移向或移离基底(在X方向)，由此确定涂布模唇与基底之间的缝隙，也被称为“涂布缝隙(coating gap)”。对于给定的涂层厚度，可对液体的流动参数加以确定，包括流速。一旦这些参数被确定并将模具“安置”在涂布机(coating machine)上，则在操作期间，通常会调节涂布缝隙。然而，由于涂布层非常薄，任何这样的调节通常造成一定程度的工艺不精确性。也存在对模具本身精确性的物理限制。例如，很难在模具的模唇形状上保持非常小的公差(tolerance)，尤其是槽宽可在几英寸和几百或以上英寸之间变化时。
参看图1a和图2a，示意说明典型的模具涂布操作。模具20靠近移动基底22，该基底在涂布模唇36a，36b的区域中沿Y方向24行进。模具20被简化显示，没有完整操作模具通常包括的加热器、绝缘体或温度传感器，这将在后面本发明的示例性实施例中加以更详细的描述。基底22经过模具20的末端时，绕着支撑滚筒26行进。如图1所示，可理解，模具20和基底22都具有基本相等的宽度(在Z方向)，以便基底的大部分宽度被进出模具和流在基底22上的流体23一次涂布。
模具20是组件式的，可由许多单个元件组装而成，然后作为可安装器件放置在涂布机上(即模具站，图中未示出)。各模具元件包括流体管道19和较远端的模具部分21。模具部分最远端的部分是涂布模唇29，将结合图2a和图2b进行更详细的描述和说明。
模具20可径向地移近或远离支撑滚筒26，以调节涂布缝隙30，该缝隙被定义为涂布模唇29与基底22之间的距离。模具20的元件由于槽或加料缝隙32而彼此稍微分开，涂料即流体23从流体管道19流经加料缝隙32，流到移动基底22上。
参见图2a，其显示模具X-Y平面23.1上特写的示意剖视图，其中一对涂布模唇36a，36b被放置靠近移动基底22，形成涂布缝隙30。注意，相对于图1a，图2a中基底22显示为平坦的或水平的，但实际上具有一定的曲率，因为它与支撑滚筒26共形。然而，图2a所示构造是液珠(bead)42中流体力学的近似，该液珠形成于涂布模唇36a，36b与移动基底22之间的涂布缝隙30。
涂布缝隙30在图2a中为尺寸A。应可理解，涂布缝隙30可根据不同的模唇形状、模唇加工缺陷、成角或倾斜模唇、调节、不平行，等等，沿Z方向模具宽度发生变化。
参看图2b，其显示也用于本发明的多层模具21的特写剖视图。虽然与图2a中模具20相似，但模具21包括上游和下游模具部分50a和50b，以及将这两部分分隔的中间部分50c。在这些部分之间形成的是上游加料缝隙52a和下游加料缝隙52b。来自上游加料缝隙52a的液体流到基底22上，形成底层58，而来自下游加料缝隙52b的液体流到底层上，形成顶层56。
模唇面与基底之间的涂布缝隙对在基底上涂布均匀层很重要。由于模具材料如钢的性能，及其操作温度状态，高于室温加热，如果不补偿，将造成钢模具发生不均匀扭曲，并使涂布缝隙在模具和基底宽度上变得不平坦。
使用已知形状的模具进行涂布操作期间的热分布可进行热模拟。简要参看图8和图9，利用特定计算机生成热模拟技术，可对温度分布进行颜色显示，该颜色显示通常从热区域(如，实践中为红色或白色，但在图8和图9中以1-12温度段范围的上部分数字表示)跨到冷区域(如，在实践中为蓝色，但在图8和图9中以1-12温度段范围的下部分数字表示)。这些操作温度梯度由模具几何形状、模具材料、应用到模具的加热系统中加热器位置和控制该加热器的温度传感器的精确度/位置而形成。由于形成的温度差异，模具不同部分将不同程度地膨胀或收缩，导致模具变形。
因此，本发明关注的重要问题是在X-Z和Y-Z平面的宽度上，模唇面在模具操作期间相对于基底有多平坦和平行。典型的单层模具可将涂布模唇对中一个用作固定模唇部件，而将涂布模唇对中另一个用作可动模唇部件。该可动模唇部件可进行机械调节，有助于补偿小幅度的加料缝隙不均匀。这种固定/弯曲模具组件的热分布将是，固定和可动模唇部件相对于基底在不同方向扭曲。这也可以在固定/弯曲模具中发生。同样，当涂布开始，由于流体开始与加热系统发生作用，模具开始被不同程度地加热。这导致弯曲状态改变。
通过在恰当的数量和恰当的地方，对热模拟模具进行热增加和损失的模拟，以消除温度梯度，该结构模型将在模具制造之前校验热修正模具，以便提供具有均匀涂布缝隙的模具较好近似。
参看图3，建立了本发明的设计流程图，以提供具有均匀涂布缝隙的热修正模具。首先，建立制造厂工艺要求(例如，不弯曲或扭曲涂布缝隙的热熔模具)(60)。其次，分析现有模具(任选)，在温度下测量弯曲程度，并提供计算机生成模型，解释弯曲发生的原因(62)。然后，利用模型创建不弯曲的模具(64)，通过理解温度物理学，使用模型显示模具弯曲的原因，并进行补偿，以满足工艺操作对象(如不弯曲模具)和参数(如模唇类型、尺寸、形状、材料)。该模型提供基本的构造，以便开始补偿研究过程。之后，进行灵敏度研究(66)，考虑环境条件、控制热损失所需的绝缘类型、粘合剂的流动以及模具周围气流模式。该灵敏度研究得到模具的操作封装(operating envelope)(68)，如果不接受，则对模具构造进行调节(70)，以满足操作数据。一旦操作数据被接受，则为预期的模具建立详细的模具几何形状、加热器/温度传感器/绝缘类型、尺寸和位置数据(72)。然后制造模具(74)，并根据标准的设计和制造工艺检查模具的热和冷(76)。如果检查证明成功，则模具可投入使用(78)。
参看图4，对图3中“开发新设计概念”(64)做进一步详述。首先，检查和分析现有模具(任选)(80)。然后，如果现有设计不满足期望的涂布缝隙要求，则考虑新的和/或改进的加热系统设计，考虑设计要求和极限(如模具运转的模具尺寸/形状几何框架、材料性能)以及有用的技术。这形成初步设计(84)。一旦建立初步设计，则形成模具组件(如顶部、底部、涂布模唇)的三维模型(88)，其影响模具中热传递和热分布(空间位置的温度)(86)。从整体模型，使用有限元建网程序(finite element meshing routine)，形成结构模型网格(90)和热传递模型网格(92)。将各部分(顶、底、模唇)连接(94)，运行热传递模型(96)。然后将温度绘制在固体结构模型上(98)，以确定形成的变形。
参看图5，对图3中“进行灵敏度研究”做进一步详细描述。首先，确定可能的环境条件和设计问题(100)。然后，设置边界条件(102)，例如模具周围的气流量，流体流动量。之后，将边界条件设置应用到热模型(104)。然后，解该热模型(106)，提供各个条件的三维温度分布图(108)。
然后，将温度图绘制在结构模型上(110)。解此结构模型，确定形变(112)。再分析结构(114)，确定该设计是否可接受。
参看图6，对不同的模具和模具加热区域以及几何配置的级数(都具有带内部或外部线盒(wirecage)的加热器和温度传感器)的模具弯曲幅度比较的一个例子进行了描述。该说明性研究使用简单的标准(有或没有最大实际表面绝缘)，以测试设计级别(design progression)的热-空间稳定性。沿图6中x轴的外围线是表示典型涂层厚度的参考线，如+/-20微米。沿x轴的内虚线是另一个参考线，表示冷模具的加下公差，如被磨平的模唇面在8-10微米之内。交叉阴影柱形图描述了涂布模唇在X-Z平面的弯曲。点柱形图描述了模具模唇在Y-Z平面的弯曲。这些数据有助于确定加热配置和模具形状所需的改变，例如可能需要添加加热器到模具中某些位置，以及确定温度传感器的位置。
参看图7-图9，描述了本发明工艺的示例性模具设计，其涉及减小涂布模唇弯曲的固定顶部热熔槽模具。在图7中，描述了放置加热器的整体模型200。加热器被模型化为矩形槽，以简化模型。加热器202a-202d纵向跨过模具宽度。加热器204a-204r从后到前，部分地跨过模具，前面具有涂布模唇。
为了开发满足模具设计对象的合适温度分布，对模具的诸多代表性横截面中的温度进行检查。参看图8，其描述了固定顶部模具210的代表性横截面的的热布图(thermal map)，标有温度图例，其中具有涂布模唇212、前壁213、前壁锥度215和前后加热器对214a，214b。流体管道216提供流体给涂布缝隙218。温度分布被描述为从热区域12(最热)到6(中热)到1(低热)及其之间跨越50°F范围。可见，温度梯度在后面区域220处冷却，在加热器214a、214b附近区域较热，而在涂布模唇212处为中等热。因此，对于该模具构造，后面趋于收缩，前面趋于膨胀，模具将趋于向后凹入弯曲。
参看图9，对例如图8中模具210进行几何形状调节，并添加纵向加热器，得到改进的固定顶部模具230的热布图。固定顶部模具230具有涂布模唇232、前壁234、前壁锥度236、前后加热器对238a，238b以及三个纵向加热器240a、240b和240c。流体管道242提供流体给涂布缝隙244。如同图8，温度分布被描述为从热区域12(最热)到6(中热)到1(低热)及其之间跨越50°F范围。可见，在模具的大部分，温度均匀，梯度很小，这有助于阻止不期望的弯曲。这既归因于几何形状设计的改变，即线盒移到模具外、模具变短、去除不需要的材料、添加纵向加热器240a、240b和240c，也归因于模具230的前后加热器238a、238b的移动，比模具210的前后加热器214a、214b更靠近模具外表。
参看图10-图15b，详细描述了本发明开发的模具设备及其加热系统的示例性实施例。
模具加热系统通常由热源(电阻加热器、油、蒸汽或其它类型的加热和冷却源)、温度传感器(例如热电偶、电阻式温度检测器、电热调节器或其它类型的温度传感器)和绝热隔热材料、电连接件(若采用电加热和感应信号)、流体分布器(若使用油、蒸汽或其它流体)等组成。加热系统与模具几何形状同时开发，以获得二者带来的最佳好处。
举例而言，工具钢模具(如AISI P-20工具钢)及其加热系统的操作标准包括：
(1)以保持模唇的X-Z弯曲平面小于0.001″平面偏差的方式进行操作，优选小于0.0005″偏差。这在精确的花岗岩台面上用机械或光学计量器进行测量。
(2)以保持模唇面的Y-Z平面小于0.004″平面偏差的方式进行操作，优选小于0.002″偏差。这在精确的花岗岩台面上用机械或光学计量器进行测量。
(3)当涂布开始时，X-Z或Y-Z平面的模唇平面偏差幅度变化不大于0.001″，优选小于0.0004″。这通过有限元模拟或其它方法确定。
(4)允许模具至少在X-Z平面控制地弯曲。该弯曲应为，对于这里所述近似构造的无约束模具，X-Z平面中模具后面与前面之间每1°F偏移0.0005″-0.003″。这在精确的花岗岩台面上用机械或光学计量器进行测量。
(5)保持槽中横宽温度偏差小于15°F，优选小于8°F，粘合温度等于或接近模具的标称温度(nominal temperature)。这通过有限元模拟确定，并用模唇面上或附近的表面温度测定值进行校验。
前段所述工具钢模具的操作标准可应用于以下模具，其宽度与X向距离比高达11或其宽度与Y向距离比高达14以及稳态操作温度高达200℃。在所有情况下，宽度与X向距离比和/或宽度与Y向距离比大于2.5以及稳态操作温度大于200℃也是可能的，但是可实现的要求发生了改变。可以设计其它模具构造，但是可实现的要求发生了改变。可考虑其它材料，但可实现的要求基于材料的热性能和物理性能发生了改变。可使用其它测定平坦度的方法，包括应变计量器或其它应力/应变测量技术。所有这些改变都被考虑在该方法描述的范围之内。
这里所述模具加热系统加热器分为“横截面型”、“横宽型”或二者。横截面加热器是对X-Z和Y-Z平坦度或弯曲度具有较大影响的加热器。横宽加热器是对模具宽度上(Z方向)温度分布具有较大影响的加热器。加热器可既是横截面型的又是横宽型的。加热器是指任何有源热源(或冷源)。这些装置被统称为有源传热装置。
X-Z平坦性最为重要，因为它直接转化为涂层的厚度。Y-Z平坦度只要基底相对于加料缝隙尺寸接近平坦就不太重要(即，在大直径滚筒即16″上涂布，使用小的加料缝隙即0.020″，即为近似平坦表面)。通常，对X-Z平面弯曲进行模具优化，然后检查Y-Z平面为可接受程度；但是在设计方法中Y-Z平面弯曲被明确地优化。横宽温度变化对流体的流变性至关重要，但对于本发明，主要考虑其与加热系统横截面部件的相互作用。
图10显示示意简化的具有加热器的模具300。模具300包括流体入口301，其与连接流体入口301的内部纵向流体槽以T形方式相连(图中未示出)，使得流体被分配到模具整个宽度。在宽度末端的流体槽开口303被盖住/填密(图中未示出)，以阻止流体从模具各个宽度末端流出。
为了保持X-Z平面的弯曲平坦度，加热器被插入模具前端305和/或后端307的孔中。加热模具前面和后面的加热器被称为前横截面加热器和后横截面加热器，但是有时它们也用作横宽加热器。两个加热器302，304是前加热器，都是纵向穿过模具宽度的单个加热器。这些加热器通常具有单独的温度传感器，进行反馈以调节其电源。通过将分开控制的区域放入其中，或通过用多个区域中的多个小型独立加热器代替单加热器，以及在任一情况下，为各区域添加温度传感器和控制回路，可使这些加热器成为横宽加热器。
加热器306和任选加热器308是后横截面加热器。它们类似于前加热器302、304，也纵向穿过模具宽度。
加热器组310、312是多个独立的加热器，其按组进入分开的横宽模具区域314、316、318、320、332，并可被插入模具前和/或后面的孔。在图10描述的实施例中，加热器组310和312被插入模具后面的孔。作为横宽加热器，在这种情况下，由于其长度和位置，它们主要影响模具后面。因此，它们也可作为横截面加热器。与具体的横宽模具区域中横宽加热器有关的温度传感器被放置在对后面加热比对前加热更敏感的位置，以确保这种影响。
关于该简化实施例的横宽加热器，区域划分为独立控制的末端区域314、322(以减小末端损失)、独立控制的中部区域318(以调节波动的流体入口温度)和独立控制的主加热器区域316、320(位于末端和中部之间)。在一个实施例中，虽然结构相连，模具顶部324与模具底部326独立地划分区域，以更好地控制横截面(Y-Z)平坦度。
简化的图11a-图11e显示代表性的X-Y平面横截面，以描述横截面加热器和横宽加热器之间的相互关系。在这些图中，前和后加热器为纵向加热器，横宽加热器被适当地分区为各个加热器，其中显示各个组的单个横宽加热器。典型的模具前后距离为5-10″。典型的模具顶底厚度为2-4″。
图11a说明具有两个前纵向加热器302，304、一个后纵向加热器306和横宽加热器310，312的模具，其中横宽加热器也是横截面加热器(后加热)。图11b显示非典型但可能的构造，其中横宽加热器330，332也是前横截面加热器。这一般不采用，但是可能的。图11c说明类似于图11a的情况，只是横宽加热器334，336明显横跨模具的前后方向。在这种情况下，横宽加热器通常不用作横截面加热器。图11d是没有具体横宽加热器的模具，但如前所述，独立的区域可被制造进入纵向加热器中。
图11a-图11d所述所有模具都是固定顶部模具，意即加料缝隙固定，并由模具上下部分的加工确定。参看图11e，显示的模具类似于图11a所示模具，但金属的部分338被从顶部前面切下，形成弯曲顶部分。可使用各种机械使弯曲顶部分局部弯曲，以修正加料缝隙。从热的观点看，在图11a-11d中，在模具的前后之间(以及顶底之间)存在自由的热流。在图11e中，在底部的前后之间存在自由的传递，但在顶部不存在。顶部前面与顶部后面有效地分隔。存在一些热流，但受到弯曲部分338中钢厚度的限制。一般地，对图11a和11e中的示例性实施例，横宽加热器是后横截面加热器。
参看图12，显示了图10中模具底部326的区域316的部分和加热器组312的三个代表性加热器312a、312b、312c，以及主区域温度传感器400和有关的加热和控制系统402。
在具体区域，每个区域具有与加热器有关的区域温度传感器(横宽加热器和横截面加热器)。传感器将感应的温度数据送至比例积分微分(PID)温度控制器，后者将感应的温度数据与设定温度进行比较。如果比较显示感应的温度低于设定温度，则PID控制器将发信号给加热器，提高功率。如果比较显示，感应的温度高于设定温度，则PID控制器将发信号给加热器，降低功率。因此，这些温度传感器有效地用于控制模具横宽温度。各个区域温度传感器位于模具中其区域内受控加热器的中心附近。
再参看图12，主区域温度传感器400在一个实施例中可以是电阻式温度检测器(RTD)，其感应头410被装在管中，该管以方便的取向，通过模具中预先形成的感应槽或钻孔，被插入和支撑在模具底部326之中。这些位置可以做相应的改变。例如，在设计方法中，可为各个区域，选择温度传感器的位置(对于宽度与X-度距离比和/或宽度与Y-度距离比大于2.5的工具钢模具，至少在高达200℃、环境空气中操作)，以满足由有限元模拟确定的下述条件：
(1)所有温度传感器(所有区域)的感应头都在1°F之内，优选低于标称模具温度0.2°F，其中标称模具温度在进入流体的温度的10°F之内，优选在2°F之内。条件(1)在流体不流过模具时满足(用视觉设置涂布缝隙、测量平坦度等)。条件(1)当在标称模具温度的2°F和高达10°F之内的流体以最大流速流过模具时满足。
(2)如果可能，感应头区域中局部温度梯度低于每英寸5°F，优选低于每英寸1°F。
加热器和传感器在具体模具几何形状中的位置要使这些要求得到满足，同时满足前述要求(1)-(5)，这可能在通过测量而确定小温度偏差之后。传感器400在其位置读出模具温度406，并将温度数据提供给温度控制器404，后者具有预测的期望区域温度设定值408。温度控制器404将测定模具温度与设定温度进行比较，并将温度微分控制信号420传送到加热器控制422，例如使电流流向各电阻加热器的继电器机构。当感应的模具温度与设定温度一样时，给加热器的电流保持恒定。
除此，顶部前面、底部前面、顶部后面和底部后面的温度传感器也满足上述标准。这些传感器用于控制模具横截面温度。这些传感器被放置在模具各顶部前面、底部前面、顶部后面和底部后面纵向横截面加热器的中心附近。
参看图13，该例子显示横截面加热器及其加热器控制，图10中模具底部326末端部分和代表性的三个加热器304、306，及其各自的纵向温度传感器450、452和有关的各个加热和控制电路454、456。通过开口303的流体在图13中露出，但通常如上所述被封住。每个横截面加热器具有各自的传感器和有关的加热和控制系统。例如，底部前面横截面加热器304伸过模具底部326的宽度，具有有关的底部前面温度传感器450，其与底部前面加热和控制系统460连接。加热和控制系统460包括温度控制462和加热器控制464。类似地，底部后面横截面加热器306伸过模具底部326的宽度，具有有关的底部后面温度传感器452，其与底部后面加热和控制系统454连接。加热和控制系统454包括温度控制456和加热器控制458。底部前面加热和控制系统460以及底部后面加热和控制系统454都以与前述图10中加热和控制系统402相似的方式运行。传感器450和452被放置在通过有限元模拟确定的位置，以满足前述要求，例如，沿加热器的长度，接近各自的加热器304、306，通常离各自的加热器.5″，使其有关的设定点能控制前后温度相同。
各个传感器，无论横截面加热器传感器还是横宽加热器传感器的放置要使来自其它感应区域的外来干扰最小，无论来自与其它横截面加热区域还是来自其它横宽加热区域有关的干扰。
横宽和横截面加热器的各个加热和控制系统将循环其各自的系统反馈，使得整个模具中所有传感器处于相同的温度。对于给定的具有所有预期附件和热损失的模具几何形状，一旦加热器和传感器位置被合适地选自，以及所有模具区域处于相同的温度，则可相信模具对于规定操作条件而言是平坦的。
参看图14，显示图10中具有模具顶部324和模具底部326的模具部分，以及影响模具中所有温度分布的其它附件。模具顶部324贴附在其后面部分线盒500上，后者将与模具顶部有关的各种横宽加热器配线收集在一起。类似地，模具底部326贴附在其后面部分线盒502上，后者将与模具底部有关的各种横宽加热器配线收集在一起。模具末端包括密封流体槽末端的衬垫板504。顶部和底部模具横截面和/横宽传感器配线纵向地行进(例如在形成的模具槽中)，终止于各自的接线盒506、508。安装块，如块510与模具连接，使模具组件可安装地就位于与模具相邻的模具站机架结构(图中未示出)。
然而应当理解的是，模具顶部和底部组件与靠近模具的任何模具站机架隔热。因此，本发明方法和设备涉及加热模具的整体主要加热系统，而不主要关心与模具站机架有关的热损失。优选地，对流体加热，使其具有合适的应用温度，尽可能由本发明加热器独自地完成。自不待言，加热流体从流体入口进入模具并通过涂布模唇流出引起的对流热将影响整个模具温度分布。
参看图15a和图15b(图15b是图15a中一部分的放大)，其示意地显示本发明另一个实施例的简化剖视图。可见，当支撑滚筒26按方向25旋转时，基底22沿Y方向24行进。模具300包括其顶部和底部表面的绝热体600、602，以及沿方向606使支撑滚筒26旋转产生的风偏转的挡风板604。该气流防护因从基底中剥离(stripping)了一个气界层(air boundary layer)而使模具的前下部不会出现局部冷却。区域608在图15b中做描述。也可看见线盒500、502和安装进模具站机架512的安装块510。本发明的模拟过程考虑模具以及影响模具内温度分布的附件的各种特征。
前横截面加热器一般提供模具总使用加热功率的20％-60％，这取决于实际的加热器布置和传感器位置。在示例性的构造中，趋于提供25％-45％。这要根据温度控制器的实际功率输出。后加热器(加上任选的小型辅助加热器)提供余下的大部分(包括横宽加热器)。放置前后纵向加热器通常要使其中心离最接近它们的外表面小于1.5″。横宽加热器一般起自模具后面并向前面延伸3-6″。
这些构造是示例性的实施例，因为模具的各种附件趋于附着在其后部，导致那里更多的热损失变化。放置末端加热器使其加热整个末端。
在示例性的实施例中，在使用的目标温度(即346°F)，预先筛选线绕铂电阻式温度检测器(RTDs)的精确度好于+/-1°F，或优选好于0.4°F。在这种情况下，移位不会对模具的弯曲形态产生明显的影响。同样，已知线绕铂RTD’s的偏移随时间很小。高精度PID温度控制器包括但并不限于Syscon RKC SR Mini HG System。
进一步的示例性实际应用如下：
(1)操作前加热器，使其(以及槽和管道)处于标称温度。涂料将在该标称温度下或附近进入模具。
(2)在模具制成之后的平坦度实际测定中，如果需要对加热器系统的横截面区域设定点进行移位，以使模具在测定的平坦度范围之内，则如果可能，在模具后部进行。这是因为：(a)由前加热器控制的槽和管道温度将处于粘合剂的温度，因而对弯曲的修正将对流体的流变性产生最小的影响；和(b)由于流体通常进入模具后部的中央，传到较高或较低温度的热将最小，这是因为涂层于这些模具上的材料的导热性通常很低，并且从金属壁到管心的距离通常较大；相反，在模具的前部，流体被铺成薄膜(通常小于0.060″)，具有较大的传热面积，因而热传递速率高得多。
(3)这些移位是需要的，因为：(a)热和结构有限元模型本身具有不确定性。这导致横截面和/或横宽温度分布的不确定性。采用单个温度传感器与之相连，以确定单个区域(即后部区域)的温度，可导致传感器测量的实际温度偏离最初预测值。已证明，一旦偏离得到纠正，模具即稳定。(b)模具附件，例如金属线盒(用于装加热器和/或传感器配线)，与模具之间和相互之间可发生复杂的相互作用，经常难于正确地模拟(尤其关于径向热传递和气流修正)，增加了附件附近局部温度分布的不确定性。(c)取决于模具如何加工和应力如何释放，方向优先应力(direction-preferential stress)可以存在，其不易由有限元模拟加以解释。最大和最小横截面加热区域设定温度的偏差不应超过10℃，优选不应超过4℃。
(4)尽可能使模具与附件绝缘，并使其与任何外部安装结构隔绝，以减小局部热点或冷点的存在，这些热点或冷点的存在使得精确预测温度分布的能力复杂化，导致选择加热器和传感器位置的不确定性。同样，考虑大面积隔绝，以使与对流到空气的热损失最小化，减小径向热损失；从而减小这些表面附近的温度梯度。如果可能，在模具表面与任何金属附件之间放置隔热层。在模具被安装在其支撑结构上的地方，使用结构隔绝材料，使模具的热不会损失到安装结构上。在大表面上使用隔热有助于减小对环境条件的敏感性。在模具的底部前面(以及任选顶部)使用一些护罩，使基底上由于冷却模具前面而形成的高速空气偏转。图15a和15b显示了这种护罩(挡风板)，以及可能的隔绝措施。总之，减小给定加热器区域需适应的影响的数量和程度(即对流热损失、附件热损失、与流体相互作用，等等)。影响越多，影响程度越大，则对不同操作条件的妥协可能性(possibility ofcompromise)和敏感性越大。当安装模具时，就杜绝其热损失。这意味着加热系统仅需处理到环境的损失，限制了到附件的损失。
本领域普通技术人员能够理解，对附图中所描述和显示的替代实施例落入本发明范围之内。例如参看图2b，本领域普通技术人员能够理解，图10-图15b所述的发明概念可以被应用于图2b的多个部分。横截面加热器、横宽加热器及其有关的传感器可适当地被模拟和被放置于图2b中模具部分50a、52a和52b。
X-Z平面    Y-Z平面    5区域外线盒    8区域外线盒    9区域外线盒

Claims (56)

1.一种设计热稳定涂布模具设备的方法，所述模具的Z向模具宽度距离与X向模具距离之比、和/或Z向模具宽度距离与Y向模具距离之比大于2.5，而且具有稳态操作温度，所述模具设备包括：一个具有模具几何形状的模具，该模具几何形状包括处于Y-Z平面中的模唇面和处于X-Z平面中垂直于这些模唇面的槽形开口；有源传热装置；温度和/或热流传感器，所述方法提供了平坦模唇面，所述方法包括：
同时优化：
模具几何形状、
有源传热装置的放置、
温度或热流传感器的放置、以及
操作条件防护，
所述优化使用了热传递和结构数字建模、和/或统计分析、和/或温度和/或热流、和/或空间和/或应变和/或应力测量技术，并且同时考虑了模具功能特征、与平坦度的最小可接受偏差有关的温度测量和控制精度的最小增量、与热结构材料性能有关的涂布模具构造材料、以及期望的涂布模具材料性能；
其中所述优化包括：保持X-Z平面中的所述模唇面的弯曲平坦度的标称状态小于一个定义的平坦度偏差，而当涂布开始时，X-Z平面或Y-Z平面中的模唇平坦度偏差的大小的变化不大于一个定义的平坦度偏差；以及所述加热系统的平衡，以便对于各个平面上可预知的弯曲量和弯曲方向，使X-Z平面和/或Y-Z平面中的温度梯度最小化。
2.根据权利要求1所述的方法，
其中所述Z向模具宽度距离与X向模具距离之比高达11，所述Z向模具宽度距离与Y向模具距离之比高达14，所述操作温度高达200℃，且所述构造材料是钢；以及
其中所述优化包括：
保持X-Z平面中模唇面的弯曲平坦度小于0.001″平坦度偏差，而当涂布开始时，X-Z平面或Y-Z平面中模唇平坦度偏差的大小变化不大于0.001″，并且能够以每1°F X-Z平面中特意引起的温度梯度0.0005″-0.003″的速率在X-Z平面中特意弯曲模具。
3.根据权利要求2所述的方法，其中所述优化进一步包括，保持Y-Z平面中弯曲平坦度小于0.004″平坦度偏差。
4.根据权利要求2所述的方法，其中所述优化进一步包括，保持所述槽形开口中的横宽温度偏差小于15°F，而且所述粘合温度为所述模具的标称温度或其10°F之内。
5.根据权利要求2所述的方法，其中X-Z平面中的所述模唇面的弯曲平坦度被保持为小于0.0005″平坦度偏差，而当涂布开始时，X-Z平面或Y-Z平面中的模唇平坦度偏差的大小变化不大于0.0004″。
6.根据权利要求3所述的方法，其中Y-Z平面中的弯曲平坦度被保持为小于0.002″平坦度偏差。
7.根据权利要求4所述的方法，其中所述槽形开口中的横宽温度偏差被保持为小于8°F，而且粘合温度在模具的标称温度或其2°F之内。
8.根据权利要求1所述的方法，其中所述操作条件包括模具绝缘、气流、以及所述加热系统对所述模具中流体存在与否的不敏感性。
9.根据权利要求1所述的方法，其中所述优化进一步包括，相对于模唇面，纵向地放置加热器，从而提供可控的加热，以控制和消除温度梯度。
10.根据权利要求9所述的方法，其中所述优化进一步包括，对相对于模唇面纵向地放置加热器进行定位，从而与横宽放置的加热器相互作用，以共同控制和最小化温度梯度。
11.根据权利要求1所述的方法，其中所述优化进一步包括，根据需要在加热区域中放置加热器，以最小化或消除局部温度梯度。
12.根据权利要求1所述的方法，其中所述优化进一步包括，隔绝模具设备，以减小或消除温度梯度。
13.根据权利要求1所述的方法，其中所述优化进一步包括，采用气流防护，从而由于从所述基底中剥离了一个气界层，而避免所述模具的前下部出现局部冷却。
14.根据权利要求1所述的方法，其中所述优化进一步包括，使用高精度温度传感器，以最小化温度测量的不准确性。
15.根据权利要求1所述的方法，其中所述优化进一步包括，可控地建立温度平衡，以控制所述弯曲状态。
16.根据权利要求1所述的方法，其中所述优化进一步包括，使用电加热器或流体例如油、水、蒸汽或其它能够促进传热的加热或冷却装置及机械器件。
17.根据权利要求1所述的方法，其中所述优化进一步包括，简化模具几何形状，以去除引起热点和/或冷点的不需要的材料，以致所述模具上剩下的所有重要的结构性部分适于被加热和/或隔绝热损失，并且适于温度监测。
18.根据权利要求17所述的方法，其中所述优化进一步包括，在所述模具中放置加热器，以便均匀地控制所述整个模具的加热。
19.根据权利要求18所述的方法，其中所述优化进一步包括，相对于所述模唇面纵向地放置加热器。
20.根据权利要求19所述的方法，其中所述优化进一步包括，在模具处放置温度传感器，其精确地指示出这些温度传感器所监测的加热器区域的温度状态。
21.根据权利要求20所述的方法，其中所述温度传感器为电阻式温度检测器。
22.根据权利要求17所述的方法，其中所述优化进一步包括，通过数值热传递模型计算来优化几何形状的简化以及加热器和温度传感器的位置，其中通过将温度结果映射到数值结构模型上来估计热变形，考虑工艺变化来运行所述热和结构模型。
23.根据权利要求22所述的方法，其中所述工艺变化包括流过所述模具的流体和/或处于所述模具周围的空气流。
24.根据权利要求2所述的方法，其中所述操作条件包括模具绝缘、气流、以及所述加热系统对所述模具中流体存在与否的不敏感性。
25.根据权利要求2所述的方法，其中所述优化进一步包括，相对于所述模唇面纵向地放置加热器，从而提供可控的加热，以便控制和消除温度梯度。
26.根据权利要求25所述的方法，其中所述优化进一步包括，相对于所述模唇面纵向地放置加热器，以与横宽放置的加热器相互作用，从而共同控制和最小化温度梯度。
27.根据权利要求2所述的方法，其中所述优化进一步包括，根据需要在加热区域中放置加热器，以最小化或消除局部温度梯度。
28.根据权利要求2所述的方法，其中所述优化进一步包括，隔绝所述模具设备，以减小或消除温度梯度。
29.根据权利要求2所述的方法，其中所述优化进一步包括，采用气流防护，从而由于从所述基底中剥离了一个气界层，而避免所述模具的前下部出现局部冷却。
30.根据权利要求2所述的方法，其中所述优化进一步包括，使用高精度温度传感器，以最小化温度测量的不准确性。
31.根据权利要求2所述的方法，其中所述优化进一步包括，可控地平衡模具温度，以控制所述弯曲状态。
32.根据权利要求2所述的方法，其中所述优化进一步包括，使用电加热器或流体例如油、水、蒸汽或其它能够促进传热的加热或冷却装置及机械器件。
33.根据权利要求2所述的方法，其中所述优化进一步包括，简化模具几何形状，以去除引起热点和/或冷点的不需要的材料，以致所述模具的所有重要的结构性部分适于被加热和/或隔绝热损失，并且适于温度监测。
34.根据权利要求33所述的方法，其中所述优化进一步包括，在所述模具中放置加热器，以便均匀控制所述整个模具的加热。
35.根据权利要求34所述的方法，其中所述优化进一步包括，相对于所述模唇面纵向地放置加热器。
36.根据权利要求35所述的方法，其中所述优化进一步包括，在模具位置处放置温度传感器，其精确地指示出这些温度传感器所监测的加热器区域的温度状态。
37.根据权利要求36所述的方法，其中所述温度传感器为电阻式温度检测器。
38.根据权利要求33所述的方法，其中所述优化进一步包括，通过数值热传递模型计算，优化几何形状的简化以及加热器和温度传感器的位置，其中通过将温度结果映射到一个数值结构模型上来估计热变形，并考虑工艺变化来运行所述热和结构模型。
39.根据权利要求38所述的方法，其中所述工艺变化包括流过所述模具的流体和/或处于所述模具周围的空气流。
40.一种涂布模具设备，包括：
一个模具，其Z向模具宽度距离与X向模具距离之比，和/或Z向模具宽度距离与Y向模具距离之比大于2.5，并具有机械适宜的操作温度；Y-Z平面中的模唇面，和X-Z平面中垂直于所述模唇面的槽形开口，所述模唇面在远离所述后部分的前部分处形成所述槽形开口；一个涂布缝隙，其形成于所述模唇面与一个基底之间，其上一个流体层从所述槽形开口中跨过Z向模具宽度距离被施加在所述基底上；以及
一个整体式加热系统，其具有：
一个或多个前横截面加热器，其在所述模具内纵向地跨过宽度并靠近所述前部分排列，所述各个前横截面加热器任选为顶前部横截面加热器或底前部横截面加热器，其具有各自的前横截面温度传感器，每个前横截面温度传感器与一个前横截面温度控制系统连接，以调节所述各个前横截面加热器施加的热量；以及
一个或多个后横截面加热器，其在所述模具内纵向地跨过宽度并远离所述前部分排列，每个后横截面加热器任选为顶后部横截面加热器或底后部横截面加热器，其具有各自的后横截面温度传感器，每个后横截面温度传感器与一个后横截面温度控制系统连接，以调节所述各个后横截面加热器施加的热量；
其中，所述整体式加热系统在稳态操作温度下操作，最大横截面温度设定和最小横截面温度设定之间的差等于或小于因模具设计优化处理中的不确定性引起的温度差，以及所述前横截面加热器提供了一个维持稳态操作温度所需总功率的特性部分，而所述后横截面加热器和/或其它加热器提供总功率的剩余部分，所述整体式加热系统：
被保持平衡，从而最小化沿X-Y平面宽度的温度梯度，以便保持X-Z平面中的所述涂布模唇面的弯曲平坦度小于一个定义的平坦度偏差，而当涂布开始时，X-Z平面或Y-Z平面中的模唇平坦度偏差的大小变化不大于一个定义的平坦度偏差；以及
通过改变下列项目被任选地保持不平衡，：
前横截面加热器和后横截面加热器之间的温度差别，这通过修正施加到前横截面加热器的加热功率与施加到后横截面加热器的加热功率之比来实现，以便控制X-Z平面中所述模具的弯曲；和/或
顶横截面加热器和底横截面加热器之间的温度差别，这通过修正施加到顶横截面加热器的加热功率与施加到底横截面加热器的加热功率之比来实现，以便控制Y-Z平面中所述模具的弯曲。
41.根据权利要求40所述的涂布模具设备，其中所述Z向模具宽度距离与X向模具距离之比高达11，所述Z向模具宽度距离与Y向模具距离之比高达14，所述操作温度高达200℃，所述构造材料是钢，所述最大横截面温度设定和最小横截面温度设定之间的差等于或小于10℃，且所述前横截面加热器提供了维持所述稳态操作条件所需的总功率的特征部分20％-60％，以及X-Z平面中所述模唇面的弯曲平坦度小于0.001″平坦度偏差，而当涂布开始时，X-Z平面或Y-Z平面中的模唇面平坦度偏差的大小变化不大于0.001″，以及能够在X-Z平面中以每1°F X-Z平面中特意引起的温度梯度0.0005″到0.003″的速率特意弯曲模具。
42.根据权利要求41所述的涂布模具设备，其中所述整体式加热系统的平衡被优化，以保持X-Z平面中所述模唇面的弯曲平坦度小于0.0005″平坦度偏差，而当涂布开始时，X-Z平面或Y-Z平面中模唇平坦度偏差的大小变化不大于0.0004″。
43.根据权利要求41所述的涂布模具设备，其中所述整体式加热系统的平衡被优化，以保持Y-Z平面中模具弯曲平坦度小于0.004″平坦度偏差。
44.根据权利要求41所述的涂布模具设备，其中所述整体式加热系统进一步包括多组横宽加热器，其在所述模具内按后部分到前部分的方向和/或前部分到后部分的方向排列，跨过区域中模具宽度；每个区域具有一个相应的横宽温度传感器，每个横宽温度传感器与一个相应的横宽温度控制系统连接，以调节各个区域中横宽加热器施加的热量。
45.根据权利要求44所述的涂布模具设备，其中所述横宽加热器区域与横截面加热器区域被同时保持热平衡，以保持所述槽形开口中横宽温度偏差小于15°F，且粘合温度处于模具标称温度或在其10°F之内。
46.根据权利要求43所述的涂布模具设备，其中所述横宽加热器区域与横截面加热器区域被同时保持热平衡，以保持Y-Z平面中弯曲平坦度小于0.002″平坦度偏差。
47.根据权利要求45所述的涂布模具设备，其中所述横宽加热器区域与横截面加热器区域被同时保持热平衡，以保持所述槽形开口中横宽温度偏差小于8°F，粘合温度处于模具标称温度或在其2°F之内。
48.根据权利要求41所述的涂布模具设备，其中所述模具设备与外部隔绝，以减小或消除温度梯度。
49.根据权利要求41所述的涂布模具设备，其中一个气流防护装置被放置在所述前部分上，从而由于从所述基底中剥离了一个气界层，避免所述模具出现局部冷却。
50.根据权利要求41所述的涂布模具设备，其中所述前横截面温度传感器和所述后横截面温度传感器为线绕铂电阻式温度检测器，其精度好于+/-1°F。
51.根据权利要求41所述的涂布模具设备，其中所述横宽温度传感器为线绕铂电阻式温度检测器，其精度好于+/-1°F。
52.根据权利要求40所述的涂布模具设备，其中所述整体式加热系统进一步包括多组横宽加热器，其在所述模具内按后部分到前部分的方向和/或前部分到后部分的方向排列，跨过区域中宽度；每个区域具有一个相应的横宽温度传感器，每个横宽温度传感器与一个相应的横宽温度控制系统连接，以调节各个区域中横宽加热器施加的热量。
53.根据权利要求40所述的涂布模具设备，其中所述模具设备与外部隔绝，以减小或消除温度梯度。
54.根据权利要求40所述的涂布模具设备，其中一个气流防护装置被放置在所述前部分上，从而由于从所述基底中剥离了一个气界层，而避免所述模具出现局部冷却。
55.根据权利要求40所述的涂布模具设备，其中所述前横截面温度传感器和所述后横截面温度传感器为线绕铂电阻式温度检测器，其精度好于+/-1°F。
56.根据权利要求40所述的涂布模具设备，其中所述横宽温度传感器为线绕铂电阻式温度检测器，其精度好于+/-1°F。
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