FI111133B - Menetelmä ja laite monikerrossuulakepäällystystä varten - Google Patents

Description

111133

MENETELMÄ JA LAITE MONIKERROSSUULAKEPÄÄLLYSTYSTÄ VARTEN

Kyseisen keksinnön kohteena on suulakepäällystys, ja tar-5 kemmin sanottuna monikerrossuulakepäällystysmenetelmä ja -laite, joissa kaksi tai useampia ohuita nestekerroksia levitetään samanaikaisesti alustalle.

On olemassa suunnaton tarve arkeista tai muista alustoista, 10 joihin on päällystetty ohuita nestekerroksia tai "kalvoja", erityisesti polymeerinesteitä kuten esimerkiksi kosketus-liimoja (PSA:t). Tällaiset PSA-nesteet kuuluvat ainakin kolmeen kategoriaan sisältäen emulsiot, sulatteet ja liuo-tinpohjaiset liuokset; kuitenkin on olemassa näissä ja 15 muissa kategorioissa lukuisia PSA-tyyppejä, joilla on suuri määrä nesteominaisuuksia. On olemassa myös lukuisasti muun tyyppisiä nesteitä, jotka vaativat levittämistä jonkin tyyppiselle alustalle.

20 Tavallisesti tällaiset alustat, joissa on ohut kalvopääl- lystys, muodostetaan rullatuiksi materiaaleiksi, jotka sitten käyvät läpi "muunnos"prosessin, jossa ne voidaan painaa, leikata ja muutoin muodostaa suureksi lopputuotejoukoksi sisältäen tarrat, tunnistusjärjestelmät, nauhat jne.

25 Näillä rullatuilla, päällystetyillä materiaaleilla on usein kerrosrakenne, mikä tarkoittaa sitä, että alustalle on levitetty useita nestemäisiä PSA-liima- tai muita nestekerroksia, jotka sitten vastaanottavat päällysarkin, joka muodostaa jonkin tyyppisen pintakerroksen. On olemassa melkein 30 loputon määrä tällaisia monikerrostuotteitä, jotka on tehty lukuisista erityyppisistä tausta-arkeista, päällysteistä ja pintakerroksista.

Nykyisin tällaisten monikerrostuotteiden tuotannossa jokai-35 nen kerros tavallisesti levitetään erikseen yhdessä syötössä päällystyslaitteen läpi. Päällyste voidaan levittää minkä tahansa tyyppiselle alustalle sisältäen irrokepaperin, tai jopa pintakerrokseen. Päällyste sitten tavallisesti kuivataan uunissa tai jähmetetään jäähdyttämällä sulate- 111133 2 PSA:n tapauksessa. Jos lisäpäällystekerroksia on levitettävä, rullatulle materiaalille, johon on aiemmin levitetty päällystekerroksia, suoritetaan toinen päällystysvaihe.

Lopuksi tausta ja pintakerros, joihin kumpaankin on levi-5 tetty mikä tahansa kerrosmäärä, laminoidaan yhteen lopullisen monikerrostuotteen muodostamiseksi. Voidaan käyttää lukuisia päällystystekniikoita; kuitenkin interferenssi-päällystystä tai läheisyyspäällystystä käytetään tavallisesti selitetyn tyyppisessä yksikerrospäällystyksessä. Kum-10 massakin tapauksessa levitettävä neste, joka on levitettävä yhdeksi kerrokseksi alustalle, syötetään suulakkeeseen muodostetun pitkänomaisen raon läpi (siten tätä tekniikkaa nimitetään toisinaan "rakopäällystykseksi"). Rako sijaitsee suunnilleen suorassa kulmassa rullatun alustan kulkusuun-15 taan nähden, jota alustaa nimitetään tavallisesti "rainak-si". Suulake on stationäärinen, mutta suulakkeen pää, joka käsittää kaksi "huulta", jotka muodostavat raon aukon, on sijoitettu rainan viereen. Raina kulkee tukirullan ympäri kulkiessaan huulten edestä. Huulien ja rainan muodostamalla 20 raolla on oleellisesti yhtä suuret leveydet, siten että rainan koko poikittaisleveys päällystetään yhdessä syötössä nesteellä tämän virratessa ulos suulakkeesta ja liikkuvalle rainalle.

25 Jos on oikein suunniteltu ja säädetty, suulake levittää nesteen tasaisesti ja yhtenäisesti rainan poikki ohueksi kerrokseksi. Tavallisesti suulaketta voidaan säätää radiaa-lisesti sen siirtämiseksi kohti rainaa ja poispäin rainas-ta, mikä näin määrittää huulien ja rainan väliin välin, 30 jota nimitetään "päällystysväliksi". Lisäksi huulipintojen kulmaa rainan suhteen, tai "tulokulmaa", voidaan myös säätää. Tietyllä päällystyspaksuudella voidaan määrittää nesteen virtausparametrit, jotka sisältävät virtaaman. Kun nämä parametrit on määritelty ja suulake on "asetettu" 35 päällystyskoneeseen, tavallisesti ainoastaan päällystysvä-liä ja tulokulmaa säädetään käynnin aikana. Kuitenkin, koska levitettävät kerrokset ovat äärimmäisen ohuita, kaikki 111133 3 tällaiset säädöt tuovat tavallisesti tietyn määrän epätarkkuutta prosessiin.

Esimerkiksi, on yleistä, että tällaiset yksikerrospäällys-5 teet ovat välillä 2-50 mikronia. Lisäksi vaikeutta tarkasti levittää tällaisia kerroksia lisää niiden suhteellisen korkea viskositeetti, joka on tavallisesti välillä 50 - 50,000 milliPascal-sekuntia (mPa-s). Lisäksi päällystämisen aikana paineet ja leikkausnopeudet usein vaihtelevat useita kerta-10 luokkia. Esimerkiksi joihinkin PSA-nestetyypeihin kohdistuu 900 psi:n alueella olevia paineita. Suulakkeen täytyy pystyä levittämään nesteitä, joilla on nämä parametrit, suhteellisen suurilla tuotantonopeuksilla, esim. rainan nopeuksien ollessa alueella 50-350 metriä minuutissa tai suu-15 rempia.

Suulakkeen tarkkuudelle itselleen on myös fysikaalisia rajoituksia. Esimerkiksi on hyvin vaikeaa säilyttää suulakkeen huuligeometrioiden äärimmäisen pieniä toleransseja, 20 erityisesti raon leveydellä, joka voi vaihdella muutamasta sentistä satoihin sentteihin. Siten suurimman mahdollisen tarkkuuden saavuttamiseksi interferenssipäällystyksen tapauksessa suulakkeen huulia puristetaan itse asiassa eteenpäin rainaan, jota tukee tukirulla, joka on tavallisesti 25 konstruoitu kovasta kumimateriaalista, joka puolestaan muuttaa muotoaan suulakkeen eteenpäinpuristuksen vaikutuksesta. Takahuuli ja suurin osa etuhuulesta ei kosketa rainaan, koska ne kulkevat ohuen nestekerroksen päällä, vaikka joissakin tapauksissa osa etuhuulesta voi koskettaa rai-30 naan. Siten tällainen muodonmuutos kompensoi kaikki suulak keen huulien rakenteen epätarkkuudet. Toisaalta tämän tekniikan haittapuolena on suulakkeen huulien (erityisesti etuhuulen) kulumisnopeuden lisääntyminen, mikä edelleen tuo epätarkkuutta prosessiin. Lisäksi, näissä olosuhteissa, 35 kaikki telan viat (esim. epäkeskeisyys tai "telan epätasainen kuluminen") suurenevat. Eräs toinen interferenssipäällystyksen haittapuolista on se, että rainan jatkoksen syöttäminen voi olla vaikeaa.

111133 4

Eräässä toisentyyppisessä päällystämisessä, läheisyyspääl-lystämisessä, suulakkeen huulia on vedetty takaisin tarkalle etäisyydelle pois rainasta. Tukitela on tavallisesti tehty ruostumattomasta teräsmateriaalista, joka sallii te-5 lan tarkan kehämuodon. Siten, toisin kuin interferenssi-päällystyksessä, tukitelassa läheisyyspäällystyksessä on vähemmän todennäköisesti epäkeskeisyyttä (nimitetään myös "telan epätasaiseksi kulumiseksi") sen pyöriessä.

10 Tarkan yksikerrospäällystyksen edelleen saamiseksi on kehitetty joukko tekniikoita. Esimerkiksi on tunnettua, että huulten konfiguraatiota voidaan säätää rainan suhteen päällystyksen tarkkuuden ja yhtenäisyyden parantamiseksi. Myös on tunnettua asettaa kulmaan tai kallistaa suulakkeen taka-15 huulta siten, että se on jonkin verran lähenevä rainan suhteen. Tällä on etuna tasaisen pinnan aikaansaaminen päällystämistä varten ja sillä vältetään "juovitus" ja muut viat päällysteessä. Tämä huulen läheneminen saadaan tavallisesti aikaan säätämällä suulakkeen tulokulmaa siten, että 20 huulet ovat kulmassa tulevan rainan kohtaamiseksi (määritelty tässä negatiivisina tulokulma-asteina).

Kuitenkin suulakkeen tulokulman säädöt vaikuttavat nesteen kokonais"palteen" nestemekaniikkaan. Palle määritellään 25 nesteen siksi osaksi, joka vangitaan suulakkeen huulien ja rainan väliin, pitkin kahta pitkittäissivua, ja palteen kahden pään väliin, jotka määritellään etumeniskiksi ja takameniskiksi tai kalvon muodostavaksi alueeksi. Siten, jos läheneminen on liian suurta, virtaus kohtaa suuren pai-30 negradientin, jolla on pyrkimys pakottaa nestettä tulosuuntaan. Jos palle etenee tulosuuntaan, se todennäköisesti hajoaa, koska painegradientti vaihtelee neliöllisesti tässä alueessa. Tämän tuloksena on nesteen "vuotaminen tulosuuntaan" , minkä seurauksena on ilmeisesti huono päällystysky-35 ky. Sen vuoksi eräs toinen yksikerrospäällystystekniikka on asemoida etuhuuli lisäämään paineenpudotusta pitkin tätä suulakehuulta. Tämän vaikutuksena on sen varmistaminen, että palle pysyy huulten alla tai on "suljettu".

111133 5

Eräs toinen tällaisten suurten painegradienttien haittapuoli on tuloksena oleva nesteen kokema leikkausnopeus. Yksi-kerrospäällystyksessä, missä viskositeetin määräävät ainoastaan yhden nesteen ominaisuudet, tällaisen korkean leik-5 kausnopeuden negatiiviset sivuvaikutukset rajoittuvat huonoon kalvon laatuun milloin tahansa korkeat leikkausjännitykset jakautuvat uudelleen kalvoon rainan poikkisuunnassa, tai kun ne aiheuttavat materiaalin murtumisen leikkausher-kissä nesteissä. Lisäksi monikerrospäällystyksessä, missä 10 viskositeetti voi vaihdella monien nesteiden olemassa olosta johtuen, vaikkei sitä ole täysin ymmärretty, havaitaan, että tämä suuri leikkausnopeus (tai jopa alempi leikkausnopeus tiettynä ajanjaksona, kuten esim. aika, jonka neste valuu pidempää huulta pitkin) saa nesteen vaihtelemaan sta-15 hiilistä, kaksidimensionaalisesta virtauksesta kolmidimen-sionaaliseen virtausprofiiliin. Toisin sanoen, virtaus, leikkausjännitysten edessä, yrittää järjestää itsensä kol-midimensionaaliseksi kuvioksi virtausvastuksen pienentämiseksi. Tämän kolmidimensionaalisen virtauksen seurauksena 20 nesteessä tapahtuu tietty määrä konvektiosekoittumista kahden kerroksen välissä.

Yksikerrospäällystyksessä on muita epätarkkuuslähteitä. Esimerkiksi voi olla vaikeaa kontrolloida oikein nesteen 25 viskositeettia tai rainan nopeutta. Raina itse voi olla suhteellisen epätasainen tai sen pinta epäsäännöllinen, mikä siten lisää vaikeutta levittää tasainen päällystepak-suus siihen. Vieraita partikkeleita tai muita aineita voi kerrostua rainalle tai päästä nesteeseen. Lisäksi jopa vä-30 häiset ympäristön paineen muutokset voivat vaikuttaa päällystyksen tarkkuuteen. Mikä tahansa näistä tapauksista voi antaa tulokseksi "häiriön" tai muutoksen normaalitilaisesta päällystyksestä.

35 Edellä olevista vaikeuksista huolimatta voidaan saada hyviä tuloksia nykyisillä yksikerrospäällystystekniikoilla. Prosessi voi olla melko anteeksiantava. Eli häiriöillä tai muilla epästabiiliuksilla ei useinkaan ole oleellista vai- 111133 6 kutusta lopputuotteen suorituskykyyn. Lisäksi, jos virtaus on stabiili, häiriön vaikutus todennäköisesti vaimenee nopeasti minimoiden siten virheen vakavuuden.

5 Kuitenkin on olemassa ainainen tarve vähentää tuotantokustannuksia ja kehittää korkeampilaatuisia tuotteita. Edellä selitetyssä yksikerrospäällystysprosessissa täytyy olla joukko päällystys-, kuivaus- ja laminointivaiheita lopullisen monikerrostuotteen valmistamiseksi. Siten koneisto- ja 10 työkustannukset ovat suhteelliset suuret. On myös havaittu, että tiettyjen monikerrostuotteiden mekaaniset ja reologi-set ominaisuudet voivat olla erilaisia siitä riippuen, le-vitetäänkö kerrokset yksittäin vai samanaikaisesti. Eli, jos kaksi märkää kerrosta levitetään samanaikaisesti alus-15 talle, on havaittu, että loppumonikerrostuotteella voi olla parempi muunnettavuus ja suorituskyky. Kuitenkin kahden tai useamman kerroksen levittämiseksi samanaikaisesti suulakkeessa täytyy olla kaksi tai useampia rakoja yhden asemesta. Siten etuhuulen ja takahuulen lisäksi (joita käytetään 20 yksikerrospäällystyksessä) monikerrossuulakkeessa täytyy olla myös väli- tai "keski"huulet tarkoituksenmukaisen rako- tai syöttövälimäärän määrittämiseksi.

Tällaiset "kaksois"suulakkeet eivät kuitenkaan ole antaneet 25 onnistuneita monikerrospäällysteitä. Tämä johtuu siitä, että yksikerrospäällystyksen periaatteet eivät siirry täysin monikerrospäällystykseen. Kahden tai useamman märän kerroksen, jotka levitetään samanaikaisesti toisiinsa, nestemekaniikka on erilaista verrattuna yhden kerroksen neste-30 mekaniikkaan. Toisaalta tietyillä teollisuuden aloilla, kuten esimerkiksi valokuvausfilmiteollisuudessa, moniker-rospäällystystä on menestyksellisesti käytetty lukuisissa päällystystekniikoissa sisältäen liukupäällystyksen, suula-ke/liukupäällystys-yhdistelmän, tai suoran suulakepäällys-35 tyksen. Kuitenkin tämän teollisuudenalan nestevaatimukset ovat melko erilaisia verrattuna PSA- sekä muihin teollisuuksiin, missä erittäin viskoosit nesteet ovat vallitsevia .

111133 7 Näin ollen tunnetussa tekniikassa on olemassa tarve moniker-rossuulakepäällystyskyvystä, joka voi tuottaa tuotteita tuo-tantonopeuksilla ja joka käyttää monia nesteitä sisältäen ne, joilla on suhteellisen suuret viskositeetit, minkä tu-5 loksena ovat suuripaineiset päällystysolosuhteet.

Kyseinen keksintö täyttää tunnetun tekniikan tarpeen salli-! maila monikerros-PSA-tuotteen valmistuksen levittämällä oleellisesti samanaikaisesti kaksi tai useampia suhteellisen ; 10 viskooseja PSA-nestekerroksia alustalle käyttäen rakopääl- lystysprosessia, joka toimii tavallisilla tuotantonopeuksil-la. Rakopäällystysprosessi käsittää edullisesti joko inter-ferenssipäällystysprosessin tai läheisyyspäällystysproses-sin. Nyt on keksitty patenttivaatimuksen 1 mukainen mene-15 telmä monikerrostuotteen valmistamiseksi ja patenttivaati muksen 20 mukainen suulake.

Tarkemmin sanottuna kyseisen keksinnön menetelmä edullisesti kontrolloi vakaassa tilassa alustalle levitettävän kahden 20 tai useamman nestekerroksen välisen rajapinnan tai erottavan virtaviivan paikkaa. Toisin kuin yksikerrospäällystyksessä virtauksen stabiilius (so. sen pyrkimys ainoastaan vakaaseen, kaksidimensionaaliseen virtaukseen), erityisesti kahden kerroksen välisessä rajapinnassa, on äärimmäisen tärkeä. 25

Erottava virtaviiva muodostuu missä tahansa mitkä tahansa kaksi vierekkäistä päällystyskerrosta muodostavat erottavan viivan, missä ne ensiksi tulevat rajakkain. Näin ollen kyseisen keksinnön menetelmä edullisesti käsittää vaiheen, jossa 30 vierekkäisten kerrosten painegradientteja säädetään siten, että ne eivät ole suurempia kuin ne, jotka aiheuttaisivat uu-delleenkierron suulakkeen alla vierekkäisissä kerroksissa.

Kyseisen keksinnön laitteen mukaisesti suulake, joka on 35 konstruoitu levittämään mikä tahansa kerrosmäärä liikkuvalle alustalle, edullisesti käsittää ainakin ensimmäisen huulen, joka on muodostettu suulakkeen ulkopäähän, ja ainakin toisen huulen, joka on muodostettu suulakkeen ulkopäähän.

111133 8

Toinen huuli on ensimmäisen huulen takana alustan kulkusuunnassa, ja toinen huuli on siirretty taaksepäin ensimmäisen huulen suhteen suunnassa, joka on oleellisesti kohtisuorassa alustaan nähden. Siten kyseisen keksinnön suu-5 lakkeessa mainituilla huulilla on porrastettu rakenne toisiinsa nähden alustan tason suhteen eron lisääntyessä alustasta alustan kulkusuunnassa.

Siten kyseisen keksinnön menetelmä ja laite varmistaa sta-10 biilin virtauksen vierekkäisissä päällystyskerroksissa.

Epästabiili virtaus muuttaa profiiliaan ajan funktiona.

Tämän tuloksena voi olla satunnaisia vaihteluita tai säännöllisiä värähtelyltä virtausprofiilissa, mikä siten aiheuttaa epäsäännöllisyyksiä kalvon poikkileikkausrakenteessa.

15 Lisäksi pienet häiriöt päällystysprosessissa epästabiileis sa olosuhteissa voivat lisääntyä mieluummin kuin vaimentua nopeasti vakaan tilan olosuhteisiin kuten vakaalla virtauksella. Samoin kolmidimensionaalisen virtauksen seurauksena olisi kahden kerroksen sekoittuminen tai poikittaisrainan 20 epätasainen kerrospaksuus sekä muita vikoja kuten epäjatkuvia kerroksia tai ontelolta jne. Stabiilissa, kaksidimensionaalisessa virtauksessa kullakin kerroksella on suurempi yhtenäisyys, minkä seurauksena on eheämpi ja suorituskykyisempi tuote. Lisäksi, jos virtaus häiriintyy, tämäntyyppi-25 nen virtaus palaa stabiiliin, kaksidimensionaaliseen vir-tauskuvaan nopeasti minimoiden näin tuotteen kaikki viat.

Siten kyseinen keksintö varmistaa stabiilin, kaksidimensio-naalisen virtauksen rajapinnassa kontrolloimalla virtauksen 30 rajapintaa etummaisessa kohdassaan, jota tässä nimitetään erottavaksi virtaviivaksi tai erotusviivaksi. Tämä viiva määritellään, rainan kulkusuunnassa, poikkirainaviivana, missä pohjavirtakerroksen ylin virtaviiva ensiksi kohtaa pintavirtakerroksen alimman virtaviivan. Vastakkaisessa 35 suunnassa erotusviiva voidaan nähdä kohtana, missä kaksi virtausta eroavat suulakkeen huulista. Vaikka erotusviiva kulkee täysin rainan poikki, kun suulake/rainarajapinta on esitetty sivulta, se näyttää pisteeltä. Kuten on huomautet- 111133 9 tu, tämä erotusviiva esiintyy takaraon tai -syöttövälin suun alueessa, missä pohjakerroksen ja pintakerroksen virtaukset yhtyvät. Viittauksen helpottamiseksi tätä aluetta nimitetään tässä "rajapinta-alueeksi". On selvää, että jos 5 näiden kahden kerroksen yhdistetty virtaus on stabiili ja kaksidimensionaalinen tässä rajapinta-alueessa, ja tarkemmin sanottuna erotusviivalla, on todennäköistä säilyttää tällainen virtauskuva koko päällystysprosessin, minkä tuloksena on siten parempi lopputuote.

10 Tällaisen edullisen virtauskuvan saamiseksi erotusviivalla kyseinen keksintö auttaa sijoittamaan tämän viivan suulakkeen keskihuulen takakulmaan. Tämä kulma edustaa suoraa, kaksidimensionaalista viivaa suulakkeen poikki. Siten, jos 15 erotusviiva on yhteensattuva tässä kulmassa, voidaan varmistua stabiilista, kaksidimensionaalisesta virtauksesta. Tästä syystä tätä kulmaa nimitetään tässä "stabiliteetti-pisteeksi". Toisaalta on selvää, että epästabiilit tai kol-midimensionaaliset virtausolosuhteet voivat aiheuttaa ero-20 tusviivan esiintymisen useissa paikoissa rajapinta-alueessa. Esimerkiksi "uudelleenkierrot" pohjakerrosvirtauksessa voivat aiheuttaa pintakerrosvirtauksen vetämisen tulosuuntaan siten, että se eroaa keskihuulen alapuolella olevasta paikasta. Samoin pyörteet tai muu paikallaan oleva virtaus 25 pintakerroksessa voi saada sen eroamaan keskihuulesta tämän virtauksen syöttövälissä olevasta kohdasta.

Kyseisen keksinnön menetelmän mukaisesti on joukko alkuvaiheita, joiden järjestys ei ole erityisen tärkeä. Näihin 30 vaiheisiin sisältyy päällysteen tiettyjen nesteparametrien analysointi, suulakkeen huuligeometrioiden tietty ja täsmällinen rakenne ja suulakkeen kokoonpano tai asetus liikkuvan rainan suhteen. Näitä vaiheita seuraten voidaan tehdä joukko koepäällysteitä toimintaikkunan määrittämiseksi on-35 nistuneen monikerrospäällysteen saamiseksi. Jopa tässä ikkunassa voidaan määrittää korkeamman laadun ikkuna täyttä tuotantopäällystystoimintaa varten. Nämä vaiheet auttavat saamaan stabiilin, kaksidimensionaalisen virtauksen.

111133 10

Stabiili·, kaksidimensionaalinen virtauskuva rajapinta-alueessa saadaan kyseisessä menetelmässä säätämällä painegra-dienttia siten, että erotusviiva sijaitsee stabiliteetti-pisteessä. Kyseisen keksinnön menetelmän yhden aspektin 5 mukaisesti painegradienttia voidaan säätää suunnittelemalla ja asentamalla suulake, jolla on tietty keskihuuligeomet-ria. Tämä auttaa sitomaan tai lukitsemaan erotusviivan sta-biliteettipisteeseen. Tämä saadaan edullisesti kyseisessä menetelmässä säätämälllä painegradienttia rajapinta-aluees-10 sa. Kuten hyvin ymmärretään, painegradientti tässä alueessa riippuu suuresti päällystysvälistä ja sen suhteesta myötävirran kalvon paksuuteen. Monimutkaisten, mutta hyvin ymmärrettyjen nestemekaniikan periaatteiden mukaisesti painegradientti, joka muodostuu tiettyyn pitkittäisosaan pal-15 teessä, liittyy pinnoitusväliin tässä kohdassa ja tämän virtauksen myötävirtapaksuuteen. Tässä kuitenkin täytyy huolehtia hyvin analyysistä. Todellakin, yksikerrospäällys-tyksessä analyysi on suorempaa, koska on ainoastaan yksi virtaus ja yksi myötävirran kalvonpaksuus. Kuitenkin moni-20 kerrospäällystysprosessissa on kaksi tai useampia virtauksia. Siten painegradienttianalyysin virtauksen tietyssä pisteessä täytyy sisältää päällystysvälin tässä pisteessä ja tämän virtauksen muodostaman kerroksen (kerrosten) myötävirran kalvonpaksuuden määrittämisen.

25 Päällysteen jokainen kerros on kyseisessä keksinnössä edullisesti välillä noin 2-50 mikronia, ja rakopäällystys-prosessi käsittää edullisesti joko interferenssi- tai lä-heisyyspäällystyksen. Tällaisten kerrosten tarkan levittä-30 misen vaikeutta lisää niiden suhteellisen korkea viskositeetti, edullisesti välillä 50-50,000 milliPascal-se-kuiitia. Lisäksi päällystyksen aikana paineet ja leikkausnopeudet vaihtelevat useita kertaluokkia. Esimerkiksi joidenkin PSA-nesteiden paineet ovat 900 psi:n alueella. Suulak-35 keen täytyy kyetä levittämään nesteitä, joilla on nämä parametrit, suhteellisen suurilla tuotantonopeuksilla, esim. rainan nopeudet ovat edullisesti alueella 50-350 metriä minuutissa tai suurempia. Sen vuoksi tietyn virtauksen pai- 111133 11 negradientin, ja erityisesti yhdistetyn virtauksen paine-gradientin rajapinta-alueessa, analyysi on melko monimutkainen .

5 Kyseisen keksinnön menetelmä suunnittelee keski- ja ta- kasuulakehuulen geometriat siten, että painegradientit virtauksessa kiinnittävät erotusviivan stabiliteettipistee-seen. Yhdessä suoritusmuodossa kyseisen keksinnön menetelmän mukaan suunniteltu painegradientinsäädin käsittää kes-10 kihuulen jatkeen kohti rainaa. Sen vuoksi suulakkeen keski-ja takahuulien muodostama profiili edustaa askelta pois rainasta rainan kulkusuunnassa. Tämä askelrakenne voi olla litteä tai yhdensuuntainen rainan suhteen tai kulmassa siihen nähden. Sillä voi olla jopa muita muotoja. On erityisen 15 tärkeää, että tiettyjä painegradientteja pidetään rajapinta-alueessa, ja erityisesti pitkin keskipäällystysväliä stabiliteettipisteestä kohti keskihuulen takakulmaa. Liitteissä huulirakenteissa (esim. huuliin ei ole muodostettu kulmaa tai viistettä) keski- ja takahuulet ovat yhdensuun-20 täisissä tasoissa. Kuitenkin viistetyillä tai muilla huuli-muodoilla kahden huulen tasot voivat olla toisiaan leikkaa-via.

On selvää kyseisen keksinnön yhteydessä, että tämä suulak-25 keen huulien porrastettu rakenne vaikuttaa päällystysväliin sekä keski- että takahuulien alla rajapinta-alueessa. Koska keskihuuli on porrastettu kohti rainaa, tämän huulen alla oleva päällystysväli on pienempi kuin takahuulen alla oleva päällystysväli. Sen seurauksena, jos suulake on oikein si-30 joitettu rainan suhteen, keskihuulen alapuolinen painegra-dientti on suunnilleen nolla, kun taas takahuulen alapuolinen painegradientti on negatiivinen. Jälleen, tämä suhde on ainakin rajapinta-alueessa takasyöttövälin suun lähellä. Muista huulirakenteista (kuten esimerkiksi viisteistä) ja 35 suulakkeen tulokulman säädöistä johtuen keskihuulen alapuolisten ja takahuulen alapuolisten painegradienttien välinen suhde voi vaihdella eri tavalla. Kuitenkin rajapinta-alueessa on tärkeää, että tässä alueessa tai juuri tämän alu- 111133 12 een etupuolella painegradientti ei ole liian positiivinen rainan kulkusuunnassa.

Jos painegradientti on liian suuri tässä alueessa, virtauk-5 sessa esiintyisi tiettyjä epästabiiliuksia, minkä seurauksena olisi vikoja päällysteessä. Esimerkiksi, jos ei ole kunnollista painegradientin säätöä, pohjakerrosvirrassa voi olla "uudelleenkiertoa" keskihuulen alla. Tätä voisi esiintyä, esimerkiksi, jos keskihuulessa ei olisi alaspäin por-10 rasta, minkä seurauksena tässä alueessa olisi suurempi päällystysväli. Suuremman päällystysvälin seurauksena on erittäin positiivinen painegradientti pohjakerrosvirtauk-sessa, mikä tosi asiassa saa aikaan sen virtaamisen tulosuuntaan lyhyen matkaa ennen kääntymistään ympäri ja vir-15 taamistaan eteenpäin. Tällaisia nopeustietoja nimitetään virtauksen "uudelleenkierroksi".

Yksi tällaisten pohjakerrosvirtauksen uudelleenkiertojen vakavimmista haittapuolista on sen pyrkimys vetää pintaker-20 rosvirtausta tulosuuntaan keskihuulen alapuolella ja pois stabiliteettipisteestä. Siten erotusviiva siirtyy tulosuuntaan, eikä ole mitään takeita, että viiva muodostuu suoraan ja vakaasti. Näin ollen sekoittuminen ja diffuusio voi lisääntyä näiden kahden kerroksen välissä niiden rajapinnas-25 sa; tämän vuoksi kalvo voi olla kirjavaa tai läiskikästä.

Kokeissa suulakkeita lisättiin kuhunkin kerrokseen moniker-rosten laadun tarkkailua varten. Uudelleenkierrot voivat aiheuttaa muita vikoja. Uudelleenkiertoja on kahta tyyppiä: avoin silmukka ja suljettu silmukka. Avoinsilmukkaiset uu-30 delleenkierrot ovat vähemmän vahingollisia, koska niihin saapuva neste poistuu lyhyen ajanjakson jälkeen (pieni "viipymäaika") ennen kuin jatkaa virtaamistaan eteenpäin. Suljettusilmukkaisten uudelleenkiertojen seurauksena on kuitenkin suuri viipymäaika, koska neste jää kiinni niihin.

35 Lisäksi kaikkien uudelleenkiertojen tiedetään suosivan kol-midimensionaalista virtauskuvaa. Korkeampilämpötilaisilla nesteillä, kuten esimerkiksi sulate-PSA:t, tämän seurauksena voi olla hajoaminen, sitten hiiltyminen ja sitten juo- 111133 13 vittuminen. PSA-emulsioilla pitkittynyt leikkausdeformaatio voi aiheuttaa emulsion rikkoutumisen ja aiheuttaa partiku-laattien muodostumiseen, mikä taas johtaa juovittumiseen. Lisäksi kaikkien uudelleenkiertojen tiedetään suosivan kol-5 miulotteisen virtauksen piirteitä; se on, uudelleenkierto saa helposti aikaan rainan poikki epätasaisuuksia moniker-rosrajapinnassa samoin kuin kahdessa dimensiossa, jotka määrittävät päällystysraon.

10 Toisaalta keskihuulen alla painegradientti ei voi olla liian negatiivinen (mikä saattaisi tapahtua, esimerkiksi, jos päällystysväli olisi tässä alueessa liian pieni). Tällainen suuri painegradientti todennäköisesti johtaisi nesteen vuotamiseen tulosuuntaan. Myös, kuten edellä on mainittu, täl-15 laiset suuret painegradientit voivat antaa tulokseksi suuria leikkausjännityksiä ja muita haitallisia vaikutuksia päällysteen suorituskykyyn.

Kyseisen menetelmän mukaisesti havaitaan myös, että keski-20 huuleen suunniteltu porras voidaan saada sijoittamalla oikeaan päällystysväliin ja siirtämällä takahuulta kauemmaksi rainasta. Kuitenkin tässä parametrissä on myös vaihtokauppa. Jos päällystysväli takahuulen alla tulee sitten liian suureksi, tuloksena voi olla uudelleenkiertoja tai pyörtei-25 tä pintakerrosvirtauksessa. Yksi lisävikatyyppi, joka voi olla seurauksena, tunnetaan palteen "tärinänä", tai kaksi-dimensionaalisena värähtelynä.

Kyseinen menetelmä käsittää edelleen, suulakkeen huuligeo-30 metrioiden oikean muodon ja suulakkeen kokoonpanon ja asetuksen rainan suhteen siten, että saadaan oikeat päällys-tysvälit, lisäksi, tiettyjen nesteparametrien huolellisen analysoinnin rainaan levitettävien nesteiden suhteen. Erityisesti kyseisen keksinnön menetelmä sisältää kahden nes-35 teen suhteellisten viskositeettien analysoinnin. Edullisesti pintakerrosnesteen viskositeetin pitäisi olla suuremman kuin pohjakerrosnesteen viskositeetin. Tarkemmin sanottuna pintakerroksen viskositeetti, joka on edullisesti noin 30% 111133 14 suurempi kuin pohjakerroksen viskositeetti, on optimaalinen; kuitenkin onnistunut monikerrospäällystys saadaan, kun pintakerroksen viskositeetti on edullisesti välillä noin 50% pienemmästä 100% suurempaan (tai jopa enemmän) kuin 5 pohjakerroksen viskositeetti. Kuitenkin alan ammattimiehet tietävät, että nämä alueet voivat vaihdella jopa näiden rajojen ulkopuolella tietyllä päällystysparametrisarjalla.

Tämä viskositeettien tasapainotus on tärkeää prosessin autio tamiseksi saavuttamaan vakaa, kaksidimensionaalinen virtaus. Kuitenkin, koska virtauksessa on tällaisia korkeita leikkausnopeuksia, viskositeettianalyysin täytyy ottaa huomioon tällaisten leikkausnopeuksien aiheuttama viskositeetin muutos. Siten, esimerkiksi johtuen leikkausohenemasta, 15 minkä tahansa levitettävän nesteen viskositeetti voi vaihdella useita kertaluokkia milliPascal-sekunteja. Samanaikaisesti leikkausnopeus voi vaihdella neljä tai useampia kertaluokkia kalvonpäällystysparametrien suhteen, jotka sisältyvät kyseisen keksinnön menetelmään. Erityisesti, 20 tällaisissa päällystysolosuhteissa tavataan todennäköisesti leikkausnopeuksia, jotka ovat yli 1000 käänteissekuntia (1/s). Siten levitettävien nesteiden suhteellisia viskositeetteja pitäisi verrata näihin korkeampiin leikkausnopeuksiin.

25

Lisäksi, kyseisen keksinnön erään lisäaspektin mukaisesti, vastaavien nesteiden pintajännitykset pitäisi edullisesti analysoida, jolloin pintanesteellä on edullisesti pienempi pintajännitys kuin pohjanesteellä. Tämä tilanne auttaa 30 välttämään onteloiden muodostumisen pintakerrokseen pohja kerroksen suhteen, joita ontelolta voi muodostua dewetting-ilmiön vaikutuksesta.

Kun huuligeometriat on suunniteltu ja asetettu suulakkeen 35 suhteen, ja nesteparametrit analysoitu, kyseisen keksinnön eräs toinen tärkeä aspekti on kokeellisesti määrittää toi-mintaparametrien alue, jossa onnistunut päällystys voidaan saavuttaa. Tätä aluetta nimitetään usein "päällystysik- 111133 15 kunaksi", ja se voidaan määritellä kuvaajan päällystysväli versus suulakkeen tulokulma avulla. Siten, päällystysikku-nan määrittämiseksi, näytteitä kahdesta nesteestä levitetään kokeellisesti erilaisilla päällystysväleillä ja tulo-5 kulmilla ja päällysteen laatu havaitaan. Alue, missä riittävä päällystys saavutetaan, merkitään muistiin, sisältäen alueen, missä saavutetaan erittäin korkealaatuinen päällystys (tavallisesti kokonaispäällystysikkunan alajoukko). On edullista, että päällystysikkuna on mahdollisimman suuri, 10 jotta päällystysvälin ja/tai tulokulman epätarkkuudet eivät aiheuta päällystysvikoja tai tuotteen huononemista. Toisen dimension lisäämiseksi päällystysikkunaan samat nesteet, joita testataan, testataan myös erilaisilla viskositeeteilla .

15

Kun päällystysikkuna on määritetty, tuotantopäällystys voi edullisesti tapahtua kyseisen menetelmän mukaisesti pisteessä, joka on tulokulma-alueen keskellä ja lähellä maksi-mipäällystysväliä ja -tulokulmaa.

20

Kyseisen keksinnön laitteessa eräs toinen edullinen piirre on monikerrospäällystyssuulake, joka edullisesti käsittää painegradienttisäätimen, joka muodostaa oikean painegra-dientin rajapinta-alueen edessä. Kuitenkin, kuten on seli-25 tetty, tämä etu edullisesti saavutetaan, kun kyseinen suulake on asetettu oikein rainan suhteen oikeiden päällystys-välimittojen saamiseksi. Edullisesti on havaittu, että suulake pitäisi asettaa siten, että päällystysväli keskihuulen alla (erityisesti rajapinta-alueessa) on suunnilleen kaksi 30 kertaa pohjakerroksen märkäkalvopaksuus suulakkeen takana (ennen kuivausta). Pitäisi korostaa uudelleen, että tämä paksuus on kuitenkin ainoastaan tästä erityisestä virtauksesta keskikerroksen alapuolella levitettävän pohjakerroksen paksuus. Toisaalta, takahuulen alla (erityisesti raja-35 pinta-alueessa) olevan päällystysvälin pitäisi olla suuremman kuin yhden kerran mutta ei suuremman kuin kaksi kertaa märkäkalvon paksuus menosuuntaan. Tässä viimemainitussa tapauksessa tämä paksuus on molempien kerrosten sekä minkä 111133 16 tahansa edeltävien kerrosten yhdistetty paksuus. Siten on selvää, että nämä periaatteet pätevät minkä tahansa kerros-määrän monikerrospäällystykseen termien "pohjakerros" ja "pintakerros" viitatessa mihin tahansa kahteen vierekkäi-5 seen kerrokseen. Huomataan myös, että nämä suhteet hieman vaihtelevat nesteiden ei-newtonilaisista ominaisuuksista ja muista muuttujista johtuen.

Toisaalta kyseinen laite sallii monikerrospäällystysproses-10 sin optimoinnin. Kyseisen keksinnön mukaisesti konstruoidun suulakkeen yhdessä edullisessa suoritusmuodossa keski- ja takahuulet ovat tasaisia tai yhdensuuntaisia keskenään.

Siten mikä tahansa takahuulen läheneminen voidaan saada säätämällä suulakkeen tulokulmaa. Toisessa suoritusmuodossa 15 kuitenkin päällystysprosessin optimointia helpotetaan viis-toamalla takahuuli siten, että sillä on jossain määrin suppenemista, jopa ilman mitään tulokulmasäätöä. Tällä parannuksella voidaan lisätä suulakkeen "toimintaikkunaa". Tämä tarkoittaa, että voidaan saada onnistunut päällystys, jopa 20 jos tiettyjä päällystysparametreja ei voida tarkasti kontrolloida. Toisaalta suurempi toimintaikkuna lisää suuremman laatuikkunan mahdollisuutta, missä paras päällystys tapahtuu. Lisäksi suuri toimintaikkuna sallii vähemmän ammattitaitoisen henkilön suorittaa päällystäminen onnistuneesti.

25 Lisäksi voidaan valmistaa tuotteita, jotka koostuvat suuremmasta nestevalikoimasta, jopa yksikerrostuotteita.

Kyseisen suulakelaitteen eräässä toisessa aspektissa etu-huuli on sijoitettu kohti rainaa keskihuulen suhteen. Tällä 30 myös saadaan suureneva painegradientti tulosuunnassa ja se auttaa sulkemaan palle suulakkeen huulten alla ja välttämään tulosuuntaan vuotaminen. Pohjakerroksessa on aina uu-delleenkiertoa etuhuulen alla. Kuitenkin tavallisesti tällainen uudelleenkierto on avoin siten, että se ei vaikuta 35 negatiivisesti pohjakerroksen laatuun. Tämä etuhuuli voi olla "litteä" tai yhdensuuntainen rainan kanssa, tai se voi olla viistetty tai kulmassa siihen nähden. Edullisesti viiste edustaa loittonemista rainan kulkusuunnassa. Tällä 111133 17 profiililla on positiivinen painegradientti tulosuunnassa, mikä edelleen auttaa tiivistämään palteen.

Kun kyseisen laitteen etu- ja takahuulet on viistetty, kes-5 kihuulta pidetään edullisesti lähellä tasaista (siinä mielessä, että se on suunnilleen yhdensuuntainen rainan kanssa ottamatta huomioon mitään kaarevuutta). Tämä voidaan saavuttaa, jopa käytön aikana, koska tulokulmasäädöt minimoidaan edellä mainittujen huulien viistouksesta johtuen. Kes-10 kihuulen tasaisuus, yhdessä sopivan päällystysvälin kanssa, muodostaa nollapainegradientin virtaukseen, millä edullisesti vältetään uudelleenkierrot ja vielä vähennetään leikkausnopeutta ja leikkausjännityksiä, kuten edellä on selitetty. Litteällä keskihuulella on myös se etu, että se vä-15 hentää tulosuuntaan tapahtuvan vuodon riskiä. Lisäksi tämä keskihuuli on kallein valmistaa, ja viisteen poissaolo auttaa vähentämään kustannuksia.

Pitäisi panna merkille, että muut huuligeometriat ovat mah-20 dollisia kyseisen keksinnön etujen saamiseksi. Myös muut paineensäätömuodot ovat mahdollisia.

Siten, kyseisen laitteen suulakehuuligeometrian eräässä toisessa aspektissa painegradientin säätö voidaan myös saa-25 vuttaa huulirakenteilla, joilla on tietty pituus, erityisesti keski- ja takahuulien pituus. Eli on selvää, että suulakkeen huulien pituus vaikuttaa päällystysväliin, jos suulakkeen tulokulmaa säädetään. Tavallisesti, negatiivisella tulokulmalla (suulakkeen huulien suppeneminen rainan 30 kanssa eteenpäin suunnassa), päällystysväli kunkin huulen etuosassa on suurempi kuin kunkin huulen takaosassa. Tämä on erityisesti totta tarkasteltaessa tukitelan kaarevuutta. Kuten edellä on mainittu, jos päällystysvälit ovat liian suuria, esiintyy uudelleenkiertoja epäsopivista painegra-35 dienteista johtuen aiheuttaen näin erotusviivan paikan kontrolloinnin menetyksen ja huonon päällystyslaadun.

18 111133

Lisäksi, kuten edellä on mainittu, virtauksessa esiintyy leikkausjännityksiä palteessa johtuen ensi sijassa nopeasti liikkuvasta rainasta. Vaikka leikkausnopeus on siedettävissä nesteen ominaisuuksien suhteen, leikkauksen kestolla voi 5 olla vahingollisia vaikutuksia nesteen laatuun. Mitä pidemmät huulet, sitä pidempään nesteeseen vaikuttavat leikkausjännitykset. Siten on tärkeää, kun suunnitellaan suulakkeen huulen geometrioita, ottaa huomioon päällystysraon suulakkeen huulien pituus, samoin kuin leikkausjännitysnäkökoh-10 dat.

Sen vuoksi kyseisen suulakelaitteen eräs tärkeä aspekti on se, että huulen pituudet on minimoitu samalla kun niillä on riittävä pituus kehittää stabiili, suoraviivainen virtaus.

15 Ehkä tärkein suulakkeen huulen pituus on takahuuli. Tämän huulen pitää olla riittävän pitkä virtauksen kehittämiseksi. Tällainen huuli voi olla pituudeltaan välillä 0,1-3 millimetriä, jolloin noin 0,8-1,2 mm on edullinen. Keski-huuli voi myös olla välillä 0,1-3 mm, mutta on edullisesti 20 noin 0,3-0,7 mm pitkä. Ylähuuli, toisaalta, voi olla pidempi kärsimättä nesteen leikkausjännityksistä, koska kulku-matka pienenee. Lisäksi pidempi etuhuuli auttaa tiivistämään palteen. Siten välillä 1-3 mm oleva huuli on edullinen, jolloin noin 1,5-2,5 mm on sopiva.

25

Eräs toinen kyseisen laitteen aspekti on etu- ja takasyöt-tövälien kulma toisiinsa nähden. Koska keskihuulen pituus on minimoitu, suulakkeen keskikappaleen, joka muodostaa keskihuulen, täytyy olla riittävän leveä, jotta sillä on 30 lujuutta tukea hienoksi koneistettua suulakkeen huulta. On havaittu, että näiden kahden syöttövälin välinen noin 30 asteen kulma on optimaalinen; vaikka huomautetaan, että tämä kulma ei vaikuta tässä selitettyyn virtauskuvaan.

35 Näin ollen kyseisen keksinnön monikerrossuulakepäällystys-laitteessa on takasyöttövälialue, jolle on tunnusomaista painegradienttisäädin, joka muodostaa stabiilin virtauksen pohjakerroksen (sisältäen mitkä tahansa aiemmin levitetyt 111133 19 kerrokset) ja pintakerroksen välillä. Tämä painegradientti saadaan keskihuuli- ja takahuuligeometrioiden yhdistelmän avulla, minkä seurauksena on riittävä painegradientti rajapinta-alueessa, joka ei ole niin positiivinen aiheuttaak-5 seen uudelleenkiertoja.

Siten kyseisen keksinnön laite käsittää edullisesti lisäksi suulakkeen ohuiden kalvojen levittämiseksi monikerroksises-ti alustalle, jolloin suulakkeessa on suulakkeen huuliin 10 muodostettu painegradienttisäädin, mainitun säätimen ollessa sovitettu siten, että suulaketta säädetään rainan suhteen liian positiivisen painegradientin välttämiseksi juuri rajapinta-alueen edessä. Keksintö käsittää lisäksi suulakkeen, jossa mainittu painegradienttisäädin käsittää porras- 15 tetun geometrian keskihuulen takakulman ja takahuulen etu kulman suhteen, mainitun portaan suuruuden ollessa edullisesti välillä noin 0-0,102 mm (0-0,004 tuumaa). Keksintö käsittää edelleen keski- ja takasuulakehuulipituudet, jotka ovat edullisesti välillä noin 0,1-3 mm, ja etu- ja takahuu-20 let, jotka voivat olla viistettyjä. Etuhuuli on kulmassa siten, että loittonee rainan suhteen rainan kulkusuunnassa kulman, joka on edullisesti noin nollasta kahteen asteeseen. Takahuuli on kulmassa siten, että se lähestyy rainaa rainan kulkusuunnassa kulman, joka vaihtelee edullisesti 25 noin nollasta 5 asteeseen.

On edullista, että kyseisen keksinnön mukaisesti konstruoitu suulake sisältää ensimmäisten ja toisten huulten tasot, jotka on muodostettu suulakkeen ulkopäähän, jotka tasot 30 määrittävät porrastoiminnon poispäin alustasta alustan kulkusuunnassa. Edelleen ensimmäisten ja toisten huulten tasot ovat edullisesti toisiaan leikkaavissa tasoissa. Edullisimmin suulake käsittää kolmannen huulen, joka on muodostettu suulakkeen ulkopäähän, kolmannen huulen toisen huulen taka-35 na alustan kulkusuunnassa ja siirretty ulospäin toisen huulen suhteen suuntaan, joka on oleellisesti kohtisuorassa alustaan nähden.

20 111133

Yhteenvetona kyseisen keksinnön monikerrossuulakepäällys-tysmenetelmä ja -laite parantavat päällystysprosessin optimointia. Kyseisen keksinnön menetelmässä vaihe, jossa säädetään kahden vierekkäisen kerroksen painegradientteja, 5 käsittää edullisesti vaiheen, jossa sijoitetaan erotusvii-van paikka suulakkeen suhteen siten, että pintakerroksen virtaus ei tunkeudu pohjakerroksen virtaukseen. Edelleen on edullista, että pintakerroksen viskositeetti on suurempi kuin pohjakerroksen viskositeetti, ja se on myös edullista, 10 että pintakerroksen viskositeetti on suurempi kuin pohjakerroksen viskositeetti alustan suuremmilla kulkunopeuksilla. Kyseisen keksinnön menetelmä edullisesti käyttää suulaketta, jossa on takahuuli ja etuhuuli, jolloin menetelmä käsittää vaiheen, jossa erotusviiva sijoitetaan etuhuulen 15 takareunaan.

Siten ammattitaitoinen tai jopa vähemmän ammattitaitoinen henkilö voi säätää päällystysvälin, tulokulman, syöttövä-lin, virtauksen ja rainaparametrit onnistuneen päällysteen 20 saamiseksi. Kyseistä keksintöä voidaan käyttää laajalla päällyste- ja alustajoukolla monien olemassa olevien tuotteiden tuottamiseksi halvalla hinnalla, sekä uudempien tuotteiden tuottamiseksi. Uusia päällystyskoneita voidaan valmistaa halvemmalla, ja vanhoja päällystyskoneita voidaan 25 tehdä monipuolisemmiksi kyseisen keksinnön avulla.

Kuvio 1 on perspektiivikuva monikerrossuulakkeesta, jota voidaan käyttää kyseisessä keksinnössä, suulakkeen ollessa sijoitettu liikkuvan rainan viereen, joka 30 raina kulkee tukitelan ympäri.

Kuvio 2 on kuvaaja leikkausnopeus versus viskositeetti kolmesta rainalle levitettävästä näytenesteestä kyseisen keksinnön mukaisesti.

Kuvio 3 on toinen kuvaaja leikkausnopeus versus viskositeetti erilaisilla levitettävillä näytenesteillä.

35 111133 21

Kuvio 4 on lähipoikkileikkauskuva päällystysvälistä, joka muodostuu yksikerrossuulakkeen ja liikkuvan rainan väliin, kuvan havainnollistaessa tiettyjä nestemekaniikan periaatteita, joita hyödynnetään kysei-5 sessä keksinnössä.

Kuviot 5a, 5b, 5c ja 5d ovat kaaviollisia esityksiä no- peusprofiileista, jotka muodostuvat kuviossa 4 esitetyssä 10 päällystysvälissä tietyissä päällystysolosuhteissa.

Kuvio 6 on lähipoikkileikkauskuva kuviossa 1 esitetyn mo-nikerrossuulakkeen päällystysvälistä havainnollis-15 taen edelleen erilaisten päällystysparametrien säätämistä kyseisen keksinnön mukaisesti.

Kuvio 7 on poikkileikkauslähikuva kuviossa 6 esitetyn päällystysvälin rajapinta-alueesta havainnollista-20 en yksityiskohtaisemmin kyseisen keksinnön huuli- geometrioiden ja päällystysvälin säätövaiheiden välistä suhdetta.

Kuvio 8 on kaaviollinen esitys uudelleenkierrosta, jota 25 voi esiintyä pohjakerrosnesteessä, ellei seurata kyseisen keksinnön vaiheita.

Kuvio 9 on kaaviollinen esitys pyörteestä, joka voi muodostua pohjakerrosnesteeseen, ellei seurata kysei-' 30 sen keksinnön vaiheita.

Kuvio 10 on poikkileikkauslähikuva kuvion 7 monikerrossuu lakkeesta havainnollistaen vaihetta, jossa suulaketta, jolla on negatiivinen tulokulma, säädetään 35 rainan suhteen.

Kuvio 11 on kaaviollinen esitys uudelleenkierroista, joita voi esiintyä suulakkeen huulien alla, kun kuviossa 111133 22 10 esitetyn tulokulraasäädön tuloksena on liian suuria päällystysvälejä huulten etuosissa.

Kuvio 12 on poikkileikkauslähikuva, joka havainnollistaa 5 kyseisen keksinnön vaihetta, jossa etu- ja taka- huulet viistetään.

Kuvio 13 on kaaviollinen kuva uudelleenkierroista, joita voi esiintyä syöttöväleissä, ellei niitä ole oi-10 kein mitoitettu kyseisen keksinnön mukaisesti.

Kuvio 14 on kuvaaja päällystysväli versus tulokulma havainnollistaen vaihetta, jossa kokeellisesti määritetään onnistunut päällystysikkuna samoin kuin laa-15 tuikkuna tietyllä päällystysparametrijoukolla.

Ennen keksinnön yksityiskohtaista selittämistä huomautetaan, että kyseinen keksintö ei rajoitu kahden kerroksen päällystämiseen, vaan käsittää lisäksi minkä tahansa ker-20 rosmäärän levittämisen sisältäen yhden nesteen samanaikaisen levittämisen useaksi kerrokseksi. Siten sen piirustuksia ja selityksiä ei pitäisi pitää rajoittavina kyseisen keksinnön suojapiirin suhteen; lisäksi kyseisen keksinnön menetelmää ei pitäisiä rajoittaa mihinkään tiettyyn järjes-25 tykseen sen vaiheiden suhteen, lukuun ottamatta tapauksia, joissa nimenomaan huomautetaan.

Viitaten kuvioon 1 on esitetty jonkin verran kaaviollisesti tyypillinen suulakepäällystysoperaatio. Suulake 20 on esi-30 tetty sijoitetuksi liikkuvan alustan tai rainan 22 viereen, joka kulkee nuolen 24 suuntaan. Raina 22 kulkee tukitelan 26 ympäri ohittaessaan monikerrossuulakkeen 20 ulkopään. Kuten kuviossa 1 on esitetty, on selvää, että sekä suulakkeella 20 että rainalla 22 on oleellisesti yhtä suuri le-35 veys, siten että suurimman osa alustan tai rainan koko leveydestä päällystää neste, joka virtaa ulos suulakkeesta ja rainalle.

111133 23

Suulake 20 on modulaarinen siten, että se voidaan koota useista yksittäisistä osista ja sitten asettaa päällystys-koneeseen integraalisena laitteena. Jokainen suulake-elementti koostuu tavallisesti jakoputkistosta 19 ja ulompana 5 olevasta suulakeosasta 21. Suulakeosan ulointa osaa nimitetään suulakkeen huuleksi 29, jota selitetään ja kuvataan yksityiskohtaisemmin kuvion 4 yhteydessä. Koska suulake 20 on modulaarinen, erilaisia suulakkeen huulien 29 yhdistelmiä voidaan koota ilman välttämättömiä muutoksia muihin 10 suulakeosiin ja huuliin 29.

Kuten vaakasuoralla nuolella 28 on kuviossa 1 esitetty, suulaketta 20 voidaan siirtää radiaalisesti tukitelaa 26 kohti ja poispäin siitä päällystysvälin 30 säätämiseksi, 15 joka päällystysväli määritellään suulakkeen huulien 29 ja rainan 22 välisenä etäisyytenä. Lisäksi suulakkeen 20 tulo-kulmaa (a) voidaan säätää, kuten nuolella on esitetty kuviossa 1.

20 Suulakkeen 20 elementtejä erottaa hieman toisistaan raot tai syöttövälit, jotka sallivat päällystysmateriaalin virrata suulakkeessa 20 olevasta jakoputkistosta 19 suulakkeessa 20 olevien näiden syöttövälien läpi ja liikkuvalle rainalle 22. Kuvion 6 monikerrossuulakkeessa on esitetty 25 kaksi syöttörakoa 52, 54. Kuitenkin kuten edellä on huomautettu, on selvää, että kyseisen keksinnön periaatteet ovat yhtä hyvin päteviä useisiin kerroksiin kahden lisäksi.

Kyseisen keksinnön yhdessä aspektissa tasaisesti levitetty 30 kalvo rainan poikkisuunnassa saadaan monikerrostuotteen muodostamiseksi rainalle levitettävien nesteiden viskositeettien ja muiden fysikaalisten parametrien huolellisella analysoinnilla. Tämä tasaisuus antaa korkealaatuisen tuotteen. Tämän analyysin lisäksi kyseisen keksinnön mene-35 telmä sisältää suulakkeen huulien suunnittelun ja niiden sijoituksen rainan suhteen nestemekaniikan tärkeiden periaatteiden mukaisesti virtauksen painegradienttien säätämiseksi toiminnan aikana. Näiden suulakkeen huulen suunnitte- 111133 24 lu- ja suulakkeen asennusvaiheiden tuloksena on kahden vierekkäisen nestekerroksen erotusviivan kontrollointi stabi-liteettipisteessä ja varmistuminen vakaasta, kaksidimen-sionaalisesta virtauksesta. Onnistuneen toiminnan varmista-5 miseksi voidaan määrittää päällystysikkuna (sisältäen laa-tuikkunan) ja optimaalinen toimintapiste.

Kuten edellä on mainittu, kyseisen menetelmän yhdessä tärkeässä aspektissa useiksi kerroksiksi alustalle tai rainal-10 le levitettävien nesteiden tietyt fysikaaliset parametrit analysoidaan sen todennäköisyyden suhteen, että saadaan tasaiset kalvonpaksuudet rainan poikkisuunnassa. Näistä parametreistä on ehkä tärkein nesteen viskositeetti. Tarkemmin sanottuna, on selvää, että kahden levitettävän vie-15 rekkäisen kerroksen viskositeettien suhde täytyy analysoida huolellisesti ja, jos mahdollista tai käytännöllistä, säätää optimaalisen alueen sisällä olevaan arvoon.

Esimerkiksi, on havaittu, että jos pintakerrosnesteen vis-20 kositeetti on välillä 50% pienemmästä 100% suurempaan kuin pohjakerrosnesteen viskositeetti, paremmat päällystystulok-set ovat todennäköisiä, vaikka muut suhteet voivat myös antaa hyviä päällystystuloksia, jos muut parametrit on optimoitu. Optimaalisesti pintakerroksen viskositeetin pitäi-25 si edullisesti olla noin 30% suuremman kuin pohjakerrosten viskositeetit. Viskositeettisuhteet tässä alueessa antavat stabiilimman virtauksen. Tarkemmin sanottuna suurempi pintakerroksen viskositeetti vähentää "kerrosten väliseksi juovittumiseksi" nimitettyjen rainan poikkisuuntaisten vi-30 kojen riskiä, jossa juovittumisessa pinta- ja pohjakerrokset vaihtelevat keskenään rainan poikki mieluummin kuin muodostavat kaksi yhtenäistä kalvoa toinen toisensa päällä.

On selvää, että levitettävien nesteiden viskositeetit mää-35 rää suureksi osaksi tuotettavien monikerrostuotteiden luonne. Eli toisen tai toisen nesteen viskositeetin säätäminen ei saata olla mahdollista tai käytännöllistä kustannuksista, syötöstä, jakelusta tai muista muuttujista riippuen.

111133 25

Kuitenkin jossain määrin nesteiden viskositeetit voidaan "sovittaa" suotavien päällystysolosuhteiden saamiseksi. Esimerkiksi, jos halutaan suurempaa virtausstabiliteettia, voi olla mahdollista lisätä pintakerroksen viskositeettiä 5 ohentimia lisäämällä. Samoin pohjakerroksen viskositeettiä voidaan vähentää lisäämällä ohentimia, kuten esimerkiksi vettä, liuotinta, jne. Toisaalta tällaiset ohentimet, ja erityisesti liuottimet, muodostavat muita ongelmia kuten esimerkiksi ympäristÖhuolia, pidempiä kuivausaikoja, jne.

10

Viskositeettejä analysoitaessa täytyy kuitenkin ottaa huomioon leikkausnopeudet, jotka liittyvät tiettyyn nesteeseen tavallisissa päällystysolosuhteissa. Tällaiset leikkausnopeudet vaihtelevat useita kertaluokkia, mutta tavallisesti 15 ylittävät 1000 käänteisarvosekuntia (l/s) useimmissa kohdissa pitkin palletta. Siten näillä leikkausnopeuksilla nesteiden suhteelliset viskositeetit voivat vaihdella laa-j asti.

20 Kuvio 2 esittää leikkausnopeus/viskositeetti-kuvaajaa, jossa esitetään, että pintakerros A levitetään toisen nesteen päälle, joka on formuloitu kahdessa eri viskositeetissa (B ja B'), missä B' on suurempi kuin B. Tässä kuvaajassa leikkausnopeudet esitetään alueessa 0,1 - 100.000 l/s; vaikka 25 analyysialue on leikkausnopeuksilla noin 1000 l/s:n yläpuolella. Huomautetaan, että kerrosten A ja B välinen viskosi-teettisuhde muuttuu merkittävästi suuremmilla leikkausnopeuksilla verrattuna alempiin leikkausnopeuksiin. Lisäksi, edellä olevaan analyysiin perustuen, oletettaisiin, että 30 nesteen A ja B yhdistelmä päällystäisi hyvin, koska A:n viskositeetti on suurempi kuin B:n. Todellakin onnistunut päällyste saatiin kokeellisesti, mutta aluksi ainoastaan alemmilla rainannopeuksilla. Suuremmilla rainannopeuksilla palle vuosi tulosuuntaan, mikä on virheellinen tilanne, 35 jota selitetään yksityiskohtaisemmin alla. Syynä siihen, että tämä tilanne esiintyi kyseisessä esimerkissä, on virtauksen nestemekaniikassa ja liittyy pienempiviskositeetti-sen nesteen (nesteen B tässä esimerkissä) vaikeuteen kehit- 111133 26 tää riittävä tulosuunnan painegradientti etuhuulen alla palteen sulkemiseksi, joka muodostuu taaksepäin, osaksi viskoosimmasta nesteestä (A). Tämä havainnollistaa useiden periaatteiden vuorovaikutusta, joka täytyy ottaa huomioon 5 tässä nesteen viskositeettianalyysissä. Esimerkiksi, tämä tulosuuntaan vuotamistilanne voidaan korjata useilla mahdollisilla tavoilla. Yksi sisältää huuligeometrioiden suunnittelemisen kyseisen keksinnön menetelmän periaatteiden mukaisesti, joita selitetään yksityiskohtaisemmin alla.

10 Eräs toinen sisältää näiden kahden nesteen suhteellisten viskositeettien säätämisen.

Esimerkiksi, kun nesteitä A/B' levitettiin kokeellisesti, saatiin hyviä päällystystuloksia suurella rainannopeusalu-15 eella. Tämä sen vuoksi, kuten kuvio 2 graafisesti esittää, että kahden nesteen viskositeetit on tasapainotettu tai paremmin sovitettu suurilla leikkausnopeuksilla. Esimerkiksi nesteen B' viskositeetti on yli kaksi kertaa B.*n viskositeetti. Täytyy kuitenkin mainita, että B':n viskositeetti 20 ei oleellisesti ylittänyt pintakerroksen A viskositeettia.

Tätä tilannetta on havainnollistettu kuviossa 3, joka esittää leikkausnopeus versus viskositeetti -kuvaajaa kahdella näytenesteellä C ja D. Tässä esimerkissä neste C levitetään 25 nesteen D päälle. Tässä kuvaajassa ainoastaan korkean leikkausnopeuden viskositeetit täytyy analysoida. Siten kuviosta 3 havaitaan, että suurimmassa osassa tyypillistä leik-kausnopeusaluetta pohjakerroksen D viskositeetti ylittää pintakerroksen C viskositeetin. Näissä käänteisissä vis-30 kositeettiolosuhteissa on havaittu, että on vaikeaa saavuttaa stabiili päällystäminen, ja, vaikka monikerrospäällys-tys voi olla mahdollista, on vaikeaa saavuttaa hyvää laatua. Kunnollisissa viskositeettiolosuhteissa tietyn operaation päällystysikkuna on suurempi lisäten näin stabiilin 35 virtauksen todennäköisyyttä.

On selvää, alan ammattimiehille, että laajasti erilaisia viskositeettisuhteita tavataan valmistettaessa erityinen monikerrostuote. Siten edellä olevia esimerkkejä ei pidetä tyhjentävinä nesteanalyysin alalla, joka sisältyy kyseisen keksinnön menetelmän vaiheisiin.

27 111133 5 Eräs toinen nesteanalyysin aspekti sisältää levitettävien nesteiden suhteelliset pintajännitykset. On havaittu, että tiettyjen vikojen, kuten esimerkiksi dewetting-ilmiön tai onteloiden, tai tietyssä kerroksessa olevien onteloiden, riskiä voidaan vähentää, jos pintakerroksen pintajännitys 10 on pienempi kuin pohjakerroksen. Näissä olosuhteissa paikallinen pintajännitys (sisältäen dynaamisen pintajännityksen kalvonmuodostusalueessa) pyrkii sulkemaan tällaiset ontelot. Pintajännitystä voidaan pienentää pintakerroksessa, jossakin määrin, käyttämällä tehokkaita pinta-aktiivi-15 siä aineita tai muita orgaanisia, liukoisia nesteitä (alkoholia, ketonia, jne.).

Näin ollen menetelmän nesteanalyysiaspekti kyseisessä keksinnössä on tärkeä suotuisien päällystysolosuhteiden saarni-20 seksi. Huulirakenteesta ja menetelmän suulakkeen asetusas-pekteista kerrotaan yhdessä alla; kuitenkin seuraava informaatio, joka liittyy yksikerrospäällystykseen, selittää, kuinka nuo kyseisen keksinnön menetelmän aspektit auttavat saavuttamaan stabiilin virtauksen.

25

Kyseisen keksinnön etujen ymmärtämisen auttamiseksi on tärkeää ymmärtää päällystysvälin 30, märkäkalvonpaksuuden ja nestepainegradientin välinen suhde. Tätä voidaan parhaiten havainnollistaa ja selittää yksikerrospäällystysprosessin 30 suhteen.

Siten, kuvioon 4 viitaten, on esitetty kaaviollinen poikki-leikkauslähikuva, joka on otettu suulakehuulien 36 parista, joka on sijoitettu liikkuvan rainan 22 viereen päällystys-35 välin 30 ("c.g.") muodostamiseksi. Huomautetaan kuvion 1 suhteen, että suulaketta 20 on kierretty myötäpäivään noin 90 astetta tämän havainnollistamisen helpottamiseksi. Lisäksi rainan 22 on esitetty olevan tasaisen tai vaa 111133 28 kasuoran, kun taas sillä on tosi asiassa jossain määrin kaarevuutta, kun se mukautuu tukitelaan (ei esitetty). Kuitenkin kuviossa 4 esitetty konfiguraatio on hyvä approksimaatio nestemekaniikasta, jota esiintyy nestepalteessa 42, 5 joka muodostuu päällystysväliin 30 suulakkeen huulten 36 ja liikkuvan rainan 22 välissä.

Viittauksen helpottamiseksi "taka" viittaa rainan 22 kulkusuuntaan, kun taas "etu" on vastakkaiseen suuntaan tai valo semmalle. Siten etuhuuli 36a on muodostettu etusuulakeosan 38a uloimpaan kärkeen, kun taas takahuuli 36b on muodostettu takasuulakeosan 38b uloimpaan kärkeen. Nämä kaksi suula-keosaa 38a,b muodostavat väliinsä päällystysraon tai syöt-tövälin 40, josta neste virtaa liikkuvalle rainalle 22.

15 Kuten kuviossa 4 on esitetty, neste liikkuu ensiksi vastavirtaan ja kääntyy sitten virtaamaan myötävirtaan avoimena uudelleenkiertona palteessa 42. Palletta 42 rajoittaa etu-reunassa etumeniski 44 ja sen takareunassa takameniski 46 tai kalvonmuodostusalue. Jos neste, äärimmäisistä olosuh-20 teista johtuen, pakenee palteesta 42 ja liikkuu tulosuuntaan, tätä nimitetään tulosuuntaan vuotamiseksi.

Päällystysväli 30 on esitetty dimensiona A kuviossa 4. On selvää, erityisesti myöhempiin piirustuksiin viitattuna, 25 että päällystysväli 30 voi vaihdella pitkin huulten 36 pituussuuntaa erilaisten huuligeometrioiden, huulen koneis-tusvikojen, kulmassa olevien tai viistottujen huulien, suulakkeen säätöjen tulokulman, jne. mukaisesti.

30 Virtauksen märän kalvon paksuus (h) on esitetty palteen 42 takana. Se määritellään virtauksen paksuudeksi ennen kuivaamista. Virtauksen painegradientti erilaisissa pitkittäissuuntaisissa kohdissa on yhteydessä märän kalvon paksuuteen (f.t.) ja päällystysväliin 30 tässä kohdassa, jol-35 loin on selvää, että tietyllä virtaamalla (Q) kalvon paksuus ja rainan nopeus ovat kääntäen verrannollisia. Siten newtonilaisella nesteellä, joka virtaa vakaassa tilassa, nopeus annetaan seuraavasti: 111133 29 u= Öyt^ (^p)1(y)2. (if)] a 2μ ax a a missä: u = nesteen nopeus eteenpäin; ΰ = rainan nopeus; a = päällystysväli (c.g.); 5 μ - nesteen viskositeetti; x = vaakakoordinaatti eteenpäin suunnassa; y = pystykoordinaatti, joka menee huulesta rai naan; ja dp/dx = painegradientti eteenpäin suunnassa.

10 Tästä yhtälöstä huomataan, että virtauksen nopeus (u) koostuu kahdesta komponentista. Ensimmäistä komponenttia voidaan luonnehtia "vastuskäyttöiseksi" komponentiksi, jossa virtauksen nopeus vaihtelee suorassa suhteessa rainan no-15 peuteen. Toista komponenttia voidaan nimittää "painekäyt-töiseksi" komponentiksi siten, että virtauksen nopeus on verrannollinen painegradienttiin (dp/dx) tietyssä pisteessä. Käyttämällä virtaaman (Q) määritelmää edellä oleva yhtälö integroidaan painegradientin ratkaisemiseksi, jolloin 20 saadaan: Φ = 12μ f Ua _ c) dx a3 2

Koska Q=hu, painegradientti voidaan ilmaista päallystysvä-lin (a) ja märän kalvon paksuuden (h) avulla: Φ = 12μΰ / a _ h) dx a3 2 25 Siten siellä missä h={l/2)a (tai toisin sanoen, päällystys- väli on kaksi kertaa märän kalvon paksuus), dp/dx=0. Siten, näiden tunnettujen suhteiden mukaisesti, virtauksen nopeus ja siihen liittyvä painegradientti tietyssä pisteessä pal- 111133 30 teessä voidaan määrittää tietyllä päällystysväli/kalvonpak-suus-suhteella. Nopeus voidaan merkitä nopeusprofiiliksi, sellaisiksi joita on esitetty kuvion 5 muodostavassa kaavioesitysten sarjassa. Kaikissa tapauksissa, joita selite-5 tään alla, huomautetaan, että siellä missä y=0 (suulakkeen huulessa), virtauksen nopeus (u) on nolla; mutta kun y=a (rainassa), virtauksen nopeus on yhtä suuri kuin rainan nopeus (u). Kun päällystysväli on asetettu kaksinkertaiseksi märän kalvon paksuuteen nähden, ^P=0 dx 10

Kuvio 5a esittää päällystystilannetta, jossa päällystysväli 30 on täsmälleen kaksi kertaa kalvon paksuus. Tässä tilanteessa nesteen paine on vakio antaen painegradientin nolla.

15 Kuitenkin, kuten edellä on mainittu, päällystysvälin olosuhteet voivat muuttua johtuen lukuisista muuttujista. Siten kuvio 5b esittää tilannetta, missä päällystysväli 30 on vähemmän kuin kaksi kertaa kalvon paksuus eteenpäin. Näissä olosuhteissa nopeusprofiili on kovera eteenpäin suunnassa 20 osoittaen näin negatiivista painegradienttia. Tämä negatiivinen painegradientti muodostaa paineenlaskun pitkin taka-huulta 36b eteenpäin suunnassa. Paineet etualueissa ovat suurempia lisäten siten nesteen nopeusarvoja ja saaden sen työntämään eteenpäin tai pullistamaan nopeusprofiilia, ku-25 ten kuviossa 5b on esitetty.

Toisaalta kuvio 5c esittää tilannetta, missä päällystysväli 30 on kolme kertaa kalvon paksuus (h). Näissä olosuhteissa painegradientti eteenpäin on suurempi kuin nolla tarkoitta-30 en sitä, että virtaus kokee lisääntyvän paineen eteenpäin.

Tällä paineenlisäyksellä on pyrkimys vähentää nopeutta, mikä tekee nopeusprofiilista kuperan eteenpäin suunnassa.

111133 31

Lopuksi kuvio 5d esittää tilannetta, kun päällystysväli 30 on suurempi kuin kolme kertaa kalvon paksuus (h). Jälleen painegradientti on positiivinen, mutta enemmän siten kuin se, joka on esitetty kuviossa 5c. Siten kohdataan jopa suu-5 rempi paine eteenpäin, mikä itse asiassa aiheuttaa virtauksen liikkumisen taaksepäin lyhyen matkaa ennen kääntymis-tään ja kulkemistaan eteenpäin. Tämä tilanne havainnollistaa periaatteellista syytä uudelleenkiertoon nesteessä.

Tätä uudelleenkiertoa voi esiintyä etuhuulen 36a alla, ku-10 ten kuviossa 4 on esitetty, mutta sitä voi esiintyä myös takahuulen 36b alla, jos päällystysväli 30 on liian suuri, kuten kuviossa 5d on esitetty.

Tällä uudelleenkierrolla, vaikka se ei ole erityisen vahin-15 gollinen kalvon laadulle yksikerrospäällystyksessä, voi olla tuhoisat seuraukset monikerrospäällystyksessä. On havaittu, että tällaiset tilanteet voidaan oleellisesti välttää oikealla huulen suunnittelulla ja kunnollisella suulakkeen kokoonpanolla ja asetuksella. Niiden välisistä suh-20 teista johtuen kyseisen keksinnön menetelmän näitä aspekteja selvitetään yhdessä alla.

Kyseisen keksinnön menetelmä kontrolloi painegradientteja nesteessä useissa päällystysolosuhteissa stabiilin virtauk-25 sen saamiseksi. Tämä saadaan aikaan suureksi osaksi huuli-geometrioiden suunnittelun ja suulakkeen kokoonpanon, asetuksen ja säätöjen avulla. Kun päällystysväli on asetettu märän kalvon paksuuteen, niin dp _ _ 6 μ uh dx a3 30 Suunniteltaessa huuligeometrioita tiettyä päällystys- ja nesteparametrisarjaa varten mikä tahansa tietty analyysi-tai laskujärjestys on mahdollinen. Yksi lähestymistapa on aloittaa takahuulesta ja liikkua taaksepäin laskien jokainen päällystysväli ja huulen pituus prosessissa.

32 111133

Aluksi täytyy määrittää eri kerrosten märkäkalvopaksuudet. Tavallisesti jokaisen kerroksen kuivakalvopaksuus saadaan tuotetiedoista päällysteen paksuutena {kuten esimerkiksi grammaa neliömetriä kohti), ja levitettävän nesteformulaa-5 tion kiintoainefraktio (kiintoaineiden prosenttimäärä nesteessä) , tiheys ja viskositeetti tunnetaan. Siten, märkä-kalvonpaksuuden saamiseksi, päällysteen paino jaetaan kiin-toainefraktion ja tiheyden tulolla. Tätä lukua voidaan sitten käyttää, edellä esitettyjen alueiden ja dimensioiden 10 mukaan, suulakkeen kaikkien päällystys- ja syöttövälien laskemiseen. Huulipituudet ja viistekulmat (tai tulokulma) voidaan myös laskea kyseisen keksinnön mukaisesti päällys-tystoimenpiteen optimoimiseksi.

15 Aloittaen takahuulen takareunasta päällystysväli voidaan asettaa kokonaismärkäkalvopaksuuteen. Tällä arvolla pitäisi saada riittävän negatiivinen painegradientti rainan kulkusuunnassa, jotta saadaan tasaisen kalvopinnan arvot. Kuten edellä on selitetty, sitten suunnitellaan tämän huulen pi-20 tuus. Viistetäänkö huuli vai annetaanko suulakkeelle negatiivinen tulokulma, tämän huulen pitäisi olla suppeneva rainan kulkusuunnassa. Kun tiedetään takahuulen kulma ja pituus, päällystysväli voidaan laskea tämän huulen etuosassa sen varmistamiseksi, että se on hyväksyttävissä rajois-25 sa.

Takahuulta suunniteltaessa huomiota pitäisi kiinnittää jonkin verran tulokulma versus viistous -kysymykseen. Kuten edellä on mainittu, viistoaminen on tavallisesti edullista, 30 koska se itse asiassa eliminoi negatiiviset kompromissit, jotka liittyvät tulokulmiin. Kuitenkin viistetyt huulet on vaikeampi koneistaa kuin tasaiset huulet; siten tarkkuudesta on jossain määrin luovuttava. On myös lisääntyneet kustannusnäkökohdat .

Kääntyen keskihuulen puoleen taka-alueessa oleva päällystysväli on kriittinen, kuten edellä on selitetty. Se pitäisi pitää noin kaksi kertaa pohjakerroksen kalvon paksuute- 35 111133 33 na, eikä sen pitäisi olla liian positiivinen uudelleenkier-ron aikaansaamiseksi tämän huulen alla. Tämän huulen pituus pitäisi minimoida liian positiivisen päällystysvälin kehittymisen todennäköisyyden pienentämiseksi aina kun tulokulma 5 asetetaan suulakkeeseen, mutta ei siihen määrään, että suoraviivaista virtausta ei voi muodostua.

Etuhuulen rakenteen sanelee.paineenlaskunäkökulmat pitkin palletta. Mikä tahansa rakenne, joka on riittävä sulkemaan 10 palteen, riittää. Loittoneva viiste rainan suunnassa on edullinen, koska paineenlasku vaihtelee neliössä etäisyyden funktiona pitkin palletta. Tämä tarkoittaa, että palteen etumeniskin paikkaa voidaan kontrolloida helpommin häiriöiden suhteen.

15

Kun huulten pituus ja kulmat on määritetty ja toivotut päällystysvälit laskettu, suulake voidaan koota eri osistaan. Tätä toteutetaan hyvin tunnetujen tekniikoiden mukaisesti käyttämällä kiilalevyjä jne. Samanaikaisesti on kui-20 tenkin tärkeää, että huulten portaat toisiinsa nähden on sijoitettu oikein. Syöttövälit täytyy myös muodostaa sijoittamalla suulakkeen ylivirtauspinnat oikein. Uudelleen-kierron välttämiseksi syöttövälien ei pitäisi olla liian leveitä. Lopuksi, suulake voidaan asettaa alkutulokulmaan 25 kuten on määritetty edellä olevilla laskelmilla tai pääl-lystysikkunan kehittämisen avulla, kuten selitetään alla.

Jos harkitaan välttämättömiksi tai toivottaviksi, näin suunnitellun ja asennetun suulakkeen erilaisten toimintapa-30 rametrien alueet voidaan määrittää. Tämä tehdään tavallisesti päällystämällä raina kokeellisesti erilaisia nes-tenäytteitä käyttämällä, joita käytetään tuotannossa, ja käymällä läpi erilaiset tulokulmat ja päällystysvälit. Voidaan myös levittää nesteitä, joilla on erilaiset vis-35 kositeetit. Tuloksena oleva informaatio voidaan esittää "päällystysikkunalla", joka osoittaa parametrialueen, jossa saadaan hyvät päällystystulokset.

111133 34

Kuvio 14 esittää tyypillistä päällystysikkunaa monikerros-rakennetta varten, joka on päällystettävä tietyllä rai-nanopeudella. Kuten on esitetty, erilaisia päällystysväli-ja tulokulmapisteitä on merkitty päällystysikkunan rajojen 5 antamiseksi. Tämän ikkunan ulkopuolella esiintyi kuvaajaan merkittyjä vikoja. Siten on selvästi toivottavaa pitää toiminta päällystysikkunan sisällä.

Huomautetaan, että negatiivisempien tulokulmien seurauksena 10 on tavallisesti pienemmät päällystysvälit eteenpäin johtuen suulakkeen kiertymisestä rainan suhteen. Kuvion 14 kuvaajassa suurempaa päällystysväliä eteenpäin edustaa tulokulma, joka on vähemmän negatiivinen (vähemmän suppeneva rainan kulkusuunnassa). Siten kyseisen keksinnön erään toisen 15 aspektin mukaisesti on toivottavaa yrittää pitää päällys-tystoiminta niissä alueissa päällystysikkunassa, missä esiintyvät suuremmat takahuulen päällystysvälit ja missä tulokulma on juuri riittävä juovittumisilmiön välttämiseksi. Toiminta näissä alueissa vähentää kohonneita leikkaus-20 jännityksiä, joiden seurauksena on huono päällystyslaatu.

Kuitenkin samanaikaisesti päällystysvälin täytyy olla riittävän uudelleenkierron välttämiseksi keskihuulen alla.

Nämä alueet käsittävät päällystysikkunan osajoukon, jota 25 nimitetään "laatuikkunaksi", ja se edustaa aluetta, missä päällystyslaatu on parasta. Lisäksi suuremmat päällystysvälit (mutta eivät ne, joiden seurauksena voi olla liian positiivisia painegradientteja) ovat, toisella tavalla, toivottavia, koska ne pienentävät paineenlaskua pitkin pallet-30 ta ja tekevät sen sulkemisen helpommaksi etumeniskissä.

Kompromissi tässä on suurempi riski häiriöiden suhteen. Eli laatuikkunassa, erityisesti pienemmällä tulokulmalla, toiminta tapahtuu lähellä vikarajaa ("juovittuminen" kuvion 14 35 esimerkissä). Häiriö voi aiheuttaa päällystysolosuhteiden, ainakin joksikin aikaa, putoamisen päällystysikkunan ulkopuolelle, minkä seurauksena on siten virheellinen tuote.

Siten on optimaalista poimia toimintapiste, joka on laa- 111133 35 tuikkimassa, mutta tarpeeksi kaukana vikarajasta, jotta tavalliset häiriöt eivät aiheuta toiminnan putoamista pääl-lystysikkunan ulkopuolelle.

5 Alan ammattimiehet ymmärtävät, että päällystysikkunat, jotka koostuvat muiden parametrien kuvaajista, ovat mahdollisia. Esimerkiksi, yleistä on piirtää rainannopeus versus kerrospaksuussuhde -kuvaaja. Mikä tahansa kahden tai kolmen relevantin päällystysparametrin yhdistelmä voidaan esittää 10 kuvaajana päällystysikkunan ja sisäisen laatuikkunan määrittämiseksi .

Tuotannossa, kuten juuri mainittiin, voi esiintyä häiriöitä tai muita epäsäännöllisyyksiä, jotka aiheuttavat vikoja 15 kalvon laatuun. Siten on edullista, kyseisen keksinnön mukaisesti, kyetä korjaamaan sellaiset viat niin pian kuin mahdollista niiden määrän ja keston minimoimiseksi. Jos mahdollista tällaisen "vianetsinnän" pitäisi tapahtua päällystyksen aikana niin, että toimintoja ei tarvitse pysäyt-20 tää.

Yksi yleisemmistä virhetilanteista, kuten edellä on selitetty, on tulosuuntaan vuotaminen. Jos tätä tapahtuu toiminnan aikana, päällystysväliä voidaan suurentaa paineen-25 laskun pienentämiseksi pitkin palletta. Vaihtoehtoisesti tulosuuntaan vuotaminen voidaan eliminoida suulakkeen tulo-kulmaa muuttamalla, mikä muodostaa suuremman päällystysvä-lin eteenpäin ja pienemmän päällystysvälin taaksepäin (so. vähemmän negatiivisen tulokulman). Muita keinoja, kuten 30 esimerkiksi nesteen viskositeetin säätämistä, voidaan käyt tää tulosuuntaan vuotamisen kontrolloimiseksi.

Eräs toinen vika on Mde-wetting"-ilmiö Jos, kalvonmuodos-tusalueessa, häiriö vaikuttaa kalvon pintaan, yksi tai 35 useampia kerroksia voi vetäytyä alla olevista kerroksista tai alustasta jättäen jälkeensä ontelon. Tämä tilanne voidaan korjata alentamalla ylempien kerrosten pintajännitystä esimerkiksi lisäämällä pinta-aktiivista ainetta noihin ker- roksiin. Myös päällystysnopeutta voidaan pienentää kalvon muodostavan alueen nesteen dynaamisen pintajännityksen pi tämiseksi stabiililla tasolla tai sen alapuolella.

36 111133 5 Viitaten kuvioon 6 on esitetty kyseisen keksinnön moniker-rossuulakkeen 20 edullisen suoritusmuodon poikkileikkausla-hikuva. On selvää, että kyseistä suulakelaitetta voidaan käyttää suulakkeiden ja muiden päällystystekniikoiden mukaisesti, jotka ovat alan ammattimiehille tuttuja, onnistu-10 neiden monikerrosrakenteiden valmistamiseksi.

Vaikkakin samanlainen kuin kuviossa 4, tämä suulake 20 koostuu etu- ja takasuulakeosista 50a ja 50c sekä näitä erottavasta keskiosasta 50b. Näiden eri osien väliin on 15 muodostettu etusyöttöväli 52 ja takasyöttöväli 54. Etusyöt-tövälistä 52 tuleva neste virtaa rainalle 22 pohjakerroksen 58 muodostamiseksi, kun taas takasyöttövälistä 54 tuleva neste virtaa pohjakerroksen päälle pintakerroksen 56 muodostamiseksi. Mainitaan, että näiden kahden syöttövälin 52, 20 54 väliin muodostuva kulma on noin 30 astetta, mikä edulli sesti muodostaa hyvän konstruktion keskihuulen 60b koneistamista varten, joka on muodostettu keskialueen 50b ulko-päähän. Kuviosta 6 mainitaan myös, että etu- ja takasuula-keosien 50a, c huulet 60a ja 60c muodostavat porrastetun 25 tai porrasmaisen konstruktion keskihuulen 60b suhteen pai-negradientin säätämiseksi tässä alueessa. Tämän suhteen tärkeyttä selitetään ja kuvataan yksityiskohtaisemmin kuvion 7 yhteydessä.

30 Kuvioista 6 ja 7 huomautetaan, että tämän porrasmaisen huu-lirakenteen seurauksena on erilaisia päällystysvälejä. Viittauksen helpottamiseksi alaindeksi b viittaa pohjakerrokseen 58, kun taas alaindeksi t viittaa pintakerrokseen 56. Siten pohjakerroksen (c.g.b) päällystysvälille on omi-35 naista kaksi erilaista arvoa, toinen etuhuulen 60a alla ja toinen keskihuulen 60b alla. Pintakerroksen (c.g.t) päällystysvälille on ominaista suurempi arvo. Kuten edellä on mainittu, nämä päällystysvälit sisältävät tärkeitä suhteita 111133 37 vastaavien virtausten kalvonpaksuuksiin eteenpäin, jotka muodostuvat niiden avulla. Siten esimerkiksi pohjapäällys-tysvälillä on tärkeä suhde painegradientin avulla pohjakerroksen 58 (f.t.b) kalvonpaksuuksiin eteenpäin, kun taas 5 pintakerroksen 56 päällystysvälillä on tärkeä suhde koko-naiskalvonpaksuuteen (f.t.t) eteenpäin (on ehkä avuliasta huomauttaa, että alaindeksi t ei saata viitata ainoastaan pintakerrokseen, vaan myös kalvon "kokonais"paksuuteen), joka sisältää pohja- ja pintakerroksien summan. Tämä sen 10 vuoksi, että päällystysvälianalyysin, painegradienttia määritettäessä, täytyy perustua kokonaisvirtaukseen tässä välissä sisältäen virtauksen, joka lähestyy rainaa 22 tässä kohdassa, sekä aiemmat virtaukset ja niistä seurauksena olevat kerrokset.

15

Kuviosta 6 mainitaan edelleen, että pohjapäällystysväli on pienempi kuin pintapäällystysväli edellä selitetyn "portaan" muodostamiseksi. Tämä porras keskihuulessa 60b taka-huulen 60c suhteen on hyvin tärkeässä rajapinta-alueessa, 20 missä kaksi virtausta lähestyvät takasyöttövälissä 54. Siten eräs tärkeä kyseisen keksinnön aspekti on suunnitteluprosessi, jonka seurauksia ovat erityisesti keskihuulen 60b ja takahuulen 60c geometriat sisältäen kummankin huulen pituuden tässä alueessa. Näitä on myös selitetty yksityis-25 kohtaisemmin alla kuvion 7 yhteydessä.

Lopuksi kuviosta 6 mainitaan, että huulet 60 ovat keskenään yhdensuuntaisia, tai toisin sanoen, ovat yhdensuuntaisissa tasoissa. Kuitenkaan kyseisen keksinnön periaatteet eivät 30 rajoitu tällaisiin suunnittelunäkökohtiin. Esimerkiksi, huulet 60 voivat olla kulmassa tai viistettyjä toistensa suhteen, kuten on selitetty alla ja havainnollistettu yksityiskohtaisemmin kuvion 12 yhteydessä. Lisäksi laaja joukko muita huuligeometrioita ja muita menetelmiä painegradient-35 tiin vaikuttamiseksi ovat kyseisen keksinnön periaatteiden rajoissa.

111133 38

Viitaten kuvioon 7 on esitetty rajapinta-alueesta lähikuva, kuten on esitetty yleisemmin kuviossa 6. Tämä piirustus esittää täydellistä pintakerrosvirtauksen 56 ja pohjaker-rosvirtauksen 58 välistä rajapintaa. Kummankin kerroksen 5 virtausta, samoin kuin sitä vastaavaa suuntaa, on esitetty nuolisarjalla. Siten näillä kahdella kerroksella on esitetty olevan vakaa, kaksidimensionaalinen virtaus erottavan virtaviivan ollessa sijoitettu optimaalisesti stabiliteet-tipisteeseen. Tämä antaa tulokseksi tasaiset kerrokset 10 poikkirainan ja rainan poikkileikkauspaksuuden avulla ilmaistuna. Tämän tyyppinen vakaa, kaksidimensionaalinen virtaus antaa tulokseksi hyvän, monikerroksisen tuotteen suorituskyvyn .

15 Kuten edellä on mainittu, tällaisen stabiilin virtauksen saamiseksi on tärkeää välttää näiden kahden kerroksen välinen sekoittuminen. Tämä voidaan saavuttaa, kyseisen keksinnön yhdessä aspektissa, näiden kahden nesteen erotusviivan tarkalla kontrollilla. Kuten kuviossa 7 on esitetty, par-20 haat päällystystulokset saadaan, kun tämä erotusviiva osuu yhteen keskihuulen 60b takakulman 62 kanssa, jota nimitetään stabiliteettipisteeksi. Kyseisessä keksinnössä virtauksen painegradientteja säädetään kiinnittämään tai lukitsemaan pintavirtauksen erotusviiva tähän stabiliteetti-25 pisteeseen 62. Edullisesti painegradientti keskihuulen 60b alla (ja erityisesti keskihuulen 60b takakulmassa 62) ei ole suurempi kuin painegradientti, joka aiheuttaisi uudel-leenkierron keskihuulen alla. Siten pintakerroksen virtauksella ei ole pyrkimystä tunkeutua pohjakerroksen päällys-30 tysväliin tulosuunnassa. Tämä painetilanne pyrkii kiinnittämään erotusviivan stabiliteettipisteeseen 62 etuhuuien alla.

Kuten edellä on mainittu, tämä etu saavutetaan kyseisen 35 keksinnön suulakelaitteen yhdessä aspektissa porrastamalla suulakkeen huulet pois rainasta 22 eteenpäin suunnassa.

Tätä porrasta on esitetty mitalla A kuviossa 7. Tämän portaan suuruus voi olla laajalla mitta-alueella, joka voidaan 111133 39 optimoida tiettyä päällystysolosuhdesarjaa varten. Tämän etäisyys A on kuitenkin edullisesti alueella 0-0,102 millimetriä (0-0,004 tuumaa).

5 Samanaikaisesti kuitenkin, kuten edellä on mainittu, kyseisen keksinnön etujen saamiseksi nämä huulet täytyy sijoittaa tarkoituksenmukaisesti rainan 22 suhteen oikeiden pääl-lystysvälien saamiseksi. Esimerkiksi, jos pohjapäällystys-väli (c.g.b) on suurempi kuin kolme kertaa pohjakalvonpak-10 suus (f.t.b), suuri positiivinen painegradientti kehittyy juuri rajapinta-alueen eteen, kuten kuviossa 5d on esitetty. Siten voi esiintyä negatiivinen nopeusprofiili, joka aiheuttaa uudelleenkiertoa pohjakerroksessa keskihuulen 60b alla. Tällä uudelleenkierrolla voi olla vaikutuksena vetää 15 pintakerrosta tulosuuntaan ja pois stabiliteettipisteestä 62, näin saaden aikaan, kuten useimmat uudelleenkierrot tässä mittakaavassa, tämän alueen virtauksen muutoksen yk-sidimensionaalisesta tai suoraviivaisesta. Tätä tilannetta on havainnollistettu kuviossa 8, ja sillä on kaikki edellä 20 selitetyt haittapuolet. Toisaalta, jos pohjapäällystysväli on oleellisen määrän pienempi kuin kaksi kertaa kalvonpak-suus (f.t.b), vaikka toivottu negatiivinen painegradientti kehittyy, se voi olla liian suuri, minkä seurauksena on . siten vuotaminen tulosuuntaan, korkeat leikkausnopeudet 25 jne. Siten pohjapäällystysväli pitäisi edullisesti pitää suunnilleen kaksi kertaa kalvon paksuutena.

Lisäksi etuhuulen 60c alapuolisen päällystysvälin (c.g.t) pitäisi olla välillä yksi viiva kaksi kertaa kokonaiskal-30 vonpaksuus (f.t.t) . Jälleen, jos se on liian suuri, painegradientti etuhuulen alla voi olla riittävän suuri aiheuttaakseen erotusviivan liikkumisen ylös takasyöttöväliin ja eroamaan keskisuulakkeesta tällaisen syöttövälin etuseinässä olevassa kohdassa kuten kuviossa 9 on esitetty. Tämä 35 virtaustilanne aiheuttaa suljetun uudelleenkierron pohja- kerrosvirtauksessa ja sen seurauksena on kalvovikoja. Siten on useita kompromisseja, jotka vaativat näiden parametrien 111133 40 huolellista tasapainottamista tarkan painegradienttikont-rollin saamiseksi.

Viitaten jälleen kuvioon 7 huomautetaan, että etuhuuli 60a 5 on myös porrastettu kohti rainaa keskihuulen 60b suhteen.

Myös tämän seurauksena päällystysväli pienenee ja painegra-dientti kasvaa tulosuuntaan. Tämä tilanne auttaa sulkemaan palteen 42 suulakkeen huulien alla. Tosi asiassa tämän päällystysvälin sanelevat seuraavat perussyyt. Paineenlas-10 kun, joka kehittyy pitkin tätä aluetta, täytyy sovittaa paineenlaskun nesteen läpi pitkin virtauksen takaosaa, plus minkä tahansa paine-eron, jonka nestettä sen taka- ja etu-rajapinnoissa ympäröivä ympöristön ilma kohdistaa. Siten etuhuulen 60a alla olevaa päällystysväliä voidaan käyttää 15 tasapainottamaan nämä puristusvoimat. On havaittu, että pieni porras (esitetty dimensiona B kuviossa 7) suuruudeltaan noin 0-0,102 mm (0-0,004 tuumaa), on sopiva.

Lisäksi, tämän prosessin herkkyyden vuoksi, on selvää, että 20 etuhuulen 60a ja takahuulen 60c välinen kokonaisporras (so.

A+B) pitäisi myös säätää huolellisesti. Siten on havaittu, että välillä noin 0-0,203 mm (0-0,008 tuumaa) olevat koko-naisportaat ovat edullisia. Lisäksi syottövälimitta pitäisi myös huolellisesti pitää sellaisena, että se ei ole enempää 25 kuin noin viisi kertaa tämän välin läpi syötettävän kalvon märkäkalvonpaksuus. Jos tämä väli on liian suuri, syöttövä-lissä voi esiintyä uudelleenkiertoa, kuten kuviossa 13 on havainnollistettu. Siten nämä mitat (C ja D kuviossa 7) voivat kumpikin vaihdella alueella noin 0,0254-0,381 mm 30 (0,001-0,015 tuumaa).

Kyseisen keksinnön suulakelaitteen eräs toinen tärkeä aspekti, joka auttaa pitämään oikeat päällystysvälit ja minimoimaan leikkausnopeudet, on huulien pituus. Kuten kuviossa 35 7 on esitetty, takahuulen 60c pituus (Ld) voi olla missä tahansa välillä noin 0,1-3 mm, jolloin noin 0,8-1,2 mm ollessa edullisen. Kuitenkin tämän huulen pituus pitäisi minimoida monikerroskalvon leikkaantumisen, joka voisi johtaa 41 111133 kolraidimensionaalisiin virtauksiin ja epätasaiseen kalvon-muodostukseen, vähentämiseksi. Keskihuulen 60b pituus (Lm) voi myös olla välillä noin 0,1-3 mm, noin 0,3-0,7 mm ollessa edullisen. Tämän huulen pituus pitäisi minimoida sen 5 mahdollisuuden pienentämiseksi, että etuosa, kun se on alttiina suulakkeen tulokulman muutoksille, lähestyy päällys-tysväliä, joka on kolme kertaa kalvonpaksuus. Kuitenkin huulen täytyy olla riittävän pitkä salliakseen pohjakerros-virtauksen kehittyä suoraviivaiseksi virtaukseksi. Lopuksi, 10 etuhuulen 60a pituus on vähemmän kriittinen, koska tätä huulta pitkin on minimaalisesti virtausta. Kuitenkin huulen pituuden lisääminen tässä alueessa auttaa sulkemaan virtauksen .

15 Kuten on mainittu, on hyvin tunnettua asettaa suulake 20 pieneen negatiiviseen tulokulmaan rainan 22 suhteen suppenevan takahuulen 60c muodostamiseksi. Täten kuvio 10 havainnollistaa kyseisen keksinnön monikerrossuulaketta 20, jota on käännetty myötäpäivään negatiiviseen tulokulmaan 20 (a) rainan 22 suhteen. Siten tulokulmien, jotka ovat välil lä noin nollasta negatiiviseen 5 asteeseen, on havaittu olevan tarkoituksenmukaisia tähän tarkoitukseen. On myös selvää, että tämä tulokulma muuttaa päällystysväliä kaikkien huulien etureunassa vaikuttaen näin kyseisen keksinnön 25 painegradienttisäätimen suorituskykyyn. Siten, vaikka pääl-lystysväli pysyy takareunoissa samana sen sopivassa mitassa, riippuen huulien pituudesta ja ottaen huomioon telan 26 kaarevuus, päällystysväli voi huulien etureunoissa ylittää halutun arvon ja viedä toiminnan päällystysikkunan ulkopuo-30 lelle. Siten mitä pidempiä huulet ja suurempi negatiivinen tulokulma, sitä todennäköisemmin päällystystilanne putoaa toimintaikkunan ulkopuolelle. Tätä tilannetta on havainnollistettu kuviossa 11, joka esittää uudelleenkiertoja sekä keski- että takahuulten alla.

Siten kyseisen suulakelaitteen eräässä toisessa aspektissa suulakkeen 20 etu- ja takahuulet voidaan viistää näiden vaikutusten minimoimiseksi. Siten, esimerkiksi, jos taka- 35 111133 42 huulta 60c on viistottu kulma γ, kuten kuviossa 12 on esitetty, silloin tarve kiertää suulake 20 negatiiviseen tulo-kulmaan mahdollisesti eliminoidaan. Tämä sallii suuremman kontrollin päällystysvälissä (c.g.t) pitkin tätä suulakkeen 5 takahuulta. Samoin suppenevalla, viistotulla takahuulella 60c keskihuuli 60b voidaan pitää edullisesti vaakasuorana, kuten on esitetty. Jälleen päällystysväliä tämän tärkeän keskihuulen 60b alla (c.g.b) voidaan huolellisesti kontrolloida tulokulman säädön puuttuessa. Eli on paljon vähemmän 10 todennäköistä, että päällystysväli (c.g.b) ylittää kalvon paksuuden (f.t.b) kolminkertaisesti, erityisesti keskihuulen 60b etureunoissa. Kuitenkin pitäisi vielä huomauttaa, että keski- ja takahuulten välissä on, kuten kuvion 7 yhteydessä on edellä selitetty, yhä porras.

15

Samoin voidaan saada tiettyjä etuja viistoamalla etuhuuli 60a loittonevaksi kulman β avulla, kuten kuviossa 12 on esitetty. Tätä loittonevaa kulmaa voidaan käyttää palteen 42 sulkemiseen ja paineenlaskun säätämiseen palteen poikki.

20 Siten on havaittu, että takahuulen 60c viisteet välillä noin 0-5 astetta ovat sopivia, kun taas etuhuulen 60a viisteet ovat edullisia välillä noin 0-2 astetta. Kuten on mainittu, nämä viisteet parantavat päällystysprosessin optimointia, lisäävät toimintaikkunan kokoa ja vähentävät tark-25 kuutta, jota voitaisiin muuten tarvita päällystyksessä.

Loppupäätelmänä kyseisen keksinnön menetelmä ja laite edustavat merkittävää edistysaskelta monikerrospäällystysalal-la. Pitäisi olla selvää, että kyseisen keksinnön suojapii-30 riä eivät rajoita sen havainnollistukset tai edellä oleva selitys, vaan mieluumminkin oheiset patenttivaatimukset, ja tämän keksinnön tietyt variaatiot ja modifikaatiot tuleva mieleen alan ammattimiehelle.

Claims (48)

111133 43 Patentt ivaat imukset

1. Menetelmä monikerrostuotteen valmistamiseksi alustalle (22), jossa menetelmässä oleellisen samanaikaisesti levite-5 tään kaksi nestekerrosta tai useampia nestekerroksia (56, 58. mainitulle alustalle (22) rakopäällystysprosessia käyttäen, joissa mainituissa kahdessa tai useammassa kerroksessa (56, 58) on ainakin yksi alempi kerros (58), ei yhtään tai useampia välikerroksia ja ainakin yksi pintakerros 10 (56), tunnettu siitä, että mainitussa rakopäällystyspro- sessissa käytetään suulaketta (20), joka on sovitettu alustan (22) mukaiseksi sovittamaan kahden tai useamman mainitun kerroksen (56, 58) painegradientit, joka suulake (20) on säädetty alustan mukaiseksi kullekin mahdolliselle väli-15 kerrokselle ja ainakin yhdelle pintakerrokselle niin, että 0<Φ< LEL dx 9 h2 jossa μ on kerroksen nesteen viskositeetti, u on alustan nopeus, h on kerroksen märän kalvon paksuus eteenpäin mukaanlukien mahdollisesti aiemmin päällystetyt kerrokset, ja jossa edelleen dp _ I2pu ,a dx a 2 jossa a on kerroksen päällystysväli.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu sii tä, että mainittu rakopäällystysprosessi käsittää interfe-renssipäällystysprosessin.

3. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu sii-25 tä, että mainittu rakopäällystysprosessi käsittää lähei-syyspäällystysprosessin. 111133 44

4. Jonkin patenttivaatimuksen 1-3 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että mainitut nestekerrokset (56, 58) levitetään liikkuvalle alustalle (22) käyttäen suulaketta (20), kahden vierekkäisen mainittua nestettä olevan kerroksen 5 muodostaessa erotusviivan rajapinta-alueeseensa, missä ne ensiksi tulevat rajakkain, menetelmän edelleen käsittäessä vaiheen, jossa: mainittujen vierekkäisten kerrosten painegradientteja sää-10 detään rajapinta-alueessa, jotta ne eivät ole suurempia kuin ne, jotka aiheuttaisivat uudelleenkiertoa mainituissa vierekkäisissä kerroksissa.

5. Patenttivaatimuksen 4 mukainen menetelmä, tunnettu sii-15 tä, että vaihe, jossa vierekkäisten kerrosten painegradientteja säädetään, käsittää vaiheen, jossa mainitun erotus-viivan paikka asetetaan mainitun suulakkeen (20) suhteen niin, että pintakerroksen (56) virtaus ei tunkeudu, pohjakerroksen (58) virtaukseen. 20

6. Patenttivaatimuksen 4 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että se käsittää lisäksi vaiheen, jossa pintakerroksen (56) viskositeettia säädetään niin, että se on suurempi kuin pohjakerroksen (58) viskositeetti. 25

7. Patenttivaatimuksen 6 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että se käsittää lisäksi vaiheen, jossa mainitun pintakerroksen (56) viskositeettia säädetään niin, että se on suurempi kuin mainitun pohjakerroksen (58) viskositeetti 30 mainitun alustan (22) suuremmilla kulkunopeuksilla.

8. Patenttivaatimuksen 4 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että se käsittää lisäksi vaiheen, jossa pintakerroksen (56) viskositeettia säädetään niin, että se on välillä 50 % 35 vähemmän kuin pohjakerroksen (58) viskositeetti ja 100 % suurempi kuin mainitun pohjakerroksen (58) viskositeetti. 111133 45

9. Patenttivaatimuksen 4 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että se käsittää lisäksi vaiheen, jossa pintakerroksen (56) viskositeettia säädetään niin, että se on 30 % suurempi kuin pohjakerroksen (58) viskositeetti. 5

10. Patenttivaatimuksen 4 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että se käsittää lisäksi vaiheen, jossa pintakerroksen (54) pintajännitystä säädetään niin, että se on pienempi kuin pohjakerroksen (58) pintajännitys. 10

11. Patenttivaatimuksen 4 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että mainittu suulake (20) käsittää takahuulen (60c) ja etuhuulen (60a), menetelmän edelleen käsittäessä vaiheen, jossa mainittu erotusviiva asetetaan mainitun etuhuu-

15 Ien takareunaan.

12. Patenttivaatimuksen 4 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että vaihe, jossa mainittujen vierekkäisten kerrosten painegradientteja säädetään rajapinta-alueessa, käsit- 20 tää vaiheen, jossa säädetään mainitun suulakkeen (20) ja mainitun alustan (22) välistä päällystysväliä.

13. Patenttivaatimuksen 12 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että se käsittää lisäksi vaiheen, jossa päällystys- 25 väliä säädetään juuri rajapinta-alueen takana niin, että se on suurempi kuin päällystysväli juuri rajapinta-alueen edessä.

14. Patenttivaatimuksen 12 mukainen menetelmä, tunnettu 30 siitä, että vaihe, jossa säädetään päällystysväliä, käsittää vaiheen, jossa säädetään mainitun suulakkeen (20) tulo-kulmaa tason suhteen, joka on oleellisesti yhdensuuntainen mainitun alustan likimääräisen tason kanssa.

15. Patenttivaatimuksen 14 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että vaihe, jossa säädetään päällystysväliä, käsittää vaiheen, jossa säädetään mainitun suulakkeen (20) tulo- 111133 46 kulmaa siten, että se lähestyy mainittua tasoa mainitun alustan kulkusuunnassa (22).

16. Patenttivaatimuksen 12 mukainen menetelmä, tunnettu 5 siitä, että mainittu suulake (20) käsittää takahuulen (60c), alustan kulkusuunnassa etuhuulen (60a) ja keskihuu-len (60b), joka on sijoitettu mainitun takahuulen (60c) ja etuhuulen (60a) väliin, jolloin mainittu vaihe, jossa säädetään päällystysväliä, käsittää lisäksi vaiheen, jossa 10 muodostetaan kulma mainittuun takahuuleen (60c) siten, että se lähestyy mainittua alustaa (22) alustan kulkusuunnassa.

17. Patenttivaatimuksen 16 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että se käsittää lisäksi vaiheen, jossa mainittuun 15 keskihuuleen (60b) muodostetaan kulma siten, että se on tasossa, joka on oleellisesti yhdensuuntainen mainitun alustan (22) likimääräisen tason kanssa.

18. Patenttivaatimuksen 16 mukainen menetelmä, tunnettu 20 siitä, että se lisäksi käsittää vaiheen, jossa muodostetaan etuhuuleen (60a) kulma siten, että se loittonee mainitusta alustasta (22) alustan kulkusuunnassa.

19. Patenttivaatimuksen 17 mukainen menetelmä, tunnettu 25 siitä, että se käsittää lisäksi vaiheen, jossa muodostetaan kulma mainittuun etuhuuleen (60a) siten, että se loittonee alustasta (22) alustan kulkusuunnassa. 1 Suulake, joka on sovitettu levittämään mikä tahansa 30 kerrosmäärä liikkuvalle alustalle (22), jossa suulakkeessa on etuhuuli (60a); takahuuli (60c), joka on mainitusta etuhuulesta (60a) ala-virtaan päin alustan kulkusuunnassa; ja ainakin yksi keskihuuli (60b), joka on sijoitettu mainitus-35 sa suulakkeessa mainitun etuhuulen (60a) ja takahuulen (60c) väliin siten, että kukin mainittu keskihuuli (60b) on siirretty taaksepäin mainitusta alustasta (22), jolloin 111133 47 niiden väliin muodostuu päällystysrako yhden kerroksen muodostamiseksi mainitulle alustalle (22) tai sille aikaisemmin muodostetuille kerroksille, tunnettu, siitä että 5 kukin mainittu keskihuuli (6'0b) on sijoitettu mainitulle suulakkeelle (20) siten, että mainitun huulen pituudelta minimipäällystysrako ei ole vähemmän kuin suunnilleen kaksi kertaa mainitun yhden kerroksen ja aikaisemmin muodostettujen kerrosten märän kalvon kokonaispaksuus eteenpäin ja et-10 tä maksimipäällystysrako ei ole enemmän kuin suunnilleen kolme kertaa mainittu kokonaispaksuus.

21. Patenttivaatimuksen 20 mukainen suulake, tunnettu siitä, että mainittu takahuuli (60c) on siirretty taaksepäin 15 mainitusta alustasta (22), jolloin niiden väliin muodostuu päällystysrako viimeisen kerroksen muodostamiseksi aikaisemmin muodostetuille kerroksille, ja että mainittu takahuuli (60c) on sijoitettu mainitulle suulakkeelle (20) siten että mainitun huulen pituudelta minimipäällystysrako ei 20 ole vähemmän kuin suunnilleen kaksi kertaa mainittujen minkä tahansa kerrosten märän kalvon kokonaispaksuus eteenpäin ja että maksimipäällystysrako ei ole enemmän kuin suunnilleen kolme kertaa mainittu kokonaispaksuus.

22. Patenttivaatimuksen 20 mukainen suulake, tunnettu sii tä, että yhdessä mainituista keskihuulista (60b) on ensimmäinen huuli ja mainitussa takahuulessa (60c) on toinen huuli ja mainitut ensimmäiset ja toiset huulet ovat yhdensuuntaisissa tasoissa. 30

23. Patenttivaatimuksen 22 mukainen suulake, tunnettu siitä, että mainittujen ensimmäisten ja toisten huulten tasot muodostavat portaan pois mainitusta alustasta (22) mainitun alustan kulkusuunnassa. 35

24. Patenttivaatimuksen 20 mukainen suulake, tunnettu siitä, että yhdessä mainituista keskihuulista (60b) on ensim- 48 111133 mainen huuli ja mainitussa takahuulessa (60c) on toinen huuli ja mainitut ensimmäiset ja toiset huulet ovat toisiaan leikkaavissa tasoissa.

25. Patenttivaatimuksen 22 mukainen suulake, tunnettu sii tä, että mainittu toinen huuli lähestyy mainittua alustaa (22) mainitun alustan kulkusuunnassa.

26. Patenttivaatimuksen 25 mukainen suulake, tunnettu sii- 10 tä, että mainitun toisen huulen mainittu taso muodostaa kulman, joka on välillä 0-5 astetta, tason kanssa, joka on suunnilleen yhdensuuntainen mainitun alustan (22) tason kanssa.

27. Patenttivaatimuksen 22 mukainen suulake, tunnettu sii tä, että mainitut ensimmäiset ja toiset huulet ovat yhdensuuntaisissa tasoissa, jotka ovat toisistaan noin 0-0,120 mm päässä.

28. Patenttivaatimuksen 22 mukainen suulake, tunnettu sii tä, että mainittuja ensimmäisiä ja toisia huulia erottaa toisistaan yleensä syöttövälin (54) ulkoaukko, mainitun syöttövälin ollessa välillä noin 0,0254-0,381 mm.

29. Patenttivaatimuksen 22 mukainen suulake, tunnettu sii tä, että mainittu etuhuuli (60a) käsittää lisäksi kolmannen huulen, joka on muodostettu mainitun suulakkeen (20) ulko-päähän, mainitun kolmannen huulen ollessa mainitun ensimmäisen huulen etupuolella alustan kulkusuunnassa, mainitun 30 kolmannen huulen ollessa siirretty eteenpäin mainitun ensimmäisen huulen suhteen suunnassa, joka on oleellisesti kohtisuorassa mainittuun alustaan (22) nähden.

30. Patenttivaatimuksen 29 mukainen suulake, tunnettu sii- 35 tä, että mainittu kolmas huuli loittonee mainitusta alustasta (22) mainitun alustan kulkusuunnassa, mainitun ensimmäisen huulen mainitun tason muodostaessa kulman, joka on 111133 49 välillä noin 0-2 astetta, tason kanssa, joka on suunnilleen yhdensuuntainen mainitun alustan (22) tason kanssa.

31. Patenttivaatimuksen 29 mukainen suulake, tunnettu sii-5 tä, että mainitut ensimmäiset, toiset ja kolmannet huulet ovat oleellisesti yhdensuuntaisissa tasoissa, mainittujen ensimmäisten ja kolmansien huulten tasojen ollessa toisistaan etäisyyden päässä, joka on noin 0-0,102 mm.

32. Patenttivaatimuksen 29 mukainen suulake, tunnettu sii tä, että mainitut ensimmäiset, toiset ja kolmannet huulet ovat oleellisesti yhdensuuntaisissa tasoissa, mainittujen ensimmäisten ja kolmansien huulten tasojen ollessa toisistaan etäisyyden päässä, joka on noin 0-0,203 mm. 15

33. Patenttivaatimuksen 20 mukainen suulake, tunnettu siitä, että mainitun toisen huulen pituus vaihtelee välillä noin 0,1-3,0 mm.

34. Patenttivaatimuksen 33 mukainen suulake, tunnettu sii tä, että mainitun toisen huulen pituus vaihtelee välillä noin 0,8-1,2 mm.

35. Patenttivaatimuksen 22 mukainen suulake, tunnettu sii-25 tä, että mainitun [toisen] ensimmäisen huulen pituus vaihtelee välillä noin 0,1-3,0 mm.

36. Patenttivaatimuksen 35 mukainen suulake, tunnettu siitä, että mainitun [toisen] ensimmäisen huulen pituus vaih- 30 telee välillä noin 0,3-0,7 mm.

37. Patenttivaatimuksen 29 mukainen suulake, tunnettu siitä, että mainitun kolmannen huulen pituus vaihtelee välillä noin 1,5-2,5 mm. 35

38. Patenttivaatimuksen 22 mukainen suulake, tunnettu siitä, että mainittu suulake (20) on sovitettu sijoitettavaksi 111133 50 mainitun alustan (22) suhteen siten, että ensimmäinen välimatka erottaa mainitun alustan mainitusta toisesta huulesta ja toinen välimatka erottaa mainitun alustan mainitusta ensimmäisestä huulesta, mainitun ensimmäisen välimatkan ol-5 lessa suuremman kuin mainittu toinen välimatka.

39. Patenttivaatimuksen 38 mukainen suulake, tunnettu siitä, että mainittu ensimmäinen välimatka on suunnilleen yhdestä kahteen kertaan mainitulle alustalle (22) levitetty- 10 jen mainittujen kerrosten kokonaispaksuus.

40. Patenttivaatimuksen 38 mukainen suulake, tunnettu siitä, että mainittu toinen välimatka on suunnilleen kahdesta kolmeen kertaan mainitulle alustalle (22) levitetyn pohja- 15 kerroksen (58) paksuus.

41. Patenttivaatimuksen 38 mukainen suulake, tunnettu siitä, että mainittu ensimmäinen välimatka on riittävä siten, että uudelleenkierrot virtauksessa mainitun toisen huulen 20 alla oleellisesti vältetään.

42. Patenttivaatimuksen 22 mukainen suulake, tunnettu siitä, että mainittuja ensimmäisiä ja toisia huulia erottaa yleensä ensimmäisen syottövälin (54) ulkoaukko, ja mainit- 25 tuja toisia ja kolmansia huulia erottaa yleensä toisen syottövälin (52) ulkoaukko, mainittujen ensimmäisten ja toisten syöttövälien muodostaessa tasot, jotka lähenevät distaalisuunnassa mainittua alustaa kulmassa, joka on noin 30 astetta. 30

43. Patenttivaatimuksen 42 mukainen suulake, tunnettu siitä, että mainitut ensimmäiset ja toiset syöttövälit ovat riittäviä siten, että mainittujen kerrosten uudelleenkierto mainitussa ensimmäisessä ja toisessa syöttövälissä lähellä 35 mainittuja distaaliaukkoja oleellisesti vältetään. 111133 51

44. Patenttivaatimuksen 22 mukainen suulake, tunnettu siitä, että mainittuja ensimmäisiä ja mainittuja toisia huulia yleensä erottaa syöttövälin (54) distaaliaukko, mainitun suulakkeen (20) ollessa sovitettu sijoitettavaksi mainitun 5 alustan (22) suhteen siten, että mainittu syöttöväli (54) muodostaa tulokulman, joka on mitattu positiivisesti suunnassa, joka on vastakkainen alustan (22) kululle, tasosta, joka on oleellisesti kohtisuorassa mainittuun alustaan, mainitun kulman ollessa välillä noin nollasta 10 negatiiviseen 5 asteeseen.

45. Patenttivaatimuksen 22 mukainen suulake, tunnettu siitä, että painegradienttisäädin on muodostettu mainittuun suulakkeeseen erotusviivan, jonka määrittävät kaksi vierek- 15 käistä kerrosta siellä missä ne ensiksi tulevat vierekkäisiksi, paikan kontrolloimiseksi.

45. Patenttivaatimuksen 45 mukainen suulake, tunnettu siitä, että mainittu painegradienttisäädin on muodostettu mai-20 nittuun ensimmäiseen huuleen.

47. Patenttivaatimuksen 46 mukainen suulake, tunnettu siitä, että mainittu painegradienttisäädin on muodostettu mainitun ensimmäisen huulen takakulmaan (62). 25