TWI839994B - 塗佈模頭 - Google Patents
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Abstract
一種塗佈模頭，用以在一基材上同時塗佈多層塗料。塗佈模頭包含依序間隔設置的一第一模板、一第二模板、一第三模板以及一第四模板。第一模板與第二模板之間形成一第一流道，第二模板與第三模板之間形成一第二流道，且第三模板與第四模板之間形成一第三流道。第一模板、第二模板、第三模板與第四模板在用以靠近基材的一面各自具有一模唇。第二模板的模唇的長度大於等於100微米且小於等於200微米。第三模板的模唇的長度與第二模板的模唇的長度的比值大於等於1.5且小於等於7。
Description
本發明關於一種塗佈模頭，特別是一種多層狹縫式塗佈模頭。
近年來隨著材料應用領域的擴展，越來越多種的產品上皆應用有塗佈膜層。這些膜層可分為單層結構與多層結構，在多層結構中，亦可依塗佈工法分成逐次塗佈與同時塗佈。有鑑於逐次塗佈需要消耗大量工時，一些製造商選擇同時塗佈的工法，以提高多層結構之膜層的生成效率。
為了達到同時塗佈多層結構的膜層，需要將多種塗料從模頭的出料口同時出料並塗佈於基材上。然而，在塗佈的過程中，模頭在塗覆時靠近基材的一面（本發明稱之為模唇）會影響塗料在出料時所形成的流場穩定性，若流場不穩定可能導致其中一層的塗料滲進鄰近層的塗料中，或是有空氣滲入，使得成膜後的膜層無法形成均勻的多層結構。
本發明在於提供一種塗佈模頭，可用以同時形成均勻的多層結構之膜層。
本發明之一實施例所揭露之塗佈模頭，用以在一基材上同時塗佈多層塗料。塗佈模頭包含依序間隔設置的一第一模板、一第二模板、一第三模板以及一第四模板。第一模板與第二模板之間形成一第一流道，第二模板與第三模板之間形成一第二流道，且第三模板與第四模板之間形成一第三流道。第一模板、第二模板、第三模板與第四模板在用以靠近基材的一面各自具有一模唇。第二模板的模唇的長度大於等於100微米且小於等於200微米。第三模板的模唇的長度與第二模板的模唇的長度的比值大於等於1.5且小於等於7。
根據上述實施例所揭露的塗佈模頭，藉由設計模唇的長度，讓塗料在一出流道時即匯合而形成穩定流場，以可提供均勻的多層結構之膜層。
以上關於本發明內容的說明及以下實施方式的說明係用以示範與解釋本發明的原理，並且提供本發明的專利申請範圍更進一步的解釋。
以下在實施方式中詳細敘述本發明之詳細特徵以及優點，其內容足以使任何熟習相關技藝者瞭解本發明之技術內容並據以實施，且根據本說明書所揭露之內容、申請專利範圍及圖式，任何熟習相關技藝者可輕易地理解本發明相關之目的及優點。以下之實施例進一步詳細說明本發明之觀點，但非以任何觀點限制本發明之範疇。
請參照圖1與圖2，其中圖1係根據本發明之一實施例所繪示之塗佈模頭的側面示意圖，且圖2係圖1之塗佈模頭在一基材上同時塗佈三層膜層的示意圖。
根據本發明之實施例之塗佈模頭10例如是應用在狹縫式塗佈技術(slot-die coating)的模頭。具體來說，塗佈模頭10用以在例如為銅箔或聚對苯二甲酸乙二酯(polyethylene terephthalate, PET)的一基材20上同時塗佈多種塗料30以形成多層結構的膜層40。
塗佈模頭10具有一入料端E1以及一出料端E2。塗佈模頭10包含依序間隔設置的一第一模板110、一第二模板120、一第三模板130以及一第四模板140。第一模板110、第二模板120、第三模板130與第四模板140各自在出料端E2用以靠近基材20的一面具有一模唇111、121、131、141。其中，從入料端E1到出料端E2的方向為一第一方向D1，從第一模板110到第四模板140的方向為一第二方向D2，且垂直於第一方向D1與第二方向D2的方向為一第三方向D3。
第一模板110與第二模板120之間形成一第一流道11，第二模板120與第三模板130之間形成一第二流道12，而第三模板130與第四模板140之間形成一第三流道13。第一流道11、第二流道12與第三流道13其入口皆位於入料端E1且其出口皆位於出料端E2。
第一模板110與第二模板120之間的距離，可視為第一流道11的間隙W1。第二模板120與第三模板130之間的距離，可視為第二流道12的間隙W2。第三模板130與第四模板140之間的距離，可視為第三流道13的間隙W3。根據本發明之實施例，第一流道11的間隙W1可大於等於50微米(um)並小於等於500微米；第二流道12的間隙W2可大於等於100微米並小於等於1200微米；第三流道13的間隙W3可大於等於50微米並小於等於500微米。這些流道的間隙可依據產品、操作條件和塗佈特性來作調整，本發明不以此為限。
第一模板110的模唇111的長度為L1，第二模板120的模唇121的長度為L2，第三模板130的模唇131的長度為L3，且第四模板140的模唇141的長度為L4。根據本發明實施例，第二模板120的模唇121的長度L2大於等於100微米且小於等於200微米。第三模板130的模唇131的長度L3與第二模板120的模唇121的長度L2的比值(L3/L2)大於等於1.5且小於等於7。第二模板120的模唇121的長度L2、第三模板130的模唇131的長度L3與第四模板140的模唇141的長度L4的總和(L2+L3+L4)可大於等於0.7公釐且可小於等於3公釐。根據本發明之實施例，第一模板110的模唇111的長度L1可大於等於200微米並小於等於1000微米；第三模板130的模唇131的長度L3可大於等於150微米並小於等於1400微米；第四模板140的模唇141的長度L4可大於等於200微米並小於等於1000微米。
塗料30包含一第一塗料31、一第二塗料32以及一第三塗料33。第一塗料31、第二塗料32與第三塗料33的材質可例如為熱塑性聚醯亞胺(thermoplastic polyimide, TPI)、聚醯亞胺(polyimide, PI)、異質聚醯亞胺(modified polyimide, MPI)或光學膠(optical clear adhesive, OCA)。舉例來說，第一塗料31、第二塗料32與第三塗料33的材質配置方式可為TPI/PI/TPI或是OCA1/OCA2/OCA1，其中OCA1與OCA2代表兩種不同的光學膠。第一塗料31、第二塗料32與第三塗料33分別位於第一流道11、第二流道12與第三流道13，沿第一方向D1在出料端E2離開塗佈模頭10後分別在基材20上形成一下膜層41、一中膜層42以及一上膜層43。
藉由將模唇的長度設計在適當範圍內，可讓第一塗料31在一離開塗佈模頭10時即與第二塗料32匯合而形成穩定流場，藉以讓下膜層41、中膜層42與上膜層43形成均勻的多層結構之膜層40。並且，藉由流道的間隙配置搭配上述的模唇長度設計範圍，可形成下膜層41相對較薄的膜層40。
塗佈模頭10更可包含至少一鎖固件（未另繪示），鎖固件例如為螺絲，可將第一模板110、第二模板120、第三模板130與第四模板140鎖附固定。藉由鎖固件的設置，可以固定模板之間的距離，搭配上述模唇的長度設計，進而可讓膜層40的各層厚度精確地落在設計值範圍內。再者，由於各模板皆為一體成型的結構，且各模板之間的距離固定，因此可依產品要求調整各模板在第三方向D3上的寬度，以塗佈出寬度符合產品要求且各層厚度皆精確地落在設計值範圍內的膜層40。
並且，第一模板110的模唇111、第二模板120的模唇121、第三模板130的模唇131與第四模板140的模唇141在出料端E2的結構上實質齊平。藉此，可提升塗佈模頭10的組裝性，解決各模板之間組裝對位不易的問題。
請一併參照圖3a至圖4c，其中圖3a至圖3c係根據本發明之一實施例之塗佈模頭的塗佈模擬示意圖，圖4a至圖4c係根據本發明之另一實施例之塗佈模頭的塗佈模擬示意圖，圖5a至圖5b係根據本發明之一對照例之塗佈模頭的塗佈模擬示意圖，且圖6a至圖6b係根據本發明之另一對照例之塗佈模頭的塗佈模擬示意圖。
在圖3a至圖4c的實施例與圖5a至圖6b的對照例中，使用不同模唇長度的塗佈模頭10a、10b、90c、90d來對基材20進行塗佈。
在圖3a至圖3c的實施例中，第一模板的模唇的長度為L1，第二模板的模唇的長度為L2，第三模板的模唇的長度為L3，第四模板的模唇的長度為L4，其相關尺寸數據為：L1 = 500微米；L2 = 100微米；L3 = 500 微米；L4 = 500微米；L3/L2 = 5；以及L2+L3+L4 = 1.1 公釐。如圖3a至圖3c所示，塗佈出的膜層皆可形成均勻的多層結構，符合成膜的需求。
在圖4a至圖4c的實施例中，第一模板的模唇的長度為L1，第二模板的模唇的長度為L2，第三模板的模唇的長度為L3，第四模板的模唇的長度為L4，其相關尺寸數據為：L1 = 500微米；L2 = 200微米；L3 = 500 微米；L4 = 500微米；L3/L2 = 2.5；以及L2+L3+L4 = 1.2 公釐。如圖4a至圖4c所示，塗佈出的膜層皆可形成均勻的多層結構，符合成膜的需求。
在圖5a至圖5b的對照例中，第一模板的模唇的長度為L1，第二模板的模唇的長度為L2，第三模板的模唇的長度為L3，第四模板的模唇的長度為L4，其相關尺寸數據為：L1 = 500微米；L2 = 300微米（大於設計上限值的200微米）；L3 = 500 微米；L4 = 500微米；L3/L2 = 1.67；以及L2+L3+L4 = 1.3 公釐。
如圖5a至圖5b所示，圖5a在圈選出的AA區域中可看出中膜層82c滲入下膜層81c；圖5b在圈選出的BB區域中可看出下膜層81c有空氣滲入，因而此二模擬皆被判定為無法形成均勻的多層結構之膜層。
在圖6a至圖6b的對照例中，第一模板的模唇的長度為L1，第二模板的模唇的長度為L2，第三模板的模唇的長度為L3，第四模板的模唇的長度為L4，其相關尺寸數據為：L1 = 500微米；L2 = 500微米（大於設計上限值的200微米）；L3 = 500 微米；L4 = 500微米；L3/L2 = 1；以及L2+L3+L4 = 1.5 公釐。
如圖6a至圖6b所示，圖6a在圈選出的CC區域中可看出中膜層82d滲入下膜層81d；在圖6b圈選出的DD區域中可看出下膜層81d有空氣滲入，因而此二模擬皆被判定為無法形成均勻的多層結構之膜層。
除了上述之實施例與對照例之外，還另外進行了其他尺寸之塗佈模頭的模擬，這些塗佈模頭的尺寸以及是否能夠形成均勻的多層結構之膜層（是否順利成膜）的結果整理如下表1，其中第一模板的模唇的長度為L1，第二模板的模唇的長度為L2，第三模板的模唇的長度為L3，且第四模板的模唇的長度為L4。
表1
| L1 (um) | L2 (um) | L3 (um) | L4 (um) | 結果 | |
| 模擬實施例1 | 300 | 100 | 300 | 300 | 順利成膜 |
| 模擬對照例1 | 300 | 100 | 710 | 2190 | 無法順利成膜 |
| 模擬對照例2 | 300 | 100 | 140 | 2760 | 無法順利成膜 |
| 模擬對照例3 | 300 | 200 | 280 | 2520 | 無法順利成膜 |
| 模擬實施例2 | 300 | 200 | 300 | 300 | 順利成膜 |
| 模擬實施例3 | 300 | 200 | 300 | 2500 | 順利成膜 |
| 模擬實施例4 | 300 | 200 | 1300 | 1500 | 順利成膜 |
| 模擬實施例5 | 300 | 200 | 1400 | 1400 | 順利成膜 |
| 模擬對照例4 | 300 | 200 | 1450 | 1350 | 無法順利成膜 |
| 模擬對照例5 | 300 | 300 | 300 | 300 | 無法順利成膜 |
| 模擬實施例6 | 500 | 100 | 500 | 500 | 順利成膜 |
| 模擬實施例7 | 500 | 200 | 500 | 500 | 順利成膜 |
| 模擬對照例6 | 500 | 300 | 500 | 500 | 無法順利成膜 |
| 模擬對照例7 | 500 | 500 | 500 | 500 | 無法順利成膜 |
| 模擬實施例8 | 700 | 100 | 700 | 700 | 順利成膜 |
| 模擬實施例9 | 700 | 200 | 700 | 700 | 順利成膜 |
| 模擬對照例8 | 700 | 300 | 700 | 700 | 無法順利成膜 |
由上表可得知，以第二模板的模唇的長度大於等於100微米且小於等於200微米，第三模板的模唇的長度與第二模板的模唇的長度的比值大於等於1.5且小於等於7及第二模板的模唇長度L2、第三模板的模唇長度L3與第四模板的模唇長度L4的總和(L2+L3+L4)可大於等於0.7公釐且可小於等於3公釐的模頭可製作出均勻的多層結構之膜層。
為了讓本揭露之上述和其他目的、特徵、和優點能更明顯易懂，下文特舉數實施例配合所附圖示，作詳細說明如下：
實施例1
第一模板110的模唇111的長度為L1，第二模板120的模唇121的長度為L2，第三模板130的模唇131的長度為L3，第四模板140的模唇141的長度為L4，其相關尺寸數據為：L1 = 500微米；L2 = 150微米；L3 = 500 微米；L4 = 500微米；L3/L2 = 3.33；以及L2+L3+L4 = 1.15 公釐。第一流道11的間隙為300微米，第二流道12的間隙為1000微米，且第三流道13的間隙為300微米。第一塗料31、第二塗料32與第三塗料33為TPI/PI/TPI的材質配置方式，其黏度分別為9346 cP，15280 cP與3008 cP，其中1 cP = 1 mPa·s (毫帕斯卡·秒)。塗佈模頭10的塗佈寬度為535公釐，且塗佈模頭10沿第二方向D2的相反方向以相對於基材20每分鐘2公尺的塗佈速度將塗料30塗佈在銅箔材質的基材20上，所形成的多層結構膜層外觀良好，經烘乾後之乾膜符合產品要求。
在塗料30初步塗佈在基材20上而形成多層結構的膜層40時，此時的膜層40稱為「濕膜」，經過一段時間的加熱乾燥，膜層40已經乾燥完全，稱之為「乾膜」。將此乾膜狀態下的膜層40側面剖切後的掃描式電子顯微鏡(Scanning Electron Microscope, SEM)量測結果則如圖7所示，乾膜的下膜層41、中膜層42與上膜層43的厚度分別為2.036微米，16.794微米與2.063微米，以乾膜的膜厚推算塗佈剛完成之濕膜的下膜層41、中膜層42與上膜層43的濕膜厚度分別為32.48微米，232.53微米與32.07微米，且下膜層41、中膜層42與上膜層43的濕膜厚度比為1 : 7.16 : 0.99，其成膜的中膜層42厚度相對於下膜層41的成膜厚度的比值高達7倍以上，且上下層膜厚遠小於中層膜厚。
實施例2
實施例2的塗佈模頭10的模唇尺寸與實施例1的塗佈模頭10的尺寸相同，但塗佈寬度為300公釐。第一塗料31、第二塗料32與第三塗料33為OCA1/OCA2/OCA1的材質配置方式，其黏度分別為1950 cP，4400 cP與1950 cP。塗佈模頭10沿第二方向D2的相反方向以相對於基材20每分鐘0.5公尺的塗佈速度將塗料30塗佈在PET材質的基材20上，所形成的多層結構膜層外觀良好，經烘乾後之乾膜符合產品要求。
膜層40的下膜層41、中膜層42與上膜層43的乾膜目標厚度分別為5微米，240微米與5微米，推算塗佈剛完成之濕膜的下膜層41、中膜層42與上膜層43的濕膜厚度分別為12.6微米，516.1微米與12.6微米，且下膜層41、中膜層42與上膜層43的濕膜厚度比為1 : 40.98 : 1，其成膜的中膜層42厚度相對於下膜層41的成膜厚度的比值高達40倍以上，且上下層膜厚遠小於中層膜厚。
實施例3
實施例3的塗佈模頭10的模唇尺寸與實施例1的塗佈模頭10的尺寸相同，但塗佈寬度為300公釐。第一塗料31、第二塗料32與第三塗料33為OCA1/OCA2/OCA1的材質配置方式，其黏度分別為1950 cP，4400 cP與1950 cP。塗佈模頭10沿第二方向D2的相反方向以相對於基材20每分鐘0.5公尺的塗佈速度將塗料30塗佈在PET材質的基材20上，所形成的多層結構膜層外觀良好，經烘乾後之乾膜符合產品要求。
膜層40的下膜層41、中膜層42與上膜層43的乾膜目標厚度分別為5微米，90微米與5微米，推算塗佈剛完成之濕膜的下膜層41、中膜層42與上膜層43的濕膜厚度分別為12.6微米，193.5微米與12.6微米，且下膜層41、中膜層42與上膜層43的濕膜厚度比為1 : 15.37 : 1，其成膜的中膜層42厚度相對於下膜層41的成膜厚度的比值高達15倍以上，且上下層膜厚遠小於中層膜厚。
根據上述實施例之塗佈模頭，藉由將模唇的長度設計在適當範圍內，可讓第一塗料在一離開塗佈模頭時即與第二塗料匯合而形成穩定流場，藉以讓下膜層、中膜層與上膜層形成均勻的多層結構之膜層。並且，藉由流道的間隙配置搭配上述的模唇長度設計範圍，可形成下膜層相對較薄的膜層。
雖然本發明以前述之諸項實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何熟習相像技藝者，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可作些許之更動與潤飾，因此本發明之專利保護範圍須視本說明書所附之申請專利範圍所界定者為準。
10、10a、10b、90c、90d:塗佈模頭
110:第一模板
120:第二模板
130:第三模板
140:第四模板
111、121、131、141:模唇
11:第一流道
12:第二流道
13:第三流道
20:基材
30:塗料
31:第一塗料
32:第二塗料
33:第三塗料
40:膜層
41、81c、81d:下膜層
42、82c、82d:中膜層
43:上膜層
AA、BB、CC、DD:區域
D1:第一方向
D2:第二方向
D3:第三方向
E1:入料端
E2:出料端
L1、L2、L3、L4:長度
W1、W2、W3:間隙
圖1係根據本發明之一實施例所繪示之塗佈模頭的側面示意圖。
圖2係圖1之塗佈模頭在一基材上同時塗佈三層膜層的示意圖。
圖3a至圖3c係根據本發明之一實施例之塗佈模頭的塗佈模擬示意圖。
圖4a至圖4c係根據本發明之另一實施例之塗佈模頭的塗佈模擬示意圖。
圖5a至圖5b係根據本發明之一對照例之塗佈模頭的塗佈模擬示意圖。
圖6a至圖6b係根據本發明之另一對照例之塗佈模頭的塗佈模擬示意圖。
圖7係根據本發明之一實施例所塗佈出之乾膜之側面剖切之電子顯微鏡成像圖。
10:塗佈模頭
110:第一模板
120:第二模板
130:第三模板
140:第四模板
111、121、131、141:模唇
11:第一流道
12:第二流道
13:第三流道
D1:第一方向
D2:第二方向
D3:第三方向
E1:入料端
E2:出料端
L1、L2、L3、L4:長度
W1、W2、W3:間隙
Claims (6)
- 一種塗佈模頭，用以在一基材上同時塗佈多層塗料，該塗佈模頭包含依序間隔設置的一第一模板、一第二模板、一第三模板以及一第四模板，該第一模板與該第二模板之間形成一第一流道，該第二模板與該第三模板之間形成一第二流道，該第三模板與該第四模板之間形成一第三流道，且該第一模板、該第二模板、該第三模板與該第四模板在用以靠近該基材的一面各自具有一模唇，其中該第二模板的該模唇的長度大於等於100微米且小於等於200微米，且該第三模板的該模唇的長度與該第二模板的該模唇的長度的比值大於等於1.5且小於等於7；其中，該第一流道的間隙大於等於50微米並小於等於500微米，該第二流道的間隙大於等於100微米並小於等於1200微米，且該第三流道的間隙大於等於50微米並小於等於500微米。
- 如請求項1所述之塗佈模頭，其中該第二模板的該模唇的長度、該第三模板的該模唇的長度與該第四模板的該模唇的長度之總和大於等於0.7公釐且小於等於3公釐。
- 如請求項1所述之塗佈模頭，其中該第一模板的該模唇、該第二模板的該模唇、該第三模板的該模唇與該第四模板的該模唇在結構上實質齊平。
- 如請求項1所述之塗佈模頭，其中該第一模板的該模唇的長度大於等於200微米且小於等於1000微米。
- 如請求項1所述之塗佈模頭，其中該第三模板的該模唇的長度大於等於150微米且小於等於1400微米。
- 如請求項1所述之塗佈模頭，其中該第四模板的該模唇的長度大於等於200微米且小於等於1000微米。
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| TWI839994B true TWI839994B (zh) | 2024-04-21 |
Family
ID=
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20070089294A1 (en) | 2004-05-06 | 2007-04-26 | Shigetoshi Kawabe | Coating apparatus and die coater manufacturing method |
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20070089294A1 (en) | 2004-05-06 | 2007-04-26 | Shigetoshi Kawabe | Coating apparatus and die coater manufacturing method |
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