СРЕДСТВО ДЛЯ НАНЕСЕНИЯ ПОКРЫТИЯ, ПРЕДНАЗНАЧЕННОЕ ДЛЯ НАНЕСЕНИЯ ЖИДКОЙ ПЛЕНКИ НА ПОДЛОЖКУ
COAT APPLICATOR INTENDED FOR APPLICATION OF FLUID FILM ON SUBSTRATE

Настоящее изобретение относится к средству для нанесения покрытия, предназначенному для нанесения жидкой пленки на подложку, как определено преамбулой пункта 1 формулы изобретения.
Настоящее изобретение, в общем, относится к области нанесения жидкого покрытия на плоские подложки, например, на бумагу или подобные материалы. В этом случае, ссылка делается на работу Durst, F. Et al. "Stabilität von Filmen in der Fließer-Filmbeschichtung", Coating, 12/89, 1/90, 2/90. Для этого, в частности, для так называемого покрытия, наносимого поливом, известны щелевые средства для образования потока, для которых насадка имеет щелевое сопло для образования тонкой пленки жидкостей, используемых для нанесения покрытия. Щелевое сопло может иметь ширину до 7 метров. Его обычно получают из двух элементов щелевого сопла, которые расположены одно напротив другого. Ширина щели щелевого сопла, как правило, находится в диапазоне от 50 до 400 мкм.
Средства для нанесения покрытия, известные из предшествующего уровня техники, например из патента US 5234649, предназначены, в частности, для жидкости, подвергающейся вместе с тем технологической обработке. Коэффициент использования массы или удельный массовый расход жидкости через ширину щелевого сопла уже изменяется, если имеется небольшое изменение в параметрах нанесения покрытия, например, в вязкости жидкости, в окружающих условиях или подобных параметрах. Другими словами, пропускная способность массы жидкости не является больше постоянным через ширину щелевого сопла. Вследствие этого подложка, предназначенная для нанесения покрытия, которая движется с постоянной скоростью относительно щелевого сопла, имеет увеличенную толщину покрытия везде, где увеличивается пропускная способность массы через щелевое сопло. Такие изменения в толщине покрытия не являются желательными. Они вызывают различные проблемы во время последующих этапов технологической обработки подложки с нанесенным покрытием.
Объектом настоящего изобретения является исключение недостатков предшествующего уровня техники. В частности, должно быть точно определено средство для нанесения покрытия, которое имеет равномерную пропускную способность по всей ширине щелевого сопла, даже если имеется изменение в окружающих условиях. В соответствии с дополнительной целью настоящего изобретения средство для нанесения покрытия должно быть способным для универсального использования так, чтобы даже различные жидкости, в частности жидкости, обладающие разными вязкостями, могли быть нанесены на подложку с постоянной пропускной способностью массы по всей ширине щелевого сопла.
Этот объект достигается посредством элементов, описанных в пункте 1 формулы изобретения. Полезные варианты осуществления настоящего изобретения получены в результате использования элементов, описанных в пунктах 2-12 формулы изобретения.
В соответствии с настоящим изобретением предлагается обеспечение в пространстве распределения множества распределительных каналов, имеющих увеличивающиеся площади поперечного сечения в направлении потока. Это оказалось удивительно простым способом в значительной степени удержания давления жидкости, действующего в щелевом сопле или выпускном отверстии, постоянным по всей ширине, даже при наличии изменения в окружающих условиях. Предлагаемое средство для нанесения покрытий может быть использовано для гарантирования того, что всегда используется постоянный коэффициент использования массы по всей ширине щелевого сопла, даже при использовании разных жидкостей, в частности жидкостей с разными вязкостями.
Таким образом, предлагаемое средство для нанесения покрытий является крайне универсальным. Это исключает необходимость создания средств для нанесения покрытия, которые специально отрегулированы для технологической обработки каждой конкретной жидкости.
Площадь поперечного сечения распределительных каналов может увеличиваться в 1,5-30 раз, предпочтительно в 5-20 раз, а особенно предпочтительно в 8-15 раз. Соответствующий коэффициент увеличения площади поперечного сечения может изменяться от края до края второй ширины. Это может быть использовано для компенсации, через посредство третьей ширины, любых различий в давлении, вызываемых конструкцией.
В соответствии с вариантом осуществления настоящего изобретения распределительные каналы проходят от канала к окрестности щелевого сопла. Они могут проходить к щелевому соплу или также к концу до 30 мм перед щелевым соплом.
В соответствии с особенно простым вариантом осуществления обеспечивается то, что распределительные каналы ограничены стенками, по существу проходящими перпендикулярно щелевому соплу. В соответствии с этим стенки могут иметь высоту в диапазоне 3-50 мм. Стенки в этом варианте осуществления проходят, как в вентиляторе, из канала в направлении к щелевому соплу. Стенки предпочтительно проходят из передней пластины щелевого сопла, ограничиваясь пространством распределения, к задней пластине щелевого сопла, расположенной напротив. Стенки предпочтительно расположены симметрично относительно плоскости симметрии, которая проходит перпендикулярно пластинам щелевого сопла, и проходят через середину канала.
Площадь поперечного сечения распределительных каналов, которая увеличивается в направлении потока, может быть просто реализована наличием расстояния, созданного между смежными стенками, которое увеличивается от канала до щелевого сопла.
В соответствии с дополнительным вариантом осуществления обеспечивается то, что по меньшей мере несколько стенок имеют по меньшей мере одно выходное отверстие. В соответствии с этим отверстия могут быть предусмотрены в соответствующих стенках в области их первых концов стороны каналов и/или в области их вторых концов стороны щелевого сопла. Обеспечение предлагаемых отверстий делает дополнительный вклад в создание равномерности давления жидкости в щелевом сопле от края и до края всей его ширины.
В соответствии с дополнительным вариантом осуществления каждый из распределительных каналов соединен, кроме того, с соответствующим подающим каналом, предусмотренным в канале. В конечном счете, чтобы канал имел постоянную площадь поперечного сечения в направлении потока, подающий канал также имеет постоянную площадь поперечного сечения. Благодаря наличию подающих каналов поток жидкости уже подразделен в канале на парциальные потоки, каждый из которых имеет по существу подобную пропускную способность массы. Вследствие этого пропускная способность массы через распределительные каналы и, таким образом, через всю ширину щели также является особенно равномерным.
В варианте осуществления, который является особенно простым для создания, стенки для ограничения подающих каналов проходят вверх в канал. Другими словами, в этом случае стенки, проходящие из канала в пространство распределения ограничивают как подачу, так и распределительные каналы.
В соответствии с дополнительным предпочтительным вариантом осуществления обеспечивается, что распределительные и/или подающие каналы являются частью по меньшей мере одного монтажного элемента, который может быть вставлен в пространство распределения. В соответствии с этим монтажный элемент может быть расположен так, чтобы подающие каналы, предусмотренные на нем, проходили точно из одного канала к щелевому соплу. Таким образом, множество таких монтажных элементов может быть затем использовано для каждого другого в средстве для нанесения покрытий, имеющем множество каналов.
В соответствии с дополнительным особенно недорогим вариантом осуществления обеспечивается, что монтажный элемент получен из пластика. В соответствии с этим средство для нанесения покрытий может быть оборудовано или модифицировано крайне простым и недорогим способом для достижения преимуществ, обеспечиваемых посредством настоящего изобретения. Однако стенки, ограничивающие подающие и/или распределительный каналы, могут быть также получены из нержавеющей стали, стали типа Инвар или алюминия. В частности, представляется также возможным получение стенок, создающих подающие и/или распределительные каналы, в одно целое со второй пластиной щелевого сопла. Помимо этого представляется также возможным получение внутренних сторон стенок, обращенных к подающим и/или распределительным каналам, из керамики, например карбида вольфрама или карбида кремния. Также считается предпочтительным покрытие стенок пластиком, например тетрафторэтиленом.
Настоящее изобретение также может быть использовано для стандартных двухкамерных средств для нанесения покрытия, для которых между щелевым соплом и пространством распределения предусмотрено буферное пространство, открывающееся к щелевому соплу, причем буферное пространство соединено с пространством распределения посредством щелевидного прохода, проходящего по существу от края до края второй ширины. Обеспечение буферного пространства ниже по технологической цепочке от пространства распределения, предусмотренного с распределительными каналами, предусматриваемыми благодаря настоящему изобретению, делает дополнительный вклад в получение особенно гомогенного распределения давления жидкости, ожидаемого в щелевом сопле.
Ниже приведено более подробное описание примеров вариантов осуществления настоящего изобретения, сделанное со ссылкой на сопроводительные чертежи.
На фиг.1а, b иллюстрируется изменение удельного массового расхода на расстоянии от впускного отверстия для жидкостей разных вязкостей для стандартного средства для нанесения покрытий в сравнении со средством для нанесения покрытий, соответствующим настоящему изобретению.
На фиг.2 иллюстрируется изменение удельного массового расхода на расстоянии от впускного отверстия для жидкостей разных вязкостей для средства для нанесения покрытий, соответствующего настоящему изобретению.
На фиг.3 - изометрические изображения первого средства для нанесения покрытий, соответствующего настоящему изобретению.
На фиг.4а-d - разные виды монтажного элемента, предусматриваемого в соответствии с настоящим изобретением.
На фиг.5 - изометрические изображения второго средства для нанесения покрытий, предусматриваемого в соответствии с настоящим изобретением.
На фиг.6 - изометрические изображения третьего средства для нанесения покрытий, предусматриваемого в соответствии с настоящим изобретением.
На фиг.7 - изометрические изображения четвертого средства для нанесения покрытий, предусматриваемого в соответствии с настоящим изобретением.
На фиг.1а и фиг.1b иллюстрируется изменение пропускной способности массы или удельного массового расхода m/m0 на расстоянии от впускного отверстия, другими словами, на расстоянии от средней плоскости М, проходящей через канал. На фиг.1а показано поведение ньютоновских жидкостей. На фиг.1b показано поведение вязкопластичных жидкостей. Как показано на фиг.1а и фиг.1b, при использовании стандартного средства для нанесения покрытий удельный массовый расход непрерывно уменьшается с увеличением расстояния от средней плоскости М, другими словами, к краю щелевого сопла. В случае «вновь разработанного сопла» или средства для нанесения покрытий, обеспечиваемого настоящим изобретением, в противоположность этому удельный массовый расход остается постоянным по всей ширине щелевого сопла при использовании как ньютоновских жидкостей, так и вязкопластичных жидкостей.
0
На фиг.2 иллюстрируется изменение удельного массового расхода m/m на нормированном расстоянии от впускного отверстия для средства для нанесения покрытий, обеспечиваемого настоящим изобретением. Можно видеть, что удельный массовый расход имеет приблизительно одно значение по всей ширине щели. В частности, замечательно то, что удельный массовый расход для средства для нанесения покрытий, обеспечиваемого настоящим изобретением, является фактически независимым от вязкости жидкости.
На фиг.3 приведены изометрические изображения первого средства для нанесения покрытий, описываемого настоящим изобретением. Средство для нанесения покрытий имеет щелевое сопло 1 между первой пластиной 2 щелевого сопла и второй пластиной 3 щелевого сопла, расположенной по существу параллельно первой пластине 2 щелевого сопла. Ссылочный номер 4 относится к боковой пластине, прикрепленной на стороне к пластинам 2, 3 щелевого сопла. Подающая труба 5 для подачи жидкости ведет к каналу 6, созданному во второй пластине 3 щелевого сопла. В свою очередь, канал 6 ведет к пространству 7 распределения, предусмотренному ниже по технологической цепочке от него во второй пластине 3 щелевого сопла, причем пространство 7 распределения конически расширяется в направлении потока.
В канале 6, а также в пространстве 7 распределения стенки 8 проходят перпендикулярно пластинам 2, 3 щелевого сопла. Стенки 8, проходящие между пластинами 2, 3 щелевого сопла, ограничивают распределительные каналы 9. В пространстве 7 распределения распределительные каналы 9 имеют увеличивающееся (расширяющееся) поперечное сечение в направлении потока. Ниже по технологической цепочке от пространства 7 распределения находится пространство 10 щелевого сопла, которое сужается в направлении потока к щелевому соплу 1.
Первая ширина средства для нанесения покрытий между внешними поверхностями боковых пластин 4 указана символом В1. Вторая ширина щелевого сопла 1 указана символом В2. Третья ширина канала 6 указана символом В3. Как показано на фиг.3, третья ширина В3 меньше второй ширины В2. Вторая ширина В2 меньше первой ширины В1. Вторая ширина В2 по существу соответствует первой ширине В1. Другими словами, первая ширина В1 по существу отличается от второй ширины В2 толщиной боковых пластин 4.
На фиг.4а-d приведены вид сверху, первый вид сбоку, второй вид сбоку, а также изометрическое изображение монтажного элемента 11, который может быть вставлен в пространство 7 распределения средства для нанесения покрытий, пространство 7 распределения которого создано во второй пластине 3 щелевого сопла. Как, в частности, показано на фиг.4а и фиг.4d, стенки 8 сначала проходят параллельно в области канала 6 и создают здесь множество подающих каналов 9а. Направление потока S жидкости, проходящей через пространство 7 распределения и/или монтажный элемент 11, указано символом S. Ниже по технологической цепочке от канала 6 стенки 8 повернуты, а именно, в направлении от плоскости симметрии или средней плоскости М, проходящей через канал 6. Монтажный элемент 11 имеет базовую пластину 12, из которой проходят стенки 8, а также боковые ограничивающие элементы 13. В боковых ограничивающих элементах 13 могут быть предусмотрены резьбовые отверстия 14 для крепления монтажного элемента 11. Монтажный элемент 11 предпочтительно получен из пластика, предпочтительно из пластика, полученного литьем под давлением.
С монтажным элементом, показанным на фиг.4а-d, предусмотрен только один канал 6. Однако также предполагается, что могут быть предусмотрены монтажные элементы 11, которые скомбинированы из множества монтажных элементов 11. Другими словами, для которых предусмотрено множество каналов 6.
На фиг.5 и фиг.6 иллюстрируются второе, а также третье средство для нанесения покрытий. Со вторым средством для нанесения покрытий предусмотрено два пространства 7 распределения, имеющие монтажные элементы 11, содержащиеся в них, для увеличения второй ширины В2. С третьим средством для нанесения покрытий, иллюстрируемым на фиг.6, предусмотрено четыре пространства 7 распределения, в каждом одном из которых содержится один монтажный элемент 11, для дополнительного увеличения второй ширины В2.
На фиг.7 приведено изометрическое изображение четвертого средства для нанесения покрытий. Четвертое средство для нанесения покрытий имеет три щелевых сопла 1, расположенных одно позади другого. Вторые пластины 3 щелевого сопла расположены как ступени, идущие по восходящей линии. В каждой из вторых пластин 3 щелевых сопел создано пространство 7 распределения, которое, в свою очередь, содержит один монтажный элемент 11. Ссылочным номером 15 указан щиток, через посредство которого многослойная жидкая пленка стекает подобно «занавесу» и наносится на подложку (не показанную в этом случае), причем многослойная жидкая пленка 15 покидает щелевые сопла 1, и образована множеством жидких пленок, расположенных одна поверх другой.
Ниже приведено описание функционирования средства для нанесения покрытий, обеспечиваемого настоящим изобретением.
Жидкость, предназначенную для нанесения на подложку (не показанную здесь), подают посредством подающей трубы 5. Подаваемая жидкость делится в канале 6 посредством подводящих каналов 9а на отдельные потоки жидкости. Отдельный поток жидкости, проходящий в каждом из подводов 9а, а также распределительных каналов 9, по существу находятся под одним давлением в щелевом сопле 1 или в пространстве 10 щелевого сопла, расположенном выше по технологической цепочке перед щелевым соплом 1. Таким образом, распределение давления в щелевом сопле 1, прикладываемое в пространстве 10 щелевого сопла, является по существу однородным (равномерным) по всей второй ширине В2. Вследствие этого пропускная способность массы, или удельный массовый расход, также является по существу постоянным по всей второй ширине В2.
Со средством для нанесения покрытий, иллюстрируемым в этих пояснительных примерах, стенки 8 проходят до конца пространства 7 распределения. Однако также предполагается, что стенки 8 могут проходить в пространство 10 щелевого сопла. Кроме того, возможно, чтобы стенки 8 имели отверстия в области их концов стороны каналов и/или в области их дополнительных концов стороны щелевых сопел. Всякие колебания в давлении, которые еще имеют место, могут в результате этого выравниваться.
В этих пояснительных примерах подающие каналы 9а, а также распределительные каналы 9 имеют прямоугольное поперечное сечение. Безусловно, предполагается, что поперечное сечение подающих каналов 9а, а также распределительных каналов 9 может иметь разную геометрию.
Поперечное сечение распределительных каналов 9 может изменяться в конце щелевого сопла. Например, поперечное сечение отверстия в области средней плоскости М может быть меньше поперечного сечения отверстия распределительных каналов 9 на обоих краях пространства 7 распределения.
Настоящее изобретение может быть использовано для различных типов средств для нанесения покрытий. Например, оно может быть также использовано для двухкамерных средств для нанесения покрытия, на которых ниже по технологической цепочке от пространства 10 щелевого сопла предусмотрено буферное пространство, проходящее через вторую ширину В2. Кроме того, настоящее изобретение может быть использовано для средств для нанесения пленок технологии получения диапозитивных пленок, средств для нанесения покрытий цветных диапозитивных пленок, а также щелевых сопловых средств для нанесения цветных покрытий и подобных средств.