使用可变形金属辊进行液体涂覆的方法和设备技术

本发明专利技术提供用于施加液体涂料的方法和装置。提供第一辊(14)、第二辊(16)以及在所述第一辊与所述第二辊之间形成的辊隙(146)。向所述辊隙供应涂料液体(22)。所述涂料液体经由所述辊隙被平滑为基本上均匀的液体涂料的层(22a)，所述液体涂料的层被转移至基材(12)。所述第二辊(16)包括薄金属壳(40)和弹性层(30)，所述薄金属壳将所述弹性层包裹在其下方，并且所述薄金属壳能够与所述弹性层一致地弯曲，使得所述薄金属壳能够在与所述第一辊(14)接触时在所述辊隙处弹性变形。

Method and equipment for using a deformable metal roll for liquid coating

The present invention provides a method and a device for applying a liquid coating. A first roll (14), a second roll (16), and a roll gap (146) formed between the first roll and the second roll are provided. A coating liquid (22) is supplied to the roll gap. The coating liquid is smoothed to a layer (22a) of a basically uniform liquid coating via the roll gap, and the layer of the liquid coating is transferred to the base material (12). The second roller (16) comprises a thin metal shell (40) and the elastic layer (30), the thin metal shell of the elastic layer is wrapped in the bottom, and the thin metal shell and the elastic layer uniformly bent, so that the thin metal shell can be in with the first and (14) the deformation on the roll gap elastic contact.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】使用可变形金属辊进行液体涂覆的方法和设备
本公开涉及通过使用包括薄金属壳的可变形辊向基材施加液体涂料的方法和设备。
技术介绍
多种工业和消费产品在其制造过程中包括涂覆的方面，其中一层或多层液体材料被沉积到离散的对象上或沉积到通过幅材路径传输的无限长度的薄幅材材料上。很多情况下希望以可能实现的尽可能快的速度经过幅材路径传输此类幅材以使生产成本最小化。
技术实现思路
简而言之，在一个方面，本公开描述了一种方法，该方法包括提供第一辊、第二辊以及在第一辊与第二辊之间形成的辊隙，向辊隙供应涂料液体，以及经由辊隙将涂料液体平滑为基本上均匀的液体涂料的层。第一辊包括薄金属壳和弹性层，薄金属壳将弹性层包裹在其下方，并且薄金属壳能够与弹性层一致地弯曲，使得薄金属壳能够在与第二辊接触时在辊隙处弹性变形。液体涂料的层被转移至基材。在一些实施方案中，液体涂料被施加到无限长度材料的幅材。在另一方面，本公开描述了包括第一辊的涂覆设备，第一辊包括薄金属壳和弹性层。薄金属壳将弹性层包裹在其下方，并且薄金属壳能够与弹性层一致地弯曲。第二辊和第一辊形成辊隙，使得薄金属壳能够在与第二辊接触时在辊隙处弹性变形。液体传递系统被设置用于将涂料液体供应到辊隙中。在本公开的示例性实施方案中获得了各种意料不到的结果和优点。本公开的示例性实施方案的一个此类优点是，能够将非常薄(例如不大于5微米，或甚至不大于2.5微米)的连续液体涂料转移到基材，并且具有可控的缺陷水平诸如下文所述的起纹缺陷。在用于液体涂料的传统辊涂工艺中，例如当涂料液体具有0.1mPa·S或更大的粘度时，通常观察到起纹缺陷。这些缺陷可能在涂料液体经过辊之间的辊隙时发生，并且在膜分离处的粘性应力克服表面张力，尝试在膜分离处保持均匀的界面曲率。表面张力的粘性平衡可由通过公式Ca＝μU/σ定义的无量纲毛细管数来描述，其中Ca是毛细管数，μ是液体粘度，U是第一辊和第二辊的平均速度，σ是液体表面张力。在液体流出辊隙时，起纹缺陷可导致高度不均匀的涂层。虽然如果棱纹或起纹缺陷在旋转辊的线速度较低时能够调平，这可能是可容忍的涂覆缺陷，但它可限制线速度，降低涂覆效率，并且增加生产成本。另外，随着线速度增大，它可导致雾化，例如在棱纹经过辊隙时以雾形式的小滴喷出，这可能是工厂环境的健康和安全问题。在本文所述的一些实施方案中，可通过在具有下方弹性层的可变形辊的外部上放置薄金属壳来影响、改变或调节液体涂料中的上述起纹缺陷。可明显改变在辊隙处的辊表面的变形机理，致使辊隙中形成的压力发生变化，因此致使起纹不稳定性的特性发生变化。在一些实施方案中，对于给定的高于毛细管数临界值的线速度，例如约0.1无量纲单位或更大，提供可明显减少存在于液体辊涂辊隙中棱纹数的液体涂覆方法，例如向前辊涂辊隙。另外，在一些实施方案中，薄的液体层到基材上的辊涂可能需要在辊隙中使用至少一个可变形辊，以在足够低的流速下提供改善的均匀度，从而实现目标厚度，这在刚性系统中应当需要不断完善的钢辊。该可变形性通常通过橡胶辊实现，在操作期间不存在薄金属壳时，这些橡胶辊容易损坏和磨损。此类损坏和磨损可不利地影响涂层质量。损坏或磨损可来自与基材接头和边缘一样良性的来源，尤其是在高速下操作时如此。通过用薄金属壳覆盖弹性层，辊的耐用性得到显著改善，且不影响使辊变形和实现薄涂层的能力。示例性实施方案列表以下列出示例性实施方案。应当理解，实施方案1至15和16至24中任一项可以组合。实施方案1是一种方法，所述方法包括：提供第一辊、第二辊以及在第一辊与第二辊之间形成的辊隙；向辊隙供应涂料液体；以及经由辊隙将涂料液体平滑为基本上均匀的液体涂料的层，其中第一辊包括薄金属壳和弹性层，薄金属壳将弹性层包裹在其下方，并且薄金属壳能够与弹性层一致地弯曲，使得薄金属壳能够在与第二辊接触时在辊隙处弹性变形，并且其中液体涂料的层被转移至基材。实施方案2是根据实施方案1所述的方法，其中液体涂料的层的厚度为不大于约5微米。实施方案3是根据实施方案1或2所述的方法，其中薄金属壳被构造成可从第一辊移除。实施方案4是根据实施方案1至3中任一项所述的方法，其中第一辊还包括刚性中心芯，并且弹性层围绕刚性中心芯的周边具有基本上均匀的厚度。实施方案5是根据实施方案1至4中任一项所述的方法，其中基材是无限长度的幅材，并且该方法还包括围绕第一辊和第二辊中的一者缠绕幅材。实施方案6是根据实施方案1至5中任一项所述的方法，所述方法还包括确定第一辊和第二辊中的一者旋转的线速度，涂料液体的预定线速度和粘度为使得涂料的计算的毛细管数Ca大于临界值。实施方案7是根据实施方案6所述的方法，所述方法还包括以预定线速度旋转第一辊和第二辊中的一者。实施方案8是根据实施方案6或7所述的方法，其中毛细管数Ca的临界值为在约0.1至约2的范围内，并且毛细管数Ca不大于500。实施方案9是根据实施方案1至8中任一项所述的方法，其中薄金属壳包含镍。实施方案10是根据实施方案1至9中任一项所述的方法，其中薄金属壳的厚度介于约0.1mm和约1mm之间。实施方案11是根据实施方案1至10中任一项所述的方法，其中薄金属壳具有约10微米或更小的表面粗糙度。实施方案12是根据实施方案1至11中任一项所述的方法，其中弹性层是可压缩的并且能够防止薄金属壳与弹性层之间的滑动。实施方案13是根据实施方案1至12中任一项所述的方法，其中弹性层由泡沫制成。实施方案14是根据实施方案1至13中任一项所述的方法，其中弹性层包括图案化弹性体。实施方案15是根据实施方案1至14中任一项所述的方法，其中液体涂料的厚度为不小于约0.5微米。实施方案16是一种涂覆设备，所述涂覆设备包括：第一辊，第一辊包括薄金属壳和弹性层，薄金属壳将弹性层包裹在其下方，并且薄金属壳能够与弹性层一致地弯曲；第二辊，第二辊与第一辊形成辊隙，使得薄金属壳能够通过与第二辊接触而在辊隙处弹性变形；以及液体传递系统，液体传递系统被设置用于将涂料液体供应到辊隙中。实施方案17是根据实施方案16所述的涂覆设备，其中薄金属壳被构造成可从弹性材料层移除。实施方案18是根据实施方案16或17所述的涂覆设备，其中第一辊还包括刚性中心芯，并且弹性层围绕刚性中心芯的周边具有基本上均匀的厚度。实施方案19是根据实施方案16至18中任一项所述的涂覆设备，其中薄金属壳包含镍。实施方案20是根据实施方案16至19中任一项所述的涂覆设备，其中薄金属壳的厚度介于约0.1mm和约1mm之间。实施方案21是根据实施方案16至20中任一项所述的涂覆设备，其中薄金属壳的厚度与第一辊的直径的比率介于1:15000和1:80之间。实施方案22是根据实施方案16至21中任一项所述的涂覆设备，其中第二辊是刚性辊。实施方案23是根据实施方案16至22中任一项所述的涂覆设备，所述涂覆设备还包括旋转机构，旋转机构被构造成以预定线速度旋转第一辊和第二辊中的一者，其中涂料的预定线速度和粘度为使得涂料的计算的毛细管数Ca大于临界值，并且临界值为约0.1或更大。实施方案24是根据实施方案16至23中任一项所述的涂覆设备，其中弹性层由泡沫制成。已经对本公开的示例性实施方案的各个方面和优点进行了汇总。上文的
技术实现思路
并非旨在描述本公开的当前某些示例性实施方案的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种方法，所述方法包括：提供第一辊、第二辊以及在所述第一辊与所述第二辊之间形成的辊隙；向所述辊隙供应涂料液体；以及经由所述辊隙将所述涂料液体平滑为基本上均匀的液体涂料的层，其中所述第一辊包括薄金属壳和弹性层，所述薄金属壳将所述弹性层包裹在其下方，并且所述薄金属壳能够与所述弹性层一致地弯曲，使得所述薄金属壳能够在与所述第二辊接触时在所述辊隙处弹性变形，并且其中所述液体涂料的层被转移至基材。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2015.06.12 US 62/174,580;2015.11.03 US 62/250,2051.一种方法，所述方法包括：提供第一辊、第二辊以及在所述第一辊与所述第二辊之间形成的辊隙；向所述辊隙供应涂料液体；以及经由所述辊隙将所述涂料液体平滑为基本上均匀的液体涂料的层，其中所述第一辊包括薄金属壳和弹性层，所述薄金属壳将所述弹性层包裹在其下方，并且所述薄金属壳能够与所述弹性层一致地弯曲，使得所述薄金属壳能够在与所述第二辊接触时在所述辊隙处弹性变形，并且其中所述液体涂料的层被转移至基材。2.根据权利要求1所述的方法，其中所述基材上所述液体涂料的层的厚度为不大于约5微米。3.根据权利要求1或2所述的方法，其中所述薄金属壳被构造成能够从所述第一辊移除。4.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，其中所述第一辊还包括刚性中心芯，并且所述弹性层围绕所述刚性中心芯的周边具有基本上均匀的厚度。5.根据权利要求1至4中任一项所述的方法，其中所述基材是无限长度的幅材，并且所述方法还包括围绕所述第一辊和所述第二辊中的一者缠绕所述幅材。6.根据权利要求1至5中任一项所述的方法，所述方法还包括确定所述第一辊和所述第二辊中的一者旋转的线速度，所述涂料液体的预定线速度和粘度使得所述涂料的计算的毛细管数Ca大于临界值。7.根据权利要求6所述的方法，其中所述毛细管数Ca的所述临界值在约0.1至约2的范围内，并且所述毛细管数Ca不大于500。8.根据权利要求1至7中任一项所述的方法，其中所述薄金属壳包含镍。9.根据权利要求1至8中任一项所述的方法，其中所述薄金属壳的厚度介于约0.1mm和约1mm之间。10.根据权利要求1...

【专利技术属性】
技术研发人员：肖恩·C·多兹，米哈伊尔·L·佩库罗夫斯基，詹姆斯·N·多布斯，格雷厄姆·M·克莱克，米谢勒·A·克拉顿，亚当·W·基弗，马修·R·史密斯，布赖恩·E·施赖伯，
申请(专利权)人：三M创新有限公司，
类型：发明
国别省市：美国,US