專利名稱：帶有輸出輥的反向型照相凹版柔性接觸涂覆系統(tǒng)的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及照相凹版涂覆，更具體地說，本發(fā)明涉及性能提高的反向型照相凹版柔性接觸涂覆。
背景技術：
用于制造連續(xù)涂層的照相凹版涂覆采用了一照相凹版輥子，在該輥子的表面上帶有凹陷或凹穴，它們可以控制涂層的厚度及均勻性。理想的是，流體被均勻地“拾取出”各凹穴并傳送至基片。通常，所述各凹穴是在一需要連續(xù)涂覆的區(qū)域內布置成一種規(guī)則的圖案?？梢圆捎貌⒃O計出幾種類型的照相凹版涂覆，以便加強從各個凹穴或凹槽的拾取，均勻地傳遞涂覆材料，并優(yōu)化其它的涂覆響應，例如輥子的表面壽命、基片的刮擦以及圖案的衰減等。


圖1示出了一個直接型的照相凹版涂覆裝置。涂層流體10是從一平盤12或其它的供給源，例如一擠壓型流體桿供給至照相凹版輥子14。涂層流體10借助一調整葉片或輥子16來調整，并利用一彈性支承輥20令例如帶材18之類的基片在一壓合點處與各凹穴內的流體接觸而將所述流體傳送到基片上。所述照相凹版輥子14的表面上具有腐蝕、機加工或滾花而成的凹穴，這些凹穴可以是任何形狀或尺寸，不連續(xù)地或連續(xù)地遍布輥子的表面。
這些凹穴的體積控制著涂層的平均厚度，凹穴并被設計成具有特定的幾何形狀，以便加強從各凹穴內拾取流體的穩(wěn)定性。精確地控制這些凹穴的體積和形狀，并且能穩(wěn)定地拾取這些凹穴內的分量一致的流體，就可以沿帶材的縱向和橫向獲得優(yōu)于其它涂覆技術的涂層均勻度。通常感興趣的物理特性是將涂層傳送至帶材時的平均厚度、均勻性、出現(xiàn)不連續(xù)(例如針孔和條紋)、以及相對的平滑度，或者是照相凹版輥子圖案最初的平整度。
從一凹穴內取出一小部分流體就是所謂“拾取”。有三種可能發(fā)生的穩(wěn)定的拾取方式，并且有介于它們之間的過渡類型。開放式涂覆是將流體從各凹穴內單獨地傳送，并且在各凹穴之間沒有流體傳送。交匯式拾取發(fā)生在凹穴內的材料與相鄰凹穴內的流體交匯之時，從而在傳送時形成一連續(xù)的涂覆。組合式拾取發(fā)生在傳送時各凹穴組合到一起的情況下，所述凹穴的組合形成了凹穴圖案的復式圖案或其一部分。
在各種照相凹版涂覆系統(tǒng)中，有若干種用來控制拾取數(shù)量及類型的控制變量。體積因數(shù)是指照相凹版輥子表面的每個單位面積上內凹穴的容積。當在類似的操作條件下拾取大致恒定數(shù)量的體積時，上述體積因數(shù)可控制濕涂層的平均厚度。溢流輸入量(flooded inlet)是指在帶材與輥子會聚處由于它們的運動而保持在那里的多余的流體量。一旦像在一正向型輥子涂覆裝置上的輥子出口處那樣在一發(fā)散槽內發(fā)生薄膜分離現(xiàn)象，天然的液體不穩(wěn)定性將在涂層內產生機器方向的凸紋。當施加的是一種照相凹版式圖案而不是機器方向性凸紋時，通過使照相凹版式圖案的頻率和在機器方向上的天然的液體凸紋不穩(wěn)定性頻率相匹配，就可以加強各凹槽的拾取穩(wěn)定性。非凹穴面/體積(land/volume)的比值影響著拾取的類型。一較低的非凹穴面/體積比值會導致交匯式拾取，而一較高的比值則會促進開放式涂覆。螺旋角是指在一個三螺線(trihelical pattern)圖案內的各凹槽與照相凹版輥子的輥軸所成的角度。市場上可以獲得的照相凹版輥子圖案通常的螺旋角是45°。較小的螺旋角可促進正向照相凹版涂覆的拾取穩(wěn)定性，而較大的螺旋角可減小拾取過渡區(qū)域的寬度。內齒角是指相對的凹穴壁之間的角度。截平度是指凹穴底部的平整度。
帶材的厚度、帶材的張緊模量、支承輥的硬度、以及支承輥壓力都會影響平均涂覆厚度，這是因為照相凹版輥子的有效體積因數(shù)會由于帶材滲入照相凹版輥子的各凹穴而減小。增加非凹穴面的寬度可提高照相凹版輥子的磨損壽命。減少非凹穴面的寬度并增加凹穴的數(shù)量會加強在流體被傳送至帶材時凹穴圖案的衰減，從而促進流體表面的平整。速度比值是指照相凹版輥子的表面速度與帶材表面速度的比值。改變速度比值就可以改變涂層厚度。
照相凹版涂覆的凹槽圖案會影響從各凹穴內拾取流體的穩(wěn)定性。在討論過的各變量中看上去較次要的變化也可以讓能穩(wěn)定拾取的最大涂覆速度發(fā)生幾百英尺/分鐘的變化，并且可以影響達到非常薄的濕涂層的能力。
隨著涂覆速度的加快，要達到穩(wěn)定的、交匯的拾取就會變得非常困難。當帶材從照相凹版輥子上分離時，通常被稱作“霧狀”(從薄膜分離處飛濺出來的微小液滴)的薄膜分離時的不穩(wěn)定性一般是發(fā)生在涂覆速度增大之時。一種抑制起霧現(xiàn)象的方法是減小照相凹版輥子相對于帶材的速度，并使之在一差速的條件下工作。隨著薄膜分離而施加于流體的剪切力會增大起霧現(xiàn)象發(fā)生之前的工作涂覆速度。
圖2示出了一種差速型照相凹版涂覆裝置。帶材18與照相凹版輥子14成受控的接觸狀態(tài)，與高壓的、沒有滑動的定向的照相凹版涂覆相比，支承輥20只有相對較輕微的變形。照相凹版輥子14和彈性支承輥20是獨立驅動的。在差速型照相凹版涂覆內的各變量之間有很多相互影響。在高速、交匯拾取條件下的成功的工作，很容易會因為滾花設計、涂覆頭的變量、或分散流變(dispersion rheology)的一些較小的變化而受到干擾。在調整及速度比值方面的變化會改變涂層厚度。這些變化會因為與其它變量之間的相互影響而顛倒過來。
圖3示出了一個反向型照相凹版涂覆裝置。該照相凹版涂覆裝置的工作情況類似于差速涂覆裝置，但是照相凹版輥子的表面是沿著與帶材相反的方向移動。還有，通過對彈性支承輥20進行位置控制，就可以令帶材18與照相凹版輥子14成受控接觸狀態(tài)。照相凹版輥子14和支承輥20是獨立驅動的。照相凹版輥子的表面速度可以在帶材速度之上或之下。與其它的照相凹版涂覆裝置相比，反向型照相凹版涂覆裝置體現(xiàn)出一個用于接受涂覆的較大的操作窗口。
圖4示出了一種照相凹版柔性接觸(gravure kiss)涂覆裝置。由于照相凹版輥子14可以雙向地轉動，所以沒有顯示流體的供給和調整。這種照相凹版涂覆裝置的工作情況類似于一反向型照相凹版涂覆裝置，但是通過設置一輸入惰輥22和輸出惰輥24以在照相凹版涂覆裝置14上產生一輕微的張拉，就可以使帶材18與照相凹版輥子14接觸。照相凹版輥子14的表面速度可以在帶材18的速度之上或之下。采用其它型式照相凹版方式不能使流體在傳送時總地使凹穴圖案變薄，但在合適的凹穴設計和流體流變條件下，采用該種技術可以做到。
在反向型照相凹版式柔性接觸涂覆中，帶材18以一個自由的跨度通過惰輥22，24之間。在靠近照相凹版輥子的惰輥22，24之間有一個相對較長的跨度。這一跨度可以是30cm，所述照相凹版輥子14對中地位于惰輥22，24之間。當對帶材進行涂覆時，這種相對較長的跨度可允許在傳送接觸點上發(fā)生高頻的帶材波動。還有，帶材的張力可導致在帶材寬度方向上產生皺紋，從而使帶材寬度方向的厚度發(fā)生偏差，這些偏差將顯現(xiàn)為沿帶材縱向的印記。
圖5示出了一種補償式照相凹版涂覆裝置。在彈性支承輥20和照相凹版輥子14之間設置了一個中間補償輥26。照相凹版輥子和補償輥可以雙向轉動，從而產生正向或反向的傳送。這種涂覆裝置通常是用于非常薄的涂覆。帶材18和照相凹版輥子14的速度比值可以高達10∶1。補償輥26必須由彈性材料制成，以便它可以變形而進入到照相凹版輥子的凹穴內并從中拾取流體。在照相凹版輥子14和補償輥26之間的傳送點上的變量作用類似于其它照相凹版涂覆裝置。通常，對帶材的傳送的速度比值接近1∶1，而來自補償輥26的傳送可大大減薄照相凹版輥子的圖案。
發(fā)明概要本發(fā)明涉及一種將一流體涂層材料涂覆到一基片材料上的裝置和方法，所述基片具有一涂覆表面和一與之相對的后表面?；耐扛脖砻媾c一將流體涂層材料涂布到涂覆表面上的照相凹版輥子接觸，同時，在基片的后表面上沒有支承。在涂層材料被涂布之后，基片的后表面在照相凹版輥子下游不到1.0cm處與一輸出輥接觸。
輸出輥可位于照相凹版輥子的上方并與之分開而形成一間隙，從而使基片可在照相凹版輥子和輸出輥之間以一個向上的角度移動。輸出輥可以位于照相凹版輥子下游不到0.075cm的位置上。
所述照相凹版輥子可以在與基片相反的方向上轉動，以便進行反向的照相凹版涂覆。無論是否與基片接觸，均可在與基片相同的方向上驅動輸出輥旋轉?；山柚c照相凹版輥子的吻合而相互接觸，并且基片可借助繞經輸出輥而與輸出輥接觸。
該系統(tǒng)還包括一個惰輥，基片在所述照相凹版輥子的上游繞經該惰輥。所述惰輥的中心可位于照相凹版輥子的上方，并位于所述輸出輥子的下方。
在一種改進型式中，可實現(xiàn)張力隔絕。可使基片的與照相凹版輥子接觸的那一部分以及基片的處在照相凹版輥子上游的那一部分之間的張力隔絕。在照相凹版輥子的上游可以有較高或較低的張力。還可以采用一壓合輥使基片在照相凹版輥子的上游與輸出輥壓合，從而實現(xiàn)張力隔絕。如果采用一個的話，這種壓合可以在惰輥的上游進行。
附圖的簡要說明圖1是一定向型照相凹版涂覆裝置的示意圖；圖2是一差速型照相凹版涂覆裝置的示意圖；圖3是一反向型照相凹版涂覆裝置的示意圖；圖4是一照相凹版柔性接觸涂覆裝置的示意圖；圖5是一補償型照相凹版涂覆裝置的示意圖；圖6是本發(fā)明的一種反向型照相凹版柔性接觸涂覆裝置的示意圖；圖7是本發(fā)明的反向型照相凹版柔性接觸涂覆裝置的另一實施例的示意圖。
詳細描述本發(fā)明的反向型照相凹版柔性接觸涂覆系統(tǒng)可將一流體涂層材料10涂覆到例如一帶材18之類的基片上。帶材具有一其上涂覆有涂層材料10的涂覆表面28，以及一與之相對的后表面30?？梢岳萌嵝越佑|涂覆來進行涂覆的任何基片都可利用該系統(tǒng)來加以涂覆。能使這種涂覆系統(tǒng)運行良好的一種產品是磁性介質，它是在一帶材上涂覆一由粘合劑及磁性顆粒組成的濕涂層而形成的。
該涂覆系統(tǒng)包括輥子或其它裝置(未示)，用以傳送帶材進出涂覆工位，所述帶材在涂覆工位上受到涂覆。參見圖6，帶材首先通過一輸入惰輥22，而后再進入照相凹版輥子14。惰輥22可以由橡膠、碳纖維復合物、鋼、鋁或其它材料制成。
照相凹版輥子14是沿著與帶材行進方向相反的方向轉動，并將儲存在照相凹版圖案的各滾花槽內的流體涂層材料10沉積到帶材18的涂覆表面18上。涂層材料10可以以任何方式沉積到各滾花槽內，例如讓照相凹版輥子14旋轉并通過一盛有涂層材料10的平盤12。照相凹版輥子14可以與帶材18在一自由的跨度上接觸，在與照相凹版輥子14和帶材18之間的接觸線相對的帶材18的后表面30上無需有任何的支承。如圖所示，惰輥22的中心處在照相凹版輥子14之中心的上方。
一個被驅動的、較大的、精確的輸出輥32位于照相凹版輥子14的下游，所述輸出輥可以是一個磨光的鋼輥。輸出輥32是在與帶材18相同的方向上由例如一電動機之類的裝置加以驅動且獨立于經過它的帶材。如圖所示，惰輥22的中心處在輸出輥32之中心的下方。輸出輥32的直徑可以是大約12-16cm，這大大地超過了惰輥22。當帶材18與照相凹版輥子14接觸并且被涂層材料10涂覆之后，它卷繞在作為一取出輥的輸出輥32上。
在照相凹版輥子14和帶材18的接觸點以及帶材18繞輸出輥32的卷繞接觸點之間有一個較短的跨度。這一距離可以小于1cm，在某些情況下可以小于0.075cm。動態(tài)濕潤線出現(xiàn)在照相凹版輥子14和輸出輥32之間的較短跨度內。這樣就確保了在將涂層材料傳送至帶材的過程中有較大的穩(wěn)定性，并使帶材在非縱向(non-downweb)的方向上保持不運動。這樣就可以消除帶材的顫動和起包現(xiàn)象(bag)，且防止?jié)駶櫨€發(fā)生脈動和導致測量偏差，這些已知為振顫(chatter)。與采用照相凹版輥子的傳統(tǒng)的柔性接觸涂覆相比，這樣還可以在帶材的縱向和橫向上獲得很好的均勻度。
如圖所示，輸出輥32可以處在照相凹版輥子14的上方。帶材18可以在照相凹版輥子14和輸出輥32之間以一個向上的角度移動。重力不起作用，整個系統(tǒng)可以隨著帶材的移動而取向在任何方向上，即使是顛倒過來也行。
與通用的柔性接觸涂覆系統(tǒng)相比，該涂覆系統(tǒng)在照相凹版輥子14和最接近的上游惰輥22之間具有一減小的帶材跨度，而在照相凹版輥子14和輸出輥32之間有一個大大減小的帶材跨度。由于從帶材18和輸出輥32之間的接觸點開始的柔性接觸傳送點小于2.5cm，所以帶材的波動幅度較小。由于輸出輥32具有穩(wěn)定的支承并具有精確的構造，所以未發(fā)現(xiàn)帶材顫動的現(xiàn)象。這樣實際上可在帶材的縱向上產生均勻的涂層。在生產軟磁盤時，這樣可減少軟磁盤的調整，并增強聯(lián)機的圖像探測系統(tǒng)的性能。類似地，涂層均勻度在其它很多場合也是非常重要的，例如那些光的透明度(無論是客觀地測量還是用人眼主觀地測量)很重要的場合。
在圖7所示的實施例中，涂覆系統(tǒng)上游(輸入帶材)的帶材張力可以與該涂覆系統(tǒng)下游(輸出帶材)的帶材張力隔絕。一可以處在惰輥22上游的壓合輥34在輸出輥32和它本身之間壓合新來的帶材18。這種壓合可以在與輸出輥32壓合接觸點的前后產生一壓力差。一較高的張力可以位于壓合輥34的上游，或壓合輥34的下游。
權利要求
1.一種將一流體涂層材料涂覆到一基片材料(18)上的方法，所述基片具有一涂覆表面(28)和一與之相對的后表面(30)，所述方法包括如下步驟使基片的涂覆表面(28)與一具有流體涂層材料(10)的照相凹版輥子(14)接觸，從而在一個自由跨度間將流體涂層材料涂布到基片(18)的涂覆表面上，同時，在基片(18)的后表面(30)上沒有支承；以及使基片(18)的后表面(30)與一輸出輥(32)接觸，接觸點是在照相凹版輥子(14)下游不到1.0cm的基片上。
2.如權利要求1所述的方法，其特征在于，它還包括如下步驟使輸出輥(32)位于照相凹版輥子(14)的上方并與之分開而形成一間隙；以及使基片(18)在照相凹版輥子(14)和輸出輥(32)之間以一個向上的角度移動。
3.如權利要求1和2中任一項所述的方法，其特征在于，它還包括如下步驟中的至少一個使照相凹版輥子(14)在與基片(18)相反的方向上轉動，以便進行反向的照相凹版涂覆；無論是否與基片(18)接觸，驅動輸出輥(32)在與所述基片相同的方向上轉動。
4.如權利要求1，2和3中任一項所述的方法，其特征在于，它還包括如下步驟使基片(18)繞經一個處于照相凹版輥子(14)上游的惰輥(22)。
5.如權利要求1，2，3和4中任一項所述的方法，其特征在于，所述與涂覆表面(28)接觸的步驟包括使基片(18)的涂覆表面與照相凹版輥子(14)柔性接觸，其中，與后表面(30)接觸的步驟包括使所述基片繞經輸出輥(32)。
6.如權利要求1，2，3，4和5中任一項所述的方法，其特征在于，它還包括如下步驟使基片(18)的與照相凹版輥子(14)接觸的那一部分以及基片(18)的處在照相凹版輥子上游的那一部分之間的張力隔絕。
7.如權利要求6所述的方法，其特征在于，它還包括如下步驟使基片(18)繞過一個處于照相凹版輥子(14)上游的惰輥(22)，其中，所述隔絕張力的步驟包括使所述基片在所述惰輥的上游以及在所述照相凹版輥子的上游與所述輸出輥(32)壓合。
8.一種將一流體涂層材料(10)涂覆到一基片材料(18)上的裝置，所述基片具有一涂覆表面(28)和一與之相對的后表面(30)，所述裝置包括一照相凹版輥子(14)，它使基片(18)的涂覆表面(28)與流體涂層材料(10)的接觸，從而在一個自由跨度間將流體涂層材料涂布到基片的涂覆表面上，同時，在基片(18)的后表面(30)上沒有支承；以及用以使基片(18)的后表面(30)在照相凹版輥子(14)下游不到1.0cm的基片上的某一點接觸的裝置，該裝置包括一輸出輥(32)。
9.如權利要求8所述的裝置，其特征在于，它還包括至少一個使所述照相凹版輥子(14)在與基片(18)相反的方向上轉動的裝置，以便進行反向的照相凹版涂覆；以及無論是否與基片(18)接觸，都能在與所述基片相同的方向上帶動所述輸出輥(32)旋轉的裝置。
10.如權利要求8和9中任一項所述的裝置，其特征在于，它還包括一惰輥(22)，所述基片(18)在所述照相凹版輥子(14)的上游繞經該惰輥。
11.如權利要求8，9和10之一所述的裝置，其特征在于，它還包括用來使基片(18)的與照相凹版輥子(14)接觸的那一部分以及基片(18)的處在照相凹版輥子上游的那一部分之間的張力隔絕的裝置。
12.如權利要求11所述的裝置，其特征在于，它還包括一惰輥(22)，所述基片(18)在所述照相凹版輥子(14)的上游繞過該惰輥，其中，所述張力隔絕裝置包括一位于所述惰輥上游、用來使所述基片與所述輸出輥壓合的壓合輥34。
13.如權利要求8，9，10和11之一所述的裝置，其特征在于，所述輸出輥(32)是一鋼輥。
全文摘要
一種將流體涂層材料涂覆到一帶材(18)上的反向型照相凹版柔性接觸涂覆系統(tǒng),基片的一表面與一照相凹版輥子(14)接觸,而在基片的后表面上沒有支承。在涂層材料被涂布之后,后表面(30)在照相凹版輥子(14)的下游與一輸出輥(32)接觸,輸出輥(32)可以被驅動,并且?guī)Р?18)可以卷繞在輸出輥(32)上。利用一壓合輥(34)可使基片在照相凹版輥子(14)的上游與輸出輥(32)壓合,從而使基片(18)的與照相凹版輥子(14)接觸的那一部分以及基片(18)的處在照相凹版輥子(14)上游的那一部分之間的張力隔絕。
文檔編號B05C1/12GK1193928SQ96196478
公開日1998年9月23日 申請日期1996年7月17日 優(yōu)先權日1995年8月31日
發(fā)明者G·J·艾弗雷特, J·D·穆特爾 申請人:美國3M公司