輥式涂布方法和設(shè)備的制造方法
【專(zhuān)利說(shuō)明】輥式涂布方法和設(shè)備
[0001] 本發(fā)明涉及在不連續(xù)片材上涂覆涂層的輥式涂布方法，其包括下述步驟：通過(guò)使 所述片材在涂布輥和支承輥之間水平經(jīng)過(guò)從而將液態(tài)涂料組合物涂覆在所述片材的上表 面；和利用經(jīng)涂覆片材運(yùn)送裝置運(yùn)送所述片材。
[0002] 本發(fā)明還涉及輥式涂布設(shè)備，其中所述設(shè)備至少包含涂布輥、支承輥和經(jīng)涂覆片 材運(yùn)送裝置。本發(fā)明還涉及制造抗反射涂層透明基材的方法。
[0003] 輥式涂布是廣泛使用的將均勻的液態(tài)涂料組合物薄層涂覆在移動(dòng)基材上的方 法，其中經(jīng)常涂覆在通常有彈性、連續(xù)的基材（如薄金屬板或聚合物膜）上，它也被稱(chēng)為 連續(xù)的或運(yùn)行的網(wǎng)。這種涂布方法通常包含使用至少兩個(gè)輥（也被稱(chēng)為輥?zhàn)樱?；其中利?導(dǎo)向輥或支承輥和涂布輥在二者之間傳遞和運(yùn)送基材，其中所述涂布輥將涂布液從供料 轉(zhuǎn)移至基材上。例如，E.D. Cohen 和 E.B. Gutoff 在 Encyclopedia of Polymer Science and Technology, 2001，I 期，635-670 (或 DOI: 10. 1002/0471440264. pst061)中給出了 包括輥式涂布的涂布技術(shù)的綜述。在典型的輥式涂布方法中，涂布輥被放置為到導(dǎo)向輥 上的移動(dòng)基材表面的距離使得涂布液的彎月形液面（meniscus)被維持，從而橋接輥之 間的窄隙或縫隙。離開(kāi)間隙之后，涂布液一分為二，其中一些粘附在移動(dòng)基材上并形成 涂層，一些粘附在涂布輥上。涂布輥的表層可具有含涂布液的凹處或凹印（如一系列凹 槽）以更好地提前計(jì)量（pre-meter)涂覆至基材的涂布液的量。如果涂布棍以與基材 相同的方向旋轉(zhuǎn)或移動(dòng)，那么該方法被稱(chēng)為"正向輥式涂布"；但在"反向輥式涂布"中， 涂布輥表面以與基材不同的方向移動(dòng)。許多出版物提出了這種用于連續(xù)基材的輥式涂 布方法的優(yōu)化；包括 J. Non-Newton. Fluid Mech. 14 (1984) 377-389, J. Non-Newton. Fluid MecL 130 (2005) 96-109 和 Annu. Rev. Fluid MecL 36 (2004) 29-53。涂覆后的涂層的厚度和 均一性取決于許多變量，如輥速、輥面硬度和結(jié)構(gòu)、輥之間的距離、基材的運(yùn)送速度、液態(tài)涂 料組合物的流變性能和基材表面。例如輥之間的涂布液中夾雜空氣以及發(fā)生在涂布輥和基 材之間的液態(tài)薄膜分離的不穩(wěn)定可造成涂覆后的涂層中的缺陷（如氣泡、條痕或肋狀物）。
[0004] 除了連續(xù)的網(wǎng)狀物之外，輥式涂布方法還可被用于將液態(tài)涂料組合物層涂覆在長(zhǎng) 度有限的不連續(xù)或間斷的基材（也被稱(chēng)為離散的或單獨(dú)的基材）上。這種不連續(xù)的基材可 任選地是剛性的；例如平板或板（如玻璃板或木板）。這種方法在本文中被稱(chēng)為"片材涂 布"，而術(shù)語(yǔ)"網(wǎng)狀涂布"被用于連續(xù)的基材。通常，加工網(wǎng)狀物沒(méi)有涂布片材復(fù)雜且比涂布 片材更為靈活；這是因?yàn)槟軌蛞陨陷?、脫輥、涂布和再上輥的連續(xù)的"輥-至-輥"操作方 式提供網(wǎng)狀物。通常利用片材送料機(jī)向涂布輥供應(yīng)不連續(xù)或離散的基材（下文中也簡(jiǎn)稱(chēng)為 "片材"），經(jīng)過(guò)涂布輥之后，利用經(jīng)涂覆片材運(yùn)送裝置或運(yùn)輸裝置（例如利用輥或運(yùn)輸帶） 運(yùn)送片材。在這種片材涂布方法中，通常還使用支承輥，在本說(shuō)明書(shū)的語(yǔ)境中，支承輥被理 解為包括輥、以及運(yùn)輸帶或傳送帶、或提供相同功能的其它元件。當(dāng)涂布輥和支承輥壓在基 材上時(shí)，它們還共同起著使基材移動(dòng)的作用。典型地，以實(shí)質(zhì)上水平的方位移動(dòng)和涂布片 材，其中涂料被涂覆在片材的上表面，而網(wǎng)狀物可以以其它方向涂布。這種片材輥式涂布方 法與所謂的彎月形液面涂布方法顯著不同，在彎月形液面涂布方法中，通過(guò)在基材表面和 圓筒的滲透性表面之間形成的涂布液的彎月形液面將涂布液層涂覆在基材的底面上，其中 通過(guò)圓筒的滲透性表面提供涂布液；如US4370356和US5639517中所述。
[0005] 與連續(xù)的基材相比，通過(guò)輥式涂布方法被涂布的片材還傾向于展示出一些額外的 涂層缺陷。由于片材被供應(yīng)給涂布輥和支承輥的組合，稍后又離開(kāi)，因此涂布方法需要啟動(dòng) 每塊片材、使其變得穩(wěn)定并終止它們。這可導(dǎo)致涂層厚度在靠近表面的側(cè)面的區(qū)域（邊緣） 與在片材中心明顯不同；更具體地，在開(kāi)始處（在片材上表面前緣的"第一次接觸"）和末 端處（在片材后緣的"最后一次接觸"）與在片材中心明顯不同。尤其地，在末端處，離邊緣 幾厘米的區(qū)域的涂層可比中心的涂層厚多達(dá)5-10倍；這種厚的涂層邊緣區(qū)域或帶也被稱(chēng) 為"厚邊"。這種涂層厚度變化是人眼容易看到的。例如，在光學(xué)涂層（例如抗反射（AR)涂 層）的情況下，由于區(qū)域具有不同顏色、透明度和/或光澤而能夠看到厚度變化；其在商業(yè) 上通常不能被接受。雖然輥式涂布方法中的多個(gè)參數(shù)已被（建議）評(píng)估以減少這些邊緣缺 陷，參見(jiàn)例如 J. P. F. Charpin 等人，Proceedings ESGI82 (2011)，4-25 (通過(guò) http: //www. macsi.ul. ie/eSgi82/可獲得)，但還沒(méi)有發(fā)現(xiàn)令人滿(mǎn)意的解決途徑（尤其是對(duì)于正向輥式 涂布）。但片材涂布是商業(yè)相關(guān)的技術(shù)，因?yàn)橐恍┎牧虾茈y或不可能被切割成期望的尺寸 (如鋼化玻璃或安全玻璃）。
[0006] 因此，工業(yè)上仍然需要導(dǎo)致經(jīng)涂覆片材展示出較少邊緣缺陷（如厚邊）的片材涂 布方法。
[0007] 因此，本發(fā)明的目標(biāo)是提供這種經(jīng)改良的方法。
[0008] 通過(guò)提供如下文所述和如權(quán)利要求中所表征的方法獲得了以上問(wèn)題的解決方案。
[0009] 因此，本發(fā)明提供在不連續(xù)片材上涂覆涂層的輥式涂布方法，其包括下述步驟：
[0010] i.通過(guò)使所述片材在涂布輥和支承輥之間水平經(jīng)過(guò)從而將液態(tài)涂料組合物涂覆 在所述片材的上表面；
[0011] ii.利用經(jīng)涂覆片材運(yùn)送裝置運(yùn)送所述經(jīng)涂覆片材；
[0012] 其中所述片材在經(jīng)過(guò)涂布輥之后停止從而中斷所述運(yùn)送，同時(shí)維持停止的片材和 旋轉(zhuǎn)的涂布輥之間的液態(tài)涂料組合物的彎月形液面，當(dāng)彎月形液面已消失時(shí)，重新啟動(dòng)運(yùn) 送。
[0013] 在本申請(qǐng)的語(yǔ)境中，不連續(xù)的片材被定義為：具有某一有限長(zhǎng)度的間斷或離散的 基材，其具有上表面、底面和側(cè)面。優(yōu)選地，本發(fā)明所述方法中的片材是平板或板，其厚度顯 著小于長(zhǎng)度和寬度。這種片材可具有一些柔韌性以允許一定程度的彎曲，但其典型地?zé)o柔 韌性、為剛性（即當(dāng)樣品在距離約Im的點(diǎn)被局部支持時(shí)，其在其自身負(fù)荷下能自我支持）。 片材的幾何結(jié)構(gòu)和尺寸并不關(guān)鍵，但優(yōu)選地，片材具有均勻的厚度和尺寸以允許可重現(xiàn)的 和均質(zhì)的涂層。使用矩形的剛性片材是優(yōu)選的，因?yàn)楦鶕?jù)本發(fā)明所述方法的優(yōu)勢(shì)在其邊緣 處最明顯。片材的邊緣可具有多種不同形式，其可以是銳利的（例如約90° )、圓形的或多 面的。
[0014] 發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，利用本發(fā)明所述輥式涂布方法，可以制造具有由液態(tài)涂料組合物涂 覆的涂層的片材，其中所述經(jīng)涂覆片材明顯展示出較小且較少的可視邊緣缺陷，尤其是在 后緣處。本發(fā)明所述方法可被有利地用于由多種液態(tài)涂料組合物（例如具有寬范圍內(nèi)的粘 度，包括低粘度溶膠-凝膠涂料組合物）涂覆涂層。
[0015] 在根據(jù)本發(fā)明所述方法中，通過(guò)使所述片材在涂布輥和支承輥之間水平經(jīng)過(guò)從而 將液態(tài)涂料組合物涂覆在所述片材的上表面。所述方法還可包括干燥經(jīng)涂覆涂層的步驟， 其中片材同樣被保持水平一一例如直至涂層已被固化一一以保障均質(zhì)的層厚度。在本申請(qǐng) 的語(yǔ)境中，"水平地"（或"實(shí)質(zhì)上水平"）被理解為包括完全水平的板和它的小偏差，其中 所述小偏差不顯著影響形成具有均質(zhì)厚度的涂層。相對(duì)于水平的容許偏差可取決于多個(gè) 參數(shù)，如液態(tài)涂料組合物的粘度和被涂覆的濕層的厚度。在涂覆涂層、運(yùn)送和任選地干燥 期間，相對(duì)于水平面的偏差典型地為最多10° (度），優(yōu)選地最多5°或3°、Γ、0. 5°、 0· 1。。
[0016] 根據(jù)本發(fā)明所述方法還可以包括下述步驟：
[0017] i.利用片材送料機(jī)向涂布輥供應(yīng)片材；
[0018] ii.通過(guò)使所述片材在涂布輥和支承輥之間水平經(jīng)過(guò)從而將液態(tài)涂料組合物涂覆 在所述片材的上表面；和
[0019] iii.利用經(jīng)涂覆片材運(yùn)送裝置運(yùn)送經(jīng)涂覆片材。
[0020] 優(yōu)選地，片材送料機(jī)向涂布輥和支承輥提供處于實(shí)質(zhì)水平位置且與這些輥對(duì)齊的 片材。送料機(jī)可包括多個(gè)輥、運(yùn)輸帶或傳送帶、或如本領(lǐng)域技術(shù)人員已知的其它裝置。
[0021] 優(yōu)選地，在根據(jù)本發(fā)明所述方法中，在涂布輥和支承輥之間傳遞矩形片材，其側(cè)面 與前進(jìn)方向平行和垂直；這表示：矩形片材的引導(dǎo)（前）邊緣和后（末端）邊緣與涂布輥的 軸（和表面）對(duì)齊且實(shí)質(zhì)上平行。"實(shí)質(zhì)上平行"表示：邊緣可與所述軸形成小的角度，但優(yōu) 選地與涂布輥完全對(duì)齊。片材可以是有彈性的的或剛性的，其可由塑料或玻璃材料制成。
[0022] 如本領(lǐng)域技術(shù)人員所知，根據(jù)本發(fā)明所述方法還可包括一個(gè)或多個(gè)清洗和/或預(yù) 處理片材的步驟以除去任何污物或改善待被涂覆的涂層的鋪展或粘附。預(yù)處理片材還可包 括涂覆另外的涂層以增強(qiáng)粘附或涂層的其它特性。
[0023] 在根據(jù)本發(fā)明所述方法的優(yōu)選實(shí)施方式中，片材是透明的（例如聚碳酸酯、PET或 玻璃板），其例如具有光學(xué)涂層。在本說(shuō)明書(shū)的語(yǔ)境中，"光學(xué)涂層"被理解為光學(xué)組件上的 涂層，該涂層改變組件的光反射或光透射，其干層厚度低于Iym;例如抗反射（AR)涂層。
[0024] 發(fā)明人出乎意料地發(fā)現(xiàn)：當(dāng)片材正要離開(kāi)涂布輥和支承輥之間的空隙時(shí)，經(jīng)涂覆 片材的運(yùn)輸暫時(shí)停止，同時(shí)（最初）維持涂布輥和支承輥之間的涂布液的彎月形液面，這可 以降低厚邊效應(yīng)。雖然不想被任何理論束縛，但本發(fā)明現(xiàn)在將通過(guò)討論輥式涂布方法并參 考一些典型附圖和如圖所示的實(shí)施方式來(lái)更詳細(xì)解