落帘涂布技术

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1、落帘涂布技术　摘　要:落帘涂布已成功应用于感光材料制造业的多层精密涂布中。与其它涂布方式相比,落帘涂布主要有以下几方面的优点:(1)由于落帘冲击速度非常大,抵消了支持上下波动的影响,同时也减弱了空气P液体界面间因剪切的不稳定影响,所以它可以达到的涂布速度更高;(2)由于落帘涂布充分利用了支持体速度和液帘冲击速度的比值,所以可以涂得更薄;(3)由于在靠近落帘冲击区没有刚性设备元件,所以不会产生像坡流涂布方式那样的连续性涂布弊病。另外,由于与其它涂布方式的工艺不同,所以落帘涂布有不同的启动方式,并需要一些特殊的部件。关键词:落帘涂布;预计量;落帘冲击区;动态润湿线;落帘边

2、导;空气边界层挡板;应用极限1　落帘涂布发展概况落帘涂布属于预计量涂布的类型。目前,它在感光材料制造业的多层精密涂布中已得到广泛应用。然而,从历史看,现代落帘涂布的复杂技术,是从简单的原始技术发展起来的。此技术最早的工业应用发现于1903年Taylor发表的一篇法国专利中,他用溶化的巧克力从一个狭缝中流出形成一个帘,然后均匀涂在糖果核上。直到上世纪60年代,这种技术才应用于涂布片状物和单页材料。1960年,Cox设计了溢流堰式和定形槽孔式2种形成落帘的设备,仅限于单层涂布。现代多层落帘涂布技术专利权最初属柯达公司,D1J1Hughes和J·F·Greiller于196

3、8年6月各自申请了关于落帘涂布工艺的专利。柯达从1979年就开始采用此技术。由于基本专利权已经过期,其它工厂也可以使用此技术,实际上富士、阿克发公司也早已应用这项技术。落帘技术在中国申请的专利有5项,有2项已终止,1份已视撤,1份公开,只有1份关于边缘导件和处理厚边的2004年到期。下面就是一个早期坡流型落帘涂布咀示意图:2　落帘涂布的特点[2]:落帘涂布是3种杰出的预计量涂布方式之一,其湿涂层厚度就是单位体积流量与支持体速度的比例关系:Hwet=QPU它有2个显著优点,一是涂层薄,二是涂布速度快。首先,涂层薄是通过涂布咀和运动支持体之间的大距离和下落液帘的冲击实现的

4、。一般情况下,此冲击速度比支持体运动的垂直速度分量高得多,冲击速度削弱了支持体上下波动的影响,同时也减弱了空气P液体界面间因剪切引发的不稳定影响,所以它可以用更高的速度生产。其次,在涂液横向分布的过程和涂液作用到移动支持体上的过程,在落帘涂布应用上是分隔开的。利用支持体速度和液帘冲击速度的比值,才可以涂得更薄。坡流涂布的总湿厚度>35μm,落帘涂布的总湿厚度可以<10μm。由于形成落帘需要一定的质量,即单位体积流量,所以液帘本身不能太薄,它的薄是靠支持体高速度拉伸形成的;正因为涂层薄,冷凝效率提高,干燥负荷相对减轻,就允许较短的干燥片路开较高的车速。第三,在靠近落帘冲

5、击区没有刚性设备元件,如刮刀、涂布辊、涂布咀的唇口等容易干扰涂布质量的装置,不会因物料气流、杂质引起连续性弊病,还无需避让支持体接头。虽然落帘涂布适合于现代化大规模生产,但它也存在一些难点,如单位体积流量低到一定程度,下落液帘会破裂;需要有稳定落帘的重要附属部件,这些部件易造成厚边;自由落帘易受外界干扰。3　工艺描述[2]落帘涂布涂液在支持体上横向均匀分布也是靠涂布咀实现,只是因流量增大,其限流狭缝(me2teringslot,也称阻流间隙)尺寸稍宽。影响因素有模具腔体和限流狭缝的几何尺寸,涂液的流变特性,体积流量P涂布宽度,涂布条件下的等温分布,限流狭缝的机械精度等

6、。条缝式落帘最多一次涂3层,坡流式落帘一次可涂10层以上。与坡流涂布咀显著的差别是其第一片堰板前一曲率半径20～40mm的弧石引导液膜流动(图2)。当涂液以一定质量离开模具,形成自由落下的液帘,它的驱动和加速度是由于重力作用的结果。一般自由落下50～100mm后冲击到移动的支持体上,落帘高度最高达250mm(图3)。为形成并保持落帘,一定的流量是必要的,除了那些自身拥有很小的表面张力的物料,如有机溶剂。这个最小流量接近015cm2Ps·cm,工业生产时,为了落帘稳定,这个最小流量还要加倍到110cm2Ps·cm,即每公分宽度、每分钟的流量达到60cm3。311帘形成区

7、[1]Kistler(1983)分析了采用坡流供料型咀的帘形成流场,液帘流动轨迹受重力、惯性和毛细管压力控制。在静态接触线处存在特殊性,此处流速突然加快,导致唇部受力不均匀,使液帘向唇下方偏移,即“壶咀效应”现象之一。现象之二是唇下面的润湿,它引起了流体迟滞现象。现象之三是引起前进接触角和后退接触角不同的传统的润湿滞后(因液界面取代固气界面后形成的接触角叫做前进角;气固界面取代固液界面后形成的接触角叫做后退角。通常前进角大于后退角。),这里有其表面粗糙和不均匀的物理原因,也有由于急转弯的存在造成的混淆。在坡流供料型的落帘涂布中,这一系列现象不仅有其理