專利名稱：高速涂布含有顏料的液體涂布材料的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明主要涉及在基材上涂布含有顏料的材料。具體地講，本發(fā)明涉及在卷材或襯料上高速涂布含有顏料的液體涂布材料。更具體地講，本發(fā)明涉及這種著色涂布材料的高速涂布，其可以避免可見的顏料分離。本發(fā)明發(fā)現(xiàn)了一個適用于在卷材或襯料上涂布液體有機溶膠著色材料的方法。
背景技術(shù)：
長久以來，膜，帶以及其他的基材一直被涂以有色的含有顏料的液體涂布材料。薄的、柔軟的基材，比如，膜，卷材，襯料，由輥涂工藝涂布，這種工藝通常包括多個輥，這些輥用于供料，涂布以及牽引涂層成品。輥涂法涉及使用旋轉(zhuǎn)涂布輥，將涂布材料涂布到基材上，旋轉(zhuǎn)涂布輥是把涂布材料從供料槽傳送到移動的基材?；耐ǔＶ糜诠┝陷伾希虼?，當(dāng)供料輥旋轉(zhuǎn)時，基材縱向移動通過涂布輥。供料輥和涂布輥放在適當(dāng)?shù)奈恢蒙弦允怪辽俨糠滞坎疾牧蠌耐坎驾亗魉偷揭苿拥幕纳闲纬赏繉??？谀Ｊ酵坎脊に囈惨延糜诎堰@種液體涂布材料涂布到基材上。在典型的口模式涂布過程中，涂布材料經(jīng)口模涂布到移動基材的表面。
有色涂布材料一般包括顏料，這些顏料通常均勻分散或懸浮在整個液體中，以使涂布材料具備均勻的顏色。當(dāng)著色的涂料涂布到基材上時，多數(shù)應(yīng)用都首選均勻的顏色外觀，許多其他的應(yīng)用也要求均勻的顏色外觀。
已知由傳統(tǒng)方法制備的有色涂層，在某些生產(chǎn)批次中呈現(xiàn)不均勻的顏色外觀。這些不均勻的顏色外觀可能以條紋，漩渦或其他的形式存在，這些形狀的顏色強度與其周圍涂布層顏色強度不同。條紋通常沿加工方向或縱向，而且可用正常獨立的肉眼窺見。這種不均勻的顏色外觀存在于涂布層的界面或涂布層的內(nèi)面(如形成于移動基材表面的涂布層的表面)，而且，可能直至涂布層形成和固化以后，這種不均勻的顏色外觀也沒有被發(fā)現(xiàn)。另外，這種條紋狀的外觀隨著線速度(如基材移動的速度)的增大而增加。因此，此問題已經(jīng)導(dǎo)致產(chǎn)率低于生產(chǎn)率的預(yù)定值。在沒確定其成因的情況下，這種不均勻著色問題存在了數(shù)十年。
因此，解決這個不均勻著色問題是十分必要的。
發(fā)明概要本發(fā)明提出了一種方法以解決，至少部分解決，與不均勻顏色外觀相關(guān)聯(lián)的問題，通過提出在移動基材上高速涂布的方法，此涂布材料為含有顏料的液體涂布材料，以避免在其涂布狀態(tài)下涂布材料中可見的顏料分離現(xiàn)象，至少在可見的涂布層表面。
已發(fā)現(xiàn)，在先前工藝中出現(xiàn)的不均勻顏色外觀是顏料分離的結(jié)果，這種顏料分離在涂布層的表面上是可用正常獨立的肉眼窺見的，一般在涂布層的界面。這里所使用的，顏料分離是指液體涂布材料中所使用顏料的不均勻分布或其局部含量不均勻。也發(fā)現(xiàn)，在移動基材上涂布涂布材料時，使用基本上直的浸濕線可以明顯減少，即使不能完全消除，這種顏料分離以及由此引起的不均勻顏色外觀問題。進一步發(fā)現(xiàn)，通常而言的有機溶膠涂層，尤其是含有金屬顏料或其他片狀顏料的有機溶膠涂層，特別易于出現(xiàn)這種顏料分離問題。這種顏料分離問題可能出現(xiàn)在涂層中，此涂層中的涂布材料同時含有不同大小和/或形狀的顏料，如較小的顆粒和較大的片狀物。當(dāng)不同大小和/或形狀的顏料，如較小的透明顆粒和較大的不透明或片狀顏料，同時存在于涂布材料中時，對半透明薄膜而言，這種顏料分離問題也未被解決，此半透明膜用于顯示背光。還發(fā)現(xiàn)，涂布層界面或內(nèi)面(如曾接觸移動基材的涂布層表面)的顏料分離問題最容易發(fā)現(xiàn)的。當(dāng)透明的涂層(傳統(tǒng)的清晰涂層)固定在涂布層的內(nèi)面上時，通過透明的涂層能看到顏料分離。
在本發(fā)明的一方面，提出的方法包括，準(zhǔn)備有涂層表面要涂布的第一基材(如薄膜，卷材，襯料)，以及準(zhǔn)備含有顏料的液體涂布材料。涂布材料沿著基本上直的浸濕線涂布到第一基材表面形成涂布層，此涂布層有與第一基材涂層表面相接觸的界面。當(dāng)?shù)谝换囊灾辽俅蠹s50ft./min(15.24m/min)高的線速度移動時，涂布材料被涂布到基材上。含有顏料的涂布材料是這樣的，不使用直的浸濕線的情況下，當(dāng)涂布材料被涂布到高線速度的第一基材涂層表面時，其界面將呈現(xiàn)可見(正常的獨力肉眼可見)的顏料分離。對于本發(fā)明的應(yīng)用來說，當(dāng)使用高的線速度而不出現(xiàn)可見的顏料分離時，浸濕線基本上是直的。就本發(fā)明而言，被涂層的第一基材所移動的高線速度至少是大約50ft./min(15.24m/min)。最好是浸濕線足夠直以允許線速度至少為大約60ft./min(18.29m/min)，而沒有在涂布材料的表面產(chǎn)生可見的顏料分離。浸濕線足夠直允許線速度至少達到大約70ft./min(21.34m/min)，80ft./min(24.38m/min)，90ft./min(27.43m/min)，100ft./min(30.48m/min)也是合乎需要的。更好是浸濕線足夠直允許線速度大于100ft./min(30.48m/min)。
此方法可包括從第一基材的涂層表面移開涂布層，露出涂布層的界面。然后準(zhǔn)備第二基材，將其粘附于涂布層的膠粘表面。涂布層的膠粘表面與其界面相對。
在本發(fā)明的另一方面，提出了加工制品的方法。方法涉及在上述的基材上高速涂布含有顏料的液體涂布材料來制備涂布層。然后，用涂布層來加工制品。按此法加工的制品可能是有色涂層制品，此方法還涉及從第一基材的涂層表面移開涂布層，露出涂布層的界面。然后，通過粘附涂布層到另一個基材上(如用壓敏膠粘劑)，至少部分，來加工制品，界面要露出來。其他的基材可能形成交通工具的零件(如主體，內(nèi)裝飾等)，交通工具如汽車，航空器以及船只。其他的基材也可能是中間基材，如隔離襯料，或隔離膜，或由涂布層加工而成的制品的其他部分。
沿基本上直的浸濕線涂布涂布材料的一個方法，涉及逆輥涂布涂布材料。相對于口模涂布方法和縫口模頭供料涂布方法，逆輥涂布又可以快速的轉(zhuǎn)換。逆輥涂布包括沿著移動基材的反方向旋轉(zhuǎn)涂布輥，基材位于液體涂布材料和涂布輥之間的接觸點。這可包括把卷材基材的內(nèi)側(cè)表面繞在供料輥上，供料輥沿著涂布輥的反方向旋轉(zhuǎn)。逆輥涂布后，用計量裝置或刮刀從涂布基材上擦去過量的涂布材料。計量刮刀可能是凹口桿。計量功能也可由另一個輥提供，例如，一個逆向旋轉(zhuǎn)的輥。
逆輥涂布可包括準(zhǔn)備第一道供料輥，此輥沿著正向旋轉(zhuǎn)，以及準(zhǔn)備第二道涂布輥，此輥沿著與正向相反的逆向旋轉(zhuǎn)，第一道和第二道輥之間形成輥縫。兩輥在輥縫處達到最小隙距。當(dāng)?shù)谝坏垒佉耘c第一基材相匹配的速度和方向旋轉(zhuǎn)時，將要被涂布的基材，即第一基材，如卷材或襯料，在張力牽引下繞在第一道輥上，通過輥縫。第二道輥上涂有液體涂布材料，此輥使用了多個裝置使液體涂布材料積附在輥上，包括流條。第二道輥至少部分安裝在液體涂布材料槽中，第二道輥旋轉(zhuǎn)傳送涂布材料進入輥縫，和第一基材的涂層表面接觸，第一基材沿著與第二道輥傳送涂布材料相反的方向運動。涂布材料沿著輥縫附近的基本上直的浸濕線與卷材或襯料涂層表面接觸。直的浸濕線可以減少顏料附聚，以及由此引起的成品顏色外觀不均勻。通過使涂布完的第一基材在凹口桿，刀或第三旋轉(zhuǎn)輥下邊或靠近處穿過使過量的涂布材料被刮去而卷材被置于一個離凹口桿的可控制的凹口桿縫距中。
另一個提出基本上直的動態(tài)浸濕線的方法可包括，用含有液體的涂布材料，口模或幕涂第一基材。第一基材在張力牽引下繞在供料輥上，口模放置在第一基材附近，第一基材由第一道輥的表面帶動。涂布材料通過?？陂g隙與第一基材的表面接觸。?？陂g隙位于與第一基材表面基本上平行，與加工方向或第一基材移動方向基本上垂直的地方。
在把涂布材料沿著直的浸濕線涂布到第一基材以后，涂布層可能從第一基材上分開或剝離。在一種方法中，采用了第二基材，第二基材粘附于涂布完的第一基材上。第二基材和粘附的涂布層可以一起移開，從第一基材上剝?nèi)ネ坎紝?，露出涂布層先前粘附于第一基材的?cè)面。露出的涂布層表面具有均勻的顏色外觀，因為沿著基本上直的浸濕線對第一基材涂布涂布材料。
在本發(fā)明的一個應(yīng)用中，紙，聚酯卷材或襯料被用作第一基材。金屬有機溶膠沿著直的浸濕線被涂布到卷材上。使用第二基材，將其粘附于金屬有機溶膠涂布過的卷材上，第二基材包括壓敏膠粘劑和隔離襯料。將隔離襯料和壓敏膠粘劑從卷材上剝離，與隔離襯料和壓敏膠粘劑一起，去掉粘附的金屬有機溶膠層。金屬有機溶膠層的下面，先前粘附于卷材，形成第二基材的涂層表面。露出的表面具有均勻的顏色外觀。特別是，露出的表面在加工方向上完全沒有縱向的條紋。
圖形的簡要說明

圖1所示是帶有凹口桿的正向浸涂輥裝置涂布的卷材的側(cè)視圖。
圖2所示是用圖1所示裝置涂布的卷材的橫截面視圖，在進一步層壓和部分移開或剝落露出卷材或輥的側(cè)表面以后。
圖3A所示是被涂層卷材的表面視圖，其中包括動態(tài)的直浸濕線，此浸濕線是在低速下使用與圖1所示裝置類似的專用裝置觀測到的。
圖3B所示是涂層卷材的頂視圖，其中包括動態(tài)的不規(guī)則直浸濕線和條紋，此浸濕線和條紋是在高速下使用與圖1所示裝置類似的專用裝置觀測到的。
圖4所示是使用有凹口桿的逆向涂布浸涂輥裝置涂布的卷材的側(cè)視圖。
圖5所示是使用口模涂布裝置涂布的卷材的側(cè)視圖。
圖6所示是典型涂布層的界面的平視圖，此涂布層呈現(xiàn)由顏料分離引起的不均勻顏色外觀。
發(fā)明的詳細說明圖1舉例說明了先前用有色的，含有顏料的液體涂布基材的工藝方法，這類基材如卷材，帶，以及薄膜。一些涂層液體被稱之為著色分散體。如這里所使用的，“著色分散體”是指顏料顆粒均勻分布其中的液體。顏料顆粒可以是膠體粒子，金屬粒子(典型地以薄片狀態(tài))以及不透明顏料粒子。如圖所示，涂布機20，有第一道供料輥22和第二道涂布輥24，在二者之間形成輥縫25，有一流延卷材，流延帶或流延襯料26通過輥縫25，卷材背部表面貼著供料輥22放置。卷材26經(jīng)常由紙或聚酯制成。第二道輥24安放在涂布材料32里面，涂布材料裝在供料槽30中。第一道輥22有中心軸34，表面35，沿38所指示的第一方向旋轉(zhuǎn)。第二道輥24有中心軸36，表面37，沿著40所指示的第二方向旋轉(zhuǎn)。涂布機20也可以裝有計量裝置，此裝置可以是計量刮刀。在所示的具體實例中，計量刮刀是凹口桿28。凹口桿28用于計量或限制粘附到卷材上的涂布材料的厚度。
使用中，涂布材料32由運動的第二道輥表面37帶上來，涂布材料被傳送穿過上游彎液面區(qū)域42，進入輥縫25，穿過下游彎液面區(qū)域43，然后返回供料槽30。穿過輥縫25的涂布材料的數(shù)量由輥間間隙，粘度特性，供料輥和涂布輥的速度，以及輥的直徑來確定。涂布材料經(jīng)常從輥縫中被拋棄，向下流回供料槽30，有時，在上游彎液面區(qū)域42形成滾式堆積。由第二道輥24帶入輥縫25的涂布材料，沿著動態(tài)的直浸濕線與卷材26接觸，在如46所示的位置上首先潤濕卷材的涂層表面。部分涂布材料粘附于卷材26，和卷材26一起，這些涂布材料被傳送至凹口桿28。在輥縫下游的一側(cè)，一個膜裂口把涂布材料分成返回供料槽30的液流和繼續(xù)沿著卷材流向凹口桿28的液流。
刮條縫隙29形成于凹口桿28和卷材26之間，通過計量卷材26和凹口桿28之間流過的涂布材料的數(shù)量，刮條縫隙可以控制涂層的厚度，形成已涂層的卷材27。凹口桿28擦掉過量的涂布材料，在卷材表面留下一層。在凹口桿的下游形成的涂層的厚度取決于，刮條縫隙29，粘度特性，供料輥22的速度，凹口桿28的直徑以及供料輥22的直徑。過量的涂布材料，被凹口桿28擦掉，如圖所示的雨點44，沿著涂層的寬度上，雨點44可以是不連續(xù)的，或是連續(xù)的。48所示的視點，說明了照相機視點的方向，被申請者用于特別適合的，透明的第一道輥22中，以便看到浸濕線46。
圖2舉例說明了中間層壓產(chǎn)品60，包括涂布完的卷材或襯料26，其由圖1所示的涂布機涂層。層壓的加工方向如61所示。卷材26包括一輥面或背面76，其先前被貼著供料輥22傳送。層壓料60包括裝飾膜層68，它可以是沿著涂層卷材的界面或涂層表面77，將圖1的涂布材料32涂布到卷材26上的產(chǎn)物。裝飾膜或涂布層68，包括浸濕線側(cè)面或輥面66以及凹口桿側(cè)面或空氣面70。浸濕線側(cè)面66是涂布層表面，它曾和卷材26接觸，而凹口桿側(cè)面70是涂布層的側(cè)面，它曾被刮刀或凹口桿擦涂。在涂布材料層68粘附于卷材26之后，可以沿著涂布層凹口桿側(cè)面70放置壓敏膠粘劑層72。此外貼著壓敏膠粘劑層72可進一步形成隔離層74。
層壓產(chǎn)品60形成之后，涂布層68可沿著涂層卷材的界面77從卷材26移開或剝?nèi)?，?4所示，這樣，露出涂布層輥面表面66作為看得見的表面。通常，卷材26被看作第一基材，壓敏膠粘劑72，或壓敏膠粘劑72與隔離襯料74一起，被看作第二基材。第二基材用于在第二基材被粘附于涂布層之后從第一基材上剝離涂布層。涂布層輥面表面66中的缺陷是可見的，因為此時表面直接暴露出來。在涂布材料是不透明的層壓材料中，涂布層68下面的涂布層表面66將是不可見的，如果沒有后續(xù)的剝離和暴露。在涂布材料是透明的層壓材料中，即使沒有剝離，涂布層表面66中的顏料分離是可見的，但是，在后續(xù)的剝離和暴露以后，顏料分離更顯而易見。
申請者認(rèn)為，難以建立本發(fā)明的一個原因是，加工過程中，卷材26和涂布材料層68之間的界面是不可見的，而且，由于剝離步驟不為大多數(shù)涂布工藝所共有，在加工過程以后，界面77是不可見的。即使涂布層表面66是可見的，缺陷，如顏料分離，直至涂布層68干燥和剝離以后才看得見。顏料分離一般看不到，所以不能及時用各種方法控制生產(chǎn)過程，甚至連及時記錄下可能是造成顏料分離的過程變化也很困難。
涂布材料在不使用基本上直的浸濕線的情況下，涂布材料可能呈現(xiàn)可見的顏料分離，典型的這類涂布材料包括有機溶膠，如，乙烯基有機溶膠。有機溶膠被定義為稀釋液中聚合物顆粒的膠體分散體，其在高固體濃度理可提供適當(dāng)?shù)耐坎颊扯?。隨著涂層的固化，溶劑和增塑劑的混合物使高聚物粒子達到熔融。其他樹脂和填料的混合物可以用于功能性增強。加入顏料獲得想得到的顏色。其它可能呈現(xiàn)明顯的顏料分離的涂布材料包括WO88/07416(Spain et al.)to Avery Intl Corp，EP0266109Bl(Ellison et al.)to Rexham Industries Corp.，and WO89/04218(Hayward et al)to Eastman Kodak Co.中公布的那些涂布材料。
典型的能呈現(xiàn)明顯顏料分離的涂布材料包括，那些含有100重量份氯乙烯樹脂，20至50份增塑劑的涂布材料。根據(jù)需要顏料加入多達100份，但是，對一般的半透明涂層或金屬涂層而言，通常最多加入20份顏料。向其中加入20至40重量份的揮發(fā)性有機化合物，此化合物選擇含有脂肪族稀釋液的芳香族化合物與酮的混合物。所有的材料須經(jīng)高速剪切混煉，象在介質(zhì)磨一樣，除了片狀顏料，其是在研磨作用以后攪拌加入。
典型的能呈現(xiàn)明顯顏料分離現(xiàn)象的涂布材料，含有100重量份氯乙烯樹脂，20至50份增塑劑，1份酞菁藍顏料，1份喹吖酮金黃顏料，1/2份碳黑顏料以及30份混合的揮發(fā)性化合物二異丁基酮和二甲苯。在混煉過程中，可加入多達10份的脂肪族碳氫化合物以控制粘度在1,000-3,000厘泊之間。攪入兩份鋁片，薄片的平均粒子半徑為30-40微米。認(rèn)為使前述實例易于產(chǎn)生明顯顏料分離的性能，是典型碳黑的精細粒度分布和酞菁藍顏料以及喹吖酮的透明分散體。這些精細粒子分散體與粗粒的鋁片形成對照。
已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，通常，易于產(chǎn)生顏料分離的涂布材料含有大小明顯不同的顏料粒子。認(rèn)為顏料粒子大小和/或形狀的不同，可能導(dǎo)致不同大小或形狀的粒子在涂布材料液體中的流動性不同。進一步認(rèn)為，不同的流動性可影響涂布材料是否易于產(chǎn)生顏料分離。特別是，當(dāng)顏料粒子包括兩種或多種不同大小的粒子時，認(rèn)為它們各自的最大的主線長度(major linear dimension)相差10倍的粒子類型之間的差異，可影響涂布材料是否易于產(chǎn)生顏料分離。
涂布材料測試方法已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，當(dāng)涂布液體涂布材料時，顏料分離可能出現(xiàn)在浸濕線處或其附近。顏料分離現(xiàn)象類似于被稱作浮色或漆膜走絲的涂料流動缺陷，只是顏料分離缺陷一般在涂布層的界面是明顯的，而不是在露出的表面。以下是測定液體涂布材料中粒子分離傾向的典型測試方法。這種測試方法可以給出獨特的液體涂布材料易于呈現(xiàn)顏料分離的說明。這種測試方法也可以給出一種方法，此方法能預(yù)測哪一種涂布材料易于出現(xiàn)顏料分離缺陷。
可用于完成這種測試方法的材料和裝置是，透明的聚酯膜，舉例來說，此薄膜厚50微米，寬25-30厘米，長100厘米，以及涂布裝置或夾具，比如，普通的薄膜流延刮刀。使用透明聚酯膜和BYK-Gardner薄膜流延刮刀可以得到滿意的結(jié)果，薄膜由Minnesota Mining and Manufacturing Company生產(chǎn)，產(chǎn)品號為41-4400-1092-8，刮刀的產(chǎn)品標(biāo)識是PAG-4343，由BYK-Gardner USA，Columbia，MD。也可以使用其他的透明薄膜和涂布機。
首先，將透明薄膜放在光滑的平面上，象平桌的上表面。在光滑的平面上粘貼聚酯膜。在透明薄膜一個末端的附近，放置涂層裝置。調(diào)節(jié)涂布機形成100微米(4mils)的縫隙，此縫隙在涂布機(如刀口)的表面和透明膜之間。放大約10毫升的涂布材料在一個通常的圓形區(qū)域，此區(qū)域在聚酯膜一端的前沿附近。使涂布材料散布到大約3-4厘米的直徑。通過保持聚酯膜穩(wěn)定，以及沿著涂布機縱向，在整個聚酯膜長度方向上拉涂布機，可以使應(yīng)用的涂布材料鋪展，拉速大約是30厘米(1ft.)每秒。對測試而言，準(zhǔn)備好的樣品在100干燥5分鐘是不必要的，但是為便于操作可這樣做。通過透明薄膜的背面看到樣品涂布層的界面(如與透明薄膜接觸的表面)。易于產(chǎn)生顏料分離的涂布材料將顯示明顯的條紋，漩渦，以及其他形狀，這些形狀的顏色強度比周圍涂布層的顏色強度暗。真正的顏料分離缺陷實例見圖6所示的涂布層界面。
為了確定高線速度條件下出現(xiàn)顏料分離的原因，在供料輥22中，在觀察點48處安裝照相機。建立一專用輥，由透明玻璃制成，此輥用作供料輥22。也可以使用相對透明的卷材，比如聚酯。(這樣就可能從供料輥22里邊看到浸濕線46)。然后，試圖觀察范圍內(nèi)的涂層過程，其中可能出現(xiàn)或不呈現(xiàn)顏料分離。
圖3A是卷材如正被涂布的卷材26的表面視圖。在此圖中包括基本上直的，動態(tài)浸濕線100。卷材26沿102所示方向移動，使用前面提及的專用輥和照相裝置，這里所用的涂布機與圖1所示的涂布機相同。在低線速度條件下，沒有出現(xiàn)顏料分離。特別是，在實時觀測中沒有觀察到顏料分離或顏料凝聚。
圖3B是圖3A所示卷材的頂視圖，但是，卷材是沿著122所示方向在高線速度條件下移動。在高速度條件下，在實時觀測過程中出現(xiàn)了大量條紋140。也觀察到不均勻的浸濕線124。申請者認(rèn)為條紋140起因于顏料粒子的凝聚，顏料粒子粘結(jié)在一起，在大量較小的顏料粒子中形成少量較大的顏料粒子。申請者認(rèn)為顏料粒子的凝聚以及由此引起的覆蓋損失，是造成最后顏料分離缺陷的主要原因，缺陷是在剝離和涂層表面暴露以后看到的。特別是，申請者注意到浸濕線方向變化區(qū)域與有條紋區(qū)域之間的關(guān)聯(lián)。例如，注意到浸濕線方向126和128的變化分別與條紋136和138有關(guān)。通過實驗的結(jié)果，包括圖3A和3B中強調(diào)的結(jié)果，申請者認(rèn)為，通過沿著直的動態(tài)浸濕線涂層，可以避免或大大減少顏料分離。
圖4舉例說明了涂布機200，申請者涉及其用于，在相對較高的線速度條件下，沿著直的動態(tài)浸濕線涂布。涂布機200有利于卷材的涂層不出現(xiàn)顏料分離，在其速度遠遠大于先前涂布機的速度時，先前的涂布機如圖1所示的涂布機20。涂布機200與圖1所示的涂布機20共用一些相同的組件，這些組件標(biāo)著相同的編碼?？梢钥吹骄聿?6，有一個背面繞在第一道即供料輥22上，然后穿過刮條縫隙29，從下面經(jīng)過刮刀或凹口桿28?？梢钥吹降诙兰赐坎驾?24沿著供料輥22的反方向旋轉(zhuǎn)，如240所示。涂布輥224有一個涂層表面237和中心軸236，涂布輥224沿著表面237帶動涂布材料32，在涂布材料進入供料輥22和涂布輥224之間的輥縫225之前形成上游彎液面區(qū)域242，。涂布材料32沿著動態(tài)浸濕線246與卷材26的涂層表面接觸，沒有涂布卷材26的涂布材料傳到下游彎液面區(qū)域243。下游彎液面區(qū)域243位于涂布輥224的“背面”，輥縫225的輥面下游。動態(tài)浸濕線246更進一步地分布在輥縫225中，與圖1中浸濕線分布在輥縫25中的位置相比。
在操作中，涂布輥242將以高于供料輥22的速度旋轉(zhuǎn)。供料輥22通常與卷材26的速度同步。涂布輥242適宜以大約高于供料輥22三倍的速度旋轉(zhuǎn)。涂布輥242更適宜以大約供料輥22三倍至五倍的速度旋轉(zhuǎn)。最好是，涂布輥242以大約供料輥22四倍至五倍的速度旋轉(zhuǎn)。這里所使用的，“輥速”是指在輥縫處輥的表面速度。特別是，在旋轉(zhuǎn)速度相同時，與直徑較小的輥相比，直徑較大的輥具有較大的輥速。
在運行涂布機200時，涂布輥224的背面可能被檢修，有利于涂布機運行的檢修用于減少或消除顏料分離。涂布輥背面區(qū)域上的涂布材料具有厚度和表面外觀。申請者已經(jīng)發(fā)現(xiàn)顏料分離與輥背面的不均勻外觀有關(guān)。輥背面的不均勻外觀與涂布材料在輥背面的不均勻分布有關(guān)，有薄層區(qū)域和厚層區(qū)域。均勻的外觀是平坦的，有光澤的表面外觀，而不是外觀不均勻時，那種雜色的，有斑點的，有斑紋的外觀。當(dāng)背向輥表面不均勻時，可能明顯出現(xiàn)顏料分離，操作者是不知道和看不見的。直至較長時間以后移開涂布的材料層時，可能才會看到產(chǎn)生的顏料分離。
不均勻的涂布輥背面外觀可通過人或機器目測觀察到。一些方法采用機械度量輥背面上涂布材料的厚度來測量均勻性。當(dāng)發(fā)現(xiàn)涂布輥的背面不均勻時，涂布機200的操作可能被改變以再次使背面外觀均勻。操作參數(shù)，如輥速，輥速比，輥縫以及涂層過材料的性質(zhì)，可能被調(diào)節(jié)直至輥的背面上有一均勻的厚度。
申請者已經(jīng)使用涂布機200進行涂布，以比如圖1所示的涂布機20更快的線速。特別是，在大約15mils輥縫，大約5mils刮條縫，涂布材料粘度大約1000-3000厘泊，以及最終大約3mils涂層厚度時，正向輥涂布機20，能夠以每分鐘50英尺的線速運行，而沒有出現(xiàn)顏料分離。上述的線速度，可能是在上述條件下使用而沒有顏料分離的最高線速度。使用相同的涂層厚度和粘度時，逆輥涂布機200，能夠以每分鐘100甚至130英尺的速度運行，而沒有出現(xiàn)顏料分離。
圖5舉例說明口模涂布機300，根據(jù)本發(fā)明，申請者認(rèn)為這種涂布機也可以提供直的動態(tài)浸濕線。口模涂布機300包括如先前所述的第一道供料輥22和卷材26。可以看到口模頭302貼著卷材26放置，由縫隙304隔開。涂布材料流道306放置在口模頭302中，在槽口308處終止。在一個實例中，槽口308由單一的狹縫組成，此狹縫完全與卷材26的表面平行放置。在另一個實例中，槽口308由一系列槽口組成，這些槽口沿著平行于卷材26表面的軸排列。涂布材料通過常規(guī)的泵和業(yè)內(nèi)人士所熟知的設(shè)備?？杀凰椭量谀ｎ^流道306。
這篇文檔所述發(fā)明的無數(shù)優(yōu)勢在前面的說明中已經(jīng)有所陳述。然而，將要說明的是，這片文檔，在許多方面，僅僅是說明性的。細節(jié)中做了許多變化，特別是在沒有超出發(fā)明范圍的形狀，大小，以及零件排列方面。而且，發(fā)明的范圍僅限于附加權(quán)利要求所述的范圍和其中所述的等效性。
權(quán)利要求
1.將含有顏料的材料高速涂布到基材上的方法，可以防止涂布后狀態(tài)下的材料出現(xiàn)顏料分離，所述的方法包括提供有一需要涂布的涂層表面的第一基材；提供含有顏料的液體涂布材料；沿著基本上直線的浸濕線，把涂布材料涂布到第一基材的表面，形成涂布層，此涂層有與第一基材的涂層表面相接觸的界面，而第一基材以至少大約50ft./min(15.24m/min)的高線速度移動；其中，所述的含有顏料的涂布材料是如下形式的，如果不應(yīng)用基本上直線的浸濕線，當(dāng)涂布材料以高線速度涂布到第一基材涂層表面時，涂布材料的表面上將呈現(xiàn)可見的顏料分離。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述的將涂布材料涂布到第一基材表面的步驟中，第一基材以至少大約60ft./min(18.294m/min)的高線速度移動，而且，含有顏料的涂布材料是如下形式的，如果不應(yīng)用基本上直線的浸濕線，當(dāng)涂布材料以高線速度涂布到第一基材涂層表面，而第一基材以高線速度移動時，涂布材料的表面上將呈現(xiàn)可見的顏料分離。
3.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述的將涂布材料涂布到第一基材表面的步驟中，第一基材以至少大約70ft./min(21.34m/min)的高線速度移動，而且，含有顏料的涂布材料是如下形式的，如果不采用基本上直線的浸濕線，當(dāng)涂布材料以高線速度涂布到第一基材涂層表面，而第一基材以高線速度移動時，涂布材料的表面上將呈現(xiàn)可見的顏料分離。
4.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述的將涂布材料涂布到第一基材表面的步驟中，第一基材以至少大約80ft./min(24.38m/min)的高線速度移動，而且，含有顏料的涂布材料是如下形式的，如果不采用基本上直線的浸濕線，當(dāng)涂布材料以高線速度涂布到第一基材涂層表面，而第一基材以高線速度移動時，涂布材料的表面上將呈現(xiàn)可見的顏料分離。
5.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述的將涂布材料涂布到第一基材表面的步驟中，第一基材以至少大約90ft./min(27.43m/min)的高線速度移動，而且，含有顏料的涂布材料是如下形式的，如果不采用基本上直線的浸濕線，當(dāng)涂布材料以高線速度涂布到第一基材涂層表面，而第一基材以高線速度移動時，涂布材料的表面上將呈現(xiàn)可見的顏料分離。
6.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述的將涂布材料涂布到第一基材表面的步驟中，第一基材以至少大約100ft./min(30.48m/min)的高線速度移動，而且，含有顏料的涂布材料是如下形式的，如果不采用基本上直線的浸濕線，當(dāng)涂布材料以高線速度涂布到第一基材涂層表面，而第一基材以高線速度移動時，涂布材料的表面上將呈現(xiàn)可見的顏料分離。
7.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述的方法還包括從第一基材的涂層表面移去涂布層，以露出涂布層的界面。
8.如權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于，所述的涂布層具有與其界面相對的膠粘表面，而且，所述方法還包括提供第二基材，并將第二基材粘附于涂布層的膠粘表面上。
9.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法還包括提供一個有至少一個開孔的口模，此開孔一直延伸到口模表面，口模表面有從第一基材的涂層表面的?？陂g隙，且所述的施涂該涂布材料步驟包括，通過至少一個開孔，穿過?？陂g隙，沿基本上直線的浸濕線，將涂布材料涂布到第一基材的涂層表面上。
10.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述的第一基材有一個與涂層表面相對的背面，而且所述的方法還包括提供一個繞第一道輥軸旋轉(zhuǎn)的供料輥，供料輥具有第一道輥表面；在張力作用下，貼著第一道輥表面牽引第一基材的背面；繞第一道輥軸旋轉(zhuǎn)供料輥，以使第一道輥表面沿第一方向移動；沿著第一方向以高線速度縱向移動第一基材；所述施涂涂布材料的步驟包括，當(dāng)?shù)谝换难氐谝环较蛞苿訒r，將涂布材料涂布到涂層表面。
11.如權(quán)利要求10所述的方法，其特征在于，所述的方法還包括提供一個繞第二道輥軸旋轉(zhuǎn)的涂布輥，涂布輥具有第二道輥表面；第二道輥表面與第一道輥表面相距一個輥縫；將第一基材放于輥縫中；所述施涂該涂布材料的步驟包括，在與第一方向相反的方向上旋轉(zhuǎn)涂布輥，將涂布材料從第二道輥表面?zhèn)魉偷降谝换牡耐繉颖砻妗?br> 12.如權(quán)利要求11所述的方法，其特征在于，所述施涂該涂布材料的步驟包括，通過控制涂布輥的轉(zhuǎn)速在相對于供料輥的旋轉(zhuǎn)速度的速度上限和速度下限之間，在涂布材料和第一基材之間形成基本上直線的浸濕線。
13.如權(quán)利要求12所述的方法，其特征在于，所述的涂布輥旋轉(zhuǎn)速度，維持在大約是供料輥旋轉(zhuǎn)速度的3-5倍。
14.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所使用的涂布材料包括有機溶膠。
15.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所使用的涂布材料包括有機溶膠，有機溶膠含有金屬薄片。
16.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所使用的涂布材料是著色分散涂布材料。
17.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所使用的涂布材料包含液體，大于60重量％的固體，懸浮在液體中的一定粒度范圍的許多顏料粒子，以及大于約1000厘泊的粘度。
18.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述的顏料粒子至少包括第一種粒子形式和第二種粒子形式，第一種粒子形式和第二種粒子形式具有不同的粒度，第一種粒子形式具有第一最大的主線長度，第二種粒子形式具有第二最大的主線長度，第二最大的主線長度大約是第一最大的主線長度的十倍。
19.如權(quán)利要求18所述的方法，其特征在于，所述的第一種粒子形式包括乙烯基粒子，第二種粒子形式包括薄片。
20.根據(jù)權(quán)利要求19所述的方法中，其特征在于，所述的第二種粒子形式包括金屬薄片。
21.制造制品的方法，所述的方法包括通過如權(quán)利要求1所述將含有顏料的材料高速涂布到基材的表面，制備一涂布層；用該涂布層來制造制品。
22.如權(quán)利21所述的制造制品的方法，其特征在于，所述的制品是著色的涂層制品，所述的方法還包括從第一基材的涂層表面移去涂布層，以露出涂布層的界面；所述制造制品的步驟包括，以露出的界面將涂布層粘合于第二基材上。
23.如權(quán)利22所述的制造制品的方法，其特征在于，所述的第二基材構(gòu)成機動車部件。
全文摘要
將含有顏料的涂布材料高速涂布到基材上的方法，可以防止涂布材料在其涂布完狀態(tài)下出現(xiàn)可見的顏料分離。在方法中，當(dāng)基材以至少大約15.24m/min的高線速度移動時，將含有顏料的液體涂布材料涂布到基材上，形成涂布層。涂布材料沿著基本上直線的動態(tài)浸濕線涂布到基材上，在浸濕線處，涂布材料首先接觸基材。涂布材料是如下形式的，如果不使用基本上直線的浸濕線，當(dāng)涂布材料涂布到快速移動的基材時，涂布材料的表面上將呈現(xiàn)可見的顏料分離。在選定的高線速度條件下，不出現(xiàn)非常多的可見的顏料分離時，浸濕線基本上是直的。
文檔編號B05D7/24GK1498138SQ02806430
公開日2004年5月19日 申請日期2002年2月11日 優(yōu)先權(quán)日2001年3月14日
發(fā)明者M·L·佩庫洛夫斯基, S·D·夏普, P·J·托夫特尼斯, I·D·蓋茨, J·A·斯馬特, M L 佩庫洛夫斯基, 夏普, 托夫特尼斯, 斯馬特, 蓋茨 申請人:3M創(chuàng)新有限公司