采用聚焦板材電荷場的靜電輔助涂覆方法和裝置的制作方法

專利名稱：采用聚焦板材電荷場的靜電輔助涂覆方法和裝置的制作方法
技術領域：
本發明涉及靜電輔助涂覆方法和裝置。更具體地說，本發明涉及利用在涂覆液體與移動的板材相接觸位置上的靜電場來達到改善涂覆工藝。均勻性的目的。
背景技術：
涂覆是采用一層或多層液體來替代與基材相接觸的氣體的工藝，基材通常是諸如板材一類固體的表面。板材可以是相對較長且柔軟的基材或片狀材料，例如，塑料薄膜，紙張或化纖紙張，或金屬箔，或分列的部分或薄片。板材可以是連續帶材。當液體涂覆在基材的表面時，該液體就能起到功能上的作用。涂覆液體的例子可包括適用于形成照相感光乳膠液、釋放層、底漆層、基層、保護層、潤滑層、導磁層、粘結層、裝飾層、和彩色層的液體。
在沉積之后，涂覆可以繼續保持液態的形式，例如，在金屬線圈加工中將潤滑油加在金屬上的應用，或將化學反應物激活或化學轉移成基片表面的應用。另外，如果涂覆中包含揮發性的液體，則可以干燥該涂覆，以留下固體的涂覆，例如，油漆，或者也可以固化或采用某種其它方法使之固體化，使得涂覆具有多功能，例如，可以使釋放層涂覆成為壓力敏感粘結層不會侵蝕性地粘住的涂覆。涂覆的方法在Cohen，E.D.和Gutoff，E.B.編撰的VCH出版的1992年紐約版的《現代涂覆和干燥技術》(Modern Coating and Drying Technology)以及Statas.D編撰的Van Vorstrand Reinhold出版公司出版的1984年版的《板材處理和轉化技術和設備》(Web Processing and Converting Technology and Equipment)的著作中都作了描述。
精細涂覆應用的目的主要目的是均勻地將涂覆液體涂覆在基材上。在板材的涂覆處理中，板材通過使一層涂覆液體能沉積在板材一個表面的涂覆臺。涂覆在板材上的涂覆液體的均勻性會受到許多因素的影響，例如，板材的速度，板材表面的特性，涂覆液體的粘性，涂覆液體表面的張力，以及涂覆在板材上的涂覆液體的厚度等。
在印刷和照相感光的領域中，已經采用了靜電涂覆的應用方法，在該領域，滾動和刮片的涂覆占主導地位且常常使用較低粘性的導電性液體。盡管施加在涂覆區域的靜電力可以滯后于殘留空氣開始之后且具有能較高的板材運行速度的能力，但是吸引涂覆液體到板材的靜電場還相當寬。一種已知的施加靜電場的方法是采取對板材預先充電(即，在涂覆臺之前對板材進行預先充電)。另一種已知的方法是在涂覆臺的位置上對板材之下的支撐滾筒進行儲能。對板材預先充電的方法包括電暈放電導線充電或充電的電刷。儲能支撐滾筒包括導電性自舉電位滾筒，預先充電的非導電性滾筒表面，以及動力驅動的半導體滾筒。雖然，這些產生靜電的方法都對涂覆區域充電，但該充電不能在涂覆機處呈現出較高的聚焦靜電場。例如，對于采用預先充電的板材來絲膜涂覆來說，液體被吸引到板材上且液體/板材接觸線(濕線)的平衡位置取決于力的平衡。靜電場將涂覆的液體拉向板材且將涂覆的液體拉向板材的上部。板材的移動會產生一個趨于使濕線拉向于板材下部的力。于是，當其它工藝條件維持恒定時，較高的靜電力或較低的線速度會使濕線趨向于板材的上部。此外，如果在板材中部流動的涂覆液體中存在著一些流動的變化，那么較低的流動區域一般會進一步趨向于板材的上部，而較高的流動區域一般會進一步趨向于板材的下部。這些狀態都會引起涂覆厚度均勻性的下降。同樣，由于濕線的不穩定且取決于眾多因素，所以工藝的穩定也低于所期望的要求。
已經有許多專利討論了靜電輔助涂覆。有些專利討論了涂覆的細節，有些專利則討論了充電的細節。以下是部分具有代表性的專利。美國專利號No.3,052,131披露了采用滾筒充電或板材預先充電的任意方法來涂覆水性擴散，美國專利號No.2,952,559披露了采用板材預先充電的方法進行片狀涂覆感光乳劑，以及美國專利號No.3,206,323披露了采用板材預先充電的方法進行粘性的液體涂覆。
美國專利No.4,837,045講授了使用能支承滾筒上的DC(直流)電壓凝聚的低表面能量的內層油漆層。該方法所能使用的涂覆液體包括水溶性的或有機性的凝膠層、磁層、潤滑層、或粘結層。涂覆的方法可以包括刮片、滾筒涂覆、噴撒、擠壓、或絲膜等方法。
EP 390774 B1涉及采用預先施加靜電充電以至少250cm/sec(492ft/min)的速度液體高速絲膜涂覆的方法，該方法的充電電壓(伏)和速度(厘米/秒)的幅值之比至少為1∶1。
美國專利No.5,609,923披露了在最大的實際涂覆速度增加的情況下絲膜涂覆移動支撐的方法。該方法可以在涂覆的位置之前或在支承滾筒的涂覆位置上開始充電。該專利參考了眾所周知的產生靜電電壓的技術，提出了一些所參考列舉的在涂覆位置之下的滾筒的例子以及在涂覆之前發生電暈放電充電的先前的專利。該專利也披露了有關電暈放電充電技術。所披露的技術是在涂覆位置之前用電暈放電轉移電荷的板材、滾筒、或短而硬的毛刷，在施加涂覆之前對板材建立靜電場。
圖1和圖2顯示了適用于靜電輔助涂覆應用的一些已經被大家所了解的技術。在圖1中，板材20以縱向的方向(即以箭頭22所指的方向)移動通過涂覆臺24。板材20有第一主要的面26和第二主要的面28。在涂覆臺24，涂覆液體涂覆機30以橫向方向在板材20的第一面26上噴灑出涂覆液體流。因此，從涂覆臺24的下游開始，板材20就已經具有涂覆液體32的涂覆了。
在圖1中，輔助于涂覆工藝的靜電涂覆是通過設置在涂覆臺24上游且縱向隔開的充電施加站36對板材20的第一面26充電來實現的(該充電也可交替地施加在板材的第二面28)。在充電施加站36，橫向設置的電暈放電導線38對板材20施加正的(或負的)電荷39。導線38可以設置在板材20的第一面也可設置在第二面。涂覆的液體32接地(例如，通過將涂覆液體涂覆機30接地)，且在涂覆臺24的位置上靜電吸引到充電的板材20上。橫向設置的空氣隔板40可以設置在涂覆臺24的附近和上游位置，以減少在涂覆液體-板材的界面41上板材的表面層空氣的影響。可以將電暈放電導線調整到沿著板材方向上(如圖1所示)的任意空間中，或者，也可以在涂覆臺24位置上當板材與支承滾筒相接觸時，調整到接近板材的第一面。
圖2顯示了另一種眾所周知的靜電輔助涂覆系統。在該結構中，較大直徑的支承滾筒42在涂覆臺24的位置上支撐著板材20的第二面28。支承滾筒42可以是充電的絕緣滾筒，儲能的半導體滾筒，或者導電的滾筒。導電的和半導體的滾筒都可以采用高電壓電源進行充電。對絕緣的滾筒來說，該滾筒可采用適當的方法使之具有電能電荷，例如，電暈放電充電組件43。不論支承滾筒的類型以及它的充電方式，支承滾筒的外圓周表面44都可以適用于對板材20的第二面28釋放電能電荷39。正如圖2所示，來自支承滾筒42的電荷可以是正的電荷，可通過涂覆液體涂覆機30的接地將涂覆的液體接地。因此，涂覆液體可靜電吸引在板材20和滾筒外周表面44之間界面上的剩余電荷。空氣隔板40減少了板材界面層空氣對液體-板材界面41涂覆的影響。
諸如圖1和圖2所示的已知的靜電輔助涂覆結構有助于涂覆工藝能滯后空氣卷吸以及在涂覆的濕線上改善潤濕的特性。然而，他們在濕線的上游位置上對板材進行充電，且產生相當寬闊的靜電場。當存在著板材中間涂覆流動的變化或通過板材的靜電場變化時，這些電場對維持筆直的濕線并不能起到很大的效果。例如，在采用絲膜涂覆機的情況下，如果在通過涂覆的絲膜位置處發生較厚的涂覆液體流動的區域，那么在較厚涂覆區域內的濕線就會隨之而移向板材的下部。這樣，由于絲膜的應力和絲膜上的應變，就會在該區域產生更加厚的涂覆，對于呈現出彈性特性的液體就更是如此(大多數彈性的液體具有與切變相比更高的擴展粘性)。此外，如果靜電場是不均勻的(例如，存在著電暈放電板材預先充電的非均勻性)，則板材上的較低電壓區域也會使得該區域內的濕線移向板材的下部，從而就會增加該區域內的涂覆厚度。這些現象會隨著液體彈性的增加而越發變得更加顯著。因此，在板材中間液體流動的變化和板材中間靜電場變化都會引起濕線中的非均勻性，其結果是將非均勻的涂覆涂覆在板材上。
盡管有許多大家所熟悉的適用于靜電輔助涂覆的裝置和方法，但還沒有任何一項披露過有關對離開電場涂覆機且在涂覆臺位置上的板材施加聚焦電場以改善涂覆液體涂覆的性能以及也試圖提高處理條件的技術。因此，就需要能對涂覆臺位置處的板材施加多個聚焦電場的靜電輔助涂覆技術。

發明內容
本發明是采用液體來涂覆基板的方法。基板具有第一表面和第二表面。本方法包括提供在基板和涂覆臺之間的相對縱向移動以及形成液體濕線的方法，液體濕線是通過將液體的流體以0至180度的角度沿著在涂覆臺位置上橫向設置的液體-板材接觸區域引入到基板的第一表面上所形成的。由電場對液體產生電力，該電場起源于基板第二面基本上處于以及在液體濕線的下游處的電荷。
通過液體媒介的電荷與設置在基板第二面上的電荷的轉移，來自電荷源的電荷與設置在基板第二表面上的電荷利用電荷源部分和基板之間的物理接觸來實現電荷轉移，以及上述兩種方法來產生電力。當使用液體媒介時，電荷可以從橫向延伸的電暈放電電荷源轉移出來，該電荷源可設置在接近液體涂覆臺處與基板第二表面隔開的附近。來自液體濕線上游的電荷轉移會進一步受到電場障板的限制，該障板使板材的上部部分屏蔽了電荷。在鄰近液體涂覆臺的附近，以基板的第二表面支撐著基板。
在一個實施例中，在遠離基板的位置上，形成電荷作為第一電荷，且轉移到接近液體濕線上的基板第二表面的橫向設置的充電應用區域，以及施加在基本處于液體濕線和液體濕線下游位置處的基板第二表面上，以產生對液體的電力。
液體流體的形成可以采用涂覆液體分配器，例如，絲膜涂覆機、滴珠涂覆機、擠壓涂覆機、載體液體涂覆的方法、刮片涂覆機、刀式涂覆機、噴射涂覆機、凹口桿，滾筒涂覆機或液體支承涂覆機。液體的流體可以切線方向引入到基板的第一表面上。
電荷可以具有第一極性且該方法可以包括將第二相反極性的電荷施加到液體上。
在另一個實施例，將液體涂覆涂覆在基板上的方法(其中，基板具有在第一側上的第一表面和在第二側上的第二表面)包括提供在基板和液體涂覆臺之間的相對縱向移動。該方法進一步包括通過以0至180度的角度將涂覆液體的流體在涂覆臺位置處沿著橫向設置的液體-板材相接觸區域引入到基板的表面。該方法進一步包括暴露對液體起作用的基板上的電荷，其中，液體僅僅是在基本上處于液體濕線上的和處于液體濕線下游的基板位置上的液體。
在本發明的方法中，暴露的步驟可以進一步包括對處于液體涂覆臺的板材上部位置的基板的第一或第二邊設置電荷。暴露的步驟可以進一步包括將無效的電荷作為相對于液體的靜電電荷，直至電荷至少基本上都處于液體濕線上。
在一個實施例中，本發明方法所述的步驟進一步包括將電荷施加在液體濕線的板材上部的基板上，且屏蔽掉在板材上的電荷和液體之間的任何有效的靜電引力，直至電荷至少基本上都處于液體濕線上。
在另一個實施例中，將電荷施加到基板的第一表面上且屏蔽的步驟進一步包括提供接近但又與基板的第二表面相分隔的接地表面，接地表面沿著基板從液體濕線的板材上部的后沿進一步延伸到相間隔的板材上部的前沿。
本發明也是適用于將液體涂覆在基板上的裝置，其中，基板具有在第一側的第一表面和第二側的第二表面且以相對于裝置作縱向的移動。該裝置包括適用于將涂覆液體的流體分布在基板的第一表面且沿著橫向設置的液體-板材相接觸區域形成液體的濕線的分配器，還包括橫向延伸到基板的第二表面的電荷涂覆機。電荷涂覆機一般可調整到面對著基板第一表面的液體濕線，以便于對基本上處于液體濕線上和下游的基板位置上的基板充電。
電荷涂覆機可以包括橫向延伸的充電導線、尖銳邊緣的構件、尖銳邊緣的導電刮片器、一系列的針、刷、或鋸齒狀的刀口。
電荷涂覆機可以包括電荷源，它適用于在離開基板的第二表面和液體媒介的位置上產生作為第一電荷的電荷。液體媒介設置在電荷源和基板的第二表面之間，以便于將電荷源所產生的第一電荷轉移到液體濕線處接近基板第二表面且橫向設置的電荷涂覆區域，以及將第一電荷施加到基板的第二表面上。電荷涂覆機可以均勻地與基板的第二表面隔開。
空氣支承可以橫向延伸穿過接近電荷涂覆機的基板，用于支撐和調整相對于電荷涂覆機的基板的第二側。靜電場的障板可以設置在電荷涂覆機和基板的附近，以對液體濕線上游的板材部分屏蔽電荷涂覆機的電荷。
電荷涂覆機所產生的電荷可以具有第一極性，且可以將具有第二，相反極性的電荷施加到涂覆液體上。


圖1是一種已知的靜電涂覆裝置的簡圖，在該裝置中，在板材進入涂覆臺之前，電荷從板材上部的電暈放電導線施加到移動的板材上。
圖2是一種已知的靜電涂覆裝置的簡圖，在該裝置中，在涂覆臺處移動板的下面，電荷從支承滾筒釋放到移動的板材上。
圖3是本發明靜電涂覆裝置的一個實施例的簡圖，在該裝置中，電暈放電源對在涂覆臺位置上移動的板材提供電荷。
圖4是圖2部分的放大簡圖，用于說明所施加的靜電電荷和電力線。
圖5是圖3部分的放大簡圖，用于說明在涂覆過程中所施加的靜電電荷和電力線。
圖6是本發明靜電涂覆裝置的另一個實施例的簡圖，在該裝置中，空氣支承組件安裝了電暈放電導線。
圖7是圖6具有電暈放電導線的空氣支承組件的放大簡圖。
圖8是具有導電帶的另一種空氣支承組件的放大簡圖。
圖9是本發明靜電涂覆裝置的另一個實施例的簡圖，用于說明它在切線絲膜涂覆中的一種應用。
圖10和圖11是本發明靜電涂覆裝置的另一個實施例的簡圖，顯示了使用于電荷的源的遠程位置。
在上述附圖用于本發明最佳實施例的說明時，也可以期望另外一些實施例，正如討論所提到的那樣。在所有的情況中，這只是籍助于說明本發明而不是限制本發明。應該理解到，本專業的技術人士都可以在本發明的原理精神和范圍內得到眾多的其他改進和實施例。
具體實施例方式
本發明包括裝置和涂覆的方法，它利用在要涂覆的基板(例如，板材)和涂覆基板的液體涂覆材料之間界面的多個聚焦靜電場。發明者已經發現多個聚焦靜電場能夠通過穩定，拉直和支配涂覆濕線的位置來改善涂覆工藝，且允許獲得所要的加寬工藝的窗口。例如，本發明有可能使涂覆的重量，涂覆的速度，涂覆的幾何尺寸，板材特性(例如，絕緣強度)，涂覆液體的特性(例如，粘性，表面張力，和彈性)以及模板和板材之間的間隙等范圍變得更寬，以及還有可能改善整個板材涂覆的均勻性。另外，對于導電的液體來說，與采用自舉電位的導電滾筒的系統相比，可以使用非常小的能量系統(低電流)。對于低絕緣強度的板材(例如，紙張)來說，可以在板材沒有被絕緣擊穿的條件下，采用較高的電壓和較高的涂覆速度。采用絲膜涂覆，靜電涂覆輔助裝置有助于使用更低的絲膜的高度(因此，更好的絲膜穩定度)，以及有助于在沒有空氣介入的條件下使用一些不能預先涂覆的涂覆彈性溶液。聚焦的電場大大增強了運行彈性涂覆液體的能力，因為它能夠更精確地支配濕線的位置，線性，和穩定性，這些都會進一步提高工藝的穩定性。另外，也有可能以比以前低的線速度來實現更薄的涂覆，這點對干燥和固化速率受到限制的工藝來說是十分重要的。
采用噴射的涂覆技術，已經發現靜電允許使用一些在沒有靜電(在噴射模式中)不能用于噴射涂覆的低彈性水基性液體(如某些水基感光乳劑)，以及允許采用較大的涂覆間隙。在采用絲膜涂覆工藝的過程中，涂覆的步驟涉及采用涂覆的液體來替代邊界層中的空氣，主要的力是以動力為基礎的，而采用噴射涂覆工藝，主要的力是相關的彈性和表面張力。當使用靜電時，所支配的力可以變成為靜電。于是，當涂覆步驟采用靜電且靜電成為主要的控制機械時，該涂覆機就可以歸類為靜電涂覆機，而不是絲膜或噴射型涂覆機。于是，隨著噴射涂覆機的間隙的增大，絲膜涂覆機與現在的靜電在工作原理上就會變得不可區分。
盡管本發明只是討論了有關平滑的，連續的涂覆，但是本發明也可以適用于非連續的涂覆。例如，采用靜電可有助于具有宏結構基板的涂覆，例如，可采用涂覆來填滿一些空洞，且不論是否在相鄰空洞的涂覆之間存在著連貫性。在這種情況下，可以在分離的涂覆區域內，以及區域與區域之間都能維持涂覆的均勻性和提高的可潤濕性。
基板可以是要求涂覆的任意材料的任意表面，可包括板材。該板材也可以是任意片狀材料，例如，聚酯，聚丙烯，紙張，或者是非紡織的材料。對于粗糙質地或多孔的材料來說，且不論這些毛孔是細微的還是粗大的，所提高的涂覆可潤濕性都是特別有用的。盡管所說明的例子僅僅顯示了移動通過固定涂覆機的板材，但是，也可以固定板材而移動涂覆機，或者板材和涂覆機都可以相對固定的位置移動。
一般來說，本發明涉及將液體的涂覆涂覆在諸如板材之類基板上的方法，以及該方法還包括提供在板材和液體涂覆臺之間的縱向移動。涂覆液體的流體在涂覆臺沿著橫向設置的液體濕線引入到板材的第一邊上。涂覆液體可以從0至180度的任意角度引入。由電荷發源的電場對液體產生電力，該電荷處于板材的第二邊且設置在基本上在液體濕線上和在液體濕線下游的板材上。電場可以由電荷產生，且該電荷可以任意的方式轉移以及設置在板材的第二邊。電荷可以通過液體媒介或采取直接接觸的方式轉移到板材的第二邊。在本發明的所有實施例中，都可以使用負的或正的電荷來吸引涂覆的液體。涂覆的液體可以包括溶劑類的液體，熱塑性液體熔料，感光乳劑，分散體，可混合和不能混合的液體化合物，無機液體，以及100％的固體液體。溶劑類的涂覆液體包括水基的溶劑，也包括有機屬性的溶劑。在處理揮發性溶劑時，必須考慮一些安全防范措施，例如，溶劑的易燃性，因為靜電放電易引發一些危險，例如，火災或爆炸。這一類防范措施都是大家所熟悉，且可以包括在可能發生靜電放電的區域內采用惰性氣體。
為了取代已知道的板材的預充電或使用充了電的支撐滾筒系統，本發明使用了電荷的聚焦源，例如，在面對著涂覆液體的板材一邊，在應該發生濕線的位置上以穿過板材的方向線性延伸狹窄的導電電極。對絲膜涂覆應用而言，所要求的濕線在板材固定了之后(或當板材固定時初試的涂覆液體濕線(沒有施加靜電))是典型的重力決定的涂覆液體濕線。狹窄的導電電極可以是，例如，連續的電暈放電導線(例如，圖3中的電暈放電導線50)，分離間隔的針狀位置，刷子，或能夠產生電暈放電的尖銳邊緣。隨著電荷向導電涂覆液體的遷移，但又被板材的絕緣障板所阻止，產生在電極附近的高的靜電場梯度，從而使電極產生電暈放電。電荷的源也可以設置在遠程位置上，隨后電荷轉移到板材背后一邊且可以聚焦在基本為濕線的位置和濕線的下游位置上。另外，可以從與板材背后一邊相接觸的固定構件，例如，刷子，導電薄膜，或具有小半徑部分的構件，將電荷直接設置在板材的背后一邊。其次，電荷聚焦在基本為濕線的位置和濕線的下游位置上。這些在板材背后一邊的電荷產生了比早先靜電輔助涂覆系統更多的聚焦電場。因為這些場不能(像大家所熟悉的預充電板材或充了電的涂覆滾筒系統那樣)向更遠的板材上延伸，所以涂覆的液體涂出了更尖銳地確定的濕線，保留了線性的穿過板材的剖面，以及通過趨于鎖定位置來穩定濕線。這意味著控制濕線位置的電力線的正常平衡并不是很重要，以及濕線的非線性也不是很明顯。于是，工藝的變量，例如，涂覆流量的速率，涂覆橫截面的均勻性，板材的速度變量，介入板材的電荷變量，以及其他一些工藝變量，對涂覆工藝只有很小的影響。
當使用本發明非接觸靜電電荷施加系統(即，諸如圖3所示)時，另一個優點是該系統可以很好地適用于較低絕緣強度的板材和導電的涂覆液體。對于諸如采用導電液體使用的高電位導電滾筒的系統來說，已知靜電輔助涂覆的電流流動要大于產生所需吸引力的電流，因為該滾筒靠近板材的表面。這就勢必需要更高的能量系統，并且更容易發生更大的電擊危險。另外，從電極通過板材到涂覆液體的電弧也更容易發生，特別對低絕緣強度的材料。對非接觸的系統來說，在聚焦板材的電荷是通過液體媒介(例如，空氣)向板材的第二邊轉移電荷而產生的情況下，就要求更小的電流以及更少產生從電極到涂覆液體的電弧。以產生安全的系統和能夠以更高板材速度運行的系統。電極與板材之間間隙的典型值為0.2cm(0.10in)至5cm(2in)。該間隙最好為1.9cm(0.75in)。然而，更小的間隙會增加侵占性，而更大的間隙2.5cm(1in)至5cm(2in)則能夠進一步減小電弧和增強運行低絕緣強度材料的能力。
圖3說明了所發明靜電輔助涂覆裝置的一個實施例，該裝置使用了聚焦的板材電荷場，它能夠獲得比一些已知的結構更好的侵占性(即，在所要求的濕線位置上的涂覆液體與板材之間的吸引力)和濕線的穩定性。發明者發現通過拉開電極與板材之間的距離以及使用小直徑的導線能夠使得電極起到電暈放電導線的作用，在減小了電弧和電流的同時仍保持著電場的聚焦。在這種情況下，從導線本身發散的電場不會對涂覆的液體產生主要的吸引力。主要的力是來自于電暈放電的電荷，該電荷發生于導線通過空氣或其他連接媒介轉移到板材的背后一邊且聚集在濕線上。這些在板材背后一邊的電荷對涂覆的液體產生強烈的吸引力。同樣，來自導線的電荷并不會去吸引基本上處于濕線以上位置的板材，因為主要的吸引力是對濕線上的涂覆液體。通過提供障板或尖銳的電場來限制電荷從所要求的濕線流向板材上或板材下，就能使該電場變得更加聚焦。
在圖3所說明的結構中，橫向延伸的電暈放電導線50與板材20的第二邊28相分隔，在縱向上接近于包括橫向的涂覆濕線52的涂覆臺24。板材20支撐在一對支撐滾筒54，56之間的涂覆臺24上。另外，也可以通過支撐面板，滑板，軌道或其他支撐結構將板材20支撐在涂覆臺24上。空氣隔板40可以是任意適用于限制外界空氣對濕線影響的物理屏障。圖3展示了采用絲膜涂覆操作的本發明方法，但它也可以具有其他涂覆結構的功能。
涂覆液體的流體32濕從涂覆液體涂覆機30釋放到板材20的第一邊26的第一面上。正如所示的，涂覆液體涂覆機30是接地的，相對于通過電暈放電導線50施加到板材20上的電荷58，將涂覆液體32接地。另外，可以將正電荷施加到涂覆液體32上，例如，通過適用的電極設備；同樣，也可以將施加到涂覆液體32和板材20上的電荷極性反轉過來。該方法在適用較低導電性的涂覆液體時特別有效。例如，對低導電涂覆液體來說，可以在涂覆之前就將電荷施加到液體中，且不論是通過模板的方法還是采用電暈放電的方法。由于使用了低導電性涂覆液體，當感到靜電的侵占性不夠充分時，可以采用本系統。對導電的涂覆液體來說，在導電的路徑被隔離的情況下，可以升高模板的電位，以在涂覆的液體中產生相反的極性。另外，也可以沿著導電，隔離的任意路徑將相反的極性施加到涂覆的液體中。
當工作時，電暈放電導線50對板材20的第二邊28施加電荷58。在一個實施例中，上游邊的屏蔽板60水平延伸至接近電暈放電導線50的位置，以助于防止放電的離子從涂覆濕線52被吸引在上游板材20第二邊28上。上游邊的屏蔽板60可以由非導電的或絕緣的材料制成，例如，DelrinTM乙縮醛二乙醇樹脂(由Wilmington Delaware的E.I.du Pont de Nemours公司出品)，或者由半導體的或導電的材料制成，它可保持在接地的電位或升高的電位上。也可以將板上的屏蔽板60制成任意形狀，以產生所要求的電勢屏障，來屏蔽電暈放電導線50的電荷對板材20的板上部分的影響。也可以使用板下的屏蔽，它可以減小剩余的電荷向板下轉移。板下的屏蔽和板上的屏蔽都最好保持與導線的等距離間隔，盡管也可以采用其它間隔使其具有多功能。雖然知識顯示了物理屏障類的屏蔽，但是也可以采用其它類型的屏蔽，例如，抵消的靜電場。
圖4是圖2中的系統的放大視圖，顯示了由靜電電荷39所產生的相對于涂覆液32的電力線66。一般來說，當固定了板材時(或板材固定時，初試的涂覆液體濕線)，所要求的濕線都是重力確定的涂覆液體濕線，且處于充電滾筒的上部靜止的中心位置上(如圖2和4所示)。然而，其它的濕線位置也可以采用且取決于涂覆模板，液體性能和板材路徑的類型。
電力線的66表明，對充電滾筒(類似于圖2中的滾筒42)來說，力并沒有被很好地聚焦，電荷對基本處于在濕線板上(即，在板上區域67)的涂覆液體發揮著力。例如，對直徑大于7.5cm(3in)的充電滾筒來說，電荷對基本處于所要求的濕線板上的涂覆液體發揮力。然而，隨著釋放到板材上的電荷越來越聚焦，即使達到1英寸直徑滾筒所給出的相同電荷，當該電荷不能對基本處于所要求的濕線板上的涂覆液體發揮作用力，則相反影響到濕線的均勻性(即，板材上的電荷不能在相對于涂覆液體的板上具有作用)。
圖5是圖3中本發明系統的放大視圖，它顯示了轉移到板材第二側的第二表面上的電荷更多地聚焦在涂覆液體和板材接觸線之下的情況。在這種情況下，電力線68就會更加聚焦，于是會產生更加明確限定的和線性的濕線，且這樣能通過固定穿過板材的傳播路徑來穩定濕線。更多的聚焦技術，例如，圖3中所示的屏蔽60，也可以用于提高聚焦的能力。粘性的和彈性的液體就要求具有更高的聚焦等級，因為于較低粘性的和彈性的液體相比，接觸線均勻性上的變化會引起涂覆厚度上較大的變化。圖6和圖7說明了本發明靜電輔助涂覆裝置的另外一個實施例。正如圖6和圖7所說明的那樣，橫向延伸的電極100沿著板材20的第二邊28延伸。電極100可以由，例如，連續電暈放電的導線，分別隔開的針，刷，或任何具有能夠產生電暈放電的尖銳邊緣的構件所構成。最好將電極100設置在靠近板材空氣支承102的位置，這樣能起到板上屏蔽和板下屏蔽的作用。空氣支承102穩定了板材的位置和板材的變化，否則會相反影響涂覆的穩定性和均勻性。空氣支承102最好具有多孔性的隔膜104(例如，多孔的聚乙烯)，用于液體與空氣支管腔室106的溝通。通過一個或多個適合的輸入支管108向空氣支管腔室106提供壓縮的空氣，如箭頭110所示。空氣通過空氣支管腔室106流動且流入多孔的隔膜104。多孔隔膜104具有相對平滑且一般呈圓弧的支承表面112，定位靠近于板材20的第二邊28。存在于支承表面112的空氣支撐著板材20，使之能傳輸到涂覆臺24和電極100，且在電極100和板材20的第二邊28之間產生媒介間隔(即，空氣)。雖然討論有源空氣支承，但無源的空氣支承(僅僅利用板材第二邊上的空氣邊界層作為支承媒介)也可以足夠高的板材速度來工作。類似于圖3和圖5本發明的結構，圖6和圖7的實施例形成了靠近液體濕線的狹窄電場線的分布，這在所要求的位置上使涂覆液體/板材之間的濕線成為直線。靜電的效果增加了板材上的涂覆可潤濕性，且將涂覆液體/板材之間的相接觸線鎖定成為橫向延伸穿過板材的穩定線。
為了能評估所發明的靜電輔助涂覆結構，進行了比較的定量分析。在一系列的實驗中，板材20的范圍從0.013cm(0.005in)厚的紙板直至0.0076cm(0.003in)厚的紙襯，都在第二邊上具有釋放層，以及涂覆的液體是約為850厘泊粘性的水基噴散劑。設定在絲膜中涂覆液體的流動速率，使得板材的速度為111.25m/min(365ft/min)，我們能夠獲得約為10.6微米(0.0042in)的干燥涂覆的厚度。評估了不同絲膜的高度，從5.72cm(2.25in)下降到0.64cm(0.25in)。在沒有靜電輔助的情況下，絲膜涂覆這類液體只能在空氣介入下非常低的線速度下進行，如果提高板材的速度就會導致絲膜破裂。為了能確定絲膜涂覆這類液體的最好方法進行了幾個靜電系統的測試。除非另有說明，所列出的電壓都是正極性的。利用圖2所示的系統，但采用導電儲能的滾筒以及絲膜的高度約為1.27cm(0.5in)，在沒有靜電的條件下，所能獲得的沒有空氣介入的最大板材速度為15.25m/min(50ft/min)。在這樣的情況下，絲膜的接觸線從支撐滾筒的上部靜止中心位置向板下偏置約2.5cm(1in)。線速度的進一步提高也會引起絲膜的破裂。為了允許采用更高的板材速度，隨著儲能支撐滾筒的電壓增加，會在約2500伏發生貫穿板材的電弧。在板材的絕緣擊穿之前，可在2000伏的電壓下獲得112.78m/min(370ft/min)的板材速度。當發生電弧時，靜電的一系列有益的效應都大大地減少，因此，這也就依次限制了板材的速度。使用聚合體載體的板材或帶材，電弧的發生會少些，但剩余的板材或帶材上的電荷會引起涂覆均勻性的問題。也研究了采用類似于圖1所示的方法對板材進行預充電，當利用紙板作板材時，只具有很小的提高速度的能力。也評估了對橡膠或陶瓷覆蓋的支撐滾筒的充電。采用這類系統時，電暈放電器件設定在9至12千伏時，板材的速度可高達137.16m/min(450ft/min)。然而，采用這類系統，在輸入板材或在滾筒表面的電荷非均勻性會影響到接觸線的線性和接觸線的穩定性。
采用圖3說明的本發明結構，可觀察到良好的接觸線的穩定性和線性。電暈放電導線為直徑0.0152cm(0.006in)的鎢絲，一般置于板材20第二邊28之下的1.9cm(0.75in)的位置上。電源采用EH系列的高電壓電源(制造商GlassmanHigh Voltage Inc.of Whitehouse Station，New Jersey)。DelrinTM板上邊屏蔽60與電暈放電導線50間隔1.27cm(0.5in)。采用15千伏的電壓時，可觀察到板材的速度高達198.12m/min(650ft/min)。絲膜的流動速率翻倍且采用17千伏時，最高的板材速度可達到618.16m/min(1700ft/min)。電流的使用小于采用充電支撐滾筒系統所能觀察到的數值，一般為每英寸寬度小于15毫安。該系統也是一個使用最具有進取性的系統，且對工藝變化的敏感性最小。
進一步說明本發明結構的功能，特別是該系統在電暈放電導線50產生的靜電場中有意產生大的橫向非連續的現象。將0.15cm(0.06in)寬的3M型33電工帶放置在導線上，用來模擬一些受到污染的導線。在板材的速度約為635cm(250ft/min)以及電暈導線的電壓為8千伏的條件下，接觸線保持著相當好的直線性，0.32cm(0.125in)寬的絲膜在導線的帶狀帶子的區域僅僅向板下偏轉.076cm(0.030in)，僅僅在偏轉點上發生空氣介入的狹窄的線(將較高的電壓施加在導線上趨向于消除空氣的介入)。很顯然，從鄰近帶狀帶子的導線上產生的電荷直接通過帶狀的帶子遷移到板材的第二邊，于是就會在板材和涂覆區域內的涂覆液體之間產生所需要的靜電吸引力。本發明的非接觸的電暈放電充電系統(例如，如圖3所示)產生了一個自適應的系統，它可以基本上均勻地將穿過板材的電荷分布在涂覆液體濕線位置上的板材第二邊上，但在濕線板上第二邊的電荷會突然急劇下降。
在另一些測試中，板材20是0.0036cm(0.0014in)的聚酯襯底，它是采用類似于圖6所示的本發明系統裝置涂覆的。在該項測試中，采用了空氣支承102a(見圖8)，由空氣支承支撐著電極100a。電極100a是橫向設置的約0.94cm(0.37in)長(以板材的傳輸的方向)的導電帶，并具有導電帶的板上的和板下的邊緣，可粘附在空氣支承102a的支承表面112a上(以防止電暈放電對這些邊緣放電)。涂覆的液體32是約800厘泊粘性的水基感光乳劑，且將流動的速率調整到在板材速度為304.8m/min(1000ft/min)時干燥的涂覆厚度為約19微米(0.00075in)。采用13.34cm(5.25in)的涂覆絲膜高度，在沒有使用靜電時，可得到的最大板材速度(在涂覆的均勻性下降之前)為121.92cm(400ft/min)。采用工作的靜電系統，在電極電壓為5千伏時，可獲得的最大板材速度為487.68m/min(1600ft/min)。以更高的速度來運行板材將會產生空氣介入的泡沫。然而，對該系統所關心的是它需要非常大的電流(每英寸的涂覆寬度約為500毫安)。隨著電極100a上的電壓增加，允許采用更高的板材速度，也需要更高等級的電流，以及也可能發生電弧。
圖3的本發明的靜電輔助涂覆裝置可采用與上述例子相同的涂覆液體和聚脂基板(板材20是0.0036cm(0.0014in)的聚脂襯底，以及涂覆液體32是約800厘泊粘性的水基感光乳劑)。涂覆絲膜流動速率調整到采用19.37cm(7.625in)的涂覆絲膜高度以板材速度為914.1m/min(3000ft/min)來產生19微米(0.00075in)的干燥涂覆厚度。DelrinTM板上邊的屏蔽60與電暈放電導線50相隔0.635cm(0.25in)。在該項測試中也采用了板下邊的屏蔽，且與電暈放電導線50相隔0.635cm(0.25in)。采用在19千伏電壓工作的靜電系統，可獲得914.1m/min(3000ft/min)的板材速度，且具有直線性和穩定的濕線以及沒有空氣介入。所用的電流一般低于每英寸10毫安。
在使用中，圖3的靜電輔助涂覆系統具有比想象更多的進取性，且涂覆濕線是直線和穩定的。在接地的導電涂覆液體32和電暈放電導線50之間的相互作用將沿著所要求的橫向液體濕線(見圖5)在板材20的第二邊28上產生電荷58突然和劇烈的作用。利用板上屏蔽可進一步增加場的陡度。在涂覆液體32接觸到板材20的第一邊26(以及在上游方向所增加的低密度的電荷)的位置上，高密度的電荷吸引著相反電勢的板材20的第二邊28，并產生強烈聚焦的靜電場線。圖3所示涂覆系統的接觸線的直線性要比諸如圖2所解釋的大家所熟悉的絕緣支持滾筒系統好得多。圖3的結構是靈活的和自補償的，且能產生靜電聚焦的靜電場梯度。與一些眾所周知的系統相比，該系統是簡單的，安全的(因為采用低的電流等級)，或許承受板材絕緣擊穿的效應要差些。
在使用水基或導電的液體時，圖3的系統也能夠消除大電流的需求。一般來說，當將導電儲能的支承滾筒用于眾所周知的靜電輔助涂覆且以非常高的板材速度涂覆時，就會要求電流大于每厘米寬度(的板材)98.43毫安(即，每英寸250毫安)。然而，采用圖3的電暈放電導線，則用于靜電電荷產生的電流要求一般會減少到每厘米寬度9.843毫安(即，每英寸25毫安)或更小。因此，圖3的系統具有非常小的電擊危險，同樣，也是很安全的。為了進一步增強該低電擊的系統，可以采用合適大小的電阻器(或其它電流限制系統)將高電壓電源與電暈放電導線相串聯。這樣在放電的瞬時減小了最大電流，且在一個較長的時間間隙消散了電源的電容性能量(減小了放電的峰值電流)。
在本發明的圖3系統的靜電輔助涂覆裝置中，電暈放電導線50與板材20的第二邊28的間隔較小。電暈放電導線50應該與板材20的第二邊28分隔開，以提供一個空氣間隙，便于獲得有效的電暈放電的效果。導線與板材之間的間隔取決于多種因素，包括，板材的厚度和絕緣強度，涂覆液體的導電性和板材的速度。間隔的距離最好是在0.08cm(0.031in)到5.1cm(3in)的范圍內，最佳的范圍是從1.58cm(0.625in)到1.9cm(0.75in)。
上游邊屏蔽60與電暈放電導線50的間距最好為0.15cm(0.06in)到7.7cm(3.0in)也可以在與電暈放電導線50下游的相似距離提供邊屏蔽，以進一步限制由電暈放電效應所產生的電荷的損失。這也阻止了流到所要求涂覆濕線下游的不需要的電荷。
電暈放電導線50可以直接定位在板材20上涂覆液體32的初始濕線的下方。板材移動，表面張力，板材20第一邊的邊界層效應，以及涂覆液體的彈性都會引起涂覆濕線向板下移動。由于采用本發明所能夠獲得的強烈的靜電吸引，當涂覆輔助的電暈放電導線50工作時，電暈放電導線50會趨于控制涂覆濕線的工作位置。于是，在電暈放電導線50以相對吸引的電荷來調整自身時，電暈放電導線50的位置(偏離初始涂覆濕線的上游或下游)能夠引起濕線的相應的移動。如果不受電荷的影響的話，最好能將電暈放電導線50定位在偏離初始濕線的上游或下游不超過2.54cm(lin)的位置上。
接近于濕線且與板材相分隔的電暈放電導線的使用也能很好地有助于切線方向液體的涂覆。圖9顯示了切線方向涂覆裝置利用空氣支承來安裝靜電輔助涂覆的電暈放電導線(利用了如圖7所說明的空氣支承/電極組件)。在空氣支承102中安裝電暈導線的溝道寬度“W”最好為0.635cm(0.25in)到1.9cm(0.75in)，當然也可以更大些或更小些。切線方向絲膜涂覆一般具有能運行比采用水平絲膜涂覆尺寸可能更高擴展粘性的涂覆液體的能力。圖9切線方向涂覆結構也能在濕線上產生較小的絲膜涂覆方向上的變化，并且即使在板材破裂的情況下也具有其他一些生產優點，電暈放電導線50也不易由涂覆液體的污染。包括連續移動或間歇移動電暈放電導線的改進結構能夠確保導線的清潔。另外，也可以采用在導線周圍的空氣流動的方法使得粒子不吸附在導線上(這也是長期生產運行中所要求的)。
圖10說明了采用聚焦板電荷的靜電輔助涂覆裝置的另一實施例。在該實施例中，由與板材相分開較遠的電荷發生器產生施加在板材20上的靜電電荷，隨后靜電電荷通過適當的媒介轉移到板材20的第二邊28。類似于圖3的系統，本系統確定了涂覆濕線的位置，減小了空氣邊界層，以及放大了可接受的工藝參數。
在圖10中，橫向延伸的電暈放電導線80設置在圓筒82中。電暈放電導線80與板材20的間隔遠到至少為7.62cm(3.0in)。該圓筒82可以在電性能上屏蔽鄰近的板材20，例如，可采用屏蔽84，86。屏蔽84，86可以是接地，或升高到所需要的電位上。通過橫向延伸的槽88將屏蔽84，86相分開，且在圓筒82的圓形壁上有一個橫向延伸的槽90，該槽一般與槽88相對準。于是，通過槽88，90使圓筒82的內部對外部形成開路。圓筒82也能結合入口91，以通過圓筒82形成空氣的流動。電暈放電導線80放電形成的離子或電荷容納在圓筒82中，且只能通過槽88，90從圓筒82中逸出(在接近圓筒的上部)。一般可以將槽88的上部邊緣調整到靠近初始的涂覆濕線52。電暈放電導線80產生的電荷92只能通過槽88，90施加到板材20的第二邊28。電荷發生器和板材20之間沒有接觸。即使電荷92在遠離板20處產生、電荷發生器與板20之間并無任何接觸的條件下，該系統也能夠對板材20產生急劇變化和高度聚焦的橫向設置的電荷92的涂覆。雖然顯示圓筒，但也可以設想其它適用于遠距離產生電荷的涂覆，例如，具有采用離子鼓風機或電荷導線來提供電流的矩形或三角形的結構。
圖11說明了本發明靜電輔助涂覆裝置的另一個實施例，該實施例顯示了適用于在距離涂覆臺24較遠位置上提供靜電電荷的另一種設備。橫向延伸的電荷涂覆機(例如，電暈放電導線130)與板上的涂覆臺24相隔開，最好能設置在板材20的第一邊26上。電暈放電導線130(或其它適用的電極)在電荷涂覆臺134對板材20的第一邊26施加靜電電荷132，其中電荷涂覆臺134與在上游的涂覆臺24縱向隔開。在該系統中，接地的表面或平板136可沿著且與板材20的第二邊28隔開，以及板上的涂覆臺24來排列。電暈導線130可以定位在接地平板(如所顯示的)上的點上，或定位在接地平板136引導端137上游的位置上。暴露的接地平板136尾端138基本上終止在初始的橫向涂覆濕線52稍前一些。當靜電工作時，尾邊緣138的位置的大部分將建立濕線。尾邊緣138最好能處于初始濕線的任意兩邊中的一邊中。平板36可以在板下延伸到初始的濕線，只要它能有效地對所確定的平板尾邊緣進行屏蔽就行。電暈放電導線130對板材20的第一邊26施加電荷132。板材20上的電荷132對平板136的靜電吸引力大于電荷132對接地涂覆液體32的靜電吸引力(因為平板接近于板材)，直至電荷132變得比接地平板136更接近于接地液體32，且特別是在平板136的尾邊緣138(這里產生更加聚焦的電場)。這時，接地液體就會隨后吸引板材20上的電荷132，因此，靜電有助于采用本發明高聚焦方式來確定濕線以及它的優點，正如以上所討論的。作為相對于涂覆液體32的吸引電荷，板上的靜電電荷132是被“屏蔽”的或轉化成無效的電荷，直至電荷接近接地平板136的尾端138(在該位置上，板材20上的靜電電荷132又變成為相對于涂覆液體是有效的(即，吸引的)，以便于根據上文所暴露的本發明的原理，靜電輔助確定濕線)。另外，雖然平板136最好接地，但也能提供具有稍又升高電位的平板或表面(只要它能用于將設置在板材上的電荷轉變成無效電荷，直至它們到涂覆液體的接觸線)。平板136的電位最好是電荷132的電位的相反極性。另外，雖然圖11說明了使用電暈放電導線130對板材20第一邊26釋放電荷132，但是也可以采用任何適當的電荷釋放方案將電荷施加到板材20上，甚至是釋放到板材20的第二邊28上。與板材如何被充電無關，本發明只有在基本上是在液體濕線上和在液體濕線的板下，才將這些電荷轉變為有效的電荷，用于吸引的目的。
為了驗證屏蔽電荷來產生電場的可行性和效用，特地進行比較涂覆的運行(采用甘油作為涂覆液體)。所使用的系統類似于圖11的系統，除了板材的預充電步驟是在涂覆臺板上的空轉滾筒上完成的。在板材充電導線和7.62cm(3in)直徑的空轉滾筒之間的間隙約為1.8cm(0.7in)。接地的平板是鋁材，其面對板材的表面為10.8cm(4.25in)長和30.5cm(12in)寬。在涂覆臺位置處接地平板和板材之間的間隙約為0.32cm(0.125in)。平板的邊緣采用3M的33型電工帶覆蓋，以防止平板邊緣的電暈放電。可調整模板的位置，使得能在沒有靜電和固定板材的條件下，讓涂覆液體垂直落下的絲膜在接地平板帶狀尾邊緣上的帶的引導邊緣位置上接觸到板材。板材和模板之間的間隙為1.43cm(0.56in)。聚脂板材的寬度為30.48cm(12in)，厚度為0.00356cm(0.0014in)。模板是一個滑板絲膜模板，它具有25.4cm(10in)的涂覆寬度和0.076cm(0.030in)的模板狹槽厚度。涂覆液體可以是MilsolvMinnesota公司出品的甘油(99.7％的純度)。絲膜的高度設定在1.9cm(0.75in)。測試到的涂覆液體的粘性約為1060厘泊以及它的表面張力約為46達因/厘米。將甘油的流動速率設定到在板材速度為30.5m/min(100ft/min)時能得到濕涂覆厚度為51微米(0.002in)。
在沒有靜電的條件下，當速度為1.53m/min(5ft/min)時，將濕線調整到垂直絲膜位置的板下約2.3cm(0.9in)，可有大量的空氣介入。更高的速度會進一步向板下移動接觸線，且會引起絲膜的破裂。采用以12千伏對板材靜電預充電和沒有電荷的屏蔽平板時，濕線會向板上移動，但會非常不均勻且會有大的不穩定的凸緣，凸緣之間具有的間隔約為2.5至5cm(1至2in)。凸緣向垂直位置的板上延伸約0.64cm(0.25in)，向板下延伸約1.27cm(0.5in)，得到的直線性約為正或負0.97cm(0.38in)。較低的施加電壓使得濕線進一步向板下移動，而較高的電壓將接觸線進一步移向板上且產生更不穩定的濕線。增加板材的速度會引起更大的不穩定性和絲膜的破裂。
使用相同的板材預充電系統但也采用接地平板，以屏蔽進入板上的電荷產生實質性的提高。采用相同的12干伏板上的預充電，在板材的速度為1.53cm(5ft/min)時，濕線在垂直位置上具有正負0.32cm(0.125in)的直線性和穩定性。進一步提高電壓并不會引起濕線向板上移動以及引起增加線性度。該系統也允許板材的速度進一步提高。在24.4m/min(80ft/min)時，濕線在垂直位置上是穩定的，在20千伏時，可見的直線性約為正負0.08cm(1/32in)。在該速度下，觀察到的介入空氣約為0.127cm(0.050in)直徑或更小些。
出于比較的目的，使用了如圖3所示的系統。沒有使用板材的預充電和接地的電荷屏蔽平板，在其他方面，系統與以上最好測試的系統相同，采用的絲膜高度約為1.9cm(0.75in)。采用在電極(電暈放電導線)上施加12千伏電壓，以及板材的速度為1.53m/min(5ft/min)，濕線為垂直位置板下的0.32cm(0.125in)并且是直線的和穩定的以及沒有空氣的介入。在15千伏和20千伏時，濕線位置是垂直的(直接在導線上)。隨后將板材的速度提高到在20千伏時為30.48m/min(100ft/min)，且濕線保持著具有直線性和穩定性濕線的垂直位置以及沒有可見的空氣介入。濕線位置的測量和接觸線的直線性一般是由視覺所確定的。
這些測試驗證了圖3和圖11的系統能夠聚焦電場以產生直線的和穩定的濕線以及允許較高的涂覆速度。因此，可以看到圖3的系統具有更多的侵占性且呈現出更寬的操作窗口。圖11的系統能夠在要求較小侵占性靜電輔助的場合下具有更多的功能。
屏蔽電荷也是另一種產生更加聚焦電場的方法。也有很多其它方法具有可行性，包括可采用場成形技術，該技術利用能成形電場的相反的電場或電荷源或任何其它系統。
圖3，6，9，和11說明了適用于在涂覆臺對板材的第二邊施加電荷的裝置的許多變形，但只是部分的。很顯然，對本專業的專業人士而言，可以在本披露的范圍內有許多其它的結構可達到提高本發明的工藝條件的目的。在遠離涂覆臺的位置上產生電荷，以及隨后通過液體媒介(如空氣)將這些電荷轉變到板材上的明顯優點是簡化了便于維修和操作的結構。電荷發生器不再需要靠近涂覆液體的涂覆機或甚至在涂覆臺上。此外，如果板材破裂了，但電荷發生器被涂覆液體的污染可減小或避免。這些優點可節省操作時間以及提高生產率。
可以在沒有脫離本發明范圍的條件下，在本發明內可有各種不同的變化和改進。例如，任何其它方法都可以用于產生聚焦板材的電荷場。此外，正如以上所提到的，許多涂覆工藝(包括滾筒的涂覆)都可以得益于更加聚焦的靜電場。例如，對接觸涂覆來說，在初始濕線上的聚焦電場能夠提高侵占性，可潤濕性和工藝穩定性。
靜電聚焦電場也能夠做到橫向上的不連續，來僅僅涂覆在板材上涂覆液體的部分板下的條紋，也可以在一個區域內充電來涂覆和在一個區域內不充電停止涂覆，以在板材上形成涂覆液體的島或在板材上形成自然屬性的涂覆液體的圖形。靜電場也可以是非線性的，例如，通過橫向非線性的電暈放電源，來產生非線性的接觸線和非均勻的涂覆。于是，如果電極在部分橫向設置的區域向板下彎曲，則在該區域內的涂覆與相鄰區域相比就會變得較厚。所有被引用的材料都作為參考與本披露合并。
權利要求
1.一種在基板上施加液體涂覆的方法，其中，基板具有在第一邊上的第一表面和第二邊上的第二表面，其特征在于，該方法包含提供在基板和液體涂覆臺之間的相對縱向移動；通過將液體流以0至180度的角度引入到基板的第一表面而形成液體濕線，該濕線沿著涂覆臺上橫向設置的液體-板材接觸區域；以及產生對液體的電力，該電力來自在基板第二邊上的且基本上在液體濕線處和在液體濕線下游的電荷所產生的電場。
2.如權利要求1所述的方法，其特征在于產生步驟至少包含以下之一通過液體媒介轉移電荷且將該電荷設置在基板的第二表面；轉移來自電荷源的電荷且采用電荷源部分和基板之間的物理接觸將電荷設置在基板的第二表面；以及通過液體媒介轉移電荷且將來自橫向延伸電暈放電源的電荷設置在基板的第二表面，該橫向延伸電暈放電源在液體涂覆臺上與基板的第二表面隔開。
3.如權利要求1所述的方法，其特征在于，進一步包括在靠近液體涂覆臺的位置上，利用基板的第二邊支撐基板。
4.如權利要求1所述的方法，其特征在于，進一步包括對板材的板上部分屏蔽電荷。
5.如權利要求1所述的方法，其特征在于，進一步包括形成液體流且將液體流以切線方向引入到基板的第一表面。
6.如權利要求1所述的方法，其特征在于電荷可具有第一極性，且進一步包括將第二相反極性的電荷施加到液體中。
7.一種在基板上施加液體涂覆的方法，其中，基板具有在第一邊上的第一表面和第二邊上的第二表面，其特征在于，該方法包含提供在基板和液體涂覆臺之間的相對縱向移動；通過將液體流以0至180度的角度引入到基板的第一邊而形成液體濕線，該濕線沿著涂覆臺上橫向設置的液體-板材接觸區域；在遠離基板的位置上形成作為第一電荷的電荷；通過液體媒介將第一電荷轉移到鄰近液體接觸區域處基板第二表面的橫向設置的電荷涂覆區域；以及在基板上基本在液體濕線處和在液體濕線下游的位置上，通過液體媒介將第一電荷施加到基板的第二表面上，以產生對液體的電力。
8.一種適用于將涂覆液體施加到基板上的裝置，基板可相對于裝置縱向移動，其中，基板具有在第一邊上的第一表面和第二邊上的第二表面，其特征在于，該裝置包括用于將涂覆液體流分配在基板第一表面上以形成沿著橫向設置的液體板材接觸區域的液體濕線的裝置；以及，橫向延伸穿過基板的第二邊且一般調整到面對著基板第一表面上的液體濕線以便于在基板上基本處于液體濕線處和液體濕線下游的位置上對基板充電的電荷涂覆機。
9.如權利要求8所述的裝置，其特征在于電荷涂覆機至少包括下列之一橫向延伸的充電導線，邊緣尖銳的組件，邊緣尖銳的導電片，一系列的針，刷，和鋸齒狀的刀口。
10.如權利要求8所述的裝置，其特征在于電荷涂覆機包括電荷源，用于對隔開的基板第二表面產生作為第一電荷的電荷；以及，設置在電荷源和基板第二表面之間的液體媒介，以用于將電荷源所產生的第一電荷轉移到橫向設置的鄰近液體濕線處基板第二表面的電荷涂覆區域，以及用于將第一電荷涂覆在基板的第二表面。
11.如權利要求10所述的裝置，其特征在于電荷涂覆機與基板的第二表面是均勻地相隔開。
12.如權利要求8所述的裝置，其特征在于，進一步包括橫向延伸且穿過鄰近電荷涂覆機的基板的空氣支承，用于支撐和調整相對于電荷涂覆機的基板第二邊。
13.如權利要求8所述的裝置，其特征在于，進一步包括在靠近電荷涂覆機和基板的位置上所設置的靜電場屏障，使得在液體濕線上游部分的板材能屏蔽掉電荷涂覆機所產生的電荷。
14.如權利要求8所述的裝置，其特征在于用于分配的設備包括了從一系列的絲膜涂覆機、滴珠涂覆機、擠壓涂覆機、載體液體涂覆的方法、刮片涂覆機、刀式涂覆機、噴射涂覆機、凹口桿，滾筒涂覆機或液壓支承涂覆機中選出涂覆液體分配機。
15.如權利要求8所述的裝置，其特征在于電荷涂覆機產生具有第一極性的第一電荷，以及進一步包括用于將第二相反極性的電荷施加到涂覆液體的流體中的設備。
16.如權利要求8所述的裝置，其特征在于用于分配的設備適合于將液體流體以0至180度的角度分配到基板上。
17.一種在基板上施加液體涂覆的方法，其中，基板具有第一表面和第二表面，其特征在于，該方法包含提供在基板和液體涂覆臺之間的相對縱向移動；通過以0至180度的角度將液體流引入到基板的第一表面而形成液體濕線，該濕線沿著液體涂覆臺上橫向設置的液體-板材接觸區域；以及，將基板上的有效靜電電荷暴露給只在基本處于液體濕線處和在液體濕線下游位置上的液體。
18.如權利要求17所述的方法，其特征在于暴露步驟進一步包括將電荷設置在液體涂覆臺板上位置的基板第一和第二表面中的一面。
19.如權利要求18所述的方法，其特征在于暴露步驟進一步包括將無效的電荷轉變成相對液體的靜電電荷直至電荷至少都處于液體濕線處。
20.如權利要求17所述的方法，其特征在于暴露步驟進一步包括將電荷從液體濕線施加到板上的基板；以及屏蔽在板上的電荷和液體之間的任何有效靜電吸力直至電荷至少都處于液體濕線處。
21.如權利要求20所述的方法，其特征在于將電荷施加到基板的第一表面，以及，其屏蔽步驟進一步包括提供與基板的第二表面相接近但又隔開的接地表面，接地表面沿著基板從正處于液體濕線的尾邊緣至相隔開的板上的引導邊緣延伸。
全文摘要
用于將液體涂覆在基板上的系統包括沿著橫向設置的液體－基板接觸區域將液體的流體介入到基板的第一邊上而形成液體濕線。基本處于液體濕線上的和處于液體濕線下游的電場(起源于在基板第二邊上的電荷)對液體產生電力。轉移到遠離電荷發生器的基板第二邊上的電荷能夠產生電場。
文檔編號B05D1/30GK1429138SQ01807717
公開日2003年7月9日 申請日期2001年3月29日 優先權日2000年4月6日
發明者J·W·盧卡斯, N·J·W·希伯特, L·E·埃利克森, P·T·本森 申請人:3M創新有限公司