[發明專利]可減少涂層缺陷的涂布方法和設備

有效

• 申請號: 201080024129.6
• 申請日: 2010-03-16
• 公開（公告）號: CN102448621A
• 公開（公告）日: 2012-05-09
• 發明（設計）人: 威廉·布雷克·科爾布;彼得·E·普里斯;威廉·R·達德利
• 申請（專利權）人: 3M創新有限公司
• 主分類號: B05D3/02
• 分類號: B05D3/02;B05D7/04
• 代理公司: 北京天昊聯合知識產權代理有限公司 11112
• 代理人: 丁業平;金小芳

背景技術

薄聚合物涂層可用于許多應用，特別是薄膜光學涂層，在薄膜光學涂層中涂層均勻度可對光學性能產生關鍵影響。精密涂布薄聚合物膜通常涉及使用這樣的涂布模具，其在以厚于所需涂層的厚度施加稀釋的低粘度涂層時表現最佳。因此，精密涂布通常通過稀釋的低固體百分比溶液來實施，隨后移除稀釋溶劑，從而制成薄涂層。在此溶劑移除步驟中可出現涂層均勻度缺陷。

在若干方法中涂層均勻度會降低，一般來講，包括局部和總體的膜厚度和均勻度變化。斑點是薄聚合物涂層(例如由溶劑型可聚合溶液澆注的光學涂層)中的較常見缺陷之一。薄聚合物涂層中的其他常見缺陷包括去濕、條痕以及溶液中存在粒子時出現的粒子凝聚。

當前薄膜溶液涂布通常涉及涂布卷材，將其通過一段開放卷材傳送到干燥箱，在對流或間隙干燥機中干燥溶劑，然后在例如高強度紫外(UV)燈下聚合涂層。在這類系統中，所述涂層為薄的低粘度涂層，經過相當長的時間后才會經由聚合發生固化。這就增大了產生斑點或其他可形成缺陷的涂層擾動的可能性。通常，控制斑點所做的努力往往集中在污染物控制和配方。

需要一種技術來減少或消除這些缺陷，因為這會顯著提高帶涂層膜制備操作的生產力和穩健性。

發明內容

在一個方面，本發明提供制備聚合物涂層的方法。該方法包括在基底上涂布第一溶液，所述第一溶液包含處于溶劑中的可聚合材料。該方法還包括使可聚合材料的第一部分聚合，形成在第二溶液中包含部分聚合的材料的均勻組合物，其中，在第二溶液中，可聚合材料已部分消耗。該方法還包括從該均勻組合物中移除絕大部分溶劑。

在另一方面，本發明提供制備聚合物涂層的設備。該設備包括用于將基底從退繞輥順維傳送到收卷輥的卷材線(webline)。該設備還包括涂布區段，所述涂布區段被設置成靠近所述退繞輥并且能夠將溶劑中含可聚合材料的第一溶液涂布在所述基底上。該設備還包括聚合區段，其相對于所述涂布區段順維設置并且能夠使可聚合材料的第一部分聚合，在第二溶液中形成包含部分聚合的材料的均勻組合物，其中，在第二溶液中，可聚合材料已部分消耗。該設備還包括相對于所述聚合區段順維設置的溶劑移除區段，所述溶劑移除區段能夠從均勻組合物中移除絕大部分溶劑。

附圖說明

整個說明書中都參考了附圖，其中類似的附圖標記表示類似的元件，并且其中：

圖1為形成聚合物涂層的方法的示意圖；

圖2為形成聚合物涂層的方法的示意圖；

圖3A為形成聚合物涂層的方法的示意圖；

圖3B為圖3A聚合區段的示意圖；

圖3C為圖3B聚合區段的示意圖；

圖4A-4C為基底上的小珠涂層的照片；以及

圖5A-5B為基底上的涂層的陰影照片。

附圖未必按比例繪制。在附圖中使用的相同的標號表示相同的部件。然而，應當理解，在給定附圖中使用標號指示部件并非意圖限制另一個附圖中用相同標號標記的部件。

具體實施方式

本發明描述了一種方法和設備，使得可以對輻射固化性涂層進行基于卷材的快速加工，減少涂層缺陷。涂層均勻度會受可引起涂層缺陷的干擾的影響。這些干擾包括例如氣流、顆粒和化學污染物、設備振動、熱流等等的影響。本發明方法包括從溶液中移除絕大部分溶劑之前在溶液中使聚合物部分聚合。隨著溶液部分聚合的進行，組合物粘度增加并且涂布溶液變得更不容易受可影響涂層的干擾的影響。常規的技術可用于在溶液進行部分聚合后移除絕大部分溶劑，涂層其余部分的聚合可在移除溶劑后進行。

在一個具體實施例中，該方法也可包括涂布工位和部分聚合設備之間的受控環境區域。此受控環境也可通過控制例如涂層周圍的環境溫度、溶劑的蒸發、涂層周圍的氣/汽組合物等等影響帶涂層的膜的穩定性。在一個具體實施例中，受控環境可包括設置在涂布工位與部分聚合設備之間的涂層上的聚合物膜。

施加涂層后，部分聚合設備可位于任何位置，例如涂布工位和溶劑移除區段之間。也可能需要在部分聚合期間控制環境，這可如其他地方所述而實現。部分聚合的涂層隨后通過移除溶劑而得以干燥，從而可用于使用例如常規的紫外(UV)輻射系統進行進一步聚合以進一步固化材料。

涂布不久后使用傳統高強度UV源進行UV固化時會造成問題，因為這往往在較高溫度下工作。這些較高溫度可在受控環境內干燥薄涂層，導致涂布缺陷，例如斑點。在一個具體實施例中，UV?LED可有利于涂布后立即在受控環境區域中固化。UV?LED可不施加額外的熱能而引發聚合，從而使溶劑蒸發引起的干燥最小化。