具体实施方式
在以下描述中，参照了附图，附图形成该描述的一部分，其中以说明方式示出至少一个具体实施例。应当理解，也可在不脱离本公开的范围或精神的情况下构思和作出其它实施例。因此，不应以限定的意义来理解以下详细描述。在此提供的定义是为了促进理解本文频繁使用的某些术语而非意味着限制本发明的范围。
除非另外指出，说明书和权利要求书中表达特征尺寸、量和物力特性的所有数字应理解为在所有情况通过术语“约”来修饰。因而，除非有相反表示，否则以下说明书和所附权利要求书中阐述的数字参数是能够根据由本领域技术人员利用在此公开的教导所希望实现的所需特性而变化的近似值。
如说明书以及所附权利要求书中所使用地，单数形式的“一”、“一个”以及“该”包括具有复数引用的实施例，除非上下文另外明确地指出。如在说明书和所附权利要求书中使用的，术语“或”一般在其含义上用于包括“和/或”，除非上下文另外明确地指出。
本发明涉及具有截断杆的涂敷模具，该截断杆被定位成当截断杆处于关闭位置时停止涂敷材料在模具的流动通道内的流动。在关闭位置中，截断杆横跨材料流动通道延伸，从而阻挡涂敷材料流动通过。截断杆基本上横向于或正交于材料流动方向移动，且由该截断杆形成的用以阻挡流动的密封部基本上横向于或正交于材料流动方向。在一些实施例中，流动通道包括肩部，截断杆相对于该肩部进行密封，该密封部基本上横向于或正交于材料流动通道的方向。具有截断杆的涂敷模具尤其适于贴片涂敷应用。
尽管本发明不限于此，但将通过以下提供的各实例的讨论得到对本公开各方面的理解。
图1A和1B示意了制造贴片已涂敷材料的连续幅材的两种一般工艺。该两种工艺都包括根据本公开的涂敷模具，其将涂敷材料（例如热塑材料、基于溶剂的或高固体含量液体材料）涂覆到移动基材或幅材。如在该讨论和全文使用的，“长度”指代在基材的行进方向（即机器方向）上的经过涂敷出口的尺寸，而“宽度”指代横向于机器方向取得的尺寸。
在图1A中，提供连续的基材片材或幅材5，涂层区域6被涂覆到其上。在涂层区域6之间存在没有涂层的基材区域7。已涂敷区域6和空出区域7通过涂敷模具10A形成，该涂敷模具10A以间歇方式涂覆涂敷材料；即，当基材5经过涂敷模具10A时，涂敷模具10A开始、停止和重新开始将涂敷材料涂覆到基材5上。涂敷模具10A具有第一或上部模具本体12、第二或下部模具本体14以及在所述第一或上部模具本体12和所述第二或下部模具本体14之间的流动通道15。涂敷材料从诸如挤压机的涂敷材料源（未示出）经过流动通道15，到达涂敷材料被涂覆到基材5的出口16。在图1A的该构造中，涂敷模具10A与支承辊9相对将已涂敷的材料沉积在基材5上。利用与涂敷模具10A相对的背衬辊9的图1A的该设备通常被称为“受支撑幅材”或“辊上”涂敷。
类似于在图1A中所示的工艺，在图1B中，提供连续的基材片材或幅材5，涂层区域6被涂覆到其上。在涂层区域6之间存在没有涂层的基材区域7。已涂敷区域6和空出区域7通过涂敷模具10B形成，涂敷模具10B以间歇方式涂覆该涂敷材料；即，当基材5经过涂敷模具10B时，涂敷模具10B开始、停止和重新开始将涂敷材料涂覆到基材5上。涂敷模具10B具有第一或上部模具本体12、第二或下部模具本体14以及在第一或上部模具本体12和第二或下部模具本体14之间的流动通道15。涂敷材料从诸如挤压机的涂敷材料源（未示出）经过流动通道15到达涂敷材料被涂覆到基材5的出口16。图1B的设备通常被称为“张紧幅材”涂敷或“离辊”涂敷。
在图1A和1B中所示的两种工艺中，已涂敷区域6最终被干燥或固化，从而形成这样的细长产品，其具有在机器方向或基材5方向上延伸的已涂敷区域6的贴片，并且在相邻的涂覆区域6之间存在空出区域7。
诸如在图1A和1B中所示的涂敷工艺能够在宽范围的生产速度下操作。例如，对于上述布置的商业实施例，使用宽度小于1英尺、1米或更多的幅材在数英尺/分钟（每分钟1米左右）至3500英尺/分钟（每分钟约1070米）的速率下运行并非不常见。应理解，几乎任何长度和/或宽度的基材能够与这些涂敷工艺一起使用。尽管在大多数实施例中，被涂敷的基材是诸如聚合物膜的柔性基材，但是也可使用在此描述的模具和工艺涂敷刚性基材。
能够通过本公开的工艺和涂敷模具来涂敷许多不同的涂敷组分。涂敷材料可以例如是热熔或热塑性材料（例如粘合剂）、基于溶剂的材料、基于低VOC的材料、基于乳液的粘合剂以及高固体含量材料。此外，诸如压敏粘合剂、导电涂料、绝缘或非导电涂料和墨水的各种不同液体涂料能够使用在此描述的涂敷模具和技术来涂覆。对于贴片涂敷尤其有助的两个应用是电池单元（例如锂离子电池）和太阳能面板或光电部件的形成。
参照图1A和1B，通过根据本公开的涂敷模具产生交替的已涂敷区域6和没有涂层的区域7，本公开的涂敷模具具有内部截断杆，该内部截断杆被致动以中断涂敷材料通过模具的流动。现参照图2和3，涂敷模具100具有众所周知的一般总体构造，其具有第一或上部模具本体102以及配合的第二或下部模具本体104。模具本体102、104在其之间限定流动通道105，用于涂敷材料经过模具100。涂敷材料在入口（未示出）进入模具并经由出口106离开，在附图中，入口位于图的右侧，而出口106位于左侧，从而涂敷材料从右向左流动通过通道105。
流动通道105这此是统称，且并不作详细描述。涂敷模具和涂敷工艺的技术人员会理解，流动通道105在入口的下游包括歧管，该歧管用于横跨模具的宽度分布涂敷材料。该歧管可以是任何合适类型的，诸如马蹄形或温特（Winter）歧管、衣架歧管、鱼尾歧管或t形歧管，且并不影响模具100的发明特征。歧管下游可以是通向出口106的着陆部区域（landregion）之前的预着陆部区域（prelandregion）。流动通道105可包括其它结构，诸如过渡区域或跳出区域。歧管、预着陆部和着陆部被布置成基本上平行于相应的出口106并且大致与相应的出口106一样宽，以提供在宽度方向上横跨待被涂敷的幅材的液体涂敷材料的均匀输送。着陆部和/或出口106通常高度可调节，使得可根据需要来调节所涂覆的涂料的厚度。出口106的宽度可以是固定的或是能够通过定边件（deckling）或定边系统来调节的。
涂敷模具100包括内部截断杆，该内部截断杆用于中断在流动通道105中的涂敷材料流动通过模具100。参照图4，用于模具100的截断杆110包括挡片112，该挡片112延伸至少出口106的宽度，且在大多数实施例中延伸模具100的宽度。挡片112限定截断杆110的上游表面114和下游表面116。挡片112的刚度足以承受推压在该挡片上的涂敷材料的压力而不会变形；作为示例，约0.1英寸（约2.5mm）至0.25英寸（约6.3mm）厚度的挡片112能够承受大约28psi（约每平方厘米2千克力）的流体压力，尽管取决于进入模具100的涂敷材料的压力和截断杆110关闭的持续时间，挡片112可能遇到更高或更低的压力。一般而言，较薄的挡片112优于较厚的挡片112，因为较薄挡片在其下降时需要较少的致动力来克服往回向上推压在该挡片112和其端部115上的液体压力。
挡片112具有在上游表面114和下游表面116之间的端部115。在一些实施例中，端部115是成角度或倾斜的端部，从上游表面114到下游表面116向下倾斜。下文描述倾斜端部115的益处。截断杆110的一部分能够移动到流动通道105中和从该流动通道105移出，以中断涂敷材料流动通过该流动通道105。
图4A和4B分别示出处于关闭和打开位置的截断杆110。为了从打开位置移动到关闭位置和移回，截断杆110沿大致横向于或正交于流动通道105和在通道105内流动的材料的方向移动。对于流动通道105基本上是水平的模具100的实施例，截断杆110基本上竖直移动，且在优选实施例中，准确地竖直且以线性运动移动。在图4A的关闭位置中，截断杆110延伸到流动通道105中并形成横跨流动通道105的挡闸，以抑制（且优选地完全停止）涂料材料流动通过流动通道105。在图4B的打开位置，截断杆110从流动通道至少部分地且优选地完全缩回，且因此允许涂敷材料流动通过流动通道105。
在所示实施例中，通道105具有沿其长度不恒定的形状。涂敷模具设计领域的技术人员能够容易地确定得到涂敷工艺所期望的涂敷特性所需的流动通道105、上壁122和下壁124的具体形状。在该实施例中，通道105的上壁122和通道105的下壁124不是齐平的，从而在上壁122与下壁124之间测量的流动通道105的高度沿流动通道105的长度变化。在该实施例中，下壁124的高度比上壁122偏离更多。
此外，在所示实施例中，流动通道105的形状包括上游颈缩区域126、扩大区域127和下游颈缩区域128，并且截断杆110被定位成靠近从扩大区域127到下游颈缩区域128的过渡部延伸到通道105中。扩大区域127和下游颈缩区域128之间的过渡部由肩部130限定（参见图4B）。
无论流动通道105的具体形状如何，截断杆110都位于流动通道105的歧管部分下游。在一些设计中，截断杆110在流动通道105的在着陆部区域上游的被认为是预着陆部区域的部分内。在其它设计中，截断杆110在流动通道105的是预着陆部区域上游的过渡区域的部分内。
参照图4A，当处于延伸或关闭位置时，截断杆110紧邻且优选地抵靠肩部130。如上文指出的，在该实施例中涂敷材料通过流动通道105的流动是从右向左的，从而截断杆110的下游表面116与肩部130物理接触，并且向肩部130提供密封部。横向于材料在流动通道105中的流动方向的截断杆110与肩部130之间的物理接触提供比沿材料在流动通道105中的流动方向延伸的密封部、诸如截断杆110的端部115与下壁124之间的密封部更可靠且防漏的密封。此外，与端部115与下壁124之间的密封部会导致的撞抵表面相比，滑动以形成物理密封时对侧壁（例如下游表面116）造成较少的磨损或损坏。截断杆110并不“撞底”（即，端部115不与下壁124接触）。为了抑制涂敷材料沿截断杆110向上芯吸和污染模具100的其它部分，可存在各种密封件132、133。
除了肩部130和截断杆110之间的横向物理接触之外，由关闭的截断杆110阻塞的涂敷材料的流体压力推压截断杆110的上游表面114，从而进一步增加肩部130和截断杆110的下游表面116之间的接触和密封。为了允许涂敷材料流动通过流动通道105，缩回或打开截断杆110，如图4B所示。
图4B中能够看到具有截断杆110的成角度、倾斜或带坡度的端部115的益处。在打开、缩回位置中（图4B），倾斜端部115在流动通道105的扩大区域127和颈缩区域128之间形成在上壁122中的平稳过渡部，这提供经过截断杆110的更平稳的流体流动。此外，当上壁122具有平稳过渡部时，能够容易地计算和设计通过截断杆110所位于的区域的压降分布。具有倾斜或带坡度的端部115还降低克服当挡片112下降时往回向上推压挡片112的流体压力所需的力。具有倾斜或带坡度的端部115的另一个益处在于带坡度的端部115能够向后倾斜，以朝向模具入口向后推动涂敷流体。
如上文指出的，截断杆110沿基本上横向于或正交于流动通道105和在通道105内流动的材料的方向移动。对于流动通道105基本上水平的模具100的实施例，截断杆110基本上竖直移动，且在优选实施例中准确地竖直移动。尽管磁性致动器由于快速加速和高精度是优选的，但是截断杆110能够通过任何适当的磁性、气动、液压或机械装置来致动。一些磁性致动器能够具有以下特征：行进距离0.01至2英寸（约0.025至5cm）；加速度0.1至20G（约3.5至706公里/小时-秒）；峰值力0.3至300lbs（约0.136至136kg）；连续力0.1至100磅（约0.045至45kg）；以及分辨率0.0005至0.000004英寸(约0.127至0.0013272mm)。适当磁性致动器的一个实例是诸如加利福尼亚州瓦伦西亚的H2W技术公司的音圈定位平台。音圈定位平台尤其适于其中复杂的位置、速度和加速度控制是必要的短行程长度。
为了确保截断杆110横跨其长度的一致且连贯的运动，多个致动器140通常沿截断杆110的长度隔开，尽管在一些实施例中，单个致动器140可以是足够的。图2示出三个致动器140。虽然致动器140可以是手动控制的，但是为了精确涂敷，优选地致动器140是计算机控制的。
在模具100的一些设计中，在流动通道105中靠近通常在歧管上游的模具入口处可存在减压阀和/或材料旁通阀。当截断杆110打开和关闭例如一秒或更少时，背压在挡片112的上游表面114上的堆积是最少的。但是，如果截断杆110关闭若干秒，则由于被阻挡的涂敷材料的积聚，背压会高得多。对于这些工艺，能够包括与流动通道105流体连通的减压阀和/或旁通阀，以从流动通道105释放不需要的压力。例如，如果模具100和相应的系统被设计成在30psi（约2.1kg-f/cm2）下操作，则减压阀会被设置在30psi（约2.1kg-f/cm2）或稍大于30psi（约2.1kg-f/cm2）。如果截断杆110被关闭且压力开始堆积到不期望的程度，则卸压阀会打开并将流体旁通回到模具入口、涂敷材料源或存储器。保持大致恒定的内部压力导致更好的涂敷。
为了利用模具100进行贴片涂敷操作，将待被涂敷的材料引入模具100的入口。将诸如膜基材的基材馈送到靠近出口106的位置。涂敷领域的技术人员能够调节基材的张力和在出口106和基材之间的距离，以在基材上提供适当的涂敷。已知期望的运行速度（即基材速度）、涂层的期望长度（例如已涂敷区域6）以及在已涂敷区域之间的未涂敷区域（例如未涂敷区域7）的期望长度，能够通常以秒来计算“涂敷”和“不涂敷”的持续时间。为了开始涂敷，使涂敷材料通过流动通道105（截断杆110处于缩回或打开位置）到达出口106并且将涂覆材料涂覆在基材上。在先前确定的时间，截断杆110经由致动器140延伸或关闭，从而阻挡涂敷材料通过流动通道105的流动。在确定的“关闭”时间之后，截断杆10被升高或打开，从而允许涂敷材料再次流动通过通道105并且经由出口106流出。
作为使用本发明涂敷模具的一个具体实例，模具100能够用于在基材上形成贴片涂敷，每个贴片是11.00英寸（约28cm）长（沿机器方向）且约10英寸（25cm）宽。在相邻的贴片之间是延伸基材宽度的0.787英寸（约20mm）长的未涂敷区域。在以35米/分钟的速度进行涂敷的情况中，这要求涂敷材料流动2.09秒以形成贴片，并且然后将涂敷材料流关闭0.03秒以形成未涂敷区域，在此之后涂敷材料再次流动。
因此，公开了贴片涂敷模具的各种实施例和特征。上述实施方式以及其它实施方式均在以下权利要求的范围内。本领域的技术人员会理解，所描述的各种特征能够与以上在此描述的任何其它特征或除了所公开的那些的其它特征结合地使用。例如，尽管讨论和附图已将模具放置定向成使得流动通道基本上水平延伸且截断杆基本上竖直延伸，但模具的其它定向也在本发明的范围内。例如，模具可设计成使流动通道大致竖直延伸并且截断杆大致水平延伸。为了说明而非限制的目的展示了所公开的实施例，且本发明仅由以下权利要求书限制。