專利名稱:在液體噴射靜電涂敷機中用隨機微滴生成法保證均勻和密實的方法和裝置的制作方法
總的來說，本發(fā)明是關于在使用液體噴射靜電涂敷機時將液體均勻涂敷于被染物表面的方法和裝置，該涂敷機采用沿一線性孔陣的隨機微滴生成法。該發(fā)明對于紡織工業(yè)特別有用，例如，可用涂敷機進行液體染色，并要求將液體染料均勻涂敷，使被處理纖維被染物的整個表面和一定深度內，形成密實的彩色或色調(即，染料處理均勻)。
過去，已采用了許多類型的控制電路來控制各種物質對移動表面的涂敷。先前公布的關于這種控制功能的美國專利的例子如下美國專利3，909，831號-Marchio等(1975)美國專利4，013，037號-Warning等(1977)美國專利4，065，773號-Berry(1977)美國專利4，087，825號-Chen等(1978)美國專利4，164，001號-Patnaude(1979)美國專利4，167，151號-Muraoka等(1979)美國專利4，323，204號-Erin(1982)美國專利4，357，900號-Buschor(1982)美國專利4，389，969號-Johnson(1983)美國專利4，389，971號-Schmidt(1983)這一組中，Berry，Chen等以及Erin是關于油墨噴射印染裝置的，因而可能比其它文獻關系更大。比如，Erin使液滴充電電位脈沖與微滴激勵信號頻率以及基底的運動相同步，因而改善了涂復密度的控制。雖然Erin揭示了改變“印染時間”的占空比來控制涂復密度，但他沒有想改變印染時間間隔的頻率(即印染時間脈沖的間距)，也沒有指出解決采用隨機微滴生成法時出現(xiàn)的問題的方法。
同樣，Chen等提出一個周期性的擾亂系統(tǒng)，它只調節(jié)涂復的液體量，也不控制沿印染基底方向單位距離的印染脈沖頻率。Berry提出了一種能產生各種灰度等級的傳真系統(tǒng)，是對給定若干點位置上沉積的液滴數(shù)進行平均，以有效地產生各種不同的滴強度來產生灰度的。也揭示了400KHz的高頻屆期擾動。同樣，其印染基底上象元或點之中心到中心間的間距也是相對固定的。
因此，現(xiàn)有技術(在不同的段落中)確實講到了能產生各種占空比的“印染”脈沖的裝置，但沒有講到本發(fā)明的內容。比如，甚至沒有提到當采用隨機微滴生成法并且印染時間間隔較小時所遇到的不均勻性問題。也沒有提出克服這一問題可以通過把印染時間間隔維持在足夠大的最小值，并結合增加基底上象元中心到中心間距以控制基底上單位面積上的本均量，從而在紡織工業(yè)上達到預期效果的任何建議。
正如在共同轉讓的，待申查的美國專利申請，申請?zhí)?28，490(1982年9月28號以Gamblin歸檔)中所述的，若在紡織工業(yè)上用墨染計(實際上可用許多適合的液體處理)噴射靜電印染技術的話，最好用隨機微滴生成法，而不用通常采用的規(guī)則周期性激勵的微滴生成法。
簡言之，隨機微滴生成法的必要性在于如下事實典型的紡織涂敷要求跨機孔陣的尺寸遠遠超過標準信紙及法定尺寸紙上印刷所采用的約8～10英寸跨機的典型尺寸，后者只采用規(guī)則的周期激勵的非隨機微滴生成法。當要求跨機尺寸遠遠超過8～10英吋(比如在許多典型的紡織涂敷中會達到約1.8米)時，這種為產生非隨機的微滴生成的規(guī)則而周期的液體聲激勵不可避免地會在涂敷機以及/或者液體上產生固定的聲波(或其它不利現(xiàn)象)，以致于在跨機方向產生不希望有的印染質量變化。例如，會在沿跨機孔陣的順長方向形成饋送液體量的“堆積點”以及/或者“空白點”。為防止這種固定波形或其它不利現(xiàn)象(以及因而允許單孔陣有較寬的跨機尺寸)，Gamblin曾提出采用隨機微滴形成法。正如上述引用申請中詳細說明的，Gamblin建議(a)，完全不用激勵(但甚至或許這本身就利用了一個世紀之前Lord Rdyleigh(瑞利)就指出的自然出現(xiàn)的隨機聲振動或者其它環(huán)境隨機過程來激勵隨機微滴的形成)，或者(b)，在液體從沿線性孔洞陣的孔中噴射出來時，有意產生非周期的(即噪聲的或偽隨機的)激勵，而這樣就造成了隨機微滴沿該陣生成的過程。由于系統(tǒng)中沒有固有的規(guī)則周期的音頻能源，就必須防止了常駐聲波(即，因為沒有沿相反方向運動的規(guī)則的固有行波，該行波結構上的加減會在駐定壓力波形上造成歧點和空白點)，也不允許存在其它類似的不利現(xiàn)象。典型的做法是，隨機或偽隨機的電信號產生后送到電傳轉換器，當液體從孔洞噴出時聲耦合給它們。
換言之，有這樣的情況，在液體噴射靜電涂敷機中采用隨機微滴形成法是理想的或必要的。隨機微滴形成法可以是完全自然形成的(即完全不用任何人為的激勵形成微滴)，或者采用隨機化的人工激勵處理。在本文中，典型地采用單線陣液體噴射孔來隨機地產生由隨機時間間隔形成的，且具有隨機微滴尺寸分布的、向下降落的微滴線陣。在給定的“印染時間”期間，通過充電電極區(qū)的微滴不被充電，因而它們能連續(xù)降落并撞擊到下面的被染物(比如紡織纖維)(即，被染色，印染或者被液體處理)。在這些“印染時間”間隔之間是空隙時間，這期間微滴被充電，而后被一靜電場順流偏轉到微滴捕獲裝置。
認為液體噴射靜電涂敷機在紡織工業(yè)有潛在優(yōu)勢的是因之一是人們希望能牢固地控制在給定的處理過程(比如染色)中加到織物上的液體量。在許多傳統(tǒng)的織物液體處理中，必須在織物上加上過量的液體。結果為了去除織物上這些過量的液體須付出很大的努力和代價。比如，一些過量的液體可用物理方法從織物中擠出(比如，通過相對的軋輪)，但過量液體的大部分不得不用熱氣法或者類似的方法蒸發(fā)掉。這不僅要求在設備、能源、時間及固定資產方面相當大的投資，這也常常產生污染的空氣流，它們必須經過進一步處理，達到生態(tài)學安全的標準才能排放。此外，往往貴重處理材料本身就是明顯的損失-除非用某種方法回收弄循環(huán)使用，而這本身就意味著額外的代價和努力等等。
因此，若人們能以某種方式僅將必須的液體量加入到處理的纖維上，就會收到極大的經濟效益。
同時，在許多應用場合(比如紡織染色)，若想得到商用標準的產品，所處理的液體必須均勻地分布在整個被染物上。此外，若要達到均勻，在典型的商業(yè)環(huán)境中，必須用單一設備成功地處理大量不同種類的織物，每一種織物均有不同的要求。
比如，在紡織行業(yè)的全色印染中，液體噴射涂敷機必須能均勻地把流體噴涂到整個商用織物上，不同種類的織物在其纖維成分、結構、織法及預處理上差別很大。這些一般參數(shù)組合起來時，又反過來決定著給定織物的相對物理性能及特性，比如氣孔率、重量、吸濕性、毛細擴散性(無定形性)及諸如此類。大家將會知道，已知織物的適當處理所要求的單位表面積的液體量深受這些物理特性的影響。
為了控制液體噴射靜電涂敷機中通過的被染物單位面積的液體量，起初的想法是只要控制具有固定重復總周期時間間隔的“印染時間”或占空比(假定被染物的速度恒定)就行了。就是說，若假定一給定的印染時間是要把一“包”微滴沉積到被染物上形成相應的印染象素(即圖象元)，并且若象素中心到中心的間距固定在預定的小增量(比如0.010吋或0.016吋)上，那么初始的假定量人們只須控制沉積到這每一緊密相隔的象素區(qū)的液體量就可以控制加到每單位面積上的總液體量。
但是，當在實驗室進行實際實驗并對加入的液體量進行控制時交發(fā)現(xiàn)，必須減少印染時間到一較小的間隔期間(比如在50～100μs量級)。以這種方式，預期只有相對較小的微滴“包”(因而較少的液體量)會撞擊到紡織材料的每一相距更近的中心點上;這樣預期的微滴擴散直徑(在織物上典型的無定形量級是微滴的直徑的十倍)將最終在紡織介質上造成染料的均勻公布。
令人吃驚的是，這種直接方法并不能產生均勻地液體涂復。轉而想用這種早先的做法來揭示所用的液體量沿線性孔陣的幾種不均勻性。進一步的實驗及此后的統(tǒng)計分析已揭示出隨著印染時間周期的減少，沿線性孔陣送達的液體量的標準偏差卻指數(shù)地增加。不僅在測量通過線性孔陣的象元量時，對印染的紡織物用肉眼及光學外觀觀察結果也是如此。為此，發(fā)現(xiàn)當采用75～100μs的印染時間持續(xù)期間(象素中心間的間距是0.016吋)，沿線性陣給出的液體量的變化在±25%量級。一旦這個問題清楚了，似乎在用隨機微滴生成法得到期望的均勻染料液體噴射靜電涂復機的道路上出現(xiàn)了一個不可逾越的障礙。
但是，進一步考慮，就會對這種明顯不均勻的現(xiàn)象有更好的理解，這種現(xiàn)象是在印染時間大大減少到可以控制地限制加在織物單位面積平均液體量時產生的。比如，盡管“隨機微滴形成”一詞必須意味著沒有規(guī)則或周期的微滴形成，但是，這一系統(tǒng)的統(tǒng)計平均微滴生成率卻是由比如液體(比如，其粘性)、作用到孔上的液體壓力及孔徑等系統(tǒng)參數(shù)所預先決定了的。對于紡織工業(yè)感興趣的系統(tǒng)，典型的平均微滴生成率在20，000到50，000滴每秒的范圍內(即，每20～50μs一滴)。一旦明白了這一事實，就可看出，前面引用的50～100μs的較短印染時間意味著，一般來說在較短的時間內只能有相對少數(shù)的(比如二到三)微滴能形成一微滴包選用于印染目的。因此，在給定印染時間的間隔里，這些微滴的數(shù)量上的隨機變化(比如，增加或減少一滴)將導致給定單位印染期間內給出的總液體流量的相當大的變化。其結果就是觀察到的在給定時間內沿線性孔陣所給出的印染量的不均勻性，因而也是沉積到印染織物或其它基底介質上的夠均勻性。
一旦較好地理解了這些現(xiàn)象，就會發(fā)現(xiàn)，要改善沿孔陣每單位距離所給出的液量只有用超過約200μs的印染時間(比如，在期望給被染物液量的統(tǒng)計標準偏差不超過0.2的場合)，并且當印染時間增加時，均勻性連續(xù)增加。但不幸的是，這種印染時間的增加(我們知道這是達到期望的沿線性孔陣每單位距離所給出的液體量的均勻性所必需的)也增加了被印染紡織基底每單位面積的平均總液量。這種每單位面積給出液量的增加與為了避免首先采用過量染液而造成的一系列問題而且提供最佳的液體加入量(比如，紡織紙濕度印式印染)所預期的優(yōu)點相抵觸。
即使被染物的象素中心間距對于給定織物可以預先選擇并固定到一種距離，通過期望的芯吸作用或其它擴散處理能使所加液體在象素中心之間均勻分布，下一步的推理是由于增加的輸送液量現(xiàn)以每包微滴的形式用于給定的象素位置，人們能夠使象素中心進一步離開并維持均勻的最佳分布，一但這并沒有用過量的加入液量。就是說，推論為上述問題可通過下述方法全部同時解決，只要維持相對較長的最少印染時間(因而也是在給定印染時間內沿線陣出現(xiàn)的微滴數(shù)目的平均隨機變化)在這類印染時間之間伴之以相應較長的消逝的時間間隔(即較大的象素中心點間距離)。要進一步說明的是在每次印染期間內，在紡織基底上給每一象素的最小液量增加了，但基底上這種象素的線間距也同時增加了，因此給紡織物表面每單位面積的總液量或重量仍是期望的最佳值。(正如將會理解的，若紡織物基底以給定的相對控度沿縱向或“機器”方向運動，則被染物上的間隔距離將也相應于給定的已知時間間隔)。
商用織物的色彩均勻性不僅通過一面來判定，也通過正反面、邊到邊，甚至在紡物的一定厚度內來判定。只有這些產品中的每一所有色彩都是均勻的產品才可為商業(yè)所接受。在通常的浸軋染色中，浸軋壓力強迫染料(即直接接觸)從布料的兩面進入織物內部。這保證了被染物的整個面積都暴露在染料之下并產生整個織物的色彩均勻。
液體噴射靜電印染則是一種非接觸形式的印染，它在處理過程中對織物沒有任何意義的機械運動來幫助被染物上的色彩分布。其顏料的均勻唯一只靠沉積到織物表面給定位置的流體自身的運動來實現(xiàn)。在紡織應用中，這種運動在很大程度上受前述織物的物理性能和特點的支配。這些參數(shù)決定某染料在織物微結構內運動的好壞以及在多大程度上染料可在織物內分布開來。在不同織物之間這些參數(shù)可能截然不同。
因為織物的特性在很大程度上是由用戶需求所確定的，只有儀表的使用參數(shù)可供操作以保證織物的均勻色彩，這些參數(shù)可以是孔徑尺寸，印染脈沖寬度及象素間距。孔徑大小及流體壓力等主要由給定的機器裝置能復蓋被處理的織物的給定寬度所要求的最大流量所決定的。在本發(fā)明的實例中，期望的流體加入度(即，給被染物表面每單位面積的平均液量)的控制就是使印染脈沖寬度維持在預期的最小值以上，同時把象素中心間的間距調到所要求的值。以這種方式，通過采用一臺簡單的隨機微滴形成技術的液體噴射靜電涂敷裝置就可以滿意地處理相當寬范圍的不同織物。
由一個孔產生的隨機形成的一包微滴撞擊到印染織物表面的面積，根據(jù)觀察，按所選印染時間的平方根大幅度增長。比如，印染時間增到2x，則要求沿縱向或機器運動方向的基底上的印染微滴或象素中心間距增加到1.4142x。這一關系必定與紡織源料的物理特性和性質有關，但經觀察，對輕型(比如，每碼重1到8盎司)的織物一般是對的。在作為實例的裝置中，印染時間及縱向間距范圍的典型值，從2.50μs的印染時間，0.030吋的象素中心距離到550μs的印染時間及0.040吋的象素間距。應注意這些值只是典型值，但在每一種個別基底上要采用自己特定的工作參數(shù)組的情況下，也決不會限制本發(fā)明的作用。
本發(fā)明的這些以及其它目的和優(yōu)點，可以通過閱讀下述實例的詳細說明并結合相當?shù)母綀D，你會更清楚。這些圖是圖1是液體噴射靜電涂敷機的說明圖，該機采用隨機微滴生成法并帶有控制最小印染時間及產生的印染脈沖頻率的相應電路，脈沖頻率與沿被印染基底的距離有關，由此來控制加到基底上的平均加入液量，從而實現(xiàn)這種印染的均勻性。
圖2是圖1裝置中重復的印染時間T與間距對間ST間的關系說明圖。
圖3的圖說明了當對基底每單位面積給以恒定的液量V時觀察到的印染時間T與間隔時間ST間的拋物線關系。
圖4的經驗數(shù)據(jù)圖表明了觀察到的給基底液量的統(tǒng)計標準偏差與印染時間間的指數(shù)關系。
圖5～8是合種印染脈沖持續(xù)期及期間隔時間下對于紙基底操作的照片(由于紙比織物的擴散性差得遠，所以顯示出某些不均勻性，但對圖7～8的織物基底，由于甚至細擴散性好，實際上是均勻的)。
采用隨機微滴生成法的典型流體噴射式靜電涂敷機的說明見圖1。如所示，它包括一隨機微滴發(fā)生器10。其特色是，這類發(fā)生器包括一適當?shù)募訅阂后w供給裝置并有適當?shù)牧黧w充滿期間，它在單孔陣板上供給液體噴孔線陣以發(fā)射并行的液體汽流或液體流束，這些汽流被隨機地切成相應的微滴平行線12并向落到沿機器方向(如箭頭所示)穿過線性孔陣而運動的印染基底14的表面上。在形成微滴的區(qū)域(即當噴射汽流從孔板出來處)裝有微滴充電電極16以形成一靜電充電區(qū)，若充電電極16加上能量，這時充電區(qū)形成的微滴就被充上靜電。一相應的下降汽流收集裝置18產生一靜電偏轉場把帶微滴偏轉到捕獲器，并在這里把它們收集起來，經再處理并送回到液體供給裝置循環(huán)使用。在此裝置中，只允許那些未被充電的微滴繼續(xù)下降到達基底14的表面。
隨機微滴發(fā)生器10可以采用絕對無人工微滴激勵的方法，或者替代的，也可以采用隨機的，偽隨機的或噪聲產生的電信號來驅動電聲傳感器或者類似裝置，它通過聲耦合來提供隨機微滴激勵力。如前所述，人們常常喜歡用這種隨機微滴生成力來防止駐波或其它不利現(xiàn)象，這些現(xiàn)象可能還會限制橫跨運動基底14的線性孔陣的緯機尺寸。
同樣如上所述，人們非常期望(特別是紡織印染方面)將每單位面積的受控液量均勻涂復于被染物，以避免使用任何過量的處理液體以及可能遇到的其它問題。
為實現(xiàn)必要的控制并且達到理想的紡織基底的均勻處理，圖1的系統(tǒng)具有一種電子調節(jié)裝置，用來調節(jié)沿基底運動的縱向或機器方向的各印染時間脈沖的間距、即象素中心的距離，通過線性孔陣中的一個或多部液體噴射來實現(xiàn)均勻密實的成形染色或其它液體印染(或者只簡單地在給定圖形印染的密實部分實現(xiàn)均勻處理)，這可使該裝置用于相當廣泛的商業(yè)需要的紡織產品。這種中心到中心象素間距連同在每一個象素處的印染時間的調節(jié)達到了預期的效果。
特別是，在圖1的實例中，轉速表20機械地伴隨被染物運動。例如，用來使基底運動的傳送裝置的主動輪之一(或者是一個從動輪或者類似輪)可以驅動轉速表20。在該實例中，轉速表20可以由一個Litton牌號的軸角編碼器，型號為74BI1000-1組成并可用-3，125英吋直徑的轉速計輪來驅動，以便在縱向或機器方向每使基底運動0.010吋就產生信號脈沖輸出。可以看出，若基底運動速度為常數(shù)值，這種信號將一定的時間間隔出現(xiàn)。因此，從事這項技術的人們將會認識到，若基底總是按近似恒定速度運動，一時間驅動的時鐘或類似物很有可能用來代替轉速計20。
這樣，通過一種或其它手段，在每次基底沿機器方向運動預定的增量值(比如每0.010吋)時，就有一個輸入信號加到可調比率信號定標器22。所加輸入信號數(shù)與產生的輸出信號數(shù)間的比率是可調節(jié)的(比如通過開關24)。當信號定標器22產生一輸出信號時時，傳統(tǒng)的印染時間控制器26就產生印染時間脈沖送到充電電極16(在本實例中，它實際是使充電電極“關閉”)。例如，印染時間控制器26可以是一種帶持續(xù)期控制的單穩(wěn)多諧振蕩器，比如，可用電位器28及30來實現(xiàn)印染時間持續(xù)期控制。例如，固定電阻28可以提供一種方法保證每一印染脈沖的總是其最小持續(xù)期，那么改變電阻30可以使印染時間的持續(xù)期總在其最小值以上變化。正如本文中看到的，所產生的印染時間脈沖通常是用于控制交壓充電電極供給電路以使充電電極16“接通”(在印洗時間之間的期間內)或者“關斷”(在允許微滴通過并到達基底14的印染時間期間內)。
對任一給定的開關24的位置，具體固定的中心到中心象素間距。比如，若假定轉速表20在當基底運動一個0.010吋時產生一個信號。并且假定開關24處于Ⅺ位置，此時中心到中心的象素間距將還是0.010吋，因為印染時間控制器26將每0.010吋被激勵一次。
而且，到信號定標器22的輸入也送到數(shù)字信號分頻電路32(比如集成的COS/MOS除“N”計數(shù)器，一般可用的集成電路型號是CD4018B)。該分頻器32的輸出可以直接間接地(通過如圖1所示的“與”門)用來提供1∶1(當開關置于X1位置)到10∶1(當開關置于X10位置)的輸入/輸出比率的信號，用這種方式，就從定標器22得到了從每0.010吋一個脈沖到每0.1吋一個脈沖的比率的輸出信號比率，并且在本實施例中，該輸出脈沖比可以通過開關24按0.01吋的增量調節(jié)。而場效應晶體管輸出緩沖器VNOIP僅只用來把適當定時的激勵脈沖傳送到印染時間控制器26時，在信號定標器22及印染時間控制器26之間提供電隔離。這樣，只改變開關24的位置就可以在機器運動方向同時調節(jié)象素的中心到中心間距。從事該項技術的人將會看到，有許多可能的電路可以實現(xiàn)象素中心間距和最小印染時間持續(xù)期的獨立而同時的調節(jié)。如果需要，可以擴展，縮寬或者甚至微調信號比率的調節(jié)。
若圖1的裝置用于實現(xiàn)基底(比如織物)的均勻密實地著色(比如色染)，那么當各象素間的距離大到人們能感覺出基底上的每一沒有很好會聚的各別的緯機行時(比如，由于織物的擴散性以致于產生均勻復蓋)，象素中心的間距就變成另一限制因素。當然，象素中心間距的上限是隨織物的不同而異的，因為如上所述，這些織物具有不同的物理特性。
由于有剛剛討論的均勻密實著色的限制，這種限制本身就可以創(chuàng)造性地用于產生某些限定圖形。比如，可以通過沿織物表面的恒定或可變間距的故意造成的可見離散行(比如，橫帶)，人們可以產生期望的圖形。比如通過可變信號比率控制電路(比如通過人工或電子控制開關24之類的比率變化)，人們可以改變所得到的變化圖案。通過操縱獨立控制的印染時間持續(xù)期以及/或者使用圖1的系統(tǒng)的象素中心間距，可以實現(xiàn)可辨行圖的間隔，寬度及強度變化，從而實現(xiàn)基材料的特殊設計。
應當認識到，若希望兩維印染圖形，可把微滴充電電極16分成沿緯向的每個象素的尺寸，這些多個充電電極的各個圖形控制信號可與印染時間控制器26的輸出相迭加。
印染時間T與間距時間ST間的關系用圖2來說明。如圖所示及前面所述，印染時間T出現(xiàn)在充電電極16“關斷”的時刻。若假定基底沿機器方向的速度為V，并假定信號定標器22調正到產生預定的象素中心間距X，則間隔時間ST等于X/V。如前所述，印染時間T應大于200微秒以產生沿孔陣給出液量約小于0.2(見圖4)。還應看到，給基底每單位面積的液量V比印染時間的占空比(它為T/(T+X/V))成正比。此外，若假定基底的擴散能力為零以及其它理論上的完善條件，則沿機器方向的名義上的象素尺寸△P將等于TV。而實際上，由于擴散及其它現(xiàn)象，在編織或紡織工業(yè)的均勻染色裝置的舉例中，在每象素位置所加的液體自身就會分布到整個織物基底，因此在最終產品的象素區(qū)之間沒有可覺察的成行現(xiàn)象。
現(xiàn)參看圖3，如前述，數(shù)據(jù)觀察到，對于恒定的給出液量V，間隔時間ST的變化應近似與印染時間T的平方根成比例。這是對輕型編織物(每平方碼1盎司到8盎司)觀察的結果。如圖3及圖4所示，觀測經驗表明當印染時間T小于200μs時會得到不均勻的涂復液體。換言之，就圖4中所施液量的標準偏差對印染時間T的觀測數(shù)據(jù)來看，當所施液量的標準偏差超過0.2時也可得到不均勻性。如所看到的，液量施加從不均勻到均勻狀態(tài)的改變的準確點是主觀決定的。但是據(jù)我們的實驗觀測，上述極限差不多是我們在舉例系統(tǒng)的嚴格的工作根限，在該舉例系統(tǒng)中，其孔陣是由在20吋緯機尺寸，孔直徑0.0037吋、間距0.016吋的孔組成，它采用或者粉碎顏料或者活性染料的液體粘性為1.2CPS，液體壓力為4.5PSN，而偽隨機微滴的激勵的統(tǒng)計平均約為19094周每秒、標準偏差約2800周每秒。
要用畫圖或照片等可見的方式來說明觀察到的均勻性以及/或者不均勻性以便適當充實本申請是困難的。因此，圖5～8的照片是用紙質基底來代替而照出的，其擴散能力比一般織物基底要小得多。由于擴散能力的降低，在液體剛噴射到基底時，其不均勻性要比實際織物引人注目的多。圖5及圖6說明了這種不均勻性，它是象素中心間距固定(比如0.016吋)而印染時間脈沖的值被減少到較小(比如在圖5為80微秒，圖6為102μs)觀察到的最初結果，這樣，可得到期望的較小的每單位基底面積的液體加入量。即使用較大擴散能力的織物，如圖5及圖6所述的對紙質基底上繼續(xù)顯現(xiàn)的這種不可接受的不均勻程度，對織物介質也是不可接受的。
另一方面，圖7及圖8說明了更可接受的可獲得的涂復均勻性，它甚至可用相對較長的印染時間脈沖(比如圖7為250μs，圖8為400微秒)、并連同較大的象素中心間距(圖7為0.030吋，圖8為0.040吋)以便加到基底每單位面積的平均液量能維持在期望的較小平均值。當把圖7及圖8所用的更均勻涂復方法用于具有更大擴散性的織物基底時，就得到實質上均勻密實的印染，從而提供了商業(yè)級的產品，而且避免了對織物基底使用過量的液體以及前述的附帶的缺點。
現(xiàn)在我們應該明了，本發(fā)明可使人們在液體噴射靜電涂敷機中采用隨機微滴生成技術(因此允許較大的緯機尺寸以用于紡織工業(yè))，它同時實現(xiàn)了商業(yè)可接受的均勻液體涂復(比如，對具有給定特性的紡織基底)它同時也防止了使用過量“加入”液體(比如，染料)并且比提供了一巨大的經濟效益(比如，用于紡織工業(yè)時)。用單一個液體噴射靜電涂敷機，通過可調比率信號定標器22以及印染時間控制器28，對對相當寬范圍的不同織物基底同時實現(xiàn)這些期望的效果。
盡管只詳細說明了一個較好的實例，但熟悉這方面的人會發(fā)現(xiàn)，該實例裝置可做許多修改和變化而仍能得到本發(fā)明的優(yōu)越特性和結果。因此，想把所有這些修改和變化包括在下述的權項內。
權利要求
1.一種用液體噴射靜電涂敷機實現(xiàn)移動織品被染物每單位面積的可控液量均勻涂復的方法，該涂敷機采用線孔陣隨機微滴形成法，并且其中，從所述線性孔陣生成的隨機微滴只在插入的間隔時間ST之間的可控制印染時間T期間，才能通過并進入其下面的織品被染物，該方法的步驟包括將該印染時間T維持在預定的最小值以上，及通過控制上述間隔時間ST來控制上述液量V。
2.權利要求
1所述的方法，其中上述預定的T的最小值應足夠大以使在給定印染時間T內沿線性孔陣在微滴形成處理中產生的微滴能呈現(xiàn)有效的平均隨機變化，其方法是，要保證在給定時間T內，對給定液體、給定液體壓力以及給定的孔徑尺寸，以期望的微滴形成統(tǒng)計平均率、至少形成N個微滴，這里所選的N值應保證在每一T內印染量的標準偏差小于約0.2。
3.權利要求
1所述的方法，其中N約等于4。
4.權利要求
1所述的方法，其中，該預定的T的最小值約為200微秒。
5.將被控制的每單位面積液體容量V均勻噴涂在被染物的運動部位的方法包括如下步驟沿與被染物運動方向相垂直的線性孔陣隨機形成液體微滴;控制重復的印染時間，在此時間內上述隨機形成的液滴沿上述孔陣全部傳到該被染物表面，以獲得足夠的時間以便在沿線孔陣出現(xiàn)的微滴形成處理中能平均出期望的隨機變化;以及控制上述印染的間隔時間(在該時間內該隨機生成的微滴被截斷使其不能落到基底)以維持織物被染物印染部分每單位面積的可控液量V。
6.如權利要求
5的方法，其中上述印染時間至少約為200微秒。
7.如權利要求
5的方法，其中上述印染時間的選擇要保證每一印染時間內印到被染物上的液量的標準偏差約小于0.2。
8.當使用帶隨機微滴生成法的液體噴射印染裝置時，獲得以每單位面積理想的液量V將液體非常均勻地涂敷于織物被染物的方法，該方法包括的步驟有液體微滴自跨機孔陣隨機產生下落，該微滴下落通過微滴充電電極區(qū)，且若其在此充電，就會被靜電偏移到微滴俘獲機構，但若其不被充電，就繼續(xù)向下降落;在上述孔陣下沿機器運動方向以速度V橫向傳送織物被染物，以便未被充電的微滴能落到傳送的被染物表面;以及控制上述充電電極以使在遠遠大于200微秒的重復預定印染時間T內不對微滴充電，并在重復的間隔時間ST內對微滴充電，時間ST相應于機器運動方向沿被染物的預定距離，由此得到非常均勻涂復到被染物上每單位面積理想的液量V。
9.如權利要求
8所述的方法，其中的印染時間T及間隔時間ST是變化的，它通過使印染時間T的變化近似于間隔時間ST變化的平方，來維持恒定的輸出液量V。
10.在采用隨機微滴生成法的一定范圍的紡織被染物的液體噴射靜電涂復機中，保證均勻性及密實性的方法，該方法包括如下步驟在重復的印染時間T內有選擇地把隨機形成的微滴色沉積到被染物上;將上述印染時間T變化地控制在足夠大的預定最小值以上，以便在沿線性陣微滴生成的過程中基本上平均出期望的隨機變化;獨立地和變化地控制被染物上沉積的微滴色間的中心到中心的間距，以得到被染物每單位面積所需要限制的給出液量;以及協(xié)調上述受控的印染時間T及上述受控的間隔以保證在被染物的液體處理中至少在其一段內的均勻性和密實性。
11.如權利要求
10的方法，其所述最小印染時間約為200微秒。
12.如權利要求
10所述的方法，其中上述間隔作為被染物運動的函數(shù)而進行足夠的變化以提供沿被染物運動方向的可見的不均勻圖形。
13.把每單位面積的可控液量V均勻涂敷到運動織物基底的裝置包括一液體噴射靜電涂敷機，它沿線性孔陣采用隨機液滴形成處理，并且只在插入到間隔時間ST之間的可控印染時間T內，才把從所述線性孔陣隨機形成的微滴傳到其下面橫著運動的織物基底上;將上述印染時間T維持在預定最小值以上的第一裝置;和通過控制上述間隔時間ST來控制上述液量V的第二裝置。
14.如權利要求
13所述的裝置，其中上述第一裝置包括一個裝置，它使上述預定的最小T值長達足以使在給定印染時間T內沿線性孔陣出現(xiàn)的微滴生成處理能平均出期望的隨機變化，其方法是保證在給定的印染時間T內有時間對給定液體、給定液壓及給定孔徑，以期望的微滴生成統(tǒng)計平均率，生成至少N個微滴，這里N的選擇要證保證在每給定時間T內印染液量的標準期望偏差小于約0.2。
15.如權利要求
13所述的裝置，上述預定的最小T值約為200微秒。
16.將每單位面積的受控液量V均勻涂復到運動織物基底上的裝置，該裝置包括沿與基底運動方向相正交的線性孔陣隨機生成液體微滴的方法;控制重復印洗時間的第一裝置，在該時間內，沿所述線性孔陣隨機生成的微滴可全部送到該基底表面，其持續(xù)時間要大到足以使在沿線性孔陣微滴生成的過程中能平均出所期望的隨機變化;及控制該印染時間間隔的第二裝置(在該時間內隨機生成的微滴被截獲使其不能達到基底表面)以維持在印染織物基底部分每單位面積的受控液量V。
17.如權利要求
16所述的裝置，其上述印染時間至少約200微秒。
18.如權利要求
16所述的裝置中，其上述第一裝置中包括有選擇上述印染時間的裝置以保證在每一印染時間內印染到基底上液量的所期望的標準偏差小于約0.2。
19.以每單位面積理想的液量V非常均勻地涂復到織物基底上的裝置包括具有隨機微滴生成過程以從跨機孔陣隨機產生下降液體微滴的液體噴射印染裝置，上述微滴陣落通過一微滴充電電極區(qū)，若在此被充電，就被靜電偏移到一微滴俘獲機構，反之，它們就繼續(xù)向下降落;把織物基底在所述孔陣下、沿機器運動方向、以速度V橫向傳送的裝置，以使未充電微滴能落到傳送的基底表面;控制該充電電極的裝置，它使在遠遠大于約200微秒的重復印染時間T內不對微滴充電，并且在插入的重復間隔時間ST內對微滴充電，該時間ST相應于機器方向沿基底的預定距離，由此將上述所需要的每單位面積液量V非常均勻地涂復到基底上。
20.如權利要求
19所述的裝置，它包括有改變上述印染時間T及間隔時間ST的裝置，它通過使印染時間T的變化近似比例于間隔時間ST變化的平方米維持涂復液量V的恒定。
21.在采用隨機微滴生成處理的液體噴射或靜電涂敷機中，保證對相當寬范圍的織物基底進行均勻而密實涂復的裝置，該裝置包括在重復的印染時間T內有選擇地把隨機生成的微滴色沉積到上述基底的第一裝置;將上述印染時間T可變地控制在預定的最小時間以上的第二裝置，該最小時間要足夠大，以便在沿線性孔陣出現(xiàn)的微滴生成處理中，能基本上平均出隨機變化;以及獨立而可變的控制上述沉積的液滴色之間中心到中心間距以實現(xiàn)基底每單位面積上理想的限定給出液量的第三裝置，上述可控的印染時間T以及上述可控間距可以此協(xié)調起來，以保證基底的液體處理中至少在其一段上述到均勻和密實。
專利摘要
將重復印染時間，在此時間內隨機生成的液滴沿線性孔陣傳到基底上，控制到最小持續(xù)時間。該時間要足以能平均出在沿孔陣生成微滴過程中所期望的隨機變化。同時，控制每一印染象素的中心到中心的間隔(在此間隔內隨機生成的微滴被截獲使其不能達到基底)以維持織物基底被印染部分每單位面積上理想的相對小的受控液量。
文檔編號B05B5/16GK86103036SQ86103036
公開日1987年4月29日 申請日期1986年4月30日
發(fā)明者約翰·L·迪里斯勒, 伯比·L·麥克康尼爾, 邁克爾·I·格蘭, 約瑟夫·P·霍爾德 申請人:伯林頓工業(yè)公司導出引文BiBTeX, EndNote, RefMan