涂布机涂层质量有问题是什么因素引起的?
随着新能源产业的发展与精密电子行业迭代升级的双重驱动下,以锂电负极材料制备、燃料电池核心组件加工、柔性光伏器件制造以及显示面板光学薄膜成型为代表的领域,对涂布技术和涂布工艺的技术标准不断攀升。
特别是在软性电路板集成、新型储能器件开发等高端制造环节,精密涂覆工艺的产业化应用正持续向新兴科技领域延展。
影响涂布质量的因素较多,比如涂布机设备、涂布基材、胶黏剂、涂布钢辊/胶辊、复合机和涂布工艺等。
涂布机设备方面
涂布机设备主要看四个方面:涂布技术,张力技术,纠偏技术,干燥技术。
涂布技术:现在正极锂电铝箔厚度已经薄至6-8微米,负极锂电铜箔厚度已经薄至4.5-6微米,隔膜涂布也只有几个微米,石墨烯涂布甚至更薄,不同的厚度还需要针对客户开发不同的涂布方法,保证对浆料的涂布厚度精度控制在2微米以下。
张力技术:由于幅材沿着涂布方向运动不可避免地出现张力不均匀状态,导致涂布质量缺乏一致性,因此需要确保片路运行过程中各段均有良好的张力控制。
纠偏技术:由于涂布设备长度多在数十米,片路运行过程中会出现位置偏差,为了保证无论是铜膜铝膜还是很薄的隔膜都能在片路上平稳地运行,并实现精密涂布,需要选用不同的驱动形式配合相应的控制系统来纠偏。
干燥技术:涂布生产的速度瓶颈在于烘干干燥,最直接的手段是加长风箱,但会带来成本和占地增加,加强之后还需要增强纠偏和张力控制,要想进一步改善干燥效率就需要改进风场的控制,温度场的控制,布局形式,尽量在保证涂布速度的情况下减小风箱长度。
【涂布基材】
涂布基材是涂层工艺的核心载体,主要影响有材质、表面特性、厚度及其均匀性等。
【胶黏剂】
胶黏剂是涂布工艺的核心材料,其工作粘度、对基材表面的亲和力和附着力直接影响涂层质量和终端产品可靠性。
【涂布钢辊】
它既是胶黏剂的直接载体,又是涂布基材和胶辊的支撑基准,因此它是整个涂布机构的核心。其形位公差、刚性、动静平衡质量、表面质量、温度均匀性和受热变形状况等都影响到涂布的均匀性。
【涂布钢辊/胶辊】
胶辊的材质、硬度、形位公差、刚性、动静平衡质量、表面质量、受热变形状况等都会影响到涂布的均匀性。
【复合机】
复合机是涂布的基础平台,设计的运行速度、机器的整体稳定性、在横向和纵向上涂布的均匀性影响因素也是不同的。
【涂布工艺选择】
1.逗号刮刀涂布工艺:适用于高粘度胶液,较厚的涂层涂布、涂布表面平整,涂布厚度(湿胶)20~450μm,胶液粘度为1000~50000cps。多在保护膜、功能胶带、多功能涂布等方面使用。
2.凹版涂布工艺:凹版涂布,计量精确、操作简单,涂布表面平整,涂布速度快,涂布厚度(湿胶)10~25μm,胶液粘度为10~2000cps。
3.狭缝涂布工艺:其工作原理为涂布液在一定压力一定流量下沿着涂布模具的缝隙挤压喷出而转移到基材上。相比其他涂布方式,具有涂布速度快、精度高、湿厚均匀;涂布系统封闭,在涂布过程中能防止污染物进入,浆料利用率高,能够保持浆料性质稳定,可同时进行多层涂布等特点。
4.挤压式涂布工艺: 挤压涂布为流体通过挤压经过有特殊流道的涂布头涂覆在运动的基材上。根据涂布头与基材距离及形成的涂布头与基材之间的流体形态分为狭缝式挤压涂布(Slot Coating)和挤压式涂布(Extrusion Coating),如下图所示。
狭缝式挤压涂布(Slot Coating)和挤压式涂布(Extrusion Coating)的区别主要在于流体有无润湿唇口,前者润湿唇口,后者没有。
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