狹縫式塗布,是一種在一定壓力下,將塗液沿著模具縫隙壓出並轉移到移動基材上的一種塗布技術,它以其塗布速度快、塗膜均勻性好、塗布視窗寬等特點,代表了濕法塗布未來發展方向。SDC的應用領域已從傳統膠捲和造紙等向新能源領域轉移,特別是太陽能電池和鋰離子電池極片塗布。
狹縫式塗布的優劣勢
優點:
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塗膜速度高;
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膜厚一致性好;
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塗液粘度範圍廣;
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塗布缺陷少(閉環系統);
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塗液利用率高;
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可同時進行三層塗布。
缺點:
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設備成本高;
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對操作人員技術知識要求高;
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安裝和操作要求高;
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塗布頭精度高維護成本高。
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狹縫式塗布的應用
SDC的應用領域廣泛,從傳統膠捲和造紙到現在的太陽能電池和鋰離子電池。例如:OLED導電膜、液晶面板的光學膜、太陽能電池背板、鋰離子二次電池等。儘管SDC技術是已經比較成熟的技術,但對於工業化生產來講,微小的技術改進,都可能對成本降低發揮重大作用,產生巨大經濟效益。因此,SDC技術的研究意義重大。
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典型SDC設備
SDC設備主要由收-放卷系統、塗布系統、烘乾系統幾個部分組成,下面主要對塗布系統做簡要介紹。
塗布系統主要包括供料單元和塗布單元,供料單元包括儲料罐、輸送泵、過濾裝置等;塗布機構主要由控制塗布間隙的閥門系統、壓力控制系統以及塗布頭。塗布頭由三部分組成[如圖1(b)]:上模(updie)、下模(downdie)以及安裝在上模和下模之間的薄墊片(Shim)。塗布過程,在壓力作用下,塗液從上、下模之間的縫隙擠出,與移動的基材之間形成液珠並轉移到基材表面,形成濕膜;液珠的形成是成膜的關鍵,液珠的關鍵參數包括:上、下彎月面的形成及其位置,靜態接觸線和動態接觸線的位置,見圖(c)。橫向間隙主要由閥門控制,而MD(MachineDirection)方向的間隙由Shim控制,見圖1(d)。
由於SDC對塗布頭的模具精度要求極高,因此,SDC設備所用塗布頭模具大多以進口為主。主要的模具供應商有Mitsubishi、EDI、AlliesDie等。根據塗布頭調整方式,分為固定式和可調式。固定式模具是通過調整塗布間隙(唇口與背輥之間間隙)來調整塗布重量的均勻性;可調式是通過調整上下唇口間縫隙來調整重量均勻性。條紋塗布一般均通過墊片形狀實現。三菱設計了一種無墊片模具,直接在唇口切割凹槽,取消墊片、方便人員操作;其不足之處在於,不同條紋規格需要不同模具,成本高,適合單一品種產品的生產。
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塗布頭安裝角度對塗布的影響
Die的安裝角度一般在6點或12點鐘方向,現在比較普遍的做法是安裝在4點或5點鐘方向,主要是為了操作的便利和防止供料泵關閉時塗布液流出。另一方面,Die的安裝角度還要綜合考慮唇口輪廓、塗布間隙大小、背輥硬度、背輥直徑、唇口的錯位大小、塗布液的性質、Die頭與背輥間的壓力等方面的因素。相較于水準安裝,垂直安裝時的最大塗布速度遠大于水準安裝的最大塗布速度。水準與垂直安裝時,塗布的主要區別在於形成液珠長度的不同。最小濕膜厚度與雷諾係數存在相關性,根據雷諾係數,以毛細數對濕膜厚度作圖發現,存在三個不同的最小濕膜厚度區域,在第一區,濕膜厚度逐漸增加,到第二區逐漸平坦,到第三區後急劇下降。當水準安裝時,出現一、二區,當垂直安裝時出現二、三區。