辊涂机

辊涂机概要

这是一种为了对平面状被涂物(基材)进行涂布,组合多个各类滚轴得到最佳涂裱面的方式。使用滚轴的涂裱系统,经过各类技术的组合及细化,适用于各类粘度的涂液、涂层膜厚。这样一来,辊涂机就能被用于电子部材、光学/液晶产品、食品、药品等各类产业领域。

通常仅限用于薄膜、片材等相对较薄平面的涂裱用途,对于较宽且较长的基材(被涂材)也能进行连续高速的涂裱。主要用于“湿法涂布”,涂布后,在固化前为了防止异物附着到涂布表面,也会使用无尘室进行防护。

辊涂机工作方式的种类

根据涂裱前的涂裱液状态、在涂裱前还是涂裱后进行涂裱量的计量及确定,可以对辊涂机的工作方式进行分类。组合多种方式的涂裱也不在少数,在此我们仅列举各类别的代表性涂裱方式进行解说。

下述分类仅供参考。分类的方法有许多种,并不仅限于此。

开放式涂裱方式

这是一种涂裱头通常带有液槽或液池,涂裱液暴露在大气中的涂裱方式。代表性方式包括“雕轮涂布”、“反向涂布”。

雕轮涂布

直接雕轮涂布机示例
直接雕轮涂布机示例
  1. A. 支撑辊
  2. B. 雕轮辊
  3. C.刮刀
  4. D. 液槽

将雕轮辊浸入液槽。通过雕刻加工,在雕轮辊表面形成有凹凸形状。用刮刀将附着在雕轮辊上的涂裱液刮去,用蓄积在凹部的液体对被涂材(基材)的网卷进行涂布。更改涂裱膜厚时,需要换用雕刻形状不同的雕轮辊。此外,胶印雕轮涂布机能够高速获得平滑均匀的涂裱面。

反向涂布机

反向涂布机示例
常规的反向涂布机
常见反向涂布机示例
高粘度用反向涂布机
高粘度用反向涂布机示例
  1. A. 支撑辊
  2. B. 涂布辊
  3. C. 计量辊
  4. D. 液槽

通常由涂布辊、支撑辊(背轮橡胶)、计量辊构成。通过向同一个方向旋转支撑辊与涂布辊,让涂裱液转移到基材网卷上。由于膜厚取决于涂布辊与计量辊的间隙以及辊的速度,因此必须注意辊组装不良导致的旋转振动及辊间隙的精度等。

密闭式涂裱方式

这是一种在正式涂布之前,不让涂裱液暴露在大气中的涂裱方式。因此,根据涂裱液的性质,能够较为方便地维持涂膜品质。“狭缝模具式涂布机”、“唇式涂布机”等装置,采用的都是这种方式。

狭缝模具式涂布机

狭缝模具式涂布机示例
狭缝模具式涂布机示例
  1. A. 模具
  2. B. 模唇
  3. C. 涂裱膜
  4. D. 支撑辊
  5. E. 基材(网卷)
  6. F. 涂裱液
  7. G. 模具头

“模具涂布”,是一项利用塑料薄膜挤压成型技术的涂裱技术。通过让涂裱液穿过“模具”,产生均匀的液膜,再使液膜接触基材进行涂裱。该方式通过压力,将密闭在容器中的涂裱液供应到“模具”中,因此涂裱液不会受到空气的影响,可实现稳定的涂裱。
作为代表性模具式涂布机的“狭缝模具式涂布机”,采用在设计上能够使涂裱液在横向上均匀分布的模具,通过在被称为“模唇”的模具顶端与支撑辊之间产生断层,实现涂裱膜的平滑化。
近年来,随着对多层同时进行涂裱的“多层狭缝模具”等装置的高度化发展,高效涂裱成为了可能。

唇式涂布机

唇式涂布机示例
唇式涂布机示例
  1. A. 支撑辊
  2. B. 基材(网卷)
  3. C. 唇型喷嘴
  4. D. 涂裱膜

“唇式涂布机”是一种借助数值可控的涂裱头轻松实现品质管理的涂布机。涂裱液被供应到“唇型喷嘴”,由位于唇型喷嘴下方的“底部模槽”部分,输送到位于唇型喷嘴顶端的“顶部模槽”,接触运动中的基材。模唇的顶端呈R状,通过与基材之间产生断层进行涂裱。

后计量涂裱

在涂布的瞬间决定涂裱液用量的“雕轮涂布机”及“反向涂布机”等,可以被归类为“前计量涂裱”。
相对的,先涂布超量的涂裱液,再根据目标量刮除多余涂裱液的方式,则属于“后计量涂裱”。“刮刀式涂布机”及“刮板式辊涂机”等装置,可通过设定滚轴的形状与间隙,设定机械性刮除量与膜厚。

刮刀式涂布机

刮刀式涂布机示例
刮刀式涂布机示例
  1. A. 基材(网卷)
  2. B. 支撑辊
  3. C. 刮刀辊
  4. D. 涂布辊
  5. E. 涂料盘

装置由刮刀辊、支撑辊、液槽部分组成,采用从旋转的支撑辊与固定的刮刀辊的间隙中,将位于液槽部分的涂裱液转移到基材网卷的方式。通过支撑辊与刮刀辊的间隙,设定涂裱膜厚。必须注意支撑辊的组装摆动精度、刮刀辊刀刃的精度、滚轴间隙的调整精度,避免通过基材接缝时的颠簸影响涂裱的稳定性,以及由此导致的漏液。

刮板式辊涂机(圆板、逗号辊式)

刮板式辊涂机示例
刮板式辊涂机示例
  1. A. 涂布辊
  2. B. 涂裱膜
  3. C. 支撑辊
  4. D. 基材(网卷)

其特征是带刮板的涂布辊,因刮板形状也被称为圆板式或逗号辊式。该涂裱方式中,涂裱液会蓄积在涂布辊与基材之间,通过由板状部分刮除多余的涂布液,获得最佳膜厚。通常被认为适用于高粘度涂裱液及厚膜的形成,但随着装置的多样化,也开始适用于各类膜厚。

其他方式示例

除了上述这些方式之外,还存在着许多适用于不同涂裱目的、基材及涂布液性质等的方式。通过将不同形状的涂布辊、各类反向辊及胶印辊、多个滚轴及方式搭配起来,构成了丰富多样的涂布方式,下面介绍其中的一小部分。

板式涂布机

板式涂布机示意图

能够通过刮刀与支撑辊维持膜厚,高速进行平滑涂裱。必须注意避免条纹(线状缺陷)的产生。

液腔刮刀涂布机

液腔刮刀涂布机示意图

通过从液腔供应涂裱液,可减少溶剂异味释放、粘度变化,刮板更换也更加方便。用于直接雕轮、反向雕轮等。

杆式涂布机

杆式涂布机示意图

涂布后,通过直杆抹匀涂裱面。适用于底部及顶部涂层的微量高速涂裱。

空气刮刀(空气刮板)涂布机

空气刮刀(空气刮板)涂布机示意图

适用于水性涂裱液。涂布后,依靠空气(气压)抹匀涂裱面。具有不易受到基材厚度及表面凹凸影响的优点。

辊涂机概况

除了前面介绍的这些方式以外,针对各类条件,为了进行高精度/高速的平滑涂布、图样涂裱,还使用各种涂布方式以及各类组合。下面将列举一些涂膜的用途以及涂布设备的发展动向等。

不断增多的涂膜用途

伴随着智能手机、平板电脑等的纤薄及高性能化,构成部件的小型高密度化,充电电池及太阳能电池的需求扩大,汽车、建材、纤维的高性能化,采用薄膜涂布技术的大批量生产需求正在不断增大。

光学产品(有机EL、TFT液晶、触摸屏等)的功能性薄膜
光控制(LR)薄膜、防止反射(AR)薄膜、防眩(Anti-Glare/AG)薄膜、偏光薄膜、TAC薄膜、光扩散薄膜、硬涂层(屏幕保护)薄膜、透明导电(ITO)薄膜、折射率匹配薄膜、透明光学胶(OCA)薄膜、柔性印刷电路板(FPC)、棱镜片等
充电电池、太阳能电池领域
充电电池用极板、充电电池用分离膜、反射板用薄膜、遮光薄膜、光阻剂薄膜、加饰薄膜、窗口薄膜、散热片材、太阳能电池用背板膜、纤薄电池叠层板等
电子部件、半导体领域
柔性印刷电路板(FPC)、光阻剂薄膜、聚酰亚胺(PI)薄膜、积层陶瓷电容器等
其他功能性薄膜及片材(汽车、住宅、纤维、医疗等)
皮革座垫、碳纤维、气囊、隔热片材、壁纸、缓冲地面材(CF)、预浸料坯、无纺布、毛毡、垫子、地毯、防水透湿片材、粘性胶带、经皮吸收药剂薄膜、屏障包装薄膜等

设备的发展动向

辊涂机的应用课题之一,是随着基材面积的增大设备更加大型,“工序切换”变得更加困难。近年来,通过将滚轴改良为单元盒更换式,进一步简化涂裱条件变更步骤的装置也开始逐步出现。
在设备高端化、复杂化的同时,市场对利用激光移位计、相机、传感器进行各类涂裱面、设备、基材(工件)状态测量、状态监控及记录的需求也在不断扩大。

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