薄膜及片材制造中的涂布、涂裱

应用涂布、涂裱技术的薄膜、片状基材加工,正在被用于包括最顶尖电子设备及部件、液晶显示器部材、食品包装等在内的各类用途。根据实际用途,使用的涂裱装置也千差万别。
下面将从粘合(叠层)与涂膜(功能赋予及表面处理)的各种目的出发,对薄膜、片材的涂裱进行分类及说明。

薄膜及片材制造中的涂布、涂裱

薄膜及片材制造中的“粘合”

薄膜、片材中的粘合,是指贴合多种基材或基材与材料的加工,通常被称为“叠层”。叠层可分为“干式叠层”与“挤压叠层”两大类。
叠层技术被广泛用于各类用途,包括洗衣机或微波炉等家电产品的操作按钮(薄膜开关)、信息终端及复印机等手写笔输入的电阻膜式触摸屏的硬涂层薄膜、利用耐热性的软罐头食品包装等等。

干式叠层

将接着剂或粘合剂涂裱(涂布)到基材(一次基材)上后,贴合其他材料或基材(二次基材)的工艺。使用的粘合剂主要包括保护膜、双面胶带、经皮吸收药剂薄膜等适用于剥离型薄膜的粘合。

干式叠层的工序示例
干式叠层的工序示例
  • A. 一次基材
  • B. 粘合剂涂布
  • C. 干燥区
  • D. 二次基材
  • E. 加热(钢轧辊)
  • F. 卷取机

挤压叠层

应用树脂成型方法之一的“挤压成型”的粘合技术,也被称为“Extrusion laminating”。对于已涂布(锚定涂层)粘合辅助材的基材,用狭缝状的模具(T形模具)将加热溶解后的材料抹开,形成薄而平坦的涂膜,实现基材涂布。通过用冷却辊压接、固化材料,将材料与基材贴合在一起。

挤压叠层的工序示例
挤压叠层的工序示例
  • A. 基材
  • B. 粘合辅助材的涂布(锚定涂层)
  • C. 干燥区
  • D. 材料
  • E. 挤压机
  • F. T形模具
  • G. 冷却(冷却辊)
  • H. 卷取

在挤压叠层的应用技术中,还有在挤压时,将由开卷机(unwinder)供应的第2基材夹入叠层,进行3层贴合的“三明治叠层”。此外,连接使用2台上述装置进行5层贴合的“纵排叠层”等技术,也会被用于多层叠层。

薄膜及片材制造中的“功能赋予及表面处理”

随着工艺、装置、材料的高功能化及多样化发展,采用涂裱(涂布)技术的功能赋予及表面处理正在被广泛应用于各类工业领域。可通过涂裱获得的代表性功能及表面特性如下所示。

光学功能的赋予

防止反射
用途:液晶显示器、时钟透明外盖、眼镜、相机镜头等。
防眩(Anti-Glare)性
用途:智能手机/平板电脑屏幕用薄膜、液晶显示器等。
防牛顿环(AN)性
用途:防止在将透明薄膜、片材或玻璃重叠起来时,因细微间隙中的光线干涉导致的彩虹色圆环“牛顿环”。
遮光性
用途:相机的快门/镜头光圈/取景器掩膜等光学设备用遮光材料、墨盒内部材料等。
感光性
赋予在照射到光线时,改变颜色、溶解性等的功能。照射到光线后产生的作用,可分为以下这些种类。
・光重合型:固化
・光架桥型:多个分子结合
・光分解型:分解并溶解入显像液
・光显色型:仅光照部分显色
・光消色型:仅光照部分不显色

膜物性控制的赋予

硬涂层
用途:触摸屏、液晶显示器、家电产品按钮等的抗损、表面耐久性提升。
笔记性
用途:赋予在文具纸张表面的笔记性。
亲水性、保水性
用途:胶印用版材、喷墨图像接收薄膜等(疏水性基材表面的不感脂化处理、水溶性树脂的涂膜等)。
排水性、隔水性
用途:玻璃胶带背面、粘着薄膜的分离器等(有机溶剂可溶性树脂的涂膜等)
吸液性(吸水性、吸油性)
用途:孔吸收型喷墨媒介等
印刷适性
用途:印刷用纸、薄膜等(适用于丝网、胶印、雕轮等各类印刷方式,与UV硬化型、水溶性、大豆油等各类油墨组合的表面处理)
耐候性
用途:紫外线劣化及水解的抑制(UV吸收性、隔水性的赋予)

论题:管理涂布涂膜的状态

在对薄膜、片状基材的涂裱中,形成连续均匀的涂膜很重要。尤其是在薄膜形成工序中,必须进行高精度的膜厚控制及管理。
不同的涂裱装置,适用于不同的控制方法。包括唇式涂布机这种利用感测头控制涂布量的方法,以及进行过量涂布后用刮板控制膜厚的方法等,方法繁多。
但是,涂膜的厚度不均及各类涂裱缺陷,并不一定会发生在涂裱(涂布)量控制机构及其周边。网卷(基材)输送过程中可能会产生褶皱、肥边,滚轴的缝隙及旋转摆动精度等也有可能会造成涂裱不良。

管理涂布涂膜的状态

针对上述问题,通过在涂裱(涂布)工序的恰当位置使用高精度位移传感器进行TD(= Transverse Direction 横向)/MD(= Machine Direction 纵向)方向的厚度测量,测量基材状态、涂布端面、滚轴旋转及缝隙,可以对涂布品质进行综合管理。

导入案例:薄膜及片材的涂布检测

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