In den letzten Jahren sind mit dem rasanten Aufstieg der erneuerbaren Energien und der kontinuierlichen Entwicklung der Präzisionselektronikindustrie, darunter Elektroden für Lithium-Ionen-Batterien, Elektroden für Wasserstoff-Brennstoffzellen, flexible Solarzellen, optische Filme für verschiedene Flachbildschirme, flexible Leiterplatten usw., immer höhere Anforderungen an die Beschichtungstechnologie und die Beschichtungsprozesse gestellt worden und der Anwendungsbereich der Präzisionsbeschichtungstechnologie hat sich kontinuierlich erweitert.
Beschichtungsanlagen
Die technische Weiterentwicklung von Beschichtungsanlagen umfasst hauptsächlich vier Aspekte: Beschichtungstechnologie, Spannungstechnologie, Abweichungskorrekturtechnologie und Trocknungstechnologie.
Beschichtungstechnologie:Es muss die Produktionsanforderungen für unterschiedliche Dicken erfüllen. Derzeit beträgt die Dicke der positiven Aluminiumfolie für Lithiumbatterien nur 6-8 Mikrometer und die Dicke der negativen Kupferfolie für Lithiumbatterien nur 4,5-6 Mikrometer. Die Membranbeschichtung ist nur wenige Mikrometer dick und die Graphenbeschichtung ist sogar noch dünner. Unterschiedliche Dicken erfordern auch die Entwicklung unterschiedlicher Beschichtungsverfahren für Kunden, um sicherzustellen, dass die Beschichtungsdicke der Aufschlämmung unter 2 Mikrometer gehalten wird.
Spannungstechnik:Da sich die Bahn in Beschichtungsrichtung bewegt, ist es unvermeidlich, dass die Spannung ungleichmäßig ist, was zu einer mangelnden Konsistenz der Beschichtungsqualität führt. Daher muss sichergestellt werden, dass jeder Abschnitt des Bahnwegs während des Betriebs eine gute Spannungskontrolle aufweist.
Korrekturtechnik:Da die Länge der Beschichtungsanlage normalerweise mehrere zehn Meter beträgt, kommt es während des Betriebs des Blechwegs zu Positionsabweichungen. Um sicherzustellen, dass Kupferfolie, Aluminiumfolie oder sehr dünne Membranen reibungslos und effektiv auf dem Blechweg laufen und eine präzise Beschichtung erzielen, müssen unterschiedliche Antriebsformen mit einem reaktionsschnellen Steuerungssystem zur Korrektur ausgewählt werden.
Trocknungstechnik:Der Geschwindigkeitsengpass bei der Beschichtungsproduktion liegt beim Trocknen. Das direkteste Mittel ist die Verlängerung des Balgs, was jedoch Kosten und Platzbedarf erhöht. Nach der Verstärkung ist es auch notwendig, die Abweichungskorrektur und die Spannungsregelung zu verbessern. Um die Trocknungseffizienz weiter zu verbessern, ist es notwendig, die Kontrolle des Windfelds, die Kontrolle des Temperaturfelds und die Layoutform zu verbessern und zu versuchen, die Länge des Balgs zu reduzieren und gleichzeitig die Beschichtungsgeschwindigkeit sicherzustellen.
Faktoren, die die Beschichtungsqualität beeinflussen
Die Qualität einer Beschichtung wird von zahlreichen Faktoren beeinflusst, darunter Menschen, Maschinen, Materialien, Methoden und Umgebung. Die grundlegenden Faktoren sind jedoch mehrere Bedingungen, die in direktem Zusammenhang mit dem Beschichtungsprozess stehen: Beschichtungssubstrat, Klebstoff, Beschichtungsstahlwalze/Gummiwalze und Laminiermaschine usw.
1) Beschichtungssubstrat:hauptsächlich Material, Oberflächeneigenschaften, Dicke und Gleichmäßigkeit usw.
2) Klebstoff:hauptsächlich seine Arbeitsviskosität, Affinität und Haftung an der Substratoberfläche usw.
3) Beschichtung der Stahlwalze:Es ist sowohl der direkte Träger des Klebstoffs als auch die Stützreferenz des Beschichtungssubstrats und der Gummiwalze und stellt somit den Kern des gesamten Beschichtungsmechanismus dar. Seine geometrische Toleranz, Steifigkeit, dynamische und statische Gleichgewichtsqualität, Oberflächenqualität, Temperaturgleichmäßigkeit und thermischen Verformungsbedingungen wirken sich alle auf die Gleichmäßigkeit der Beschichtung aus.
4) Beschichtung der Gummiwalze:Die Gummiwalze ist eine wichtige Variable für die Beschichtungsqualität. Ihr Material (wie etwa die Lebensdauer der Gummischicht), Härte, geometrische Toleranz, Steifigkeit, dynamische und statische Gleichgewichtsqualität, Oberflächenqualität, thermische Verformung usw. wirken sich ebenfalls auf die Gleichmäßigkeit der Beschichtung aus.
5) Verbundmaschine:Es ist die Grundplattform für die Beschichtung. Neben der Genauigkeit und Empfindlichkeit der Beschichtungsstahlwalze und des Anpressmechanismus der Gummiwalze umfasst es auch die maximale Konstruktionsgeschwindigkeit und die Gesamtstabilität der Maschine.
Die Faktoren, die die Gleichmäßigkeit der Beschichtung in horizontaler und vertikaler Richtung beeinflussen, sind unterschiedlich, daher sind auch die Kontrollmaßnahmen entsprechend unterschiedlich. In der konkreten Umsetzung hängt es mit der Konstruktion und Herstellung der Maschine sowie dem Betrieb und der Prozesssteuerung zusammen.
Auswahl des Beschichtungsverfahrens
Beschichtungsverfahren mit Komma-Schaber:geeignet für hochviskosen Kleber, dickere Beschichtung, glatte Beschichtungsoberfläche, Beschichtungsdicke (Nasskleber) 20–450 μm, Kleberviskosität 1000–50000 cps. Wird hauptsächlich für Schutzfolien, Funktionsbänder, Multifunktionsbeschichtungen usw. verwendet.
Im Bild: Funktionsprinzip der Komma-Schaber-Beschichtung
Tiefdruckbeschichtungsverfahren:Die Tiefdruckbeschichtung zeichnet sich durch präzise Messung, einfache Bedienung, glatte Beschichtungsoberfläche, schnelle Beschichtungsgeschwindigkeit, Beschichtungsdicke (Nasskleber) 10–25 μm und Kleberviskosität 10–2000 cps aus.
Im Bild: Funktionsprinzip des Tiefdruckbeschichtungsprozesses
Spaltbeschichtungsverfahren:Das Funktionsprinzip besteht darin, dass die Beschichtungsflüssigkeit unter einem bestimmten Druck und einer bestimmten Durchflussrate entlang des Spalts der Beschichtungsform gepresst und gesprüht und auf das Substrat übertragen wird. Im Vergleich zu anderen Beschichtungsverfahren zeichnet es sich durch eine hohe Beschichtungsgeschwindigkeit, hohe Präzision und gleichmäßige Nassdicke aus. Das Beschichtungssystem ist geschlossen, wodurch das Eindringen von Schadstoffen während des Beschichtungsprozesses verhindert werden kann. Die Aufschlämmungsnutzungsrate ist hoch, die Stabilität der Aufschlämmungseigenschaften kann aufrechterhalten werden und gleichzeitig kann eine Mehrschichtbeschichtung durchgeführt werden.
Im Bild: Blechbeschichtung
Im Bild: Vorhangbeschichtung
Extrusionsbeschichtungsverfahren:Extrusionsbeschichtung ist ein Verfahren, bei dem eine Flüssigkeit durch einen Beschichtungskopf mit einem speziellen Strömungskanal extrudiert und auf ein bewegliches Substrat aufgetragen wird. Je nach Abstand zwischen Beschichtungskopf und Substrat und der zwischen Beschichtungskopf und Substrat gebildeten Flüssigkeitsform wird in Schlitzbeschichtung und Extrusionsbeschichtung unterteilt, wie in der folgenden Abbildung dargestellt.
Der Hauptunterschied zwischen beiden besteht darin, ob die Flüssigkeit die Lippe benetzt. Ersteres benetzt die Lippe, letzteres nicht. Der Beschichtungsprozess von Lithium-Ionen-Akkus erfolgt über Schlitzextrusionsbeschichtung (Solt-Beschichtung).
Einführung in das Prinzip der Schlitzextrusionsbeschichtung: Das zweidimensionale schematische Diagramm der Strömungsverteilung der Schlitzextrusionsbeschichtung sieht wie folgt aus:
Zu den Faktoren, die die Beschichtungsqualität bestimmen, gehören hauptsächlich: der Abstand zwischen dem Beschichtungskopf und dem Basisband, die Durchflussrate, die Substratgeschwindigkeit, die Struktur des Beschichtungskopfes, die Flüssigkeitseigenschaften usw.