【方案】狭缝式涂布技术详解

狭缝式涂布，是一种在一定压力下，将涂液沿着模具缝隙压出并转移到移动基材上的一种涂布技术，它以其涂布速度快、涂膜均匀性好、涂布窗口宽等特点，代表了湿法涂布未来发展方向。SDC的应用领域已从传统胶卷和造纸等向新能源领域转移，特别是太阳能电池和锂离子电池极片涂布。

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狭缝式涂布的优劣势

优点：

• 涂膜速度高；

• 膜厚一致性好；

• 涂液粘度范围广；

• 涂布缺陷少（闭环系统）；

• 涂液利用率高；

• 可同时进行三层涂布。

缺点：

• 设备成本高；

• 对操作人员技术知识要求高；

• 安装和操作要求高；

• 涂布头精度高维护成本高。

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狭缝式涂布的应用

SDC的应用领域广泛，从传统胶卷和造纸到现在的太阳能电池和锂离子电池。例如：OLED导电膜、液晶面板的光学膜、太阳能电池背板、锂离子二次电池等。尽管SDC技术是已经比较成熟的技术，但对于工业化生产来讲，微小的技术改进，都可能对成本降低发挥重大作用，产生巨大经济效益。因此，SDC技术的研究意义重大。

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典型SDC设备

SDC设备主要由收-放卷系统、涂布系统、烘干系统几个部分组成，下面主要对涂布系统做简要介绍。

图1

涂布系统如图1（a）所示，主要包括供料单元和涂布单元，供料单元包括储料罐、输送泵、过滤装置等；涂布机构主要由控制涂布间隙的阀门系统、压力控制系统以及涂布头。涂布头由三部分组成［如图1（b）］：上模（updie）、下模（downdie）以及安装在上模和下模之间的薄垫片（Shim）。涂布过程，在压力作用下，涂液从上、下模之间的缝隙挤出，与移动的基材之间形成液珠并转移到基材表面，形成湿膜；液珠的形成是成膜的关键，液珠的关键参数包括：上、下弯月面的形成及其位置，静态接触线和动态接触线的位置，见图（c）。横向间隙主要由阀门控制，而MD（MachineDirection）方向的间隙由Shim控制，见图1（d）。

由于SDC对涂布头的模具精度要求极高，因此，SDC设备所用涂布头模具大多以进口为主。主要的模具供应商有Mitsubishi、EDI、AlliesDie等。根据涂布头调整方式，分为固定式和可调式。固定式模具是通过调整涂布间隙（唇口与背辊之间间隙）来调整涂布重量的均匀性；可调式是通过调整上下唇口间缝隙来调整重量均匀性。条纹涂布一般均通过垫片形状实现。三菱设计了一种无垫片模具，直接在唇口切割凹槽，取消垫片、方便人员操作；其不足之处在于，不同条纹规格需要不同模具，成本高，适合单一品种产品的生产。

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涂布头安装角度对涂布的影响

Die的安装角度一般在6点或12点钟方向，现在比较普遍的做法是安装在4点或5点钟方向，主要是为了操作的便利和防止供料泵关闭时涂布液流出。另一方面，Die的安装角度还要综合考虑唇口轮廓、涂布间隙大小、背辊硬度、背辊直径、唇口的错位大小、涂布液的性质、Die头与背辊间的压力等方面的因素。相较于水平安装，垂直安装时的最大涂布速度远大于水平安装的最大涂布速度。水平与垂直安装时，涂布的主要区别在于形成液珠长度的不同。最小湿膜厚度与雷诺系数存在相关性，根据雷诺系数，以毛细数对湿膜厚度作图发现，存在三个不同的最小湿膜厚度区域，在第一区，湿膜厚度逐渐增加，到第二区逐渐平坦，到第三区后急剧下降。当水平安装时，出现一、二区，当垂直安装时出现二、三区。