薄膜和薄片中的涂层与点胶技术

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薄膜和片材基材的加工涂层技术已被广泛应用于先进电子设备及元器件、LCD组件、食品包装等多个领域。根据具体用途,需采用不同类型的涂层设备。本节将介绍根据粘合(层压)与成膜(功能化及表面处理)目的分类的薄膜/片材基材涂层方法。

核心导读

  • 精密涂布和分配技术直接影响功能层质量、器件一致性与制造良率。
  • 材料、基底、涂布窗口和后处理条件共同决定最终性能。
  • 自动化与在线检测是高精度制造从实验室走向量产的重要支撑。

一、引言

图1:薄膜和薄片中的涂层与点胶技术相关示意图

图 1 文档配图,已转换为 WebP 格式。

薄膜和片材基材的加工涂层技术已被广泛应用于先进电子设备及元器件、LCD组件、食品包装等多个领域。根据具体用途,需采用不同类型的涂层设备。本节将介绍根据粘合(层压)与成膜(功能化及表面处理)目的分类的薄膜/片材基材涂层方法。

二、薄膜和板材制造中的粘合剂

薄膜及片材制造中的粘附工艺指将多个基材相互粘合,或基材与材料粘合的过程。该工艺通常被称为层压。层压技术大致可分为干式层压和挤出层压两类。层压工艺已被广泛应用于多个领域,包括洗衣机、微波炉等消费电子产品操作按钮(薄膜开关);信息终端及复印机用电阻膜式笔输入触摸面板的硬化涂层;以及利用耐热特性的蒸煮袋等食品包装。

1、干法层压(Dry lamination)

胶粘剂或压敏胶被涂覆于基材(第一基材)表面,并与其它材料或另一基材(第二基材)粘合。压敏胶主要用于保护膜、双面胶带及透皮吸收贴剂等粘合薄膜。

干层压工艺示例

图2:薄膜和薄片中的涂层与点胶技术相关示意图

图 2 文档配图,已转换为 WebP 格式。

A.第一基板 B.胶涂料 C.“干燥区” D.第二基板 E.加热(钢辊)F.卷绕机

2、挤压层压(Extrusion lamination)

挤出层压是一种采用挤出成型(树脂成型技术之一)的工艺应用。基材表面涂覆粘合添加剂(锚固涂层),材料经加热熔融后通过带有狭缝的模头(T型模头)挤出成薄而平整的片材,并在此过程中覆盖于基材上。材料通过冷却辊的挤压和固化实现与基材的粘合。

挤压层压工艺示例

图3:薄膜和薄片中的涂层与点胶技术相关示意图

图 3 文档配图,已转换为 WebP 格式。

A.基底 B.粘附添加剂涂层(锚定涂层) C.“干燥区” D.材料 E.挤出机 F.T-型模具 G.冷却(冷却辊) H.绕组

挤出层压的另一种应用技术为“夹层层压”。当材料被挤出时,第二层基材通过解卷装置送入,三层结构由此粘合。通过连接两套夹层层压系统,可形成能粘合五层结构的“串联层压”系统,此类系统用于多层复合工艺。

三、薄膜和板材制造中的表面功能化和加工(预处理)

基于涂层的功能化及表面处理技术因功能提升与工艺、设备、材料的多样化发展,已被广泛应用于各工业领域。以下列举涂层可赋予的典型功能及表面特性:

1、光学功能的添加

  • ①防反射
  • 应用:液晶显示器(LCD)、手表玻璃、眼镜镜片、相机镜头

  • ②防眩光功能

应用:智能手机/平板电脑的屏幕薄膜、LCD

  • ③防牛顿环功能
  • 应用:防止两层叠合透明薄膜、片材或玻璃面板间因微小间隙导致光干涉而产生的彩虹色环状图案(牛顿环)

  • ④遮光功能
  • 应用:光学设备的遮光材料(如相机快门、镜头光圈、取景器遮光罩)及碳粉盒内壁涂层

  • ⑤光敏性
  • 该功能使物体在受光后改变颜色或溶解性。针对光的反应类型如下:

光聚合 :固化

光交联 :多分子键合

光分解 :分解后可溶于显影液

光致变色加深 :仅曝光区域显色

光致变色褪色 :仅曝光区域抑制显色

2、薄膜物理性能控制功能的添加

  • ①硬化涂层
  • 应用:提升触摸面板、LCD及消费电子产品按钮的抗刮擦性及表面耐久性

  • ②可书写性

应用:为文具纸表面赋予书写能力

  • ③亲水性与保水性
  • 应用:胶印版、喷墨打印薄膜(对疏水性基材表面进行脱敏处理,涂覆水溶性材料)

  • ④排水与防水性
  • 应用:玻璃纸胶带基材、胶粘剂隔离膜(涂覆有机溶剂可溶性树脂)

  • ⑤液体吸收性(水、油)

应用:多孔吸收型喷墨介质

  • ⑥印刷适性
  • 应用:印刷纸、印刷薄膜(针对丝网印刷、胶印、凹印等印刷方式及UV固化油墨、水性油墨、豆油基油墨的组合进行表面处理)

  • ⑦耐候性
  • 应用:抑制紫外线降解或水解降解(添加紫外线吸收功能或防水性)

3、主题:涂层条件控制

图4:薄膜和薄片中的涂层与点胶技术相关示意图

图 4 文档配图,已转换为 WebP 格式。

在薄膜及片材基材上形成连续均匀的涂层是关键。尤其对于薄膜成型,需对膜厚进行高精度控制与管理。控制方法因涂布设备而异:例如唇式涂布头通过头部控制涂布量,部分设备采用过量涂布后通过刮刀调节厚度。

然而,涂层厚度波动及其他涂布缺陷并非仅由涂布量控制机制本身引发。基材(web)传输过程中可能出现褶皱或边缘翘起;辊筒间隙与旋转偏心精度也可能导致涂布缺陷。

引入高精度位移传感器可实现涂层质量的全面控制。在涂布流程的关键节点安装传感器,可测量机械方向(MD,Machine Direction)或横向(TD,Transverse Direction)的膜厚、基材状态、边缘涂布情况,以及辊筒旋转间隙与偏心精度。

原文选自:《Coating & Dispensing Technology》


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