Nella moderna industria manifatturiera, la macchina per rivestimento sottovuoto roll to roll è diventata un'apparecchiatura fondamentale indispensabile in settori quali l'imballaggio, l'elettronica, l'ottica e le nuove energie. Realizza la deposizione di film funzionali su materiali web flessibili in condizioni di vuoto, migliorando così le prestazioni del materiale e ampliandone l'ambito di applicazione. Per i professionisti impegnati nella produzione di film, nell'approvvigionamento di attrezzature o nella manutenzione, comprendere i componenti principali della macchina di rivestimento sottovuoto roll-to-roll non è solo la base per garantire una produzione stabile, ma anche la chiave per ottimizzare i parametri di processo e ridurre i tassi di guasto. Questo articolo analizzerà sistematicamente i componenti principali della macchina di rivestimento sottovuoto roll-to-roll, ne spiegherà le funzioni, i principi di funzionamento e gli impatti sulla qualità del rivestimento e ti aiuterà ad acquisire una conoscenza completa di questa attrezzatura ad alta precisione.

1. Sistema sottovuoto: il fondamento principale della macchina di rivestimento sottovuoto roll-to-roll

Il sistema del vuoto è il "cuore" della macchina di rivestimento sottovuoto roll to roll, poiché crea e mantiene l'ambiente ad alto vuoto richiesto per il processo di rivestimento. Senza un ambiente sottovuoto stabile e affidabile, le particelle del rivestimento entreranno in collisione con le molecole d'aria in grandi quantità durante il processo di deposizione, causando difetti come spessore della pellicola irregolare, bolle e scarsa adesione. Il sistema del vuoto della macchina di rivestimento sottovuoto roll to roll è costituito principalmente da due parti: la camera del vuoto e l'unità della pompa del vuoto.

1.1 Camera a vuoto

La camera a vuoto è l'"officina" in cui la macchina di rivestimento sottovuoto roll to roll completa il processo di rivestimento. È un contenitore sigillato realizzato in acciaio inossidabile ad alta resistenza per resistere alla pressione atmosferica e garantire l'ermeticità a lungo termine. La progettazione della camera a vuoto deve soddisfare molteplici requisiti: in primo luogo, deve avere spazio interno sufficiente per ospitare il sistema di trasmissione del nastro, il sistema di origine del rivestimento e altri componenti; in secondo luogo, la sua parete interna deve essere liscia e facile da pulire per evitare che polvere o sostanze residue compromettano la qualità del film; in terzo luogo, è dotato di flange e interfacce multiple per collegare l'unità della pompa per vuoto, il sistema di controllo del gas e i sensori.

Nel funzionamento della macchina di rivestimento sottovuoto roll to roll, l'ermeticità della camera del vuoto determina direttamente se è possibile raggiungere il grado di vuoto richiesto. I punti comuni di perdita d'aria includono guarnizioni della flangia, serrature delle porte e connessioni di interfaccia. Pertanto, i produttori utilizzano solitamente O-ring di alta qualità per sigillare ed effettuano regolari test di rilevamento delle perdite per garantire l'ermeticità della camera. Inoltre, alcune macchine di rivestimento sottovuoto roll to roll su larga scala sono progettate con una camera a vuoto di tipo diviso, comoda per la manutenzione e la sostituzione dei componenti interni, soprattutto quando si tratta di materiali a nastro di ampia larghezza.

1.2 Unità pompa a vuoto

L'unità della pompa del vuoto è la "fonte di energia" che estrae l'aria dalla camera del vuoto della macchina di rivestimento sottovuoto roll to roll. Poiché il processo di rivestimento richiede diversi livelli di vuoto, una singola pompa per vuoto non può soddisfare i requisiti. Pertanto, l'unità della pompa a vuoto della macchina di rivestimento sottovuoto roll to roll è solitamente una combinazione di più pompe con diverse velocità di pompaggio e intervalli di vuoto, che funzionano in fasi per raggiungere il grado di vuoto desiderato.

·Pompa per vuoto meccanica: come pompa del primo stadio, viene utilizzata principalmente per estrarre l'aria nella camera del vuoto fino a portarla a uno stato di basso vuoto. I tipi comuni includono le pompe rotative a palette e le pompe roots. La pompa rotativa a palette ha una struttura semplice e un basso costo, adatta per macchine di rivestimento sottovuoto roll-to-roll di piccole e medie dimensioni; la pompa roots ha un'elevata velocità di pompaggio e può ridurre rapidamente la pressione nella camera, che viene spesso utilizzata nelle macchine di rivestimento sottovuoto roll-to-roll su larga scala o ad alta velocità.

·Pompa ad alto vuoto: dopo che la pompa meccanica ha completato la fase di basso vuoto, la pompa ad alto vuoto estrae ulteriormente il gas rimanente nella camera per raggiungere lo stato di alto vuoto richiesto per il rivestimento. I tipi comuni includono pompe di diffusione e pompe molecolari. La pompa a diffusione utilizza vapore d'olio ad alta temperatura per guidare le molecole di gas e ha un'elevata velocità di pompaggio per i gas non condensabili, che è ampiamente utilizzata nelle macchine di rivestimento sottovuoto roll to roll di tipo evaporativo; la pompa molecolare utilizza pale del rotore rotanti ad alta velocità per "colpire" le molecole di gas e scaricarle, con un elevato grado di vuoto e senza inquinamento da olio, adatto per macchine di rivestimento sottovuoto roll to roll che richiedono strati di pellicola di elevata purezza.

Il coordinamento dell'unità della pompa a vuoto è fondamentale per l'efficienza della macchina di rivestimento sottovuoto roll to roll. Se la velocità di pompaggio della pompa meccanica è insufficiente, prolungherà il tempo necessario per raggiungere il basso vuoto; se la pompa ad alto vuoto si guasta, sarà impossibile raggiungere il grado di vuoto desiderato, con conseguenti difetti di rivestimento. Pertanto, nella manutenzione quotidiana della macchina di rivestimento sottovuoto roll to roll, è necessario controllare regolarmente il livello dell'olio della pompa meccanica, pulire il filtro della pompa molecolare e sostituire le parti vulnerabili per garantire il funzionamento stabile dell'unità della pompa a vuoto.

2. Sistema di trasporto web: garantire stabilitàOperazionedi materiali web nella macchina di rivestimento sottovuoto roll-to-roll

Il sistema di trasporto del nastro è responsabile dello svolgimento, del trasporto e dell'avvolgimento di materiali in nastro flessibili nella macchina di rivestimento sottovuoto roll-to-roll. Il suo requisito principale è garantire che il nastro funzioni a una velocità costante, con una tensione stabile e senza deviazioni durante il processo di rivestimento: qualsiasi instabilità nel processo di trasporto causerà difetti come irregolarità nello spessore del film, grinze del nastro o danni ai bordi. Il sistema di trasporto del nastro della macchina di rivestimento sottovuoto roll to roll comprende principalmente meccanismi di svolgimento, meccanismi di avvolgimento, sistemi di controllo della tensione e rulli di guida.

2.1 Meccanismo di svolgimento

Il meccanismo di svolgimento è situato all'ingresso della camera del vuoto della macchina di rivestimento sottovuoto da bobina a bobina e viene utilizzato per alimentare continuamente il materiale a nastro arrotolato nell'area di rivestimento. I suoi componenti chiave includono un rullo svolgitore, un rullo preminastro e un dispositivo di correzione della deviazione. Il rullo svolgitore è collegato ad un motore di regolazione della velocità, che regola la velocità di svolgimento in base alla velocità di spalmatura; il rullo preminastro viene utilizzato per appiattire il nastro e impedire l'ingresso di bolle d'aria nella camera del vuoto insieme al nastro; il dispositivo di correzione della deviazione monitora la posizione del bordo del nastro in tempo reale. Se il nastro devia, regola la posizione del rullo svolgitore per garantire che il nastro scorra lungo il percorso preimpostato.

Nella progettazione del meccanismo di svolgimento per la macchina di rivestimento sottovuoto roll to roll, è necessario considerare le caratteristiche dei diversi materiali del nastro. Ad esempio, i film plastici sottili sono soggetti a deformazione, quindi il rullo svolgitore deve avere una superficie liscia e una durezza adeguata; i fogli metallici hanno un'elevata rigidità, quindi la velocità di svolgimento deve essere più stabile per evitare fluttuazioni di tensione. Inoltre, alcune macchine di rivestimento sottovuoto roll to roll sono dotate di un dispositivo di preriscaldamento all'estremità di svolgimento per rimuovere l'umidità e le impurità sulla superficie del nastro, il che aiuta a migliorare l'adesione dello strato di pellicola.

2.2 Meccanismo di avvolgimento

Il meccanismo di avvolgimento è situato all'uscita della camera a vuoto della macchina di rivestimento sottovuoto roll-to-roll e viene utilizzato per avvolgere il nastro rivestito in un rotolo ordinato. Simile al meccanismo di svolgimento, include anche un rullo di avvolgimento, un rullo di pressione del nastro e un dispositivo di controllo della tensione. Il rullo di avvolgimento è azionato da un motore di coppia o da un servomotore, che regola la tensione di avvolgimento in base al diametro del nastro arrotolato: quando il diametro del rotolo aumenta, la velocità di avvolgimento deve essere leggermente ridotta per mantenere una tensione costante; il rullo preminastro preme saldamente il nastro rivestito per evitare avvolgimenti allentati e garantire la densità del rotolo.

La qualità del meccanismo di avvolgimento influisce direttamente sulla successiva lavorazione del nastro. Ad esempio, se la tensione di avvolgimento è troppo elevata, il nastro potrebbe allungarsi o addirittura rompersi; se la tensione è troppo bassa, il rotolo potrebbe essere allentato e soggetto a scivolamento dello strato. Pertanto, la macchina di rivestimento sottovuoto roll to roll utilizza solitamente un sistema di controllo della tensione a circuito chiuso per il meccanismo di avvolgimento, che raccoglie i segnali di tensione attraverso sensori e regola la velocità del motore in tempo reale per garantire una tensione stabile durante l'intero processo di avvolgimento.

2.3 Sistema di controllo della tensione

Il sistema di controllo della tensione è il "centro nevralgico" del sistema di trasporto del nastro nella macchina di rivestimento sottovuoto roll to roll. Coordina i meccanismi di svolgimento e avvolgimento per mantenere la tensione del velo entro l'intervallo impostato. Il sistema di controllo della tensione comprende principalmente sensori di tensione, controller e attuatori. Il sensore di tensione è installato tra i meccanismi di svolgimento e di avvolgimento per rilevare la tensione del nastro in tempo reale; il controllore confronta il valore di tensione rilevato con il valore impostato e invia segnali di regolazione all'attuatore; l'attuatore regola la velocità di svolgimento o la coppia di avvolgimento in base ai segnali per bilanciare la tensione.

Nelle macchine di rivestimento sottovuoto roll to roll ad alta velocità, la velocità di risposta del sistema di controllo della tensione è particolarmente importante. Se il sistema risponde troppo lentamente, si verificheranno fluttuazioni di tensione al variare della velocità del nastro, con conseguenti deviazioni dello spessore del film. Pertanto, le macchine di rivestimento sottovuoto roll to roll avanzate utilizzano solitamente servomotori con velocità di risposta elevate e controller di tensione digitali per migliorare la precisione e la stabilità del controllo della tensione.

2.4 Rulli guida

I rulli guida sono distribuiti lungo tutto il percorso di trasporto del nastro della macchina di rivestimento sottovuoto roll-to-roll, compreso l'interno e l'esterno della camera a vuoto. La loro funzione principale è quella di guidare il nastro lungo il percorso preimpostato e garantire che il nastro sia piatto durante il processo di rivestimento. I rulli guida sono generalmente realizzati in acciaio inossidabile o lega di alluminio e le loro superfici sono lucidate con una finitura elevata per evitare di graffiare il nastro. Inoltre, alcuni rulli guida nella camera a vuoto sono dotati di funzioni di riscaldamento o raffreddamento: il rullo guida riscaldante può preriscaldare il nastro per migliorare l'uniformità dello strato di pellicola; il rullo guida di raffreddamento può raffreddare il nastro rivestito in tempo per evitare che lo strato di pellicola venga danneggiato a causa dell'alta temperatura.

La posizione di montaggio e il parallelismo dei rulli di guida influiscono notevolmente sullo stato di scorrimento del nastro. Se i rulli guida non sono paralleli, il nastro devierà; se la superficie del rullo guida è contaminata, lascerà segni sul nastro. Pertanto, nella manutenzione quotidiana della patinatrice sottovuoto roll to roll, è necessario pulire regolarmente la superficie dei rulli di guida e verificarne il parallelismo e la concentricità.

3. Sistema di origine del rivestimento: il nucleo della deposizione della pellicola nella macchina di rivestimento sottovuoto da rotolo a rotolo

Il sistema di origine del rivestimento è la parte che genera particelle di rivestimento nella macchina di rivestimento sottovuoto roll-to-roll e le deposita sulla superficie del nastro per formare uno strato di pellicola. Il tipo di sistema di origine del rivestimento determina la tecnologia di rivestimento e le prestazioni dello strato di pellicola. In base alle diverse tecnologie di rivestimento, il sistema di origine del rivestimento della macchina di rivestimento sottovuoto roll-to-roll può essere suddiviso in fonti di evaporazione, obiettivi di sputtering e dispositivi di reazione.

3.1 Fonte di evaporazione

Il rivestimento per evaporazione è una delle tecnologie più utilizzate nelle macchine di rivestimento sotto vuoto roll to roll, particolarmente adatta per la deposizione di film metallici e film di ossido. La fonte di evaporazione è il componente principale del sistema di rivestimento ad evaporazione, che riscalda il materiale di rivestimento ad alta temperatura per farlo evaporare o sublimare, e le particelle di vapore generate volano sulla superficie del nastro sotto l'azione del vuoto e si condensano per formare una pellicola. I tipi comuni di fonti di evaporazione nelle macchine di rivestimento sottovuoto roll-to-roll includono:

• Sorgente di evaporazione della resistenza: utilizza un filo metallico ad alta resistenza o un crogiolo per riscaldare il materiale di rivestimento. Quando una corrente elettrica passa attraverso il materiale resistivo, genera calore per sciogliere o far evaporare il materiale di rivestimento. La fonte di evaporazione della resistenza ha una struttura semplice e un basso costo, adatta per rivestire materiali con bassi punti di fusione. Tuttavia, la sua temperatura di riscaldamento è limitata e non è adatta per materiali ad alto punto di fusione.

• Sorgente di evaporazione del fascio di elettroni: utilizza un cannone elettronico per emettere fasci di elettroni ad alta energia, che vengono focalizzati sulla superficie del materiale di rivestimento per riscaldarlo. La fonte di evaporazione del fascio di elettroni ha un'elevata temperatura di riscaldamento e può evaporare quasi tutti i metalli e i non metalli. Inoltre, il fascio di elettroni è concentrato e l'area di riscaldamento è piccola, il che può evitare la contaminazione dello strato di pellicola da parte del materiale del crogiolo. Pertanto, è ampiamente utilizzato nelle macchine di rivestimento sottovuoto roll-to-roll che richiedono strati di pellicola di elevata purezza.

• Sorgente di evaporazione a induzione: utilizza corrente di induzione ad alta frequenza per generare un campo magnetico alternato, che induce correnti parassite nel materiale di rivestimento conduttivo per riscaldarlo. La fonte di evaporazione a induzione ha un riscaldamento uniforme e un'elevata efficienza, adatta per rivestire materiali con buona conduttività. Viene spesso utilizzato nelle macchine di rivestimento sottovuoto roll-to-roll per la produzione di film conduttivi.

La progettazione della fonte di evaporazione nella macchina di rivestimento sottovuoto roll to roll deve considerare la larghezza del nastro. Per i materiali a nastro di ampia larghezza, viene solitamente utilizzato un sistema di evaporazione multi-sorgente, in cui più fonti di evaporazione sono disposte lungo la direzione della larghezza del nastro per garantire uno spessore uniforme del film. Inoltre, anche la distanza tra la fonte di evaporazione e il nastro influisce sulla qualità della pellicola: una distanza troppo breve porterà a uno spessore della pellicola non uniforme, mentre una distanza troppo lunga ridurrà la velocità di deposizione.

3.2 Bersaglio sputtering

Il rivestimento sputtering è un'altra importante tecnologia di rivestimento nelle macchine di rivestimento sottovuoto roll-to-roll, adatta per depositare film duri, film composti e film multistrato. Il bersaglio dello sputtering è il componente principale del sistema di rivestimento dello sputtering. Nell'ambiente ad alto vuoto, il gas inerte viene introdotto nella camera del vuoto della macchina di rivestimento sottovuoto roll-to-roll e viene applicata un'alta tensione tra il target e il nastro per ionizzare il gas inerte in ioni. Gli ioni vengono accelerati dal campo elettrico e bombardano la superficie del bersaglio, e gli atomi bersaglio vengono eliminati e depositati sulla superficie del nastro per formare uno strato di pellicola. Le prestazioni del target di sputtering influiscono direttamente sulla qualità e sulla velocità di deposizione dello strato di pellicola. I parametri chiave del bersaglio sputtering includono:

• Purezza del materiale: la purezza del materiale target deve essere elevata, altrimenti verranno introdotte impurità nello strato di pellicola, influenzando le prestazioni della pellicola. Ad esempio, nella produzione di pellicole conduttive, la purezza del target deve raggiungere un livello elevato per garantire la conduttività della pellicola.

• Densità: il target ad alta densità ha una struttura uniforme e una velocità di sputtering stabile, che può evitare la generazione di particelle durante lo sputtering. Pertanto, il bersaglio di sputtering della macchina di rivestimento sottovuoto roll-to-roll viene solitamente realizzato mediante pressatura a caldo o sinterizzazione per migliorarne la densità.

• Dimensioni e forma: la dimensione del target è determinata dalla larghezza della rete. Per le macchine di rivestimento sottovuoto roll-to-roll di ampia larghezza, vengono utilizzati target a striscia lunga, disposti lungo la direzione della larghezza del nastro per garantire uno spessore uniforme del film. Inoltre, anche la forma del target influisce sull'efficienza dello sputtering: i target cilindrici hanno un'area di sputtering più ampia e un tasso di deposizione più elevato, adatti per macchine di rivestimento sottovuoto roll-to-roll ad alta velocità.

I tipi più comuni di tecnologie di sputtering nelle macchine di rivestimento sotto vuoto roll-to-roll includono lo sputtering DC, lo sputtering RF e lo sputtering magnetron. Tra questi, lo sputtering con magnetron è il più utilizzato. Aggiunge un campo magnetico vicino al bersaglio per intrappolare gli elettroni, aumentare la velocità di ionizzazione del gas inerte e migliorare la velocità di sputtering. I target di sputtering magnetron sono ampiamente utilizzati nella produzione di pellicole elettroniche flessibili, pellicole decorative e pellicole barriera funzionali.

3.3 Dispositivo di reazione

La Chemical Vapor Deposition è una tecnologia di rivestimento che utilizza reazioni chimiche per generare sostanze filmogene sulla superficie del nastro. È adatto per depositare film ceramici e film semiconduttori.

Il dispositivo di reazione della macchina di rivestimento sottovuoto roll-to-roll comprende principalmente una camera di reazione, un sistema di ingresso del gas e un sistema di riscaldamento. Nell'ambiente sotto vuoto, il gas di reazione viene introdotto nella camera di reazione e, sotto l'azione del riscaldamento o del plasma, il gas di reazione subisce reazioni chimiche per generare sostanze solide filmogene, che vengono depositate sulla superficie del nastro per formare uno strato di pellicola. Il dispositivo di reazione della macchina di rivestimento sottovuoto roll-to-roll presenta requisiti elevati per il controllo delle condizioni di reazione. La temperatura, la pressione e la portata del gas nella camera di reazione devono essere controllate accuratamente per garantire l'uniformità e la purezza dello strato di pellicola. Ad esempio, nella produzione di pellicole barriera per imballaggi alimentari, la temperatura di reazione viene solitamente controllata entro un certo intervallo e la portata del gas viene regolata in base alla velocità di rivestimento per garantire le prestazioni barriera della pellicola.

Rispetto al rivestimento per evaporazione e al rivestimento sputtering, la deposizione chimica da vapore presenta i vantaggi di una buona adesione del film e di uno spessore uniforme del film, ma il suo tasso di deposizione è inferiore. Pertanto, viene spesso utilizzato nelle macchine di rivestimento sottovuoto roll to roll che richiedono elevate prestazioni del film ma non un'elevata velocità di produzione, come la produzione di film semiconduttori per l'elettronica flessibile.

4. Sistema di riscaldamento e raffreddamento: mantenimento della temperatura dell'ambiente stabile per la macchina di rivestimento sottovuoto roll-to-roll

Il processo di rivestimento della macchina di rivestimento sottovuoto roll to roll è molto sensibile alla temperatura. Una temperatura troppo alta o troppo bassa influenzerà la qualità dello strato di pellicola e la stabilità dell'attrezzatura. Il sistema di riscaldamento e raffreddamento è responsabile della regolazione della temperatura della camera a vuoto, del materiale web e della fonte di rivestimento per mantenere un ambiente a temperatura stabile per il processo di rivestimento.

4.1 Impianto di riscaldamento

Il sistema di riscaldamento della macchina di rivestimento sottovuoto roll to roll ha principalmente due funzioni: preriscaldare il materiale web e riscaldare la camera a vuoto.

• Preriscaldamento del nastro: prima che il nastro entri nell'area di rivestimento, deve essere preriscaldato per rimuovere l'umidità e le impurità volatili sulla superficie. Ciò non solo può migliorare l'adesione dello strato di pellicola ma anche evitare la formazione di bolle nello strato di pellicola a causa dell'evaporazione dell'umidità durante il processo di rivestimento. Il preriscaldamento del nastro è solitamente completato da un rullo di preriscaldamento o da un riscaldatore a infrarossi installato all'estremità di svolgimento della macchina di rivestimento sottovuoto roll-to-roll. La temperatura di preriscaldamento è determinata dal materiale del nastro: ad esempio, la temperatura di preriscaldamento di alcune pellicole rientra solitamente in un determinato intervallo, mentre la temperatura di preriscaldamento dei fogli metallici può essere più elevata.

• Riscaldamento della camera a vuoto: in alcuni processi di rivestimento, la camera a vuoto deve essere riscaldata a una determinata temperatura per favorire la reazione chimica del materiale di rivestimento. Il riscaldamento della camera a vuoto viene solitamente realizzato mediante camicie riscaldanti o barre riscaldanti installate sulla parete esterna della camera. La camicia riscaldante è avvolta attorno alla parete esterna della camera a vuoto e riscalda la camera tramite riscaldamento elettrico; l'asta riscaldante è inserita nella camera e riscalda direttamente l'ambiente interno. La temperatura della camera a vuoto è controllata da un sensore di temperatura e da un controller e la precisione è solitamente entro un intervallo ristretto.

Inoltre, la fonte di evaporazione della macchina di rivestimento sottovuoto roll-to-roll dispone anche di un sistema di riscaldamento integrato, che viene utilizzato per riscaldare il materiale di rivestimento alla temperatura di evaporazione. La temperatura di riscaldamento della fonte di evaporazione è controllata da una termocoppia o da un pirometro ottico e la precisione deve essere elevata per garantire la stabilità del tasso di evaporazione.

4.2 Sistema di raffreddamento

Il sistema di raffreddamento della macchina di rivestimento sottovuoto roll-to-roll viene utilizzato per raffreddare la camera a vuoto, la fonte di rivestimento e il nastro rivestito per evitare il surriscaldamento.

• Raffreddamento della camera a vuoto: durante il funzionamento della macchina di rivestimento sottovuoto roll-to-roll, l'unità della pompa a vuoto e la fonte di rivestimento genereranno molto calore, che farà aumentare la temperatura della camera a vuoto. Se la temperatura è troppo elevata, ciò influenzerà l'ermeticità della camera e la stabilità del nastro. Pertanto, la parete esterna della camera a vuoto è solitamente dotata di una camicia di acqua di raffreddamento e l'acqua di raffreddamento viene fatta circolare per eliminare il calore. Per le macchine di rivestimento sottovuoto roll to roll di piccole dimensioni, è possibile utilizzare anche il raffreddamento ad aria, ma l'efficienza di raffreddamento è inferiore rispetto al raffreddamento ad acqua.

• Raffreddamento della sorgente di rivestimento: la sorgente di rivestimento genererà molto calore durante il processo di rivestimento. Se non viene raffreddato in tempo, il materiale sorgente verrà danneggiato e la velocità di rivestimento ne risentirà. Il bersaglio di sputtering viene solitamente raffreddato mediante raffreddamento ad acqua interno: l'acqua di raffreddamento scorre attraverso il canale di raffreddamento all'interno del bersaglio per eliminare il calore; la fonte di evaporazione del fascio di elettroni viene raffreddata mediante raffreddamento ad acqua o raffreddamento ad olio e il mezzo di raffreddamento circola attraverso la camicia di raffreddamento del cannone elettronico per evitare il surriscaldamento del cannone elettronico.

• Raffreddamento del nastro: dopo che il nastro è stato rivestito, la sua temperatura aumenterà a causa del calore proveniente dalla fonte di rivestimento. Se non viene raffreddato in tempo, il nastro potrebbe deformarsi e lo strato di pellicola potrebbe ossidarsi. Pertanto, la macchina di rivestimento sottovuoto roll to roll è solitamente dotata di un rullo di raffreddamento all'uscita della camera a vuoto. Il rullo di raffreddamento è riempito internamente con acqua di raffreddamento e il nastro rivestito è a stretto contatto con il rullo di raffreddamento per ottenere un raffreddamento rapido.

Il sistema di riscaldamento e raffreddamento della macchina di rivestimento sottovuoto roll to roll è un sistema di controllo a circuito chiuso. Il sensore di temperatura raccoglie il segnale di temperatura in tempo reale e lo invia al controller. Il controller regola la potenza di riscaldamento o la portata del mezzo di raffreddamento in base alla temperatura impostata per garantire la stabilità della temperatura di ciascuna parte.

5. Sistema di controllo: il "cervello" della macchina di rivestimento sottovuoto Roll To Roll

Il sistema di controllo è il "cervello" della macchina patinata sottovuoto roll to roll, che integra e controlla tutti i componenti per garantire il funzionamento coordinato dell'intera attrezzatura. La natura avanzata e la stabilità del sistema di controllo determinano direttamente il livello di automazione, l'efficienza produttiva e la qualità del rivestimento della macchina di rivestimento sottovuoto roll-to-roll.

5.1 Componenti hardware

L'hardware del sistema di controllo della macchina di rivestimento sottovuoto roll-to-roll comprende principalmente un controller logico programmabile, un'interfaccia uomo-macchina, sensori e attuatori.

• Controller logico programmabile: in quanto nucleo del sistema di controllo, è responsabile dell'elaborazione di vari segnali di ingresso e dell'invio di segnali di controllo agli attuatori. Il controller logico programmabile della macchina di rivestimento sottovuoto roll to roll adotta solitamente un design modulare, che può espandere i punti di ingresso/uscita in base al numero di componenti. Le avanzate macchine di rivestimento sottovuoto roll-to-roll utilizzano controller logici programmabili di livello industriale con elevata affidabilità e rapida velocità di risposta.

• Interfaccia uomo-macchina: è l'interfaccia operativa tra l'operatore e la macchina di rivestimento sottovuoto roll to roll. Di solito si tratta di uno schermo tattile, attraverso il quale l'operatore può impostare i parametri di processo, monitorare lo stato operativo dell'apparecchiatura e visualizzare le informazioni sui guasti. L'interfaccia uomo-macchina della patinatrice sottovuoto roll to roll ha un design intuitivo: i parametri chiave vengono visualizzati in tempo reale con interfacce digitali o grafiche e i messaggi di errore sono chiari e facili da comprendere, il che è comodo per l'operatore in termini di utilizzo e manutenzione.

• Sensori: i sensori sono gli "occhi" del sistema di controllo, che raccolgono in tempo reale vari parametri di processo della macchina di rivestimento sottovuoto roll-to-roll. I sensori comuni includono sensori di vuoto per rilevare il grado di vuoto della camera, sensori di tensione per rilevare la tensione del nastro, sensori di temperatura per rilevare la temperatura della fonte di rivestimento e del nastro e sensori di spessore della pellicola per rilevare lo spessore dello strato di pellicola. L'accuratezza dei sensori influisce direttamente sulla precisione di controllo della macchina di rivestimento sottovuoto roll-to-roll: ad esempio, la precisione del sensore dello spessore della pellicola deve essere entro un intervallo ristretto per garantire l'uniformità dello spessore della pellicola.

• Attuatori: gli attuatori sono le "mani" del sistema di controllo, che eseguono i segnali di controllo inviati dal controllore logico programmabile. Gli attuatori comuni includono servomotori per azionare i meccanismi di svolgimento e avvolgimento, motori passo-passo per regolare la posizione della fonte di rivestimento, elettrovalvole per controllare il flusso di gas e convertitori di frequenza per regolare la velocità della pompa a vuoto. La velocità di risposta e la precisione degli attuatori sono cruciali per la stabilità della macchina di rivestimento sottovuoto roll-to-roll: ad esempio, il servomotore per il controllo della tensione deve avere un tempo di risposta rapido per far fronte alle rapide fluttuazioni della tensione.

5.2 Funzioni del software

Il software del sistema di controllo della macchina di rivestimento sottovuoto roll to roll è l'"anima" del sistema, che realizza il controllo logico, la gestione del processo e la diagnosi dei guasti dell'apparecchiatura.

• Controllo logico: il software controlla il funzionamento sequenziale di ciascun componente della macchina di rivestimento sottovuoto roll to roll. Ad esempio, prima di avviare il processo di rivestimento, il software controlla innanzitutto l'unità della pompa del vuoto per estrarre l'aria nella camera fino al grado di vuoto desiderato; quindi avvia il sistema di trasporto del velo per far scorrere il velo a velocità costante; infine avvia il sistema di origine del rivestimento per iniziare il processo di rivestimento. Durante il processo di rivestimento, il software regola i parametri di ciascun componente in tempo reale in base ai segnali raccolti dai sensori; ad esempio, se il sensore di tensione rileva che la tensione del nastro è troppo elevata, il software riduce la velocità di avvolgimento per abbassare la tensione.

• Gestione del processo: il software può memorizzare più set di parametri di processo per diversi requisiti di rivestimento. L'operatore può richiamare il set di parametri corrispondente in base all'attività di produzione, il che semplifica l'operazione e garantisce la coerenza della qualità del rivestimento. Inoltre, il software può registrare i dati di produzione della macchina di rivestimento sottovuoto roll to roll, il che è utile per la tracciabilità e l'analisi della qualità.

• Diagnosi dei guasti: il software dispone di una funzione di diagnosi dei guasti che monitora lo stato operativo di ciascun componente in tempo reale. Se si verifica un guasto, il software invierà immediatamente un segnale di allarme all'interfaccia uomo-macchina, visualizzerà la posizione e la causa del guasto e adotterà le misure protettive corrispondenti per evitare ulteriori danni all'apparecchiatura. La funzione di diagnosi dei guasti della macchina di rivestimento sottovuoto roll-to-roll può ridurre notevolmente i tempi di manutenzione e migliorare il tasso di utilizzo dell'attrezzatura.

6. Sistema di controllo del gas: garanzia di purezza e stabilità del gas di rivestimento nella macchina di rivestimento sottovuoto roll-to-roll

In alcuni processi di rivestimento della macchina di rivestimento sottovuoto roll to roll, è necessario introdurre un certo tipo di gas nella camera del vuoto per partecipare alla reazione di rivestimento o regolare il grado di vuoto. Il sistema di controllo del gas è responsabile della fornitura di gas di elevata purezza e del controllo della portata e della pressione del gas per garantire la stabilità del processo di rivestimento e la qualità dello strato di pellicola.

6.1 Sistema di fornitura del gas

Il sistema di alimentazione del gas della macchina di rivestimento sottovuoto roll to roll comprende principalmente bombole di gas, filtri del gas e valvole di riduzione della pressione.

• Bombole di gas: le bombole di gas immagazzinano il gas necessario per il processo di rivestimento. Il gas nella bombola deve essere di elevata purezza per evitare che le impurità compromettano la qualità della pellicola. Inoltre, le bombole del gas sono dotate di manometri per monitorare il volume di gas rimanente.

• Filtri antigas: i filtri antigas vengono utilizzati per rimuovere le impurità nel gas. Il gas proveniente dal cilindro può contenere tracce di impurità, che si depositeranno sulla superficie del nastro o sulla fonte di rivestimento durante il processo di rivestimento, causando difetti nella pellicola. Pertanto, la macchina di rivestimento sottovuoto roll to roll è solitamente dotata di filtri multistadio per garantire la purezza del gas.

• Valvole di riduzione della pressione: le valvole di riduzione della pressione riducono l'alta pressione del gas nel cilindro a una bassa pressione adatta al processo di rivestimento. La pressione del gas nel cilindro è solitamente elevata, mentre la pressione necessaria per il processo di rivestimento è solitamente bassa. La valvola riduttrice di pressione può stabilizzare la pressione di uscita, evitare fluttuazioni di pressione che influiscono sulla portata del gas.

6.2 Sistema di controllo del flusso di gas

Il sistema di controllo del flusso del gas è il nucleo del sistema di controllo del gas della macchina di rivestimento sottovuoto roll-to-roll, che controlla la portata del gas che entra nella camera del vuoto. La precisione della portata del gas influisce direttamente sullo spessore e sulla composizione della pellicola: ad esempio, nella produzione di pellicole conduttive mediante rivestimento sputtering, il rapporto di portata dei diversi gas determina la resistività della pellicola. I comuni dispositivi di controllo del flusso di gas nelle macchine di rivestimento sottovuoto roll-to-roll includono:

• Regolatore del flusso di massa: è un dispositivo di controllo del flusso ad alta precisione che controlla la portata del gas misurando il flusso di massa del gas. Ha un'elevata precisione di controllo e un'elevata velocità di risposta, adatta per macchine di rivestimento sottovuoto roll-to-roll che richiedono un controllo preciso della portata del gas. Può essere calibrato per diversi gas e ha una buona compatibilità.

• Valvola a spillo: la valvola a spillo controlla la portata del gas regolando l'apertura del nucleo della valvola. Ha una struttura semplice e un costo contenuto, ma la sua precisione di controllo è bassa, adatta per macchine di rivestimento sottovuoto roll-to-roll con bassi requisiti di controllo del flusso di gas.

Il sistema di controllo del flusso di gas della macchina di rivestimento sottovuoto roll-to-roll è un sistema a circuito chiuso. Il controller del flusso di massa o la valvola a spillo regola la portata del gas in base al segnale di controllo inviato dal controller logico programmabile e il sensore di flusso rileva la portata effettiva e la restituisce al controller logico programmabile per formare un controllo a circuito chiuso, garantendo la stabilità della portata del gas.

6.3 Sistema di scarico dei gas

Il sistema di scarico del gas viene utilizzato per scaricare il gas in eccesso nella camera del vuoto della macchina di rivestimento sottovuoto roll-to-roll per mantenere la stabilità del grado di vuoto. Solitamente è composto da una pompa per vuoto e da una trappola per gas. La trappola del gas è installata tra la camera del vuoto e la pompa del vuoto, che può catturare il gas condensabile nel gas di scarico per evitare di contaminare la pompa del vuoto. Ad esempio, nel rivestimento per evaporazione di pellicole metalliche, la trappola per gas può catturare il vapore metallico in eccesso, impedendogli di entrare nella pompa di diffusione e compromettendo l'efficienza del pompaggio.

7. Coordinamento e funzionamento dei componenti della macchina di rivestimento sottovuoto roll-to-roll

La macchina per rivestimento sottovuoto roll to roll è un sistema complesso composto da più componenti e il funzionamento coordinato di ciascun componente è la chiave per garantire una produzione stabile. Il tipico processo operativo della macchina di rivestimento sottovuoto roll to roll è il seguente:

1. Fase di preparazione: L'operatore installa il rotolo di nastro sul meccanismo di svolgimento e il rotolo vuoto sul meccanismo di avvolgimento; imposta i parametri di processo attraverso l'interfaccia uomo-macchina; controlla lo stato di ciascun componente.
2. Fase di pompaggio del vuoto: il controller logico programmabile controlla l'avvio in sequenza dell'unità della pompa del vuoto per estrarre l'aria nella camera del vuoto. Il sensore del vuoto rileva il grado di vuoto in tempo reale e lo trasmette al controllore logico programmabile. Quando il grado di vuoto raggiunge il valore impostato, il controllore logico programmabile invia un segnale per accedere alla fase successiva.
3. Fase di preriscaldamento del nastro: si avvia il sistema di trasporto del nastro e il nastro viene alimentato nella camera a vuoto; il rullo di preriscaldamento preriscalda il nastro alla temperatura impostata per rimuovere umidità e impurità. Il sistema di controllo della tensione regola le velocità di svolgimento e avvolgimento per mantenere la tensione del nastro entro l'intervallo impostato.
4. Fase di rivestimento: viene avviato il sistema di origine del rivestimento; le particelle di rivestimento si depositano sulla superficie del nastro per formare uno strato di pellicola. Il sensore dello spessore del film rileva lo spessore del film in tempo reale e regola la potenza della fonte di rivestimento o la velocità del nastro per garantire che lo spessore del film soddisfi i requisiti. Il sistema di riscaldamento e raffreddamento mantiene la temperatura della camera a vuoto, della fonte di rivestimento e del nastro ai valori impostati.
5. Fase di avvolgimento: il nastro rivestito viene raffreddato dal rullo di raffreddamento e quindi avvolto in un rotolo dal meccanismo di avvolgimento. Il controllore logico programmabile registra i dati di produzione e monitora lo stato operativo di ciascun componente. Se si verifica un guasto, il sistema emette immediatamente un allarme e adotta misure protettive.
6. Fase di spegnimento: una volta completato il rivestimento, il sistema di origine del rivestimento viene innanzitutto spento; quindi l'unità per vuoto viene spenta in sequenza; la camera a vuoto viene sfiatata alla pressione atmosferica; l'operatore rimuove il rotolo di nastro rivestito e pulisce l'attrezzatura.
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8. Selezione e manutenzione di componenti per macchine di rivestimento sottovuoto Roll To Roll

8.1 Selezione dei componenti

La selezione dei componenti per la macchina di rivestimento sottovuoto roll to roll deve essere basata sui requisiti di produzione per garantire le prestazioni e il rapporto costo-efficacia dell'attrezzatura.

• Sistema del vuoto: Per le macchine di rivestimento sottovuoto roll to roll che richiedono elevati gradi di vuoto, è opportuno selezionare un'unità di pompa molecolare; per la produzione generale di pellicole metalliche, è possibile selezionare un'unità di pompa a diffusione per ridurre i costi.

• Sistema di trasporto del nastro: per materiali a nastro sottili e facili da deformare, è necessario selezionare un sistema di controllo della tensione azionato da servomotore e rulli guida ad alta precisione; per i materiali a nastro di ampia larghezza, è necessario selezionare un sistema a rulli multiguida e un dispositivo di correzione a doppia deviazione.

• Sistema di fonte di rivestimento: per la produzione di film metallico, è possibile selezionare una fonte di evaporazione; per la produzione di film compositi, dovrebbe essere selezionato un obiettivo di sputtering; per la produzione di pellicole ceramiche è necessario selezionare un dispositivo di reazione.

• Sistema di controllo: per le macchine di rivestimento sottovuoto roll-to-roll ad alta velocità e alta precisione, è necessario selezionare un controller logico programmabile di livello industriale e un servosistema ad alta risposta; per la produzione su piccola scala, è possibile selezionare un controller logico programmabile per scopi generali e un sistema di motori passo-passo per ridurre i costi.

8.2 Manutenzione dei componenti

La manutenzione regolare dei componenti della macchina di rivestimento sottovuoto roll to roll è fondamentale per prolungare la durata dell'attrezzatura e garantire una produzione stabile.

• Sistema di aspirazione: controllare regolarmente il livello dell'olio e la qualità dell'olio della pompa meccanica e sostituire regolarmente l'olio; pulire regolarmente il filtro della pompa molecolare; controllare regolarmente la tenuta della camera a vuoto e sostituire l'O-ring in caso di perdite d'aria.

• Sistema di trasporto nastro: pulire regolarmente la superficie del rullo guida per evitare contaminazioni; controllare regolarmente il sensore di tensione e calibrarlo se c'è una deviazione; lubrificare regolarmente il cuscinetto dei meccanismi di svolgimento e avvolgimento.

• Sistema di origine del rivestimento: pulire il crogiolo della fonte di evaporazione dopo ogni lotto di produzione per rimuovere i materiali di rivestimento residui; controllare regolarmente l'usura del bersaglio di sputtering e sostituire il bersaglio quando l'usura raggiunge un certo livello; pulire regolarmente il filtro del gas del dispositivo di reazione.

• Sistema di controllo: eseguire regolarmente il backup dei parametri di processo e del programma del controller logico programmabile per prevenire la perdita di dati; pulire regolarmente lo schermo dell'interfaccia uomo-macchina per evitare che la polvere comprometta il funzionamento; controllare regolarmente il cablaggio del sensore e dell'attuatore per garantire un buon contatto.

9. Sviluppo futuro

Tendenze dei componenti nelle macchine di rivestimento sottovuoto roll-to-roll Con il continuo sviluppo di settori come l'elettronica flessibile, le nuove energie e gli imballaggi avanzati, le macchine di rivestimento sottovuoto roll-to-roll si stanno muovendo verso una velocità più elevata, una precisione più elevata e una maggiore intelligenza, e anche i suoi componenti si trovano ad affrontare nuove tendenze di sviluppo.

• Componenti intelligenti: il sistema di controllo della macchina di rivestimento sottovuoto roll to roll adotterà la tecnologia dell'intelligenza artificiale per realizzare il controllo adattivo dei parametri di processo. Ad esempio, il sistema AI può regolare automaticamente il grado di vuoto, la velocità di rivestimento e la portata del gas in base ai dati in tempo reale di spessore, tensione e temperatura del film, migliorando la stabilità della qualità del rivestimento. Inoltre, i sensori si svilupperanno verso la miniaturizzazione e l'integrazione e i sensori multifunzionali saranno ampiamente utilizzati per ridurre il numero di componenti e migliorare l'affidabilità del sistema.

• Componenti ad alta efficienza: l'unità della pompa per vuoto si svilupperà verso un'elevata velocità di pompaggio e un basso consumo energetico. Ad esempio, il nuovo tipo di pompa scroll a secco non presenta inquinamento da petrolio e ha un'elevata efficienza di pompaggio, adatta per macchine di rivestimento sottovuoto roll-to-roll rispettose dell'ambiente; l'obiettivo di sputtering si svilupperà verso un'alta densità e una lunga durata, mentre l'obiettivo composito può migliorare la velocità di sputtering e ridurre i costi di produzione. Inoltre, il sistema di trasporto del nastro adotterà un sistema a motore lineare, che ha velocità e precisione più elevate e può soddisfare i requisiti delle macchine di rivestimento sottovuoto roll-to-roll ad alta velocità.

• Componenti ecologici: con l'aumento dei requisiti di protezione ambientale, i componenti della macchina per rivestimento sottovuoto roll to roll presteranno maggiore attenzione alla protezione ambientale. Ad esempio, la pompa per vuoto utilizzerà olio lubrificante ecologico, biodegradabile e non tossico; la fonte di rivestimento si svilupperà verso la tecnologia di rivestimento a bassa temperatura, riducendo il consumo di energia e le emissioni; il sistema di controllo del gas adotterà un sistema di recupero del gas a circuito chiuso, in grado di riciclare il gas in eccesso per ridurre gli sprechi di gas e l'inquinamento ambientale.

Conclusione

La macchina per rivestimento sottovuoto roll to roll è un'apparecchiatura complessa ad alta precisione composta da più componenti principali. Ogni componente svolge un ruolo cruciale nel processo di rivestimento. Il sistema del vuoto crea l'ambiente di vuoto necessario per il rivestimento; il sistema di trasporto del web garantisce il funzionamento stabile del web; il sistema sorgente di rivestimento realizza la deposizione dello strato filmico; il sistema di riscaldamento e raffreddamento mantiene la temperatura ambiente stabile; il sistema di controllo coordina il funzionamento di tutti i componenti; il sistema di controllo del gas garantisce la purezza e la stabilità del gas di rivestimento.

Comprendere le funzioni, i principi di funzionamento e i metodi di manutenzione di questi componenti è essenziale per i professionisti impegnati nella produzione, approvvigionamento e manutenzione di macchine per rivestimento sottovuoto roll to roll. Con il continuo sviluppo della tecnologia, i componenti della macchina di rivestimento sottovuoto roll-to-roll diventeranno più intelligenti, efficienti ed ecologici, promuovendo la macchina di rivestimento sottovuoto roll-to-roll per svolgere un ruolo più importante nel settore manifatturiero high-tech. Sia che stiate ottimizzando i parametri di processo della macchina di rivestimento sottovuoto roll-to-roll esistente o selezionando una nuova macchina di rivestimento sottovuoto roll-to-roll, una profonda comprensione dei suoi componenti vi aiuterà a prendere decisioni più scientifiche e a ottenere risultati di produzione migliori.

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