Na indústria de manufatura moderna, a máquina de revestimento a vácuo rolo a rolo tornou-se um equipamento essencial indispensável em áreas como embalagens, eletrônica, óptica e novas energias. Realiza a deposição de filmes funcionais em materiais flexíveis sob condições de vácuo, melhorando assim o desempenho do material e ampliando seu escopo de aplicação. Para profissionais envolvidos na produção de filmes, aquisição de equipamentos ou manutenção, compreender os principais componentes da máquina de revestimento a vácuo rolo a rolo não é apenas a base para garantir uma produção estável, mas também a chave para otimizar os parâmetros do processo e reduzir as taxas de falhas. Este artigo dissecará sistematicamente os principais componentes da máquina de revestimento a vácuo rolo a rolo, explicará suas funções, princípios de funcionamento e impactos na qualidade do revestimento e ajudará você a obter uma compreensão abrangente deste equipamento de alta precisão.
1. Sistema de vácuo: a base central da máquina de revestimento a vácuo rolo a rolo
O sistema de vácuo é o “coração” da máquina de revestimento a vácuo rolo a rolo, pois cria e mantém o ambiente de alto vácuo necessário para o processo de revestimento. Sem um ambiente de vácuo estável e confiável, as partículas de revestimento colidirão com moléculas de ar em grandes quantidades durante o processo de deposição, levando a defeitos como espessura irregular do filme, bolhas e má adesão. O sistema de vácuo da máquina de revestimento a vácuo rolo a rolo consiste principalmente em duas partes: a câmara de vácuo e a unidade da bomba de vácuo.
1.1 Câmara de Vácuo
A câmara de vácuo é a "oficina" onde a máquina de revestimento a vácuo rolo a rolo completa o processo de revestimento. É um recipiente selado feito de aço inoxidável de alta resistência para suportar a pressão atmosférica e garantir a estanqueidade a longo prazo. O projeto da câmara de vácuo precisa atender a vários requisitos: primeiro, deve ter espaço interno suficiente para acomodar o sistema de transmissão da banda, o sistema de fonte de revestimento e outros componentes; segundo, sua parede interna deve ser lisa e fácil de limpar para evitar que poeira ou substâncias residuais afetem a qualidade do filme; terceiro, é equipado com vários flanges e interfaces para conectar a unidade da bomba de vácuo, o sistema de controle de gás e os sensores.
Na operação da máquina de revestimento a vácuo rolo a rolo, a estanqueidade da câmara de vácuo determina diretamente se o grau de vácuo necessário pode ser alcançado. Os pontos comuns de vazamento de ar incluem vedações de flange, travas de portas e conexões de interface. Portanto, os fabricantes geralmente usam anéis de vedação de alta qualidade e realizam testes regulares de detecção de vazamentos para garantir a estanqueidade da câmara. Além disso, algumas máquinas de revestimento a vácuo rolo a rolo de grande escala são projetadas com uma câmara de vácuo tipo split, que é conveniente para manutenção e substituição de componentes internos, especialmente quando se lida com materiais de trama de grande largura.
1.2 Unidade de Bomba de Vácuo
A unidade da bomba de vácuo é a "fonte de energia" que extrai o ar da câmara de vácuo da máquina de revestimento a vácuo rolo a rolo. Como o processo de revestimento requer diferentes níveis de vácuo, uma única bomba de vácuo não consegue atender aos requisitos. Portanto, a unidade de bomba de vácuo da máquina de revestimento a vácuo rolo a rolo é geralmente uma combinação de múltiplas bombas com diferentes velocidades de bombeamento e faixas de vácuo, que funcionam em etapas para atingir o grau de vácuo desejado.
·Bomba de Vácuo Mecânica: Como bomba de primeiro estágio, é usada principalmente para extrair o ar da câmara de vácuo para um estado de baixo vácuo. Os tipos comuns incluem bombas de palhetas rotativas e bombas de raízes. A bomba de palhetas rotativas possui estrutura simples e baixo custo, adequada para máquinas de revestimento a vácuo rolo a rolo de pequeno e médio porte; a bomba de raízes tem uma grande velocidade de bombeamento e pode reduzir rapidamente a pressão na câmara, que é frequentemente usada em máquinas de revestimento a vácuo rolo a rolo de grande escala ou alta velocidade.
·Bomba de alto vácuo: Depois que a bomba mecânica completa o estágio de baixo vácuo, a bomba de alto vácuo extrai ainda mais o gás restante na câmara para atingir o estado de alto vácuo necessário para o revestimento. Os tipos comuns incluem bombas de difusão e bombas moleculares. A bomba de difusão usa vapor de óleo de alta temperatura para acionar moléculas de gás e tem uma alta velocidade de bombeamento para gases não condensáveis, que é amplamente utilizada em máquinas de revestimento a vácuo do tipo evaporação rolo a rolo; a bomba molecular usa pás de rotor rotativas de alta velocidade para "atingir" as moléculas de gás e descarregá-las, com alto grau de vácuo e sem poluição por óleo, o que é adequado para máquinas de revestimento a vácuo rolo a rolo que exigem camadas de filme de alta pureza.
A coordenação da unidade da bomba de vácuo é crucial para a eficiência da máquina de revestimento a vácuo rolo a rolo. Se a velocidade de bombeamento da bomba mecânica for insuficiente, prolongará o tempo para atingir o baixo vácuo; se a bomba de alto vácuo falhar, será impossível atingir o grau de vácuo desejado, levando a defeitos de revestimento. Portanto, na manutenção diária da máquina de revestimento a vácuo rolo a rolo, é necessário verificar regularmente o nível de óleo da bomba mecânica, limpar o filtro da bomba molecular e substituir as peças vulneráveis para garantir o funcionamento estável da unidade da bomba de vácuo.
2. Sistema de transporte da Web: garantindo estabilidadeOperaçãode materiais de teia em máquina de revestimento a vácuo rolo a rolo
O sistema de transporte de teia é responsável pelo desenrolamento, transporte e enrolamento de materiais de teia flexíveis na máquina de revestimento a vácuo rolo a rolo. Seu principal requisito é garantir que a teia funcione a uma velocidade constante, tensão estável e nenhum desvio durante o processo de revestimento – qualquer instabilidade no processo de transporte causará defeitos como espessura irregular do filme, enrugamento da teia ou danos nas bordas. O sistema de transporte de banda da máquina de revestimento a vácuo rolo a rolo inclui principalmente mecanismos de desenrolamento, mecanismos de enrolamento, sistemas de controle de tensão e rolos guia.
2.1 Mecanismo de desenrolamento
O mecanismo de desenrolamento está localizado na entrada da câmara de vácuo da máquina de revestimento a vácuo rolo a rolo e é usado para alimentar continuamente o material da teia enrolada na área de revestimento. Seus principais componentes incluem um rolo de desenrolamento, um rolo de prensagem de banda e um dispositivo de correção de desvio. O rolo desenrolador é conectado a um motor regulador de velocidade, que ajusta a velocidade de desenrolamento de acordo com a velocidade do revestimento; o rolo de prensagem da teia é usado para achatar a teia e evitar que bolhas de ar entrem na câmara de vácuo com a teia; o dispositivo de correção de desvio monitora a posição da borda da banda em tempo real. Se a teia se desviar, ele ajusta a posição do rolo de desenrolamento para garantir que a teia corra ao longo do caminho predefinido.
No projeto do mecanismo de desenrolamento da máquina de revestimento a vácuo rolo a rolo, é necessário considerar as características dos diferentes materiais da teia. Por exemplo, filmes plásticos finos são propensos à deformação, portanto o rolo desenrolador precisa ter uma superfície lisa e dureza adequada; as folhas metálicas têm alta rigidez, portanto a velocidade de desenrolamento precisa ser mais estável para evitar flutuações de tensão. Além disso, algumas máquinas de revestimento a vácuo rolo a rolo são equipadas com um dispositivo de pré-aquecimento na extremidade do desenrolamento para remover umidade e impurezas na superfície da teia, o que ajuda a melhorar a adesão da camada de filme.
2.2 Mecanismo de Enrolamento
O mecanismo de enrolamento está localizado na saída da câmara de vácuo da máquina de revestimento a vácuo rolo a rolo e é usado para enrolar a teia revestida em um rolo perfeito. Semelhante ao mecanismo de desenrolamento, também inclui um rolo de enrolamento, um rolo de prensagem da teia e um dispositivo de controle de tensão. O rolo de enrolamento é acionado por um motor de torque ou servo motor, que ajusta a tensão do enrolamento de acordo com o diâmetro da teia laminada - quando o diâmetro do rolo aumenta, a velocidade de enrolamento precisa ser ligeiramente reduzida para manter a tensão constante; o rolo de prensagem da teia pressiona firmemente a teia revestida para evitar enrolamento solto e garantir a densidade do rolo.
A qualidade do mecanismo de enrolamento afeta diretamente o processamento subsequente da teia. Por exemplo, se a tensão do enrolamento for muito alta, a teia pode ser esticada ou mesmo quebrada; se a tensão for muito baixa, o rolo pode ficar solto e propenso a escorregar a camada. Portanto, a máquina de revestimento a vácuo rolo a rolo geralmente usa um sistema de controle de tensão de circuito fechado para o mecanismo de enrolamento, que coleta sinais de tensão através de sensores e ajusta a velocidade do motor em tempo real para garantir uma tensão estável durante todo o processo de enrolamento.
2.3 Sistema de Controle de Tensão
O sistema de controle de tensão é o "centro nervoso" do sistema de transporte de banda na máquina de revestimento a vácuo rolo a rolo. Ele coordena os mecanismos de desenrolamento e enrolamento para manter a tensão da teia dentro da faixa definida. O sistema de controle de tensão inclui principalmente sensores de tensão, controladores e atuadores. O sensor de tensão é instalado entre os mecanismos de desenrolamento e enrolamento para detectar a tensão da teia em tempo real; o controlador compara o valor de tensão detectado com o valor definido e envia sinais de ajuste ao atuador; o atuador ajusta a velocidade de desenrolamento ou o torque de enrolamento de acordo com os sinais para equilibrar a tensão.
Em máquinas de revestimento a vácuo rolo a rolo de alta velocidade, a velocidade de resposta do sistema de controle de tensão é particularmente importante. Se o sistema responder muito lentamente, ocorrerão flutuações de tensão quando a velocidade da banda mudar, levando a desvios na espessura do filme. Portanto, máquinas avançadas de revestimento a vácuo rolo a rolo geralmente usam servo motores com altas velocidades de resposta e controladores digitais de tensão para melhorar a precisão e estabilidade do controle de tensão.
2.4 Rolos Guia
Os rolos guia são distribuídos por todo o caminho de transporte da folha da máquina de revestimento a vácuo rolo a rolo, incluindo o interior e o exterior da câmara de vácuo. Sua principal função é guiar a teia para percorrer o caminho predefinido e garantir que a teia fique plana durante o processo de revestimento. Os rolos-guia são geralmente feitos de aço inoxidável ou liga de alumínio e suas superfícies são polidas com alto acabamento para evitar arranhões na teia. Além disso, alguns rolos-guia na câmara de vácuo são equipados com funções de aquecimento ou resfriamento: o rolo-guia de aquecimento pode pré-aquecer a teia para melhorar a uniformidade da camada de filme; o rolo guia de resfriamento pode resfriar a teia revestida a tempo de evitar que a camada de filme seja danificada devido à alta temperatura.
A posição de instalação e o paralelismo dos rolos-guia têm um grande impacto no estado de funcionamento da banda. Se os rolos-guia não estiverem paralelos, a banda se desviará; se a superfície do rolo guia estiver contaminada, deixará marcas na banda. Portanto, na manutenção diária da máquina de revestimento a vácuo rolo a rolo, é necessário limpar regularmente a superfície dos rolos-guia e verificar seu paralelismo e concentricidade.
3. Sistema de fonte de revestimento: O núcleo da deposição de filme na máquina de revestimento a vácuo rolo a rolo
O sistema de fonte de revestimento é a parte que gera partículas de revestimento na máquina de revestimento a vácuo rolo a rolo e as deposita na superfície da teia para formar uma camada de filme. O tipo de sistema de fonte de revestimento determina a tecnologia de revestimento e o desempenho da camada de filme. De acordo com diferentes tecnologias de revestimento, o sistema de fonte de revestimento da máquina de revestimento a vácuo rolo a rolo pode ser dividido em fontes de evaporação, alvos de pulverização catódica e dispositivos de reação.
3.1 Fonte de Evaporação
O revestimento por evaporação é uma das tecnologias mais utilizadas em máquinas de revestimento a vácuo rolo a rolo, especialmente adequada para depositar filmes metálicos e filmes de óxido. A fonte de evaporação é o componente central do sistema de revestimento por evaporação, que aquece o material de revestimento a uma alta temperatura para fazê-lo evaporar ou sublimar, e as partículas de vapor geradas voam para a superfície da teia sob a ação do vácuo e condensam para formar um filme. Os tipos comuns de fontes de evaporação em máquinas de revestimento a vácuo rolo a rolo incluem:
• Fonte de Evaporação por Resistência: Utiliza fio metálico de alta resistência ou cadinho para aquecer o material de revestimento. Quando uma corrente elétrica passa através do material de resistência, ela gera calor para derreter ou evaporar o material de revestimento. A fonte de evaporação por resistência possui estrutura simples e baixo custo, sendo adequada para revestimento de materiais com baixos pontos de fusão. No entanto, sua temperatura de aquecimento é limitada e não é adequada para materiais com alto ponto de fusão.
• Fonte de Evaporação por Feixe de Elétrons: Utiliza um canhão de elétrons para emitir feixes de elétrons de alta energia, que são focados na superfície do material de revestimento para aquecê-lo. A fonte de evaporação por feixe de elétrons tem uma alta temperatura de aquecimento e pode evaporar quase todos os metais e não metais. Além disso, o feixe de elétrons é concentrado e a área de aquecimento é pequena, o que pode evitar a contaminação da camada do filme pelo material do cadinho. Portanto, é amplamente utilizado em máquinas de revestimento a vácuo rolo a rolo que requerem camadas de filme de alta pureza.
• Fonte de evaporação por indução: utiliza corrente de indução de alta frequência para gerar um campo magnético alternado, que induz correntes parasitas no material de revestimento condutor para aquecê-lo. A fonte de evaporação por indução possui aquecimento uniforme e alta eficiência, o que é adequado para materiais de revestimento com boa condutividade. É frequentemente usado em máquinas de revestimento a vácuo rolo a rolo para a produção de filmes condutores.
O projeto da fonte de evaporação na máquina de revestimento a vácuo rolo a rolo precisa considerar a largura da teia. Para materiais de trama de grande largura, geralmente é usado um sistema de evaporação de múltiplas fontes, onde múltiplas fontes de evaporação são dispostas ao longo da direção da largura da teia para garantir uma espessura de filme uniforme. Além disso, a distância entre a fonte de evaporação e a teia também afeta a qualidade do filme – uma distância muito curta levará a uma espessura irregular do filme, enquanto uma distância muito longa reduzirá a taxa de deposição.
3.2 Alvo de Sputtering
O revestimento por pulverização catódica é outra tecnologia de revestimento importante em máquinas de revestimento a vácuo rolo a rolo, que é adequada para depositar filmes duros, filmes compostos e filmes multicamadas. O alvo de pulverização catódica é o componente principal do sistema de revestimento por pulverização catódica. No ambiente de alto vácuo, o gás inerte é introduzido na câmara de vácuo da máquina de revestimento a vácuo rolo a rolo e uma alta voltagem é aplicada entre o alvo e a teia para ionizar o gás inerte em íons. Os íons são acelerados pelo campo elétrico e bombardeiam a superfície do alvo, e os átomos alvo são eliminados e depositados na superfície da teia para formar uma camada de filme. O desempenho do alvo de pulverização catódica afeta diretamente a qualidade e a taxa de deposição da camada de filme. Os principais parâmetros do alvo de pulverização catódica incluem:
• Pureza do Material: A pureza do material alvo deve ser alta, caso contrário, impurezas serão introduzidas na camada do filme, afetando o desempenho do filme. Por exemplo, na produção de filmes condutores, a pureza do alvo deve atingir um nível elevado para garantir a condutividade do filme.
• Densidade: O alvo com alta densidade possui estrutura uniforme e taxa de pulverização catódica estável, o que pode evitar a geração de partículas durante a pulverização catódica. Portanto, o alvo de pulverização catódica da máquina de revestimento a vácuo rolo a rolo é geralmente feito por prensagem a quente ou sinterização para melhorar sua densidade.
• Tamanho e formato: O tamanho do alvo é determinado pela largura da teia. Para máquinas de revestimento a vácuo rolo a rolo de grande largura, são usados alvos de tiras longas, que são dispostos ao longo da direção da largura da teia para garantir uma espessura uniforme do filme. Além disso, o formato do alvo também afeta a eficiência da pulverização catódica - os alvos cilíndricos têm uma área de pulverização catódica maior e uma taxa de deposição mais alta, o que é adequado para máquinas de revestimento a vácuo rolo a rolo de alta velocidade.
Tipos comuns de tecnologias de pulverização catódica em máquinas de revestimento a vácuo rolo a rolo incluem pulverização catódica DC, pulverização catódica RF e pulverização catódica por magnetron. Entre eles, a pulverização catódica por magnetron é a mais utilizada. Ele adiciona um campo magnético próximo ao alvo para capturar elétrons, aumentar a taxa de ionização do gás inerte e melhorar a taxa de pulverização catódica. Os alvos de pulverização catódica Magnetron são amplamente utilizados na produção de filmes eletrônicos flexíveis, filmes decorativos e filmes de barreira funcional.
3.3 Dispositivo de reação
A Deposição Química de Vapor é uma tecnologia de revestimento que utiliza reações químicas para gerar substâncias formadoras de filme na superfície da teia. É adequado para depositar filmes cerâmicos e filmes semicondutores.
O dispositivo de reação da máquina de revestimento a vácuo rolo a rolo inclui principalmente uma câmara de reação, um sistema de entrada de gás e um sistema de aquecimento. No ambiente de vácuo, o gás de reação é introduzido na câmara de reação e, sob a ação de aquecimento ou plasma, o gás de reação sofre reações químicas para gerar substâncias sólidas formadoras de filme, que são depositadas na superfície da teia para formar uma camada de filme. O dispositivo de reação da máquina de revestimento a vácuo rolo a rolo tem altos requisitos para o controle das condições de reação. A temperatura, pressão e vazão de gás na câmara de reação devem ser controladas com precisão para garantir a uniformidade e pureza da camada de filme. Por exemplo, na produção de filmes de barreira para embalagens de alimentos, a temperatura de reação é geralmente controlada dentro de uma certa faixa e a taxa de fluxo do gás é ajustada de acordo com a velocidade de revestimento para garantir o desempenho de barreira do filme.
Comparado com o revestimento por evaporação e o revestimento por pulverização catódica, a Deposição Química por Vapor tem as vantagens de boa adesão do filme e espessura uniforme do filme, mas sua taxa de deposição é menor. Portanto, é frequentemente usado em máquinas de revestimento a vácuo rolo a rolo que exigem alto desempenho de filme, mas não alta velocidade de produção, como a produção de filmes semicondutores para eletrônicos flexíveis.
4. Sistema de aquecimento e resfriamento: manutenção de ambiente de temperatura estável para máquina de revestimento a vácuo rolo a rolo
O processo de revestimento da máquina de revestimento a vácuo rolo a rolo é muito sensível à temperatura. Uma temperatura muito alta ou muito baixa afetará a qualidade da camada de filme e a estabilidade do equipamento. O sistema de aquecimento e resfriamento é responsável por ajustar a temperatura da câmara de vácuo, do material da trama e da fonte de revestimento para manter um ambiente de temperatura estável para o processo de revestimento.
4.1 Sistema de aquecimento
O sistema de aquecimento da máquina de revestimento a vácuo rolo a rolo tem principalmente duas funções: pré-aquecer o material da teia e aquecer a câmara de vácuo.
• Pré-aquecimento da teia: Antes da teia entrar na área de revestimento, ela precisa ser pré-aquecida para remover umidade e impurezas voláteis da superfície. Isto pode não apenas melhorar a adesão da camada de filme, mas também evitar a geração de bolhas na camada de filme devido à evaporação da umidade durante o processo de revestimento. O pré-aquecimento da banda geralmente é completado por um rolo de pré-aquecimento ou um aquecedor infravermelho instalado na extremidade de desenrolamento da máquina de revestimento a vácuo rolo a rolo. A temperatura de pré-aquecimento é determinada pelo material da teia – por exemplo, a temperatura de pré-aquecimento de alguns filmes geralmente está dentro de uma certa faixa, enquanto a temperatura de pré-aquecimento de folhas metálicas pode ser mais alta.
• Aquecimento da Câmara de Vácuo: Em alguns processos de revestimento, a câmara de vácuo precisa ser aquecida a uma determinada temperatura para promover a reação química do material de revestimento. O aquecimento da câmara de vácuo é geralmente realizado por camisas de aquecimento ou barras de aquecimento instaladas na parede externa da câmara. A camisa de aquecimento é enrolada na parede externa da câmara de vácuo e aquece a câmara através de aquecimento elétrico; a haste de aquecimento é inserida na câmara e aquece diretamente o ambiente interno. A temperatura da câmara de vácuo é controlada por um sensor de temperatura e um controlador, e a precisão geralmente está dentro de uma pequena faixa.
Além disso, a fonte de evaporação da máquina de revestimento a vácuo rolo a rolo também possui um sistema de aquecimento embutido, que é usado para aquecer o material de revestimento até a temperatura de evaporação. A temperatura de aquecimento da fonte de evaporação é controlada por um termopar ou pirômetro óptico, e a precisão deve ser alta para garantir a estabilidade da taxa de evaporação.
4.2 Sistema de resfriamento
O sistema de resfriamento da máquina de revestimento a vácuo rolo a rolo é usado para resfriar a câmara de vácuo, a fonte de revestimento e a teia revestida para evitar superaquecimento.
• Resfriamento da Câmara de Vácuo: Durante a operação da máquina de revestimento a vácuo rolo a rolo, a unidade da bomba de vácuo e a fonte de revestimento gerarão muito calor, o que fará com que a temperatura da câmara de vácuo suba. Se a temperatura for muito alta, afetará a estanqueidade da câmara e a estabilidade da teia. Portanto, a parede externa da câmara de vácuo é geralmente equipada com uma camisa de água de resfriamento e a água de resfriamento circula para retirar o calor. Para máquinas de revestimento a vácuo rolo a rolo de pequena escala, o resfriamento a ar também pode ser usado, mas a eficiência de resfriamento é menor do que o resfriamento a água.
• Resfriamento da fonte de revestimento: A fonte de revestimento gerará muito calor durante o processo de revestimento. Se não for resfriado a tempo, o material de origem será danificado e a taxa de revestimento será afetada. O alvo de pulverização catódica geralmente é resfriado por resfriamento interno de água - a água de resfriamento flui através do canal de resfriamento dentro do alvo para retirar o calor; a fonte de evaporação do feixe de elétrons é resfriada por resfriamento de água ou óleo, e o meio de resfriamento circula através da camisa de resfriamento do canhão de elétrons para evitar o superaquecimento do canhão de elétrons.
• Resfriamento da teia: Após a teia ser revestida, sua temperatura aumentará devido ao calor da fonte de revestimento. Se não for resfriado a tempo, a teia pode ser deformada e a camada de filme pode ser oxidada. Portanto, a máquina de revestimento a vácuo rolo a rolo é geralmente equipada com um rolo de resfriamento na saída da câmara de vácuo. O rolo de resfriamento é preenchido internamente com água de resfriamento e a teia revestida está em contato próximo com o rolo de resfriamento para obter um resfriamento rápido.
O sistema de aquecimento e resfriamento da máquina de revestimento a vácuo rolo a rolo é um sistema de controle de circuito fechado. O sensor de temperatura coleta o sinal de temperatura em tempo real e o envia ao controlador. O controlador ajusta a potência de aquecimento ou a vazão do meio de resfriamento de acordo com a temperatura definida para garantir a estabilidade da temperatura de cada peça.
5. Sistema de controle: o "cérebro" da máquina de revestimento a vácuo rolo a rolo
O sistema de controle é o “cérebro” da máquina de revestimento a vácuo rolo a rolo, que integra e controla todos os componentes para garantir o funcionamento coordenado de todo o equipamento. A natureza avançada e a estabilidade do sistema de controle determinam diretamente o nível de automação, a eficiência da produção e a qualidade do revestimento da máquina de revestimento a vácuo rolo a rolo.
5.1 Componentes de Hardware
O hardware do sistema de controle da máquina de revestimento a vácuo rolo a rolo inclui principalmente um controlador lógico programável, uma interface homem-máquina, sensores e atuadores.
• Controlador Lógico Programável: Como núcleo do sistema de controle, é responsável por processar diversos sinais de entrada e enviar sinais de controle aos atuadores. O controlador lógico programável da máquina de revestimento a vácuo rolo a rolo geralmente adota um design modular, que pode expandir os pontos de entrada/saída de acordo com o número de componentes. Máquinas avançadas de revestimento a vácuo rolo a rolo usam controladores lógicos programáveis de nível industrial com alta confiabilidade e velocidade de resposta rápida.
• Interface Homem-Máquina: É a interface de operação entre o operador e a máquina de revestimento a vácuo rolo a rolo. Geralmente é uma tela sensível ao toque, por meio da qual o operador pode definir parâmetros do processo, monitorar o status operacional do equipamento e visualizar informações de falhas. A interface homem-máquina da máquina de revestimento a vácuo rolo a rolo tem um design fácil de usar - os principais parâmetros são exibidos em tempo real com interfaces digitais ou gráficas, e os avisos de falha são claros e fáceis de entender, o que é conveniente para o operador operar e manter.
• Sensores: Os sensores são os “olhos” do sistema de controle, que coletam vários parâmetros do processo da máquina de revestimento a vácuo rolo a rolo em tempo real. Sensores comuns incluem sensores de vácuo para detectar o grau de vácuo da câmara, sensores de tensão para detectar a tensão da teia, sensores de temperatura para detectar a temperatura da fonte de revestimento e da teia e sensores de espessura de filme para detectar a espessura da camada de filme. A precisão dos sensores afeta diretamente a precisão do controle da máquina de revestimento a vácuo rolo a rolo - por exemplo, a precisão do sensor de espessura do filme deve estar dentro de uma pequena faixa para garantir a uniformidade da espessura do filme.
• Atuadores: Atuadores são as “mãos” do sistema de controle, que executam os sinais de controle enviados pelo controlador lógico programável. Atuadores comuns incluem servomotores para acionar os mecanismos de desenrolamento e enrolamento, motores de passo para ajustar a posição da fonte de revestimento, válvulas solenóides para controlar o fluxo de gás e conversores de frequência para ajustar a velocidade da bomba de vácuo. A velocidade de resposta e a precisão dos atuadores são cruciais para a estabilidade da máquina de revestimento a vácuo rolo a rolo – por exemplo, o servo motor para controle de tensão precisa ter um tempo de resposta rápido para lidar com rápidas flutuações de tensão.
5.2 Funções de software
O software do sistema de controle da máquina de revestimento a vácuo rolo a rolo é a "alma" do sistema, que realiza o controle lógico, gerenciamento de processos e diagnóstico de falhas do equipamento.
• Controle Lógico: O software controla a operação sequencial de cada componente da máquina de revestimento a vácuo rolo a rolo. Por exemplo, antes de iniciar o processo de revestimento, o software primeiro controla a unidade da bomba de vácuo para extrair o ar da câmara até o grau de vácuo desejado; em seguida, inicia o sistema de transporte da teia para fazer a teia rodar a uma velocidade constante; finalmente inicia o sistema de fonte de revestimento para iniciar o processo de revestimento. Durante o processo de revestimento, o software ajusta os parâmetros de cada componente em tempo real de acordo com os sinais coletados pelos sensores – por exemplo, se o sensor de tensão detectar que a tensão da banda está muito alta, o software reduz a velocidade de enrolamento para diminuir a tensão.
• Gerenciamento de Processo: O software pode armazenar vários conjuntos de parâmetros de processo para diferentes requisitos de revestimento. O operador pode chamar o conjunto de parâmetros correspondente de acordo com a tarefa de produção, o que simplifica a operação e garante a consistência da qualidade do revestimento. Além disso, o software pode registrar os dados de produção da máquina de revestimento a vácuo rolo a rolo, o que é conveniente para rastreabilidade e análise de qualidade.
• Diagnóstico de Falhas: O software possui uma função de diagnóstico de falhas, que monitora o estado operacional de cada componente em tempo real. Se ocorrer uma falha, o software enviará imediatamente um sinal de alarme para a interface homem-máquina, exibirá a localização e a causa da falha e tomará as medidas de proteção correspondentes para evitar maiores danos ao equipamento. A função de diagnóstico de falhas da máquina de revestimento a vácuo rolo a rolo pode reduzir significativamente o tempo de manutenção e melhorar a taxa de utilização do equipamento.
6. Sistema de controle de gás: garantindo pureza e estabilidade do gás de revestimento na máquina de revestimento a vácuo rolo a rolo
Em alguns processos de revestimento da máquina de revestimento a vácuo rolo a rolo, é necessário introduzir um certo tipo de gás na câmara de vácuo para participar da reação de revestimento ou ajustar o grau de vácuo. O sistema de controle de gás é responsável por fornecer gás de alta pureza e controlar a vazão e pressão do gás para garantir a estabilidade do processo de revestimento e a qualidade da camada de filme.
6.1 Sistema de Fornecimento de Gás
O sistema de fornecimento de gás da máquina de revestimento a vácuo rolo a rolo inclui principalmente cilindros de gás, filtros de gás e válvulas redutoras de pressão.
• Cilindros de Gás: Os cilindros de gás armazenam o gás necessário para o processo de revestimento. O gás no cilindro deve ser de alta pureza para evitar impurezas que afetem a qualidade do filme. Além disso, os cilindros de gás são equipados com manômetros para monitorar o volume restante de gás.
• Filtros de Gás: Filtros de gás são usados para remover impurezas do gás. O gás do cilindro pode conter vestígios de impurezas, que serão depositadas na superfície da teia ou na fonte de revestimento durante o processo de revestimento, levando a defeitos de filme. Portanto, a máquina de revestimento a vácuo rolo a rolo é geralmente equipada com filtros de vários estágios para garantir a pureza do gás.
• Válvulas Redutoras de Pressão: As válvulas redutoras de pressão reduzem a alta pressão do gás no cilindro para uma pressão baixa adequada ao processo de revestimento. A pressão do gás no cilindro é geralmente alta, enquanto a pressão necessária para o processo de revestimento é geralmente baixa. A válvula redutora de pressão pode estabilizar a pressão de saída, evitando flutuações de pressão que afetam a vazão do gás.
6.2 Sistema de Controle de Fluxo de Gás
O sistema de controle de fluxo de gás é o núcleo do sistema de controle de gás da máquina de revestimento a vácuo rolo a rolo, que controla a taxa de fluxo do gás que entra na câmara de vácuo. A precisão da taxa de fluxo de gás afeta diretamente a espessura e a composição do filme - por exemplo, na produção de filmes condutores por pulverização catódica, a taxa de fluxo de diferentes gases determina a resistividade do filme. Dispositivos comuns de controle de fluxo de gás em máquinas de revestimento a vácuo rolo a rolo incluem:
• Controlador de fluxo de massa: É um dispositivo de controle de fluxo de alta precisão que controla a vazão do gás medindo o fluxo de massa do gás. Possui alta precisão de controle e velocidade de resposta rápida, o que é adequado para máquinas de revestimento a vácuo rolo a rolo que exigem controle preciso da taxa de fluxo de gás. Pode ser calibrado para diferentes gases e possui boa compatibilidade.
• Válvula Agulha: A válvula agulha controla a taxa de fluxo de gás ajustando a abertura do núcleo da válvula. Possui estrutura simples e baixo custo, mas sua precisão de controle é baixa, o que é adequado para máquinas de revestimento a vácuo rolo a rolo com baixos requisitos de controle de fluxo de gás.
O sistema de controle de fluxo de gás da máquina de revestimento a vácuo rolo a rolo é um sistema de circuito fechado. O controlador de fluxo de massa ou válvula agulha ajusta a vazão de gás de acordo com o sinal de controle enviado pelo controlador lógico programável, e o sensor de fluxo detecta a vazão real e a alimenta de volta ao controlador lógico programável para formar um controle de circuito fechado, garantindo a estabilidade da vazão de gás.
6.3 Sistema de exaustão de gás
O sistema de exaustão de gás é usado para descarregar o excesso de gás na câmara de vácuo da máquina de revestimento a vácuo rolo a rolo para manter a estabilidade do grau de vácuo. Geralmente é composto por uma unidade de bomba de vácuo e um coletor de gás. O coletor de gás é instalado entre a câmara de vácuo e a bomba de vácuo, que pode capturar o gás condensável nos gases de exaustão para evitar contaminar a bomba de vácuo. Por exemplo, no revestimento por evaporação de filmes metálicos, o coletor de gás pode capturar o excesso de vapor metálico, impedindo-o de entrar na bomba de difusão e afetando a eficiência do bombeamento.
7. Coordenação e operação de componentes na máquina de revestimento a vácuo rolo a rolo
A máquina de revestimento a vácuo rolo a rolo é um sistema complexo composto por vários componentes, e a operação coordenada de cada componente é a chave para garantir uma produção estável. O processo típico de operação da máquina de revestimento a vácuo rolo a rolo é o seguinte:
- Etapa de Preparação: O operador instala o rolo de banda no mecanismo de desenrolamento e o rolo vazio no mecanismo de enrolamento; define os parâmetros do processo através da interface homem-máquina; verifica o status de cada componente.
- Estágio de bombeamento de vácuo: O controlador lógico programável controla a unidade de bomba de vácuo para iniciar em sequência para extrair o ar na câmara de vácuo. O sensor de vácuo detecta o grau de vácuo em tempo real e o envia de volta ao controlador lógico programável. Quando o grau de vácuo atinge o valor definido, o controlador lógico programável envia um sinal para entrar no próximo estágio.
- Estágio de pré-aquecimento da teia: O sistema de transporte da teia é iniciado e a teia é alimentada na câmara de vácuo; o rolo de pré-aquecimento pré-aquece a teia até a temperatura definida para remover umidade e impurezas. O sistema de controle de tensão ajusta as velocidades de desenrolamento e enrolamento para manter a tensão da banda dentro da faixa definida.
- Estágio de Revestimento: O sistema de fonte de revestimento é iniciado; as partículas de revestimento são depositadas na superfície da teia para formar uma camada de película. O sensor de espessura do filme detecta a espessura do filme em tempo real e ajusta a potência da fonte de revestimento ou a velocidade da banda para garantir que a espessura do filme atenda aos requisitos. O sistema de aquecimento e resfriamento mantém a temperatura da câmara de vácuo, da fonte de revestimento e da tela nos valores definidos.
- Estágio de enrolamento: A teia revestida é resfriada pelo rolo de resfriamento e depois enrolada em um rolo pelo mecanismo de enrolamento. O controlador lógico programável registra os dados de produção e monitora o status operacional de cada componente. Se ocorrer uma falha, o sistema emite um alarme imediato e toma medidas de proteção.
- Estágio de desligamento: Após a conclusão do revestimento, o sistema de fonte de revestimento é desligado primeiro; então a unidade da bomba de vácuo é desligada em sequência; a câmara de vácuo é ventilada à pressão atmosférica; o operador remove o rolo de banda revestido e limpa o equipamento.
8. Seleção e manutenção de componentes para máquina de revestimento a vácuo rolo a rolo
8.1 Seleção de Componentes
A seleção de componentes para a máquina de revestimento a vácuo rolo a rolo precisa ser baseada nos requisitos de produção para garantir o desempenho e a economia do equipamento.
• Sistema de Vácuo: Para máquinas de revestimento a vácuo rolo a rolo que exigem altos graus de vácuo, uma unidade de bomba molecular deve ser selecionada; para a produção geral de filmes metálicos, uma unidade de bomba de difusão pode ser selecionada para reduzir custos.
• Sistema de Transporte de Teia: Para materiais de teia finos e fáceis de deformar, um sistema de controle de tensão acionado por servo motor e rolos-guia de alta precisão devem ser selecionados; para materiais de banda larga, um sistema de rolos multi-guia e um dispositivo de correção de desvio duplo devem ser selecionados.
• Sistema de Fonte de Revestimento: Para produção de filmes metálicos, uma fonte de evaporação pode ser selecionada; para a produção de filmes compostos, um alvo de pulverização catódica deve ser selecionado; para a produção de filmes cerâmicos, um dispositivo de reação deve ser selecionado.
• Sistema de Controle: Para máquinas de revestimento a vácuo rolo a rolo de alta velocidade e alta precisão, um controlador lógico programável de nível industrial e um sistema servo de alta resposta devem ser selecionados; para produção em pequena escala, um controlador lógico programável de uso geral e um sistema de motor de passo podem ser selecionados para reduzir custos.
8.2 Manutenção de Componentes
A manutenção regular dos componentes da máquina de revestimento a vácuo rolo a rolo é crucial para prolongar a vida útil do equipamento e garantir uma produção estável.
• Sistema de Vácuo: Verifique regularmente o nível e a qualidade do óleo da bomba mecânica e substitua o óleo regularmente; limpe regularmente o filtro da bomba molecular; verifique regularmente a estanqueidade da câmara de vácuo e substitua o O-ring se houver vazamento de ar.
• Sistema de Transporte de Tela: Limpe regularmente a superfície do rolo guia para evitar contaminação; verifique regularmente o sensor de tensão e calibre-o caso haja desvio; lubrifique regularmente os rolamentos dos mecanismos de desenrolamento e enrolamento.
• Sistema de Fonte de Revestimento: Limpe o cadinho da fonte de evaporação após cada lote de produção para remover materiais de revestimento residuais; verifique regularmente se há desgaste no alvo de pulverização catódica e substitua o alvo quando o desgaste atingir um determinado nível; limpe regularmente o filtro de gás do dispositivo de reação.
• Sistema de Controle: Faça backup regularmente dos parâmetros do processo e do programa do controlador lógico programável para evitar perda de dados; limpe regularmente a tela da interface homem-máquina para evitar que a poeira afete a operação; verifique regularmente a fiação do sensor e do atuador para garantir um bom contato.
9. Desenvolvimento Futuro
Tendências de componentes em máquinas de revestimento a vácuo rolo a rolo Com o desenvolvimento contínuo de indústrias como eletrônica flexível, nova energia e embalagens avançadas, a máquina de revestimento a vácuo rolo a rolo está avançando em direção a maior velocidade, maior precisão e mais inteligência, e seus componentes também estão enfrentando novas tendências de desenvolvimento.
• Componentes Inteligentes: O sistema de controle da máquina de revestimento a vácuo rolo a rolo adotará tecnologia de inteligência artificial para realizar o controle adaptativo dos parâmetros do processo. Por exemplo, o sistema de IA pode ajustar automaticamente o grau de vácuo, a velocidade do revestimento e a taxa de fluxo do gás de acordo com os dados em tempo real da espessura, tensão e temperatura do filme, melhorando a estabilidade da qualidade do revestimento. Além disso, os sensores evoluirão para a miniaturização e integração, e sensores multifuncionais serão amplamente utilizados para reduzir o número de componentes e melhorar a confiabilidade do sistema.
• Componentes de alta eficiência: A unidade de bomba de vácuo evoluirá para alta velocidade de bombeamento e baixo consumo de energia. Por exemplo, o novo tipo de bomba scroll seca não tem poluição por óleo e alta eficiência de bombeamento, o que é adequado para máquinas de revestimento a vácuo rolo a rolo ecologicamente corretas; o alvo de pulverização catódica se desenvolverá em direção a alta densidade e longa vida útil, e o alvo composto pode melhorar a taxa de pulverização catódica e reduzir o custo de produção. Além disso, o sistema de transporte de banda adotará um sistema linear acionado por motor, que possui maior velocidade e precisão, e pode atender aos requisitos de máquinas de revestimento a vácuo rolo a rolo de alta velocidade.
• Componentes ecológicos: Com o aumento dos requisitos de proteção ambiental, os componentes da máquina de revestimento a vácuo rolo a rolo prestarão mais atenção à proteção ambiental. Por exemplo, a bomba de vácuo utilizará óleo lubrificante ecológico, que é biodegradável e não tóxico; a fonte de revestimento evoluirá para uma tecnologia de revestimento de baixa temperatura, reduzindo o consumo de energia e as emissões; o sistema de controle de gás adotará um sistema de recuperação de gás em circuito fechado, que pode reciclar o excesso de gás para reduzir o desperdício de gás e a poluição ambiental.
Conclusão
A máquina de revestimento a vácuo rolo a rolo é um equipamento complexo de alta precisão composto por vários componentes principais. Cada componente desempenha um papel crucial no processo de revestimento. O sistema de vácuo cria o ambiente de vácuo necessário para o revestimento; o sistema de transporte da web garante o funcionamento estável da web; o sistema de fonte de revestimento realiza a deposição da camada de filme; o sistema de aquecimento e resfriamento mantém a temperatura ambiente estável; o sistema de controle coordena a operação de todos os componentes; o sistema de controle de gás garante a pureza e estabilidade do gás de revestimento.
Compreender as funções, princípios de funcionamento e métodos de manutenção desses componentes é essencial para profissionais envolvidos na produção, aquisição e manutenção de máquinas de revestimento a vácuo rolo a rolo. Com o desenvolvimento contínuo da tecnologia, os componentes da máquina de revestimento a vácuo rolo a rolo se tornarão mais inteligentes, eficientes e ecológicos, promovendo a máquina de revestimento a vácuo rolo a rolo a desempenhar um papel mais importante na indústria de manufatura de alta tecnologia. Esteja você otimizando os parâmetros do processo da máquina de revestimento a vácuo rolo a rolo existente ou selecionando uma nova máquina de revestimento a vácuo rolo a rolo, um conhecimento profundo de seus componentes o ajudará a tomar decisões mais científicas e obter melhores resultados de produção.
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