En la industria manufacturera moderna, la máquina de recubrimiento al vacío rollo a rollo se ha convertido en un equipo central indispensable en campos como el embalaje, la electrónica, la óptica y las nuevas energías. Realiza la deposición de películas funcionales sobre materiales de banda flexible en condiciones de vacío, mejorando así el rendimiento del material y ampliando su alcance de aplicación. Para los profesionales dedicados a la producción de películas, la adquisición de equipos o el mantenimiento, comprender los componentes principales de la máquina de recubrimiento al vacío rollo a rollo no solo es la base para garantizar una producción estable, sino también la clave para optimizar los parámetros del proceso y reducir las tasas de falla. Este artículo analizará sistemáticamente los componentes principales de la máquina de revestimiento al vacío rollo a rollo, explicará sus funciones, principios de funcionamiento e impactos en la calidad del revestimiento y le ayudará a obtener una comprensión integral de este equipo de alta precisión.
1. Sistema de vacío: la base central de la máquina de revestimiento al vacío rollo a rollo
El sistema de vacío es el "corazón" de la máquina de revestimiento al vacío rollo a rollo, ya que crea y mantiene el ambiente de alto vacío necesario para el proceso de revestimiento. Sin un entorno de vacío estable y confiable, las partículas de recubrimiento chocarán con las moléculas de aire en grandes cantidades durante el proceso de deposición, lo que provocará defectos como espesores desiguales de la película, burbujas y mala adhesión. El sistema de vacío de la máquina de revestimiento al vacío rollo a rollo consta principalmente de dos partes: la cámara de vacío y la unidad de bomba de vacío.
1.1 Cámara de vacío
La cámara de vacío es el "taller" donde la máquina de recubrimiento al vacío rollo a rollo completa el proceso de recubrimiento. Es un recipiente sellado fabricado en acero inoxidable de alta resistencia para soportar la presión atmosférica y garantizar la hermeticidad a largo plazo. El diseño de la cámara de vacío debe cumplir múltiples requisitos: primero, debe tener suficiente espacio interno para acomodar el sistema de transmisión de banda, el sistema de fuente de recubrimiento y otros componentes; en segundo lugar, su pared interior debe ser lisa y fácil de limpiar para evitar que el polvo o sustancias residuales afecten la calidad de la película; tercero, está equipado con múltiples bridas e interfaces para conectar la unidad de bomba de vacío, el sistema de control de gas y los sensores.
En el funcionamiento de la máquina de revestimiento al vacío rollo a rollo, la estanqueidad de la cámara de vacío determina directamente si se puede alcanzar el grado de vacío requerido. Los puntos comunes de fuga de aire incluyen sellos de bridas, cerraduras de puertas y conexiones de interfaz. Por lo tanto, los fabricantes suelen utilizar juntas tóricas de alta calidad para sellar y realizar pruebas periódicas de detección de fugas para garantizar la estanqueidad de la cámara. Además, algunas máquinas de revestimiento al vacío de rollo a rollo de gran escala están diseñadas con una cámara de vacío de tipo dividido, que es conveniente para el mantenimiento y reemplazo de componentes internos, especialmente cuando se trata de materiales en banda de ancho ancho.
1.2 Unidad de bomba de vacío
La unidad de bomba de vacío es la "fuente de energía" que extrae el aire de la cámara de vacío de la máquina de revestimiento al vacío rollo a rollo. Dado que el proceso de recubrimiento requiere diferentes niveles de vacío, una sola bomba de vacío no puede cumplir los requisitos. Por lo tanto, la unidad de bomba de vacío de la máquina de revestimiento al vacío rollo a rollo suele ser una combinación de múltiples bombas con diferentes velocidades de bombeo y rangos de vacío, que funcionan en etapas para lograr el grado de vacío objetivo.
·Bomba de vacío mecánica: como bomba de primera etapa, se utiliza principalmente para extraer el aire de la cámara de vacío a un estado de vacío bajo. Los tipos comunes incluyen bombas de paletas rotativas y bombas de raíces. La bomba de paletas rotativas tiene una estructura simple y de bajo costo, que es adecuada para máquinas de recubrimiento al vacío de rollo a rollo de tamaño pequeño y mediano; la bomba de raíces tiene una gran velocidad de bombeo y puede reducir rápidamente la presión en la cámara, que a menudo se usa en máquinas de recubrimiento al vacío de rollo a rollo de gran escala o de alta velocidad.
·Bomba de alto vacío: después de que la bomba mecánica completa la etapa de bajo vacío, la bomba de alto vacío extrae aún más el gas restante en la cámara para alcanzar el estado de alto vacío requerido para el recubrimiento. Los tipos comunes incluyen bombas de difusión y bombas moleculares. La bomba de difusión utiliza vapor de aceite a alta temperatura para impulsar moléculas de gas y tiene una alta velocidad de bombeo para gases no condensables, que se usa ampliamente en máquinas de recubrimiento al vacío de rollo a rollo de tipo evaporación; la bomba molecular utiliza palas de rotor giratorias de alta velocidad para "golpear" las moléculas de gas y descargarlas, con un alto grado de vacío y sin contaminación por aceite, lo cual es adecuado para máquinas de recubrimiento al vacío de rollo a rollo que requieren capas de película de alta pureza.
La coordinación de la unidad de bomba de vacío es crucial para la eficiencia de la máquina de revestimiento al vacío rollo a rollo. Si la velocidad de bombeo de la bomba mecánica es insuficiente, prolongará el tiempo para alcanzar el vacío bajo; Si la bomba de alto vacío falla, será imposible alcanzar el grado de vacío objetivo, lo que provocará defectos en el recubrimiento. Por lo tanto, en el mantenimiento diario de la máquina de recubrimiento al vacío rollo a rollo, es necesario verificar periódicamente el nivel de aceite de la bomba mecánica, limpiar el filtro de la bomba molecular y reemplazar las partes vulnerables para garantizar el funcionamiento estable de la unidad de la bomba de vacío.
2. Sistema de transporte web: garantizar la estabilidadOperaciónde materiales web en máquina de recubrimiento al vacío rollo a rollo
El sistema de transporte de banda es responsable del desenrollado, transporte y bobinado de materiales de banda flexible en la máquina de revestimiento al vacío rollo a rollo. Su requisito principal es garantizar que la banda funcione a una velocidad constante, tensión estable y sin desviaciones durante el proceso de recubrimiento; cualquier inestabilidad en el proceso de transporte causará defectos como irregularidades en el espesor de la película, arrugas en la banda o daños en los bordes. El sistema de transporte de banda de la máquina de recubrimiento al vacío rollo a rollo incluye principalmente mecanismos de desenrollado, mecanismos de devanado, sistemas de control de tensión y rodillos guía.
2.1 Mecanismo de desenrollado
El mecanismo de desenrollado está ubicado en la entrada de la cámara de vacío de la máquina de recubrimiento al vacío rollo a rollo y se utiliza para alimentar continuamente el material en banda enrollado al área de recubrimiento. Sus componentes clave incluyen un rodillo desenrollador, un rodillo prensador de banda y un dispositivo de corrección de desviación. El rodillo desenrollador está conectado a un motor regulador de velocidad, que ajusta la velocidad de desenrollado según la velocidad del recubrimiento; el rodillo de presión de la banda se utiliza para aplanar la banda y evitar que entren burbujas de aire en la cámara de vacío con la banda; el dispositivo de corrección de desviaciones monitorea la posición del borde de la banda en tiempo real. Si la banda se desvía, ajusta la posición del rodillo desenrollador para garantizar que la banda siga la ruta preestablecida.
En el diseño del mecanismo de desenrollado de la máquina de recubrimiento al vacío rollo a rollo, es necesario considerar las características de los diferentes materiales en banda. Por ejemplo, las películas plásticas delgadas son propensas a deformarse, por lo que el rodillo desenrollador debe tener una superficie lisa y una dureza adecuada; Las láminas metálicas tienen una gran rigidez, por lo que la velocidad de desenrollado debe ser más estable para evitar fluctuaciones de tensión. Además, algunas máquinas de revestimiento al vacío rollo a rollo están equipadas con un dispositivo de precalentamiento en el extremo de desenrollado para eliminar la humedad y las impurezas de la superficie de la banda, lo que ayuda a mejorar la adhesión de la capa de película.
2.2 Mecanismo de bobinado
El mecanismo de bobinado está ubicado a la salida de la cámara de vacío de la máquina de recubrimiento al vacío rollo a rollo y se utiliza para enrollar la banda recubierta en un rollo limpio. De manera similar al mecanismo de desenrollado, también incluye un rodillo de bobinado, un rodillo de presión de la banda y un dispositivo de control de tensión. El rodillo de bobinado es accionado por un motor de torsión o un servomotor, que ajusta la tensión de bobinado de acuerdo con el diámetro de la banda enrollada; cuando el diámetro del rollo aumenta, es necesario reducir ligeramente la velocidad de bobinado para mantener una tensión constante; El rodillo de presión de la banda presiona firmemente la banda recubierta para evitar que se enrolle flojamente y garantizar la densidad del rollo.
La calidad del mecanismo de bobinado afecta directamente al procesamiento posterior de la banda. Por ejemplo, si la tensión de bobinado es demasiado alta, la banda puede estirarse o incluso romperse; Si la tensión es demasiado baja, el rollo puede estar flojo y propenso a que las capas se deslicen. Por lo tanto, la máquina de recubrimiento al vacío rollo a rollo generalmente utiliza un sistema de control de tensión de circuito cerrado para el mecanismo de bobinado, que recopila señales de tensión a través de sensores y ajusta la velocidad del motor en tiempo real para garantizar una tensión estable durante todo el proceso de bobinado.
2.3 Sistema de control de tensión
El sistema de control de tensión es el "centro neurálgico" del sistema de transporte de la banda en la máquina de revestimiento al vacío rollo a rollo. Coordina los mecanismos de desenrollado y enrollado para mantener la tensión de la web dentro del rango establecido. El sistema de control de tensión incluye principalmente sensores, controladores y actuadores de tensión. El sensor de tensión está instalado entre los mecanismos de desenrollado y bobinado para detectar la tensión de la banda en tiempo real; el controlador compara el valor de tensión detectado con el valor establecido y envía señales de ajuste al actuador; el actuador ajusta la velocidad de desenrollado o el par de devanado según las señales para equilibrar la tensión.
En las máquinas de recubrimiento al vacío de alta velocidad, la velocidad de respuesta del sistema de control de tensión es particularmente importante. Si el sistema responde demasiado lento, se producirán fluctuaciones de tensión cuando cambie la velocidad de la banda, lo que provocará desviaciones en el espesor de la película. Por lo tanto, las máquinas avanzadas de recubrimiento al vacío rollo a rollo generalmente utilizan servomotores con altas velocidades de respuesta y controladores de tensión digitales para mejorar la precisión y estabilidad del control de tensión.
2.4 Rodillos guía
Los rodillos guía están distribuidos por toda la trayectoria de transporte de la banda de la máquina de revestimiento al vacío rollo a rollo, incluido el interior y el exterior de la cámara de vacío. Su función principal es guiar la banda para que corra a lo largo de la trayectoria preestablecida y garantizar que la banda esté plana durante el proceso de recubrimiento. Los rodillos guía suelen estar hechos de acero inoxidable o aleación de aluminio y sus superficies están pulidas con un alto acabado para evitar rayar la banda. Además, algunos rodillos guía en la cámara de vacío están equipados con funciones de calentamiento o enfriamiento: el rodillo guía de calentamiento puede precalentar la banda para mejorar la uniformidad de la capa de película; el rodillo guía de enfriamiento puede enfriar la banda recubierta a tiempo para evitar que la capa de película se dañe debido a la alta temperatura.
La posición de instalación y el paralelismo de los rodillos guía tienen un gran impacto en el estado de funcionamiento de la banda. Si los rodillos guía no están paralelos, la banda se desviará; Si la superficie del rodillo guía está contaminada, dejará marcas en la red. Por lo tanto, en el mantenimiento diario de la máquina de recubrimiento al vacío rollo a rollo, es necesario limpiar periódicamente la superficie de los rodillos guía y comprobar su paralelismo y concentricidad.
3. Sistema de fuente de recubrimiento: el núcleo de la deposición de película en la máquina de recubrimiento al vacío rollo a rollo
El sistema de fuente de recubrimiento es la parte que genera partículas de recubrimiento en la máquina de recubrimiento al vacío rollo a rollo y las deposita sobre la superficie de la banda para formar una capa de película. El tipo de sistema fuente de recubrimiento determina la tecnología de recubrimiento y el rendimiento de la capa de película. Según las diferentes tecnologías de recubrimiento, el sistema de fuente de recubrimiento de la máquina de recubrimiento al vacío rollo a rodillo se puede dividir en fuentes de evaporación, objetivos de pulverización catódica y dispositivos de reacción.
3.1 Fuente de evaporación
El recubrimiento por evaporación es una de las tecnologías más utilizadas en máquinas de recubrimiento al vacío rollo a rodillo, especialmente adecuada para depositar películas metálicas y películas de óxido. La fuente de evaporación es el componente central del sistema de recubrimiento por evaporación, que calienta el material de recubrimiento a una temperatura alta para evaporarlo o sublimarlo, y las partículas de vapor generadas vuelan a la superficie de la red bajo la acción del vacío y se condensan para formar una película. Los tipos comunes de fuentes de evaporación en las máquinas de recubrimiento al vacío de rollo a rollo incluyen:
• Fuente de evaporación por resistencia: Utiliza un alambre metálico de alta resistencia o un crisol para calentar el material de recubrimiento. Cuando una corriente eléctrica pasa a través del material de resistencia, genera calor para fundir o evaporar el material de recubrimiento. La fuente de evaporación por resistencia tiene una estructura simple y de bajo costo, lo que es adecuada para materiales de recubrimiento con puntos de fusión bajos. Sin embargo, su temperatura de calentamiento es limitada y no es adecuado para materiales con alto punto de fusión.
• Fuente de evaporación por haz de electrones: Utiliza un cañón de electrones para emitir haces de electrones de alta energía, que se enfocan en la superficie del material de recubrimiento para calentarlo. La fuente de evaporación por haz de electrones tiene una alta temperatura de calentamiento y puede evaporar casi todos los metales y no metales. Además, el haz de electrones está concentrado y el área de calentamiento es pequeña, lo que puede evitar la contaminación de la capa de película por el material del crisol. Por lo tanto, se utiliza ampliamente en máquinas de recubrimiento al vacío rollo a rollo que requieren capas de película de alta pureza.
• Fuente de evaporación por inducción: Utiliza corriente de inducción de alta frecuencia para generar un campo magnético alterno, que induce corrientes parásitas en el material de recubrimiento conductor para calentarlo. La fuente de evaporación por inducción tiene un calentamiento uniforme y una alta eficiencia, lo que es adecuada para materiales de recubrimiento con buena conductividad. A menudo se utiliza en máquinas de recubrimiento al vacío rollo a rollo para producir películas conductoras.
El diseño de la fuente de evaporación en la máquina de recubrimiento al vacío rollo a rollo debe considerar el ancho de la banda. Para materiales en banda de ancho ancho, generalmente se utiliza un sistema de evaporación de múltiples fuentes, donde se disponen múltiples fuentes de evaporación a lo largo de la dirección del ancho de la banda para garantizar un espesor de película uniforme. Además, la distancia entre la fuente de evaporación y la red también afecta la calidad de la película: una distancia demasiado corta dará lugar a un espesor de película desigual, mientras que una distancia demasiado larga reducirá la tasa de deposición.
3.2 Objetivo de pulverización
El recubrimiento por pulverización catódica es otra tecnología de recubrimiento importante en máquinas de recubrimiento al vacío de rollo a rodillo, que es adecuada para depositar películas duras, películas compuestas y películas multicapa. El objetivo de pulverización catódica es el componente central del sistema de recubrimiento de pulverización catódica. En el ambiente de alto vacío, se introduce gas inerte en la cámara de vacío de la máquina de recubrimiento al vacío rollo a rollo y se aplica un alto voltaje entre el objetivo y la banda para ionizar el gas inerte en iones. Los iones son acelerados por el campo eléctrico y bombardean la superficie del objetivo, y los átomos del objetivo son eliminados y depositados en la superficie de la red para formar una capa de película. El rendimiento del objetivo de pulverización catódica afecta directamente la calidad y la tasa de deposición de la capa de película. Los parámetros clave del objetivo de pulverización catódica incluyen:
• Pureza del material: La pureza del material objetivo debe ser alta; de lo contrario, se introducirán impurezas en la capa de la película, afectando el rendimiento de la película. Por ejemplo, en la producción de películas conductoras, la pureza del objetivo debe alcanzar un nivel alto para garantizar la conductividad de la película.
• Densidad: El objetivo con alta densidad tiene una estructura uniforme y una tasa de pulverización estable, lo que puede evitar la generación de partículas durante la pulverización. Por lo tanto, el objetivo de pulverización catódica de la máquina de recubrimiento al vacío rollo a rollo generalmente se fabrica mediante prensado en caliente o sinterización para mejorar su densidad.
• Tamaño y forma: el tamaño del objetivo está determinado por el ancho de la red. Para las máquinas de recubrimiento al vacío de rollo a rollo de ancho ancho, se utilizan objetivos de tiras largas, que se disponen a lo largo de la dirección del ancho de la banda para garantizar un espesor de película uniforme. Además, la forma del objetivo también afecta la eficiencia de la pulverización catódica: los objetivos cilíndricos tienen un área de pulverización más grande y una tasa de deposición más alta, lo que es adecuado para máquinas de revestimiento al vacío de rodillo a rodillo de alta velocidad.
Los tipos comunes de tecnologías de pulverización catódica en máquinas de revestimiento al vacío de rollo a rollo incluyen pulverización catódica de CC, pulverización catódica de RF y pulverización catódica con magnetrón. Entre ellos, la pulverización catódica con magnetrón es la más utilizada. Agrega un campo magnético cerca del objetivo para atrapar electrones, aumentar la tasa de ionización del gas inerte y mejorar la tasa de pulverización. Los objetivos de pulverización catódica con magnetrón se utilizan ampliamente en la producción de películas electrónicas flexibles, películas decorativas y películas de barrera funcionales.
3.3 Dispositivo de reacción
La deposición química de vapor es una tecnología de recubrimiento que utiliza reacciones químicas para generar sustancias formadoras de película en la superficie de la red. Es adecuado para depositar películas cerámicas y películas semiconductoras.
El dispositivo de reacción de la máquina de recubrimiento al vacío rollo a rollo incluye principalmente una cámara de reacción, un sistema de entrada de gas y un sistema de calentamiento. En el ambiente de vacío, el gas de reacción se introduce en la cámara de reacción y, bajo la acción del calentamiento o plasma, el gas de reacción sufre reacciones químicas para generar sustancias sólidas formadoras de película, que se depositan en la superficie de la red para formar una capa de película. El dispositivo de reacción de la máquina de recubrimiento al vacío rollo a rollo tiene altos requisitos para el control de las condiciones de reacción. La temperatura, la presión y el caudal de gas en la cámara de reacción deben controlarse con precisión para garantizar la uniformidad y pureza de la capa de película. Por ejemplo, en la producción de películas barrera para envases de alimentos, la temperatura de reacción generalmente se controla dentro de un cierto rango y el caudal de gas se ajusta de acuerdo con la velocidad de recubrimiento para garantizar el rendimiento de barrera de la película.
En comparación con el recubrimiento por evaporación y el recubrimiento por pulverización catódica, la deposición química de vapor tiene las ventajas de una buena adhesión de la película y un espesor uniforme de la película, pero su tasa de deposición es menor. Por lo tanto, se utiliza a menudo en máquinas de recubrimiento al vacío de rollo a rollo que requieren un alto rendimiento de la película pero no una alta velocidad de producción, como la producción de películas semiconductoras para electrónica flexible.
4. Sistema de calefacción y refrigeración: mantenimiento de una temperatura ambiente estable para la máquina de recubrimiento al vacío rollo a rollo
El proceso de recubrimiento de la máquina de recubrimiento al vacío rollo a rollo es muy sensible a la temperatura. Una temperatura demasiado alta o demasiado baja afectará la calidad de la capa de película y la estabilidad del equipo. El sistema de calentamiento y enfriamiento es responsable de ajustar la temperatura de la cámara de vacío, el material de la banda y la fuente de recubrimiento para mantener una temperatura ambiente estable para el proceso de recubrimiento.
4.1 Sistema de calefacción
El sistema de calentamiento de la máquina de revestimiento al vacío rollo a rollo tiene principalmente dos funciones: precalentar el material en banda y calentar la cámara de vacío.
• Precalentamiento de la red: Antes de que la red entre al área de recubrimiento, es necesario precalentarla para eliminar la humedad y las impurezas volátiles de la superficie. Esto no sólo puede mejorar la adhesión de la capa de película sino también evitar la generación de burbujas en la capa de película debido a la evaporación de la humedad durante el proceso de recubrimiento. El precalentamiento de la banda generalmente se completa mediante un rodillo de precalentamiento o un calentador de infrarrojos instalado en el extremo de desenrollado de la máquina de revestimiento al vacío rollo a rollo. La temperatura de precalentamiento está determinada por el material de la banda; por ejemplo, la temperatura de precalentamiento de algunas películas suele estar dentro de un cierto rango, mientras que la temperatura de precalentamiento de las láminas metálicas puede ser mayor.
• Calentamiento de la cámara de vacío: en algunos procesos de recubrimiento, la cámara de vacío necesita calentarse a una temperatura determinada para promover la reacción química del material de recubrimiento. El calentamiento de la cámara de vacío se realiza normalmente mediante camisas calefactoras o varillas calefactoras instaladas en la pared exterior de la cámara. La camisa calefactora se envuelve alrededor de la pared exterior de la cámara de vacío y calienta la cámara mediante calentamiento eléctrico; la varilla calefactora se inserta en la cámara y calienta directamente el ambiente interno. La temperatura de la cámara de vacío está controlada por un sensor de temperatura y un controlador, y la precisión suele estar dentro de un rango pequeño.
Además, la fuente de evaporación de la máquina de revestimiento al vacío rollo a rollo también tiene un sistema de calentamiento incorporado, que se utiliza para calentar el material de revestimiento hasta la temperatura de evaporación. La temperatura de calentamiento de la fuente de evaporación se controla mediante un termopar o un pirómetro óptico, y se requiere que la precisión sea alta para garantizar la estabilidad de la tasa de evaporación.
4.2 Sistema de refrigeración
El sistema de enfriamiento de la máquina de recubrimiento al vacío rollo a rollo se utiliza para enfriar la cámara de vacío, la fuente de recubrimiento y la banda recubierta para evitar el sobrecalentamiento.
• Enfriamiento de la cámara de vacío: Durante el funcionamiento de la máquina de recubrimiento al vacío rollo a rollo, la unidad de la bomba de vacío y la fuente de recubrimiento generarán mucho calor, lo que hará que la temperatura de la cámara de vacío aumente. Si la temperatura es demasiado alta, afectará la estanqueidad de la cámara y la estabilidad de la red. Por lo tanto, la pared exterior de la cámara de vacío suele estar equipada con una camisa de agua de refrigeración y se hace circular agua de refrigeración para eliminar el calor. Para máquinas de recubrimiento al vacío de rollo a rollo de pequeña escala, también se puede usar enfriamiento por aire, pero la eficiencia de enfriamiento es menor que el enfriamiento por agua.
• Enfriamiento de la fuente de recubrimiento: La fuente de recubrimiento generará mucho calor durante el proceso de recubrimiento. Si no se enfría a tiempo, el material de origen se dañará y la tasa de recubrimiento se verá afectada. El objetivo de pulverización generalmente se enfría mediante refrigeración interna por agua: el agua de refrigeración fluye a través del canal de enfriamiento dentro del objetivo para eliminar el calor; la fuente de evaporación del haz de electrones se enfría mediante enfriamiento por agua o enfriamiento por aceite, y el medio de enfriamiento circula a través de la camisa de enfriamiento del cañón de electrones para evitar que el cañón de electrones se sobrecaliente.
• Enfriamiento de la red: Después de recubrir la red, su temperatura aumentará debido al calor de la fuente de recubrimiento. Si no se enfría a tiempo, la red puede deformarse y la capa de película puede oxidarse. Por lo tanto, la máquina de revestimiento al vacío rollo a rollo suele estar equipada con un rodillo de enfriamiento a la salida de la cámara de vacío. El rodillo de enfriamiento está lleno internamente con agua de enfriamiento y la banda recubierta está en estrecho contacto con el rodillo de enfriamiento para lograr un enfriamiento rápido.
El sistema de calentamiento y enfriamiento de la máquina de recubrimiento al vacío rollo a rollo es un sistema de control de circuito cerrado. El sensor de temperatura recoge la señal de temperatura en tiempo real y la envía al controlador. El controlador ajusta la potencia de calentamiento o el caudal del medio de enfriamiento de acuerdo con la temperatura establecida para garantizar la estabilidad de la temperatura de cada pieza.
5. Sistema de control: el "cerebro" de la máquina de recubrimiento al vacío rollo a rollo
El sistema de control es el "cerebro" de la máquina de recubrimiento al vacío bobina a bobina, que integra y controla todos los componentes para garantizar el funcionamiento coordinado de todo el equipo. La naturaleza avanzada y la estabilidad del sistema de control determinan directamente el nivel de automatización, la eficiencia de producción y la calidad del recubrimiento de la máquina de recubrimiento al vacío rollo a rollo.
5.1 Componentes de hardware
El hardware del sistema de control de la máquina de recubrimiento al vacío rollo a rollo incluye principalmente un controlador lógico programable, una interfaz hombre-máquina, sensores y actuadores.
• Controlador Lógico Programable: Como núcleo del sistema de control, es responsable de procesar varias señales de entrada y enviar señales de control a los actuadores. El controlador lógico programable de la máquina de recubrimiento al vacío rollo a rollo generalmente adopta un diseño modular, que puede expandir los puntos de entrada/salida según la cantidad de componentes. Las máquinas avanzadas de recubrimiento al vacío rollo a rollo utilizan controladores lógicos programables de grado industrial con alta confiabilidad y rápida velocidad de respuesta.
• Interfaz Hombre-Máquina: Es la interfaz de operación entre el operador y la máquina de recubrimiento al vacío rollo a rollo. Suele ser una pantalla táctil, a través de la cual el operador puede configurar los parámetros del proceso, monitorear el estado operativo del equipo y ver información de fallas. La interfaz hombre-máquina de la máquina de recubrimiento al vacío rollo a rollo tiene un diseño fácil de usar: los parámetros clave se muestran en tiempo real con interfaces digitales o gráficas, y las indicaciones de fallas son claras y fáciles de entender, lo cual es conveniente para que el operador lo opere y mantenga.
• Sensores: Los sensores son los "ojos" del sistema de control, que recopilan varios parámetros del proceso de la máquina de recubrimiento al vacío rollo a rollo en tiempo real. Los sensores comunes incluyen sensores de vacío para detectar el grado de vacío de la cámara, sensores de tensión para detectar la tensión de la red, sensores de temperatura para detectar la temperatura de la fuente de recubrimiento y la red, y sensores de espesor de película para detectar el espesor de la capa de película. La precisión de los sensores afecta directamente la precisión del control de la máquina de recubrimiento al vacío rollo a rollo; por ejemplo, se requiere que la precisión del sensor de espesor de la película esté dentro de un rango pequeño para garantizar la uniformidad del espesor de la película.
• Actuadores: Los actuadores son las "manos" del sistema de control, que ejecutan las señales de control enviadas por el controlador lógico programable. Los actuadores comunes incluyen servomotores para accionar los mecanismos de desenrollado y devanado, motores paso a paso para ajustar la posición de la fuente de recubrimiento, válvulas solenoides para controlar el flujo de gas y convertidores de frecuencia para ajustar la velocidad de la bomba de vacío. La velocidad de respuesta y la precisión de los actuadores son cruciales para la estabilidad de la máquina de recubrimiento al vacío rollo a rollo; por ejemplo, el servomotor para el control de tensión debe tener un tiempo de respuesta rápido para hacer frente a fluctuaciones rápidas de tensión.
5.2 Funciones del software
El software del sistema de control de la máquina de recubrimiento al vacío rollo a rollo es el "alma" del sistema, que realiza el control lógico, la gestión de procesos y el diagnóstico de fallas del equipo.
• Control Lógico: El software controla el funcionamiento secuencial de cada componente de la máquina de recubrimiento al vacío rollo a rollo. Por ejemplo, antes de iniciar el proceso de recubrimiento, el software primero controla la unidad de bomba de vacío para extraer el aire de la cámara hasta el grado de vacío objetivo; luego inicia el sistema de transporte de la banda para hacer que la banda funcione a una velocidad constante; finalmente inicia el sistema de fuente de recubrimiento para comenzar el proceso de recubrimiento. Durante el proceso de recubrimiento, el software ajusta los parámetros de cada componente en tiempo real de acuerdo con las señales recopiladas por los sensores; por ejemplo, si el sensor de tensión detecta que la tensión de la banda es demasiado alta, el software reduce la velocidad de bobinado para reducir la tensión.
• Gestión de procesos: el software puede almacenar múltiples conjuntos de parámetros de proceso para diferentes requisitos de recubrimiento. El operador puede llamar al conjunto de parámetros correspondiente según la tarea de producción, lo que simplifica la operación y garantiza la consistencia de la calidad del recubrimiento. Además, el software puede registrar los datos de producción de la máquina de recubrimiento al vacío rollo a rollo, lo cual es conveniente para la trazabilidad y el análisis de calidad.
• Diagnóstico de fallas: El software tiene una función de diagnóstico de fallas, que monitorea el estado operativo de cada componente en tiempo real. Si ocurre una falla, el software enviará inmediatamente una señal de alarma a la interfaz hombre-máquina, mostrará la ubicación y la causa de la falla y tomará las medidas de protección correspondientes para evitar daños mayores al equipo. La función de diagnóstico de fallas de la máquina de recubrimiento al vacío rollo a rollo puede acortar en gran medida el tiempo de mantenimiento y mejorar la tasa de utilización del equipo.
6. Sistema de control de gas: garantía de la pureza y estabilidad del gas de recubrimiento en la máquina de recubrimiento al vacío rollo a rollo
En algunos procesos de recubrimiento de la máquina de recubrimiento al vacío rollo a rodillo, es necesario introducir un cierto tipo de gas en la cámara de vacío para participar en la reacción de recubrimiento o ajustar el grado de vacío. El sistema de control de gas es responsable de proporcionar gas de alta pureza y controlar el caudal y la presión del gas para garantizar la estabilidad del proceso de recubrimiento y la calidad de la capa de película.
6.1 Sistema de suministro de gas
El sistema de suministro de gas de la máquina de recubrimiento al vacío rollo a rollo incluye principalmente cilindros de gas, filtros de gas y válvulas reductoras de presión.
• Cilindros de gas: Los cilindros de gas almacenan el gas necesario para el proceso de recubrimiento. El gas del cilindro debe ser de alta pureza para evitar que las impurezas afecten la calidad de la película. Además, las bombonas de gas están equipadas con manómetros para controlar el volumen de gas restante.
• Filtros de gas: Los filtros de gas se utilizan para eliminar las impurezas del gas. El gas del cilindro puede contener trazas de impurezas, que se depositarán en la superficie de la banda o en la fuente de recubrimiento durante el proceso de recubrimiento, lo que provocará defectos en la película. Por lo tanto, la máquina de recubrimiento al vacío rollo a rollo generalmente está equipada con filtros de múltiples etapas para garantizar la pureza del gas.
• Válvulas reductoras de presión: Las válvulas reductoras de presión reducen la alta presión del gas en el cilindro a una presión baja adecuada para el proceso de recubrimiento. La presión del gas en el cilindro suele ser alta, mientras que la presión requerida para el proceso de recubrimiento suele ser baja. La válvula reductora de presión puede estabilizar la presión de salida y evitar fluctuaciones de presión que afecten el caudal de gas.
6.2 Sistema de control de flujo de gas
El sistema de control de flujo de gas es el núcleo del sistema de control de gas de la máquina de recubrimiento al vacío rollo a rollo, que controla el caudal del gas que ingresa a la cámara de vacío. La precisión del caudal de gas afecta directamente el espesor y la composición de la película; por ejemplo, en la producción de películas conductoras mediante recubrimiento por pulverización catódica, la relación del caudal de diferentes gases determina la resistividad de la película. Los dispositivos de control de flujo de gas comunes en las máquinas de recubrimiento al vacío de rollo a rollo incluyen:
• Controlador de flujo másico: Es un dispositivo de control de flujo de alta precisión que controla el caudal de gas midiendo el flujo másico del gas. Tiene una alta precisión de control y una velocidad de respuesta rápida, lo que es adecuado para máquinas de recubrimiento al vacío de rollo a rollo que requieren un control preciso del caudal de gas. Puede calibrarse para diferentes gases y tiene buena compatibilidad.
• Válvula de aguja: La válvula de aguja controla el caudal de gas ajustando la apertura del núcleo de la válvula. Tiene una estructura simple y bajo costo, pero su precisión de control es baja, lo que es adecuado para máquinas de recubrimiento al vacío de rollo a rollo con bajos requisitos de control del flujo de gas.
El sistema de control de flujo de gas de la máquina de recubrimiento al vacío rollo a rollo es un sistema de circuito cerrado. El controlador de flujo másico o válvula de aguja ajusta el caudal de gas de acuerdo con la señal de control enviada por el controlador lógico programable, y el sensor de flujo detecta el caudal real y lo devuelve al controlador lógico programable para formar un control de circuito cerrado, asegurando la estabilidad del caudal de gas.
6.3 Sistema de escape de gases
El sistema de escape de gas se utiliza para descargar el exceso de gas en la cámara de vacío de la máquina de recubrimiento al vacío rollo a rollo para mantener la estabilidad del grado de vacío. Suele estar compuesto por una unidad de bomba de vacío y una trampa de gas. La trampa de gas se instala entre la cámara de vacío y la bomba de vacío, que puede capturar el gas condensable en los gases de escape para evitar contaminar la bomba de vacío. Por ejemplo, en el recubrimiento por evaporación de películas metálicas, la trampa de gas puede capturar el exceso de vapor metálico, evitando que entre en la bomba de difusión y afectando la eficiencia del bombeo.
7. Coordinación y operación de componentes en la máquina de recubrimiento al vacío rollo a rollo
La máquina de revestimiento al vacío rollo a rollo es un sistema complejo compuesto de múltiples componentes, y la operación coordinada de cada componente es la clave para garantizar una producción estable. El proceso de operación típico de la máquina de recubrimiento al vacío rollo a rollo es el siguiente:
- Etapa de preparación: el operador instala el rollo de banda en el mecanismo de desenrollado y el rollo vacío en el mecanismo de devanado; establece los parámetros del proceso a través de la interfaz hombre-máquina; Comprueba el estado de cada componente.
- Etapa de bombeo de vacío: el controlador lógico programable controla la unidad de bomba de vacío para que se inicie en secuencia para extraer el aire en la cámara de vacío. El sensor de vacío detecta el grado de vacío en tiempo real y lo envía al controlador lógico programable. Cuando el grado de vacío alcanza el valor establecido, el controlador lógico programable envía una señal para ingresar a la siguiente etapa.
- Etapa de precalentamiento de la banda: se inicia el sistema de transporte de la banda y la banda se introduce en la cámara de vacío; el rodillo de precalentamiento precalienta la banda a la temperatura establecida para eliminar la humedad y las impurezas. El sistema de control de tensión ajusta las velocidades de desenrollado y bobinado para mantener la tensión de la banda dentro del rango establecido.
- Etapa de recubrimiento: se inicia el sistema de fuente de recubrimiento; las partículas de recubrimiento se depositan sobre la superficie de la red para formar una capa de película. El sensor de espesor de la película detecta el espesor de la película en tiempo real y ajusta la potencia de la fuente de recubrimiento o la velocidad de la banda para garantizar que el espesor de la película cumpla con los requisitos. El sistema de calefacción y refrigeración mantiene la temperatura de la cámara de vacío, la fuente de recubrimiento y la red en los valores establecidos.
- Etapa de bobinado: la banda recubierta se enfría mediante el rodillo de enfriamiento y luego se enrolla en un rollo mediante el mecanismo de bobinado. El controlador lógico programable registra los datos de producción y monitorea el estado operativo de cada componente. Si ocurre una falla, el sistema inmediatamente emite una alarma y toma medidas de protección.
- Etapa de apagado: una vez completado el recubrimiento, primero se apaga el sistema de fuente de recubrimiento; luego, la unidad de bomba de vacío se apaga en secuencia; la cámara de vacío se ventila a presión atmosférica; el operador retira el rollo de banda recubierto y limpia el equipo.
8. Selección y mantenimiento de componentes para la máquina de recubrimiento al vacío rollo a rollo
8.1 Selección de componentes
La selección de componentes para la máquina de recubrimiento al vacío rollo a rollo debe basarse en los requisitos de producción para garantizar el rendimiento y la rentabilidad del equipo.
• Sistema de Vacío: Para máquinas de recubrimiento al vacío de rollo a rollo que requieren altos grados de vacío, se debe seleccionar una unidad de bomba molecular; para la producción general de películas metálicas, se puede seleccionar una unidad de bomba de difusión para reducir costos.
• Sistema de transporte de banda: para materiales de banda delgada y fácil de deformar, se debe seleccionar un sistema de control de tensión accionado por servomotor y rodillos guía de alta precisión; para materiales de banda ancha, se debe seleccionar un sistema de rodillos de guía múltiple y un dispositivo de corrección de desviación doble.
• Sistema de fuente de recubrimiento: para la producción de películas metálicas, se puede seleccionar una fuente de evaporación; para la producción de películas compuestas, se debe seleccionar un objetivo de pulverización catódica; para la producción de películas cerámicas, se debe seleccionar un dispositivo de reacción.
• Sistema de control: Para máquinas de recubrimiento al vacío de alta velocidad y alta precisión, se debe seleccionar un controlador lógico programable de grado industrial y un sistema servo de alta respuesta; para la producción a pequeña escala, se puede seleccionar un controlador lógico programable de uso general y un sistema de motor paso a paso para reducir costos.
8.2 Mantenimiento de componentes
El mantenimiento regular de los componentes de la máquina de recubrimiento al vacío rollo a rollo es crucial para extender la vida útil del equipo y garantizar una producción estable.
• Sistema de vacío: compruebe periódicamente el nivel y la calidad del aceite de la bomba mecánica y reemplace el aceite periódicamente; limpiar periódicamente el filtro de la bomba molecular; compruebe periódicamente la estanqueidad de la cámara de vacío y reemplace la junta tórica si hay una fuga de aire.
• Sistema de Transporte de Web: Limpiar periódicamente la superficie del rodillo guía para evitar contaminación; comprobar periódicamente el sensor de tensión y calibrarlo si hay una desviación; Lubrique periódicamente los cojinetes de los mecanismos de desenrollado y enrollado.
• Sistema de fuente de recubrimiento: limpie el crisol de la fuente de evaporación después de cada lote de producción para eliminar los materiales de recubrimiento residuales; compruebe periódicamente el desgaste del objetivo de pulverización y reemplace el objetivo cuando el desgaste alcance un cierto nivel; Limpie periódicamente el filtro de gas del dispositivo de reacción.
• Sistema de control: haga una copia de seguridad de los parámetros del proceso y del programa del controlador lógico programable periódicamente para evitar la pérdida de datos; limpie la pantalla de la interfaz hombre-máquina con regularidad para evitar que el polvo afecte el funcionamiento; Compruebe periódicamente el cableado del sensor y del actuador para garantizar un buen contacto.
9. Desarrollo futuro
Tendencias de los componentes de la máquina de revestimiento al vacío rollo a rollo Con el desarrollo continuo de industrias como la electrónica flexible, las nuevas energías y los envases avanzados, la máquina de revestimiento al vacío rollo a rollo avanza hacia una mayor velocidad, mayor precisión y más inteligencia, y sus componentes también enfrentan nuevas tendencias de desarrollo.
• Componentes inteligentes: El sistema de control de la máquina de recubrimiento al vacío rollo a rollo adoptará tecnología de inteligencia artificial para realizar un control adaptativo de los parámetros del proceso. Por ejemplo, el sistema de IA puede ajustar automáticamente el grado de vacío, la velocidad del recubrimiento y el caudal de gas de acuerdo con los datos en tiempo real del espesor, la tensión y la temperatura de la película, mejorando la estabilidad de la calidad del recubrimiento. Además, los sensores evolucionarán hacia la miniaturización y la integración, y se utilizarán ampliamente sensores multifuncionales para reducir el número de componentes y mejorar la fiabilidad del sistema.
• Componentes de alta eficiencia: La unidad de bomba de vacío se desarrollará hacia una alta velocidad de bombeo y un bajo consumo de energía. Por ejemplo, el nuevo tipo de bomba scroll seca no contamina por aceite y tiene una alta eficiencia de bombeo, lo que es adecuado para máquinas de revestimiento al vacío de rollo a rollo respetuosas con el medio ambiente; el objetivo de pulverización catódica se desarrollará hacia una alta densidad y una larga vida útil, y el objetivo compuesto puede mejorar la tasa de pulverización catódica y reducir el costo de producción. Además, el sistema de transporte de banda adoptará un sistema impulsado por motor lineal, que tiene mayor velocidad y precisión, y puede cumplir con los requisitos de las máquinas de revestimiento al vacío de rollo a rollo de alta velocidad.
• Componentes ecológicos: Con el aumento de los requisitos de protección ambiental, los componentes de la máquina de recubrimiento al vacío rollo a rollo prestarán más atención a la protección ambiental. Por ejemplo, la bomba de vacío utilizará aceite lubricante ecológico, que es biodegradable y no tóxico; la fuente de recubrimiento evolucionará hacia una tecnología de recubrimiento de baja temperatura, reduciendo el consumo de energía y las emisiones; el sistema de control de gas adoptará un sistema de recuperación de gas de circuito cerrado, que puede reciclar el exceso de gas para reducir el desperdicio de gas y la contaminación ambiental.
Conclusión
La máquina de revestimiento al vacío rollo a rollo es un equipo complejo de alta precisión compuesto por múltiples componentes centrales. Cada componente juega un papel crucial en el proceso de recubrimiento. El sistema de vacío crea el ambiente de vacío necesario para el recubrimiento; el sistema de transporte de la web garantiza el funcionamiento estable de la web; el sistema de fuente de recubrimiento realiza la deposición de la capa de película; el sistema de calefacción y refrigeración mantiene la temperatura ambiente estable; el sistema de control coordina el funcionamiento de todos los componentes; el sistema de control de gas garantiza la pureza y estabilidad del gas de recubrimiento.
Comprender las funciones, los principios de funcionamiento y los métodos de mantenimiento de estos componentes es esencial para los profesionales dedicados a la producción, adquisición y mantenimiento de máquinas de recubrimiento al vacío rollo a rollo. Con el desarrollo continuo de la tecnología, los componentes de la máquina de revestimiento al vacío rollo a rollo se volverán más inteligentes, eficientes y ecológicos, lo que promoverá que la máquina de revestimiento al vacío rollo a rollo desempeñe un papel más importante en la industria manufacturera de alta tecnología. Ya sea que esté optimizando los parámetros del proceso de la máquina de revestimiento al vacío rollo a rollo existente o seleccionando una nueva máquina de revestimiento al vacío rollo a rollo, un conocimiento profundo de sus componentes le ayudará a tomar decisiones más científicas y lograr mejores resultados de producción.
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