本发明涉及涂布,特别涉及一种涂布装置及其使用方法。
背景技术:
1、狭缝式挤压涂布模头在光学膜、塑料膜、锂电池极片、氢燃料电池、光伏钙钛矿薄膜产品生产中应用广泛。涂布行业多以干膜厚度或面密度一致性cov值作为衡量涂布质量好坏的重要指标,涂布宽度方向的干膜一致性主要受涂布浆料流变特性、模头流道设计、模头加工、安装调试等环节影响。调试验收阶段的涂布质量好坏,能直接或间接地表明涂布模头厂家对挤压涂布模头的应用能力。
2、在锂电池涂布场景下,涂布横向一致性目标值一般为cov≤±0.5%~±1%,由于涂布浆料粘度大、涂层厚、涂速快,为减小涂布压力,实现稳定良好涂布,多采用约0.5~1.5mm厚的垫片,大多数采用可调式的狭缝式挤压涂布模头,例如千分尺调节涂布模头、闭环电机调节涂布模头、推拉杆调节涂布模头、子母螺丝调节涂布模头、锁模螺栓调节涂布模头,大多数情况下可以获得良好的调节效果,亦存在由于机械结构干涉等原因无法调节的情况。
3、在光伏钙钛矿薄膜等干膜厚度介于0.5~1μm的超薄涂布场景下,涂布横向一致性目标值一般为cov≤±2%~±5%,由于涂布浆料粘度较低、涂层薄、涂速慢,多采用0.05~0.15mm的薄垫片,大多数采用不带调节机构的狭缝式挤压涂布模头。一般稳定成膜后的干膜厚度横向分布趋势为中间厚两侧薄,或两侧厚中间薄,由于垫片过薄而无法使用调节机构,一般而言,中间厚两侧薄,可以采用更换薄垫片的方式改善,两侧厚中间薄可以采用厚垫片加以改善,但当涂布横向一致性超过±5%时,涂布一致性不达标,继续加厚垫片仍无法达到预期的涂布横向一致性,最终涂布质量较差,且由于无法调节,最终影响生产进度。
4、现有的技术方案中,如cn216727951u,采用在垫片的流道中间设置子垫片,通过限制中间部分的流量来改善涂布横向一致性。这种结构存在如下的问题:(1)子垫片只能调节中间厚两边薄的问题,无法解决中间薄,两边厚的问题;(2)当母垫片很薄时,子垫片上面的凸起或凹槽难以加工。
技术实现思路
1、本发明的目的在于提供一种涂布装置及其使用方法,使得流体流经中间路线和两侧路线时所受的流动阻力相同,从使得流体流量的横向分配一致性更好,提升涂布横向一致性。
2、为实现上述目的,本发明提供如下技术方案:
3、一种涂布装置,包括涂布模头及第一垫片,所述涂布模头包括上模头和下模头,所述第一垫片设于所述上模头和下模头之间,所述第一垫片设有第一流道,还包括第二垫片,所述第二垫片与所述第一垫片堆叠设置,所述第二垫片设有第二流道,所述第二流道与所述第一流道形成堆叠流道,使得流体所受的流动阻力相同。
4、进一步地,所述第二流道的底壁依次设有a点、b点及c点,其中a点及c点分别位于底壁的两端,b点位于底壁的中间,ac直线平行于模头长边,b点位于直线ac的垂直平分线上;∠bac和∠bca的角度均为θ,若b点凸出于a点及c点连线的前端,则θ<0,若b点凹陷于a点及c点连线的后端,则θ>0;仅使用第一垫片时,若干膜厚度或面密度分布趋势为中间大于两侧,则采用θ<0,反之采用θ>0。
5、进一步地,θ角的取值通过以下公式确定:
6、θ=[57.29578·arctan(2·cov·lc/lb)]°;
7、其中,cov为涂布横向一致性数值;lb为狭缝阻流流道长度,该长度等于直线ac的长度,即lb=lac;lc为狭缝阻流流道宽度。
8、进一步地,b点距离模头唇口垂向长度为lm,lm的取值范围如下:
9、当θ>0时,0.5·lb·tanθ≤lm≤lc;
10、当θ<0时,0≤lm≤lc-0.5·lb·tanθ。
11、进一步地,所述第二流道的底壁与斜边ab和斜边bc重合。
12、进一步地,所述第二流道的底壁为弧形,a点、b点及c点为弧线上的三点。
13、进一步地,a、b点和b、c点分别做圆弧ab和圆弧bc,abc三点不共圆,所述第二流道的底壁与圆弧ab和圆弧bc重合。
14、进一步地,圆弧ab和圆弧bc对称设置,圆弧ab和圆弧bc半径r相同,半径r由如下公式确定:
15、r≥0.5·lb/sin(2θ/57.29578°)。
16、本发明还提供一种涂布装置的使用方法,包括步骤:
17、s1:将第一垫片装设于上模头和下模头之间;
18、s2:检测涂布宽度方向的干膜一致性值cov,如果其高于目标值,则将第二垫片装设于上模头和下模头之间并与第一垫片叠放;
19、s3:再次检测涂布宽度方向的干膜一致性值cov,如果其高于目标值,则将另一第二垫片装设于上模头和下模头之间并与前一第二垫片叠放;
20、s4:重复步骤s3,直至cov低于目标值并进行涂布作业。
21、进一步地,第二垫片的第二流道的底壁依次设有a点、b点及c点,其中a点及c点分别位于底壁的两端,b点位于底壁的中间,∠bac和∠bca的角度均为θ,若b点凸出于a点及c点连线的前端,则θ<0,若b点凹陷于a点及c点连线的后端,则θ>0,θ角的取值通过以下公式确定:
22、θ=[57.29578·arctan(2·cov·lc/lb)]°;
23、其中,lb为狭缝阻流流道长度,该长度等于直线ac的长度,即lb=
24、lac;lc为狭缝阻流流道宽度。
25、与现有技术相比,本发明的有益效果是:
26、1、浆料通过进料口进入到分配腔后,再流经第一垫片和第二垫片形成的堆叠流道,通过1张或多张第二垫片与第一垫片形成的堆叠流道,使得流体流经中间路线和两侧路线时所受的流动阻力相同,从使得流体流量的横向分配一致性更好,提升涂布横向一致性。
27、2、与现有调节方法或现有设计相比,避免使用臃肿的调节机构,极大地简化了现有的涂布模头的结构设计,实现了涂布干膜厚度横向分布趋势的灵活调整。结构简单,加工难度低,第二垫片的造价和使用门槛远低于常规的千分尺调节和模头变形调节,而使用效果相同,实现了降本增效。
28、3、解决了诸如锂电池超薄涂布或钙钛矿超薄涂布场景下,采用薄垫片涂布时干膜厚度分布为两侧厚中间薄且无法调节的行业痛点和难点。在原有的第一垫片上,叠加第二垫片,通过第二垫片的数量、几何形状和参数的更改,即可纠正两侧厚中间薄的干膜厚度分布趋势。在垫片厚度小于0.15mm的超薄涂布场景下,使用本发明提出的第二垫片调节方法,可有效解决两侧厚中间薄的干膜厚度分布趋势。
29、4、本发明提出的方法可以适配所有涂布模头厂家的狭缝式挤压涂布模头,可以应用在包括但不限于锂电池、燃料电池、光伏钙钛矿电池、光学膜、水处理膜等狭缝式挤压涂布模头应用场景,本发明提出的方法只需根据现场涂布干膜厚度分布趋势,经过简易计算后,叠加或更换相应的第二垫片,即可满足需求。
30、综上,本发明提出的方法,可简易、低成本、有效地提升涂布一致性,给狭缝式挤压涂布模头行业的涂布一致性调节方法提供新思路。
1.一种涂布装置,包括涂布模头及第一垫片,所述涂布模头包括上模和下模,所述第一垫片设于所述上模和下模之间,所述第一垫片设有第一流道,其特征在于,还包括第二垫片,所述第二垫片与所述第一垫片堆叠设置,所述第二垫片设有第二流道,所述第二流道与所述第一流道形成堆叠流道,使得流体所受的流动阻力相同。
2.根据权利要求1所述的涂布装置,其特征在于,所述第二流道的底壁依次设有a点、b点及c点,其中a点及c点分别位于底壁的两端,b点位于底壁的中间,ac直线平行于模头长边,b点位于直线ac的垂直平分线上;∠bac和∠bca的角度均为θ,若b点凸出于a点及c点连线的前端,则θ<0,若b点凹陷于a点及c点连线的后端,则θ>0;仅使用第一垫片时,若干膜厚度或面密度分布趋势为中间厚两侧薄,则采用θ<0,反之采用θ>0。
3.根据权利要求2所述的涂布装置,其特征在于,θ角的取值通过以下公式确定:
4.根据权利要求3所述的涂布装置,其特征在于,b点距离模头唇口垂向长度为lm,lm的取值范围如下:
5.根据权利要求4所述的涂布装置,其特征在于,所述第二流道的底壁与斜边ab和斜边bc重合。
6.根据权利要求4所述的涂布装置,其特征在于,所述第二流道的底壁为弧形,a点、b点及c点为弧线上的三点。
7.根据权利要求4所述的涂布装置,其特征在于,a、b点和b、c点分别做圆弧ab和圆弧bc,abc三点不共圆,所述第二流道的底壁与圆弧ab和圆弧bc重合。
8.根据权利要求7所述的涂布装置,其特征在于,圆弧ab和圆弧bc对称设置,圆弧ab和圆弧bc半径r相同,半径r由如下公式确定:
9.一种如权利要求1所述的涂布装置的使用方法,其特征在于,包括步骤:
10.根据权利要求9所述的涂布装置的使用方法,其特征在于,第二垫片的第二流道的底壁依次设有a点、b点及c点,其中a点及c点分别位于底壁的两端,b点位于底壁的中间,∠bac和∠bca的角度均为θ,若b点凸出于a点及c点连线的前端,则θ<0,若b点凹陷于a点及c点连线的后端,则θ>0,θ角的取值通过以下公式确定: