Labor-Schlitzdüsen-Beschichtungsmaschine mit 800 mm Hub

800 mm Hub Labor-Schlitzdüsen-Beschichtungsmaschine - TOB-EFCA800X100

800 mm Verfahrweg bei 100 mm Beschichtungsbreite, auf einer auf 150 °C beheizten Vakuumplatte

Produktübersicht und ideale Anwendungen

Die TOB-EFCA800X100 ist eine Flachbett-Schlitzdüsenbeschichtungsanlage, die um einen langen, schmalen Durchgang herum aufgebaut ist. Eine Düse aus Edelstahl verfährt 800 mm über ein durch Vakuum gehaltenes Substrat, während eine hochpräzise Spritzenpumpe Schlicker hineinfördert, sodass ein Nassfilm konstanter Dicke auf einem Bogen statt auf einer beweglichen Bahn aufgetragen wird. Sie ist ein Forschungsinstrument für Hochtemperatur-Filmarbeiten: Keramik-Dünnschichten, Kristall- und spezielle Nanofilme sowie Batterieelektrodenbeschichtungen.

Die Maschine besteht aus vier Teilsystemen, die von einem Controller gesteuert werden: der Düse, der beheizten Vakuumplatte, dem Zufuhrsystem und der SPS. Die Platte ist ein 885 mm langer Aluminium-Vakuumsaugkopf, der von einem digitalen Regler flach gehalten und von Raumtemperatur auf 150 °C bei ±2 °C beheizt wird. Der Düsenspalt wird mit einem Mikrometer über 0 bis 5 mm eingestellt, die Beschichtungsgeschwindigkeit beträgt 0 bis 120 mm/s, stufenlos am Touchscreen einstellbar, und die Trockenfilmdicke liegt im Bereich von 10 bis 250 μm. Hub und Breite sind die beiden Zahlen, die das Modell definieren: 800 mm Verfahrweg, 100 mm Beschichtung.

Ideal für:

• Keramische Dünnschichten, bei denen eine Grünfolie flach über eine lange Probe gegossen und ohne Rissbildung getrocknet werden muss
• Kristall- und spezielle Nanodünnschichten, die eine reproduzierbare Nassdicke im Mikrometerbereich über einen Streifen statt über ein Quadrat erfordern
• Batterieelektrodenschlicker auf Kupfer- oder Aluminiumfolie, einschließlich LFP, bei denen 0 bis 120 mm/s für diese Rheologie eingestellt sind
• Langstreifenproben, bei denen der 800-mm-Hub es ermöglicht, dass ein Durchgang eine Probe abdeckt, die eine 300-mm-Maschine in zwei Durchgängen beschichten müsste
• Festkörper- und Sulfidsysteme, die in einer Glovebox betrieben werden, bei denen die gesamte Maschine in eine Schleuse passen und über Anschlüsse bedient werden muss
• Labore, die die Schlickerviskosität von einer Woche zur nächsten ohne Maschinenwechsel ändern müssen, wobei der Shimsatz anstelle einer neuen Düse verwendet wird

Dies ist ein Forschungsbeschichter, keine Produktionslinie. Sie trägt einen Film pro Durchgang auf ein stationäres Blatt auf, und die 100-mm-Breite ist eine bewusste Grenze: Eine schmale Düse hält den Schlickerbedarf, die Kantenwulst und die Trocknungsspannung in einem Bereich, den ein Labor kontrollieren kann. Wenn Ihre Proben quadratisch und unter 300 mm sind, ist die Kürzere Schlitzdüsen-Beschichtungsmaschine TOB-EFCA300X200 beschichtet dieselbe Chemie bei 200 mm Breite und ist der günstigere Weg dorthin.

TOB-EFCA800X100 auf einer Batterielabor-Werkbank: 1100 mm lang, 600 mm breit und 800 mm hoch, wobei die 885 mm große Vakuumplatte von vorne nach hinten unter der Düse verläuft.

Nennen Sie uns den Schlicker, die Viskosität, mit der Sie ihn betreiben, und die Länge Ihrer längsten Probe, und wir bestätigen Ihnen, ob der 800-mm-Hub an beiden Enden des Durchgangs genügend Spielraum lässt und mit welchem Shimsatz Sie beginnen müssen.

Vollständige Technische Daten

Ein Modell, drei Tabellen: was die Düse tut, was die Platte tut und was die Maschine vom Raum benötigt. Jeder Wert unten ist eine angegebene Nennleistung, kein Best-Case – die Beschichtungsgeschwindigkeit wird für einen LFP-Schlicker angegeben, da Geschwindigkeit und Schlicker-Rheologie untrennbar sind.

1. Beschichtung und Düse

2. Platte, Heizung und Zuführung

3. Versorgungs- und physikalische Daten

Die Außenmaße sind ungefähre Angaben und werden vor dem Versand anhand der endgültigen Zeichnung bestätigt. Die Vakuumpumpe ist nicht Teil der Maschine: Die Vakuumquelle ist extern und muss vor Ort bereitgestellt werden. Die Beschichtungsgeschwindigkeit wird für eine LFP-Suspension angegeben, da ein lösungsmittelbasiertes System mit niedriger Viskosität und eine wässrige Suspension mit hohem Feststoffgehalt nicht mit derselben Geschwindigkeit durch denselben Düsenspalt laufen.

Elektrische und mechanische Komponenten

Die Teile, die darüber entscheiden, ob die Schicht innerhalb von ±3 μm bleibt, sind nachstehend nach Funktion aufgeführt. Marke und Modell für den Servoantrieb, die SPS, die Spritzenpumpe und den Regler sind in der Bestellung festgelegt; sie werden hier nicht als Katalogangabe abgedruckt.

Um die Lieferanforderungen zu erfüllen, behält sich der Lieferant das Recht vor, eine Komponente durch ein gleichwertiges Teil zu ersetzen, sofern die Nennleistung in den obigen Tabellen unverändert bleibt. Teilen Sie uns bei der Anfrage mit, wenn Ihre eigene Qualifizierungs- oder Ersatzteilrichtlinie eine Marke vorschreibt; dies wird dann in der Bestellung spezifiziert.

Wichtigste technische Merkmale

• Großflächige Plattenheizung, gehalten auf ±2 °C. Die gesamte 885-mm-Platte wird beheizt, nicht nur eine Zone in der Mitte, sodass ein zu Beginn des Durchgangs aufgebrachter Film unter denselben Bedingungen trocknet wie einer am Ende. Die Obergrenze liegt bei 150 °C mit einem digitalen Regler.
• Servogesteuerter Hub mit stufenloser Geschwindigkeit. Die Düse wird von einem Servomotor angetrieben, und die Geschwindigkeit kann über den Touchscreen beliebig zwischen 0 und 120 mm/s eingestellt werden. Das manuelle Ziehen koppelt die Nassdicke daran, wie schnell der Bediener zufällig schiebt; deshalb erzeugen zwei Personen zwei verschiedene Proben aus derselben Suspension.
• Mikrometer-Düsspalt über 0 bis 5 mm. Der Abstand zwischen Düse und Platte wird über ein Mikrometer und nicht nach Gefühl eingestellt, und es wird eine Beschichtungsgenauigkeit von ±3 µm angegeben, mit einer optionalen 1-µm-Messuhr für Labore, die den Spalt lieber ablesen als der Skala zu vertrauen.
• Vakuum-Haltevorrichtung von einer externen Quelle. Substrate werden ohne Klebeband und ohne Klemmen flach gehalten, sodass nichts die nassen Kanten berührt. Die Vakuumquelle ist extern, was auch eine Installation im Handschuhkasten (Glovebox) praktikabel macht.
• Edelstahldüse für aggressive Chemikalien. Die Düse besteht aus Hochleistungs-Edelstahl, was wichtig ist, wenn die Suspension lösungsmittelbasiert oder sauer ist oder ein Bindemittel enthält, das Aluminium angreift.
• Ein Distanzplattensatz anstelle einer zweiten Düse. Die Nassdicke wird ebenso durch die Distanzplatte wie durch den Spalt bestimmt, sodass auf eine Viskositätsänderung durch den Wechsel einer Distanzplatte reagiert wird, anstatt eine weitere Düse zu kaufen. Mehrere Dickenoptionen sind mit der Maschine erhältlich.
• Zuführung gekoppelt an die Bewegung auf einer SPS. Die Spritzenpumpe ist in die Steuerung integriert, sodass Vorschubgeschwindigkeit und Hub als eine Aktion starten. Eine von Hand eine halbe Sekunde vor der Düsenbewegung gestartete Pumpe hinterlässt eine Wulst an der Vorderkante.

Warum ein 800-mm-Hub bei 100 mm Breite

Hub und Breite sind zwei unabhängige Entscheidungen, und diese Maschine treibt beide auf ein Extrem, das zu einer bestimmten Art von Probe passt. Der 800-mm-Hub ist für Proben da, die länger sind, als die 300-mm-Familie in einem Durchgang abdecken kann. Die 100-mm-Breite existiert, weil ein schmaler Film einfacher gleichmäßig zu trocknen ist, bei jedem Versuch weniger Suspension verschwendet und Kanteneinflüsse im Bereich hält, den ein Labor von Hand beschneiden kann. Zusammen ergeben sie eine Maschine für lange, schmale Streifen – keine vergrößerte Version der quadratischen Plattenbeschichter und kein Ersatz dafür.

Die Länge verändert die Platte, und die Platte verändert die Leistung. Das Vakuumspannfutter ist hier 885 mm lang gegenüber 385 mm bei den 300-mm-Modellen, sodass die Heizung mehr als die doppelte Fläche hat, die auf ±2 °C gehalten werden muss, und die Masse, die beim Ausdehnen flach bleiben muss, entsprechend größer ist. Daher kommen die 4 kW und die 200 kg: Die 300-mm-Maschinen arbeiten mit 2,5 kW bei 110 kg. Eine lange Platte, die nicht gleichmäßig beheizt wird, bringt einen Dicken gradienten entlang des Hubs in den Film, was genau der Defekt ist, den man mit einer Schlitzdüse vermeiden möchte.

Eine schmalere Düse verändert auch das Problem der Zufuhr. Bei einer Breite von 100 mm ist der Volumenbedarf pro Geschwindigkeitseinheit halb so groß wie bei einer 200-mm-Düse bei gleicher Nassdicke, sodass die Pumpe bei geringem Durchfluss präzise sein muss und nicht nur groß. Aus diesem Grund verfügt die Maschine über eine hochpräzise Spritzenpumpe mit wählbarer Kapazität und warum der Distanzplattensatz hier wichtiger ist als bei einer breiten Düse: dieselbe Suspension, die sauber durch einen 200-mm-Schlitz läuft, kann durch einen 100-mm-Schlitz hungern oder Schlieren ziehen, wenn der Spalt nach Gewohnheit statt nach Viskosität eingestellt wird.

Das Flachhalten einer langen Folie ist ein Vakuumproblem, kein Klemmenproblem. Über 885 mm bildet eine Kupferfolie mit Rollengedächtnis eine Brücke, wenn sie nur an den Kanten gehalten wird, und die Düse fährt über diese Brücke und hinterlässt eine dünne Schliere über die Länge des Durchgangs. Die Platte hält das Substrat durch Vakuum und die Quelle ist extern, wodurch das Labor die Pumpe an das Substrat anpassen kann: eine dünne Folie benötigt weniger Durchfluss als ein starres Keramik-Grünband, und eine Glovebox-Installation erfordert normalerweise, dass sich die Pumpe außerhalb der Box befindet.

Die Einschränkung ist gleichermaßen klar. Ein Durchgang deckt 800 mm mal 100 mm ab, sodass die maximale Fläche pro Film 0,08 m² beträgt und alles, was breiter als 100 mm ist, in Bahnen oder auf einer anderen Maschine beschichtet werden muss. Wenn Ihre Arbeit aus quadratischen Proben unter 300 mm besteht, ist der zusätzliche Hub Masse, die Sie bei jedem Durchgang bewegen, ohne sie zu nutzen. Die ehrliche Aufteilung lautet: lange Streifen und schmale Elektroden hier, quadratische Platten auf der 300-mm-Familie und kontinuierliche Bahnproduktion auf einer Rolle-zu-Rolle-Anlage.

Betriebsempfehlungen, Wartung und Sicherheit

1. Vor und während eines Beschichtungslaufs

1. Wischen Sie die Platte und das Düsengesicht mit einem weichen Tuch und Alkohol ab. Ein einzelnes getrocknetes Suspensionsflittchen unter der Düse zeigt sich als Längsstreife über die gesamten 800 mm.
2. Legen Sie das Substrat auf die Vakuumplatte, schalten Sie das Vakuum ein und prüfen Sie, ob das Blatt bis zu allen vier Kanten flach ist, bevor Sie fortfahren. Über 885 mm brückt sich eine gewölbte Folie in der Mitte, selbst wenn die Ecken versiegelt aussehen.
3. Stellen Sie den Düsen-Platten-Spalt am Mikrometer auf einen beliebigen Wert von 0 bis 5 mm ein und arretieren Sie ihn.
4. Setzen Sie die Passcheibe ein, die zur Viskosität der Suspension passt, und füllen Sie die Spritzenpumpe mit dem benötigten Volumen. Das Wechseln der Passcheibe, nachdem die Düse heiß ist, ist eine Zweierarbeit, die keine Zweierarbeit sein sollte.
5. Geben Sie Hub und Geschwindigkeit über den Touchscreen ein. Beide sind stufenlos, sodass die im Laborbuch notierte Zahl genau der Maschinenlaufzahl entspricht.
6. Bringen Sie die Platte auf Temperatur und lassen Sie den Regler sich vor dem Durchgang einpendeln. Die erzielte Filmdicke hängt davon ab, dass die Platte beim Eintreffen der Düse auf dem Sollwert ist, nicht erst beim Verlassen.

2. Wartung und Sicherheit

• Reinigung. Wischen Sie häufig mit einem weichen, mit Alkohol angefeuchteten Tuch nach und halten Sie Platte und Düse sauber. Getrocknete Suspension ist die häufigste Ursache für einen Streifen, der wie ein Düsenfehler aussieht.
• Schmierung. Ölen Sie die beweglichen Teile, damit der Schlitten gleichmäßig weiterläuft; eine trockene Führung äußert sich zuerst als Geschwindigkeitswelle und danach als Dickenwelle.
• Längere Stillstandszeiten. Reinigen Sie die beweglichen Oberflächen und sprühen Sie diese vor der Einlagerung der Maschine mit Rostschutzöl ein.
• Befestigungselemente. Überprüfen Sie Schrauben, Muttern, Stifte und andere Befestigungselemente nach einem festen Zeitplan. Ein gelöstes Befestigungselement an einer Beschichtungsmaschine stellt sowohl ein Qualitäts- als auch ein Verletzungsrisiko dar.
• Hände weg vom Hubbereich. Bringen Sie während des Betriebs niemals Hände oder andere Körperteile in den Bewegungsbereich oder die Arbeitsgefahrzone. Nur ein Bediener – zwei Personen an einer Maschine führen dazu, dass die zweite Person vom Startbefehl der ersten Person getroffen wird.
• Keine unbefugte Demontage. Externe Techniker und Personen, die nicht vom Kunden benannt wurden, dürfen die Maschine nicht auseinandernehmen. Service erfolgt nach Absprache mit uns.

Zwei weitere Mitglieder dieser Familie befinden sich außerhalb dieser Seite: die TOB-EFCB300X200 dual layer slot die coating machine für zwei nfeuchte Schichten in einem Durchgang, und der TOB-JYCM-800 lab slot die coater, der ebenfalls 800 mm verfährt, aber eine 200 mm breite Platte in einem deutlich leichteren 70-kg-Rahmen trägt.

Technisches FAQ

F1: Warum wird ein 800-mm-Hub mit nur 100 mm Beschichtungsbreite kombiniert?

Weil die beiden Zahlen unterschiedliche Fragen beantworten. Der Hub wird durch die längste Probe bestimmt, die Sie in einem einzigen Durchgang beschichten müssen; die Breite wird durch den breitesten Film festgelegt, den Ihre Trocknung und Handhabung bewältigen können. Ein langer, schmaler Streifen entspricht der Form vieler echter Arbeiten – für eine Knopfzelle oder einen kleinen Beutel zugeschnittene Elektrodenstreifen, Keramikbänder für einen Biegetest, entlang einer Achse charakterisierte Nanofilme –, und es ist eine Form, die Maschinen für quadratische Platten schlecht handhaben, da sie dazu zwingen, Fläche zu beschichten, die man danach wegwirft.

F2: Was verändert eine Passcheibe, und wie viele benötige ich für den Start?

Eine Passcheibe bestimmt die Schlitzöffnung innerhalb der Düse, die zusammen mit dem Spalt zwischen Düse und Platte sowie der Beschichtungsgeschwindigkeit die Nassfilmdicke festlegt. Bei einer 100 mm breiten Düse ist der Schlitz kurz genug, dass die Passcheibe anstelle der Pumpe zur ersten Steuergröße für die Dicke wird: Ein zu dünner Schlitz hungert eine hochviskose Suspension aus und hinterlässt Streifen, ein zu dicker Schlitz überflutet die Wulst an der Vorderkante. Beginnen Sie mit dem Passcheibenbereich, der Ihre Suspension mit der niedrigsten Viskosität abdeckt, und fügen Sie die Dicken hinzu, die Sie tatsächlich verwenden – das Set ist ein laufender Bestand und kein einmaliger Kauf.

F3: Warum ist die Vakuumquelle extern statt eingebaut?

Drei Gründe, alle praktisch. Eine Pumpe im Inneren des Rahmens erzeugt Vibrationen in der Nähe der Düse, und Vibrationen bedeuten Dickentoleranzrauschen. Sie bringt Wärme in eine Maschine ein, die ohnehin bereits eine Platte auf 150 °C aufheizt. Und für eine Installation im Handschuhkasten (Glovebox) ist eine Pumpe außerhalb des Kastens die einzige Anordnung, bei der Motor und Abluft nicht in die Atmosphäre gelangen, die Sie sauber halten möchten. Der Kompromiss besteht darin, dass die Vakuumleitung und die Pumpe Teil Ihres Aufbaus werden, geben Sie die Pumpe also bei der Maschinenspezifikation mit an.

F4: Warum hier 4 kW, während die 300-mm-Modelle 2,5 kW benötigen?

Weil die Platte die Last darstellt. Die Vakuumplatte an dieser Maschine ist 885 mm lang gegenüber 385 mm bei den 300-mm-Modellen, sodass die beheizte Masse und die Abstrahlfläche jeweils mehr als verdoppelt sind und die Maschine sie zudem mit 200 kg gegenüber 110 kg bewegt. Die zusätzliche Leistung erbringt das Herunterziehen und die Erholung, nicht das Anheben des Limits – beide Familien stoppen bei 150 °C. Wenn sich Ihre Profile meist bei 60 bis 80 °C bewegen, ist der Leistungsunterschied nicht das, was Ihnen auffällt; wenn Sie die Platte jedoch mehrmals täglich zwischen Raumtemperatur und 100 °C takten, tut er das.

F5: Die Platte ist 150 mm breit und die Düse 100 mm. Was passiert in den 25 mm auf jeder Seite?

Die Platte ist breiter als die Beschichtung, damit das Substrat auf beiden Seiten über das beschichtete Band hinausragen kann, wodurch das Vakuum gegen blanke Folie anstelle von nasser Suspension abdichtet. Dies bedeutet auch, dass sich der Randwulst innerhalb der Platte statt an deren Rand befindet, sodass keine Suspension an der Seite des Spanfutters herunterläuft. Der 25-mm-Rand ist keine zu beschichtende Verschwendungsfläche – er ist die Dichtfläche.

F6: Welche Maschine benötige ich – diese oder das 300-mm-Modell?

Gehen Sie von der Probe aus, nicht von der Spezifikation. Wenn Ihre längste Probe unter 300 mm und unter 200 mm breit ist, beschichtet die 300-mm-Maschine diese mit mehr nutzbarer Breite, weniger zu erwärmender Masse und zu einem niedrigeren Preis. Wählen Sie den 800-mm-Hub, wenn ein einzelner Durchgang eine Probe abdecken muss, die andernfalls in zwei überlappenden Durchläufen beschichtet werden müsste, da die Überlappungsnaht ein Fehler ist, den keine Sorgfalt der Welt entfernt. Senden Sie Länge, Breite und Suspension, und die Wahl trifft sich meist von selbst.

Senden Sie uns die Suspension, die angestrebte Nassdicke sowie Länge und Breite Ihrer größten Probe, und wir bestätigen den Passcheibensatz, die Pumpenleistung und ob der 800-mm-Hub an beiden Enden des Durchgangs ausreichend Spielraum lässt.

tob.amy@tobmachine.com | +86 181 2071 5609

Geprüft von: Science Wang, Six Sigma Black Belt, Battery Lines | Zuletzt aktualisiert: 2023-10-23