連續方匡式塗佈技術之建立

HASH(0x1ac60ea0)

張益榮(Yi-Ron Chang)

指導教授 ： 劉大佼

國立清華大學/工學院/化學工程學系/博士(2008年)

https://doi.org/10.6843/NTHU.2008.00308

摘要

本研究的目的是建立一特殊的塗佈技術──「方匡式塗佈技術」，所謂方匡式塗佈技術，類似塗佈圍棋棋盤的水平與垂直黑線，為了其交接品質與均勻度，本研究開發出一套簡易自動控制設備與方特殊模具以符合方匡式塗佈技術，此設備亦能提供方塊式塗佈前端膜與後端膜的平整，且再現性高。

方匡式塗佈技術可認為是狹縫式塗佈技術的延伸，亦為條紋式塗佈技術與方塊式塗佈技術的結合，根據其特性，本研究進行步驟有四：
(1)低黏度狹縫式塗佈的機制。
(2)方塊式塗佈的前端膜起始機制(Start-up)。
(3)方塊式塗佈的後端膜收尾機制(rear edge)。
(4)建立方匡式塗佈技術。

在低黏度狹縫式塗佈的機制研究部份，本研究開發一套流場觀測方法以輔助對狹縫式塗佈機制的分析，狹縫式塗佈共分三種塗佈機制，隨著流體物性與幾何參數不同，而會有不同的機制表現。在無因次分析中，發現整個狹縫式塗佈機制分為三個區域，可由 Re區分(Renolds number，為狹縫方向慣性力與塗佈方向黏滯力的比值)。當Re<1，最小濕膜厚隨著Re上升而變厚；當Re介於1與20之間，此時最小濕膜厚不隨Re上升而有所變化；當Re>20，狹縫方向的慣性力主導塗佈液珠的行為，最小濕膜厚隨著塗佈速度越快而越薄。

方匡式塗佈產品的均勻度與品質與方塊式塗佈有很大的關聯性，本研究亦分析方塊式塗佈的前端膜機制，開發出一套可觀察瞬間流場的方法以輔助分析方塊式塗佈技術的前後端膜機制，發現其起始時間與機制會隨著不同流體物性與幾何參數而不同，共分有四種機制。當 Re<1為Mode A，其上游彎月面先形成；當 Re≒1為Mode B，其上下游彎月面約同時形成；當 Re介於1與20之間為Mode C，其下游彎月面先形成；當 Re>20時為Mode D，其上下游彎月面約同時形成。

在後端膜均勻度部份，本研究設計一套硬體可使塗出的後端膜塗相當平整，除了實驗之外，更配合理論佐證之。

本研究以狹縫式塗佈機制的結果與前後端膜的分析結果為基礎，設計方匡式塗佈所需的特殊模具與電子控制設備。

關鍵字

狹縫式塗佈 ； 方匡式塗佈 ； 條紋式塗佈 ； 方塊式塗佈 ； 雷諾數 ； 流場觀測

並列摘要

無資料

並列關鍵字

slot coating ； pattern coating ； stripe coating ； patch coating ； Renolds number ； flow visualization

參考文獻

1. Ruschak, K.J. (1979), “Limiting Flow in A Pre-metered Coating Device,” Chem. Eng. Sci., 31, 1057.

2. Higgins, B.G. and Scriven, L.E. (1980), “Capillary Pressure and Viscous Pressure Drop Set Bounds on Coating Bead Operability” Chem. Eng. Sci. 35, 673

3. Lee, K.Y., L.D. Liu and T.J. Liu(1992), “Minimum Wet Thickness in Extrusion Slot Coating,” Chem. Eng. Sci., 47, 1703.

4. Gutoff E.B. and Kendrick C.E. (1987), “Low Flow Limits of Coating on A Slide Coater,” AIChE J. 33, 141.

8. Ning, C.Y., C.C. Tsai and T.J. Liu(1995), “The Effect of Polymer Additives on Extrusion Slot Coating” Chem. Eng. Sci. 51, 3289.