Recubrimiento con rodillo
- Visión general de los sistemas de recubrimiento con rodillos
- Tipos de sistemas de recubrimiento por rodillo
- Estado actual de los sistemas de recubrimiento por rodillos
Visión general de los sistemas de recubrimiento con rodillos
Los sistemas de recubrimiento con rodillos se utilizan para recubrir objetos planos (sustratos) mediante una combinación de múltiples rodillos diferentes para obtener la superficie recubierta deseada. Los sistemas de recubrimiento que utilizan rodillos son capaces de soportar varias viscosidades de fluidos de recubrimiento y diferentes espesores de recubrimiento a través de la combinación y especialización de muchas tecnologías diferentes. Como resultado, el recubrimiento con rodillos se han adoptado en varios campos industriales, como los de componentes electrónicos, productos ópticos y LCDs, alimentos y medicamentos.
En general, el uso se limita al recubrimiento de objetos planos relativamente delgados, como películas y láminas. Sin embargo, los sustratos (objetos) anchos y largos también se pueden recubrir de forma continua y rápida. Estos sistemas se utilizan principalmente para el recubrimiento en húmedo. En algunos casos, el proceso se realiza en una sala limpia para evitar la adhesión de partículas extrañas en la superficie húmeda antes de la solidificación.
Tipos de métodos de recubrimiento por rodillos
Los métodos de recubrimiento por rodillo pueden clasificarse en función del estado del fluido de recubrimiento antes del recubrimiento y de si la cantidad de recubrimiento se determina antes o después del recubrimiento. Aunque algunos sistemas emplean varios métodos, esta sección describe ejemplos de métodos de recubrimiento típicos.
Las clasificaciones que se presentan a continuación son meramente ilustrativas. Hay varias formas de clasificar los tipos, y algunas pueden diferir de las descripciones que figuran a continuación.
Recubrimiento abierto
Este método generalmente tiene un cabezal de recubrimiento y un depósito del mismo con fluido de recubrimiento acumulado que está expuesto a la atmósfera. Los ejemplos típicos son el recubrimiento de huecograbado y el recubrimiento de rodillo inverso.
Recubrimiento de huecograbado
- Ejemplo de recubrimiento de huecograbado directo
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- A. Rodillo de apoyo
- B. Rodillo de huecograbado
- C. Cuchilla de rasqueta
- D. Depósito de recubrimiento
Un rodillo de huecograbado con una superficie grabada irregularmente se sumerge en el fluido de recubrimiento en el depósito. Después de limpiar el fluido de recubrimiento excedente de la superficie del rodillo de huecograbado con la rasqueta, el líquido que queda en los huecos se transfiere a la banda del objeto (sustrato). Para cambiar el grosor del recubrimiento es necesario cambiar el rodillo de huecograbado por uno grabado con un patrón diferente. El recubrimiento de huecograbado offset proporciona una superficie de recubrimiento lisa y uniforme a altas velocidades.
Recubrimiento de rodillo inverso
- Ejemplo de recubrimiento de rodillo inverso
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Típico recubrimiento de rodillo inverso 
Recubrimiento de rodillo inverso que admite fluidos de alta viscosidad 
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- A. Rodillo de apoyo
- B. Rodillo aplicador
- C. Rodillo dosificador
- D. Depósito de recubrimiento
Los sistemas de recubrimiento de rodillo inverso suelen constar de un rodillo aplicador (de recubrimiento), un rodillo de apoyo y un rodillo dosificador. Los rodillos de apoyo y de aplicación giran en la misma dirección para transferir el fluido de recubrimiento a la banda del sustrato. El grosor del recubrimiento viene determinado por la distancia entre el rodillo aplicador y el rodillo dosificador, así como por su velocidad. Se debe tener cuidado para evitar una rotación inestable debido a un montaje inadecuado de los rodillos, y se debe observar la precisión del espacio entre los rodillos.
Recubrimiento cerrado
Este método evita que el fluido de recubrimiento quede expuesto a la atmósfera antes del recubrimiento. Esto facilita el mantenimiento de la calidad del recubrimiento en función del fluido de recubrimiento. El recubrimiento con matriz ranurada y el recubrimiento con boquilla de labio utilizan este método.
Recubrimiento con matriz ranurada
- Ejemplo de recubrimiento con matriz ranurada
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- A. Matriz ranurada
- B. Labio de la matriz
- C. Recubrimiento
- D. Rodillo de apoyo
- E. Sustrato (banda)
- F. Fluido de recubrimiento
- G. Punta de la matriz
Los sistemas de recubrimiento con matriz ranurada adoptan la tecnología utilizada en el moldeo por extrusión para ejecutar el proceso de recubrimiento. El fluido de recubrimiento se hace pasar por una ranura para crear una película uniforme, y la película se aplica sobre el sustrato para lograr el recubrimiento. Debido a que el fluido de recubrimiento se suministra a presión al dado de ranura desde un tanque cerrado, el fluido no se ve afectado por el aire, lo que da como resultado un recubrimiento estable.
Una máquina de recubrimiento con matriz ranurada es un sistema típico de recubrimiento con matriz que utiliza un dado ranurado diseñado para garantizar una cantidad uniforme de fluido de recubrimiento en la dirección de la anchura. Una fuerza de cizallamiento alisa el recubrimiento entre el extremo de la ranura, el labio de la matriz y el rodillo de apoyo.
En los últimos años, la eficiencia del recubrimiento se ha mejorado con sistemas más sofisticados, como las máquinas de recubrimiento con matriz ranurada multicapa que recubren varias capas simultáneamente.
Recubrimiento con boquilla de labio
- Ejemplo de recubrimiento con boquilla de labio
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- A. Rodillo de apoyo
- B. Sustrato (banda)
- C. Boquilla de labio
- D. Recubrimiento
Los sistemas de recubrimiento con boquilla de labio incluyen un cabezal de recubrimiento con control numérico que permite un aseguramiento de la calidad más sencillo. El fluido de recubrimiento se suministra a la boquilla de labio desde una cavidad inferior hasta la cavidad superior en el extremo de la boquilla de labio, donde se aplica a un sustrato en movimiento. El extremo del labio está redondeado para generar una fuerza de cizallamiento entre la punta y el sustrato durante la aplicación del recubrimiento.
Recubrimiento posterior a la dosificación
Los sistemas de recubrimiento "predosificados" son sistemas que determinan la cantidad de recubrimiento en el momento de la aplicación.
Por el contrario, los sistemas que aplican un recubrimiento adicional y luego eliminan el exceso para alcanzar la cantidad deseada se clasifican como sistemas "posdosificados". Los sistemas de recubrimiento con cuchillo y los de rodillo con cuchilla entran en esta categoría. La cantidad a eliminar y los espesores de recubrimiento se fijan mecánicamente en función de la forma del rodillo y de la separación ajustada.
Recubrimiento con cuchillo
- Ejemplo de recubrimiento con cuchillo
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- A. Sustrato (banda)
- B. Rodillo de apoyo
- C. Rodillo de cuchillo
- D. Rodillo aplicador
- E. Bandeja
Los sistemas de recubrimiento con cuchillo consisten en un rodillo de cuchillo, un rodillo de apoyo y un dique de líquido. El fluido de recubrimiento en el dique de líquido se transfiere a la banda del sustrato a través del espacio entre el rodillo de apoyo giratorio y el rodillo de cuchillo fijo. El grosor del recubrimiento se ajusta en función de la separación entre el rodillo de apoyo y el rodillo de cuchillo. En los sistemas de recubrimiento con cuchillo, es importante asegurar la precisión del conjunto de rodillos de apoyo, el filo del rodillo de cuchillo y el ajuste del espacio entre los rodillos. También es importante evitar que se produzcan saltos en las costuras del sustrato, lo que afecta a la estabilidad del recubrimiento y puede provocar fugas de fluido.
Recubrimiento con rodillo con cuchilla (circular con forma de coma)
- Ejemplo de recubrimiento con rodillo con cuchilla
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- A. Rodillo aplicador
- B. Recubrimiento
- C. Rodillo de apoyo
- D. Sustrato (banda)
Los sistemas de recubrimiento con rodillo con cuchilla se caracterizan por tener un rodillo aplicador con una cuchilla, que se denomina cuchilla circular, o cuchilla tipo coma, por su forma. El fluido de recubrimiento se acumula entre el rodillo aplicador y el sustrato, y la cuchilla del rodillo limpia el exceso de fluido para garantizar un espesor de recubrimiento óptimo. Este método suele ser adecuado para fluidos de recubrimiento muy viscosos o cuando se forma un recubrimiento grueso. Sin embargo, algunos modelos pueden soportar varios espesores de recubrimiento.
Ejemplos de otros métodos
Además de los anteriores, existen otros métodos en función de la finalidad del recubrimiento o de las propiedades del sustrato o del fluido de recubrimiento. Algunos utilizan rodillos aplicadores de diferentes formas, varios rodillos inversos y compensaciones, o una combinación de otros rodillos y métodos. A continuación, se presentan algunos de estos ejemplos.
Recubrimiento con rasqueta
Una rasqueta y un rodillo de apoyo mantienen un espesor uniforme para permitir un recubrimiento uniforme a altas velocidades. Con este método, las rayas (defectos lineales) son un problema.
Recubrimiento con rasqueta de cámara
El fluido de recubrimiento se suministra a través de una cámara, lo que evita la emisión de olores a disolvente y los cambios de viscosidad, a la vez que permite un fácil reemplazo de la rasqueta. Este método se puede utilizar para el recubrimiento de huecograbado directo o el recubrimiento de huecograbado inverso.
Recubrimiento de barra
Tras el recubrimiento, una barra hace que la superficie recubierta sea uniforme. Este sistema es adecuado para el recubrimiento de pequeñas cantidades y de alta velocidad de capas inferiores y superiores.
Recubrimiento de cuchillo de aire (rasqueta de aire)
Este sistema de recubrimiento es adecuado para fluidos de recubrimiento a base de agua. Tras el recubrimiento, se aplica aire a presión para que la superficie recubierta sea uniforme. Este método se ve menos afectado por el grosor del sustrato o las superficies irregulares.
Estado actual de los sistemas de recubrimiento por rodillos
Además de lo anterior, se han utilizado muchos sistemas y combinaciones diferentes para lograr un recubrimiento suave y una impresión de patrones con gran precisión y a altas velocidades en diversas condiciones. En esta sección se describe una variedad de materiales y productos finales que requieren la tecnología de recubrimiento.
Ampliación de las aplicaciones de recubrimiento
La demanda de producción en masa utilizando tecnología de recubrimiento de película delgada ha ido en aumento como resultado de los teléfonos inteligentes y tabletas más delgados y funcionales, la miniaturización y el aumento de la densidad de sus componentes, la creciente demanda de baterías secundarias y celdas solares y el rendimiento avanzado de los automóviles, los materiales de construcción y los tejidos.
- Películas funcionales para productos ópticos (ELs orgánicos, TFT LCDs, paneles táctiles, etc.)
- Películas de control de luz (LR), películas antirreflectantes (AR), películas antideslumbrantes (AG), películas polarizadoras, películas TAC, películas de difusión de luz, películas de capa dura (protección de pantalla), películas conductoras transparentes (ITO), películas de adaptación de índice, películas adhesivas transparentes ópticas (OCA), circuitos impresos flexibles (FPC), hojas de prisma
- Baterías secundarias y celdas solares
- Placas de electrodos de baterías secundarias, separadores de baterías secundarias, películas reflectoras, películas de protección contra la luz, películas fotorresistentes, películas decorativas, películas para ventanas, películas de disipación de calor, láminas traseras de celdas solares, laminados de baterías de perfil delgado
- Componentes electrónicos y semiconductores
- Circuitos impresos flexibles (FPC), películas fotorresistentes, películas de poliimida (PI), condensadores cerámicos laminados
- Otras películas y láminas funcionales (automóviles, viviendas, tejidos, medicina, etc.)
- Láminas de cuero, productos de fibra de carbono, bolsas de aire, láminas de aislamiento térmico, papel tapiz, pisos acolchados (CF), preimpregnados, telas no tejidas, fieltro, esteras, alfombras, láminas impermeables permeables a la humedad, cintas adhesivas, láminas para medicamentos de absorción transdérmica, películas de embalaje de barrera
Desarrollo y tendencias de los sistemas
Uno de los problemas de la operación de las máquinas de recubrimiento por rodillos es el gran tamaño de estos equipos necesario para las grandes dimensiones de los sustratos y el extenso trabajo requerido durante los cambios. En los últimos años, algunos equipos han adoptado rodillos de tipo casete para facilitar el cambio de las condiciones de recubrimiento.
Al tiempo que los equipos se han vuelto más sofisticados y complicados, también ha aumentado la necesidad de medir, monitorear y registrar los estados de las superficies recubiertas, los equipos y los sustratos (objetos) mediante el uso de sensores de desplazamiento láser, cámaras y otros sensores.
