你每天都會使用智能型手機在社群留言或是發送訊息,你一定會為你的車貼上抗UV隔熱膜,每個你從超商貨架上帶回的食品,一定都有密封良好的阻隔,還有在醫院中總會看到不同的敷料,這些日常生活用品,看起來平常不起眼,背后卻有著精細的涂布制程。
根據全球性調查數據顯示,利用卷對卷設備進行涂布制程的應用范圍越來越廣泛,根據不同的應用,預估2026年的市場占比大致如下:
消費性電子包含柔性顯示器以及傳感器,廣泛運用在智能型手機以及穿戴裝置、電子閱讀器以及觸控面板等。
汽車產業則以先進駕駛輔助系統應用、車窗玻璃上各式的抗紫外線隔熱涂層等,以及最近相當熱門的車用保護膜(犀牛盾)。
包裝產業則以應用在電子、食品上的阻隔膜、防偽標簽等。
裝飾與功能薄膜則是用于抗靜電抗菌或是表面硬化(如:屏幕保護貼)。
其他則以儲能電池(鋰電池以及薄膜電池正負極涂布) 與醫療敷料為主。
涂布制程被應用在多種產業
基材與涂布膠料
涂布就是將膠料均勻涂抹在特定基材上,經過干燥與固化等處理,達成不同的功能應用,因此在卷對卷涂布制程中,基材與膠料是決定涂布質量的重要因之一。
基材厚度是否均一、張力以及彈性還有基材是否經過預處理等,都可能會影響涂布質量。比如基材的厚度公差越大,就越容易讓膠料造成局部積料,涂布厚度不均,基材本身在收卷過程中若有皺褶、邊緣翹曲或是包入過多空氣等,這些來自于基材本身張力不均的情形,都會讓涂布制程更加難以控制。
至于膠料的黏度、固含量、顆粒粒徑與分布還有揮發速率等,都是卷對卷設備中涂布座以及烘干單元設計的主要根據,也會左右涂布質量的好壞。比如高黏度膠料容易形成留痕,因此在狹縫式模具設計,就要巧妙的透過硬件來去補償材料本身的特性,達成平衡點,而通常固含量高的膠料,容易形成龜裂現象,因此在烘箱設計以及生產條件設定上,就必須找到匹配的方式去因應。
基材和膠料是左右涂布質量的關鍵因素之一
簡單來說,膠料的黏度以及基材的表面平整,對于涂布(濕膜和干膜)的平整度有所影響,膠料的揮發與固含決定烘箱設計,也影響涂布層縱向與橫向的質量,基材的柔韌度則會影響涂布收放卷的張力與卷曲角度等。
涂布技術面面觀—涂布座與干燥技術
卷對卷涂布設備因應市場端應用需求,通常會使用具有兩種以上涂布方式的涂布座設計,可以因應不同的膠料、涂布厚度使用不同涂布方式,可以有效節省生產成本與時間。舉例來說,狹縫式模具、逗號輪以及微凹綜合涂布座,應用于電極片涂布時,狹縫式模具能夠達成均勻薄膜(10-50um),逗號輪則會用于較厚的涂布層,微凹可用于隔離層或功能性涂布;如果用在PPF制程,狹縫式模具可用于保護層達成超薄厚度以及高光學透明度,中間隔離層則可考慮使用微凹涂布,壓敏層(PSA)則可以用逗號輪涂布,形成較厚的涂層,兼顧黏著力以及重復黏貼需求。
大致來說,狹縫式模具會應用在高均勻精度需求以及超薄涂層,同時可涵蓋的膠料黏度范圍廣泛,即使清潔尚需耗費一定時間,但仍是涂布技術的主流,微凹多運用于顆粒以及大面積圖案畫涂布,逗號輪則適用于中厚涂層以及高黏度膠料居多。
多功能涂布座可以讓使用者轉換不同涂布方式,節省成本和時間
卷對卷的烘箱設計主要是發揮干燥與固化功能,這跟膠料與溶劑息息相關,干燥主要就是讓涂層中的溶劑或水分揮發完全,讓濕膜轉化成干膜;固化則是使涂料中的物質產生聚合化學反應,達成提升硬度、附著力或特殊機械性能等。
干燥方式常見的有:
熱風干燥--適用于各種溶劑涂料,如PVC、PU以及水性等,因為操作簡單,應用廣泛,在設計上需注意溫度控制,透過妥善設計還能使部分空氣回流使用,節省耗能。
紅外線(IR)干燥—適用于溶劑型以及部分水性或含水分率低的PU膠,加熱快速能量集中,如何選用適合的波長是主要關鍵。
熱風干燥是最常見的干燥方式
固化常見的有:
UV固化—用于感旋光性涂料,速度快耗能低。配方中需要含光引劑,基材透光度高,使用時須注意安全防護。
電子束固化—適用高固含膠料,穿透率高,但設備投資成本高,同時還要考慮輻射防護。
微波/射頻固化—適用水性膠,干燥快,基材必須能夠吸收微波,容易影響周邊電子產品。
自然固化—適用于高固含以及熱固含,干燥時間從數小時到數天不等,容易受到環境溫度和濕度影響。
智能化與質量控管
卷對卷設備為達成越來越高的精密性要求,除了基本的硬設備之外,針對某些特定產業應用或需求,延伸出其他輔助系統與設備,兼顧智能化自動生產與質量穩定兩大目標。常見的質量控管輔助設備有:在線監測的張力傳感器、非接觸式測厚系統、缺陷檢測儀器,透過系統串接管理質量,如智能學習系統以及孿生系統,可以根據歷史生產配方與條件進行必要微調,模擬配方調整時的涂布狀況與條件設定,生產履歷系統可以詳細追蹤每一卷生產參數以及檢測結果。
卷對卷涂布未來趨勢與投資評估
涂布制程在未來發展有幾個值得注意的趨勢,如越來越薄但具多功能性的涂層(奈米涂層)、友善環境的材料應用以及高速或高產能的需求。
而卷對卷設備是涂布制程中最值得投資的項目,主要有三個特點:
跨產業涂布制程運用:同一套設備可彈性靈活運用在車用膜、阻隔膜、醫療敷料等。
模塊化機械設計:卷對卷采用單元模塊化設計,在跨產業的涂布制程中,多數設備可共享,對于使用者來說僅需更換涂布座或者開啟部分輔助系統,就可以轉換產品,節省生產時間與成本。
品質均一:卷對卷的操作透過模塊化結構以及系統輔助,能夠讓用戶容易上手,因此即是轉換不同涂布方式,也能夠妥善控制生產質量。
卷對卷設備是涂布制程中最值得投資的項目
而在投資設備前,有幾個需要特別評估與注意:
配方評估:先確認涂布膠料的主要成分,包含固含率、光引發需求、耐熱性等。
配方測驗:可以透過實驗室或實驗設備測試不同配方的干燥速度、固化度、附著力、表面平整度。
打樣驗證:設置中小型實驗產線或是透過實驗單位,進行長時間生產與多批次測試,觀察穩定性與缺陷率以及相關生產條件模擬。
成本分析:計算設備投資、能源消耗、維護成本與產能匹配。
投資設備之前可以透過實驗室來協助評估
涂布制程是隱身于日常生活用品中重要高端的技術,卻是實現功能性與質量穩定性的關鍵所在,卷對卷涂布將持續引領跨產業創新,并在質量管控與智能化生產上展現更大價值,只要在投入前各個環節嚴謹把關,就能為您的產品注入精細、高效、可靠的涂布優勢。