傳統(tǒng)涂布方法如刮刀式涂布（Comma Coating）或滾筒式涂布（Roll Coating）方法簡(jiǎn)單，操作容易，但只能制作低價(jià)值產(chǎn)品，單價(jià)每平方米皆小于10元，而且這類涂布方式屬于開放式操作模式，有溶劑揮發(fā)影響操作人員健康的問題，在環(huán)保意識(shí)愈來愈受重視的今天，有必要作適當(dāng)?shù)恼{(diào)整。

國(guó)外先進(jìn)大廠如Du Pont、3M、Kodak、Nitto等皆以擠壓式涂布（Extrusion Coating）發(fā)展相關(guān)事業(yè)，此類技術(shù)所衍生的產(chǎn)品單價(jià)至少每平方米在50元以上，甚至有些可達(dá)每平方米3,000元以上，與傳統(tǒng)涂布產(chǎn)品相差甚大。

建立精密涂布技術(shù)，再配合國(guó)人自行開發(fā)的各種高功能涂料，可應(yīng)用于各種產(chǎn)品開發(fā)上，當(dāng)然也包括我們的食品包裝領(lǐng)域。為追求高質(zhì)量、高精密度的涂布產(chǎn)品，在制作過程中的各階段都需經(jīng)過高質(zhì)量的設(shè)計(jì)方可完成。

◤ 涂布方式

涂布技術(shù)包含種類極多，主要可分為兩大類：第一類稱之為干式涂布（Dry Coating），如真空蒸鍍法（Vacuum Deposition）或化學(xué)蒸鍍法（Chemical Vapor Deposition）等；另一類稱之為濕式涂布（Wet Coating），即液態(tài)涂布物質(zhì)涂到基材上，再經(jīng)干燥固化成膜的過程。

濕式法依其流體力學(xué)差異，主要可分為兩大類型，分別為后計(jì)量式（Post-Metering）及預(yù)計(jì)量式（Pre-Metered）涂布方式。

(a)后計(jì)量式涂布（Post-Metering Coating）

此類型涂布方式的共同特色是涂膜厚度受涂液的流變性質(zhì)及涂布條件所影響。其中普遍使用的如浸沾式涂布（Dip Coating），其涂膜厚度隨涂布速度增加而變厚，但并不成正比關(guān)系，再增快速度，厚度將趨于定值或反而降低。其它如刮刀式、滾筒式涂布等都是屬于這類型涂布方式。

(b)預(yù)計(jì)量式涂布（Pre-Metered Coating）

涂膜厚度僅由輸液系統(tǒng)所設(shè)定，不會(huì)因?yàn)橥恳旱牧髯冃再|(zhì)或涂布速度改變而有所不同。這種類型的原理，是將涂料自穩(wěn)定供料泵到精密設(shè)計(jì)的擠壓型模具（Extrusion Die），形成寬廣且厚度均勻的薄膜，再涂布于基材上，如圖2所示。

屬于這種涂布方式的有狹縫模具式（Slot-die Coating）、斜板式（Slide Coating）、淋幕式涂布（Curtain Coating）及凹版式（Gravure）涂布等。

由于目前多數(shù)電子產(chǎn)品皆朝輕、薄、短、小的方向發(fā)展，涂布產(chǎn)品對(duì)精密度及均勻度的要求也逐漸提升，因此在最近幾年，國(guó)內(nèi)相關(guān)涂布廠商也掀起投入精密涂布相關(guān)技術(shù)研發(fā)的熱潮，其中又以精密模具涂布方式為最熱門。

◤ 涂料輸送系統(tǒng)

在輸送系統(tǒng)的應(yīng)用類型上，溶液型涂料通常使用計(jì)量泵（Metering Pump），而熱熔型涂料則使用熱熔融機(jī)（Melter）或擠出機(jī)（Extruder）；其中較常用的計(jì)量泵包括有螺桿式（Screw Pump）及齒輪式（Gear Pump）兩種，其共同特色如下所示：

1. 可以在幾乎無脈動(dòng)之狀況連續(xù)輸送；

2. 由水狀液體到數(shù)十萬厘泊（cps）之高黏度液體皆能定量輸送；

3. 高精準(zhǔn)度的吐出量，可信賴度高，吐出精準(zhǔn)度在± 1%以內(nèi)；

4. 使用可變速馬達(dá)變更流量范圍大；

5. 無須使用閥的構(gòu)造設(shè)計(jì)，不會(huì)產(chǎn)生阻塞；

6. 強(qiáng)大的自吸能力，極高的吸入吐出壓力；

7. 能順暢運(yùn)轉(zhuǎn)輸送且無震動(dòng)與噪音；

8. 拆裝保養(yǎng)力求簡(jiǎn)單。

涂布厚度完全由供料系統(tǒng)決定，因此涂膜在機(jī)器行進(jìn)方向（MD）的厚度均勻性完全視泵的穩(wěn)定性而定，其供料流量公式為：計(jì)量泵供料量=（涂幅寬度MM）x （濕膜厚度MM）x （涂布速度M）圖3

圖3  涂布供料示意圖

涂布供料示意圖另外涂料輸送時(shí)需避免受到雜質(zhì)的污染或氣泡的產(chǎn)生，以防止涂布加工上的缺陷發(fā)生，因此在輸送涂料過程中都會(huì)加裝過濾裝置及消泡機(jī)構(gòu)，以確保涂布質(zhì)量；此外設(shè)備也會(huì)裝上壓力表或數(shù)字壓力計(jì)進(jìn)行在線監(jiān)控，以防止濾壓過大而停工。

一般涂料輸送系統(tǒng)之示意圖如圖3所示，其主要項(xiàng)目包括有消泡機(jī)構(gòu)（De-Gassing）、過濾器（Filter）、靜態(tài)混合裝置（Static Mixer）、壓力傳感器（Pressure Sensor）等。

◤ 精密模具設(shè)計(jì)

擠壓式模具（Extrusion Die）在高分子加工過程中扮演十分重要的角色，一般的模具，依其出口的形狀，可分為生產(chǎn)套管的環(huán)形模具（Annular Die），生產(chǎn)纖維、圓棒的圓形模具（Circular Die）、制作薄片（Sheet）及薄膜（Film）的狹縫式模具。

除此之外，還可制造部分特殊形狀產(chǎn)品的異形模具（Profile Die）等，可說是應(yīng)用范圍相當(dāng)廣泛。

涂布工業(yè)上所使用的衣架型模具（Coat-Hanger Die），屬于狹縫式模具的一種，其內(nèi)部主要分為分流管（Manifold）與狹縫區(qū)（Slot Section）兩個(gè)部分；欲加工的流體由模具入口處流入，由于狹縫厚度極小，液體通過的阻力極大，所以高分子液體會(huì)先向截面積較大的分流管兩端流動(dòng)，待在涂布的寬度方向上分配均勻后，再流入狹縫區(qū)且擠出形成均勻分布的薄膜。

模具設(shè)計(jì)最主要的目的在于如何設(shè)計(jì)分流管截面積的變化情形，使得不同流變性質(zhì)的涂液在不同的加工條件下，能生產(chǎn)出厚度均勻的涂布液膜。

整體上，模具設(shè)計(jì)應(yīng)包括內(nèi)部流道幾何形狀分布、內(nèi)外部調(diào)整機(jī)構(gòu)、加熱裝置、?？趲缀涡螤钤O(shè)計(jì)以及機(jī)械結(jié)構(gòu)，其中又以內(nèi)部流道設(shè)計(jì)對(duì)均勻度影響最大。

按分流管的形狀可分為截面固定的Ｔ型模具與截面隨位置變化的衣架型模具兩類，結(jié)構(gòu)可見圖4所示，至于如何判斷使用何種模具，可參照表二所示，表中比較此兩種模具之差異性，以及基本特性比較。

圖4 兩種常見擠壓型模具示意圖

表一 T型模具與衣架型模具之比較

◤ 烘箱設(shè)計(jì)

在涂布工程中，干燥程序是決定涂膜質(zhì)量重要步驟之一，不論干燥技術(shù)或設(shè)備的設(shè)計(jì)，對(duì)涂布產(chǎn)品性質(zhì)優(yōu)劣有顯著的影響，其重要性并不亞于涂布技術(shù)。

熱量的傳遞可借著傳導(dǎo)、對(duì)流及輻射的方式，將熱量由熱源傳送至被加熱物體上，傳導(dǎo)及對(duì)流均需有加熱介質(zhì)，輻射是將熱量直接傳遞至被加熱體的表面，而不需加熱中間介質(zhì)（如空氣），所以是能量效率最高的加熱方式。

在加熱干燥的過程中，同時(shí)有熱傳及質(zhì)傳兩種現(xiàn)象在進(jìn)行，熱傳乃是提高涂料的溫度，增加其水分或溶劑的流動(dòng)性，并蒸發(fā)水分或溶劑，而質(zhì)傳乃是促使內(nèi)部的水分或溶劑向表面移動(dòng)，以進(jìn)行蒸發(fā)。

一般干燥的方式不受涂布方式的影響，但隨著涂液的種類而必須作調(diào)整，傳統(tǒng)的熱風(fēng)干燥方式，乃是藉熱風(fēng)加熱的方式使溶劑揮發(fā)而形成均勻的膜涂于物體表面上，由于此加熱方式需將大量的溶劑蒸發(fā)，不僅消耗能源，同時(shí)亦造成溶劑對(duì)環(huán)境的污染。

而最近發(fā)展的輻射型干燥方式，具有加熱快、熱效率高及大幅縮短干燥時(shí)間等諸多優(yōu)點(diǎn)，較傳統(tǒng)的熱風(fēng)干燥方式，既省能源且設(shè)備不占空間，其中紅外線(Infrared)加熱、微波加熱、紫外線硬化（Ultra Violet Curing）及電子束硬化（Electron Beam Curing）等都是利用輻射能的方式達(dá)到干燥的目的。

其中微波加熱效率最高，紅外線與微波的不同之處在于微波能量高，能穿透物質(zhì)的內(nèi)部進(jìn)行均勻加熱，而電子束硬化方式因需較高的成本，且在惰性氣體中進(jìn)行，是其缺點(diǎn)。

為了近一步了解涂膜的干燥狀況，市面上出現(xiàn)了許多計(jì)算涂膜干燥情況的軟件，今舉兩種商品供參考。其中之一為SuperDryer，是由美國(guó) TNN Technology開發(fā)出的可以設(shè)計(jì)干燥系統(tǒng)以及計(jì)算烘箱干燥狀況的軟件，是可在微軟操作系統(tǒng)下的軟件包，其對(duì)于從事干燥設(shè)備設(shè)計(jì)、生產(chǎn)、研究以及開發(fā)的研發(fā)工程師而言是一個(gè)非常實(shí)用的軟件。

此軟件的適用范圍是:a)可應(yīng)用于涂布及印刷工業(yè)；b)可以提供干燥系統(tǒng)制造商和用戶一個(gè)設(shè)計(jì)、修正以及評(píng)估的工具；c)可以分析干燥系統(tǒng)的干燥狀況。

另外一種是Gutoff（精密涂布顧問）所發(fā)展出的仿真軟件，最主要的功能是針對(duì)現(xiàn)有的烘箱，預(yù)測(cè)及估計(jì)其干燥狀況，可以計(jì)算出:涂料的最終溫度、涂料最終溶劑含量以及干燥過程中熱風(fēng)與涂料的溫度及溶劑含量隨干燥時(shí)間與烘箱位置的變化情形。其可模擬的范圍包括：a)等速干燥期與下降速度干燥期；b)結(jié)合熱風(fēng)與紅外線的干燥；c)可以模擬多節(jié)烘箱的干燥。

◤ 其他附屬設(shè)備

為了提高產(chǎn)品優(yōu)良率，建議可利用下列設(shè)備來改善涂布生產(chǎn)問題。

1、在線膜厚量測(cè)儀（On-line Thickness Gauge）膜厚穩(wěn)定性常受模具的狹縫間隙、涂布間隙、供料泵、過濾壓力與傳動(dòng)速度等因素的影響，因此可在線裝設(shè)膜厚測(cè)量?jī)x來監(jiān)控膜厚的穩(wěn)定性，藉此也可以減少生產(chǎn)上的問題發(fā)生，其中常用的儀器原理有紅外線、β-ray、γ-ray等方式。

2、外觀檢查系統(tǒng)（Inspection System）可確保全天候的產(chǎn)品質(zhì)量，并可實(shí)時(shí)監(jiān)控生產(chǎn)機(jī)臺(tái)狀態(tài)與生產(chǎn)條件之穩(wěn)定，可進(jìn)行監(jiān)控的項(xiàng)目包括表面缺陷，如刮痕、皺折、針孔與斑點(diǎn)等，并加以記錄與標(biāo)記，以維持外觀質(zhì)量上的穩(wěn)定。

3、數(shù)據(jù)擷取系統(tǒng)（Data Acquisition System）凡工藝參數(shù)如傳動(dòng)速度、基材張力、烘箱溫度、烘箱內(nèi)溶劑濃度、涂膜厚度與泵供給量等，都是影響產(chǎn)品的重要因素，因此都需利用數(shù)據(jù)擷取系統(tǒng)加以記錄并分析，以掌握制程的穩(wěn)定性。

4、基材清潔裝置（Web Cleaner）可在涂布機(jī)上多處裝設(shè)黏塵輪或者超音波除塵裝置來消除外來異物、粉塵或纖維，以提高產(chǎn)品優(yōu)良率;其中異物來源包括基材原物料、壓合輪或?qū)л喌牟桓蓛艋驘o塵室環(huán)境所造成。

5、溶劑濃度偵測(cè)系統(tǒng)（Gas Detector）可在涂布機(jī)濃度較高處（如涂布區(qū)域、烘箱前段及廢氣排氣）安裝LEL﹑LFL氣體濃度偵測(cè)系統(tǒng)，以預(yù)防因排氣不正常，導(dǎo)致濃度過高的危險(xiǎn)?！癓EL”是指爆炸下限，它是針對(duì)可燃?xì)怏w的一個(gè)技術(shù)詞語?？扇?xì)怏w在空氣中遇明火爆炸的最低濃度，稱為爆炸下限—簡(jiǎn)稱"LEL"。英文：Lower Explosive Limit。LFL指著火下限，多用于描述易燃化學(xué)物質(zhì)的特性。