涂布干燥之气浮式烘箱！

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干燥单元是涂布机生产作业的基础功能结构，不仅需要具备去除水分、溶剂的能力，而且在干燥过程中还要避免基材出现卷曲、褶皱和蹭脏等缺陷，更不能出现影响涂层质量的损伤。干燥和涂布工艺各自独立但又相互联系。因为涂布工艺的要求决定了干燥参数和对干燥箱的要求，涂层配方变化以及涂层溶剂的选择会极大影响干燥箱的形式，如加热的热源、安全性和环境状况等。只有平衡好涂布液的性质与干燥单元的结构设计以及操作之间的关系，才能达到整条涂布生产线的最佳技术性能。

国家标准《涂布机术语》在“干燥单元”一章中，列出了“传送带式”“导辊式”“螺旋气垫式”“鼓式”和“气浮式”5种，并给出了相应定义。本文将重点介绍气浮式干燥技术的发展过程，干燥单元的结构组成、分类以及改进方向等。

5种干燥单元示意图

气浮式干燥

气浮式干燥也称悬浮式干燥，最早于1970年由美国ASI(Advance Systems，Inc)创始人Roy Downhawn 提出，并于20世纪80年代被迅速发展的美国印刷涂布业推动发展并逐步推广至日本和其他欧洲国家，现在已成为现代涂布行业的主流趋势。我国在气浮式干燥方面的研究起步较晚，国内企业在流体力学、空气动力学、热风传导等理论方面基础薄弱，通常采用类别法进行设计。由于涂布基材性质、涂布液（涂料）配方、涂布机生产速度以及涂布产品性能是影响涂布干燥的重要因素，因此只有在理论分析的基础上进行大量试验才能合理的进行结构设计达到预期效果。

气浮式干燥过程

结构组成

气浮式干燥单元主要由供风系统、排风系统、烘箱体、风嘴以及外箱体组成。

烘箱体：指气浮式干燥单元的内腔体，其内部有导流板，用于对干燥热风进行引导和分配，导流板的规格和安装位置视烘箱体的结构尺寸而定。

风嘴：烘箱内的核心均流元件，用于对气流的组织、调整及匀流。风嘴中狭缝宽度、送风高度和结构设计决定了热风风速大小、热风流动稳定性等。

外箱体：指铺有保温层的上气箱和下气箱。上下气箱体之间使用铰链连接，通过气缸的作用来实现开合。

气浮式干燥单元

分类

按照空气加热方式分类

①电加热

直接电加热的温度可以达到300度以上。

②蒸汽加热

常用的蒸汽加热温度最高在180度左右。

③油加热

导热油循环加热一般温度最高到300度。

按照热风运行分类

①直排式

直排式指经过干燥的热风直接排出箱体，不做循环使用，常用于一些危害较大的溶剂型涂布液干燥，其溶剂蒸发在热气中不利于二次使用，此时直接排出箱体到废气回收装置中。

②自循环式

整个干燥过程中没有新风进入，热风一直在各个箱体之间循环使用。

③外循环式

部分内循环风与新风混合后经循环风机再次进入发热管，用于涂布液干燥。

按照风道形式分类

①水平送风

水平送风是在两侧风道设计出入风口，箱体顶部有强制循环风机和加热管以及设计的风道，热风通过入风口吹出经烘箱体作用到基材上，最终到达出风口。

②垂直送风

垂直送风是在箱体的上下设计出入风口，热风通过入风口吹出经h作用到基材上，最终到达出风口。

技术特点

气浮式烘箱不仅用于印刷电子、塑料薄膜和纸张等涂布卷筒纸材料的干燥，也广泛应用于光伏、新能源、锂电、纺织和传感器等领域，与其他干燥方式相比气浮式具有以下特点：

①基材在干燥时悬浮于空气中，可避免与箱体的直接接触，确保基材表面无划痕及粘脏。

②可以同时满足双面涂布要求，效率高。

③热风可内部循环利用，能源利用效率高。

④运行过程中张力要求较低，易于控制。

⑤气浮导轨等可自由拆换清洗，设备整体维护成本较低。

⑥可根据客户的需求，进行多种风嘴、气浮导轨、翼片的个性化设计，达到最优性能。

改进方向

①重点研究喷射气流的速度、悬浮的状态与基材重量及张力之间的关系。

②重点研究风嘴的排列方式、密度和上下风嘴间距离与喷射气流间的耦合关系。

③重点研究热风入口以及导风管的形状和位置。

其他干燥单元

①传送带式

在传送带式干燥单元中，干燥室截面为长方形，内部安装有网状传送带，将带有涂布液的基材置于传送带上，不断与热空气流接触而被干燥。通常，在基材的运动方向上分成许多区段，每个区段都可装设风机和加热器。在不同区段内，气流的方向、温度、湿度及速度都可以不同，如在湿料区段，输送气速可大些。但是，这种干燥单元的生产能力及热效率均较低。传送带可以是单层的，也可以是多层的。根据被干燥基材的性质不同，传送带可用帆布、橡胶、涂胶布或金属丝网制成。

②导辊式

导辊式干燥单元呈直线型或拱桥形状，干燥道内装有主动驱动导辊或能灵活转动的被动导辊，基材在列成直线形或弧形的辊道上通过时，全部辊筒随之转动，从而减轻基材张力及避免磨伤。一般干燥箱内导辊由轻质材料制成，表面镀铬抛光，温度较高时要采用钢制材料的导辊。干燥箱体内的导辊要调校动静平衡，两端装配轻巧灵活的滚动轴承，同时须使用耐热的润滑油。

③螺旋气垫式

在螺旋气垫干燥单元中，螺旋气垫的主体是一段密布孔眼的风筒。干燥热风由孔眼喷出，吹向基材涂布面，形成气垫把基材托起。基材以一定的角度沿风筒外壁无接触绕行，然后通过转向装置，进入另一段风筒。风筒所需数量根据工艺要求而定，基材运行的螺旋角度根据片幅宽度和风筒之外道径来确定。螺旋气垫干燥单元成本低、设备简单、便于维修，拉力均匀，无须调节张力装置，便于改善干燥条件，对不同风筒可提供不同温度的热风。可以防止划伤和避免产生静电，不仅适用于单面涂布，也适用于一次双面涂布工艺。

④鼓式

鼓式干燥单元由一个或多个螺旋结构组成。在鼓式干燥单元中，已经涂布的基材托起在被加热的带孔金属鼓外，实现涂布基材干燥和输送的过程。一般情况下，鼓式干燥适用于基材经过涂布单元后需要减少导辊接触或转向运行时而采用的干燥方式。

来源：锂电那些事

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首次发布时间：2024-07-28