કોટિંગ પદ્ધતિઓની પસંદગી શું છે?

કોટિંગ પદ્ધતિઓની પસંદગી શું છે?

ત્યાં ઘણી કોટિંગ પદ્ધતિઓ છે. ડીપ કોટિંગ પદ્ધતિઓમાં ડીપ કોટિંગ, રોલ કોટિંગ, બ્લેડ કોટિંગ, અને વાયર-વાઉન્ડ રોડ કોટિંગ વગેરેનો સમાવેશ થાય છે. પ્રીસેટ જથ્થાની કોટિંગ પદ્ધતિઓમાં સ્લાઇડ કોટિંગ, સ્લોટ-ડાઇ કોટિંગ, એક્સટ્રુઝન કોટિંગ અને પડદા કોટિંગ વગેરેનો સમાવેશ થાય છે. અમે ઉપરોક્ત અનેક કોટિંગ પદ્ધતિઓ વિશે વિગતવાર ચર્ચા કરી છે. નીચે અમે અન્ય કોટિંગ પદ્ધતિઓનો ટૂંકમાં પરિચય આપીએ છીએ.

ડીપ કોટિંગ એ કોટિંગ પદ્ધતિ છે જેમાં વેબ સતત ડૂબી જાય છે અને સ્લરી ટાંકીમાંથી બહાર કાઢવામાં આવે છે, અને આકૃતિ 5-89 માં બતાવ્યા પ્રમાણે, વધારાની સ્લરી ટાંકીમાં ફરી જાય છે. ડીપ કોટિંગ સામાન્ય રીતે ડબલ-બાજુવાળા કોટિંગ હોય છે, તેથી વેબની બંને બાજુએ કોટિંગની જાડાઈ સુસંગત છે તેની ખાતરી કરવા માટે વેબની ખેંચવાની દિશા સામાન્ય રીતે પ્રવાહી સપાટી પર લંબરૂપ હોય છે. સામાન્ય રીતે, કોટિંગની જાડાઈ સ્નિગ્ધતા, ઘનતા, રેખાની ગતિ અને પુલ-આઉટ એંગલ પર આધાર રાખે છે. સ્લરી સ્નિગ્ધતા અને કોટિંગની ગતિમાં વધારો થતાં વેબ સપાટી પર સ્લરી કોટિંગની જાડાઈ વધુ જાડી બને છે. અલબત્ત, ડિપ કોટિંગ જટિલ વર્કપીસના તૂટક તૂટક ઓપરેશન માટે પણ યોગ્ય છે, પરંતુ જ્યારે દ્રાવક વોલેટિલાઇઝેશન દર ઝડપી હોય છે, ત્યારે ત્યાં પ્રવાહ હશે.

Fig 5-89 Dip Coating Method

બ્લેડ કોટિંગ એ કોટિંગ પદ્ધતિ છે જે આકૃતિ 5-90 માં બતાવ્યા પ્રમાણે, કોટિંગ રોલ અથવા વેબ પર સ્લરી કોટિંગની જાડાઈને સ્પષ્ટ જાડાઈ સુધી ઘટાડવા માટે બ્લેડનો ઉપયોગ કરે છે. તેમાંથી, કોટિંગની જાડાઈ અને હવાના કોટિંગનું વજન-છરીના કોટિંગ હવા-છરીના દબાણ અને હવાના જેટ વેગ પર આધારિત છે, અને તે ખાસ કરીને ઓછી-સ્નિગ્ધતા અથવા મધ્યમ-ઓછી-સ્નિગ્ધતાવાળા પાણી-આધારિત સ્લરીઝને કોટિંગ માટે યોગ્ય છે. કાર્બનિક દ્રાવક-આધારિત સ્લરીનો ઉપયોગ કરતી વખતે, મોટી માત્રામાં હવા અને જ્વલનશીલ દ્રાવક વરાળમાંથી વિસ્ફોટક મિશ્રણની રચનાને ટાળવા માટે કાળજી લેવી જોઈએ.

Fig 5-90 Blade Coating

કર્ટેન કોટિંગ એ કોટિંગ પદ્ધતિ છે જેમાં સ્લરી સ્લોટમાંથી બહાર કાઢવામાં આવે છે અને પ્રવાહી પડદાના રૂપમાં સીધા જ ચાલતા વેબ પર પડે છે. આકૃતિ 5-91 માં બતાવ્યા પ્રમાણે, તે પ્રીસેટ જથ્થા કોટિંગ પદ્ધતિથી સંબંધિત છે. કારણ કે એક્સટ્રુઝન ડાઇ લિપ અને વેબ વચ્ચેનું અંતર મોટું છે અને પડદા પર કોઈ હવાનો બબલ નથી, તે સ્ટ્રિંગિંગ અને સ્ક્રેચ જેવી ખામીઓને દૂર કરવામાં ઉત્કૃષ્ટ ફાયદા ધરાવે છે. પડદાની વધુ ગતિશીલ ઊર્જાને લીધે, તે મેનિસ્કસને સ્થિર કરવામાં મદદ કરે છે, તેથી ઉચ્ચ કોટિંગ ઝડપ પ્રાપ્ત કરી શકાય છે. લાઇન સ્પીડ 100 મીટર/મિનિટથી વધુ સુધી પહોંચી શકે છે અને ઉચ્ચ-ચોકસાઇવાળા બેટરી કોટિંગ સોલ્યુશન્સમાં વધુને વધુ અપનાવવામાં આવે છે.

Figure 5-91 Falling curtain coating; Figure 5-92 Wire rod coating

વાયર-વાઉન્ડ રોડ કોટિંગ એ કોટિંગ પદ્ધતિ છે જે આકૃતિ 5-92 માં બતાવ્યા પ્રમાણે, સોફ્ટ વેબ પર પ્રવાહીને સમાન રીતે કોટ કરવા માટે વાયર-ઘા મીટરિંગ સળિયાનો ઉપયોગ કરે છે. વાયર-ઘાના સળિયાને કોર સળિયાની આસપાસ પોલિશ્ડ સ્ટેનલેસ સ્ટીલના વાયરને ચુસ્તપણે વાઇન્ડિંગ કરીને બનાવવામાં આવે છે. વાયર-ઘાના સળિયાને કોટિંગ સળિયા અથવા ડૉક્ટર સળિયા પણ કહેવાય છે. જ્યારે વિન્ડિંગ વાયર ખૂબ જ પાતળા હોય છે, ત્યારે કોટિંગની જાડાઈની ચોકસાઈ થોડા માઇક્રોનની અંદર પહોંચી શકે છે. કારણ કે ઓછી-સ્નિગ્ધતા પ્રવાહી ઘા ધાતુના વાયર પર સરળતાથી વહે છે, તે ઓછી સ્નિગ્ધતાવાળા પ્રવાહીને કોટિંગ કરવા માટે યોગ્ય છે. વિશિષ્ટ કોટિંગ સળિયાનો ઉપયોગ કરીને, કોટિંગની સ્નિગ્ધતા પ્રમાણમાં ઊંચી હોઈ શકે છે, અને કોટિંગની જાડાઈ 225 μm સુધી પહોંચી શકે છે. રોડ કોટિંગની ઝડપ સામાન્ય રીતે 304 મીટર/મિનિટ સુધી મર્યાદિત હોય છે.

કોટિંગ પદ્ધતિની પસંદગી એ એક વ્યવસ્થિત પ્રોજેક્ટ છે જેમાં ઘણા પરિબળો ધ્યાનમાં લેવા જોઈએ. કોટિંગ પદ્ધતિ પસંદ કરતી વખતે નીચેના મુખ્ય પરિબળો ધ્યાનમાં લેવા જોઈએ:

મોટાભાગની કોટિંગ પદ્ધતિઓ એક સમયે એક સ્તરને કોટિંગ કરવા માટે યોગ્ય છે, અને અગાઉના સ્તરને સૂકવવામાં આવે તે પછી બીજા સ્તરને કોટિંગ કરવામાં આવે છે. કેટલીક પદ્ધતિઓ એક જ સમયે બહુવિધ સ્તરોને કોટ કરી શકે છે, જેમ કે સ્લાઇડ કોટિંગ, જે રંગીન ફિલ્મ કોટિંગમાં એક સાથે ઓછામાં ઓછા 9 સ્તરોને કોટ કરી શકે છે. પડદા કોટિંગનું કોટિંગ હેડ સ્લાઇડ કોટિંગ હેડ છે, અને કોટિંગ સ્તર પણ ધાર પર નીચે વહે છે, તેથી મલ્ટિલેયર કોટિંગ પણ હાથ ધરવામાં આવી શકે છે. સ્લોટ-ડાઇ કોટિંગ અને એક્સટ્રુઝન કોટિંગ સામાન્ય રીતે સિંગલ-લેયર કોટિંગ કરે છે, પરંતુ તેમાં લિથિયમ-આયન બેટરી ઉત્પાદકો દ્વારા વ્યાપકપણે જરૂરી મલ્ટિલેયર કોટિંગ માટે બે કે ત્રણ એક્સટ્રુઝન સ્લોટ પણ હોઈ શકે છે.

વાયર-વાયર રોડ કોટિંગ પાતળા-લેયર કોટિંગ માટે યોગ્ય છે; એક્સ્ટ્રુઝન કોટિંગ, રિવર્સ રોલ કોટિંગ અને પડદા કોટિંગ જાડા કોટિંગ માટે યોગ્ય છે, જે 400–750 μm સુધી પહોંચી શકે છે. સામાન્ય રીતે કહીએ તો, કોટિંગ જેટલો પાતળો હોય છે, તેટલી વધારે પડતી મુશ્કેલી. એ નોંધવું જોઈએ કે અહીં ઉલ્લેખિત જાડાઈ ભીના કોટિંગની જાડાઈ છે, અને શુષ્ક કોટિંગ અને ભીના કોટિંગ વચ્ચેનો તફાવત ખૂબ મોટો છે.

સ્નિગ્ધતા અને સ્નિગ્ધતા એ ભૌતિક જથ્થાઓ છે જે રિઓલોજિકલ ગુણધર્મોને પ્રતિબિંબિત કરે છે. દરેક કોટિંગ પદ્ધતિમાં યોગ્ય સ્નિગ્ધતા અને શીયર રેટની ચોક્કસ શ્રેણી હોય છે. સ્લરી સ્નિગ્ધતા કોટિંગ શીયર રેટ પર માપવામાં આવતી સ્નિગ્ધતા અનુસાર શ્રેષ્ઠ રીતે પસંદ કરવામાં આવે છે, કારણ કે શીયર રેટ સાથે સ્નિગ્ધતા બદલાય છે. લિથિયમ બેટરી સ્લરી ફોર્મ્યુલેશન માટે અગ્રણી લિથિયમ-આયન બેટરી સામગ્રી સપ્લાયર્સ દ્વારા પ્રદાન કરવામાં આવે છે, ચોક્કસ સ્નિગ્ધતા નિયંત્રણ પ્રક્રિયાની સ્થિરતામાં મુખ્ય પરિબળ બની ગયું છે. જો કે, પ્રીસેટ જથ્થાની કોટિંગ પ્રક્રિયામાં, શીયર રેટ કે જેના પર સામાન્ય રીતે સ્લરીને આધિન કરવામાં આવે છે તે ખૂબ ઊંચો છે, જેથી વર્તમાન સાધનો સાથે આટલો ઊંચો શીયર રેટ પ્રાપ્ત કરવો મુશ્કેલ છે, તેથી સ્નિગ્ધતાનો અંદાજ રફ છે, અને અંતે પ્રાયોગિક પરિણામો પ્રબળ રહેશે. જો કે વિસ્કોએલાસ્ટીસીટી ખૂબ જ મહત્વપૂર્ણ છે, તેની આગાહી કરવી મુશ્કેલ છે. કેટલીક વિસ્કોઇલાસ્ટીસીટી અમુક કોટિંગ્સની કામગીરીમાં સુધારો કરવામાં મદદ કરે છે, પરંતુ ઉચ્ચ વિસ્કોઇલાસ્ટીસીટી વિલંબિત ખેંચાણ ખામીઓનું કારણ બની શકે છે.

પ્રિસિઝન સ્લોટ-ડાઇ કોટિંગ, સ્લાઇડ કોટિંગ અને પડદા કોટિંગમાં ઉચ્ચ કોટિંગ ચોકસાઇ હોય છે, જ્યારે અન્ય કોટિંગ પદ્ધતિઓની ચોકસાઇ પ્રવાહી ગુણધર્મો, રોલર ભૂમિતિ, પરિભ્રમણ ગતિ અને અન્ય પરિબળો પર આધારિત છે. દરેક કોટિંગ પદ્ધતિમાં વિશાળ કોટિંગ શ્રેણી હોય છે, જે કોટિંગ ઉપકરણની રચના અને ઓપરેશન મોડ પર આધારિત છે. માત્ર બેટરી ઇલેક્ટ્રોડ કોટિંગ સાધનોને ખૂબ જ બારીકાઈથી ઑપ્ટિમાઇઝ કરીને સારા કોટિંગ પરિણામો મેળવી શકાય છે.

વેબ અભેદ્ય અથવા અભેદ્ય- હોઈ શકે છે. અભેદ્ય વેબ માટે, કોટિંગ પહેલાં છિદ્રોને સીલ કરી શકાય છે. વેબ પર રફનેસ અને સપાટીના તણાવને ધ્યાનમાં લેવું પણ જરૂરી છે. સ્લરીનું સપાટીનું તાણ વેબ કરતાં ઓછું હોવું જોઈએ.

કોટિંગ ઝડપ ઉત્પાદન કાર્યક્ષમતા સાથે સંબંધિત છે. જ્યારે શક્ય હોય ત્યારે, કોટિંગની ઝડપ જેટલી ઝડપી, વધુ સારું. તમામ કોટિંગ પદ્ધતિઓમાં કોટિંગની ગતિ મર્યાદા હોય છે, પરંતુ કેટલીક પદ્ધતિઓ ઉચ્ચ-સ્પીડ કોટિંગમાં વધુ સારી હોય છે. પડદો ફાટી ન જાય તેની ખાતરી કરવા માટે પડદાના કોટિંગને ન્યૂનતમ પ્રવાહ દરની જરૂર હોય છે, તેથી જ્યારે સ્તર પાતળું હોય ત્યારે ઉચ્ચ-સ્પીડ કોટિંગ કરી શકાતી નથી. સ્લાઇડ કોટિંગમાં, જ્યારે કોટિંગ સ્તર ખૂબ જ પાતળું હોય છે, ત્યારે કોટિંગ સ્તર અસ્થિર હશે. કોટિંગની અસ્થિરતાને ટાળવા માટે ઉચ્ચ ઝડપ અને જાડા કોટિંગ સ્તર મદદ કરે છે. તેવી જ રીતે, સ્મૂથ અને નોન-વેબને વધુ ઝડપે કોટ કરી શકાય છે. કોટિંગની ઝડપ સૂકવણી વિભાગની લંબાઈ સાથે પણ સંબંધિત છે. સૂકવણીનો વિભાગ જેટલો લાંબો છે, તે સૂકવણી દર વધારવા માટે વધુ અનુકૂળ છે.

કોટિંગ પદ્ધતિઓ અને તેમની લાગુ શ્રેણી કોષ્ટક 5-6 માં દર્શાવવામાં આવી છે.

શ્રેણી	કોટિંગ પદ્ધતિ	શીયર રેટ /s⁻¹	સ્નિગ્ધતા / Pa·s	ભીની જાડાઈ /μm	કોટિંગ ચોકસાઇ /%	મહત્તમ ઝડપ /(મી/મિનિટ)	વેબ રફનેસનો પ્રભાવ
સ્તરીકરણ	સ્તરીકરણ	0.01-0.10	-	-	-	-	-
	એર છરી	-	0.005-0.5	2-40	5	500	ઉચ્ચ
	વાયર-ઘાના સળિયાનું કોટિંગ	-	0.02-1	5-50	10	250	ઉચ્ચ
સિંગલ લેયર	બ્લેડ કોટિંગ	1000-10000	0.5-40	1-30	-	1500	ઉચ્ચ
		20-40000
	રિવર્સ રોલ કોટિંગ	100-10000	0.1-50	5-400	5	300	સહેજ
		1000-100000
	સ્લોટ-ડાઇ કોટિંગ	3000-100000	0.005-20	15-250	2	400	સહેજ
	ઉત્તોદન કોટિંગ	-	50-5000	15-750	5	700	-
બહુસ્તરીય	સ્લાઇડ કોટિંગ	1000-10000	0.005-0.5	15-250	2	300	સહેજ
		3000-12000
	પડદો કોટિંગ	1000-10000	0.005-0.5	2-500	2	300	સહેજ

લિથિયમ-આયન બેટરી ઇલેક્ટ્રોડ શીટ્સ માટે કોટિંગ પદ્ધતિઓ મુખ્યત્વે રોલ કોટિંગ અને એક્સટ્રુઝન કોટિંગ છે. રિવર્સ રોલ કોટિંગ માટે ઉચ્ચ શીયર રેટની જરૂર પડે છે, તે થોડી વધારે સ્નિગ્ધતા સાથે સ્લરી માટે યોગ્ય છે, જાડી કોટિંગ ફિલ્મ અને સારી કોટિંગ ગુણવત્તા મેળવે છે અને હાલમાં લિથિયમ-આયન બેટરી માટે સૌથી વધુ ઉપયોગમાં લેવાતી કોટિંગ પદ્ધતિ છે. એક્સટ્રુઝન કોટિંગ ઉદ્યોગમાં પ્રમાણમાં અદ્યતન કોટિંગ ટેકનોલોજીનું પ્રતિનિધિત્વ કરે છે. કોટિંગ દરમિયાન સ્લરી પર ચોક્કસ દબાણ લાગુ કરવામાં આવે છે, જેનો ઉપયોગ ઉચ્ચ સ્નિગ્ધતાવાળા સ્લરીના કોટિંગ માટે થઈ શકે છે. પ્રાપ્ત ઇલેક્ટ્રોડ શીટમાં ઉચ્ચ ચોકસાઇ અને ઝડપી કોટિંગ ઝડપ છે. લિથિયમ બેટરી ટેક્નોલોજીના સતત વિકાસ અને ઉચ્ચ ઊર્જા ઘનતા અને સુસંગતતા માટે લિથિયમ-આયન બેટરી ઉત્પાદકોની વધતી માંગ સાથે, એક્સ્ટ્રુઝન કોટિંગ, રાજ્ય-ની--આર્ટ બેટરી ઇલેક્ટ્રોડ કોટિંગ સાધનો અને ઉચ્ચ-ચોકસાઇવાળા બેટરી કોટિંગના ઉત્પાદનમાં વધુ વ્યાપકપણે ઉપયોગમાં લેવાશે{1}} રેખાઓ