إنتاج الأفلام عبر الشريط

صب الشرائط (ويُسمى أيضًا بالطلاء بالسكين أو طلاء السكين ) [ 1 ] هو عملية صب تُستخدم في تصنيع الشرائط والصفائح الخزفية الرقيقة من معجون خزفي . [ 2 ] يُصب المعجون الخزفي في طبقة رقيقة على سطح مستوٍ، ثم يُجفف ويُلبد . [ 3 ] وهو جزء من علم مساحيق المعادن . [ 4 ] : ​​167

تاريخ

وُصفت عملية صب الشرائط لأول مرة كطريقة لإنتاج المكثفات بكميات كبيرة . [ 1 ] في هذا الوصف المنشور الأول من عام 1947، وُصفت العملية على النحو التالي: [ 5 ]

"تم وصف آلة تقوم ببثق طبقة رقيقة من السيراميك مع مادة رابطة راتنجية على حزام متحرك. وتكون هذه الطبقة الرقيقة قوية بما يكفي عند جفافها ليتم فصلها وتقطيعها أو ثقبها إلى أي شكل مسطح مرغوب فيه وحرقها بشكل مرضٍ."

في عام 1960، تم تقديم طلب براءة اختراع لتقنية صب الأشرطة متعددة الطبقات، وفي عام 1996، تم صب أول أشرطة يقل سمكها عن 5 ميكرومتر. [ 1 ]

عملية الإنتاج

رسم تخطيطي لعملية صب الشريط. المادة اللزجة بنية اللون، وسكين التسوية رمادية، والخط ذو رأس السهم يمثل السطح الذي تُوضع عليه المادة اللزجة واتجاه حركتها. هذا مجرد تصميم واحد من بين العديد من التصاميم المختلفة.

تحوّل عملية صب الشريط مسحوق السيراميك إلى غشاء رقيق عن طريق تحويله إلى سائل، ثم صبه على سطح مستوٍ، ثم تجفيفه. [ 6 ] تتضمن هذه العملية عدة خطوات رئيسية:

تحضير المعلق
تُخلط المادة الخام، وهي عادةً مسحوق السيراميك، مع المذيبات والمشتتات والمواد الرابطة والملدنات وغيرها من الإضافات لتكوين معلق متجانس ومستقر. [ 6 ] [ 7 ]
صبّ الطين
ثم يُصبّ الملاط على سطح مستوٍ باستخدام آلة صب الشريط. تقوم الآلة بنشر الملاط على شكل طبقة رقيقة بالسمك المطلوب. [ 7 ]
تجفيف
تُجفف طبقة الفيلم المصبوب، المعروفة بالشريط الأخضر ، لإزالة المذيبات. هذه الخطوة ضرورية لضمان احتفاظ الشريط بشكله وسلامته.
القطع والتثقيب
يُقطع الشريط الأخضر المجفف أو يُثقب إلى الأشكال المطلوبة. تُستخدم هذه الخطوة غالبًا لإنشاء هياكل متعددة الطبقات للتطبيقات الإلكترونية والطاقية. [ 7 ]
التغليف
يمكن تكديس طبقات متعددة من الشريط الأخضر وتغليفها معًا في ظل ظروف محددة من درجة الحرارة والضغط ووقت الانتظار لتشكيل بنية متماسكة.
التلبيد
ثم يتم تلبيد الهيكل الرقائقي عند درجات حرارة عالية لتحقيق الخصائص النهائية المطلوبة، مثل القوة الميكانيكية والتوصيل الكهربائي.

تُستخدم آليات صب مختلفة، مثل شفرات الطبيب، وآلات الطلاء ذات القوالب الشقّية، وآلات الطلاء بالحفر الدقيق، لتحقيق السماكة المطلوبة وجودة سطح الشريط.

مكونات

تبدأ عملية صب الشريط بالمسحوق الذي سيُصنع منه الشريط، باعتباره المكون الفعال للمنتج النهائي. يجب أن تكون المكونات الأخرى، مثل المادة الرابطة والمذيبات، متوافقة مع المسحوق. يكون المسحوق عادةً ناعمًا جدًا، حيث لا يتجاوز حجم جزيئاته 5 ميكرومترات. [ 8 ] يُستخدم المذيب لتسهيل صب المسحوق، كما لو كان سائلًا، ولتوزيع المكونات الثانوية عبر الشريط. تُضاف أيضًا مواد فعالة سطحية للتحكم في خصائص سطح الشريط. كما تُضاف مادة رابطة، تُحدد بدورها البنية الكلية والخصائص الميكانيكية للشريط. [ 1 ]

تصنيع المواد السائلة

تُعدّ معاجين صبّ الأشرطة الخزفية أنظمةً معقدةً تتكون من مسحوق خزفي ومذيب وعدد من المكونات العضوية. [ 9 ] لكل مكون من مكونات المعجون الخزفي تأثيرٌ مختلفٌ على سلوكه الريولوجي . [ 10 ] المكون الرئيسي في أي تركيبة معجون هو مسحوق؛ وهو المكون الوحيد الذي يحدد خصائص المادة المُشكّلة. [ 11 ]

صب الطين

آلة صب الشريط

تُنقل مادة الصب السائلة عبر أنابيب من الخزانات إلى آلة الصب. وقد تُصفّى هذه المادة قبل استخدامها لإزالة الشوائب. يُطلق على معجون الصب الناتج اسم الطبقة الخضراء أو الصفيحة الخضراء (ولا يُشير هذا المصطلح إلى لون الصفيحة)، ويحتاج إلى مزيد من المعالجة مثل التقطيع والتجفيف. [ 8 ]

أثناء عملية الصب، من المهم الحصول على سطح مستوٍ تمامًا خالٍ من الخطوط؛ ولتحقيق ذلك، صُممت آليات صب مختلفة لتقليل تيارات الانزلاق في الملاط. تُسمى الشفرات التي تُسطّح وتُرقّق سطح الصب بشفرات التسوية . وتأتي هذه الشفرات بأشكال مختلفة، مثل أسطح القطع المسطحة السميكة أو الرقيقة، والحواف المستديرة، والحواف الشبيهة بشفرة السكين. [ 1 ] بالنسبة للأشرطة المصبوبة التي يقل سمكها عن 50 ميكرومترًا، لا يتم تطبيق الطلاء من الأعلى، بل من الجانب (في آلة الطلاء ذات القالب الشقي) أو من الأسفل (في آلة الطلاء ذات الشفة وآلة الطلاء بالحفر الدقيق).

يمكن تصنيع السطح الذي يُصب عليه الشريط من الفولاذ أو الزجاج أو الورق المطلي أو البوليمرات . يُعد الفولاذ السطح الأكثر اقتصادية، لكن إزالة الصفائح الرقيقة منه أمر صعب، كما أن سطح الفولاذ يحتاج إلى استبدال متكرر نسبيًا بسبب التلف. [ 1 ]

تجفيف الأوراق الخضراء

يجف شريط الصب من جانب واحد فقط، وهو السطح المكشوف، لأن سطح الصب غير منفذ. يعتمد التجفيف على عمليتين: تبخر المذيب من السطح وانتشاره عبر الشريط باتجاه السطح المكشوف. يمكن تسريع التبخر باستخدام الهواء. مع ذلك، يُنصح عادةً بالحد من التبخر لضمان انتشار المذيب بشكل منتظم. إذا لم يخرج المذيب من الشريط بطريقة مُحكمة، فقد يتشقق الشريط أو يلتف. [ 1 ]

قد يتم تنفيذ عدة خطوات معالجة حسب متطلبات المنتج، مثل القطع، والتصفيح، والتثقيب، أو المعالجة الحرارية. [ 12 ]

الاستخدام

تُستخدم هذه العملية في إنتاج المكثفات الخزفية ، وبطاريات البوليمر ، والخلايا الكهروضوئية ، وأقطاب خلايا الوقود الكربوناتية المنصهرة . ويمكن إنتاج أغشية رقيقة تصل سماكتها إلى 5 ميكرومترات باستخدام تقنية صب الشرائط. [ 1 ] [ 8 ]

مراجع

  1. 1 2 3 4 5 6 7 8 ريتشارد إي. ميستلر؛ إريك ر. توينام (1 ديسمبر 2000). تسجيل الصوت عبر الشريط: النظرية والتطبيق . وايلي. ISBN 978-1-57498-029-5.
  2. دينيس، جيمس و. "صب المواد المتقدمة باستخدام الشرائط" . صناعة السيراميك. مؤرشف من الأصل في 4 يناير 2010. تم الاطلاع عليه في 24 فبراير 2010 .
  3. هوتزا، د.؛ غريل، ب. (1995). "مراجعة: صب مساحيق السيراميك باستخدام الأشرطة المائية". علم وهندسة المواد: أ . 202 ( 1-2 ): 206-217 . doi : 10.1016/0921-5093(95)09785-6 . ISSN 0921-5093 . 
  4. أستانا، ر. (2006). معالجة المواد وعلم التصنيع . أ. كومار، ناريندرا ب. داهوتر. أمستردام: بوسطن. ISBN 978-0-08-046488-6. OCLC 85814321 . 
  5. هاوت، جي إن؛ بريكنريدج، آر جي؛ براونلو، جي إم (1947). "تصنيع صفائح خزفية رقيقة للمكثفات". مجلة الجمعية الأمريكية للخزف . 30 (8): 237-242 . doi : 10.1111/j.1151-2916.1947.tb18889.x . ISSN 0002-7820 . 
  6. 1 2 "صب الشريط - SimPARTIX" . معهد فراونهوفر لميكانيكا المواد IWM . تم الاسترجاع في 26-08-2024 .
  7. 1 2 3 eticeramics (2024-05-20). "صب الشريط: طريقة لإنتاج صفائح السيراميك الإلكتروني" . السيراميك المتقدم | إيدجتك للصناعات . تم الاسترجاع في 2024-08-26 .
  8. 1 2 3 برايان س. ميتشل (30 يناير 2004). مقدمة في هندسة وعلوم المواد لمهندسي الكيمياء والمواد . جون وايلي وأولاده. ص 721. ISBN  978-0-471-47336-7.
  9. ليو، تشيفو؛ وانغ، ييلينغ؛ لي، يونغشيانغ (12 مارس 2012). "دراسة تركيبية لملاط صب الأشرطة الخزفية" . مجلة ACS للعلوم التركيبية . 14 (3): 205-210 . doi : 10.1021/co200148q . ISSN 2156-8952 . 
  10. جباري، م.؛ بولاتوفا، ر.؛ توك، أ.ي.ي.؛ باهل، س.ر.هـ.؛ ميتسوليس، إ.؛ هاتل، ج.هـ. (2016-10-01). "صبّ الشريط الخزفي: مراجعة للطرق والاتجاهات الحالية مع التركيز على السلوك الريولوجي وتحليل التدفق" . علم وهندسة المواد: ب . 212 : 39-61 . doi : 10.1016/j.mseb.2016.07.011 . ISSN 0921-5107 . 
  11. ^ فيوري، سي. فوسارولي، ج.؛ كراجوسكي، أ.؛ فينسينزيني، ب. (1979/07/01). "على قوة الكسر لركائز الألومينا المسبوكة بالشريط" . سيرامورجيا الدولية . 5 (3): 124-126 . دوى : 10.1016 / 0390-5519(79)90018-8 . ISSN 0390-5519 . 
  12. بيات كابرارو؛ ستيفان بارث؛ مايكل هوفمان. "صب الشريط - أكثر من 70 عامًا من الخبرة العملية في هيرمسدورف" (ملف PDF) . فراونهوفر.