새로운 소재와 새로운 공정의 도전 속에서 슬리팅 머신의 기술 혁신과 응용 확장

재료 가공 분야의 핵심 장비인 슬리팅 머신은 필름, 포일, 종이, 섬유 복합재, 전지 전극 등 다양한 산업의 후공정에서 널리 사용됩니다. 슬리팅 머신의 핵심 임무는 넓은 마스터 코일을 고속, 고정밀로 여러 개의 좁은 소형 코일로 절단하여 슬리팅 품질을 보장하는 것입니다. 신에너지, 전자 정보, 플렉서블 디스플레이 등 전략적 신흥 산업의 급속한 발전으로 재료 성능에 대한 요구 사항이 점점 더 엄격해지고 있으며, 다양한 신소재 및 공정의 등장은 기존 슬리팅 기술에 전례 없는 도전을 제시하고 있습니다. 슬리팅 머신 기술의 심오한 혁신과 광범위한 응용 분야 확장을 촉진하고 있습니다.

1. 새로운 소재와 공정이 가져오는 핵심 과제

기존의 슬리팅 기술은 주로 종이나 일반 플라스틱 필름과 같은 균질한 재료를 대상으로 했지만, 새로운 소재의 등장으로 이 분야에 혁명이 일어났습니다.

1. 극도로 얇아지고 취성이 높은 재료:

◦ 과제: 예를 들어, 리튬 배터리용 구리 및 알루미늄 호일은 4~6μm, 또는 그보다 더 얇습니다. 이러한 소재는 매우 얇고, 늘어나거나 구겨지거나, 깨지기 쉬우며, 매우 높은 장력 제어 정확도와 안정성이 요구됩니다. 작은 변동에도 밴드가 끊어지거나 접힐 수 있습니다.

◦ 새로운 공정 요구 사항: 전극 코팅 후 슬리팅 작업에는 버와 먼지가 없어야 하며, 그렇지 않으면 배터리 내부에서 단락이 발생합니다.

2. 다층 적층 및 기능화 필름:

◦ 과제: OLED 화면의 다층 광학 필름, 고차단성 패키징 필름 등. 이러한 소재는 PET/PA/AL/CPP 등 다양한 소재로 구성되어 있으며, 각 층 간의 마찰 계수, 인장률, 경도가 매우 다양합니다. 슬리팅 과정에서 응력 불균일로 인해 박리, 사문석(크림핑) 또는 내부 응력이 발생하기 쉽고, 이는 후속 공정 및 사용 성능에 영향을 미칩니다.

◦ 새로운 공정 요구 사항: 열 응력을 슬리팅하여 기능 층(광학 접착제 및 차단층 등)이 손상되는 것을 방지해야 합니다.

3. 높은 접착력의 접착 소재:

◦ 과제: 다양한 고점도 보호 필름, 양면 테이프, OCA 광학 접착제 등. 슬리팅 작업 중 접착제 전이(끈적끈적한 칼날)가 쉽게 발생하여 재료의 가장자리와 칼날을 오염시켜 슬리팅 품질이 저하되거나 연속 생산이 불가능해질 수 있습니다. 세척 작업 중단 시간이 길고 비효율적입니다.

◦ 새로운 공정 요구사항: 고정 길이로의 정밀 절단 및 안티-스틱 문제를 해결해야 함.

4. 고강도 섬유 복합재:

◦ 도전 과제: 탄소 섬유, 유리 섬유 프리프레그, 아라미드 종이 등. 이러한 소재는 경도와 내마모성이 높아 블레이드 마모가 매우 심합니다. 또한, 섬유 조각과 먼지를 효과적으로 제어하는 ​​것이 매우 중요합니다. 그렇지 않으면 제품의 청결과 성능에 영향을 미칩니다.

◦ 새로운 공정 요구 사항: 슬리팅 장비에 매우 높은 강성과 내마모성을 요구하며, 효율적인 먼지 제거 시스템도 필요합니다.

5. 프로세스 통합 요구 사항:

◦ 과제: 새로운 공정은 높은 효율성과 높은 일관성을 추구하며, 슬리팅과 온라인 검사, 권취, 포장 등의 공정을 원활하게 연결하여 지능형 생산 라인을 구축하고자 합니다. 이는 슬리팅 머신의 자동화, 정보화 및 협업 제어 기능에 대한 더 높은 수준의 요구 사항을 제시합니다.

2. 슬리팅 머신 기술의 체계적 혁신

위의 과제를 해결하기 위해 현대 슬리팅 머신 기술은 포괄적인 혁신을 거치고 있으며, 이는 주로 다음 측면에 반영됩니다.

1. 초고정밀 장력 제어 시스템:

◦ 혁신: 기존 마그네틱 파우더 클러치를 대체하는 풀 서보 모터 구동 방식을 채택했습니다. 고해상도 인코더를 통해 코일 직경 변화를 실시간으로 피드백하고, 적응형 알고리즘(예: 퍼지 PID 제어)을 사용하여 풀림, 견인, ​​되감기까지 전체 공정에 걸쳐 장력 테이퍼를 제어합니다. 장력 제어 정확도는 ±0.5% 이상에 달하여 고속 슬리팅 시 초박형 소재의 안정성을 보장합니다.

2. 스마트 블레이드 기술 및 절단 솔루션:

◦ 혁신:

▪ 공구 소재: 초경질 코팅(예: 다이아몬드 DLC, 티타늄 질화물 TiN), 세라믹 인서트 또는 다결정 다이아몬드(PCD) 인서트를 사용하여 복합 소재와 고마모성 소재를 절단하여 공구 수명을 크게 연장합니다.

▪ 칼 디자인: 접착성 소재를 위한 안티스틱 코팅 칼날, 마찰 각도가 낮은 둥근 칼날 등 다양한 소재에 맞는 특수 칼날을 개발합니다.

▪ 구동 모드: 서보 커터 축 제어가 표준이 되어, "플라잉 쉬어"(소재 작업 중 공구의 동기화된 절단), 정밀한 바이트 깊이 제어 및 진동 억제를 실현하여 부드럽고 버 없는 절단을 보장합니다.

▪ 에어 서포트 나이프(에어 쿠션 나이프): 매우 민감한 재료를 자르는 데 사용되며, 공기막을 통해 재료와 칼날이 접촉하지 않고 "자르는" 방식으로 긁힘과 먼지가 전혀 발생하지 않습니다.

3. 지능형 운영 및 상태 모니터링 시스템:

◦ 혁신:

▪ 머신 비전(AOI): 슬리팅 공정에서 발생하는 버, 줄무늬, 얼룩, 접힘 및 기타 결함을 실시간으로 모니터링하고 분류 시스템을 자동으로 표시하거나 연결할 수 있는 통합 온라인 표면 결함 감지 시스템입니다.

▪ 지능형 와인딩(IRC/IBC): 고급 와인딩 곡선 알고리즘을 갖춘 풀 서보 와인딩을 채택하여 압력, 토크, 속도를 자동으로 계산하고 조정하며 코일의 경도를 완벽하게 제어하고 코어 붕괴, 국화 무늬 등의 단점을 방지합니다.

▪ 예측적 유지관리: 센서는 블레이드 마모, 베어링 진동, 모터 부하와 같은 매개변수를 모니터링하고, 빅데이터 분석을 사용하여 고장 시점을 예측하고, 조기 경고를 제공하며, 계획되지 않은 가동 중지 시간을 줄입니다.

4. 모듈식 및 특수 설계:

◦ 혁신: 슬리팅 머신은 더 이상 범용 장비가 아니라, 소재 특성에 기반한 특수 모듈형 설계로 제작되었습니다. 예를 들면 다음과 같습니다.

▪ 리튬 배터리 폴 슬리팅 머신: 먼지 없음, 금속 없음, 방폭성을 강조하며, 고주파 진공 시스템과 정전 방지 조치를 갖추고 있습니다.

▪ 광학 필름 슬리팅 머신: 클린룸 환경, 초저장력 제어, 정전기 방지 와인딩을 강조합니다.

▪ 테이프 슬리팅 머신: 특수 안티스틱 가이드 롤러, 실리콘 롤러 및 콜드 나이프 시스템이 장착되어 있습니다.

3. 응용분야 확대

기술 혁신은 슬리팅 머신 응용 분야의 경계를 직접적으로 확장하고 있습니다.

1. 신에너지 분야: 현재 가장 큰 성장 포인트입니다. 리튬 배터리 전극 조각(양극/음극)의 슬리팅은 제조의 핵심이며, 슬리팅 장비의 정밀성, 청결성, 신뢰성이 가장 중요합니다. 또한, 수소 연료 전지용 양성자 교환막, 태양광 백시트 멤브레인 등도 고성능 슬리팅 장비를 필요로 합니다.

2. 플렉시블 전자 및 디스플레이 분야: OLED 플렉시블 디스플레이 기판(PI 필름), 터치스크린 센서(ITO 필름), 투명 전도성 필름 등은 먼지, 긁힘, 정전기 손상이 발생하지 않도록 100/1000 레벨의 무진공 환경에서 슬리팅이 필요합니다.

3. 고급 포장 분야: 고차단성 식품 포장, 의약품 포장, 전자 제품용 정전 차폐 포장 등은 구조적 무결성을 손상시키지 않고 다층 복합 필름을 절단해야 합니다.

4. 신반도체 소재 분야 : 웨이퍼 연삭 필름, 다이싱 테이프(웨이퍼 커팅 테이프), CMP 연마 패드 등 반도체 보조 소재의 정밀 슬리팅

5. 최첨단 소재 분야: 탄소나노튜브 필름, 그래핀 필름, 에어로젤 소재 등 신흥 소재의 제조 및 가공에도 맞춤형 정밀 슬리팅 솔루션이 필요해졌습니다.

결론 및 전망

새로운 소재와 공정은 슬리팅 머신 기술 발전의 과제이자 핵심 동력입니다. 미래의 슬리팅 머신은 더 이상 단일 기계 제품이 아니라, 정밀 기계, 지능형 제어, 감지 기술, 빅데이터, 그리고 인공지능을 통합하는 고도로 지능화된 시스템이 될 것입니다.

개발 동향은 다음 사항에 초점을 맞출 것입니다.

• 익스트림: 더 빠른 속도, 더 좁은 폭, 더 높은 정밀도에 대한 도전.

• 지능화: 자기 인식, 자기 의사결정, 자기 실행, 적응형 '무인' 지능 생산을 실현합니다.

• 통합: 상류 및 하류 프로세스와 긴밀하게 통합되어 지능형 공장에 필수적인 디지털 노드가 되었습니다.

끊임없는 기술 혁신만이 점점 더 까다로워지는 소재 가공 수요를 충족하고 전략적 신흥 산업의 활발한 발전을 뒷받침할 수 있습니다. 슬리팅 머신 기술 혁신은 중국이 "제조 강국"에서 "지능형 제조 강국"으로 도약하는 과정을 미시적이면서도 심오하게 보여주는 축소판입니다.