[实用新型]适用于卷对卷连续化带材的正交式辐射辅助传导加热设备

说明书

本实用新型提供了一种适用于卷对卷连续化带材的正交式辐射辅助传导加热设备，包括：主加热源1：具有主加热面，以热传导方式与待加热带材的基底直接接触，进行传导加热；多个辅助加热源2：具有辅助加热面，所述辅助加热面与所述主加热面相对，利用热辐射对待加热带材进行加热；其中，相邻的两个辅助加热源之间设置有开放空间4，构成均温区。本实用新型使用热传导作为带材主要加热方式，并以热辐射作为辅助加热方式的加热设备这使得带材在高走带速度下，可以在最短的时间内提高至目标温度，大大提高了加热的效率。

技术领域

本实用新型涉及加热设备领域，具体地，涉及一种适用于卷对卷连续化带材制备的正交式辐射辅助传导加热设备。

背景技术

在各种真空镀膜工艺的镀膜过程中，为保证基底上薄膜的质量，很多薄膜的制备都需要对镀膜的基底进行加热，并且对镀膜过程中基底的温度偏差范围有着严格的要求。因此，加热系统是镀膜设备中至关重要的部分。而对于窄且长的连续的柔性基底带材，在镀膜中常采用循环往复的卷对卷结构，以增加镀膜面积，提高镀膜效率。虽然在不同的设备中，加热系统的结构、尺寸、几何形状等有所不同，但对于近似二维的柔性基底的带材来说卷对卷的走带结构要求所采用加热系统所采用的加热面均温区的面积应足够大，以与增大的镀膜面积相匹配，使镀膜过程中带材的温度保持不变。综上所述，为了保证卷对卷连续带材的镀膜质量，加热系统需要在大面积的加热面上保证带材的温度均匀。

另一方面，大规模工业化生产需要柔性基底具有高的走带速度，以满足其高产量的需求。加热板尺寸的限制和高的走带速度使得柔性基底带材的加热时间很短，如何在极短的时间内使带材的温度提高至目标温度，这又是对加热系统提出的新的需求。

专利文献CN 209338645U公开了一种镀膜设备用加热腔体及镀膜设备的现有构造，目前为了解决带材温度均匀性的问题，常见加热系统设计方法有两种：热墙系统和冷墙系统。

热墙系统的简单结构如图1所示。系统的加热区是封闭的热箱，箱体是热源，被加热体在热箱内受到热墙的辐射升温，如热墙的温度是均匀一致的，则被加热体的最后热平衡温度将与热墙的温度相同。

但在实际镀膜过程中，材料在镀膜过程中，需要在热墙系统中存在一个开口作为物质从靶材到基底的迁移通道。这样以来，就无法在实际镀膜过程中采用完全密闭的热墙系统，被加热体在靠近热墙的开口处的温度会下降。另一方面，完全由热辐射加热物体，效率低，升温慢。在柔性带材基底走带速度很快的情况下，带材在热箱内被加热的时间极短，在进入镀膜区前如果带材的温度未达到热平衡，则在镀膜过程中基底的温度会发生变化，影响薄膜的质量。所以热墙式的加热系统很难符合工业化柔性基底镀膜的需求。

冷墙系统的结构示意如图2，物体被恒温的热源加热，同时向环境辐射热量。在尺寸足够小的情况下，物体的温度被认为是均匀的。同时为了防止物体的温度受环境影响，除被加热区外，环境应为足够冷的物体(即冷墙，在实际应用中常以水冷板的形式实现)，这样就隔绝了外界对被加热体的热辐射，防止被加热体的温度分布不均匀。

然而，由于被加热物体一直向外进行热辐射，加热的效率很低，被加热体的平衡温度与热源温度存在明显的差异。另外，如上文所述，当被加热体是卷对卷的柔性基底时，加热系统中需要一个大面积的恒温加热面以保证带材的温度均匀。然而，对于普通的加热板来说，恒温区(以最高温度的99％～100％的区域为例)只占加热面的很少一部分(不到10％)，只能以提升加热面尺寸的方式来增大恒温区的面积。而在真实的镀膜设备中，真空腔体的整体尺寸有限。另外，增大的加热板会增加与柔性基底之间的摩擦力，引起基底的变形。因此，简单地通过增大加热板尺寸来获取一个大面积的恒温加热区是非常难实现的。