常見的涂布產(chǎn)品弊病分析

董玉婷 楊海峰

涂布技術(shù)最早用于感光工業(yè)、 紙加工工業(yè)和包裝工程等領(lǐng)域，早期的涂布基材主要為紙張和塑料薄膜，隨著材料科學(xué)和材料工程的飛速發(fā)展，被涂基材已從紙張、薄膜發(fā)展到各類高分子薄膜、鋁箔、銅箔及鋼板等。自工業(yè)革命爆發(fā)以來(lái)，涂布技術(shù)就在傳統(tǒng)工業(yè)產(chǎn)品制造中占據(jù)著重要的地位，如鋼印制版、民生組件的噴漆、膠帶、合成皮等。隨著涂布基材的高速發(fā)展，精密電子產(chǎn)業(yè)的興起以及新能源產(chǎn)業(yè)的迅速崛起，現(xiàn)代工業(yè)產(chǎn)品的制造，如各種平面顯示器的光學(xué)膜、 軟性印刷電路板以及新能源相關(guān)的鋰離子電池電極等， 都對(duì)涂布技術(shù)和涂布環(huán)境提出了越來(lái)越高的要求，涂布產(chǎn)品弊病的產(chǎn)生嚴(yán)重制約了涂布行業(yè)的發(fā)展。本文將以常見的涂布產(chǎn)品弊病為著力點(diǎn)，分析每一種弊病產(chǎn)生的原因及其解決方法，以更好地推動(dòng)涂布行業(yè)的不斷進(jìn)步。

涂布產(chǎn)品的種類很多，一提到涂布產(chǎn)品，我們首先想到的是PET離型膜，在選擇離型膜時(shí)，產(chǎn)品的外觀一向被很多買家所重視，那么影響產(chǎn)品外觀的關(guān)鍵因素是彩虹紋。

彩虹紋弊病產(chǎn)生原因及弊病分析：

離型膜與彩虹紋，本來(lái)是毫不相關(guān)的，但是自從有了上硅以后，兩者就密不可分了，所以有沒(méi)有彩虹紋，就成了考察離型膜關(guān)鍵的第一步。彩虹紋形成的原因主要是溶劑。在生產(chǎn)過(guò)程中，為了盡可能地降低涂布量，就要多添加溶劑油，其直接結(jié)果就是離型紙上溶劑油比硅油多。在熱烘干的過(guò)程中，溶劑油揮發(fā)，留下的痕跡就是彩虹紋了。如果我們需要貼合3M TESA等高粘的膠帶，或者要沖型很小形狀的時(shí)候，就必須選擇合適的離型紙了。因?yàn)闆_型材料形狀很小，需要很輕的離型力，但是如果離型力太輕又會(huì)造成在沖型的過(guò)程中飛掉，位置發(fā)生變化。我們?nèi)粘Ｊ褂玫母邫n工業(yè)膠帶基本上都是采用油膠的，所以對(duì)離型膜要求很高，有沒(méi)有彩虹紋直接影響著膠帶的適用性。

弊病分析：

①涂布頭的使用對(duì)于彩虹紋有很大的影響，目前我國(guó)涂硅企業(yè)廣泛使用的涂布頭主要以刮棒、網(wǎng)紋輥、輥涂、多輥輥涂這幾種方法為主。無(wú)非就是略微改善了一下外觀性能。從本質(zhì)上講，改善的幅度不超過(guò)20%。而國(guó)外使用的是有一定角度的微雕輥來(lái)涂布，已經(jīng)從光學(xué)的角度上提升了透明度，同時(shí)也完全消除了彩虹紋出現(xiàn)的可能性。

②合理的溫度曲線，也是解決彩虹紋問(wèn)題的核心點(diǎn)。進(jìn)入烘道的溫度，最利于溶劑揮發(fā)的烘箱溫度，最利于有機(jī)硅固化的烘箱溫度，最利于離型層穩(wěn)定的烘箱溫度，這些都是至關(guān)重要的。

無(wú)論做什么樣的涂布產(chǎn)品，PET離型膜、各種PET保護(hù)膜、硬化膜、鋰電池薄膜等，用什么涂布方式，豎條紋是都會(huì)出現(xiàn)的問(wèn)題，豎條紋最厲害的地方是該缺陷一旦產(chǎn)生了，便找不到一處可以用到的地方。涂布產(chǎn)品的成品率就降到了零。

豎條紋產(chǎn)生原因及弊病分析：

從流體動(dòng)力學(xué)的角度來(lái)講，涂布液體在不同位置受力不穩(wěn)定造成了此缺陷。該不穩(wěn)定在涂布基材上就會(huì)呈現(xiàn)橫向方向的正弦波形分布的涂布厚度不均。流體的受力差異造成了涂布厚度的不均勻分布，該受力差異是涂布液體本身黏彈力，慣性力，表面張力等各力在不同方向疊加產(chǎn)生的。一般情況下，該條紋在烘干的過(guò)程中也很難通過(guò)流平消除。

弊病分析：

規(guī)律豎條紋（Ribbing）缺陷指的是沿機(jī)器方向出現(xiàn)的平行條紋，在橫向上局部改變了涂層均勻型，外形上有寬有窄，在覆蓋率上有厚有薄，呈斷面形狀厚薄相鄰，而長(zhǎng)度方向上則以連綿不斷的條帶狀態(tài)存在，并且整個(gè)涂布幅面都有此缺陷。為了有效的避免此種缺陷，涂布工藝和涂布設(shè)備的改變對(duì)整個(gè)產(chǎn)品質(zhì)量的改觀起了至關(guān)重要的作用。

①要確定是否在合理的工藝窗口（Process Window）內(nèi)。在涂布時(shí)，很多工藝參數(shù)是可調(diào)的，而且通過(guò)調(diào)整可以達(dá)到理想的效果。

②如果在工藝窗口未知的情況下，也有一些常規(guī)通用的辦法去解決問(wèn)題。比如說(shuō)稀釋涂布溶液，降低溶液黏度（其實(shí)就是降低溶液的Ca）；看是否可以加一些表面活性劑；如果是輥涂，減小輥?zhàn)拥闹睆揭彩且环N有效的辦法。除此之外，調(diào)整料膜表面張力，根據(jù)料膜特性設(shè)置合適的表面張力，避免拉伸變形導(dǎo)致材料性能改變產(chǎn)生的豎條紋。

橫紋是涂布產(chǎn)品中常見的一種弊病，無(wú)論什么涂布方式，橫紋都有可能出現(xiàn)，一般有涂布后橫紋，干燥后仍無(wú)法消除；另外一種是復(fù)合后橫紋，直到收卷，無(wú)法消除。

橫紋的產(chǎn)生原因及弊病分析：

橫紋的產(chǎn)生主要來(lái)自設(shè)備震動(dòng)和基材張力的變化，震動(dòng)包括電機(jī)的震動(dòng)和其他機(jī)械震動(dòng)，另外涂布輥的跳動(dòng)超差，主動(dòng)輥與電機(jī)軸、軸承的不同心，都會(huì)導(dǎo)致料膜時(shí)松時(shí)緊，造成涂布部分前后料膜抖動(dòng)，涂布均勻性變差，橫紋嚴(yán)重。張力波動(dòng)影響，張力波動(dòng)屬于微觀波動(dòng)，不易察覺(jué)，尤其是浮輥的波動(dòng)將影響料膜，進(jìn)而造成涂布橫紋。

弊病分析：

涂布橫紋的外形特征是與支撐體運(yùn)行方向垂直，橫貫片幅，大多有一定的規(guī)律型。其薄厚和寬窄變化因起因而不盡相同，大多與某種機(jī)械振動(dòng)頻率有關(guān)。此缺陷對(duì)涂布質(zhì)量的影響特別大，因?yàn)樗秦灤┱麄€(gè)幅面的，一旦出現(xiàn)，廢品率極高，為了避免此缺陷的產(chǎn)生，必須從它的起因入手，有針對(duì)性的處理。

①減小震動(dòng)。涂布頭基礎(chǔ)應(yīng)為單獨(dú)基礎(chǔ)，周圍應(yīng)留有間隙，深度1m以上，縫隙可用密封膠填實(shí)，涂布電機(jī)應(yīng)用單獨(dú)基礎(chǔ)，與涂布頭的連接可采用柔性連接，起到減震和傳動(dòng)的作用。涂布前的牽引應(yīng)采用獨(dú)立的基礎(chǔ)，不與機(jī)架相連，這樣容易將機(jī)架的震動(dòng)通過(guò)料膜傳遞給涂布頭。烘箱的風(fēng)機(jī)應(yīng)與機(jī)架分開，通過(guò)軟連接相連，防止將其震動(dòng)傳遞給涂布機(jī)架。

②保證所有主動(dòng)、被動(dòng)輥的跳動(dòng)在合理的范圍之內(nèi)，安裝前要做靜動(dòng)平衡的測(cè)試，安裝完成后保證所有主動(dòng)、被動(dòng)輥的平行度不能超差，使料膜能平穩(wěn)的運(yùn)行。導(dǎo)輥與導(dǎo)輥之間的距離縮小，避免料膜過(guò)長(zhǎng)導(dǎo)致料膜抖動(dòng)，張力不穩(wěn)定。

點(diǎn)子也是涂布產(chǎn)品中常見的一種弊病，人們習(xí)慣于將生產(chǎn)過(guò)程中產(chǎn)生的直徑與形狀不均勻的各類點(diǎn)狀弊病稱為“點(diǎn)子”，實(shí)際上各類電子產(chǎn)生的環(huán)節(jié)和機(jī)理各不相同，及時(shí)分析各類點(diǎn)子產(chǎn)生的原因，總結(jié)經(jīng)驗(yàn)，對(duì)生產(chǎn)系統(tǒng)的穩(wěn)定和涂布質(zhì)量的提高非常重要。

點(diǎn)子產(chǎn)生原因及弊病分析：

點(diǎn)子是由于基材表面某處的表面張力不同而產(chǎn)生的不潤(rùn)濕點(diǎn)，點(diǎn)子分為很多種，最常見的有臟點(diǎn)、晶點(diǎn)、凹凸點(diǎn)、氣泡。臟點(diǎn)是由于物料有雜質(zhì)或者析出物，也跟涂布生產(chǎn)線所處的環(huán)境有關(guān)，涂布環(huán)境越差，灰塵越多，處于游離狀態(tài)，會(huì)吸附在料膜表面形成臟點(diǎn)。晶點(diǎn)的產(chǎn)生與基材本身和膠水有很大的關(guān)系，供膠系統(tǒng)的供膠管路、泵、過(guò)濾器的衛(wèi)生沒(méi)有做好，過(guò)濾器的密封不嚴(yán)，物料中的大量顆粒物進(jìn)入膠槽，產(chǎn)生涂布晶點(diǎn)。凹凸點(diǎn)的產(chǎn)生主要跟輥?zhàn)颖砻娴拇植诙扔嘘P(guān)，輥?zhàn)颖砻嬖酱郑蜁?huì)在料膜上形成印機(jī)，產(chǎn)生凹凸點(diǎn)。氣泡來(lái)源于物料本身和空氣夾帶以及由于基材的多孔性影響孔穴轉(zhuǎn)移而形成氣泡。點(diǎn)子雖然沒(méi)有豎橫紋對(duì)產(chǎn)品影響那么嚴(yán)重，但要想提高產(chǎn)品的質(zhì)量，需要從以下幾個(gè)方面處理：

①經(jīng)常清理涂布環(huán)境衛(wèi)生，減少空氣中游離的灰塵，對(duì)物料過(guò)濾系統(tǒng)經(jīng)常清理，及時(shí)更換過(guò)濾網(wǎng)，以防過(guò)濾網(wǎng)損壞，大顆粒物料進(jìn)入涂布膠槽。

②保證輥?zhàn)颖砻娲植诙仍诤侠淼脑O(shè)計(jì)范圍之內(nèi)，安裝前檢查導(dǎo)輥輥面不允許有凹凸點(diǎn)缺陷。

③保證基材的統(tǒng)一性，經(jīng)常清洗膠槽和涂布輥，使物料能夠均勻的分散開，檢查供膠系統(tǒng)過(guò)濾器在使用之前有沒(méi)有排氣避免空氣打入液槽，產(chǎn)生氣泡，另外物料回流時(shí)要有消泡措施。

除了以上敘述的常見的涂布弊病，還有拉絲、劃傷等涂布弊病。

拉絲產(chǎn)生的原因及弊病分析：

若是輥類涂布方式，拉絲的產(chǎn)生與刮刀有很大的關(guān)系，刮刀損壞和刮刀壓力過(guò)大，涂布產(chǎn)品都有可能出現(xiàn)拉絲現(xiàn)象。若是坡流涂布，拉絲產(chǎn)生的原因與模具有關(guān)，模具唇口損壞和模具唇口有臟物均會(huì)出現(xiàn)拉絲現(xiàn)象。為了避免此缺陷，輥類涂布時(shí)，首先要檢查刮刀片是否損壞，刮刀直線度是否滿足要求，刮刀壓力在克服自重的條件下，不易過(guò)大。坡流涂布時(shí)，要經(jīng)常清理模具里的衛(wèi)生，避免臟物堵塞模唇口。

劃傷產(chǎn)生的原因及弊病分析：

劃傷是材料的背面或涂層面沿涂布方向的細(xì)直線損傷，分持續(xù)長(zhǎng)劃傷或間斷短劃傷。劃傷產(chǎn)生的原因有導(dǎo)輥表面損傷、導(dǎo)輥運(yùn)轉(zhuǎn)不靈活、主動(dòng)輥、被動(dòng)輥與主機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)不同步、導(dǎo)輥與導(dǎo)輥之間平行度差。為了避免此缺陷，首先在安裝前要檢查輥?zhàn)颖砻?，保證導(dǎo)輥兩端軸承轉(zhuǎn)動(dòng)靈活，導(dǎo)輥與導(dǎo)輥平行度在和合理范圍之內(nèi)。

總結(jié)

隨著納米技術(shù)的應(yīng)用以及涂布技術(shù)的不斷革新，涂布產(chǎn)品的質(zhì)量已經(jīng)成為其中的一個(gè)非常重要的因素，了解涂布弊病的產(chǎn)生并且有效地解決是提高產(chǎn)品質(zhì)量，推動(dòng)涂布技術(shù)發(fā)進(jìn)展的有力手段。