涂料黏度及作業(yè)環(huán)境對(duì)光導(dǎo)鼓噴涂工藝的影響研究

甄 昭，董 博，程長泉，孟培培，項(xiàng)俊峰

（天津復(fù)印技術(shù)有限公司 天津 300131）

1 關(guān)于OPC鼓噴涂工藝的簡介

本文主要采用空氣噴涂的方法，壓縮空氣氣流從噴槍空氣帽的中心孔噴出時(shí)在涂料出口處形成負(fù)壓，使涂料自動(dòng)流出并在壓縮空氣的沖擊下液-氣混合相急驟擴(kuò)散，料液被微粒化并充分霧化，然后在氣流推動(dòng)下射向待涂OPC鼓基表面并沉積成膜。

2 料液黏度對(duì)OPC鼓噴涂工藝的影響

2.1 實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備

所需OPC鼓基2個(gè)，3層料液，黏度計(jì)1臺(tái)，二氯甲烷溶劑500mL。

2.2 技術(shù)路線

實(shí)驗(yàn)采用目前市場上需求量較大，生產(chǎn)工藝較難控制的2種OPC鼓：精工1030（φ60mm）和奇普8000（φ180mm）。根據(jù)生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)，2種鼓型基本也確定了在噴涂時(shí)所需傳輸層料液的黏度。

2.2.1 精工1030

實(shí)驗(yàn)①：底涂層（以下簡稱UCL）與電荷發(fā)生層（以下簡稱CGL）材料的黏度均為0.8mPa·s，且膜層厚度按國標(biāo)OPC鼓的厚度要求完成噴涂。當(dāng)傳輸層料液（以下簡稱CTM）黏度在2.0mPa.s時(shí)，噴涂完UCL和CGL后再噴涂CTL，鼓的表面比較粗糙，有析出現(xiàn)象，且有“白泡”和“白點(diǎn)”，此過程保證噴槍大小穩(wěn)定，槍距17cm。光電性能方面，充電速率、暗衰減、光敏度都能達(dá)到進(jìn)口鼓的要求，但殘余電位在曝光3s后剩余接近30V，全曝光后還有接近10V的電位。具體充放電曲線見圖1（圖中1代表進(jìn)口鼓，2代表自制實(shí)驗(yàn)鼓）。

圖1 CTM黏度2.0mPa·s時(shí)鼓充放電曲線圖Fig.1 Charging and discharging curve of CTM coating with a viscosity of 2.0mPa·s

實(shí)驗(yàn)②：加入二氯甲烷稀釋CTM黏度至1.5mPa·s，按照實(shí)驗(yàn)①過程，噴涂次數(shù)增加4次達(dá)到膜厚要求，OPC鼓表面明顯比CTM黏度為2.0mPa·s時(shí)噴涂更為光滑，膜厚更均勻。光電性能方面，鼓表面充電速率、暗衰減、光敏度均能達(dá)到進(jìn)口鼓要求，殘余電位曝光1.5s后到60V，3s后殘余電位也超過了30V，見圖2（1代表進(jìn)口鼓，2代表自制實(shí)驗(yàn)鼓）。雖然光電性能的指標(biāo)參數(shù)未達(dá)到要求，且沒有實(shí)驗(yàn)①的良好，但基本得到一個(gè)結(jié)論，在一定電荷傳輸層膜厚要求情況下，噴涂次數(shù)越少，光電性能參數(shù)標(biāo)準(zhǔn)越接近進(jìn)口鼓。

圖2 CTM黏度1.5mPa·s時(shí)鼓充放電曲線圖Fig.2 Charging and discharging curve of CTM coating with a viscosity of 1.5mPa·s

結(jié)合實(shí)驗(yàn)①及實(shí)驗(yàn)②的對(duì)比進(jìn)行實(shí)驗(yàn)③：將噴槍距離調(diào)整為10cm，噴涂次數(shù)明顯縮短。同時(shí)，也將CTM的黏度調(diào)整為1.75mPa·s，按照實(shí)驗(yàn)①與實(shí)驗(yàn)②的方法噴涂，完成實(shí)驗(yàn)③。經(jīng)檢測(cè)，外觀表面質(zhì)量很接近實(shí)驗(yàn)②鼓的表面，光滑且膜厚均勻，無任何瑕疵現(xiàn)象。鼓的光電性能方面：殘余電位下降，曝光5s后達(dá)到了10V，全曝光后殘余電位接近進(jìn)口鼓，見圖3（1代表進(jìn)口鼓，2代表自制實(shí)驗(yàn)鼓）。

圖3 CTM黏度1.75mPa·s時(shí)鼓充放電曲線圖Fig.3 Charging and discharging curve of CTM coating with a viscosity of 1.75mPa·s

經(jīng)過與標(biāo)準(zhǔn)鼓上機(jī)印張對(duì)比，印品的質(zhì)量基本滿足客戶使用。后續(xù)進(jìn)行5組重復(fù)實(shí)驗(yàn)，基本得到此結(jié)論。涂料的黏度對(duì)OPC鼓噴涂工藝有影響，這與其成膜性有著很大的關(guān)系。

2.2.2 奇譜8000

在鼓的表面分別噴涂2種黏度的CTM，UCL和CGL料液黏度仍為0.8mPa·s。

①參照精工1030鼓的實(shí)驗(yàn)方法與得到的結(jié)論，結(jié)合前期的噴涂工作，把CTM黏度調(diào)到3.5mPa·s （如果黏度偏小的話，直徑較大可能會(huì)增加很多噴涂次數(shù)，所以嘗試用較高黏度的料液噴涂）進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。鼓的表面也有“析出”現(xiàn)象，上面有許多“白點(diǎn)”和“白泡”，充電速度、暗衰減、光敏度比較正常，接近標(biāo)準(zhǔn)鼓。殘余電位方面，“拐點(diǎn)”良好，1s后接近100V，5s后到了25V，達(dá)到了預(yù)期的效果。

②結(jié)合精工1030鼓的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，本次實(shí)驗(yàn)使CTM的黏度大幅度降至2.8mPa·s，發(fā)現(xiàn)“小白點(diǎn)”“白泡”等現(xiàn)象明顯減少，基本已達(dá)到了客戶“滿足表面質(zhì)量”的要求；但光電性能方面，殘余電位增加，“拐點(diǎn)”較差，1.5s達(dá)到100V，5s后達(dá)35V。此情況基本和精工1030實(shí)驗(yàn)結(jié)果一樣，第一次CTM黏度較大，達(dá)到同樣的膜厚度，噴涂次數(shù)少（15次），而黏度小時(shí)噴涂到鼓表面的固體含量較少，增加噴涂次數(shù)（20），成膜性有很大的區(qū)別，光電性能出現(xiàn)了與精工鼓一樣的現(xiàn)象。

③繼續(xù)調(diào)CTM黏度至3.15mPa·s進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，各項(xiàng)指標(biāo)基本滿足要求，外表面質(zhì)量也較好，光電曲線也基本達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)鼓的要求。尤其是在殘余電位方面，曝光5s后已經(jīng)到了10V。充放電曲線見圖4（1代表進(jìn)口鼓，2代表自制實(shí)驗(yàn)鼓）。

圖4 CTM黏度為3.15mPa·s時(shí)鼓充放電曲線圖Fig.4 Charging and discharging curve of CTM coating with a viscosity of 3.15mPa·s

上述各實(shí)驗(yàn)的作業(yè)環(huán)境條件盡量保持固定（如溫度24℃，相對(duì)濕度30%，空氣壓力0.8MPa等）。經(jīng)實(shí)驗(yàn)對(duì)比得出結(jié)論：當(dāng)所需OPC鼓的膜層厚度在一定范圍（26～28μm）時(shí)，不同的料液黏度噴涂作業(yè)會(huì)帶來其外表面質(zhì)量及光電參數(shù)的一些差異。根據(jù)以上圖示，建立表1。

表1 光電性能參數(shù)對(duì)比Tab.1 Comparison of photoelectric performance parameters

3 溫度濕度對(duì)OPC鼓噴涂工藝的影響

在22.5～25℃條件下噴涂的OPC鼓表面較好，且光電性能穩(wěn)定，符合各項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)。當(dāng)溫度高于25℃時(shí)，對(duì)于目前CTM中使用的溶劑來說，揮發(fā)速度較快，成膜過程容易干燥，不易流平形成良好的涂層，膜層厚度也不均勻，外觀較差且噴到鼓基表面的固體含量不穩(wěn)定，光電性能受到影響。當(dāng)溫度低于22℃（只做了21℃和19℃），鼓表面更為粗糙，并且噴到鼓表面的固體含量不穩(wěn)定，光電性能同樣受到影響。 環(huán)境的相對(duì)濕度對(duì)OPC鼓噴涂工藝的影響與溫度對(duì)其影響有相同之處。濕度對(duì)生產(chǎn)過程的影響：濕度影響著溶劑的揮發(fā)速度，進(jìn)而影響涂層流平和流掛性能，高濕度下進(jìn)行噴涂，料液中溶劑揮發(fā)將使鼓的膜層表面溫度低于露點(diǎn)溫度，產(chǎn)生水汽在其表面凝結(jié)，引起漆膜“泛白”。監(jiān)測(cè)在凈化室內(nèi)與噴涂小室內(nèi)的濕度相同均達(dá)到35%～50%時(shí)，噴涂出來的OPC鼓外表面較好，可以達(dá)到使用要求。但當(dāng)濕度低于30%時(shí)，OPC鼓的表面質(zhì)量受到影響，鼓上面可以發(fā)現(xiàn)有“凸點(diǎn)”“長絲”等現(xiàn)象，嚴(yán)重影響了外表面的美觀性。當(dāng)相對(duì)濕度大于60%時(shí)，在合適的環(huán)境溫度情況下進(jìn)行噴涂，鼓的膜層表面偶爾有“結(jié)露”現(xiàn)象，在此情況下再進(jìn)行噴涂作業(yè)，將顯著降低OPC鼓涂層的附著力，表面失去光澤且有發(fā)白現(xiàn)象。重復(fù)性實(shí)驗(yàn)在濕度35%～50%之間噴涂出來的OPC鼓，充放電曲線基本可以達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)鼓的要求，且表面均勻性較好，膜層厚度誤差只有1μm，符合要求。

4 結(jié)論

實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，在濕度達(dá)到40%左右時(shí)，實(shí)驗(yàn)出來的OPC鼓光電性能最好，且均勻性基本沒有差別，表面比較光滑，其充放電曲線如圖5所示。當(dāng)濕度達(dá)到55%以上時(shí)，光電性能會(huì)有變差，且表面也不光滑，不符合標(biāo)準(zhǔn)鼓的要求。

圖5 最優(yōu)參數(shù)OPC鼓光電性能曲線Fig.5 OPC drum photoelectric performance curve with optimal parameters

根據(jù)實(shí)驗(yàn)分析結(jié)果得出以下結(jié)論：當(dāng)涂布小室的作業(yè)環(huán)境溫度為22.5～25℃，相對(duì)濕度為40%，涂料黏度在1.75mPa·s（精工1030）和3.15mPa·s（奇普8000）時(shí)，生產(chǎn)出來的OPC鼓最接近標(biāo)準(zhǔn)鼓。