常见的涂布产品弊病分析

董玉婷 杨海峰

涂布技术最早用于感光工业、 纸加工工业和包装工程等领域，早期的涂布基材主要为纸张和塑料薄膜，随着材料科学和材料工程的飞速发展，被涂基材已从纸张、薄膜发展到各类高分子薄膜、铝箔、铜箔及钢板等。自工业革命爆发以来，涂布技术就在传统工业产品制造中占据着重要的地位，如钢印制版、民生组件的喷漆、胶带、合成皮等。随着涂布基材的高速发展，精密电子产业的兴起以及新能源产业的迅速崛起，现代工业产品的制造，如各种平面显示器的光学膜、 软性印刷电路板以及新能源相关的锂离子电池电极等， 都对涂布技术和涂布环境提出了越来越高的要求，涂布产品弊病的产生严重制约了涂布行业的发展。本文将以常见的涂布产品弊病为着力点，分析每一种弊病产生的原因及其解决方法，以更好地推动涂布行业的不断进步。

涂布产品的种类很多，一提到涂布产品，我们首先想到的是PET离型膜，在选择离型膜时，产品的外观一向被很多买家所重视，那么影响产品外观的关键因素是彩虹纹。

彩虹纹弊病产生原因及弊病分析：

离型膜与彩虹纹，本来是毫不相关的，但是自从有了上硅以后，两者就密不可分了，所以有没有彩虹纹，就成了考察离型膜关键的第一步。彩虹纹形成的原因主要是溶剂。在生产过程中，为了尽可能地降低涂布量，就要多添加溶剂油，其直接结果就是离型纸上溶剂油比硅油多。在热烘干的过程中，溶剂油挥发，留下的痕迹就是彩虹纹了。如果我们需要贴合3M TESA等高粘的胶带，或者要冲型很小形状的时候，就必须选择合适的离型纸了。因为冲型材料形状很小，需要很轻的离型力，但是如果离型力太轻又会造成在冲型的过程中飞掉，位置发生变化。我们日常使用的高档工业胶带基本上都是采用油胶的，所以对离型膜要求很高，有没有彩虹纹直接影响着胶带的适用性。

弊病分析：

①涂布头的使用对于彩虹纹有很大的影响，目前我国涂硅企业广泛使用的涂布头主要以刮棒、网纹辊、辊涂、多辊辊涂这几种方法为主。无非就是略微改善了一下外观性能。从本质上讲，改善的幅度不超过20%。而国外使用的是有一定角度的微雕辊来涂布，已经从光学的角度上提升了透明度，同时也完全消除了彩虹纹出现的可能性。

②合理的温度曲线，也是解决彩虹纹问题的核心点。进入烘道的温度，最利于溶剂挥发的烘箱温度，最利于有机硅固化的烘箱温度，最利于离型层稳定的烘箱温度，这些都是至关重要的。

无论做什么样的涂布产品，PET离型膜、各种PET保护膜、硬化膜、锂电池薄膜等，用什么涂布方式，竖条纹是都会出现的问题，竖条纹最厉害的地方是该缺陷一旦产生了，便找不到一处可以用到的地方。涂布产品的成品率就降到了零。

竖条纹产生原因及弊病分析：

从流体动力学的角度来讲，涂布液体在不同位置受力不稳定造成了此缺陷。该不稳定在涂布基材上就会呈现横向方向的正弦波形分布的涂布厚度不均。流体的受力差异造成了涂布厚度的不均匀分布，该受力差异是涂布液体本身黏弹力，惯性力，表面张力等各力在不同方向叠加产生的。一般情况下，该条纹在烘干的过程中也很难通过流平消除。

弊病分析：

规律竖条纹（Ribbing）缺陷指的是沿机器方向出现的平行条纹，在横向上局部改变了涂层均匀型，外形上有宽有窄，在覆盖率上有厚有薄，呈断面形状厚薄相邻，而长度方向上则以连绵不断的条带状态存在，并且整个涂布幅面都有此缺陷。为了有效的避免此种缺陷，涂布工艺和涂布设备的改变对整个产品质量的改观起了至关重要的作用。

①要确定是否在合理的工艺窗口（Process Window）内。在涂布时，很多工艺参数是可调的，而且通过调整可以达到理想的效果。

②如果在工艺窗口未知的情况下，也有一些常规通用的办法去解决问题。比如说稀释涂布溶液，降低溶液黏度（其实就是降低溶液的Ca）；看是否可以加一些表面活性剂；如果是辊涂，减小辊子的直径也是一种有效的办法。除此之外，调整料膜表面张力，根据料膜特性设置合适的表面张力，避免拉伸变形导致材料性能改变产生的竖条纹。

横纹是涂布产品中常见的一种弊病，无论什么涂布方式，横纹都有可能出现，一般有涂布后横纹，干燥后仍无法消除；另外一种是复合后横纹，直到收卷，无法消除。

横纹的产生原因及弊病分析：

横纹的产生主要来自设备震动和基材张力的变化，震动包括电机的震动和其他机械震动，另外涂布辊的跳动超差，主动辊与电机轴、轴承的不同心，都会导致料膜时松时紧，造成涂布部分前后料膜抖动，涂布均匀性变差，横纹严重。张力波动影响，张力波动属于微观波动，不易察觉，尤其是浮辊的波动将影响料膜，进而造成涂布横纹。

弊病分析：

涂布横纹的外形特征是与支撑体运行方向垂直，横贯片幅，大多有一定的规律型。其薄厚和宽窄变化因起因而不尽相同，大多与某种机械振动频率有关。此缺陷对涂布质量的影响特别大，因为它是贯穿整个幅面的，一旦出现，废品率极高，为了避免此缺陷的产生，必须从它的起因入手，有针对性的处理。

①减小震动。涂布头基础应为单独基础，周围应留有间隙，深度1m以上，缝隙可用密封胶填实，涂布电机应用单独基础，与涂布头的连接可采用柔性连接，起到减震和传动的作用。涂布前的牵引应采用独立的基础，不与机架相连，这样容易将机架的震动通过料膜传递给涂布头。烘箱的风机应与机架分开，通过软连接相连，防止将其震动传递给涂布机架。

②保证所有主动、被动辊的跳动在合理的范围之内，安装前要做靜动平衡的测试，安装完成后保证所有主动、被动辊的平行度不能超差，使料膜能平稳的运行。导辊与导辊之间的距离缩小，避免料膜过长导致料膜抖动，张力不稳定。

点子也是涂布产品中常见的一种弊病，人们习惯于将生产过程中产生的直径与形状不均匀的各类点状弊病称为“点子”，实际上各类电子产生的环节和机理各不相同，及时分析各类点子产生的原因，总结经验，对生产系统的稳定和涂布质量的提高非常重要。

点子产生原因及弊病分析：

点子是由于基材表面某处的表面张力不同而产生的不润湿点，点子分为很多种，最常见的有脏点、晶点、凹凸点、气泡。脏点是由于物料有杂质或者析出物，也跟涂布生产线所处的环境有关，涂布环境越差，灰尘越多，处于游离状态，会吸附在料膜表面形成脏点。晶点的产生与基材本身和胶水有很大的关系，供胶系统的供胶管路、泵、过滤器的卫生没有做好，过滤器的密封不严，物料中的大量颗粒物进入胶槽，产生涂布晶点。凹凸点的产生主要跟辊子表面的粗糙度有关，辊子表面越粗，就会在料膜上形成印机，产生凹凸点。气泡来源于物料本身和空气夹带以及由于基材的多孔性影响孔穴转移而形成气泡。点子虽然没有竖横纹对产品影响那么严重，但要想提高产品的质量，需要从以下几个方面处理：

①经常清理涂布环境卫生，减少空气中游离的灰尘，对物料过滤系统经常清理，及时更换过滤网，以防过滤网损坏，大颗粒物料进入涂布胶槽。

②保证辊子表面粗糙度在合理的设计范围之内，安装前检查导辊辊面不允许有凹凸点缺陷。

③保证基材的统一性，经常清洗胶槽和涂布辊，使物料能够均匀的分散开，检查供胶系统过滤器在使用之前有没有排气避免空气打入液槽，产生气泡，另外物料回流时要有消泡措施。

除了以上叙述的常见的涂布弊病，还有拉丝、划伤等涂布弊病。

拉丝产生的原因及弊病分析：

若是辊类涂布方式，拉丝的产生与刮刀有很大的关系，刮刀损坏和刮刀压力过大，涂布产品都有可能出现拉丝现象。若是坡流涂布，拉丝产生的原因与模具有关，模具唇口損坏和模具唇口有脏物均会出现拉丝现象。为了避免此缺陷，辊类涂布时，首先要检查刮刀片是否损坏，刮刀直线度是否满足要求，刮刀压力在克服自重的条件下，不易过大。坡流涂布时，要经常清理模具里的卫生，避免脏物堵塞模唇口。

划伤产生的原因及弊病分析：

划伤是材料的背面或涂层面沿涂布方向的细直线损伤，分持续长划伤或间断短划伤。划伤产生的原因有导辊表面损伤、导辊运转不灵活、主动辊、被动辊与主机运转不同步、导辊与导辊之间平行度差。为了避免此缺陷，首先在安装前要检查辊子表面，保证导辊两端轴承转动灵活，导辊与导辊平行度在和合理范围之内。

总结

随着纳米技术的应用以及涂布技术的不断革新，涂布产品的质量已经成为其中的一个非常重要的因素，了解涂布弊病的产生并且有效地解决是提高产品质量，推动涂布技术发进展的有力手段。