涂布過程中容易發(fā)生起皺的原因及解決方案


描述


涂布是將具備特定功能的材料附著在目標(biāo)基材表面，取代原有基材的固氣界面，以保護(hù)基材或改善基材的表面功能，賦予基材新的功能特性；或直接利用涂層的表面特性，以提高最終產(chǎn)品的使用價(jià)值或利于后續(xù)加工。


近幾年，隨著涂布基材快速發(fā)展、精密電子產(chǎn)業(yè)以及新能源產(chǎn)業(yè)的迅速崛起，現(xiàn)代工業(yè)產(chǎn)品的制造對(duì)于涂布技術(shù)和涂布環(huán)境提出了越來越高的要求，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。精密涂布應(yīng)用范圍不斷擴(kuò)大使得早期的紡織涂布逐漸被更薄更精密的薄膜涂布所代替。而薄膜相對(duì)紡織品，基材更薄，耐溫情況偏差，在涂布過程中更加容易產(chǎn)生起皺情況，給工藝技術(shù)帶來較大的挑戰(zhàn)。


文中所描述的涂布，并不是狹義上單指涂布工段，而是廣義上泛指實(shí)現(xiàn)涂布產(chǎn)品的整個(gè)生產(chǎn)線，包括放卷、涂布上膠、烘道、收卷、牽引、復(fù)合等。本文將總結(jié)涂布過程中容易發(fā)生起皺的原因及解決方案，為技術(shù)人員提供一定的參考。


設(shè)備問題


導(dǎo)向輥的不平行


從設(shè)備安裝角度來看，不論精度多高的設(shè)備，在運(yùn)行了一段時(shí)間后，由于涂布片材在運(yùn)行各張力的作用下會(huì)導(dǎo)致作用包角的導(dǎo)向輥發(fā)生偏移，而實(shí)際生產(chǎn)過程中發(fā)生褶皺，沒有經(jīng)驗(yàn)的生產(chǎn)班組以及技術(shù)人員，特別是對(duì)沒有采取過程零缺陷控制的企業(yè)來說，往往第一時(shí)間會(huì)做導(dǎo)向輥的調(diào)整，而忽視了真正引起褶皺的其他幾方面原因，從而導(dǎo)致導(dǎo)向輥的上下或左右不平行變成影響起皺的最主要原因。


解決方案：首先需測量觀察不平行的單根導(dǎo)向輥的左右直徑是否一致，若不一致則需直接更換導(dǎo)輥；若左右直徑一致則需要調(diào)整。具體調(diào)整方法：選擇好基準(zhǔn)點(diǎn)，先目測平行度，觀察導(dǎo)向輥之間的間隙，之后再用輔助工具做測量，工程上最實(shí)用的測量方法是用卷尺繞過兩根導(dǎo)向輥形成閉環(huán)橢圓讀取周長，根據(jù)數(shù)據(jù)差異做出相應(yīng)調(diào)整。


導(dǎo)向輥的安裝問題


設(shè)備在安裝導(dǎo)輥時(shí)，若兩根導(dǎo)輥間隙過小，在沒壓合之前容易將薄膜擠成褶皺。生產(chǎn)運(yùn)行過程中，由于導(dǎo)輥運(yùn)轉(zhuǎn)不佳或?qū)л伇砻嬗信K物造成膜不能伸展。


解決方案：增大導(dǎo)輥間隙，減小片路中對(duì)導(dǎo)向輥的包角。導(dǎo)輥軸承應(yīng)按時(shí)加潤滑油，及時(shí)清理導(dǎo)輥表面臟物，保持導(dǎo)向輥干凈無異物。


復(fù)合壓力的問題


設(shè)備上，存在氣缸、結(jié)構(gòu)、膠輥設(shè)計(jì)不合理以及安裝不到位的情況，導(dǎo)致復(fù)合輥兩側(cè)的壓力不一致。


工藝上，存在膠輥壓力設(shè)置過大的問題，導(dǎo)致薄膜過輥面時(shí)被壓成褶皺印。


生產(chǎn)計(jì)劃上，不同門幅產(chǎn)品之間的生產(chǎn)切換，主要是門幅窄的產(chǎn)品切換成門幅寬的產(chǎn)品，特別是門幅窄的產(chǎn)品生產(chǎn)時(shí)間越長，從橡膠輥剖面微觀上分析，越容易在窄門幅對(duì)應(yīng)尺寸上形成一定的凹印，成為“啞鈴”形狀，見圖1。此時(shí)切換成寬門幅產(chǎn)品時(shí)，該凹印處會(huì)出現(xiàn)受力不均的情況，輕的形成壓痕印，嚴(yán)重的導(dǎo)致起皺。


解決方案：設(shè)備定期做復(fù)寫紙測試，兩張A4紙夾著復(fù)寫紙，抬輥各自放置在輥?zhàn)拥膬深^，然后壓輥，取出，根據(jù)復(fù)寫紙壓痕的深度來判定兩側(cè)的復(fù)合壓力是否一致，若不一致需要做調(diào)整；工藝方面可以適當(dāng)?shù)販p少復(fù)合壓力；生產(chǎn)線最好安排生產(chǎn)同一種門幅的產(chǎn)品，或盡量避免長時(shí)間只安排生產(chǎn)窄幅產(chǎn)品，寬窄產(chǎn)品可穿插安排生產(chǎn)。


強(qiáng)制性糾偏


基材運(yùn)行時(shí)，其邊緣位置由于不能穩(wěn)定地固定在一個(gè)位置上行走，會(huì)出現(xiàn)“蛇形”現(xiàn)象，因此需要設(shè)定糾偏裝置來防止偏歪。但若糾偏位置匹配不當(dāng)或校正不合理，則會(huì)發(fā)生強(qiáng)制性糾偏，此現(xiàn)象不是因?yàn)橥坎歼^程中的自然走形，而是因?yàn)榉啪砦恢门c收卷位置不在一條線上而發(fā)生的強(qiáng)制性糾偏。該情況對(duì)于生產(chǎn)線長度偏短的生產(chǎn)線而言更加敏感，而對(duì)于長度稍長的生產(chǎn)線由于緩沖空間較大，會(huì)在生產(chǎn)過程中發(fā)生累計(jì)糾正，最終不影響整體生產(chǎn)狀態(tài)。解決方案：關(guān)掉放卷或收卷糾偏，讓其通過自然走位到穩(wěn)定位置后打開糾偏，做好位置標(biāo)識(shí)，并作為放卷和收卷的固定位置。


氣漲軸偏心


氣漲軸一旦發(fā)生一邊有氣一邊沒氣的情況，整體的卷姿便會(huì)發(fā)生偏心。從側(cè)向微觀上來看，是由長方形變成了“子彈頭形”，見圖2。生產(chǎn)受力在緊的一頭，扁的一頭處于松弛狀態(tài)，從而形成受力松緊不一的情況導(dǎo)致褶皺。


解決方案：更換氣漲軸。


基材問題


基材自身的張力不均勻


涂布過程中，基材不論是自產(chǎn)或者外購，都已是成卷的材料，會(huì)存在基材放卷出來有本文描述的這些情況。有橫向的寬幅單邊松緊差異，生產(chǎn)過程中張力作用在緊的一邊，收卷時(shí)松的一邊成為蓬松狀態(tài)而產(chǎn)生起皺；有縱向的松緊波動(dòng)，生產(chǎn)過程中由于跟蹤輥的速度差導(dǎo)致涂布過程上膠不均勻。


解決方案：可以直接更換基材或適當(dāng)加大基材的放卷張力，但不可過大。


基材在生產(chǎn)時(shí)發(fā)生的形變


基材在生產(chǎn)中發(fā)生變形主要受溫度、受張力以及遇水收縮的影響。


如PET膜，其正常的軟化溫度為150 ℃——180 ℃，當(dāng)原膜粒子混有雜質(zhì)或使用回收膜拉延出來的PET膜，其軟化溫度不足150 ℃，靜態(tài)時(shí)的熱收縮測量暫無好的方法，生產(chǎn)在一定的工藝參數(shù)下會(huì)導(dǎo)致薄膜在烘箱中由于受溫度作用而產(chǎn)生收縮起皺。


如熱熔膠膜，在受溫度及張力的作用下會(huì)產(chǎn)生展平，收卷后由于熱脹冷縮及自身彈性的作用使得膠膜自身產(chǎn)生收縮，會(huì)導(dǎo)致收卷的產(chǎn)品產(chǎn)生起皺，特別是兩種不同基材復(fù)合的情況，上基材與下基材的收縮情況不一致將產(chǎn)生鼓起或橘皮情況。


如全棉布，當(dāng)所涂膠的膠黏劑為水性膠時(shí)，全棉布會(huì)遇水收縮，由于涂膠寬度是按照收縮前進(jìn)行設(shè)定的，若沒有定形設(shè)備，涂膠烘干后會(huì)在收縮處形成膠皮。同時(shí)全棉布也有遇熱收縮的特性，生產(chǎn)過程中受溫度影響會(huì)發(fā)生收縮。因此，當(dāng)與其他基材復(fù)合經(jīng)過有溫度的熱輥時(shí)，會(huì)產(chǎn)生一定的形變。合理的工藝條件下，由于涂布過程中有張力的作用，這種形變發(fā)生的不明顯，當(dāng)卷材成卷后，若上下基材結(jié)合力不夠，或者上膠不勻，會(huì)在結(jié)合力不夠或上膠不勻處產(chǎn)生收縮差，由于這種形變發(fā)生是不可逆的，便出現(xiàn)了橘皮、鼓起等起皺現(xiàn)象。


解決方案：保證產(chǎn)品復(fù)合牢度及烘干的前提下，降低熱輥或烘箱溫度，保證產(chǎn)品正常涂布中減小或無放卷張力，同時(shí)使收卷張力盡量偏大。


基材張力不匹配


該原因引起的褶皺主要為豎向和斜向。豎向褶皺原因：過程張力過大，復(fù)合時(shí)無法展平，上下基材復(fù)合后起皺。斜向褶皺原因：過程張力過大、糾偏不當(dāng)，造成基材本身松緊不一，受力不均勻，有規(guī)律地向松的一邊皺疊。


解決方案：基材厚度越小則張力越小，基材門幅越窄則張力越小。若沒有遵循該原則，張力不匹配則容易出現(xiàn)起皺；恒張力放卷、錐度張力收卷是一般生產(chǎn)中采用的張力設(shè)定原則，若設(shè)定不合理則容易在生產(chǎn)過程中隨著卷徑的變化而出現(xiàn)褶皺。


工藝問題


張力波動(dòng)引起的變化


實(shí)際生產(chǎn)過程中，牽引輥運(yùn)行速度一般要比前工段速度偏大，從而發(fā)揮牽引的作用，若設(shè)定不合理，便會(huì)產(chǎn)生起皺。同時(shí)如果基材存在縱向的松緊，在涂布過程中由于張力輥（跟蹤輥）的作用會(huì)存在松緊變化，引起起皺。設(shè)備方面電機(jī)運(yùn)行頻率波動(dòng)大也會(huì)影響整個(gè)生產(chǎn)過程中的松緊變化，從而引起起皺。


解決方案：若是基材自身的問題則直接更換基材；若是工藝上張力設(shè)定過大則適當(dāng)降低張力；若是設(shè)備問題則需要維護(hù)或更換備用配件。


加熱溫度過高


當(dāng)工藝有對(duì)涂布后薄膜進(jìn)行復(fù)合的設(shè)定時(shí)，由于加熱溫度過高，在復(fù)合時(shí)薄膜橫向被燙成橫向褶皺，或者由于溫度過高而產(chǎn)生變形起皺。


解決方案：降低溫度。


膠層過厚


膠層過厚，特別是膠黏劑的黏度偏大時(shí)，兩種基材經(jīng)復(fù)合擠壓后容易產(chǎn)生滑動(dòng)而引起起皺。


解決方案：適當(dāng)降低涂層厚度，或者涂層厚度不變而降低固含量，或選擇膠黏劑黏度偏小的原材料。


總之涂布過程出現(xiàn)起皺現(xiàn)象將會(huì)影響產(chǎn)品的外觀、性能及最終用戶的體驗(yàn)。本文從導(dǎo)向輥不平行、導(dǎo)向輥安裝、復(fù)合壓力以及強(qiáng)制性糾偏、氣漲軸偏心等設(shè)備問題，從基材自身的張力不均勻、基材在生產(chǎn)時(shí)發(fā)生的形變、基材張力不匹配等基材問題，從生產(chǎn)過程張力波動(dòng)引起的變化、加熱溫度過高、膠層過厚等工藝問題，即三個(gè)方面分別做了起皺原因分析并提出了解決方案。涂布過程防止起皺是需要一線技術(shù)人員和生產(chǎn)人員結(jié)合現(xiàn)場經(jīng)常總結(jié)的工作。實(shí)際生產(chǎn)中，產(chǎn)品不同或者涂布方式不同都會(huì)引起起皺現(xiàn)象，甚至也有可能出現(xiàn)超出本文描述的起皺范疇，這就要求操作人員平時(shí)細(xì)心觀察、及早發(fā)現(xiàn)，技術(shù)人員及時(shí)分析案例、做好總結(jié)，從而避免各類原因造成的起皺問題，保證產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定。


責(zé)任編輯：gt


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