微型凹版涂布原理及应用

发表时间:2015/3/30 浏览:32895

标签:涂布 所属专题:模切材料专题

涂布领域有很多种涂布方法:如直接凹版涂布、反向凹版涂布、逆向辊涂布、模头挤出涂布、钢丝刮棒涂布、刀涂等等。但是现在很多客户反应,钢丝刮棒及逆向辊等涂布方法产生了些令人失望的涂布效果,比如由钢丝刮棒产生的条纹现象,由逆涂辊或凹涂的压辊产生的“橘皮”现象,以及其它一些比较棘手的质量问题。 

微型凹版涂布方式正是为克服以上涂布缺陷而开发的。微型凹版涂布可以获得平滑、均匀的稳定涂层,这种涂布方式简单可靠,具有很好的重复稳定性。 

微型网纹版涂布是相对于传统的凹版涂布方式而言的。传统的凹版涂布,涂布辊为网纹辊,直径一般在Φ150mm~Φ300mm之间,胶辊作为背压辊,将料膜压在涂布辊上,涂布辊的旋转方向与料膜走料方向一致。微型凹版涂布,涂布辊也是网纹辊,直径一般在Φ20mm~Φ50mm之间,所以称为微型凹版涂布(micro gravure),它是一种反向、接触式涂布方式,即微型涂布辊的旋转方向与料膜的走料方向相反,料膜没有被压辊加压在涂布辊上。

一. 传统凹版涂布方式与微型凹版涂布方式的比较

1.微凹涂布是接触型涂布方式(kiss)
 
传动的凹版涂布方式,不论是直接涂布还是反向涂布,一般都有背压橡胶辊,和与橡胶辊直径大致相同的网纹辊。由于料膜被压在胶辊和网纹辊之间,很有可能在涂布面出现皱纹、裂缝等缺陷,两辊合压接触点由于机械、气压等因素而对涂布质量产生影响。而微型凹版涂布是接触式涂布,接触式涂布意味着没有背压橡胶辊,因此,由于背压辊加压产生的一些潜在不利因素就被消除了。

2.微凹涂布是反向涂布方式(reverse)
 
凹版涂布方式中,涂布辊与料膜的走料方向一致。在涂布过程中,涂层料将被分裂开,一部分涂于料膜上,一部分会留在涂布辊上,这种现象一般被称为“膜分裂”。这种情况下,由于在涂布过程中相互之间的表面力,“膜分裂”会对涂布产生破坏性作用。而微型凹版涂布中,涂布辊旋转方向与料膜的方向相反。涂布是以剪切的方式将涂料涂于料膜表面,这种方式通常产生的涂层会比上述的情形要均匀很多。

3.微凹涂布是微型凹版方式涂布(micro gravure)

微型凹版涂布(micro gravure),微型(micro)意思是网纹辊的直径比较小,一般为Φ20mm~Φ60mm;而传统的凹版涂布方式,网纹辊的直径一般为Φ125mm~Φ250mm。在微凹涂布中,微型网纹辊直径的选取一般根据涂布宽度。300mm涂布宽度,微型网纹辊的直径一般为20mm,到1600mm宽度时,微型网纹辊的直径增加到50mm。
 
3.1传统的凹版涂布有以下缺点:一方面当涂布辊直径比较大时,料膜与辊面的接触面积比较大。一般情况下,大的接触面积引起的涂布质量问题要比小接触面积的要多。与微型涂布辊相比,大直径涂布辊形成的接触面积和直径是成倍数关系的,因此直径越大产生的问题越多。在沿料膜接触方向,辊面圆周接触的长度越大,越容易引起质量问题,并且当有背压辊时,更容易产生质量问题。另一方面,传统凹版涂布中,涂布辊直径较大,在涂布过程中,涂布介质外露的时间较长,溶剂的粘度及其它化学性能可能会发生变化,因而影响涂布质量,尤其是在精密涂布场合,要求涂布介质很快转移到基材上。而微型凹版涂布消除了上述缺点,因此可以实现更好的涂布质量。

3.2在传统的凹版涂布方式中,网孔中的涂胶量被分开,一部分转移到基材上,一部分留在网孔中。通常在基材与涂布辊的夹角范围内,存储了涂布液,在两侧的涂布液中,会产生混乱的、不稳定的流动气泡。特别是直径大的凹版涂布辊,更容易产生混乱的、不稳定的气泡聚集。当胶辊加压、胶辊偏斜或其它机械因素发生时,这种情况将会更加严重。传统的凹版涂布还有背压辊,那么在基材与涂布辊的离开点,会有更多的胶液储存,更加影响涂布质量。而微凹涂布,由于微凹辊直径较小,而且没有背压辊,在涂布辊与基材的夹角范围内,不稳定的、混乱气泡聚集会大大减少,胶液聚集的状态也变得比较稳定,因此可以获得较高的涂布质量。

二. 微型凹版涂布的工作方式
 
同传统的凹版方式一样,微凹涂布也需要刮刀,但是微凹涂布中刮刀的使用在硬度和角度上有所不同。同传统的刮刀相比,微凹用的刮刀薄且柔韧性要好,刮刀的压力轻,刮刀的角度比较陡,刮刀的延长线基本会通过涂布辊中心。涂布辊与刮刀柔和地接触,因此在微凹涂布中,刮刀和涂布辊的寿命较长。

在微凹涂布中,微型网纹辊的作用也是涂布计量辊,其线数也有很宽的范围。网纹辊安装在精密轴承座内,由电机直接驱动旋转,旋转的方向与走料方向相反。

在微凹涂布中,从涂布辊离开液面到辊与基材的接触点,辊面上这段弧应该是一个小于90度的弧。对于一个直径40mm的涂布辊,这段的距离不超过30mm。在微凹涂布中,最重要的(也是控制涂布量的主要因素)就是走料速度与微凹涂布辊的速度的比率。料膜有速度,而涂布辊静止,这时没有涂布量,随着涂布辊速度地增加,涂布量将增加,还会出现溢出,转速再增加,涂布量又将减小。试验测定,涂布量相对于速度比率会出现 “驼峰”曲线。典型的涂布模式将是下列模式:(涂布辊表面线速度 /料线速度) 当速比=60%时,涂布开始;当速比=100%~130%时,均匀而规则的涂布;当速比=130%~200%时 ,涂布量增大;当速比=200%以上时,涂布量减小,且出现不稳定现象。

虽然涂布量的大小与网辊的网穴容量有关,但是在这个曲线上也存在一个窗口,通常在比率为100%~130%时,涂布的厚度或重量可以有效地控制,并且可以保证均匀一致的涂布表面。实际状况下,每一个涂布辊的涂布量可以在±10%的范围内变化。通过一定数量的不同线数的涂布辊,可以获得不同的涂布量,做到比较经济的效果。结合传动比,调整涂布辊,基本上可以获得比较连续的涂布量。对于比较严格的涂布,可以结合涂布辊网穴规格及胶液流变性能,绘制出涂布量与速比之间的曲线。

三. 微型凹版涂布的优点

1 微型凹版涂布,可以将很薄的涂层涂到很薄的材料上。由于无背压辊,在涂布面没有“胶印”、皱褶等缺陷。

2 由于没有背压辊,料膜的边缘部也可涂上胶,而不用担心胶液涂到背压辊上而影响涂布。传统涂布方式,改变涂布宽度,就要改变背压辊宽度,微凹涂布可以适应不同宽度的纸张,薄膜、纺织物、金属箔等,而且可以涂布的材料可是从2 micron的PET到200 micron的金属箔。

3 由于刮刀轻接触网纹辊,刮刀和网辊的磨损都非常小。

4 由于微凹辊直径小、重量轻,涂布不同涂布量,更换微凹辊比较方便。

5 反向涂布(类似于剪切方式)可以获得比较平整的涂布,而不需要匀胶系统。微型涂布辊更适合易挥发的溶剂性胶液,而不用担心网穴堵塞。微凹涂布适合涂布的胶的粘度从1cps到1000cps( cps 布氏粘度单位 1cps= 1mPa.s室温下水的粘度一般为1 cps)。

四. 微型凹版涂布的应用案例

1 电子领域:遮光膜,0.05 micron涂层厚度;耐刮擦热ITO导电膜;绝缘与多层导电线路板;LCD背光源膜组;新型平面照明;明导电树脂层;存储磁带及存储材料;触摸屏的硬质保护膜等
2 图像材料领域:数字出版打印层;菲林胶片;自动化标签等;
3 医用材料:自粘胶带、带有涂层的医用材料,如试验材料等;
4 光学领域:各种光学膜,如反射膜,增光膜等;各种玻璃用隔热膜等
5 电池行业:锂电池用材料
6 工业自动化领域:各种复合用胶带;薄的化学反应涂层;其他改变表面性能的涂覆材料。如太阳能电池背板,耐摩擦材料,特氟龙材料等。


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