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《干燥工序質量控制關鍵點與優(yōu)化方法》

NEWS | 2025/06/03 作者:未知 分享
在涂布技術領域,干燥是決定涂層性能的核心環(huán)節(jié),卻也暗藏諸多“陷阱”。無論是極片、光學膜還是水處理膜,干燥過程中的微小缺陷,如龜裂、橘皮、流掛等都可能引發(fā)產(chǎn)品性能斷崖式下跌,甚至導致整批次報廢。以動力電池為例,極片干燥不良會導致電極裂紋,直接降低電池循環(huán)壽命和安全性。
 
如何精準識別干燥弊病的根源,并采取科學對策,已成為涂布工藝優(yōu)化不可回避的難題。本文系統(tǒng)解析干燥過程中的典型弊病及其破解之道。

01涂布液物性引發(fā)的弊病
 
固體成分濃度
涂層厚度不均、剝落
黏度
涂層厚度不均、剝落、氣泡、邊緣異物附著、光澤不均
表面張力
涂層厚度不均、剝落、光澤不均
pH 值
因凝聚產(chǎn)生的異物和條紋
干燥性(溶劑組成)
涂層厚度不均、裂紋、白化、光澤不均
涂布液的經(jīng)時變化
涂層厚度不均、因凝聚產(chǎn)生的異物和條紋
02
 
厚度不均
 
產(chǎn)生原因:
①涂布液黏度
黏度過低會導致涂布液在干燥前過度流動,黏度過高則因潤濕性不足致使未充分流平即干燥,兩者均引發(fā)涂布不均。
涂層流平示意圖
 
②基材帶電
 
基材帶電會引發(fā)與帶電區(qū)域形狀相對應的不規(guī)則性(尺寸可達幾厘米以上),涂層厚度不均呈現(xiàn)相同形狀特征。
 
③馬蘭戈尼效應
 
干燥不均或溫度差異導致涂層局部干燥加速,進而使該區(qū)域表面活性劑濃度升高并吸附于界面,促使表面張力下降,引發(fā)涂布液向周邊流動,最終導致該區(qū)域膜厚減薄且分布不均。
 


馬蘭戈尼效應示意圖
④供液點位置
 
在坡流擠壓式與狹縫式涂布機中,供液位置直接影響寬度方向涂膜厚度分布。干燥后易出現(xiàn)寬度方向厚度不均:涂布液從涂布機中心供應時,中心區(qū)域膜厚偏大;供液位置偏移則可能出現(xiàn)單側邊緣增厚。
供液點位置示意圖

⑤其他
 
涂布面中心部位因表面張力作用導致涂布液向左右兩側擴散,而端部涂布液受表面張力單向牽引(僅向右),引發(fā)液體向右側遷移并形成局部增厚區(qū)域。
涂層邊緣厚涂層

解決方案:
①涂布前對基材進行靜電消除。
 
②調整干燥條件(溫度、風速等)。
 
③調整涂布液表面活性劑濃度。
 
④增加供液點數(shù)量或優(yōu)化供液位置。
 
03
 
條狀弊病
 
涂層中出現(xiàn)于與基材運行方向垂直、平行或不規(guī)則的條帶狀缺陷。
 
產(chǎn)生原因:
①涂層在運行過程中,與導輥或者某種固定的硬物接觸,受到表面損傷。
②涂布液中內存在異物,在涂布液輸送或鋪展過程中涂層層流狀態(tài)受到破壞,形成了條狀類弊病。
③基材表面存在異物。
④涂布液的黏度和表面張力高,與涂布條件(涂布間隙、車速)不匹配時產(chǎn)生類似于燈芯絨狀均勻的豎向條道。
⑤設備機械振動或抖動導致涂布不穩(wěn)定造成。
解決方案:
①過濾涂布液中異物。
②使用粘輥或表面處理去除基材表面的異物。
③調整涂布速度和涂布液黏度。
④保證設備穩(wěn)定性。
04
 
凹陷
 
涂層表面形成不規(guī)則凹陷區(qū)域。
 
產(chǎn)生原因:
①基材表面異物引發(fā)凹陷。
 
②基材局部潤濕不良區(qū)域同時成為凹陷與凹痕起點。
 
③涂布液內混入異物觸發(fā)凹陷形成。

解決方案:
①清潔基材表面。
 
②提高基材的潤濕性。
 
③對涂布液進行脫泡處理。
 
④降低涂布液表面張力。
 
 
 
05
 
龜裂
 
涂層表面出現(xiàn)縱橫交錯裂紋的缺陷。
 
產(chǎn)生原因:涂層內應力大于涂膜內聚力

解決方案:
 
 
①提高粘合劑分子量。
 
②添加增塑劑。
 
③減少填料的重量(或比例)。
 
④降低干燥速度。
 
 
 
06
 
異物
 
異物顆粒嵌入涂層形成凸點或凹坑。
 
產(chǎn)生原因:
 
①混入涂布液中的灰塵。
 
②粒子分散不充分。
 
③帶有正負電荷等異種材料的凝聚物。
 
④因涂布液存放時間產(chǎn)生的凝聚物。
 
解決方案:
 
①避免使用濃稠材料或形成局部濃度過高區(qū)域。
 
②維持適宜pH值并充分攪拌。
 
③避免施加剪切力。
 
④消除毛刺。
 
⑤涂布前通過過濾去除異物。
 
 
 
07
 
氣泡
 
涂層中出現(xiàn)的封閉型或開放型的球形空腔。
 
產(chǎn)生原因:
 
①在涂布液制備或輸送中帶入空氣。
 
②烘箱高溫和揮發(fā)性溶劑情況下,涂層溫度接近涂布液沸點,形成溶劑蒸汽氣泡。
 
③涂布液在涂布工位溶解氣體達到飽和狀態(tài),在烘箱高溫下膨脹。
解決方案:
 
①機械消泡法(如超聲波、離心力等)。
 
②化學消泡法(添加消泡劑)。
 
08
 
橘皮
 
涂層表面都發(fā)生有類似橘子表面的凹凸。
 
產(chǎn)生原因:
 
干燥過程中涂布液因貝納爾空穴(一種熱對流渦流)引發(fā)表面流動,形成凹凸形態(tài)并在固化時被直接保留。





解決方案:
 
①改變干燥條件(如調整干燥溫度等)。
 
②精確控制涂布液用量。
 
 
09
 
白化現(xiàn)象
 
干燥后涂層表面呈現(xiàn)白色渾濁,可能全面或部分發(fā)生。
 
產(chǎn)生原因:
 
①涂布液相分離(尤其在混合溶劑體系中易發(fā))。  
 
②水分影響
 
干燥空氣中水分冷凝致表面粗糙;
水分滲入涂層(乳膠膜對此高敏感)。
 
③表面有微裂紋等缺陷。

白化發(fā)生的機制

解決方案:
 
①改變溶劑組成。
 
②緩慢干燥(如添加少量高沸點溶劑)。
 
③降低干燥空氣的濕度。
 
 
10
 
粘合不良
 
涂層與基材之間或涂層內部各層之間的結合力不足,導致涂層出現(xiàn)局部或整體脫離基材。
 
產(chǎn)生原因:
 
①表面活性劑在涂布干燥過程中分布不均,粘合惡化的程度因表面活性劑的種類和量而異。
 
②干燥條件和熱處理也可能導致粘合不良。
 
解決方案:
 
①篩選與基材相容性更高的表面活性劑。
 
②采用梯度升溫干燥(如分段控溫),降低表層過早固化風險。
 
 
 
11
 
空氣刮蹭
 
濕涂層在烘箱中與空氣刮擦,在表面形成的不規(guī)則“擦傷”。
 
產(chǎn)生原因:
 
①基材在傳輸過程中張力控制不穩(wěn)定或低張力控制,導致基材振動與高速氣體產(chǎn)生刮擦。
 
②噴嘴位置不精確。
 
③基材受熱發(fā)生卷曲變形。
 
④懸浮干燥箱中,上下箱體氣壓不平衡,導致基材運行不穩(wěn)定與噴嘴碰撞。
 
解決方案:
 
①實施穩(wěn)定的張力控制。
 
②確保所有噴嘴精確處于同一中心線上(精度在制造商規(guī)定范圍內)。
 
12
 
褶皺
 
基材收縮引起涂層形成小脊或溝槽。
 
產(chǎn)生原因:
 
基材在高溫下變軟引起的永久變形。
 
解決方案:
 
①在基材表面預涂耐高溫涂層。
 
②更換更為合適的基材。
 
13
 
干燥帶
 
 
 
由于干燥速率的差異或者空氣噴射引起的涂層表面的擾動。
 
產(chǎn)生原因:
 
撞擊基材上的空氣在整個基材面上分布不均。
 
解決方案:
 
①降低風速(即降低烘箱起點恒速率干燥階段的干燥速率)。
 
②增加涂布液的黏度。
 
14
 
流掛
 
涂層在水平或垂直方向上發(fā)生流動和滴落。
 
產(chǎn)生原因:
 
干燥風速過小,干燥速度過慢。
 
解決方案:
 
①增加涂布液黏度。
 
②增大干燥風速和干燥速度。

 

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