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时间:2018-08-02
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1、涂布工艺技术培训讲义(第一部分)第三章涂布技术主讲人:李建平2009年9月25日主要内容一、浸沉涂布二、坡流涂布三、条缝涂布四、落帘涂布一、浸沉涂布1、浸沉涂布(dipcoating)原理当支持体与润湿性涂液接触时,因为毛细压力,在接触处的涂液会沿支持体升高一些,并形成凹形表面。涂液润湿壁面形成凹形表面,表面张力的合力指向液体的外部,此时液体内部压强小于外部压强。2、涂液弯月面形成的形态3、浸涂有关实验的结果与分析(1)涂布速度U和拉出角的因素速度、拉出角与厚度关系,见右图:(2)粘度的因素粘度与
2、涂层厚度关系,见下图;(3)表面张力的因素结论:要想涂得薄,可减小弯月面曲率半径。减小弯月面曲率半径的方法,有使用气刀、刮刀、多辊和从反方向抽真空等措施。4、浸沉涂布的缺点和局限性(1)一次最多涂布两层;(2)均匀度也难令人满意;(3)浸涂车速也难以达到30m/分以上。二、坡流涂布坡流涂布头透视,见右图:1.边导板;2.最上游堰板;3.狭缝出口;4.阻流狭缝;5.腔体;6.堰板;7.涂布唇;8.真空箱;9.垫板;10.涂布轴1、坡流涂布模头的构造(1)涂布模头——涂层数一个坡流涂布模头由几块堰板组成,
3、原则上一个堰板对应一个涂层,这几块堰板安装成一倾斜的滑动面。通常,各堰板几乎是相同的长方形块。(2)限流(出口)狭缝限流狭缝出口形状,见下图:(3)涂布应用角α(4)滑板倾斜角β绝大多数研究机构提出的倾斜角在15°至30°之间。在这个范围内几个角度的变化不会造成较大的影响。(5)涂布坡流面长度生产中为保证机械稳定性,每块堰板的最小长度(即堰板厚度)为3~6cm。涂布幅度越宽,制造滑板尽可能短的涂布模头就越困难。(6)间隙宽度HG安装涂布头时应使之靠近支持体,在实际涂布过程中,模具唇口与支持体之间的间隙
4、宽度范围为0.1~0.5mm,以0.2~0.4mm较为理想。(7)涂布模头唇口端面(DieFace)下弯月面固定接触线是固定在滑板的边上,还是润湿了滑板唇口的端面,取决于模具唇口的几何形状和流动参数。涂布唇口端面与支持体之间的夹角γ越大,滑板边就越易阻滞涂布液流润湿端面。提高涂布速度或粘度,或者减少间隙HG宽度,或减少液桥的负压值,均可迫使润湿接触线上移,并最终被锚定在边界上。(8)负压箱涂布模具与涂布辊的下方设置一个负压箱。要尽量减小涂布辊与固定部件间的缝隙,以保证在最小的抽气量的条件下保持适用的负
5、压值。2、在感光材料行业中涂布工程的目标(1)实现预计量涂布;(2)高速;(3)薄层;(4)均匀;(5)一次涂布多层。坡流涂布工艺的特点,恰好可以实现上述目标。(1)实现预计量涂布(2)高速涂布坡流涂布车速可以高达4m/s,其根本原因是摆脱了涂层厚度依赖于粘度和车速的关系。(3)薄层涂布坡流涂布能涂薄层的原因,还是因为它涂布过程中的弯月面曲率半径小。粗略地讲,其弯月面曲率半径是涂布间隙HG的1/2。因为影响涂布量的是上弯月面曲率半径,其半径也只是稍大于HG的1/2,也就是R2≌0.2mm。(4)多层涂
6、布坡流涂布工艺一次可以涂布多层,其原理是基于著名的雷诺试验。(5)涂布均匀坡流涂布时,其横向均匀度依靠模具的均流分布作用,加上加工精度的保证;而其纵向均匀度,主要依靠供料精度和支持体的拖动精度来保证。3、坡流涂布影响涂布质量的变数(1)影响涂布质量的变数有以下四类十二种。坡流涂布标准波形图,见右图坡流涂布力场区分和力的平衡:坡流涂布力场可分即(1)重力场区。(2)过渡转移区。(3)液桥区。(4)薄膜带入形成区。四个区域,见下图:三相线:临界涂布速度取决于三相线处各种力的平衡,只有A点在压力场平衡状态下
7、,产品才能保证涂好。(2)关于液桥处作用力的平衡(3)液桥的稳定和液桥高度液桥是坡流涂布真正的核心。液桥临界层接触长度是决定参数,而临界层长度Lδ与坡流涂布的液桥(国外称涂珠coatingbead)高度Lb之间有密切关系。下图为是一个给定了控制体积的液桥。(4)液桥区产生涡流的影响因素和看法倾斜角β(°)30间隙宽度HG(μm)350压力差△p(Pa)500涂层厚度H∞(μm)30-70-110粘度μ(mPa·s)1-3-10-30-100支持体速度U(m/s)1-2-3表面张力σ(mN/m)15-4
8、0-65图U(m/s)H∞(μm)μ(mPas)HG(μm)△p(Pa)Lb(mm)Ca/Ca主要影响因素a0.610082002001.61.31b0.210082002001.80.53U低c0.6275820020011.10.79H∞大d0.610052002002.61.05μ小e0.610085002003.01.31HG大f0.610082005002.91.31△p大(5)关于溢流在发生溢流的涂布试验中,部分涂液没有被支持体携带走,而是漏
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