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日本专家千野直义:湿法涂布在功能膜加工中的应用

发布日期2017-05-16 17:16  作者:admin  浏览次数:

  

日本专家千野直义:湿法涂布在功能膜加工中的应用

 

  左一为千野直义先生,右为陈新江先生

  【薄膜新材网】7月2日,由unima新材料产业网主办的2015光学膜市场与技术研讨峰会(同期举办:光学膜产业链高峰论坛)在宁波万豪酒店落下帷幕。

  会上,日本富士胶片、日本涂布业界专家千野直义先生就“湿法涂布技术在功能薄膜加工中的应用”这一主题发表了演讲。

  

日本专家千野直义:湿法涂布在功能膜加工中的应用

 

  千野直义 (Mr. Naoyosh Chino)先生是是著名的日本涂布业界专家,多年来从事涂布技术研发,并拥有50件以上涂布相关技术专利,在业界已经是无人不晓。1974~2005年其所在的富士胶片股份有限公司,是日本著名的胶片和相机生产商,在亚洲、欧洲和北美洲拥有超过220家的研发、生产以及销售机构。2005年,千野直义先生从富士退休后,主要在涂布相关领域(主要是在亚洲和欧洲)做一些技术支持,包括设备安装、测试调试等。

  千野直义先生在会场演讲的翻译——陈新江先生,系苏州汉纳材料科技有限公司总经理,2004年留学日本,2006年开始研究碳纳米管,经过7年的研发时间,其创立的苏州汉纳已经可以高效生产宽度几米到几十米的材料,并且在2012年初就用它实现了触摸屏的手机。

  一、什么是湿法涂布?湿法涂布的要素是什么?

  首先,千野直义先生从固液气三种状态讲解了什么是湿法涂布——本质上讲,湿法涂布就是将基材和空气的界面变成基材和液体间界面的一个过程。在涂布刚开始的时候,其实是一个三项的界面,有固体和气体、气体和液体,还有固体和液体,这三个界面之间的张力有一个相互作用。

  

日本专家千野直义:湿法涂布在功能膜加工中的应用

 

  而湿法涂布就是把固气界面变成固液界面。在这样一个过程中,必须有一个力的作用使这个现象发生,这个力就是润湿性(Wettability)。润湿性主要是由表面张力决定的。具体来说,只有当液体的表面张力小于固体的表面张力的时候,才能够达到润湿的效果。

  在所有的溶剂里面,水的表面张力是最高的,所以在实际应用的时候会加一些表面活性剂,把它的表面张力降到可以涂布的水平。

  而对常用的有机溶剂,像环己烷、丁酮、丙酮来说,它们的表面张力非常低,会低于PET的张力,所以涂布会非常容易。但千野直义先生也提到:在作为硬化层进行涂布的时候,有一个需要注意的地方——在UV涂布的时候,通常会加上有机溶剂。在UV光照之前,有机溶剂就会挥发掉,这时候它的表面张力就会变大,就会产生收缩的现象。这种情况下,一般会加上一个硅铺展剂。

  普通PET上的表面张力达到了43。但对于PE和PP来说,它们的表面张力接近20,因此在PE和PP上涂布就会比较麻烦。

  对离型膜(比如硅离型和氟素离型)来说,它们的表面张力非常低,在它上面涂布非常困难。

  二、涂布技术的三个元素:成本、质量、竞争

  对涂布技术来说,它由这三个因素来决定:成本、质量、竞争。根据涂布的几个参数:比如能做到多大的宽幅、多大的速度、多薄的涂层,还有同时能做多层等,这三个因素得到的综合评价是不一样的。千野直义先生用了一个表格来说明:

  

日本专家千野直义:湿法涂布在功能膜加工中的应用

 

  尽可能地把幅宽做大,极可能地把涂布速度做快,这样最有利于降低成本;把涂层尽可能地做薄,这个企业的竞争力就会非常的明显;对于多层涂布,尽管用的可能都不多,但是它的成本、它的质量,包括因为每个涂层所担负的功能不同而带来的竞争力,都是非常棒的。而所谓的涂布技术,就是尽可能地把这几个参数往高处做,这样就会增加竞争优势。

  三、目前的涂布方法

  首先,千野直义先生为我们展示了一份日本的客户对设备厂家的需求表。

  

日本专家千野直义:湿法涂布在功能膜加工中的应用

 

  从这个表上可以看到:在这些涂布方式中,像逗号涂布、网纹辊涂布,还有微凹涂布的需求是比较多的。线棒涂布虽然在现在看来技术比较老,但是仍旧还有需求。狭缝涂布在日本也有很多企业要求做,且在未来需求很大,会发挥巨大作用。

  1. 逗号涂布(Comma)

  逗号涂布作为试验来说是非常有效的,比如:可以很简单地调整厚度、可以用极少量的液体来进行涂布等。但是在实际生产过程中,它会有很多缺点,比如:很难控制薄膜两边的厚度;如果有异物在里面,整个涂布的外观就会变得很差;如果薄膜有接头,这个接头会很难通过这个很窄的空间。

  

日本专家千野直义:湿法涂布在功能膜加工中的应用

 

  2. CED

  又叫LIP涂布,跟模头挤出涂布方式比较像,但跟狭缝挤出是完全不同的涂布方式。因为CED涂布的厚度是由模唇跟背辊或者模之间的间隙来决定的。这种涂布方式,如果涂布液的黏度很低的话,液体将会从P这个地方流出。CED比较适合于胶黏剂的涂布,这个时候它的黏度会比较高,由于唇和模之间距离的调整不能无限制地靠近,因此比较适合高粘度、高厚度的涂布。

  

日本专家千野直义:湿法涂布在功能膜加工中的应用

 

  3. 网纹辊涂布(Direct Gravure)

  这种涂布方式的最低涂布量,是通过网穴的深度、网穴的线数来计算的。它实际上可以涂得非常薄,适合度基本上可以在2微升。由于这种涂布方式网穴加工的精度可以非常高,因此在膜的横向和纵向方面的均匀性是非常高的。另外,这种涂布方式还可以应用于逆涂。

  

日本专家千野直义:湿法涂布在功能膜加工中的应用

 

  4. 逆涂(Reverse Gravure)

  凹版涂布中,薄膜跟辊子是同向运动的。而在逆涂的情况下,辊子的方向和薄膜的方向是相反的,这时候液体会在薄膜之间形成“液桥”。对于这样的涂布方式和运行速度,微凹辊的逆转速度基本上在1.5~2倍之间。可能大家都把它叫成微凹涂布,其实只有在棍子的直径在50~60毫米范围内时才能把它叫微凹涂布。由于有一个公司已经为直径50毫米棍子的装置申请了专利,因此其它公司一般会把它做到60毫米。

  

日本专家千野直义:湿法涂布在功能膜加工中的应用

 

  关于涂布的上液量,主要由线数和槽的深度来决定。以下是一个公司提供的数据,实际上能转移到膜上的容积是它的二分之一,也就是在0.4~0.6之间。根据这样的计算可以知道,最薄的涂布可以达到4~5个μ,也就是最后可以达到2~2.5μ。

  

日本专家千野直义:湿法涂布在功能膜加工中的应用

 

  关于这种凹版涂布的优点,首先,它适合于做非常薄的涂层;再者,它的均匀性非常好。但它也有些缺点:1)由于网纹的存在,表面会有些凹凸不平;2)不同的辊有不同的涂布量,所以为了满足不同的涂布需求,需要准备很多辊子;3)必须用刮刀,因为刮刀的存在,涂布上会有很多的污染;4)最大的缺点:由于张力的不同,涂布到薄膜上的厚度会发生变化,所以对于不同的薄膜、不同的基材来说,必须要进行微调节。


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