微型凹版涂布(micro gravure)原理及应用

微型凹版涂布（micro gravure）原理及应用

目前，在涂布领域有很多种涂布方法，比如直接凹版涂布、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。微型凹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～Φ50mm；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。

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。

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。

注意最上面的原理图，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。如下图所示：

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。以下是微凹涂布中微凹辊线数与涂布量的关系。

网纹辊线数湿的涂布量μ网纹辊线数湿的涂布量μ

2550～808513～22