行業(yè)動態(tài)
行業(yè)動態(tài)
涂布基材褶皺的成因及其系統(tǒng)性解決方案
在精密涂布生產(chǎn)過程中，褶皺是一種常見且嚴(yán)重影響產(chǎn)品質(zhì)量的缺陷。根據(jù)其發(fā)生主體，可劃分為基材褶皺與涂層褶皺兩大類?；鸟薨櫾从诨谋旧碓谑辗啪?、輸送及受力過程中發(fā)生的失穩(wěn)變形；涂層褶皺則因涂層內(nèi)部應(yīng)力不均或與基材匹配不良所致。褶皺是材料特性、設(shè)備精度、工藝參數(shù)及環(huán)境條件等多重因素非線性耦合作用的結(jié)果，僅靠單一調(diào)整往往難以根除，必須采用多維度、系統(tǒng)性的工程方法進(jìn)行綜合應(yīng)對。本文將以基材褶皺的成因及其系統(tǒng)性解決方案為例，展開深入探討。
基材褶皺示意圖
（圖片來源：網(wǎng)絡(luò)）
基材本身因素
荷葉邊：基材邊緣呈波浪形起伏，導(dǎo)致邊緣有效長度大于中部，張緊時多余材料無法展平而形成皺褶。
卷芯變形與初始褶皺：運(yùn)輸或儲存不當(dāng)引起卷芯變形、卷材內(nèi)部原有壓皺、卷料本身存在輕微松緊邊的問題，在放卷后出現(xiàn)褶皺。
橫向厚度不均：基材一側(cè)厚、一側(cè)薄，在恒定張力下薄邊被過度拉伸，導(dǎo)致松弛起皺。
涂布設(shè)備因素
導(dǎo)向輥系統(tǒng)
平行度與水平度較差：導(dǎo)向輥、牽引輥之間的平行度與水平度偏差會迫使基材橫向移動或扭曲，產(chǎn)生斜向或“S”形褶皺；水平度不良還會因基材自重破壞張力橫向均勻性，從而產(chǎn)生褶皺。
導(dǎo)向輥表面的薄膜褶皺現(xiàn)象
（圖片來源：卷到卷系統(tǒng)導(dǎo)向輥表面的薄膜褶皺行為研究）
輥面狀態(tài)異常：包括凹坑、結(jié)垢或軸承磨損引起的徑向跳動，導(dǎo)致基材受到周期性應(yīng)力沖擊，形成規(guī)律性“點(diǎn)狀”或“線狀”褶皺。
輥徑匹配與包角設(shè)計不當(dāng)：相鄰輥筒直徑差異過大，或包角過大，會使薄型基材在出輥位置因應(yīng)力釋放不均而起皺 。
導(dǎo)向輥表面的薄膜起皺示意圖
（圖片來源：卷到卷系統(tǒng)導(dǎo)向輥表面的薄膜褶皺行為研究）
卷繞系統(tǒng)
由制造誤差、磨損或氣囊壓力不均導(dǎo)致氣漲軸偏心會引起周期性徑向跳動，從而在卷繞過程中引發(fā)張力波動與基材橫向擺動，直接造成規(guī)律性褶皺、條紋印痕或收卷不齊。
氣漲軸形態(tài)
（圖片來源：涂布過程起皺原因分析及對策）
張力控制
傳感器漂移、制動器/離合器響應(yīng)滯后、PID參數(shù)不合理等可引起張力劇烈波動。瞬時張力過高會拉傷基材，過低則導(dǎo)致基材松弛下垂產(chǎn)生褶皺。
糾偏系統(tǒng)
檢測器靈敏度下降、執(zhí)行機(jī)構(gòu)卡滯或響應(yīng)遲緩，無法及時糾正基材跑偏，使其持續(xù)傾斜通過，邊緣摩擦堆積形成褶皺。
干燥系統(tǒng)
烘箱內(nèi)溫度場與風(fēng)速場不均勻，如風(fēng)嘴堵塞、加熱管損壞、隔熱層破損等，會造成基材局部受熱不均，引發(fā)不均勻收縮或膨脹。
牽引系統(tǒng)
牽引輥與壓輥匹配不良：牽引輥與壓輥之間的間隙不均、壓力設(shè)置不當(dāng)或輥面磨損，會導(dǎo)致基材在通過時受力不平衡，進(jìn)而產(chǎn)生局部拉伸或擠壓，形成橫向或縱向褶皺。
真空輥吸附異常：若基材在經(jīng)過真空吸附輥前未得到充分展平，會導(dǎo)致基材局部與輥接觸不充分，引起吸附力分布不均或吸附面積不足等問題，從而導(dǎo)致基材在牽引過程中局部懸浮或滑動，破壞走帶穩(wěn)定性，誘發(fā)隨機(jī)性褶皺。
復(fù)合系統(tǒng)
氣缸選型不當(dāng)、機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計不合理、膠輥形變、膠輥硬度或型面不匹配，以及安裝調(diào)試不到位，均可能導(dǎo)致復(fù)合輥兩側(cè)壓力輸出不一致，使基材在橫向上受力不均，從而引發(fā)連續(xù)性或單側(cè)褶皺。
接換料系統(tǒng)
接料機(jī)構(gòu)的定位誤差、壓輥平行度偏差或動作時序不協(xié)調(diào)，會引入突發(fā)性機(jī)械擾動，影響走帶連續(xù)性與張力穩(wěn)定性，從而誘發(fā)瞬時褶皺。
工藝參數(shù)設(shè)置
張力設(shè)定與基材特性不匹配：張力過大易導(dǎo)致拉伸變形甚至斷裂；張力過小則無法抑制基材翹曲與抖動。
干燥溫度不均勻：干燥過程中溫度不均會導(dǎo)致基材受熱不均，松緊度不均勻，從而產(chǎn)生褶皺。
冷卻不充分或不均：烘箱出口基材溫度較高，若冷卻輥溫度不均或接觸不良，基材在收卷前持續(xù)收縮，在收卷壓力下形成“存儲褶皺”。
收卷張力曲線不當(dāng)：未采用或錯誤設(shè)置錐度張力控制，會導(dǎo)致隨卷徑增大外層材料過緊擠壓內(nèi)層，產(chǎn)生“星形褶皺”或“菊花紋”。
復(fù)合壓力設(shè)定過大：使基材在過輥時受到過度擠壓，超出其彈性恢復(fù)范圍，產(chǎn)生不可逆的塑性變形，形成沿走帶方向的褶皺狀壓痕。
接換料控控制不良：接料時新舊材料張力銜接不平穩(wěn)、壓合壓力突變或接縫重疊量不合理，會在接縫區(qū)域形成局部應(yīng)力集中，導(dǎo)致該處易發(fā)生褶皺或脫層。
環(huán)境及其他因素
環(huán)境溫濕度波動：車間溫濕度控制不佳，會影響吸濕性基材的尺寸穩(wěn)定性及涂層干燥均勻性，間接誘發(fā)褶皺。
靜電干擾：高速涂布產(chǎn)生的靜電會使基材吸附于輥面，引起局部滑動不暢或脫離角變化，導(dǎo)致隨機(jī)褶皺。
人為操作誤差：穿帶路徑錯誤、輥筒鎖定裝置未打開、設(shè)備保養(yǎng)不及時等疏忽，是許多間歇性、偶發(fā)性褶皺問題的直接原因。
把控基材質(zhì)量
建立進(jìn)料檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)，重點(diǎn)檢測厚度均勻性、表面潤濕張力、拉伸與熱收縮率等指標(biāo)，并使用張力檢測儀檢查整卷材料的松緊均勻性，杜絕“海帶邊”或“喇叭卷”。
輥系優(yōu)化與精密調(diào)控
采用展平輥、弧形輥、凹面輥等功能輥，通過特定弧形輥面設(shè)計使基材橫向展寬，抵消因卷曲、張力不均或干燥收縮產(chǎn)生的內(nèi)應(yīng)力。需根據(jù)基材質(zhì)地、寬度與張力動態(tài)調(diào)節(jié)彎曲量和平移位置，以達(dá)到最佳舒展效果。
凹面輥與弧形展平輥
（圖片來源：網(wǎng)絡(luò)）
導(dǎo)向輥的精密管理
確保輥筒機(jī)械與運(yùn)行狀態(tài)良好，嚴(yán)格控制輥面跳動與潔凈度，定期系統(tǒng)校準(zhǔn)導(dǎo)向輥的水平度與平行度，并對關(guān)鍵輥筒實(shí)施溫控以抑制熱變形，保障尺寸穩(wěn)定。
分段張力控制
將整線劃分為放卷、涂布、干燥、收卷等多個張力區(qū)，各區(qū)采用獨(dú)立張力傳感器與閉環(huán)控制。張力值應(yīng)按“前松后緊、平滑過渡”原則設(shè)定，避免突變。
多傳感器閉環(huán)控制
在放卷、涂布及收卷等關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)設(shè)置糾偏檢測點(diǎn)，各點(diǎn)信息形成串聯(lián)閉環(huán)，使控制器能動態(tài)、超前調(diào)整導(dǎo)向機(jī)構(gòu)，確?；难仡A(yù)設(shè)路徑穩(wěn)定走行。
干燥溫度梯度設(shè)置
采用多段梯度干燥曲線，初始段設(shè)定較低溫度與較高風(fēng)速，避免基材因溫變過快而起皺。
冷卻定型
在干燥段后設(shè)置冷卻輥，使基材迅速均勻降至室溫，鎖定形態(tài)，防止后續(xù)因余熱收縮產(chǎn)生褶皺。
牽引系統(tǒng)
優(yōu)化真空吸附系統(tǒng)風(fēng)道與吸孔布局，確保吸附力在幅寬方向均勻分布。安裝壓力傳感器監(jiān)測各區(qū)域真空度，并實(shí)現(xiàn)閉環(huán)反饋控制。定期清潔維護(hù)，防止堵塞。
復(fù)合系統(tǒng)優(yōu)化
選用帶有“中高度”或采用液壓均衡系統(tǒng)的復(fù)合輥，以自動補(bǔ)償輥體彎曲變形。優(yōu)化機(jī)械結(jié)構(gòu)剛度，并確保壓力執(zhí)行機(jī)構(gòu)（如氣缸）對稱布置、同步動作。
接換料系統(tǒng)
通過提高關(guān)鍵部件的加工與安裝精度，并定期校準(zhǔn)壓輥平行度與定位精度，為穩(wěn)定接料奠定基礎(chǔ)；同時優(yōu)化接料程序，確保新舊材料張力平滑過渡、壓合參數(shù)精確可控，并在接料動作前后通過張力前饋補(bǔ)償?shù)窒麢C(jī)械擾動。
