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《干燥工序质量控制关键点与优化方法》

NEWS | 2025/06/03 作者:未知 分享
在涂布技术领域,干燥是决定涂层性能的核心环节,却也暗藏诸多“陷阱”。无论是极片、光学膜还是水处理膜,干燥过程中的微小缺陷,如龟裂、橘皮、流挂等都可能引发产品性能断崖式下跌,甚至导致整批次报废。以动力电池为例,极片干燥不良会导致电极裂纹,直接降低电池循环寿命和安全性。
 
如何精准识别干燥弊病的根源,并采取科学对策,已成为涂布工艺优化不可回避的难题。本文系统解析干燥过程中的典型弊病及其破解之道。

01涂布液物性引发的弊病
 
固体成分浓度
涂层厚度不均、剥落
黏度
涂层厚度不均、剥落、气泡、边缘异物附着、光泽不均
表面张力
涂层厚度不均、剥落、光泽不均
pH 值
因凝聚产生的异物和条纹
干燥性(溶剂组成)
涂层厚度不均、裂纹、白化、光泽不均
涂布液的经时变化
涂层厚度不均、因凝聚产生的异物和条纹
02
 
厚度不均
 
产生原因:
①涂布液黏度
黏度过低会导致涂布液在干燥前过度流动,黏度过高则因润湿性不足致使未充分流平即干燥,两者均引发涂布不均。
涂层流平示意图
 
②基材带电
 
基材带电会引发与带电区域形状相对应的不规则性(尺寸可达几厘米以上),涂层厚度不均呈现相同形状特征。
 
③马兰戈尼效应
 
干燥不均或温度差异导致涂层局部干燥加速,进而使该区域表面活性剂浓度升高并吸附于界面,促使表面张力下降,引发涂布液向周边流动,最终导致该区域膜厚减薄且分布不均。
 


马兰戈尼效应示意图
④供液点位置
 
在坡流挤压式与狭缝式涂布机中,供液位置直接影响宽度方向涂膜厚度分布。干燥后易出现宽度方向厚度不均:涂布液从涂布机中心供应时,中心区域膜厚偏大;供液位置偏移则可能出现单侧边缘增厚。
供液点位置示意图

⑤其他
 
涂布面中心部位因表面张力作用导致涂布液向左右两侧扩散,而端部涂布液受表面张力单向牵引(仅向右),引发液体向右侧迁移并形成局部增厚区域。
涂层边缘厚涂层

解决方案:
①涂布前对基材进行静电消除。
 
②调整干燥条件(温度、风速等)。
 
③调整涂布液表面活性剂浓度。
 
④增加供液点数量或优化供液位置。
 
03
 
条状弊病
 
涂层中出现于与基材运行方向垂直、平行或不规则的条带状缺陷。
 
产生原因:
①涂层在运行过程中,与导辊或者某种固定的硬物接触,受到表面损伤。
②涂布液中内存在异物,在涂布液输送或铺展过程中涂层层流状态受到破坏,形成了条状类弊病。
③基材表面存在异物。
④涂布液的黏度和表面张力高,与涂布条件(涂布间隙、车速)不匹配时产生类似于灯芯绒状均匀的竖向条道。
⑤设备机械振动或抖动导致涂布不稳定造成。
解决方案:
①过滤涂布液中异物。
②使用粘辊或表面处理去除基材表面的异物。
③调整涂布速度和涂布液黏度。
④保证设备稳定性。
04
 
凹陷
 
涂层表面形成不规则凹陷区域。
 
产生原因:
①基材表面异物引发凹陷。
 
②基材局部润湿不良区域同时成为凹陷与凹痕起点。
 
③涂布液内混入异物触发凹陷形成。

解决方案:
①清洁基材表面。
 
②提高基材的润湿性。
 
③对涂布液进行脱泡处理。
 
④降低涂布液表面张力。
 
 
 
05
 
龟裂
 
涂层表面出现纵横交错裂纹的缺陷。
 
产生原因:涂层内应力大于涂膜内聚力

解决方案:
 
 
①提高粘合剂分子量。
 
②添加增塑剂。
 
③减少填料的重量(或比例)。
 
④降低干燥速度。
 
 
 
06
 
异物
 
异物颗粒嵌入涂层形成凸点或凹坑。
 
产生原因:
 
①混入涂布液中的灰尘。
 
②粒子分散不充分。
 
③带有正负电荷等异种材料的凝聚物。
 
④因涂布液存放时间产生的凝聚物。
 
解决方案:
 
①避免使用浓稠材料或形成局部浓度过高区域。
 
②维持适宜pH值并充分搅拌。
 
③避免施加剪切力。
 
④消除毛刺。
 
⑤涂布前通过过滤去除异物。
 
 
 
07
 
气泡
 
涂层中出现的封闭型或开放型的球形空腔。
 
产生原因:
 
①在涂布液制备或输送中带入空气。
 
②烘箱高温和挥发性溶剂情况下,涂层温度接近涂布液沸点,形成溶剂蒸汽气泡。
 
③涂布液在涂布工位溶解气体达到饱和状态,在烘箱高温下膨胀。
解决方案:
 
①机械消泡法(如超声波、离心力等)。
 
②化学消泡法(添加消泡剂)。
 
08
 
橘皮
 
涂层表面都发生有类似橘子表面的凹凸。
 
产生原因:
 
干燥过程中涂布液因贝纳尔空穴(一种热对流涡流)引发表面流动,形成凹凸形态并在固化时被直接保留。





解决方案:
 
①改变干燥条件(如调整干燥温度等)。
 
②精确控制涂布液用量。
 
 
09
 
白化现象
 
干燥后涂层表面呈现白色浑浊,可能全面或部分发生。
 
产生原因:
 
①涂布液相分离(尤其在混合溶剂体系中易发)。  
 
②水分影响
 
干燥空气中水分冷凝致表面粗糙;
水分渗入涂层(乳胶膜对此高敏感)。
 
③表面有微裂纹等缺陷。

白化发生的机制

解决方案:
 
①改变溶剂组成。
 
②缓慢干燥(如添加少量高沸点溶剂)。
 
③降低干燥空气的湿度。
 
 
10
 
粘合不良
 
涂层与基材之间或涂层内部各层之间的结合力不足,导致涂层出现局部或整体脱离基材。
 
产生原因:
 
①表面活性剂在涂布干燥过程中分布不均,粘合恶化的程度因表面活性剂的种类和量而异。
 
②干燥条件和热处理也可能导致粘合不良。
 
解决方案:
 
①筛选与基材相容性更高的表面活性剂。
 
②采用梯度升温干燥(如分段控温),降低表层过早固化风险。
 
 
 
11
 
空气刮蹭
 
湿涂层在烘箱中与空气刮擦,在表面形成的不规则“擦伤”。
 
产生原因:
 
①基材在传输过程中张力控制不稳定或低张力控制,导致基材振动与高速气体产生刮擦。
 
②喷嘴位置不精确。
 
③基材受热发生卷曲变形。
 
④悬浮干燥箱中,上下箱体气压不平衡,导致基材运行不稳定与喷嘴碰撞。
 
解决方案:
 
①实施稳定的张力控制。
 
②确保所有喷嘴精确处于同一中心线上(精度在制造商规定范围内)。
 
12
 
褶皱
 
基材收缩引起涂层形成小脊或沟槽。
 
产生原因:
 
基材在高温下变软引起的永久变形。
 
解决方案:
 
①在基材表面预涂耐高温涂层。
 
②更换更为合适的基材。
 
13
 
干燥带
 
 
 
由于干燥速率的差异或者空气喷射引起的涂层表面的扰动。
 
产生原因:
 
撞击基材上的空气在整个基材面上分布不均。
 
解决方案:
 
①降低风速(即降低烘箱起点恒速率干燥阶段的干燥速率)。
 
②增加涂布液的黏度。
 
14
 
流挂
 
涂层在水平或垂直方向上发生流动和滴落。
 
产生原因:
 
干燥风速过小,干燥速度过慢。
 
解决方案:
 
①增加涂布液黏度。
 
②增大干燥风速和干燥速度。

 

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