常用涂層制備工具與漆膜厚度關(guān)系的探討（上）
- 發(fā)表時(shí)間：2024-05-14
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5月，由中海油常州涂料化工研究院主辦的《涂料工業(yè)》雜志（2021年5月，第51卷，第5期）「應(yīng)用研究」專(zhuān)欄，刊登我公司專(zhuān)業(yè)學(xué)術(shù)性文章，該文章由我公司王崇武總經(jīng)理、蘇納工程師聯(lián)合撰寫(xiě)。
《涂料工業(yè)》雜志于1959年創(chuàng)刊，是中海油常州涂料化工研究院主管的國(guó)家重點(diǎn)學(xué)術(shù)期刊，被公認(rèn)為中國(guó)涂料行業(yè)的第一品牌雜志。該雜志作為中國(guó)科技論文統(tǒng)計(jì)用刊，刊登的文章已被美國(guó)化學(xué)文摘（CA）、美國(guó)工程索引（EI）及科學(xué)引文索引（SCI）摘錄，在世界涂料界具有廣泛影響。
該刊物重視論文的原創(chuàng)性、科學(xué)性和新穎性，標(biāo)格達(dá)專(zhuān)業(yè)學(xué)術(shù)性文章能被收錄發(fā)表是對(duì)我公司資深工程師專(zhuān)業(yè)能力的一種認(rèn)可，同時(shí)我們深感責(zé)任重大，將進(jìn)一步提升自身的綜合專(zhuān)業(yè)素質(zhì)和競(jìng)爭(zhēng)力，共同推進(jìn)涂料檢測(cè)行業(yè)朝著標(biāo)準(zhǔn)化的方向貢獻(xiàn)力量。
以下為文章內(nèi)容：
常用涂層制備工具與漆膜厚度關(guān)系的探討（上）
摘 要：本文重點(diǎn)研究了不同規(guī)格間隙式涂布器和線棒涂布器與制得的濕膜厚度及干膜厚度之間的關(guān)系。采用不同結(jié)構(gòu)或規(guī)格的間隙式涂布器和線棒涂布器，在聚酯薄膜上用自動(dòng)涂膜機(jī)制備一系列厚度的濕膜，并測(cè)量制得的濕膜厚度及干膜厚度，分析其中關(guān)系。結(jié)果表明：工作面結(jié)構(gòu)不同的間隙涂布器，在同一間隙深度下制備的樣品的濕膜厚度各有差異；工作面結(jié)構(gòu)相同的間隙涂布器，其制備的樣品的濕膜厚度與間隙深度之比，隨間隙深度的增加而增大；標(biāo)識(shí)相同的纏繞鋼絲的線棒涂布器與精密機(jī)械加工型線棒涂布器制備的濕膜厚度不同；對(duì)于同一種樣品，干膜厚度與濕膜厚度之比是可變的，隨制備間隙的增大而變小。
關(guān)鍵詞：漆膜制備器；間隙式涂布器；間隙深度；線棒涂布器；濕膜厚度；干膜厚度
在涂料研究中，涂層厚度對(duì)涂層性能測(cè)試的結(jié)果影響重大，如，耐鹽霧測(cè)試，不均勻的涂層會(huì)導(dǎo)致最終試驗(yàn)結(jié)果的重現(xiàn)性和可比性差，不僅降低了研發(fā)生產(chǎn)效率，而且有可能誤導(dǎo)研發(fā)人員的研發(fā)方向，從而造成產(chǎn)品在最終應(yīng)用中失效。因此制備均勻一致的涂層，是準(zhǔn)確評(píng)估涂層各種性能的首要因素。
目前，實(shí)驗(yàn)室制備涂層的主要工具有間隙式涂布器、線棒涂布器、噴槍及各種自動(dòng)涂膜機(jī)器，其中間隙式涂布器與線棒涂布器具有相對(duì)直觀、穩(wěn)定的涂布量。
間隙式涂布器按工作面的形狀可分為3種：扁平刃、圓弧刃與鋒利刃，如圖 1 所示。間隙式涂布器目前作為制備涂層最常用的一種工具，不僅可以用于快速手工涂布，還可以配合自動(dòng)涂膜機(jī)器進(jìn)行自動(dòng)涂膜，具有價(jià)格低廉、操作簡(jiǎn)單、清洗方便等特點(diǎn)。其工作原理為：以兩端的工作面為零基準(zhǔn)面，中間部位為一精密加工的一條固定深度的凹槽，根據(jù)凹槽深度的不同可以制備不同厚度的濕膜。巴頓[1]提出對(duì)間隙式涂布器而言，不同工作面的形狀，制得的濕膜厚度 d 與涂布器間隙深度 H 之間存在近似關(guān)系。扁平刃涂布器：d=1/2H，圓弧刃涂布器：d=2/3H，鋒利刃涂布器：d=H。這3個(gè)近似關(guān)系均與涂布速度、樣品黏度或樣品顏料含量無(wú)關(guān)。也曾有研究表明：基料和涂料的密度以及涂料黏度對(duì)所制得的濕膜厚度沒(méi)有影響[2]。
線棒涂布器按加工方式可分2種：纏繞鋼絲型 （簡(jiǎn)稱(chēng)繞線型）與精密機(jī)械加工型。線棒涂布器的工作原理為：用不同直徑的不銹鋼絲纏繞在一定直徑和長(zhǎng)度的不銹鋼棒上，利用鋼絲之間的間隙制備不同厚度的涂層；或者直接在一條直徑均勻的不銹鋼棒上，精密加工一定深度的圓環(huán)凹槽。纏繞鋼絲型線棒涂布器的鋼絲，尤其是直徑非常小的鋼絲，在涂布或清洗時(shí)容易松脫破斷。另一方面，在加工這些線棒涂布器時(shí)，需將鋼絲繃緊后繞棒體緊密排列，這種工藝往往會(huì)造成鋼絲本身發(fā)生形變，從而造成涂布的濕膜不均勻。得益于現(xiàn)代精密機(jī)械加工技術(shù)的發(fā)展，可以直接在一不銹鋼棒體表面上利用數(shù)控精密模具和冷擠壓加工技術(shù)，加工出類(lèi)似鋼絲纏繞的凹凸波狀曲線，從而起到同樣的涂布效果。這種工藝的線棒涂布器也稱(chēng)擠壓式線棒涂布器，這種線棒涂布器無(wú)鋼絲松脫破斷的問(wèn)題，使用壽命更長(zhǎng)，而且表面紋路潤(rùn)滑流暢，清洗更加容易，對(duì)超薄涂布優(yōu)勢(shì)特別明顯。2種線棒涂布器在投影儀下的結(jié)構(gòu)如圖2所示。 實(shí)際應(yīng)用研究發(fā)現(xiàn)，間隙深度相同但工作面結(jié)構(gòu)不同的間隙式涂布器、標(biāo)稱(chēng)型號(hào)相同但加工不同的線棒涂布器，制備出來(lái)的濕膜厚度各不相同。本文重點(diǎn)研究了扁平刃、圓弧刃與鋒利刃這3種間隙式涂布器的間隙深度、纏繞鋼絲型線棒涂布器的線徑以及精密機(jī)械加工型線棒涂布器的波峰-峰距，與實(shí)際制備的濕膜厚度之間的關(guān)系，并討論了濕膜厚度與干膜厚度的比例關(guān)系及影響因素。
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