在涂布工藝中，刮刀涂布通過將涂布液運(yùn)送到刮刀與基材之間的狹縫前方，利用刮刀定向勻速或加速運(yùn)動，推動、推拽涂布液在基底上均勻鋪展開，再經(jīng)干燥、固化，最終在基材表面形成所需薄膜。刮刀作為涂布設(shè)備的核心部件，其性能直接關(guān)系到涂層的均勻性、質(zhì)量和生產(chǎn)效率，是實現(xiàn)高質(zhì)量涂層輸出的關(guān)鍵。

（圖片來源：Variation of coating thickness in blade coating process of an upper-convected Jeffery’s fluid model）

本文將從刮刀性能與控制因素、刮刀帶來的涂層質(zhì)量問題、維護(hù)與保養(yǎng)和刮刀涂布應(yīng)用場合方面進(jìn)行闡述，同時簡單介紹了逗號刮刀的內(nèi)容。

 

刮刀性能與控制因素

 

 

 

 

材質(zhì)

 

刮刀刀片直接接觸并清除多余涂布液，因此需要具備良好的耐腐蝕性、耐熱性和耐化學(xué)性。刮刀因材質(zhì)不同分為硬刮刀和軟刮刀，硬刮刀有一定的預(yù)研磨角度（如35°），使用時通常刮刀的預(yù)磨角度和刮刀與背輥之間的夾角相同或大3°~5°；軟刮刀通常不帶預(yù)研磨角度或帶的角度很小（如4°），使用時通常使用硬支撐及小角度。硬刮刀比軟刮刀容易控制涂布量，操作起來也更方便；軟刮刀雖不易控制，但可以得到較大的涂布量及更好的涂布效果。

常見的刮刀材質(zhì)包括金屬（如不銹鋼、鋼合金）、橡膠、聚氨酯和陶瓷等。

圖1 軟刮刀和硬刮刀涂布量控制

（圖片來源：《涂布復(fù)合質(zhì)量控制》）

 

 

刀口形狀

 

常見的刀口刮刀形狀包括斜角、微尖、內(nèi)斜角、平刀口等。斜角刀口涂布范圍最為廣泛；微尖刀口能夠精確地控制涂布液的流量和分布，更適用于高精度涂布；內(nèi)斜角刀口設(shè)計有助于減少涂布過程中的氣泡和刮痕；平刀口適用于需要大面積、高效率涂布的場合。

圖2 刀口類型

 

 

角度

 

刮刀角度對涂布液的流動方向和分布狀態(tài)有顯著影響，需根據(jù)涂布液的黏度、流動性、固含量、基材性質(zhì)、涂布速度和涂層厚度等因素綜合調(diào)整。

刮刀角度的取值范圍可以在15°~90°。在刮刀涂布機(jī)使用中，刮刀同網(wǎng)紋輥觸點切線之間的角度通常建議在15°~30°，可以減少因角度過大而導(dǎo)致的刮刀震動或跳動問題。

圖3 背輥與刮刀之間角度

（圖片來源：Development of doctoring apparatus capable of measurement and control of doctoring angle and force in printing equipment for printed electronics）

由于運(yùn)動單元施加的力，刀片會發(fā)生形變，在刮刀過程中會改變實際的刀片角度。即使初始刀片角度相同，實際刀片角度也可能因運(yùn)動單元的位移而不同，因此需要采用照相法或其他方式對角度進(jìn)行測量，如圖4所示。

圖4 利用照相法測量角度的方法示意圖

（圖片來源：Development of doctoring apparatus capable of measurement and control of doctoring angle and force in printing equipment for printed electronics）

 

 

壓力

 

適當(dāng)?shù)墓蔚秹毫梢源_保刮刀與涂布表面緊密接觸，有效去除多余涂布液，實現(xiàn)涂層均勻性。壓力不足或過大均會導(dǎo)致涂層質(zhì)量問題，如圖5所示。

在實際操作時，刮刀壓力一般設(shè)置在200～400kPa左右，這個范圍通常適用于多種涂布場景，實際應(yīng)用中可能需要根據(jù)具體情況進(jìn)行調(diào)整。

圖5 刮刀壓力過大、不足示意圖

 

 

厚度

 

刮刀刀體的厚度影響刮刀性能和使用壽命。高精度涂布應(yīng)用可能需要使用超薄刮刀，厚度范圍通常在0.1~1毫米；在多數(shù)涂布應(yīng)用中，厚度范圍通常在1~6毫米；在處理高黏度涂布液或需要更高強(qiáng)度和穩(wěn)定性的刮刀時，可能會選擇厚度超過6毫米的刮刀。

 

 

鋒利度

 

刮刀的鋒利度取決于材質(zhì)、刃口角度、刃口形狀、制造工藝以及使用和維護(hù)方式等多個因素。鋒利的刮刀能夠更有效地清除多余的涂布液，確保涂層的均勻性和質(zhì)量。但目前沒有統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行衡量，通常通過主觀進(jìn)行判斷：刮刀能夠輕松、順暢地刮除多余的涂布液，且涂層表面光滑、均勻則具有較高的鋒利度。相反；如果刮刀在刮涂過程中出現(xiàn)卡頓、刮痕或涂層不均勻等現(xiàn)象，則表明刮刀鋒利度不足。

 

 

平整度

 

刮刀的平整度是指刮刀在工作狀態(tài)下，其刃口或工作面保持平滑、無波動或凹陷的程度，不平整的刮刀會導(dǎo)致涂層厚度不一致。

 

 

運(yùn)行速度

刮刀速度影響涂布液在基材上的停留時間和涂層厚度。較快的速度可提高生產(chǎn)效率，但過快可能導(dǎo)致涂層不均勻或產(chǎn)生氣泡。

圖6 涂布機(jī)刮刀系統(tǒng)示意圖

（圖片來源：http://www.dgbaoqi.com/）

 

刮刀帶來的涂層質(zhì)量問題

 

 

 

 

涂層不均

 

刮刀壓力不均、涂布液流動性差、刮刀磨損嚴(yán)重等原因使涂布液未能均勻分布在基材上，導(dǎo)致涂層厚度不均。

 

 

刮痕

刮刀刃口有異物、涂布液中有雜質(zhì)、刮刀磨損或硬度不匹配等原因涂層表面出現(xiàn)細(xì)長的劃痕，破壞涂層完整性。

 

 

漏涂

刮刀設(shè)置不當(dāng)、涂布液供給不足、刮刀與版面接觸不良等原因部分區(qū)域未能覆蓋涂布液，形成空白。

 

 

刀痕

刮刀硬度過高、刮刀與版面間隙過大、刮刀磨損嚴(yán)重等原因刮刀在涂層表面留下的痕跡，影響涂層平整度。

 

 

涂層異常

刮刀刮涂過程中引入雜質(zhì)、涂布液配方不當(dāng)、刮刀與涂層材料不匹配等原因涂層出現(xiàn)龜裂、變色、氧化等異常現(xiàn)象。

圖7 刮刀系統(tǒng)

（圖片來源：http://www.dgbaoqi.com/）

 

維護(hù)與保養(yǎng)

 

 

 

 

定期檢查

 

定期對刮刀進(jìn)行檢查，包括檢查刮刀刃口的磨損情況、刮刀與涂布輥之間的間隙、刮刀固定螺絲的緊固情況等。如發(fā)現(xiàn)異常或磨損嚴(yán)重，需及時更換或修復(fù)。

 

 

清潔保養(yǎng)

 

定期對刮刀進(jìn)行清潔保養(yǎng)，去除刮刀表面的殘留物和雜質(zhì)，保持刮刀的清潔和光滑。同時，注意避免使用硬物或尖銳工具刮擦刮刀表面，以免損壞刮刀刃口。

 

 

更換磨損部件

 

如果發(fā)現(xiàn)刮刀的某些部件（如刃口、支撐架等）出現(xiàn)嚴(yán)重磨損或損壞，應(yīng)及時更換，以確保刮刀的正常運(yùn)行和涂層質(zhì)量。

 

 

潤滑刮刀

 

對于需要潤滑的刮刀，應(yīng)定期涂抹適量的潤滑劑，以減少刮刀與涂布輥之間的摩擦，降低磨損。

 

 

全面檢查

 

定期對刮刀進(jìn)行全面檢查，包括電氣系統(tǒng)、傳動系統(tǒng)、潤滑系統(tǒng)等，確保各部件運(yùn)行正常，無異常聲響和振動。

 

刮刀涂布應(yīng)用場合

 

 

 

 

基材

 

刮刀涂布技術(shù)適用于多種材質(zhì)的基材，包括紙張、塑料、金屬、玻璃等，但在刮刀涂布中需要對基材表面平整度和尺寸穩(wěn)定性有較高的要求，從而避免涂層厚度不均、變形或收縮、產(chǎn)生氣泡和劃痕等缺陷。

 

 

涂布液

 

固含量：50%~60%；
    黏度：1000~300000 MPa·s；
    涂布量：6~30g/m²。

涂布液在刮刀涂布過程中應(yīng)保持穩(wěn)定，不與刮刀或基材發(fā)生化學(xué)反應(yīng)。

 

 

 

部分應(yīng)用領(lǐng)域

 

包裝行業(yè)：用于涂布粘合劑、油墨等，以實現(xiàn)包裝材料的粘合、印刷等功能。

電子行業(yè)：用于涂布導(dǎo)電油墨、絕緣涂層等材料，以提高電子元件的性能和可靠性。

建筑行業(yè)：用于涂布防水材料、保溫材料等，以提高建筑物的防水性能和保溫效果。

汽車行業(yè)：用于涂布防腐涂料、密封膠等材料，以保護(hù)汽車部件免受腐蝕和磨損。

光學(xué)行業(yè)：用于涂布各種光學(xué)薄膜材料，以實現(xiàn)特定的光學(xué)效果。
 

 

 

 

當(dāng)涂布液流經(jīng)逗號刮刀時，刀刃部分會將其切割成一層均勻的薄膜，并通過調(diào)整刮刀與涂布輥之間的間隙來控制涂層的厚度。涂層的均勻性主要取決于逗號刮刀的全跳動、圓柱度、刃口直線度。同時，逗號刮刀的設(shè)計還有助于減少涂布液的飛濺和浪費(fèi)，提高涂布效率。