Dile adiós a la "piel de naranja": Estrategias y prácticas de optimización para la nivelación deficiente en el recubrimiento de película desmoldante (Parte 1)

Causas de la formación de cáscara de naranja

1. Formulación y propiedades de la solución de recubrimiento

• Viscosidad excesivamente altaUna viscosidad excesivamente alta de la solución de recubrimiento reduce la fluidez. Al no nivelarse eficazmente bajo la acción de la gravedad y la tensión superficial, tiende a formar una superficie irregular.
• Tasa de evaporación del disolvente demasiado rápidaLos disolventes superficiales se evaporan preferentemente. Si la solución de recubrimiento contiene una alta proporción de disolventes volátiles de bajo punto de ebullición, o si la temperatura de entrada y la velocidad del aire del horno son excesivamente altas, una gran cantidad de disolventes superficiales se evaporará instantáneamente, provocando un aumento brusco de la viscosidad y la rápida formación de una película en la superficie.
• Formación de células de BénardTras el secado rápido de la superficie y la formación de una película, los disolventes subyacentes continúan evaporándose y difundiéndose hacia ella. Si ya se ha formado una película de alta viscosidad, el vapor de los disolventes subyacentes la atravesará y formará pequeños agujeros, impulsando el movimiento de los materiales circundantes de alta viscosidad, lo que da lugar a una estructura cóncava-convexa con forma de vórtice, similar a la piel de naranja.
• Diferencia de gradiente de disolvente y tensión superficialLa evaporación del disolvente crea un gradiente de concentración dentro del recubrimiento, que a su vez induce un gradiente de tensión superficial. Esto hace que el material fluya desde zonas de baja tensión superficial (alta concentración de disolvente) a zonas de alta tensión superficial (baja concentración de disolvente), lo que genera convección (efecto Marangoni) y agrava la formación de la piel de naranja.
• Tensión superficial desparejaCuando la tensión superficial de la solución de recubrimiento es superior a la tensión superficial crítica del sustrato (película desprendible), las propiedades de humectación son deficientes. La solución de recubrimiento se contrae sobre el sustrato, lo que provoca irregularidades locales en el espesor, que se manifiestan como piel de naranja después del secado.
• Contenido de sólidos excesivamente alto:Un alto contenido de sólidos significa relativamente menos solvente en la solución de recubrimiento, lo que resulta en una mayor viscosidad y una menor fluidez, lo que dificulta la nivelación.

2. Parámetros del proceso de recubrimiento

• Velocidad de recubrimiento excesivamente rápida:Una velocidad de recubrimiento demasiado rápida significa que la solución de recubrimiento no tiene tiempo suficiente para nivelarse por su propia tensión superficial antes de secarse después de extenderse sobre el sustrato.
• Ajuste incorrecto del espacio/espesor del recubrimiento:Una película húmeda demasiado gruesa requiere más tiempo para la evaporación del solvente, lo que aumenta el riesgo de que el vapor del solvente subyacente atraviese la superficie ya cubierta y, por lo tanto, la probabilidad de que se forme una piel de naranja.
• Espesor de revestimiento desigual:Un ajuste inadecuado o el desgaste del cabezal de recubrimiento (por ejemplo, recubridor de coma, rodillo de micrograbado, cabezal de matriz) provoca un espesor de recubrimiento inherentemente desigual, que se vuelve más pronunciado después del secado y la contracción, y se muestra como una cáscara de naranja local.

3. Condiciones de secado

• Ajuste de temperatura del horno irrazonableUna temperatura de entrada excesivamente alta es una de las causas más comunes. Una temperatura excesiva en la sección de entrada del horno provoca la evaporación violenta de los disolventes superficiales en cuanto la solución de recubrimiento entra en el horno, lo que provoca la rápida formación de costra y la consiguiente aparición de piel de naranja.
• Gradiente de temperatura irrazonableLa temperatura dentro del horno debe aumentar gradualmente (calentamiento gradual). Los cambios bruscos de temperatura también pueden provocar una evaporación violenta y localizada del disolvente.
• Velocidad del aire excesivamente alta o desigualUna velocidad de aire excesivamente alta acelera la evaporación del disolvente en la superficie del recubrimiento, lo que provoca un secado rápido y la formación de costras. La distribución desigual del aire caliente también provoca un secado localizado demasiado rápido del recubrimiento.
• Tiempo de secado insuficiente:Un tiempo de secado general inadecuado impide que el recubrimiento logre una nivelación completa y la liberación del solvente, lo que también perjudica la condición de la superficie.

4. Factores del sustrato (película desprendible)

• Baja tensión superficial/poca humectabilidad:Si la película desprendible en sí tiene baja tensión superficial (por ejemplo, ciertas películas desprendibles de silicona), la solución de recubrimiento tiene dificultades para humedecerse y extenderse sobre ella, formando fácilmente cráteres o acumulaciones en forma de puntos, que en casos graves se manifiestan como piel de naranja.
• Mala planitud de la superficie:Los defectos de la superficie del sustrato, la contaminación, la electricidad estática o la mala planitud inherente afectan la uniformidad del recubrimiento, lo que genera defectos de recubrimiento localizados que se ven como piel de naranja después del secado.

5 Factores medioambientales

• Humedad ambiental excesivamente altaEn sistemas a base de agua o ciertos sistemas higroscópicos a base de solventes, un ambiente con alta humedad afecta la velocidad de evaporación del solvente e incluso puede causar la absorción de agua superficial del recubrimiento, lo que perjudica las propiedades de nivelación. La alta humedad también puede reducir la eficiencia del horno.
• Temperatura ambiental excesivamente baja:Las bajas temperaturas aumentan significativamente la viscosidad de la solución de recubrimiento, reducen la fluidez y son desfavorables para la nivelación.