涂料黏度及作業環境對光導鼓噴涂工藝的影響研究

甄 昭，董 博，程長泉，孟培培，項俊峰

（天津復印技術有限公司 天津 300131）

1 關于OPC鼓噴涂工藝的簡介

本文主要采用空氣噴涂的方法，壓縮空氣氣流從噴槍空氣帽的中心孔噴出時在涂料出口處形成負壓，使涂料自動流出并在壓縮空氣的沖擊下液-氣混合相急驟擴散，料液被微粒化并充分霧化，然后在氣流推動下射向待涂OPC鼓基表面并沉積成膜。

2 料液黏度對OPC鼓噴涂工藝的影響

2.1 實驗準備

所需OPC鼓基2個，3層料液，黏度計1臺，二氯甲烷溶劑500mL。

2.2 技術路線

實驗采用目前市場上需求量較大，生產工藝較難控制的2種OPC鼓：精工1030（φ60mm）和奇普8000（φ180mm）。根據生產經驗，2種鼓型基本也確定了在噴涂時所需傳輸層料液的黏度。

2.2.1 精工1030

實驗①：底涂層（以下簡稱UCL）與電荷發生層（以下簡稱CGL）材料的黏度均為0.8mPa·s，且膜層厚度按國標OPC鼓的厚度要求完成噴涂。當傳輸層料液（以下簡稱CTM）黏度在2.0mPa.s時，噴涂完UCL和CGL后再噴涂CTL，鼓的表面比較粗糙，有析出現象，且有“白泡”和“白點”，此過程保證噴槍大小穩定，槍距17cm。光電性能方面，充電速率、暗衰減、光敏度都能達到進口鼓的要求，但殘余電位在曝光3s后剩余接近30V，全曝光后還有接近10V的電位。具體充放電曲線見圖1（圖中1代表進口鼓，2代表自制實驗鼓）。

圖1 CTM黏度2.0mPa·s時鼓充放電曲線圖Fig.1 Charging and discharging curve of CTM coating with a viscosity of 2.0mPa·s

實驗②：加入二氯甲烷稀釋CTM黏度至1.5mPa·s，按照實驗①過程，噴涂次數增加4次達到膜厚要求，OPC鼓表面明顯比CTM黏度為2.0mPa·s時噴涂更為光滑，膜厚更均勻。光電性能方面，鼓表面充電速率、暗衰減、光敏度均能達到進口鼓要求，殘余電位曝光1.5s后到60V，3s后殘余電位也超過了30V，見圖2（1代表進口鼓，2代表自制實驗鼓）。雖然光電性能的指標參數未達到要求，且沒有實驗①的良好，但基本得到一個結論，在一定電荷傳輸層膜厚要求情況下，噴涂次數越少，光電性能參數標準越接近進口鼓。

圖2 CTM黏度1.5mPa·s時鼓充放電曲線圖Fig.2 Charging and discharging curve of CTM coating with a viscosity of 1.5mPa·s

結合實驗①及實驗②的對比進行實驗③：將噴槍距離調整為10cm，噴涂次數明顯縮短。同時，也將CTM的黏度調整為1.75mPa·s，按照實驗①與實驗②的方法噴涂，完成實驗③。經檢測，外觀表面質量很接近實驗②鼓的表面，光滑且膜厚均勻，無任何瑕疵現象。鼓的光電性能方面：殘余電位下降，曝光5s后達到了10V，全曝光后殘余電位接近進口鼓，見圖3（1代表進口鼓，2代表自制實驗鼓）。

圖3 CTM黏度1.75mPa·s時鼓充放電曲線圖Fig.3 Charging and discharging curve of CTM coating with a viscosity of 1.75mPa·s

經過與標準鼓上機印張對比，印品的質量基本滿足客戶使用。后續進行5組重復實驗，基本得到此結論。涂料的黏度對OPC鼓噴涂工藝有影響，這與其成膜性有著很大的關系。

2.2.2 奇譜8000

在鼓的表面分別噴涂2種黏度的CTM，UCL和CGL料液黏度仍為0.8mPa·s。

①參照精工1030鼓的實驗方法與得到的結論，結合前期的噴涂工作，把CTM黏度調到3.5mPa·s （如果黏度偏小的話，直徑較大可能會增加很多噴涂次數，所以嘗試用較高黏度的料液噴涂）進行實驗。鼓的表面也有“析出”現象，上面有許多“白點”和“白泡”，充電速度、暗衰減、光敏度比較正常，接近標準鼓。殘余電位方面，“拐點”良好，1s后接近100V，5s后到了25V，達到了預期的效果。

②結合精工1030鼓的實驗現象，本次實驗使CTM的黏度大幅度降至2.8mPa·s，發現“小白點”“白泡”等現象明顯減少，基本已達到了客戶“滿足表面質量”的要求；但光電性能方面，殘余電位增加，“拐點”較差，1.5s達到100V，5s后達35V。此情況基本和精工1030實驗結果一樣，第一次CTM黏度較大，達到同樣的膜厚度，噴涂次數少（15次），而黏度小時噴涂到鼓表面的固體含量較少，增加噴涂次數（20），成膜性有很大的區別，光電性能出現了與精工鼓一樣的現象。

③繼續調CTM黏度至3.15mPa·s進行實驗，各項指標基本滿足要求，外表面質量也較好，光電曲線也基本達到標準鼓的要求。尤其是在殘余電位方面，曝光5s后已經到了10V。充放電曲線見圖4（1代表進口鼓，2代表自制實驗鼓）。

圖4 CTM黏度為3.15mPa·s時鼓充放電曲線圖Fig.4 Charging and discharging curve of CTM coating with a viscosity of 3.15mPa·s

上述各實驗的作業環境條件盡量保持固定（如溫度24℃，相對濕度30%，空氣壓力0.8MPa等）。經實驗對比得出結論：當所需OPC鼓的膜層厚度在一定范圍（26～28μm）時，不同的料液黏度噴涂作業會帶來其外表面質量及光電參數的一些差異。根據以上圖示，建立表1。

表1 光電性能參數對比Tab.1 Comparison of photoelectric performance parameters

3 溫度濕度對OPC鼓噴涂工藝的影響

在22.5～25℃條件下噴涂的OPC鼓表面較好，且光電性能穩定，符合各項標準。當溫度高于25℃時，對于目前CTM中使用的溶劑來說，揮發速度較快，成膜過程容易干燥，不易流平形成良好的涂層，膜層厚度也不均勻，外觀較差且噴到鼓基表面的固體含量不穩定，光電性能受到影響。當溫度低于22℃（只做了21℃和19℃），鼓表面更為粗糙，并且噴到鼓表面的固體含量不穩定，光電性能同樣受到影響。 環境的相對濕度對OPC鼓噴涂工藝的影響與溫度對其影響有相同之處。濕度對生產過程的影響：濕度影響著溶劑的揮發速度，進而影響涂層流平和流掛性能，高濕度下進行噴涂，料液中溶劑揮發將使鼓的膜層表面溫度低于露點溫度，產生水汽在其表面凝結，引起漆膜“泛白”。監測在凈化室內與噴涂小室內的濕度相同均達到35%～50%時，噴涂出來的OPC鼓外表面較好，可以達到使用要求。但當濕度低于30%時，OPC鼓的表面質量受到影響，鼓上面可以發現有“凸點”“長絲”等現象，嚴重影響了外表面的美觀性。當相對濕度大于60%時，在合適的環境溫度情況下進行噴涂，鼓的膜層表面偶爾有“結露”現象，在此情況下再進行噴涂作業，將顯著降低OPC鼓涂層的附著力，表面失去光澤且有發白現象。重復性實驗在濕度35%～50%之間噴涂出來的OPC鼓，充放電曲線基本可以達到標準鼓的要求，且表面均勻性較好，膜層厚度誤差只有1μm，符合要求。

4 結論

實驗結果表明，在濕度達到40%左右時，實驗出來的OPC鼓光電性能最好，且均勻性基本沒有差別，表面比較光滑，其充放電曲線如圖5所示。當濕度達到55%以上時，光電性能會有變差，且表面也不光滑，不符合標準鼓的要求。

圖5 最優參數OPC鼓光電性能曲線Fig.5 OPC drum photoelectric performance curve with optimal parameters

根據實驗分析結果得出以下結論：當涂布小室的作業環境溫度為22.5～25℃，相對濕度為40%，涂料黏度在1.75mPa·s（精工1030）和3.15mPa·s（奇普8000）時，生產出來的OPC鼓最接近標準鼓。