涂布基材褶皱的成因及其系统性解决方案
在精密涂布生产过程中，褶皱是一种常见且严重影响产品质量的缺陷。根据其发生主体，可划分为基材褶皱与涂层褶皱两大类。基材褶皱源于基材本身在收放卷、输送及受力过程中发生的失稳变形；涂层褶皱则因涂层内部应力不均或与基材匹配不良所致。褶皱是材料特性、设备精度、工艺参数及环境条件等多重因素非线性耦合作用的结果，仅靠单一调整往往难以根除，必须采用多维度、系统性的工程方法进行综合应对。本文将以基材褶皱的成因及其系统性解决方案为例，展开深入探讨。
基材褶皱示意图
（图片来源：网络）
基材本身因素
荷叶边：基材边缘呈波浪形起伏，导致边缘有效长度大于中部，张紧时多余材料无法展平而形成皱褶。
卷芯变形与初始褶皱：运输或储存不当引起卷芯变形、卷材内部原有压皱、卷料本身存在轻微松紧边的问题，在放卷后出现褶皱。
横向厚度不均：基材一侧厚、一侧薄，在恒定张力下薄边被过度拉伸，导致松弛起皱。
涂布设备因素
导向辊系统
平行度与水平度较差：导向辊、牵引辊之间的平行度与水平度偏差会迫使基材横向移动或扭曲，产生斜向或“S”形褶皱；水平度不良还会因基材自重破坏张力横向均匀性，从而产生褶皱。
导向辊表面的薄膜褶皱现象
（图片来源：卷到卷系统导向辊表面的薄膜褶皱行为研究）
辊面状态异常：包括凹坑、结垢或轴承磨损引起的径向跳动，导致基材受到周期性应力冲击，形成规律性“点状”或“线状”褶皱。
辊径匹配与包角设计不当：相邻辊筒直径差异过大，或包角过大，会使薄型基材在出辊位置因应力释放不均而起皱 。
导向辊表面的薄膜起皱示意图
（图片来源：卷到卷系统导向辊表面的薄膜褶皱行为研究）
卷绕系统
由制造误差、磨损或气囊压力不均导致气涨轴偏心会引起周期性径向跳动，从而在卷绕过程中引发张力波动与基材横向摆动，直接造成规律性褶皱、条纹印痕或收卷不齐。
气涨轴形态
（图片来源：涂布过程起皱原因分析及对策）
张力控制
传感器漂移、制动器/离合器响应滞后、PID参数不合理等可引起张力剧烈波动。瞬时张力过高会拉伤基材，过低则导致基材松弛下垂产生褶皱。
纠偏系统
检测器灵敏度下降、执行机构卡滞或响应迟缓，无法及时纠正基材跑偏，使其持续倾斜通过，边缘摩擦堆积形成褶皱。
干燥系统
烘箱内温度场与风速场不均匀，如风嘴堵塞、加热管损坏、隔热层破损等，会造成基材局部受热不均，引发不均匀收缩或膨胀。
牵引系统
牵引辊与压辊匹配不良：牵引辊与压辊之间的间隙不均、压力设置不当或辊面磨损，会导致基材在通过时受力不平衡，进而产生局部拉伸或挤压，形成横向或纵向褶皱。
真空辊吸附异常：若基材在经过真空吸附辊前未得到充分展平，会导致基材局部与辊接触不充分，引起吸附力分布不均或吸附面积不足等问题，从而导致基材在牵引过程中局部悬浮或滑动，破坏走带稳定性，诱发随机性褶皱。
复合系统
气缸选型不当、机械结构设计不合理、胶辊形变、胶辊硬度或型面不匹配，以及安装调试不到位，均可能导致复合辊两侧压力输出不一致，使基材在横向上受力不均，从而引发连续性或单侧褶皱。
接换料系统
接料机构的定位误差、压辊平行度偏差或动作时序不协调，会引入突发性机械扰动，影响走带连续性与张力稳定性，从而诱发瞬时褶皱。
工艺参数设置
张力设定与基材特性不匹配：张力过大易导致拉伸变形甚至断裂；张力过小则无法抑制基材翘曲与抖动。
干燥温度不均匀：干燥过程中温度不均会导致基材受热不均，松紧度不均匀，从而产生褶皱。
冷却不充分或不均：烘箱出口基材温度较高，若冷却辊温度不均或接触不良，基材在收卷前持续收缩，在收卷压力下形成“存储褶皱”。
收卷张力曲线不当：未采用或错误设置锥度张力控制，会导致随卷径增大外层材料过紧挤压内层，产生“星形褶皱”或“菊花纹”。
复合压力设定过大：使基材在过辊时受到过度挤压，超出其弹性恢复范围，产生不可逆的塑性变形，形成沿走带方向的褶皱状压痕。
接换料控控制不良：接料时新旧材料张力衔接不平稳、压合压力突变或接缝重叠量不合理，会在接缝区域形成局部应力集中，导致该处易发生褶皱或脱层。
环境及其他因素
环境温湿度波动：车间温湿度控制不佳，会影响吸湿性基材的尺寸稳定性及涂层干燥均匀性，间接诱发褶皱。
静电干扰：高速涂布产生的静电会使基材吸附于辊面，引起局部滑动不畅或脱离角变化，导致随机褶皱。
人为操作误差：穿带路径错误、辊筒锁定装置未打开、设备保养不及时等疏忽，是许多间歇性、偶发性褶皱问题的直接原因。
把控基材质量
建立进料检验标准，重点检测厚度均匀性、表面润湿张力、拉伸与热收缩率等指标，并使用张力检测仪检查整卷材料的松紧均匀性，杜绝“海带边”或“喇叭卷”。
辊系优化与精密调控
采用展平辊、弧形辊、凹面辊等功能辊，通过特定弧形辊面设计使基材横向展宽，抵消因卷曲、张力不均或干燥收缩产生的内应力。需根据基材质地、宽度与张力动态调节弯曲量和平移位置，以达到最佳舒展效果。
凹面辊与弧形展平辊
（图片来源：网络）
导向辊的精密管理
确保辊筒机械与运行状态良好，严格控制辊面跳动与洁净度，定期系统校准导向辊的水平度与平行度，并对关键辊筒实施温控以抑制热变形，保障尺寸稳定。
分段张力控制
将整线划分为放卷、涂布、干燥、收卷等多个张力区，各区采用独立张力传感器与闭环控制。张力值应按“前松后紧、平滑过渡”原则设定，避免突变。
多传感器闭环控制
在放卷、涂布及收卷等关键节点设置纠偏检测点，各点信息形成串联闭环，使控制器能动态、超前调整导向机构，确保基材沿预设路径稳定走行。
干燥温度梯度设置
采用多段梯度干燥曲线，初始段设定较低温度与较高风速，避免基材因温变过快而起皱。
冷却定型
在干燥段后设置冷却辊，使基材迅速均匀降至室温，锁定形态，防止后续因余热收缩产生褶皱。
牵引系统
优化真空吸附系统风道与吸孔布局，确保吸附力在幅宽方向均匀分布。安装压力传感器监测各区域真空度，并实现闭环反馈控制。定期清洁维护，防止堵塞。
复合系统优化
选用带有“中高度”或采用液压均衡系统的复合辊，以自动补偿辊体弯曲变形。优化机械结构刚度，并确保压力执行机构（如气缸）对称布置、同步动作。
接换料系统
通过提高关键部件的加工与安装精度，并定期校准压辊平行度与定位精度，为稳定接料奠定基础；同时优化接料程序，确保新旧材料张力平滑过渡、压合参数精确可控，并在接料动作前后通过张力前馈补偿抵消机械扰动。
