微凹版涂布中的刮墨刀磨損及其對涂布厚度的影響

隨著精密涂布技術在能源領域的應用,利用卷對卷(R2R)涂布、印刷技術制備柔性功能薄膜已經引起國內外廣泛關注和產業化研究。本文針對精密涂布技術中應用較廣的微凹版涂布技術,從提高薄膜涂層均勻性和厚度控制精度方向切入,重點研究了微凹版涂布機構中對涂層厚度及均勻性影響較大的刮墨刀磨損現象及其磨損機理,并分析其對涂層厚度與均勻性的作用機理,從而為提高微凹版涂布精度提供理論依據。主要內容有:(1)從刮墨刀使用工況上,基于潤滑理論,分析刮墨刀定厚模型,得到刮墨刀定厚過程中輥面下游遠處形成的膜層厚度∞,由此得到刮墨刀涂布液潤滑條件,明確刮墨刀磨損造成的定厚偏差與涂布液轉移厚度偏差的關系。從磨損微觀機理上,分析對比了刮墨刀滑動磨損中粘著磨損與磨粒磨損等基本磨損形式及可能存在的微觀磨損形貌。從磨損宏觀表現上,建立實際工況下的刮墨刀磨損宏觀理論模型及各磨損階段模型:基于懸臂梁模型,聯立刀柄AB梁段的大變形模型與刀尖BC梁段的階梯梁小變形模型,并分析其直接受力的磨損區OCDE,根據該區域磨損輪廓將磨損分為三個階段。(2)刮墨刀磨損線上實驗表明,碳鋼刮墨刀磨損面積?隨著特征壓力bF的增大出現了先增大后減少,隨微凹輥輥面線速度v增大,其磨損面積?與滑行距離S是線性正相關的,隨著涂布液的粘度增大,磨損面積整體呈現減小趨勢。