微凹版涂布中的刮墨刀磨损及其对涂布厚度的影响

随着精密涂布技术在能源领域的应用,利用卷对卷(R2R)涂布、印刷技术制备柔性功能薄膜已经引起国内外广泛关注和产业化研究。本文针对精密涂布技术中应用较广的微凹版涂布技术,从提高薄膜涂层均匀性和厚度控制精度方向切入,重点研究了微凹版涂布机构中对涂层厚度及均匀性影响较大的刮墨刀磨损现象及其磨损机理,并分析其对涂层厚度与均匀性的作用机理,从而为提高微凹版涂布精度提供理论依据。主要内容有:(1)从刮墨刀使用工况上,基于润滑理论,分析刮墨刀定厚模型,得到刮墨刀定厚过程中辊面下游远处形成的膜层厚度∞,由此得到刮墨刀涂布液润滑条件,明确刮墨刀磨损造成的定厚偏差与涂布液转移厚度偏差的关系。从磨损微观机理上,分析对比了刮墨刀滑动磨损中粘着磨损与磨粒磨损等基本磨损形式及可能存在的微观磨损形貌。从磨损宏观表现上,建立实际工况下的刮墨刀磨损宏观理论模型及各磨损阶段模型:基于悬臂梁模型,联立刀柄AB梁段的大变形模型与刀尖BC梁段的阶梯梁小变形模型,并分析其直接受力的磨损区OCDE,根据该区域磨损轮廓将磨损分为三个阶段。(2)刮墨刀磨损线上实验表明,碳钢刮墨刀磨损面积?随着特征压力bF的增大出现了先增大后减少,随微凹辊辊面线速度v增大,其磨损面积?与滑行距离S是线性正相关的,随着涂布液的粘度增大,磨损面积整体呈现减小趋势。