微凹版涂布中的刮墨刀磨损及其对涂布厚度的影响

发布时间：2017-08-08 01:12

  本文关键词：微凹版涂布中的刮墨刀磨损及其对涂布厚度的影响

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【摘要】：随着精密涂布技术在新兴光电、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。碳钢刮墨刀磨损阶段可分为磨合阶段和较稳定磨损阶段。Ni基合金表面陶瓷涂层刮墨刀磨损量较平缓增加,磨损率呈现前期振荡后趋于稳定,后期逐步增大的趋势。总体上看,磨损表面处于一种“微量磨削”作用,对于塑性碳钢材料,其磨损面主要存在磨粒磨损和粘着磨损,对于Ni基合金陶瓷涂层,其硬脆材料主要为延性域去除。碳钢磨屑粒度在几十纳米至几微米之间,涂布液起润滑作用,而干摩擦条件下,较软的碳钢材料能起自润滑作用,从而降低磨擦磨损。(3)针对刮墨刀引起的涂布缺陷及其原因进行分析,刮墨刀磨损导致其整体长度和刀刃“刃跟”形状不同使得定厚不稳定;刮墨刀出现偏置后,最左与最右端涂层厚度出现偏差。涂层厚度不均时由光的干涉形成彩虹纹现象,彩虹纹较弱时,光谱曲线峰谷出现较均匀,无明显的波动与吸光区域;彩虹纹严重时,光谱曲线波动剧烈,出现特定波段的增反作用和部分吸收。光学膜涂层中的气泡点主要来自于涂布液、基材表面缺陷以及空气夹带。涂层表面圆形状气泡点直径较均匀,大小在10μm~15μm之间,而气泡点表层薄膜形貌各异,其形成原因与气泡在涂层位置、气泡表层薄膜固化情况,气泡膨胀及冷却等有关。
【关键词】：微凹版涂布 刮墨刀磨损 涂层厚度均匀性 线上实验
【学位授予单位】：华南理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TB306
【目录】：

• 摘要5-7
• Abstract7-11
• 主要符号表及物理量名称11-14
• 第一章 绪论14-26
• 1.1 课题背景及研究意义14
• 1.2 涂布技术分类及其应用进展14-22
• 1.2.1 涂布技术分类14-18
• 1.2.2 微凹版涂布技术18-19
• 1.2.3 精密涂布技术应用进展19-22
• 1.3 刮墨刀使用对涂布的影响研究现状22-24
• 1.4 本文研究目标及主要内容24-26
• 1.4.1 课题的提出及研究目标24-25
• 1.4.2 研究内容25-26
• 第二章 微凹版涂布原理及刮墨刀磨损模型26-38
• 2.1 引言26
• 2.2 微凹版涂布原理26-30
• 2.2.1 微凹版涂布过程26-27
• 2.2.2 刮墨刀定厚模型27-30
• 2.3 刮墨刀磨损模型30-37
• 2.3.1 刮墨刀滑动磨损形式30-31
• 2.3.2 刮墨刀磨损的宏观模型31-36
• 2.3.3 磨损区OCDE的变形模型36-37
• 2.4 本章小结37-38
• 第三章 刮墨刀磨损实验及其磨损特性分析38-58
• 3.1 引言38
• 3.2 实验平台38-40
• 3.3 碳钢刮墨刀磨损特性分析40-45
• 3.3.1 压力对碳钢刮墨刀磨损的影响40-42
• 3.3.2 微凹辊辊面线速度对碳钢刮墨刀磨损的影响42-43
• 3.3.3 涂布液对碳钢刮墨刀磨损的影响43-45
• 3.4 磨损量与时间的关系45-49
• 3.4.1 碳钢刮墨刀磨损量随时间的变化45-46
• 3.4.2 陶瓷涂层刮墨刀磨损量随时间的变化46-49
• 3.5 刮墨刀磨损的微观机理分析49-56
• 3.5.1 磨损表面材料去除机理分析49-54
• 3.5.2 涂布液润滑及其磨损表面形貌分析54-56
• 3.6 本章小结56-58
• 第四章 刮墨刀引起的涂布缺陷及原因分析58-77
• 4.1 引言58
• 4.2 刮墨刀磨损与偏置引发的涂层厚度不均匀分析58-66
• 4.2.1 刮墨刀磨损与偏置对涂层厚度的作用机理58-62
• 4.2.2 刮墨刀偏置涂布实验62-66
• 4.3 涂层厚度不均引起的光学膜光学性能缺陷66-71
• 4.3.1 涂层厚度不均导致彩虹纹产生机理67-68
• 4.3.2 彩虹纹薄膜的光学性能分析68-71
• 4.4 刮墨刀引发气泡点原因分析及光学膜气泡点微观形貌分析71-76
• 4.4.1 气泡点形成原因分析71-74
• 4.4.2 光学膜气泡点微观形貌分析74-76
• 4.5 本章小结76-77
• 结论与展望77-79
• 参考文献79-83
• 攻读硕士学位期间取得的研究成果83-85
• 致谢85-86
• 附件86

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本文编号：637564