五辊式无溶剂涂布涂层质量分析及实验平台性能分析

摘要

无溶剂涂布复合工艺，以生产速度快、复合质量高、生产成本低廉、安全、环保、卫生等诸多优点迅速被越来越多的涂布复合设备生产厂家所青睐，并被广泛应用于药品、食品等包装领域中。
　　然而，目前国内对无溶剂涂布复合技术的研究才刚刚开始，企业现有的设计大部分是以借鉴国外设计经验，缺乏相关理论的指导，耗费了大量人力、物力、以及财力。针对上述现状，本文以五辊式无溶剂涂布系统为研究对象，从涂层质量分析出发，并结合自主设计的五辊式无溶剂涂布实验平台，对影响产品质量的多个因素进行了分析。其成果既可用于验证理论研究的成果，又可用于研究设备的优化设计和指导实际生产。
　　首先，论文对影响涂层质量的主要因素进行了系统介绍，分析了包括计量转移辊与涂布辊之间的速比、计转间隙、胶黏剂的物性、工作速度基材的性能以及轴承的刚度等对涂层质量的影响。并对现有的涂层厚度测量方法、虚拟样机技术的应用等多个方面进行了系统的总结，从而对五辊式无溶剂涂布复合工艺有了正确的认识。
　　其次，使用分析型扫描电子显微镜（SEM）对实验样本进行了实际测量，分析了取得的轴向、周向实验测量样本的实验数据，发现涂层质量随着转速的变化有一定的变化，在此基础上，对不同转速下沿轴向取得的实验样本进行了对比分析；同时，使用取样称重法进行了对比分析，取得了相同的结果。在使用SEM进行涂层厚度测量的同时，也对包括涂层厚度不均、白点等质量缺陷进行了介绍。
　　然后，使用Ansys Workbench对自主研发的WTZ--650型无溶剂涂布复合实验平台涂布单元各主要零部件进行了结构性能分析，包括静力学分析以及模态分析，得出了各自的变形、固有频率及相对应的振型；在零件分析的基础上，并对涂布单元整体进行了模态分析，得到了结构整体的固有频率及对应的振型，为进一步提高平台性能做铺垫。
　　最后，采用虚拟样机技术和超级单元法，在Adams多体动力学分析软件中模拟了涂布单元在正常工况下的运动及振动情况，得到了各个小刚体在各个方向的速度响应，以及相对应的幅频特性曲线，为进一步提高产品性能提供一种建模方法。

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第一章 绪论

1.1无溶剂涂布复合技术的特点及发展现状

1.2五辊式无溶剂涂布复合设备的特点

1.3 对影响无溶剂涂布复合产品的涂层质量的因素分析

1.4无溶剂涂布复合产品涂层厚度测量方法简介

1.5虚拟样机技术简介

1.6本课题的背景及研究意义

1.7 本课题主要的研究的内容和论文的结构安排

第二章 五辊式无溶剂涂布涂层厚度的实验分析

2.1无溶剂涂布复合膜制备的工艺参数

2.2使用SEM对涂层厚度测量方案简介

2.3 SEM实验测量结果分析

2.4 SEM图像质量缺陷

2.5 SEM测厚法实验误差分析

2.6 取样称重法对复合膜涂层厚度测量对比分析

2.7 本章小结

第三章 五辊式无溶剂涂布实验平台涂布单元结构设计优化

3.1实验平台的搭建及涂布单元特点

3.2计量辊结构设计与性能分析

3.3计量转移辊结构设计与性能分析

3.4涂布辊结构设计与性能分析

3.5橡胶转移辊结构设计与性能分析

3.6橡胶压辊结构设计与性能分析

3.7涂布单元整体模态分析

3.8本章小结

第四章 基于Adams软件的涂布单元多体系统的动力学分析

4.1采用超级单元法进行柔性辊筒的建模

4.2无溶剂涂布复合机涂布单元整机动力学建模

4.3整机运动仿真及动力学特性分析

4.4本章小结

第五章 结论与展望

5.1结论

5.2展望

参考文献

致谢

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