卷对卷印刷相关问题研究及凹版印刷机冷却水监控预警

### 卷对卷印刷相关问题研究及凹版印刷机冷却水监控预警 在卷对卷印刷和凹版印刷机的运行过程中，分别存在着空气夹带和冷却水温度、流量控制的问题，这些问题对印刷质量和设备寿命有着重要影响。下面将详细介绍相关的研究和解决方案。 #### 卷绕卷材中夹带空气的残留量研究 在卷对卷印刷过程中，当卷绕速度高且薄膜透气性差时，空气夹带是影响卷绕质量的重要因素。在卷绕过程中，卷材内会形成螺旋状空气层，同时随着径向应力增加会发生空气泄漏，卷材内的残留空气会影响应力的大小和分布，因此研究空气残留量十分重要。 ##### 1. 研究背景 为满足柔性电子行业发展需求，卷对卷柔性电子印刷系统用于制造薄柔性材料。该系统自动化程度高、生产效率高且成本低，卷绕是决定最终产品质量的重要过程。过多或过少的空气夹带都不利于提高卷绕质量，因此需根据柔性电子卷材的材料特性研究空气夹带的残留量。 前人在该领域有诸多研究： - Good研究了中心卷绕卷材中空气夹带层对卷材内张力和径向弹性模量的影响，假设空气保留在卷材中，将空气层视为等效层，适用于非渗透性薄膜卷绕。 - Hashimoto用牛顿 - 拉夫逊迭代法求解基于有限宽度可压缩箔轴承理论的二维雷诺方程和薄膜平衡方程，得到压力和薄膜厚度。 - Lei基于夹带空气理论开发了考虑接触力的卷绕卷材内应力非线性模型，并用热应力模型研究温度对卷材内应力的影响。 - Kanda开发了空气从卷材中逸出时卷材内应力状态的理论预测模型，还提出并通过实验验证了考虑夹带空气对传热影响的卷绕过程中非稳态卷材内应力的理论预测模型。 - Kiribe用带空气夹带效应的模型研究卷材宽度方向厚度不均匀性对卷绕过程中卷材内应力的影响并进行实验验证。 - Hashimoto用Hakiel的带空气夹带效应的非线性模型预测卷材中夹带空气层的厚度。 ##### 2. 空气残留量分析 - **夹带空气挤压膜模型** - 初始空气层厚度可由以下公式计算： \[h_0 = r_{out} \left(\frac{12\eta V}{T}\right)^{2/3} \left(0.589 - \frac{1.614}{\lambda} + \frac{1.764}{\lambda^2}\right)\] 其中\(\lambda = \frac{L}{2r_{out}} \left(\frac{12\eta V}{T}\right)^{-1/3}\)，\(\eta\)是空气粘度，\(T\)是卷绕张力，\(V\)是卷绕速度，\(r_{out}\)是卷材外径，\(L\)是薄膜宽度。 - 空气层受径向应力压缩，空气在薄膜层间轴向流动并逐渐从卷材中流出，可视为平行板间的挤压膜流动。空气层厚度\(h\)、径向应力\(\sigma_r\)和时间\(t\)的关系为： \[h = \left(\frac{12t}{\eta L^2} \sigma_r + \frac{1}{h_0^2}\right)^{-\frac{1}{2}}\] - **径向应力增量求解方程** 假设卷材满足以下条件： - 横截面是逐层堆叠的同心圆。 - 无轴向应力，处于轴对称应力状态。 - 不考虑层间滑动。 基于这些假设，薄膜卷绕力学模型的平衡方程为： \[\Delta\sigma_{\theta(i,j)} + \Delta\sigma_{r(i,j + 1)} + r_{i,j} \frac{\Delta\sigma_{r(i,j + 1)} - \Delta\sigma_{r(i,j)}}{H} = 0\] 其中\(\Delta\sigma_{r(i,j)}\)是第\(i\)层卷绕时第\(j\)层的径向应力增量，\(\Delta\sigma_{\theta(i,j)}\)是第\(i\)层卷绕时第\(j\)层的周向应力增量，\(r_{i,j}\)是第\(i\)层卷绕时第\(j\)层的半径，\(H\)是薄膜厚度。 根据胡克定律： \[\Delta\varepsilon_{\theta(i,j)} = \frac{1}{E} (\Delta\sigma_{\theta(i,j)} + v\Delta\sigma_{r(i,j)})\] \[\Delta\varepsilon_{r(i,j)} = -\frac{1}{E} (\Delta\sigma_{r(i,j)} + v\Delta\sigma_{\theta(i,j)})\] 其中\(\Delta\varepsilon_{r(i,j)}\)是第\(i\)层卷绕时第\(j\)层的径向应变增量，\(\Delta\vare