力到底是什么？     

今天咱們探討一下涂布中的那些個(gè)“力”！

力有很多種，宏觀的有重力、浮力、彈力、摩擦力等是大家熟悉和習(xí)以為常的，也有大家不熟悉的萬(wàn)有引力。微觀的力有如分子力、核力、磁力等。

在很多人眼里是可能是一門玄學(xué)，也許是門哲學(xué)，比如萬(wàn)有引力、分子力、核力、力的相互作用、力的矢量性等概念。但其實(shí)力是一門科學(xué)，是有理論基礎(chǔ)的物理基本概念，定義是：事物之間的相互作用。

聊完了力的概念，咱們聊一聊力的作用。有些情況下，我們希望力越小越好，換了另一種情況，我們可能希望力越大越好。

比如磁懸浮列車，磁懸浮列車的原理就是通過磁力將列車懸浮于軌道，進(jìn)而降低摩擦力，減小運(yùn)行阻力的。又如冬天雪天里更換雪地胎，是為了防止輪胎打滑導(dǎo)致車輛失控而專門設(shè)計(jì)的，同樣的設(shè)計(jì)還有賽車使用的雨胎等。

涂布時(shí)對(duì)力的要求是怎樣的呢？     

首先我們先探討一下涂布中都有哪些力：

張力：通過收放卷機(jī)臺(tái)、傳送輥及浮動(dòng)輥控制的膜間的力。

摩擦力：運(yùn)行物體相互運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的力，如輥與輥、輥與膜、膜與膠等。

剪切力：能夠使物體發(fā)生剪切變形的力，主要在配液、微凹、狹縫中產(chǎn)生。

擠壓力：主要出現(xiàn)在傳動(dòng)輥、卷材、供膠系統(tǒng)中。

分子力：主要出現(xiàn)在配液以及干燥固化制程中應(yīng)用。

其他力：其他還如機(jī)臺(tái)電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)產(chǎn)生的扭力、風(fēng)嘴吹風(fēng)對(duì)膜面施加的力等。

其次在涂布制程中我們對(duì)于力的要求很高，其一是力的大小，其二是力的精度。同時(shí)力的作用是相互的，所以我們?cè)趹?yīng)用的時(shí)候也要評(píng)估力對(duì)于系統(tǒng)所造成的影響是證明的亦或是負(fù)面的。

實(shí)際應(yīng)用時(shí)我們的做法是盡量減小負(fù)面力的影響，增加正面力的作用。比如摩擦力在大多數(shù)情況下是一種阻力，要盡量減小其影響，但是在從動(dòng)輥傳動(dòng)時(shí)，膜與輥的摩擦卻是導(dǎo)輥轉(zhuǎn)動(dòng)的動(dòng)力，所以在高速運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)可適當(dāng)增大導(dǎo)輥摩擦系數(shù)防止丟轉(zhuǎn)。

涂布線的張力系統(tǒng)是一個(gè)閉環(huán)反饋控制系統(tǒng)，張力控制的精度直接影響系統(tǒng)的反應(yīng)，精度不足會(huì)使整個(gè)系統(tǒng)處于一個(gè)不穩(wěn)定的狀態(tài)，有可能出現(xiàn)走形不良、劃傷及抖動(dòng)等異?，F(xiàn)象。

力在涂布制程如何應(yīng)用？     

涂布制程     

涂布制程中，電機(jī)通過制造扭力，使傳動(dòng)輥和收放卷能夠轉(zhuǎn)動(dòng)，電機(jī)依程序要求控制扭矩和速度，進(jìn)而控制各傳動(dòng)輥之間薄膜的力，也就是張力。

其次傳動(dòng)輥和膜材之間存在擠壓力和摩擦力，帶動(dòng)膜材向前運(yùn)行，膜與從動(dòng)導(dǎo)輥間也存在摩擦力，進(jìn)而帶動(dòng)從動(dòng)導(dǎo)輥運(yùn)行。

我們剛剛討論了，我們對(duì)力的要求在不同情況下是不一樣的。

其中電機(jī)的扭力和傳動(dòng)輥的擠壓力我們可以通過設(shè)備參數(shù)進(jìn)行調(diào)整，進(jìn)而控制張力，它是一種變量參數(shù)，一般依基材特性、膠輥硬度、產(chǎn)品等情況進(jìn)行調(diào)整。

另外還有剛剛我們討論的摩擦力，它是一種阻力，也是一種動(dòng)力，具有兩面性。因?yàn)槟Σ亮Γげ目梢詭?dòng)從動(dòng)輥運(yùn)轉(zhuǎn)，也同樣因?yàn)槟Σ亮?，從?dòng)導(dǎo)輥會(huì)阻礙薄膜向前走形。摩擦力過大則成為阻力，可能導(dǎo)致基材走形不良等異常。摩擦力過小則動(dòng)力不足，可能會(huì)導(dǎo)致丟轉(zhuǎn)等現(xiàn)象。

與此現(xiàn)象一致的也有基材與膠的接觸面，沒有摩擦力，膠就無法實(shí)現(xiàn)附著于基材實(shí)現(xiàn)均勻涂布的目的，同樣摩擦力過大也會(huì)產(chǎn)生阻力進(jìn)而成為走形的阻礙。

配液制程     

剪切力我們主要討論膠液的剪切特性，以丙烯酸酯系壓敏膠（亞克力膠）為例。

亞克力膠是一種粘彈性流體，剪切特性明顯。直觀的現(xiàn)象有剪切變形、消除應(yīng)力后變形恢復(fù)、出口膨脹等。

在進(jìn)行配液分散制程中，使用攪拌葉攪拌時(shí)，應(yīng)用的物理原理是剪切作用和分子擴(kuò)散，應(yīng)用的力是剪切力和分子作用力。

分散時(shí)的剪切作用使膠液內(nèi)各組分均勻混合，而膠液內(nèi)各組分通過分子間的作用力實(shí)現(xiàn)溶解的作用。小分子占據(jù)大分子內(nèi)部的空隙，軟化大分子鏈，從而實(shí)現(xiàn)降低粘度的目的。

涂布頭     

微凹涂布是一種反向剪切涂布的方式，其優(yōu)點(diǎn)是涂布面效果好，涂厚較為精準(zhǔn)。傳統(tǒng)的凹版輥涂布是正向涂布方式，膠液一般是通過剝離的方式附著于基材。

膠液的撕裂剝離是沒有穩(wěn)定的分界面的，因此剝離的均勻度無法保證，涂布面的效果也就無法保證。而微凹通過剪切剝離的方式，就避免的膠水撕裂剝離的不足。

狹縫涂布中應(yīng)用的力主要有擠壓力、剪切力和摩擦力。

供膠泵供膠時(shí)對(duì)涂布模頭腔體產(chǎn)生擠壓力，進(jìn)而使膠液在模唇處形成穩(wěn)定的出口壓力實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定涂布。

膠液從模唇擠出后，受基材速度和摩擦力影響產(chǎn)生切線方向的速度和拉力，進(jìn)而在模唇出口位置的膠液切面產(chǎn)生了剪切力。

干燥制程     

我們剛剛提到分子作用力，配液過程中我們已經(jīng)應(yīng)用到了，溶劑揮發(fā)的過程也跟分子間的作用力有關(guān)。

干燥制程是將溶劑揮發(fā)使膠液達(dá)到表干效果的制程，干燥過程運(yùn)用的是分子間的熱運(yùn)動(dòng)與擴(kuò)散效應(yīng)。

溶劑分子受熱，熱運(yùn)動(dòng)加劇，分子間的相互作用變得更加明顯，同時(shí)表層溶劑不斷揮發(fā)并帶走熱量。分子開始由高濃度的區(qū)域向低濃度區(qū)域擴(kuò)散并傳遞熱量，從而實(shí)現(xiàn)揮發(fā)平衡。

由以上可知，干燥制程其實(shí)是溶劑分子的熱運(yùn)動(dòng)過程，其干燥效率與其揮發(fā)速率、沸點(diǎn)及擴(kuò)散速度有關(guān)，前文中我們?cè)接戇^揮發(fā)速率的問題，有興趣