簡易檢索 / 詳目顯示

研究生: 莊惠凱
Chuang, Hui-Kai
論文名稱: 凹版印刷式塗佈轉移率之研究
指導教授: 劉大佼
Liu, Ta-Jo
口試委員:
學位類別: 碩士
Master
系所名稱: 工學院 - 化學工程學系
Department of Chemical Engineering
論文出版年: 2007
畢業學年度: 95
語文別: 中文
論文頁數: 98
中文關鍵詞: 凹版印刷轉移率擴大凹槽塗佈
外文關鍵詞: gravure, pickout, scaled-up, coating
相關次數: 點閱:2下載:0
分享至:
查詢本校圖書館目錄 查詢臺灣博碩士論文知識加值系統 勘誤回報
  • 凹版印刷式塗佈技術(gravure coating)為一高效率的連續式生產製程,其可適用的黏度範圍很廣,在工業上極具應用價值。
    本論文的主要目的在研究塗液從凹槽中轉移出來的行為,希望能藉此了解凹版印刷式塗佈的機制。為了達成上述的目標,我們設計了一個擴大的凹槽裝置及多種凹槽系統,並架設了一組流場觀測設備,以研究各種實驗變因對轉移率的影響。
    本論文將實驗變因分成塗液性質、幾何變數及操作參數三大類,在塗液性質部份,塗液的黏度上升及表面張力下降都會導致轉移率的下降。在幾何變數部份,對塗佈間隙來說,當正塗佈間隙縮小時,塗液的轉移率上升,到達零塗佈間隙時有最佳的轉移率。在負塗佈間隙區域,下壓深度增加,轉移率也跟著下降;對凹槽體積來說,當凹槽體積越大時,轉移率也隨之上升;對凹槽格數及排列情形來說,多格排列的凹槽因為有凹槽間隙的存在,其轉移率通常比少格排列低,例如二格排列的轉移率會高於三格及四格排列,但因為塗液的轉移率也會受到凹槽排列的影響,所以會有例外的情形發生,例如三格凹槽因為是順著滾輪轉動方向排列,其所受凹槽間隙的影響較四格排列更為顯著,因此其轉移率比四格排列更低。在操作參數部份,隨著滾輪轉速的上升,凹槽內塗液的轉移率下降。
    本論文最終利用無因次分析,找出修正後轉移率H和capillary number Ca的趨勢線方程式:H=-13.83Ca+0.92,由此方程式我們可大略估算凹槽中塗液的轉移率,作為實際凹版印刷式塗佈的參考。


    目錄 摘要......................................................I 目錄....................................................III 圖目錄...................................................IV 表目錄...................................................VI 壹、緒論..................................................1 1-1塗佈技術簡介...........................................1 1-2研究目標...............................................7 貳、文獻回顧.............................................14 2-1凹版印刷技術..........................................14 2-2凹版印刷式塗佈技術....................................16 2-3使用數值方法模擬凹版印刷式塗佈技術....................21 2-4利用放大凹槽來進行流場觀測及數據分析..................28 參、實驗方法.............................................38 3-1分析儀器與周邊設備....................................38 3-2實驗藥品及耗材........................................42 3-3實驗裝置..............................................44 3-4流體物性..............................................49 3-5基材物性..............................................50 3-6量測方法..............................................51 3-7實驗步驟..............................................53 肆、研究方法.............................................56 4-1實驗參數的定義........................................57 4-2流場觀測技術..........................................61 伍、結果與討論...........................................66 5-1黏度的效應............................................66 5-2表面張力的效應........................................73 5-3塗佈間隙的效應........................................74 5-4凹槽體積的效應........................................80 5-5凹槽格數及排列情形的效應..............................82 5-6無因次群分析..........................................89 陸、結論.................................................92 柒、參考文獻.............................................94 捌、符號說明.............................................97 圖目錄 圖1-1.自身計量式(self-metering)塗佈方式.................8 圖1-2.預先計量式(pre-metered)塗佈方式...................9 圖1-3.凹版印刷式塗佈技術的種類...........................10 圖1-4.常見的塗佈缺陷示意圖...............................11 圖1-5.微凹版與傳統直接凹版印刷式塗佈技術的差異...........12 圖1-6.三種常見的凹槽形狀.................................13 圖1-7.凹版印刷式塗佈的凹槽擴大裝置.......................13 圖2-2-1.helical斜紋的最佳幾何設計條件關係................29 圖2-2-2.彈性刮刀-凹版印刷式塗佈實驗裝置.................30 圖2-2-3.無因次膜厚對Ca作圖,膜厚範圍分成兩個區域.........31 圖2-2-4.凹槽形狀對轉移行為的影響.........................32 圖2-2-5.典型同向微凹版印刷式塗佈的塗佈視窗...............32 圖2-2-6.利用流場觀測觀察塗液由雕刻輪轉移至基材的區域,並可 觀察到缺陷(streak).............................33圖2-3-1.Schwartz所模擬的三種不同樣式的凹槽...............34 圖2-3-2.彎月面移動並橫越過凹槽的情形.....................35 圖2-3-3.固體凹槽和彈性基材之間的流體的模擬流域...........36 圖2-3-4.滾輪轉速和靜態接觸角對塗液填入凹槽的影響.........36 圖2-4.凹版印刷式塗佈的放大凹槽裝置.......................37 圖3-1.凹版印刷式塗佈的凹槽擴大裝置.......................54 圖3-2.PET結構式..........................................55 圖3-3.測量轉移率的步驟...................................55 圖4-1-1.H定義中的h和ho所代表的意義.......................62 圖4-1-2.滾輪轉動方向和凹槽系統的相對關係.................62 圖4-2-1.流場觀測系統裝置圖...............................63 圖4-2-2.塗液轉移至滾輪現象的攝影.........................64 圖4-2-3.塗液溢出凹槽現象的攝影...........................64 圖4-2-4.塗液轉移的過程...................................65 圖5-1-1.在不同的黏度下,滾輪轉速和塗佈長度的關係圖.......67圖5-1-2.塗液轉移至滾輪上的長度及示意圖...................68圖5-1-3.滾輪和凹槽內液體所形成液橋的示意圖...............69圖5-1-4.在不同黏度下,轉移率和滾輪轉速的關係圖(正塗佈間隙 10^-4m).........................................69 圖5-1-5.在不同黏度下,轉移率和滾輪轉速的關係圖(正塗佈間隙 5×10^-5m).......................................70 圖5-1-6.在不同黏度下,轉移率和Ca 值的關係圖..............71 圖5-1-7.使用甘油水溶液進行實驗所產生之dewetting現象......72 圖5-2.在不同表面張力下,轉移率和滾輪轉速的關係圖.........73 圖5-3-1.在不同塗佈間隙下,轉移率和滾輪轉速關係圖(凹槽寬度 2.116×10^-3m)...................................75 圖5-3-2.在不同塗佈間隙下,轉移率和滾輪轉速關係圖(凹槽寬度 10-^3m).........................................76 圖5-3-3.一格凹槽內液體的溢出情形及示意圖(塗佈間隙正 10^-4m).........................................77 圖5-3-4.一格凹槽內液體的溢出情形及示意圖(塗佈間隙0m)...78 圖5-3-5.一格凹槽內液體的溢出情形及示意圖(塗佈間隙負 10^-4m).........................................79 圖5-4.在不同凹槽體積下,轉移率和滾輪轉速關係圖...........81 圖5-5-1.在不同格數及排列情形下,轉移率和滾輪轉速關係圖(凹 槽寬度2.116×10^-3m).............................83 圖5-5-2.在不同格數及排列情形下,轉移率和滾輪轉速關係圖(凹 槽寬度10^-3m)...................................84 圖5-5-3.一格凹槽內液體的溢出情形及示意圖.................85 圖5-5-4.二格凹槽內液體的溢出情形及示意圖.................86 圖5-5-5.三格凹槽內液體的溢出情形及示意圖.................87 圖5-5-6.四格凹槽內液體的溢出情形及示意圖.................88 圖5-6.H對Ca的無因次分析圖................................91 表目錄 表3-1.七種凹槽系統表.....................................47 表4-1.實驗參數表.........................................57 表4-2.七種凹槽系統示意圖及H定義表........................60

    1.劉大佼“高分子加工原理與應用”(1997)
    2.Booth, G. L. “Coating Equipment and Processes”,
    Lockwood, New York(1970)
    3.吳平耀“超薄塗佈技術簡介-精密的製造師”, 工業材料雜誌第
    194期(2003)
    4.Pritchard, E. J., Finkle, W.“Ink transfer in gravure
    printing and its effect on halftone reproduction. In:
    Banks, W. H.(Ed.)”, Advances in Printing Science and
    Technology, vol. 3. Pergamon Press, Oxford, pp. 263-281
    (1964)
    5.Pritchard, E. J.“What do we know about gravure”, The
    British Ink Maker(May), 147-157(1965)
    6.Joyce, E., Fuchs, G. L.“Study of gravure ink
    transfer”,TAGA Proceeding, 294-311(1966)
    7.Bery, Y. A.“Gravure printing on non-absorbing
    materials”,TAGA Proceeding, 207-220(1976)
    8.Pulkrabek, W. W., Munter, J.D.“Knurl roll design for
    stable rotogravure coating”,Chemical Engineering Science
    38, 1309-1314(1983)
    9.康耀庭“滾筒表面特性與轉動方向對塗佈工程之影響”,國立清華
    大學化學工程研究所碩士論文(1990)
    10.Patel, R., Benkreira, H.“Gravure roll coating of
    Newtonian liquids”, Chemical Engineering Science 46,
    751-756(1991)
    11.Benkreira, H., Patel, R.“Direct gravure roll coating”,
    Chemical Engineering Science 48, 2329-2335(1993)
    12.Benkreira, H., Cohu, O.“Direct forward gravure coating
    on unsupported web”, Chemical Engineering Science 53,
    1223-1231(1998)
    13.Kapur, N., Gaskell, P. H., Bates, A.“A parametric study
    of offset gravure coating”,Chemical Engineering
    Research and Design: Transactions of the Institution of
    Chemical Engineers 79A, 41-50(2001)
    14.Kapur, N.“A parametric study of direct gravure
    coating”, Chemical Engineering Science 58, 2875-2882
    (2003)
    15.Hewson, R. W., Kapur, N., Gaskell, P. H.“A theoretical
    and experimental investigation of tri-helical gravure
    roll coating ”, Chemical Engineering Science 61, 5487-
    5499(2006)
    16.Schwartz, L.W., Moussalli, P., Campbell, P., Eley, R. R.
    “Numerical modelling of liquid withdrawal from gravure
    cavities in coating operations”,Chemical Engineering
    Research and Design: Transactions of the Institution
    of Chemical Engineers 76A, 22-28(1998)
    17.Schwartz, L. W.“Numerical modeling of liquid withdrawal
    from gravure cavities in coating operations; the
    effect of cell pattern”,Journal of Engineering
    Mathematics 42, 243-253(2002)
    18.Powell, C. A., Savage, M. D., Gaskell, P. H.“Modelling
    the meniscus evacuation problem in direct gravure
    coating”, Chemical Engineering Research and Design:
    Transactions of the Institution of Chemical Engineers
    78A, 61-67(2000)
    19.Yin, X., Kumar, S.“Lubrication flow between a cavity
    and a flexible wall”, Physics of Fluids 17, 063101-13
    (2005)
    20.Brethour, J. M. “Filling and Emptying of Gravure Cells-
    A CFD Analysis”(2001)
    21.Yin, X., Kumar, S.“Flow visualization of the liquid-
    emptying process in scaled-up gravure grooves and
    cells”, Chemical Engineering Science 61, 1146-1156
    (2006)
    22.劉騏銘“張力調控式狹縫式塗佈技術之分析”,國立清華大學化
    學工程研究所碩士論文(2006)

    無法下載圖示 全文公開日期 本全文未授權公開 (校內網路)
    全文公開日期 本全文未授權公開 (校外網路)

    QR CODE