基于滑模变结构的精密涂布机放卷系统张力控制策略研究

张力稳定是涂布工艺的一个基础条件,如何提高放卷系统的张力控制精度是精密涂布机张力控制面临的难点问题。本研究针对精密涂布机放卷系统张力稳定性控制需求,提出了一种基于滑模变结构控制策略的放卷系统张力控制方法。首先,根据精密涂布机放卷系统的工作原理,建立了放卷系统的参数时变、非线性动力学模型,分析了张力波动的主要原因;然后,在放卷系统张力模型的基础上,设计了一个放卷张力系统滑模变结构控制器,并利用李雅普诺夫(Lyapunov)定理进行了系统稳定性分析;最后,通过仿真试验对所设计的滑模变结构控制器进行了性能验证。仿真结果表明,相比于传统PID控制,本研究所设计的滑模变结构控制器对放卷张力系统具有更好的控制鲁棒性。

通过压延涂布工艺制造中心加热型加热烟草芯材的过程控制研究

主要论述通过压延涂布工艺制造中心加热型加热烟草芯材的过程控制,该工艺过程是将涂布物料施涂于烟用基材与底膜之间,并通过压延辊将烟用基材与底膜进行压延贴合,使涂布物料被均匀地压延在基材表面,而后经过烘干工序处理,再将涂布后基材与底膜进行剥离,得到最终成品。对压延涂布工艺核心工序的控制逻辑进行梳理,进而对过程控制进行研究探讨,旨在明晰工艺原理、把握控制环节,掌握分析问题和解决问题的思路与方法,提高加热不燃烧烟草制品生产制造技术和产品质量稳定性。

高速卷板机涂布辊轴失效分析及优化设计

为解决涂布辊轴在高速旋转时阶梯轴连接处断裂的问题,对涂布辊轴进行了可靠性分析,通过理论计算和有限元仿真分析可知,连接处轴截面直径为110 mm的最大切应力为304.3~417.4 MPa,属于危险载荷。并且该处在4 000 N压力作用下,应力集中处与最大切应力处相同,两者相互叠加使得涂布辊轴在此处发生断裂。基于上述结果进行了尺寸优化分析,并提出了一种渐变型涂布辊轴结构,分析结果表明,其所受应力均在使用要求范围内。

稀释涂布平板法计数微生物的四大误区

稀释涂布平板法是一种常见的微生物计数方法,该方法通过统计平板上的菌落数推测样品中活菌个数,其原理是将待测样品稀释适当倍数,使样品中的微生物细胞分散开,再取一定量的稀释液均匀涂布到固体培养基表面,让分散开的单个细胞繁殖得到一个菌落,这样就可以通过肉眼可见的菌落数推理肉眼不可见的微生物细胞数.

无甲醛浸渍胶膜纸用涂布型装饰原纸的制备及性能

【目的】针对现有无醛胶黏剂在纸张内部渗透性较差以及一定程度上遮盖原纸色泽和纹理的问题,从装饰原纸性能着手,采用浆内填料加填结合表面颜料化涂布对装饰原纸进行处理,在保证纸张对胶液的渗透性、吸收性前提下,提高纸张的印刷适性和遮盖力,降低无醛胶黏剂对装饰纸饰面效果的影响,为制备适用的无醛装饰纸提供方法。【方法】选用优质阔叶木浆和针叶木浆进行原纸抄造,浆内填料(TiO_(2))含量设为20%、30%和40%,利用二氧化硅(SiO_(2))和聚乙烯醇(PVA)混合液对3种不同加填量的原纸进行涂布、压光整饰得涂布型装饰原纸。采用聚氨酯类无醛胶黏剂对涂布型装饰原纸进行浸渍处理,继而固化和热压贴面。使用扫描电子显微镜(SEM)和动态渗透性测定仪对装饰原纸的表面状态和动态渗透性进行表征测试,应用喷墨打印机对装饰原纸进行印刷打样,通过分光密度计结合相对反差的计算分析装饰原纸的印刷性能,测试分析装饰原纸的抗张强度、平滑度、透气度、吸水性、白度等物理性能以及装饰纸贴面板的表面耐磨性、表面硬度和表面胶合强度等性能。【结果】浆内填料加填量增加会使填料更多填充到原纸结构空隙中,影响胶液在纸张内部的渗透性,致密的表面涂层也会一定程度上降低胶液在纸张内部的渗透性。未涂布原纸的色密度随浆内填料加填量增加而下降,涂布原纸的青、品红、黄、黑色实地密度较未涂布原纸分别提高69.0%、96.2%、45.6%、86.5%,品红、黄、黑3种色别的相对反差均达到标准要求。涂布对装饰原纸的印刷适性起积极作用,填料加填量变化对涂布后装饰原纸印刷适性的影响并不显著;填料加填量增加致使装饰原纸的抗张强度、吸水性下降,平滑度、紧度、白度提高,涂布后装饰原纸较未涂布原纸抗张强度提高52.8%,平滑度提高97.56%,白度变化不明显,不透明度稍有提高;热压后涂布型无醛浸渍胶膜纸的表面耐磨性、硬度和表面胶合强度均达到标准要求。【结论】减少装饰原纸浆内填料加填量,辅以表面涂布方式,能够提高装饰原纸的物理性能以及印刷适性,该方式生产的装饰原纸适用于无醛胶黏剂浸渍,有利于装饰纸无醛化发展。

烟粉添加对烟草薄片固液耦合涂布效果的研究

为探究烟粉添加对固液耦合涂布效果的影响,本研究通过开展烟粉性能分析,主要探讨了烟粉添加对涂布效果、烟草薄片理化指标的影响。结果表明,烟粉的添加导致涂布液密度、固含量、黏度增加,且黏度增加最快,烟粉添加量对涂布液的影响大于其粒径。烟粉的添加引起烟草薄片抗张强度增加,柔软度和透气度减小。适宜的烟粉添加量应低于9%,粒径为500目左右。

锂电负极废涂布浆料破胶减容与资源化利用

锂电负极废涂布浆料含水率高、胶态分散稳定性强,难以过滤。本文研究了废涂布浆料的胶态特性,分析了废浆料的高效破胶分离机理,并对其资源化进行了初步探索。羧甲基纤维素钠(CMC-Na)解离产生的羧基负离子(R-COO-)提供的静电斥力及苯乙烯-丁二烯橡胶(SBR)在颗粒间形成的空间位阻力是废浆料胶态稳定性的根本原因。酸度的降低能够抑制浆料中CMC-Na的解离,减少吸附于石墨颗粒表面的带电基团R-COO-,削弱静电斥力,造成颗粒团聚,并破坏SBR的架桥作用。pH=2.0时,废浆料破胶过滤效率较佳,过滤常数为0.0741m2/s,含水率降低48个百分点;X射线三维显微成像分析(X-CT)表明细微颗粒团聚破胶的同时,保留的静电斥力能够降低过滤阻力,促进滤饼孔道结构的发育,生成大孔隙半径,长喉道的渗流网络减少滤饼孔道吸附水的量;分离所得固相碳材对亚甲基蓝、铬(Cr^(6+))、COD的吸附量分别为435mg/g、0.645mg/g、87mg/g,满足《工业水处理用活性炭技术指标及试验方法》(LY/T3279—2021)优级品标准。

某涂布设备微振动控制基础结构的优化设计

针对电子厂房内涂布设备结构楼板的微振动控制问题,提出了设备安置处楼板动刚度精细化控制方法。首先,对已建厂房内涂布设备所在基础楼板的振动速度响应及动刚度进行实测分析,确定设备满足其容许振动标准条件下的楼板需求动刚度;其次,建立楼板结构动力有限元模型,研究模型结构尺寸与动刚度计算值的差异;最后,通过计算获得满足涂布设备容许振动标准的楼板结构设计尺寸,并进行了工程验证。研究结果表明,涂布设备运行状态下1/3倍频程最大振动速度幅值对应的中心频率点为40 Hz或50 Hz,且在35.5~44.7 Hz频率范围对楼板需求动刚度要求最高。

电极浆料涂布模头流场分析与结构优化

涂布工艺是锂电池极片制造过程的关键工序之一,涂层的稳定性和厚度一致性决定了极片的结构,进而影响电池的性能和循环寿命。大尺寸动力锂电池产品对涂布幅宽提出更高的要求,保证涂布模头出口处电极浆料的流动均匀性成为核心技术问题之一。因此,对涂布模头的流道结构进行合理优化显得尤为重要。本研究针对宽幅涂布模头出口速度分布不均的问题,构建了不同尺寸和结构的模头流道模型进行流场仿真,分析电极浆料在模头内部的流动特性,并采用Box-Behnken设计对衣架式模头的结构尺寸进行优化。具有倾斜变径式匀料腔结构的衣架式模头对浆料有更强的引流效果,有助于提升幅宽方向浆料流动的均匀性。采用Box-Behnken设计对衣架式模头的主要结构参数进行优化,使浆料的均匀性提升至0.99。

食品接触用水性涂布纸中半挥发性迁移物的筛查及安全评估

目的将水性涂布纸作为食品接触用纸时,其安全风险未知,通过对水性涂层纸中半挥发性迁移物进行筛查和安全评估,探究水性涂布纸的潜在安全风险。方法以体积分数为4%的乙酸、体积分数为50%的乙醇、体积分数为95%的乙醇和异辛烷为食品模拟物进行迁移试验,使用二氯甲烷液萃取迁移物,并通过气相色谱–质谱联用(GC-MS)法、MS-DIAL软件和NIST质谱库对半挥发性迁移物进行非靶向筛查和定量分析,结合特定迁移限量(SML)和毒理学关注阈值法(TTC)进行初步风险识别和评估。结果初步识别出21种半挥发性迁移物,主要与造纸纤维原料、乳液助剂等有关,比如长叶烯、脱氢枞酸甲酯等,包括7种CramerⅢ类毒性物质、1种CramerⅡ类物质。少数具有SML的物质(比如邻苯二甲酸二丁酯、邻苯二甲酸二辛酯)在体积分数为95%的乙醇迁移中的最高浓度均处于安全范围,CramerⅢ类油酸酰胺、秋水仙胺的迁移量超出了安全摄入暴露阈值(0.09 mg·kg^(−1)·d^(−1)),存在一定安全隐患。在其他条件下,迁移物的浓度均低于相应的Cramer安全阈值。结论水性涂布纸在长时间接触酒精性食品的情况下,更多的风险物质会迁移到食品中,存在潜在的安全问题。

涂布液体石蜡对植物纤维基地膜纸的影响

以漂白针叶木浆为纤维原料,在打浆度为89°SR,助剂聚酰胺多胺环氧氯丙烷(PAE)、烷基烯酮二聚体(AKD)、阳离子淀粉添加量分别为2.0%、0.4%、1.0%(相对绝干浆质量)的条件下,制备定量为(40±2)g/m^(2)的涂布原纸,然后通过表面涂布液体石蜡制备植物纤维基地膜纸,提高地膜纸的透光率、抗水性,降低透气度。结果表明:液体石蜡的最佳涂布量为7 g/m^(2),涂布后样品的定量为48.16 g/m^(2),干抗张指数为70.91 N·m/g,撕裂指数为5.99 mN·m^(2)/g,耐破指数为5.12 kPa·m^(2)/g,透光率为82.82%,透气度为0.0030μm/Pa·s,300 s之后的可勃值为15.8 g/m^(2);在水中浸泡12 h后,涂布后样品的湿强度比未涂布样品提高14.34%。

分段式蒸汽控制在再造烟叶涂布液温度控制环节中的应用

以再造烟叶涂布液温度控制中常见的问题与原因为出发点,来探讨解决此类问题的方法。主要以分段式蒸汽控制的方式,通过对各控制阀门之间的蒸汽管道进行分段,并逐次、逐段进汽对热交换器进行保温和补温,逐次、逐段卸空蒸汽来冷却热交换器,使热交换器在补温、保温、冷却再到补温的稳定循环过程中,实现涂布液温度在生产控制过程中稳定常态化。对涂布液温度的控制逻辑、控制措施与控制效果进行较详细论述,但本领域技术人员应当理解,实际运用中可以将此控制思路作为参考,在控制形式和细节上作出多样性变化,实现涂布液温度平稳性控制并满足工艺要求。

涂布双线阵相机联合标定方法

随着激光技术的发展,锂电池的生产环节也开始引入激光清洗,作为一道新的生产工艺,通过激光清洗涂布,将极耳区域清洗出来,通过后续切割成锂电池极耳,因此需要对清洗的区域进行尺寸检测以及位置定位。对于激光机器视觉检测的像素精度主要由相机的本身硬件和相机的标定两部分决定,线阵相机相比于面阵相机,相机畸变更小,多用于检测连续运动的对象,同时线阵光源相比面阵光源更容易实现光源的均匀性。

基于区域生长和BLOB分析的氢能电池涂布缺陷检测

针对氢能燃料电池涂布缺陷检测难度大的问题,提出了基于区域生长与BLOB分析的涂布缺陷图像检测方法。首先对图像进行ROI区域提取及高斯滤波处理,然后利用区域生长分割图像,最后利用Blob分析标记连通区域。实验结果表明,文中方法能够有效检测出氢能电池涂布缺陷,准确率达到检测要求。

锂电涂布机新型节能技术研究

随着新能源行业的快速发展,锂电池生产能耗问题日趋严峻,涂布工艺占电芯整线制造设备能耗的30%,是节能研究的重要环节。基于传统锂电涂布机,首先系统分析了设备运行过程中的能耗分布,通过自然对流散热理论分析结合风场仿真及流体测试,优化了试验涂布机箱体散热、风场布局和油管损耗。结果表明,与传统涂布机相比,能耗可降低17.5%,有效能量利用率可提升7.4%。此外,能耗测试结果量化了涂布机节能权重,从高到低分别为油管损失、箱体散热和风机功率,可为涂布机运营降本提供重要数值依据。此技术可广泛应用于储能、动力和3C等化学电池等领域,具有显著的经济价值。

锂电池生产设备涂布机烘箱设计

涂布机是锂电池浆料经过预计量上料装置通过挤压模头涂覆到基材表面的设备,是电池生产必不可少的关键工序设备之一。涂布设备的关键部件是烘箱,烘箱结构的合理设计直接影响正负极片生产质量和产能。本设计依据宽幅涂布的风室、风嘴结构的合理布局,对宽幅烘箱的横向射流进行了均匀性优化。通过仿真和实验,对烘箱的风室、风嘴结构设计改善进行验证,为超宽幅烘箱的设计提供实验数据,并验证了设计的可靠性与合理性。

胶粘剂组分对干法再造烟叶涂布液流变性能的影响

【背景和目的】涂布液的流变行为对干法再造烟叶的涂布加工及产品性能具有重要影响。【方法】通过流变学的稳态流变测试、动态流变测试、触变性测试及幂律方程拟合,研究胶粘剂组分CMC的黏度、取代度、用量及角豆胶用量对干法再造烟叶涂布液流变性能的影响。【结果】(1)干法再造烟叶涂布液为假塑性流体,其黏弹性表现为类液体的黏性特征;(2)干法再造烟叶涂布液的流动曲线符合Power-Law幂律模型,其假塑性特征随CMC黏度、取代度及CMC用量的增大而减弱,随角豆胶用量的增大而增强,其触变性在CMC黏度为1366 mPa·s时、取代度为0.72时、CMC用量为2.5%时、角豆胶用量为0时均为最小,表现为受剪切历史的影响最小、稳定性最高;(3)建议的CMC黏度、取代度、用量及角豆胶用量范围分别为:1300~3300 mPa·s、0.72~0.81、2.5%~3.0%、0.8%~1.0%。

狭缝挤压式涂布质量密度流场演变与膜区形貌的闭环控制策略

涂布是锂离子电池制造过程中的关键工序,其工艺规格对电池容量一致性和安全性起着至关重要的作用,且涉及表面化学、流变理论等多学科复杂机理。各锂电制造厂家与涂布设备厂家都在追求自动控制的智能化操作方法,而当前的涂布研究往往局限于表面化学等微观问题。本工作在综合相关文献研究及仿真分析的基础上,首次提出了浆料在狭缝挤压式涂布过程中质量密度流场与膜区形貌的狭缝挤压、离模膨胀、润湿成膜、干燥收缩4个演变过程。归纳了涂布演变过程中各影响因素对面密度横向一致性、面密度纵向一致性、边缘厚度、膜区宽度、漏涂缺陷、辊压后剥离强度这6个涂布核心工艺指标造成的影响,通过对这些影响涂布过程的主动变量和不可控因子的分析,可以更好地了解涂布过程中可能出现的问题和原因。最后本文对这6个核心工艺指标分别设计了智能调节与人工干预相结合的闭环控制策略,为涂布的智能化和无人化生产改善提供了理论指导与算法框架,对提高锂电涂布过程中的产品质量和生产效率具有重要意义。

涂布干燥温度对负极片剥离力的影响

涂布工序的干燥过程对极片的剥离力、外观等有显著的影响。采用4种温度参数设置(“低-高-低”、“递减”、“递增”、“高-低-高”),探究干燥速率对负极片的影响。各温度参数下,均呈现“过渡段-恒速干燥段-降速干燥段”的典型干燥速率曲线,但“递增”温度参数下恒速干燥阶段最长,烘箱利用率最高,且该温度参数下负极片剥离力最高,达到1.797 N/25 mm,与正常生产时设置的“低-高-低”温度相比提高约31.4%。利用热重测试直观比较各实验温度下黏结剂的分布情况,“递增”温度参数(70℃升至110℃)下负极片内部黏结剂分布更均匀。

基于响应面法的涂布机烘箱风嘴结构优化研究

为提升涂布机烘箱的干燥特性,本研究针对风嘴结构及其附近区域展开研究,分析风嘴多结构参数对内部流场特性的交互影响。借助有限元分析和响应面法,建立烘箱风嘴多结构参数交互影响下的流场特性数学回归模型,基于此进行风嘴结构的优化设计,并将优化结果与仿真值进行误差比较,验证所构建回归模型的准确性。结果表明,构建的含有多结构参数的风嘴流场特性回归模型拟合度较好,基材温度、基材表面风速、基材压力3组响应值的预测值和仿真实验值误差均小于3%,能够较好描述风嘴局部流场特性变化规律。