靳露，楊梅，李晉堯，張明鳴，朱茜琳，張宏軒，焦慧敏

基于絲網(wǎng)印刷的石墨烯印刷機(jī)干燥系統(tǒng)研究

靳露1,2，楊梅1,2，李晉堯1,2，張明鳴1,2，朱茜琳1,2，張宏軒1,2，焦慧敏1,2

（1.北京印刷學(xué)院，北京 102600；2.數(shù)字化印刷裝備北京市重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，北京 100005）

用石墨烯發(fā)熱板代替紅外燈管作為上光機(jī)干燥設(shè)備的熱源，篩選出用于印刷干燥的石墨烯發(fā)熱板的最佳實(shí)驗(yàn)方法和制備工藝。文中通過(guò)分析與研究水性上光油干燥需求，設(shè)計(jì)水性上光機(jī)干燥控制系統(tǒng)，采用絲印技術(shù)制備了石墨烯干燥加熱源。文中采用單因素實(shí)驗(yàn)法研究溶劑類型、固化溫度以及涂層厚度分別對(duì)發(fā)熱板導(dǎo)電性能及固化效果的影響，并對(duì)發(fā)熱源進(jìn)行通電試驗(yàn)研究其導(dǎo)電、導(dǎo)熱性能。實(shí)驗(yàn)表明純凈水作為溶劑更容易得到牢固性、平滑性良好的導(dǎo)電涂層，高溫?zé)Y(jié)溫度為465～480 ℃時(shí)石墨烯電熱涂層固化達(dá)到上光機(jī)干燥系統(tǒng)的需求，厚度為5～20 μm的涂層可同時(shí)滿足發(fā)熱板的導(dǎo)電性和牢固性。發(fā)熱板平均阻值隨涂層厚度、碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)的增加呈下降趨勢(shì)。發(fā)熱板通電時(shí)間越長(zhǎng)、電流越大、電阻越大，發(fā)熱板產(chǎn)生的熱量越高，干燥源溫升越高。研究表明石墨烯具有良好的導(dǎo)電、導(dǎo)熱性，得到了石墨烯發(fā)熱板合理的制備工藝和方法。為將石墨烯加熱源應(yīng)用于印刷干燥領(lǐng)域提供了方案，為將絲網(wǎng)印刷技術(shù)引入綠色干燥系統(tǒng)提供了技術(shù)支撐。

印刷機(jī)；加熱板；絲網(wǎng)印刷；石墨烯；導(dǎo)電性；導(dǎo)熱性

上光工藝是一種保護(hù)并提高印刷品光澤的技術(shù)，適用于紙張印刷品或紙板等。目前，涂布上光技術(shù)已被越來(lái)越多的印刷廠所采用，促使上光油的需求量不斷上升。按照上光油的成膜機(jī)理，可以將上光油分為溶劑型上光油、水性乳液型上光油和UV（Ultraviolet）固化型上光油[1]。其中，溶劑型油墨和UV固化型上光油存在有機(jī)揮發(fā)物質(zhì)VOC（Volatile Organic Compounds）排放的問(wèn)題，而水性油墨和水性上光油是綠色環(huán)保的上光涂料，具有無(wú)毒、無(wú)味、透明感強(qiáng)、無(wú)有機(jī)揮發(fā)物、成本低等優(yōu)勢(shì)[2]。隨著國(guó)家經(jīng)濟(jì)發(fā)展，實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的號(hào)召，水性上光油已成為印刷上光的發(fā)展趨勢(shì)。隨著上光涂料的不斷更新，上光干燥技術(shù)也不斷發(fā)展改進(jìn)。

在熱源方面，早期主要采用蒸汽或電熱器作為熱源，以實(shí)現(xiàn)烘干固化[3]。21世紀(jì)初，國(guó)內(nèi)外涂料的烘干多數(shù)采用電熱管、紅外線（Infrared Radiation, IR）干燥、UV干燥[[4]，近年來(lái)，出現(xiàn)了電子束（Electron Beam Curing, EBC）干燥。IR干燥速度較快但能耗較高、效率低。UV干燥速度快、光澤度好，但會(huì)釋放有毒氣體且固化后的印刷品不耐折。EBC不但干燥速度快，而且可以雙面印刷，但成本高且在輻射干燥過(guò)程中可能會(huì)損壞承印物。

上光油的干燥過(guò)程包括涂布、印刷品傳送、電加熱干燥、自動(dòng)收紙幾個(gè)步驟[5]。其中電加熱模塊最關(guān)鍵的就是電加熱材料的選擇。導(dǎo)電涂料按組成及導(dǎo)電機(jī)理可分為兩大類：本征型導(dǎo)電涂料與復(fù)合型導(dǎo)電涂料[6]。其中，復(fù)合型導(dǎo)電涂料主要有碳系、金屬系等[7]。碳系電熱涂料包括碳黑、碳纖維、石墨[8]。其中，石墨烯具有優(yōu)異的光學(xué)特性、力學(xué)特性和電學(xué)特性[9]。它在生物醫(yī)學(xué)以及能源等方面具有重要的應(yīng)用，是一種很有前景的材料[10]。

在能源緊張、產(chǎn)品價(jià)格競(jìng)爭(zhēng)激烈的情況下，上光機(jī)的能耗問(wèn)題是一個(gè)需要重點(diǎn)考慮的因素，因此，文中就水性上光油提出了一種節(jié)能、環(huán)保、經(jīng)濟(jì)的綠色干燥技術(shù)，即基于石墨烯的印刷機(jī)干燥系統(tǒng)。選擇石墨烯材料作為發(fā)熱板的熱源，相較于傳統(tǒng)的電熱材料具有更好的導(dǎo)電導(dǎo)熱性，無(wú)光污染、耗電少。

絲網(wǎng)印刷是最常見(jiàn)和最直接的傳統(tǒng)印刷方法，相對(duì)于其他印刷方法具有操作容易、多用途、快速性和適應(yīng)性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)[11]。絲網(wǎng)印刷是一種通過(guò)印版轉(zhuǎn)移油墨的印刷方法，利用橡膠刮板和絲網(wǎng)（通常由絲綢或尼龍制成）把承印物表面壓平[12]。絲網(wǎng)印刷被廣泛應(yīng)用于電子產(chǎn)業(yè)、玻璃陶瓷、衣物印染、廣告標(biāo)牌等領(lǐng)域[13]。文中設(shè)計(jì)的印刷機(jī)干燥系統(tǒng)發(fā)熱源采用的基材為玻璃，利用絲印技術(shù)將石墨烯導(dǎo)電混合漿料刷涂在承印物上，印刷面積大，涂層厚度可控，還可借助多個(gè)絲網(wǎng)實(shí)現(xiàn)銀通電極與碳涂層的相互套印功能。文中采用添加型電熱涂料，石墨烯漿料作為填料加入本身不導(dǎo)電的基料中形成導(dǎo)電通路，電子自由運(yùn)動(dòng)從而將電能轉(zhuǎn)換為熱能，實(shí)現(xiàn)水性上光油的干燥[14]。

1 印刷機(jī)綠色干燥系統(tǒng)介紹

文中通過(guò)研究與分析水性上光油干燥需求，設(shè)計(jì)了印刷機(jī)上光油的干燥控制系統(tǒng)，制備了基于石墨烯的加熱板。干燥系統(tǒng)由石墨烯材料電熱模塊、通風(fēng)/輔熱模塊、電源驅(qū)動(dòng)模塊、控制系統(tǒng)模塊組成，見(jiàn)圖1。

圖1 印刷干燥系統(tǒng)

2 基于石墨烯加熱板的制備

2.1 實(shí)驗(yàn)原料及儀器

主要材料：石墨烯漿料、基料、有機(jī)硅油、蒸餾水。

主要設(shè)備：電子天平、研缽、量杯、高溫電加熱爐、絲網(wǎng)印刷機(jī)、萬(wàn)用表、紅外溫度儀、穩(wěn)壓電源、方塊電阻測(cè)試儀、游標(biāo)卡尺等。

2.2 石墨烯干燥板的制備

印刷干燥系統(tǒng)中的發(fā)熱板制備流程見(jiàn)圖2。

圖2 導(dǎo)電加熱板制備技術(shù)路線

在制備加熱板的過(guò)程中，充分?jǐn)嚢杩梢允固盍显谕苛现谢旌细泳鶆?，否則對(duì)涂層的導(dǎo)電性及固化效果易造成影響[15]。在絲印刷涂過(guò)程中，將涂料均勻刷涂在玻璃上，在室溫下陰干備用。絲網(wǎng)印刷中如果技術(shù)不當(dāng)會(huì)出現(xiàn)氣泡、針孔、承印物表面缺陷及不均勻等情況[16]，絕大部分原因是油墨黏度不合適。涂刷導(dǎo)電涂料的過(guò)程中，黏度的控制是關(guān)鍵的一步，如果黏度過(guò)高，則在涂刷過(guò)程中容易結(jié)塊，固化之后會(huì)對(duì)涂層的光滑性以及牢固度造成影響，同時(shí)，涂層的導(dǎo)電性會(huì)受到影響。黏度過(guò)高還會(huì)造成涂層厚薄不均勻，涂料過(guò)厚會(huì)造成資源浪費(fèi)。如果黏度過(guò)低，密度大的填料產(chǎn)生沉淀，會(huì)影響涂層表面導(dǎo)電性能。之后將陰干好的導(dǎo)電涂料放入高溫電加熱爐中，采用多段溫度加熱固化。固化的溫度也是極其重要的，溫度過(guò)低，導(dǎo)電涂料無(wú)法牢固地粘在加熱板基材上，影響其固化效果；溫度過(guò)高，石墨烯材料可能發(fā)生燃燒，影響石墨烯含量及導(dǎo)電性。溫度段設(shè)置不合適，會(huì)引發(fā)多種物質(zhì)間的相互反應(yīng)，造成固化后的導(dǎo)電涂料發(fā)泡。

2.3 絲網(wǎng)印刷工藝

絲網(wǎng)印刷主要由絲網(wǎng)印版、刮刀、油墨、印刷臺(tái)以及承印物組成。印版的圖文部分可以透墨，非圖文部分不透墨，可利用這一特點(diǎn)進(jìn)行石墨烯加熱板的絲網(wǎng)印刷。在印刷前，先將機(jī)器及印版用酒精擦拭干凈，并將刮刀及印版調(diào)試到需要的角度及速度，合適的角度會(huì)在刮刀下落時(shí)對(duì)印版上的石墨烯涂料產(chǎn)生一定的壓力。印刷方式分為手動(dòng)印刷和機(jī)械印刷，在實(shí)驗(yàn)中采用機(jī)械印刷。

2.3.1 印刷步驟

首先將石墨烯涂料倒在絲網(wǎng)印版的一邊，接著打開(kāi)吸盤(pán)，讓玻璃承印物牢牢地吸附在印刷臺(tái)上。開(kāi)始印刷時(shí)，刮墨刀向另一端移動(dòng)，由于其壓力作用，石墨烯涂料透過(guò)圖文部分的網(wǎng)孔進(jìn)行滲透并附著在玻璃承印物上。刮墨刀刮過(guò)印版之后，絲網(wǎng)版會(huì)被抬起，回墨刀將少量石墨烯涂料刮回原位，印刷過(guò)程結(jié)束。在印刷的過(guò)程中，印版與承印物之間有一定的縫隙，在刮墨刀產(chǎn)生壓力的同時(shí)，印版由于自身彈性張力反作用于刮墨刀，即反彈性力。由于回彈效應(yīng)，只有印版與玻璃承印物有所接觸，其他部件與承印物并無(wú)接觸，所以石墨烯涂料會(huì)形成斷裂運(yùn)動(dòng)，避免了基材之間的摩擦，保證了印刷的準(zhǔn)確性[14]。

2.3.2 印刷質(zhì)量的影響因素

刮墨刀的壓力、角度以及速度都會(huì)影響印刷質(zhì)量。在滿足網(wǎng)版與玻璃承印物充分接觸的情況下，刮墨刀對(duì)網(wǎng)版的垂直壓力應(yīng)越小越好，壓力過(guò)大會(huì)使刮墨板變形加大，彎曲程度達(dá)到一定程度時(shí)可能產(chǎn)生填墨不足的情況。壓力過(guò)大還會(huì)使網(wǎng)版摩擦力過(guò)大以致變形。當(dāng)刮墨刀與網(wǎng)版的夾角過(guò)大時(shí)，會(huì)使摩擦力加大，影響精度。夾角過(guò)小時(shí)，刮墨刀不僅會(huì)與承印面接觸不良，且填墨容易過(guò)量。刮刀速度也會(huì)影響印刷效果，在印刷過(guò)程中，刮刀應(yīng)該均勻地運(yùn)動(dòng)，才能保證石墨烯涂料均勻地印刷在玻璃承印物上。如果速度過(guò)快，會(huì)出現(xiàn)承印物表面石墨烯涂料不足；如果速度過(guò)慢，玻璃承印物表面會(huì)出現(xiàn)滲透，導(dǎo)致邊緣不清晰。

3 加熱板實(shí)驗(yàn)方法

采用單因素實(shí)驗(yàn)法[17]研究制備中溶劑類型、固化溫度以及涂料厚度分別對(duì)涂料導(dǎo)電性能及固化效果的影響。通過(guò)這種方法，篩選出對(duì)導(dǎo)電性及燒結(jié)效果較好的實(shí)驗(yàn)條件和制備工藝，繼而在此條件之下，研究碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)、厚度、溫度等因素對(duì)導(dǎo)電性的影響。

3.1 溶劑類型對(duì)加熱板制備的影響

分別以有機(jī)硅和純凈水作為溶劑混合石墨烯材料配制不同配比的涂料進(jìn)行單因素實(shí)驗(yàn)，見(jiàn)表1。在導(dǎo)電的情況下，找出燒結(jié)效果不皸裂、不掉粉的樣本對(duì)應(yīng)的條件范圍。

由表1可知，當(dāng)選擇有機(jī)硅作為溶劑時(shí)，得到的涂層大多數(shù)情況是不導(dǎo)電并且出現(xiàn)皸裂、掉粉的現(xiàn)象，表1中的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象沒(méi)有兼顧導(dǎo)電性和固化效果。因?yàn)槭┑挠H水性更好，所以與有機(jī)硅相比，采用純凈水作為溶劑得到的涂層可以在導(dǎo)電的情況下，同時(shí)滿足不皸裂、不掉粉。

3.2 溫度對(duì)加熱板制備的影響

分別以溫度465、480、550、610 ℃作為導(dǎo)電涂料的燒結(jié)溫度進(jìn)行單因素實(shí)驗(yàn)，見(jiàn)表2。在涂層導(dǎo)電的情況下，找出燒結(jié)效果不發(fā)泡、不掉粉的樣本對(duì)應(yīng)的條件范圍。

由表2可知，當(dāng)固化溫度為610 ℃時(shí)，得到的涂層石墨烯可能會(huì)燃燒；當(dāng)固化溫度為550 ℃時(shí)，得到的涂層石墨烯沒(méi)有燃燒但會(huì)出現(xiàn)掉粉現(xiàn)象，牢固性變差；當(dāng)固化溫度為465 ℃和480 ℃時(shí)，得到的涂層可以在導(dǎo)電的情況下，同時(shí)滿足石墨烯不發(fā)泡、不掉粉、不燃燒的效果。

表1 溶劑類型對(duì)加熱板制備的影響

Tab.1 Effect of solvent type on heating plate preparation

表2 溫度對(duì)加熱板制備的影響

Tab.2 Effect of temperature on heating plate preparation

3.3 涂層厚度對(duì)加熱板制備的影響

分別以不同涂層厚度進(jìn)行單因素實(shí)驗(yàn)，見(jiàn)表3。在涂層導(dǎo)電的情況下，找出燒結(jié)效果不發(fā)泡、不掉粉的樣本對(duì)應(yīng)的厚度條件。

由表3可知，相同制備條件下，當(dāng)溫度為450 ℃且碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為9.9%時(shí)，厚度為90 μm的涂層雖然導(dǎo)電但掉粉且牢固性差；厚度為40 μm的涂層既滿足導(dǎo)電性，牢固性又好；厚度為4 μm的加熱板涂層不導(dǎo)電。當(dāng)溫度為480 ℃且碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為50%時(shí)，厚度為180 μm的涂層既不導(dǎo)電又不滿足牢固性好的條件，厚度為5、10、50 μm的涂層既導(dǎo)電又牢固性好，厚度為4 μm的涂層不導(dǎo)電。當(dāng)溫度為480 ℃且碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為20%時(shí)，厚度為150 μm的涂層不導(dǎo)電也不牢固，厚度為3 μm的涂層不導(dǎo)電。厚度為5、10、20 μm的涂層同時(shí)滿足導(dǎo)電性好跟牢固性好，厚度為90、150、180 μm不能同時(shí)滿足涂層導(dǎo)電和牢固性好，厚度5 μm以下石墨烯加熱板不導(dǎo)電。工程上在導(dǎo)電性和牢固性都好的情況下，涂層厚度越小，對(duì)資源的浪費(fèi)越小，因此，厚度為5～20 μm的發(fā)熱板是同時(shí)滿足導(dǎo)電性和牢固性好的厚度范圍。

4 加熱板導(dǎo)電性研究

發(fā)熱源的導(dǎo)電性受多種因素的影響，在制備過(guò)程中可能會(huì)受到制備工藝、燒結(jié)溫度曲線、涂層厚度、碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)等多因素的影響。通過(guò)四探針?lè)綁K電阻儀測(cè)量加熱板的電阻值，分析在碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)相同時(shí)，不同涂層厚度對(duì)其導(dǎo)電性能的影響；分析在厚度相同時(shí)，不同碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)對(duì)涂層導(dǎo)電性能的影響。

4.1 平均電阻值隨厚度變化曲線

在同一制備條件下，分析不同厚度對(duì)電阻的影響。選取不同碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，分別在不同厚度下多次測(cè)量方塊電阻值，并求得其平均方塊電阻值，見(jiàn)圖3。

由圖3可知，當(dāng)制備條件一致時(shí)，平均電阻值隨涂層厚度的增加呈下降趨勢(shì)。

4.2 平均電阻值隨碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)變化情況

當(dāng)制備條件一致且厚度一定時(shí)，選取不同碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)的涂層，分別在各個(gè)碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)下多次測(cè)量并求得平均電阻值，平均電阻值隨碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)變化曲線見(jiàn)圖4。

由圖4可知，當(dāng)制備工藝且厚度一定的情況下，導(dǎo)電涂層的平均電阻值隨著碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)的增加呈下降趨勢(shì)。因?yàn)槭閷?dǎo)電材料，當(dāng)其含量增加，導(dǎo)電性增強(qiáng)，電阻值相應(yīng)會(huì)減小，所以當(dāng)厚度一致時(shí)，碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)越高，導(dǎo)電性越強(qiáng)。

表3 厚度對(duì)加熱板制備的影響

Tab.3 Effect of thickness on heating plate preparation

圖3 平均電阻值隨厚度變化曲線

圖4 平均電阻值隨碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)變化曲線

5 加熱板發(fā)熱特性研究

5.1 加熱板溫度隨時(shí)間變化曲線

取不同碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)的石墨烯加熱板用恒流、電源加熱，測(cè)量其溫度，用Matlab[18]將所得數(shù)據(jù)畫(huà)圖得加熱板溫度隨時(shí)間變化曲線見(jiàn)圖5。在電流小于1 A時(shí)，10 min以內(nèi)，加熱板溫度可達(dá)到近200 ℃。

5.2 加熱板通電溫升隨電流變化曲線

取厚度為10 μm且碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為33.3%的涂層樣本和厚度為20 μm且碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為20%的涂層樣本，用Matlab畫(huà)圖得到厚度和碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)一致的不同樣本溫升隨電流變化曲線，見(jiàn)圖6。

圖5 發(fā)熱板溫度隨時(shí)間變化曲線

圖6 不同樣本溫升隨電流變化曲線

由圖6可知，當(dāng)厚度與碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)一致時(shí)，溫升隨電流增加而增加，這是根據(jù)焦耳定律可知熱量的產(chǎn)生跟電流的二次方有關(guān)，所以電流越大，產(chǎn)生的熱量越高，當(dāng)環(huán)境溫度一致時(shí)，其溫升也更高。

5.3 加熱板通電溫升隨電阻變化曲線

5.3.1 厚度10 μm的樣本

取樣本厚度為10 μm，在給定電流0.2、0.3、0.4、0.5 A下，發(fā)熱板溫升隨平均電阻值電流變化曲線見(jiàn)圖7。

圖7 不同樣本溫升隨電阻值變化曲線（厚度為10 μm）

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5.3.2 厚度20 μm的樣本

取樣本厚度為20 μm，在給定電流0.1、0.2、0.3、0.4、0.5、0.6 A下，發(fā)熱板溫升隨不同碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)的平均電阻值變化曲線見(jiàn)圖8。

圖8 不同樣本溫升隨電阻值變化曲線（厚度為20 μm）

由圖7和圖8可知，當(dāng)樣本厚度和電流一定時(shí)，發(fā)熱板溫升隨平均電阻值的增加呈上升趨勢(shì)，在一定時(shí)間范圍內(nèi)，當(dāng)給定電流一定時(shí)，發(fā)熱板電阻值越高，溫升越高。

6 結(jié)語(yǔ)

文中通過(guò)單因素實(shí)驗(yàn)法篩選出用于印刷干燥的石墨烯發(fā)熱板的實(shí)驗(yàn)方法和制備工藝，采用了絲印方法制備了印刷干燥系統(tǒng)發(fā)熱板，并研究碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)、發(fā)熱板厚度、固化溫度等因素對(duì)發(fā)熱板導(dǎo)電性的影響。相同制備條件下，研究了發(fā)熱板溫升曲線隨時(shí)間、電流及電阻變化趨勢(shì)得到以下結(jié)論。

1）經(jīng)試驗(yàn)，發(fā)熱板平均電阻隨涂層厚度、碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)的增加呈下降趨勢(shì)，表明發(fā)熱板涂層厚度越厚、碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)越高，發(fā)熱板導(dǎo)電性越好。

2）通電時(shí)間越長(zhǎng)、電流越大、電阻越大，發(fā)熱板產(chǎn)生的熱量越高，干燥源溫升越高。

3）以石墨烯為涂料的印刷機(jī)加熱板無(wú)光污染，無(wú)有害物質(zhì)揮發(fā)，更綠色環(huán)保。較傳統(tǒng)干燥方式，耗能少，發(fā)熱效率高，經(jīng)濟(jì)節(jié)能，更適用于印刷機(jī)干燥要求。

4）由于石墨烯的高導(dǎo)電、高導(dǎo)熱率，其發(fā)熱機(jī)理還可以用于工業(yè)和生活中需要干燥或加熱的場(chǎng)景。

5）利用絲網(wǎng)印刷技術(shù)制備印刷機(jī)干燥系統(tǒng)發(fā)熱板，將傳統(tǒng)的印刷方法與綠色干燥技術(shù)相結(jié)合，使之更高效、更節(jié)能。

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Drying System of Graphene Printing Machine Based on Screen Printing

JIN Lu1,2, YANG Mei1,2, LI Jin-yao1,2, ZHANG Ming-ming1,2, ZHU Xi-lin1,2,ZHANG Hong-xuan1,2, JIAO Hui-min1,2

(1. Beijing Institute of Graphic Communication, Beijing 102600, China; 2. Beijing Key Laboratory of Digitalized Printing Equipment, Beijing 100005, China)

A graphene heating plate is proposed to replace the infrared lamp as the heat source of the drying equipment of the glazing machine, and the best experimental method and preparation process of the graphene heating plate for printing and drying are screened out. By analyzing and researching the drying requirements of water-based glazing oil, the drying control system of water-based glazing machine was designed, and the graphene drying heating source was prepared by screen printing technology. The single factor experiment method was used to study the impact of solvent type, curing temperature and coating thickness on the electrical conductivity and curing effect of heating plate, and conduct energization test to study the electrical and thermal conductivity of the heating source. The experimental results indicated that pure water could be used as a solvent to obtain a conductive coating with good firmness and smoothness. When the high sintering temperature was between 465 ℃ and 480 ℃, the curing of the graphene electrothermal coating met the requirements of the drying system of the glazing machine, and the coating with a thickness of 5-20 μm could meet the conductivity and firmness of the heating plate at the same time. The average resistance of the heating plate showed a downward trend with the increase of coating thickness and carbon mass fraction. As the heating plate was energized for a longer time, the current and the resistance became larger and the heat generated by the heating plate and the temperature rise of the drying source became higher. The research shows that grapheme has good electrical and thermal conductivity, and a reasonable preparation process and method for the grapheme heating plate are obtained. It provides a solution for the application of graphene heating sources in the field of printing and drying, and offers technical support for the introduction of screen printing technology into the green drying system.

printing machine; heating plate; screen printing; graphene; electrical conductivity; thermal conductivity

TS801.9

A

1001-3563(2022)15-0266-08

10.19554/j.cnki.1001-3563.2022.15.031

2021–11–30

北京印刷學(xué)院基礎(chǔ)研究重點(diǎn)項(xiàng)目（Ea202003）；北京印刷學(xué)院重點(diǎn)教改項(xiàng)目（22150121002/008）；北京印刷學(xué)院校級(jí)項(xiàng)目（Ee202206）；國(guó)家級(jí)大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)項(xiàng)目（22150122007）；北京印刷學(xué)院橫向項(xiàng)目（D–2013–52）；北京印刷學(xué)院學(xué)科建設(shè)項(xiàng)目（21090122002）

靳露（1997—），女，北京印刷學(xué)院碩士生，主攻印刷機(jī)干燥控制。

楊梅（1977—），女，碩士，北京印刷學(xué)院副教授，主要研究方向?yàn)橛∷C(jī)控制系統(tǒng)及干燥控制。

責(zé)任編輯：曾鈺嬋