CN103127852A - 多组分胶料调配中采用在线无泡混合技术 - Google Patents

Abstract

本专利适用于几个组份必须在临到使用之前才能混合到一起的各种多组份液体高聚物材料(通常被称之为胶料)的调配生产。为多组份胶料的各个组份分别各自建立一套完整的调配系统，将多组份胶料的各部分胶液分别在各自的子调配系统中进行调配，分别用不同的精密计量泵按配方比例定量输送。各套子系统最后在静态混合器中交汇到一起，通过静态混合器在线无泡均匀混合后，直接送进涂覆装置被涂覆到载体上。电控系统务必使各个子系统的溶液能按胶料的化学配方所要求的配比进入静态混合器。各个子系统的计量泵转速分别设置控制和调整。各个计量泵的流量(转速)也同时随涂设备主机涂覆车速的总体调整，而不改变它们速率之比。

Description

多组分胶料调配中采用在线无泡混合技术

一、技术领域：

本专利适用于有2个或几个组分必须在临到使用之前(如涂覆到载体上)才能混合到一起的各种双组分或多组分高聚物材料液体(通常被称之为胶料)的调配生产。

这里仅以使用得最多的压敏胶为例。

二、背景技术：

(一)传统的双组份或多组分胶料调配方式是将胶料所需的各种成分按配方设计的过程和用量加入到一个反应釜中搅拌均匀，必要时加以净化，过滤脱泡后立即进行涂覆。

双组份或多组分胶料中有两个或多个关键组分一旦接触，胶料的化学反应就开始了，因此胶料是不稳定的，一直在反应过程中不可逆的变化着。从适合于涂覆到不能进行涂覆，从可以得到性能优良的产品到得到的产品完全不能用。如果在化学反应进行程度到胶料的某些参数已经不适合于进行涂覆时，胶料还没有用完，余下的胶料也就只能废弃了，需用时只能重新再调配新的胶料。

(二)液晶显示器必不可少的组件之一光学偏振片就是一种含有多层双组份胶料(尤其是压敏胶)的薄膜制品。光学偏振片这种塑料光学薄膜的生产中也要进行多次涂胶加工，随着液晶显示器性能的不断提高，应用领域不断扩大，偏振片的附加性能也在不断增加，涂胶工作的重要性和技术要求也在不断地提高，胶层的性能改变或不一致是不能容忍的。

(三)压敏胶涂层的使用性能要求压敏胶分子具有相当高的交联程度。传统的压敏胶调配工艺是把压敏胶原胶和交联剂(也有叫固化剂的)以及各种其他补加配料等，按配方和工艺设计的数量和顺序过程，加入到一个反应釜中，充分搅拌均匀，充分过滤净化，彻底去除一切不均匀的团块和固体杂质后，再充分静置脱泡，去除一切气体杂质，然后可用泵输送到涂覆装置去用于涂覆。

为了适应后续使用条件的要求，获得厚度均匀，表面高度平整光洁的，性能完全满足要求，薄薄的压敏胶涂层，压敏胶在调配、输送、过滤、净化、涂覆等过程中，必须完全稳定且具有良好的流动性。

然而，首先在调配时，从交联剂分子和原胶的大分子一接触，交联化学反应就同时开始了。随着过程的进行，时间的推移，交联反应不断继续。原胶大分子之间的交联程度也就不断地深化，调配好的胶液粘度也随之不断升高，流动性降低，均匀性也会变差，涂出的胶层厚度和均匀性也会改变，胶膜使用质量也会变差很难控制。总之会对生产过程和产品质量带来不稳定。随着时间的继续推移，通常在8到12个小时以后，由于流动性变得太差，或者粘度变得过大，甚至交联度过高出现凝胶块，这样的压敏胶液就不能再使用了，必须废弃，甚至需要清洗全部设备和管线。不仅加大生产成本，废胶液、废溶剂还可能严重污染环境，极难处理。

三、发明内容：

本专利是在纸张和薄膜制品的表面涂胶生产的各种双组或多组份胶料(比如压敏胶或者胶料中碰到一起就会起变化的组分分组，为各个组份组分别各自建立一套完整的调配系统，使双组或多组份胶料的各个主要成份的各部分胶液(如压敏胶原胶和交联剂)分别在各自的子调配系统中进行调配，输送、过滤净化、静置脱泡，分别用各自的精密计量泵送往静态混合器，进入涂覆装置前才通过静态混合器均匀的无泡混合到一起，并且直接送进涂覆装置涂覆到薄膜上。在临到涂覆时，通过静态混合器，分别调配的双组份或多组分胶料的各部分胶液(如压敏胶原胶和交联剂)才均匀的在线无泡混合成完整的双组份或多组份胶(如压敏胶)。由于已经调配完成的胶科进入涂覆之前各部分是分开的，各个组成部分的胶分子没有混合，不会进行交联等化学反应，调配好的双组份或多组份胶料的各部分胶液(如压敏胶原胶液和交联剂溶液)，在进入静态混合器前，排除外界因素的影响(如受冷、热和溶剂的挥发)原则上可以无限期存放。还可以排除许多各种不利因素影响，极大地提高压敏胶的稳定性，极大地延长调配完成的压敏胶的使用周期，延长正常生产周期。

胶料调配设备的费用不是很高，但是胶料本身却很昂贵，大量节省原材料的长期经济效果是非常可观的。

四、附图说明：

图1采用无泡静态混合技术的压敏胶调配工艺流程图。

图中1-1组分1的第1子调配线的调配反应釜  1-2子线1的前输送泵  1-3子线1的前过滤器  1-4子线1的静置槽a  1-5子线1的静置槽b  1-6子线1的计量输送泵  1-7子线1的精过滤器。

2-1组分2的第2子调配线的调配反应釜  2-2子线2的前输送泵  2-3子线2的前过滤器  2-4子线2的静置槽a  2-5子线2的静置槽b  2-6子线2的计量输送泵  2-7子线2的精过滤器  8各子线共用的静态混合器  9胶液涂覆装置。

五、具体实施方式：

本专利适用于几个组分必须在临到使用之前(如涂覆到载体上)才能混合到一起的各种双组份或多组份液体高聚物材料(通常被称之为胶料)的调配生产。

本专利最大的特点实际上是将多组份胶料中碰到一起就会起变化的组份分组，为各个组份组分别各自建立一套完整的调配系统，将多组份胶料的各部分胶液(如压敏胶原胶和交联剂)分别在各自的子调配系统中进行同样的调配，输送、过滤净化、静置脱泡，分别用各自的精密计量泵定量输送，送往静态混合器。各套子系统最后在静态混合器中交汇到一起，各部分胶料通过静态混合器在线无泡均匀混合后，直接送进涂覆装置被涂到载体(如薄膜)上。只是在进入涂覆装置前分别调配的多组份胶料的各部分胶液(如压敏胶原胶和交联剂)才被均匀的混合成完整的多组份胶(如压敏胶)并立即就直接送进涂覆装置，被涂到了薄膜上。要多设置几套不宜预先混合的补加组份(如交联剂)的调配设备，多操作几套设备。对于光学偏振片制造所用的压敏胶而言，由于交联剂通常分子量比较小，用量也很小，粘度也很低，所加稀释剂的绝对量也比较少，第二子系统所用的各项设备也会小很多。各套子系统设备的大小可以根据涂胶工艺配方的要求计算出一个适当的比例。

具体工艺过程如下：

(一)加料：

本专利在原料选择方面没有特别的要求，但由于本专利的整个调配过程中，多组份胶料的各部分胶液，按各自的配方加到各自的子调配反应釜1-1和2-1中。

以压敏胶为例，将原胶及大部分其他补加剂加入到子线1的反应釜1-1中搅拌调配，而将交联剂和小部分稀释剂加入到子线2的反应釜2-1中搅拌调配。最后各部分物料还是要混合在一起，加料时，各子系统所加稀释剂和其他组份的用量应该合并计算。

(二)调配：

以压敏胶为例，各部分胶液在各自的反应釜中按各自的工艺要求进行搅拌调配。

调配所用的反应釜各种耐腐蚀的材料都可以采用。搅拌方式也可有多种自由选择。

(三)加压输送：

各部分胶料有各自的前输送泵抽出加压送去过滤净化。

本专利的加压输设备送没有特别的要求。当然也要采用耐腐蚀的材质。根据生产量选配输送泵的单位时间输送量选配。

(四)过滤净化：

本专利的过滤净化没有特别的要求，各种适用于所用胶料的过滤方式和设备都可以采用。根据生产量选配过滤器的流量。根据胶料及各组份的情况考虑过滤介质的耐腐蚀性和抗溶剂型。根据产品的质量要求选用相应的过滤介质和过滤介质的过滤孔径。可以反复多次过滤，直到过滤效果满意，再往下打往静置槽进行下一步操作。

(五)静置贮存：

为能保持连续不断的向涂覆输送调配完成的、合格的胶液，还必须为多组份胶料的各部分胶液(如压敏胶原胶和交联剂)各自建立一个中间静置贮存工序的两个中间贮存静置槽，每一个子系统都要分别有两个静置槽。两个静置槽轮换进行接受物料静置脱泡和输出操作，从而保证整个工艺过程能连续性。凡是该种胶料实用的脱泡方式都可以采用。这里只以最常用最简单的静置脱泡为例。

(六)计量输送：

用精密计量泵按比例定量输送多组份胶料的各部分胶液(如压敏胶原胶和交联剂)是本专利的关键特色过程之一。

将多组份胶料的各部分胶液(如压敏胶原胶和交联剂)用各自的精密计量泵1-6和2-6分别从各自的静置槽定量的吸出并加压输送。计量泵通常采用高精度的定量泵，一定要选耐腐蚀性高的，定量精度高，转速不要太高的泵。配备转速连续可调而且转速稳定性很高的电控系统(比如变频调速系统)。通过变频系统调整泵的转速调整计量泵输送的流量。

由于在多组份胶料的工艺配方中，各部分胶液(如压敏胶原胶和交联剂)的用量有很大的差距。虽然可以用调配时所加稀释剂的用量来调整各部分溶液的配比体积，但必须保证多组份胶料的各部分胶液(如压敏胶原胶和交联剂)的输送量比符合配方的要求。为此，各个子系统的计量泵输出流量必须要精心计算选择，务必使各个子系统的溶液能按化学配方所要求的配比进入静态混合器。各个子系统计量泵所送出的溶液的总流量之和应与涂覆装置既时生产速度的胶料总需求速率相匹配。各个子系统的计量泵转速分别设置控制和调整，以适应配方配比的改动变化。各个计量泵的流量(转速)设置完成后，形成一个固定不变的比值。各个计量泵的流量(转速)也同时随涂覆装置主机涂覆车速的总体调整，按胶料配方要求所设置的固定比例同步的升降而不改变它们的转速(物料输出量)之比。所有计量泵的转速调整除可分别设置外，还要和涂覆主机车速调整纳入同一个变频调速电控系统中同步调整。这一点十分重要。

(七)二次过滤净化：

为保证胶液的高清洁度，通常还会是个部份胶料经各自的精过滤器1-7和2-7再次过滤。二次过滤的设备和操作与第一次过滤一样，也可以采用精度更高一些的过滤介质。

(八)在线无泡混合：

用静态混合器8将各个子系统调配完成的多组份胶料的各部分胶液(如压敏胶原胶和交联剂溶液)在输送的过程中，在线无泡混合成完全均匀的多组份胶料(如压敏胶液)，而不产生任何气泡是本专利的核心特点。

将各个子系统调配完成的多组份胶料的各部分胶液(如压敏胶原胶和交联剂)溶液分别从静态混合器的各个不同方向的入口送进静态混合器。静态混合器的一端为入口端，另一端为出口端。入口端有主入口，在入口端的轴向。在入口端的圆柱面上另有一个或多个补加入口。补加入口可以设为径向进入，也可以设为斜向进入。通常将流量比较大的组份(如压敏胶原胶胶液)设置为从主入口送入，而将另外的组份(如交联剂)溶液从补加入口送入。不同入口进入的各部分溶液在静态混合器内不断的运行(静态混合器的内部情况涉及到静态混合器设计制造的专利，这里不做详细描述。)，不断进行无泡融合，最终融合成完全均一的胶液。到此本专利的调配过程全部完成。

静态混合器内的溶液成稳流状态流动，不会发生强烈的冲击，既能均一的融合又不会出现气泡。

在静态混合器里混合均匀后的物料就已经成为完全配制完成的多组份胶料(如压敏胶)，交联反应已经开始了，整个调配过程完成，已经可以进行涂覆了，应立即送往涂覆装置进行涂覆。由于化学反应已经开始，必须尽快将胶液涂到薄膜上去。因此，静态混合器的出口应直接与涂覆装置的进口连接。连接管道应尽量的短而且要便于清理更换。通常将静态混合器设置在离涂覆装置尽可能近的位置。

静态混合器至少应是成对的配置，每个涂覆工位需配置两台以上。每当生产停顿时间较长，超过胶料允许的时间，静态混合器中的多组份胶料(如压敏胶液)可能变质(如产生胶冻、凝块等)。此时应将从静态混合器入口到送往涂覆装置的管道与涂覆装置的接口这部分设备管道全部拆下，仔细清洗干净再用，而将备用的设备投入使用。

要根据物料的流量、浓度、粘度、各组份粘度浓度的差异、流量大小的差异、流动融合的难易等实际工艺特性来选择静态混合器的工艺参数，静态混合器的结构种类，流速，直径，长度，和组合数量。

大部分静态混合器形状结构简单易于加工制造价格低廉，体积不大，适合于广泛应用。

(九)涂覆：

本工艺调配的胶料适用于任何涂覆装置和涂覆方式(包括浸渍、浸涂，滚涂，辊涂，刮刀涂布，喷涂，挤压嘴涂布，流延，压延等)。

Claims (4)

1.多组分胶料调配中采用在线无泡混合技术。本专利是适用于在纸张和薄膜制品的表面涂覆的各种双组份或多组分液体胶料(比如压敏胶或者叫做不干胶)的调配工作。本专利对这个过程作了重大改进，其特征是：将多组份胶料中碰到一起就会起变化不宜提前混合的组份分组，为各个组份组分别各自建立一套完整的调配系统，使双组份或多组份胶料的各个主要成份的各部分胶液(如压敏胶原胶和交联剂)分别在各自的子调配系统中进行调配，输送、过滤净化、静置脱泡。各套子系统最后在静态混合器中交汇到一起，各部分胶料通过静态混合器在线无泡均匀混合后，直接送进涂覆装置被涂覆到载体上。

2.为实现权利要求1，各子系统输出的组份物料必须能按胶料配方要求的比例送进静态混合器，在设备方面也必须有所改进。其特征是：所有各子调配系统分别用各自的精密计量泵，将各自的物料按配方比例定量输送，送往静态混合器。

3.为实现权利要求2，所有计量泵配备转速连续可调而且转速稳定性很高的电控系统。各个子系统的计量泵转速分别设有控制调整设置。各个子系统计量泵所送出的溶液的总量之和应与涂布机既时生产速度的胶料总需求速率相匹配。各个计量泵的流量(转速)按胶料配方要求设置完成后，形成一个固定不变的比值。各个计量泵的流量(转速)也同时随涂布机主机涂覆车速的总体调整，依所设置的固定比例同步的升降而不改变它们速率之比。所有计量泵的转速调整除可分别设置外，还要和涂覆主机车速调整纳入同一个变频调速电控系统中同步调整。

4.精密计量泵、调频调速、固定比例同步升降调速，这些设备和电控技术设备和我们的多组分液体胶料的调配、几个子调配系统，静态混合器，组合到一起就有了新的含义，成了我们真有的技术特点 。

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