CN106513239A - 基于光化学反应的在线监测智能涂布设备 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种基于光化学反应的在线监测智能涂布设备，其包括：储料罐；涂布头；光化学反应区；光源；光辐照在线监测系统，其包括光敏电阻，模电转换器和控制电路；传送辊；收集辊；控制系统，其包括DSP，其中，储料器与涂布头连接，控制系统分别与所述模电转换器和控制电路连接，所述光敏电阻用于监测光化学反应区接收的光照强度；模电转换器实时将光的光照强度转化为数字信号，并交由控制系统的DSP处理，当所述控制系统接收来自所述光辐照在线监测系统的信号时，将其与预设定的模型值比较，并根据比较结果向所述控制电路发出信号，控制电路根据信号来调节光源高度，从而实现调节所述光化学反应区接收的光照强度。
Description
技术领域
本发明涉及化工设备领域，具体涉及一种基于光化学反应的在线监测智能涂布设备。
背景技术
涂布是将一层或多层具特定功能的材料附着于基材表面上，以改善基材的表面功能、或保护基材，或提高基材的使用价值。以工业产品而言，从古老的网印制版，到各式各样民生组件的喷漆，其他如胶带、合成皮、纸业、尿布与衣饰产业等均运用了涂布技术。再以精密电子产业而言，各种平面显示器的光学膜如广视角膜、增亮膜、抗炫与抗反射膜、以及软性平面显示器基板等；构装材料如干膜光阻、软性印刷电路板、异方性导电胶等；能源相关材料如锂离子电池、锂高分子电池、燃料电池与软性太阳电池等，都是涂布工程的典型应用。涂布复合设备则是实施涂布过程的设备，广泛地应用于各工业领域，直接决定着涂布的质量。
现有的涂布设备多由涂布段与干燥段组成，利用反应完全的物料，通过先将待涂布物料涂布于基材，再通过热干燥以挥发涂布物料中存在的水或有机溶剂，达到固化的目的。化学反应与涂布过程分离，干燥过程消耗较大能量，且水和其他溶剂的挥发带来针孔、发白等产品缺陷。
光化学反应由于具有高效、适应性广、经济、节能、和环境友好等特点，近年来得到了工业界的认可。光化学反应本质上是在光照下，引发剂引发具有化学活性的物质迅速发生化学反应，生成目标合成物。与传统的热聚合反应类似，一旦引发开始，反应就以很快的聚合速度进行下去。根据反应机理的不同，光聚合反应可以分为自由基光聚合反应、阳离子光聚合反应、光催化反应等。如果能在涂布同时实现光化学反应，则可以实现化学合成与涂布二合一，达到降低能耗、节约资源；完全省去干燥过程，节省操作步骤和操作时间，提高产品性能等优点。
发明内容
技术问题
本发明需要解决的是现有涂布设备存在的技术问题：其一、多为热涂布，无法完成精确的光化学反应；其二、无法实施在线监测光辐照剂量从而监测化学合成过程；其三、涂布产品内部微泡孔等缺陷多；其四、智能化程度低等。
技术方案
本发明解决上述技术问题的技术方案是提供一种在线监测智能涂布设备，能够在涂布的同时基于光化学反应完成目标产物的合成过程，而且能够自由地设定光源的种类和照射量，由此高精度地控制产物膜的膜厚。此外，涂布设备智能化程度高，可分别控制各光源的高度，从而调节涂层所接收的光照强度、涂布段温度等。
所述在线监测智能涂布设备包括：
储料罐，用于储存待涂布的物料；
涂布头，用于将待涂布的物料涂布至基材上；
光化学反应区，在该光化学反应区进行光照使涂布的物料发生光化学反应；
光源，用于提供光照使得所述物料进行光化学反应；
光辐照在线监测系统，其包括光敏电阻，模电转换器和控制电路；
传送辊，用于传送涂布有物料的基材；
收集辊，用于收集附着有光化学反应产物的基材；
控制系统，其包括DSP(数字处理芯片)，
其中，储料器与涂布头连接，控制系统分别与所述模电转换器和控制电路连接，所述光敏电阻用于监测光化学反应区接收的光照强度；模电转换器实时将光的光照强度转化为数字信号，并交由控制系统的DSP处理，当所述控制系统接收来自所述光辐照在线监测系统的信号时，将其与预设定的模型值比较，并根据比较结果向所述控制电路发出信号，控制电路根据信号来调节光源高度，从而实现调节所述光化学反应区接收的光照强度。
进一步优选地，所述控制系统还包括显示屏和/或蜂鸣器，它们分别与所述DSP连接，并接收、反馈来自所述DSP的信号在线监测系统信息。
所述储料罐用于储存待涂布的物料，所述待涂布的物料包括，但不限于涂料组合物、油墨组合物或胶粘剂组合物，所述待涂布的物料的成分不受任何限制，只要其能够在光照后形成聚合物即可。并且所述储料罐自带真空系统，可以有效消除待涂布的物料特别是高粘度待涂布的物料中的微孔气泡。
所述涂布头可选自刮刀式涂布头、夹缝式挤压型涂布头、微凹涂布头等，以及可以通过所述涂布头的出料速率来控制涂层厚度。
所述光化学反应区进行光反应的区域。
所述光源可选自各类型红外灯、紫外灯、晒版灯、微波灯、EB电子束、LED灯或汞灯等。
所述光辐照在线监测系统设置在光化学反应区，其光敏电阻在不同光照下的不同阻值通过模电转换器和DSP处理用数字表示出光照强弱，反馈至控制系统的显示屏，当光照低于或高于设定的模型值时触发警报。
优选地，所述光化学反应区中进一步设置风控系统，通过鼓冷热风达到调节涂布段温度的目的。
本系统采用光敏电阻在线采集光照强度信息，从而跟踪化学反应过程。光照强度直接反映在光敏电阻阻值上，进而反映在光敏电阻两端的电压值上。然后通过DSP控制模电转换对电压信号进行采集，经换算后显示出光照强度。本设计利用了光敏电阻的特性以及DSP的强大的运算控制功能，实现了在线光辐照强度的检测。通过调节光源辐照强度实现了对化学反应的控制，并在控制系统上显示，结构合理，性能稳定，成本低。
有益效果
本发明的优点在于：
1、化学合成与涂布二合一，达到降低能耗、节约资源；完全省去干燥过程，节省操作步骤和操作时间，提高产品性能等优点。
2、利用了光敏电阻的特性以及DSP的强大的运算控制功能，实现了在线光照强度的监测。
3、通过控制电路来调节光源的高度，从而调节光化学反应区接收的光照强度，提高了反应的可控制性。通过调节所述光化学反应区接收的光照强度实现了对化学反应的控制，并在控制系统上显示，结构合理，性能稳定，成本低。
4、本发明有效保障了生产稳定、安全，易控制，便于操作。
该智能涂布设备可广泛应用于化学化工、电子、医学、生物等领域。
附图说明
图1为基于光化学反应的在线监测智能涂布设备示意图。
附图标记
1-储料罐；
2-涂布头；
3-光化学反应区；
4-光源；
5-光辐照在线监测系统；
6-收集辊；
7-控制系统；
8-传送辊。
具体实施方式
下面将结合附图来详细描述本发明。
如图1所示，本发明所述的基于光化学反应的在线监测智能涂布设备，其包括储料罐1；涂布头2；光化学反应区3；光源4；光辐照在线监测系统5；收集辊6；控制系统7；传送辊8。
待涂布的物料从储料罐1输送至涂布头2，通过涂布头2涂布至涂布基材上，并且通过调节涂布头的出料速率来控制涂层的厚度。当涂布有所述物料的基材通过传送辊进入光化学反应区3时，从光源4发出的光辐照光化学反应区3，使得进行光聚合反应。其中，在所述光化学反应区3设置有光辐照在线监测系统6。
所述光辐照在线监测系统6包括光敏电阻，模电转换器和控制电路。所述控制系统包括DSP。
所述光敏电阻用于监测光化学反应区3接收的光照强度；当有所述光辐照在线监测系统6的光敏电阻接收到光照时，其阻值通过模电转换器将信号传送至控制系统中的DSP；DSP将采集来自所述光辐照在线监测系统的信号，与预设定的模型值进行比较，并根据比较结果向所述控制电路发出信号，控制电路根据接收的信号来调节光源高度，从而实现所述光化学反应区3接收的照度的调节。
在聚合反应完成之后，通过收集辊6收集在上面形成聚合物的基材。
根据本发明的另一个实施方式，所述控制系统还包括显示屏和/或蜂鸣器，它们分别与所述DSP系统连接，并接收、反馈在线监测系统信息。
所述控制系统分别与所述光辐照在线监测系统的模电转换器和控制电路连接。
当有所述光辐照在线监测系统的光敏电阻接收到光照时，其阻值通过模电转换器将信号传送至控制系统中的DSP，并显示于显示屏中。DSP将该信号与预设定的模型值进行比较，当大于或小于预设定的模型值时，发出信号给蜂鸣器，并发出信号给控制电路来调整所述光源的高度直至光照强度达到预设定的模型值。具体而言，当信号至大于预设定的模型值时，发出信号给控制电路来升高光源的高度。反之，发出信号来降低光源的高度。
在聚合反应完成之后，通过收集辊6收集在上面形成聚合物的基材。
在本发明的设备中，涂布与光化学反应可以在常温下同步进行，无需热干燥过程，大大提高生产效率。
根据本发明的另一实施方式，所述光化学反应区中进一步设置风控系统，通过鼓冷热风达到调节涂布段温度的目的。
本发明所述的设备适用于但不局限于预聚体的聚合；聚合物及其复合材料的接枝、交联、降解或增容等反应。该设备适用于但不局限于将各类胶粘剂组合物、涂料组合物或油墨组合物向各类基材或离型纸、离型膜的涂布等。
显然，对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动，凡是属于本发明的技术方案所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之列。
Claims (8)
1.一种基于光化学反应的在线监测智能涂布设备，其包括：
储料罐，用于储存待涂布的物料；
涂布头，用于将待涂布的物料涂布至基材上；
光化学反应区，在该光化学反应区进行光照使涂布的物料发生光化学反应；
光源，用于提供光照使得所述物料进行光化学反应；
光辐照在线监测系统，其包括光敏电阻，模电转换器和控制电路；
传送辊，用于传送涂布有物料的基材；
收集辊，用于收集附着有光化学反应产物的基材；
控制系统，其包括DSP，
其中，储料器与涂布头连接，控制系统分别与所述模电转换器和控制电路连接，所述光敏电阻用于监测光化学反应区接收的光照强度；模电转换器实时将光的光照强度转化为数字信号，并交由控制系统的DSP处理，当所述控制系统接收来自所述光辐照在线监测系统的信号时，将其与预设定的模型值比较，并根据比较结果向所述控制电路发出信号，控制电路根据信号来调节光源高度，从而实现调节所述光化学反应区接收的光照强度。
2.根据权利要求1所述的在线监测智能涂布设备，其中，所述控制系统还包括显示屏和/或蜂鸣器，它们分别与所述DSP连接，并接收、反馈来自所述DSP的信号在线监测系统信息。
3.根据权利要求1所述的在线监测智能涂布设备，其中，所述储料罐自带真空系统以有效消除待涂布的物料中的微孔气泡。
4.根据权利要求1所述的在线监测智能涂布设备，其中，所述涂布头选自刮刀式涂布头、夹缝式挤压型涂布头和微凹涂布头。
5.根据权利要求1所述的在线监测智能涂布设备，其中，通过所述涂布头的出料速率来控制涂层的厚度。
6.根据权利要求1所述的在线监测智能涂布设备，其中，所述光源可选自各类型红外灯、紫外灯、晒版灯、微波灯、EB电子束、LED灯或汞灯。
7.根据权利要求1所述的在线监测智能涂布设备，其中，所述光化学反应区中进一步设置风控系统，通过鼓冷热风来调节涂布段温度。
8.根据权利要求1所述的在线监测智能涂布设备，其中，所述待涂布的物料为涂料组合物、油墨组合物或胶粘剂组合物。
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