CN112269414B - 一种聚酰亚胺薄膜固化装置的气体温度控制系统和方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种聚酰亚胺薄膜固化装置的气体温度控制系统，固化烘箱包括送风机构，进风通道前端的固化出风口输出气体对聚酰亚胺薄膜进行吹风固化，固化的废气通过吸风通道的废气进风口吸出；供气机构包括控温混风器和气体加热器，气体加热器通过高温气体接口连通控温混风器，控温混风器通过主送风管道与主进气口连通；主控制器根据预设的聚酰亚胺薄膜固化温度策略，控制控温混风器输出至进风通道的气体温度，进而使得输送至固化出风口的气体温度满足聚酰亚胺薄膜固化温度策略的要求。本发明中，实现了对聚酰亚胺薄膜表面的精确控温，减少固化升降过程中的能量损失，提高了薄膜固化的效率和质量。
Description
技术领域
本发明涉及薄膜固化温度控制技术领域，尤其涉及一种聚酰亚胺薄膜固化装置的气体温度控制系统和方法。
背景技术
柔性AMOLED显示技术发展迅速，使得柔性显示屏成为消费电子行业最具有黑科技的技术。全球高端手机和手表等消费电子产品，都选用柔性AMOLED来作为显示屏。柔性AMOLED核心在于使用高分子塑料基板，这种塑料基板需要具备耐高温、耐腐蚀、尺寸稳定、机械强度高、易涂布等特性。目前只有聚酰亚胺材料能满足以上需求，其基本加工工艺为在光学玻璃上涂布聚酰亚胺浆料，再通过氮气保护固化成膜，制作成软性光学电子背板。
现有技术中，在制作聚酰亚胺薄膜时，高温固化成膜步骤对薄膜成型质量起着至关重要的作用。为了保证聚酰亚胺薄膜固化温度均匀，通常在固化烘箱中对薄膜表面温度进行控温，以保证薄膜受热均匀。为了保证薄膜受热均匀，通常采用氮气作为控温气体。然而，由于控温气体用量较大，需要调节气体温度时，无法快速控制气体温度升降，致使进入烘箱的控温气体对薄膜表面变温速度慢，升降温能耗损失，造成薄膜成品生产效率、良率不高。
发明内容
为解决背景技术中存在的技术问题，本发明提出一种聚酰亚胺薄膜固化装置的气体温度控制系统和方法。
本发明提出的一种聚酰亚胺薄膜固化装置的气体温度控制系统，所述固化装置包括固化烘箱和供气机构；固化烘箱包括送风机构，送风机构设有进风通道和吸风通道并分别与主进气口和主吸气口连通，进风通道前端的固化出风口输出气体对聚酰亚胺薄膜进行吹风固化，固化的废气通过吸风通道的废气进风口吸出；供气机构包括控温混风器和气体加热器，控温混风器设有高温气体接口和低温气体接口，气体加热器通过高温气体接口连通控温混风器，控温混风器进行气体混合并通过主送风管道与主进气口连通；
所述气体温度控制系统包括主控制器，根据预设的聚酰亚胺薄膜固化温度策略，主控制器控制控温混风器输出至进风通道的气体温度，进而使得输送至固化出风口的气体温度满足聚酰亚胺薄膜固化温度策略的要求。
优选地，主控制器具体用于，根据预设的聚酰亚胺薄膜固化温度策略，控制气体加热器输出高温气体的温度，再根据高温气体的温度以及低温气体的温度控制控温混风器进行混风，进而控制控温混风器输出的气体温度；
或者，主控制器具体用于，根据预设的聚酰亚胺薄膜固化温度策略，控制气体加热器输出高温气体的温度，再根据高温气体的温度和流量以及低温气体的温度和流量控制控温混风器进行混风，进而控制控温混风器输出的气体温度。
优选地，在进风通道和吸风通道之间设有辅助风道，控温混风器通过辅送风管道与辅助风道连通，辅助风道前端的辅助出风口输出气体以辅助保持固化出风口输出的气体温度；
所述气体温度控制系统还包括与主控制器连接的第一温度传感器和第二温度传感器，第一温度传感器用于获取固化出风口输出气体的温度，第二温度传感器用于获取废气进风口进入废气的温度，根据第一温度传感器和第二温度传感器检测的温度结果之差，主控制器控制控温混风器输出至辅助风道的气体温度，进而使得输送至辅助出风口的气体温度满足保持固化出风口输出的气体温度的要求。
优选地，主控制器具体用于，在第一温度传感器和第二温度传感器检测的温度结果之差超过预设阈值时，控制控温混风器输送至辅助风道的气体温度，进而使得辅助出风口的气体与废气进风口的废气的混合气体温度和固化出风口的气体温度之差处于预设的稳定阈值范围。
优选地，在辅助风道前端设有导风板，导风板朝向吸风通道，导风板前端形成辅助出风口
本发明还提出了一种聚酰亚胺薄膜固化装置的气体温度控制方法，所述固化装置包括固化烘箱和供气机构；固化烘箱包括送风机构，送风机构设有进风通道和吸风通道并分别与主进气口和主吸气口连通，进风通道前端的固化出风口输出气体对聚酰亚胺薄膜进行吹风固化，固化的废气通过吸风通道的废气进风口吸出；供气机构包括控温混风器和气体加热器，控温混风器设有高温气体接口和低温气体接口，气体加热器通过高温气体接口连通控温混风器，控温混风器进行气体混合并通过主送风管道与主进气口连通；
所述气体温度控制方法，包括：根据预设的聚酰亚胺薄膜固化温度策略，控制控温混风器输出至固化烘箱中进风通道的气体温度，以使得通过进风通道输送至固化出风口的气体温度满足聚酰亚胺薄膜固化温度策略的要求。
优选地，所述控制控温混风器输出至固化烘箱中进风通道的气体温度具体包括：根据预设的聚酰亚胺薄膜固化温度策略，控制气体加热器输出高温气体的温度，再根据高温气体的温度以及低温气体的温度控制控温混风器进行混风，进而控制控温混风器输出的气体温度；
或者，根据预设的聚酰亚胺薄膜固化温度策略，控制气体加热器输出高温气体的温度，再根据高温气体的温度和流量以及低温气体的温度和流量控制控温混风器进行混风，进而控制控温混风器输出的气体温度。
优选地，还包括：
根据第一温度传感器和第二温度传感器检测的固化出风口输出气体与废气进风口进入废气的温度，控制控温混风器输出至辅助风道的气体温度，进而使得输送至辅助出风口的气体温度满足保持固化出风口输出的气体温度的要求。
优选地，在进风通道和吸风通道之间设有辅助风道，控温混风器通过辅送风管道与辅助风道连通，辅助风道前端的辅助出风口输出气体以辅助保持固化出风口输出的气体温度；
所述气体温度控制方法，还包括：在第一温度传感器和第二温度传感器检测的温度结果之差超过预设阈值时，控制控温混风器输送至辅助风道的气体温度，进而使得辅助出风口的气体与废气进风口的废气的混合气体温度和固化出风口的气体温度之差处于预设的稳定阈值范围。
本发明中，通过预设聚酰亚胺薄膜固化的温度策略，控制控温混风器输出至固化烘箱中的气体温度，进而使得固化烘箱中固化出风口吹出的气体温度能够满足聚酰亚胺薄膜固化温度策略的要求，从而实现对聚酰亚胺薄膜固化温度的精准控制，减少固化过程中的能量损失，提高薄膜固化的效率和质量。
附图说明
图1为本发明提出的一种聚酰亚胺薄膜固化装置的气体温度控制系统的结构示意图。
图2为本发明提出的一种聚酰亚胺薄膜固化烘箱的结构示意图。
图3为图2中进风通道、吸风通道、辅助风道的结构示意图。
具体实施方式
如图1所示，本发明提出了一种聚酰亚胺薄膜固化装置的气体温度控制系统，通过预设聚酰亚胺薄膜固化的温度策略，控制控温混风器输出至固化烘箱中的气体温度，进而使得固化烘箱中固化出风口吹出的气体温度能够满足聚酰亚胺薄膜固化温度策略的要求，从而实现对聚酰亚胺薄膜固化温度的精准控制，减少固化过程中的能量损失，提高薄膜固化的效率和质量。
在本发明实施例中，聚酰亚胺薄膜固化装置包括固化烘箱和供气机构，供气机构用于向固化烘箱供气以对聚酰亚胺薄膜进行固化。
固化烘箱包括送风机构和箱体，送风机构设置在箱体内部。送风机构设有进风通道1和吸风通道2，进风通道与主进气口IN连通，吸风通道与主吸气口OUT连通，进风通道前端为固化出风口10，薄膜支撑机构相对固化出风口设置用于放置聚酰亚胺薄膜。通过主进气口IN进入的气体通过进风通道1输送至固化出风口10，固化出风口10输出气体对聚酰亚胺薄膜进行吹风固化，固化的废气通过吸风通道2的废气进风口20吸出，然后通过主吸气口OUT排出固化烘箱。
供气机构包括控温混风器和气体加热器，控温混风器设有高温气体接口和低温气体接口，气体加热器通过高温气体接口连通控温混风器用于输送高温气体，低温气体接口与外界低温气源连通用于输送低温气体，控温混风器根据输入的高温气体和低温气体进行气体混合，然后通过主送风管道将混合的气体输送至送风机构进行薄膜固化。
根据上述聚酰亚胺薄膜固化装置，气体温度控制系统包括主控制器，根据预设的聚酰亚胺薄膜固化温度策略，主控制器控制气体加热器进行加热输出高温气体的温度T1，再根据高温气体的温度T1以及低温气体的温度T2控制控温混风器起进行混风，进而控制控温混风器输出的气体温度T。考虑到主送风管道进行气体传输过程中产生的热损失，最终使得输送至固化出风口的气体温度可以满足聚酰亚胺薄膜固化温度策略的要求。
在上述气温温度控制过程中，主控制器还可以根据高温气体的温度T1和流量以及低温气体的温度T2和流量，控制控温混风器起进行混风操作，进而控制控温混风器输出的气体温度。
在本发明实施例中，根据聚酰亚胺薄膜固化特性，进风采用惰性气体，例如氮气，采用分阶段温度控制，可以按照以下方式设置聚酰亚胺薄膜固化温度策略，具体如下：
第一个阶段，初级干燥段。常温升至100℃。在该阶段，采用热风进行初级干燥，由于溶剂含量较多，需要热风带走溶剂。
第二个阶段，低温段。固化气体温度在100℃~200℃。在该阶段，由解聚反应向聚合反应转变，经过第一阶段已经完成保护气体的操作，氧化反应已经杜绝，要求快速升温，尽快将气体温度提高到聚合反应反超温度点，可以降低解聚反应程度，从而提高材料性能。
第三个阶段，中温段。固化气体温度在200~350℃。在该阶段，主要是脱水亚胺化反应，随着亚胺化比例提高，脱水反应所需能量越高，要求快速升温，以提高反应速度。
第四个阶段，高温段。固化气体温度在350~400℃。在该阶段，主要是深度亚胺化和分子重组交联。
第五个阶段，降温段。400℃降温设置曲线，主要是为了解决聚酰亚胺薄膜跟玻璃之间因为膨胀系数不同产生的内应力问题。
根据本发明实施例，在聚酰亚胺薄膜固化吹风过程中，通过废气进风口进入吸风通道的固化废气的温度，要低于进风通道输出至固化出风口的气体温度，因此，废气进风口的废气与固化出风口的气体之间存在热交换，这必然将引起固化出风口的温度降低，从而无法满足聚酰亚胺薄膜固化过程中对气体温度的要求。更为重要的是，上述现象在快速升温过程中表现得尤为明显。
基于上述存在的技术问题，在本发明实施例中，如图2和图3所示，在送风机构的进风通道1和吸风通道2之间设有辅助风道3，控温混风器通过辅送风管道与辅助风道3连通用于向辅助风道输送气体，辅助风道3的前端形成辅助出风口30，辅助出风口30输出气体通过隔绝固化废气或者通过与固化废气进行混合，以降低对其固化气体温度的影响，以达到辅助保持固化出风口输出的气体温度的目的。
根据上述聚酰亚胺薄膜固化装置，气体温度控制系统还包括与主控制器连接的第一温度传感器和第二温度传感器，其中，第一温度传感器用于获取固化出风口输出气体的温度，第二温度传感器用于获取废气进风口进入废气的温度。
根据第一温度传感器和第二温度传感器检测的温度结果之差，主控制器控制控温混风器输出至辅助风道的气体温度。
如果第一温度传感器和第二温度传感器检测的温度结果之差超过预设阈值时，则废气进风口的废气会影响固化出风口的气体温度，主控制器控制控温混风器输送至辅助风道的气体温度，具体地，使得辅助出风口30的气体与废气进风口20的废气的混合气体温度和固化出风口10的气体温度之差处于预设的稳定阈值范围，从而降低固化废气对固化气体温度的影响，最终使得固化出风口10输出的气体温度能够满足聚酰亚胺薄膜固化温度策略的要求。
如果第一温度传感器和第二温度传感器检测的温度结果之差处于预设范围之内，主控制器控制控温混风器输送至辅助风道的气体温度，可以保持与固化出风口的气体温度保持一致。
根据上述结构设计，通过在进风通道和吸风通道之间设有辅助风道30，通过辅导风道30进风并控制气体温度，可以降低废气进风口20的废气对固化出风口10的气体温度的影响，特别在快速升温过程中，其效果尤为明显，可以显著地提高固化出风口10的气体温度的稳定性和可靠性。
在进一步实施例中，参照图3，在辅助风道前端设有导风板31，导风板31朝向吸风通道2，导风板31前端形成辅助出风口30。根据该结构设计，辅助风道的出风既可以在吸风通道的进风口与固化废气进行混合，又可以推动固化废气进入吸风通道，从而更好地降低固化废气对固化出风口的气体温度的影响。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
Claims (7)
1.一种聚酰亚胺薄膜固化装置的气体温度控制系统，其特征在于，所述固化装置包括固化烘箱和供气机构；固化烘箱包括送风机构，送风机构设有进风通道和吸风通道并分别与主进气口和主吸气口连通，进风通道前端的固化出风口输出气体对聚酰亚胺薄膜进行吹风固化，固化的废气通过吸风通道的废气进风口吸出；供气机构包括控温混风器和气体加热器，控温混风器设有高温气体接口和低温气体接口，气体加热器通过高温气体接口连通控温混风器，控温混风器进行气体混合并通过主送风管道与主进气口连通；
所述气体温度控制系统包括主控制器，根据预设的聚酰亚胺薄膜固化温度策略，主控制器控制控温混风器输出至进风通道的气体温度，进而使得输送至固化出风口的气体温度满足聚酰亚胺薄膜固化温度策略的要求；
在进风通道和吸风通道之间设有辅助风道，控温混风器通过辅送风管道与辅助风道连通，辅助风道前端的辅助出风口输出气体以辅助保持固化出风口输出的气体温度；
所述气体温度控制系统还包括与主控制器连接的第一温度传感器和第二温度传感器，第一温度传感器用于获取固化出风口输出气体的温度，第二温度传感器用于获取废气进风口进入废气的温度，根据第一温度传感器和第二温度传感器检测的温度结果之差，主控制器控制控温混风器输出至辅助风道的气体温度，进而使得输送至辅助出风口的气体温度满足保持固化出风口输出的气体温度的要求。
2.根据权利要求1所述的聚酰亚胺薄膜固化装置的气体温度控制系统，其特征在于，主控制器具体用于，根据预设的聚酰亚胺薄膜固化温度策略，控制气体加热器输出高温气体的温度，再根据高温气体的温度以及低温气体的温度控制控温混风器进行混风，进而控制控温混风器输出的气体温度；
或者，主控制器具体用于，根据预设的聚酰亚胺薄膜固化温度策略，控制气体加热器输出高温气体的温度，再根据高温气体的温度和流量以及低温气体的温度和流量控制控温混风器进行混风，进而控制控温混风器输出的气体温度。
3.根据权利要求1所述的聚酰亚胺薄膜固化装置的气体温度控制系统，其特征在于，主控制器具体用于，在第一温度传感器和第二温度传感器检测的温度结果之差超过预设阈值时，控制控温混风器输送至辅助风道的气体温度，进而使得辅助出风口的气体与废气进风口的废气的混合气体温度和固化出风口的气体温度之差处于预设的稳定阈值范围。
4.根据权利要求1所述的聚酰亚胺薄膜固化装置的气体温度控制系统，其特征在于，在辅助风道前端设有导风板，导风板朝向吸风通道，导风板前端形成辅助出风口。
5.一种聚酰亚胺薄膜固化装置的气体温度控制方法，其特征在于，所述固化装置包括固化烘箱和供气机构；固化烘箱包括送风机构，送风机构设有进风通道和吸风通道并分别与主进气口和主吸气口连通，进风通道前端的固化出风口输出气体对聚酰亚胺薄膜进行吹风固化，固化的废气通过吸风通道的废气进风口吸出；供气机构包括控温混风器和气体加热器，控温混风器设有高温气体接口和低温气体接口，气体加热器通过高温气体接口连通控温混风器，控温混风器进行气体混合并通过主送风管道与主进气口连通；
所述气体温度控制方法，包括：根据预设的聚酰亚胺薄膜固化温度策略，控制控温混风器输出至固化烘箱中进风通道的气体温度，以使得通过进风通道输送至固化出风口的气体温度满足聚酰亚胺薄膜固化温度策略的要求；
在进风通道和吸风通道之间设有辅助风道，控温混风器通过辅送风管道与辅助风道连通，辅助风道前端的辅助出风口输出气体以辅助保持固化出风口输出的气体温度；
所述气体温度控制方法还包括：根据第一温度传感器和第二温度传感器检测的固化出风口输出气体与废气进风口进入废气的温度，控制控温混风器输出至辅助风道的气体温度，进而使得输送至辅助出风口的气体温度满足保持固化出风口输出的气体温度的要求。
6.根据权利要求5所述的聚酰亚胺薄膜固化装置的气体温度控制方法，其特征在于，所述控制控温混风器输出至固化烘箱中进风通道的气体温度具体包括：根据预设的聚酰亚胺薄膜固化温度策略，控制气体加热器输出高温气体的温度，再根据高温气体的温度以及低温气体的温度控制控温混风器进行混风，进而控制控温混风器输出的气体温度；
或者，根据预设的聚酰亚胺薄膜固化温度策略，控制气体加热器输出高温气体的温度，再根据高温气体的温度和流量以及低温气体的温度和流量控制控温混风器进行混风，进而控制控温混风器输出的气体温度。
7.根据权利要求5所述的聚酰亚胺薄膜固化装置的气体温度控制方法，其特征在于，所述气体温度控制方法，还包括：在第一温度传感器和第二温度传感器检测的温度结果之差超过预设阈值时，控制控温混风器输送至辅助风道的气体温度，进而使得辅助出风口的气体与废气进风口的废气的混合气体温度和固化出风口的气体温度之差处于预设的稳定阈值范围。
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Denomination of invention: Gas temperature control system and method for a polyimide film curing device Effective date of registration: 20231114 Granted publication date: 20210914 Pledgee: China Merchants Bank Co.,Ltd. Jinhua Branch Pledgor: Zhejiang Zhongke Jiuyuan New Material Co.,Ltd. Registration number: Y2023980065179 |