CN102937476B - 一种在线涂布量监测方法 - Google Patents
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Abstract
一种在线涂布量监测方法，将涂料储存容器中的涂料抽取到料槽中，涂布机构从料槽中获取涂料并将涂料涂布在基材上，在基材上形成涂料层，其特征是：料槽中多余的涂料经设于料槽侧壁的溢流口溢出，并回流到涂料储存容器中，使料槽中涂料的液位保持稳定；由设于涂料储存容器下方的重量传感器检测涂料储存容器的重量，并将检测到的涂料储存容器重量值传送给控制装置；控制装置根据涂料储存容器重量值、重量传感器的检测时间间隔、基材行进速度和涂布宽度，计算出涂布量。本发明能够在正常生产时，在线对涂布量进行实时监测，工作效率高，能够及时、准确地获取涂布量数据，有助于操作人员及时发现涂布量异常情况并采取相应措施，降低废品率。
Description
技术领域
本发明涉及激光全息材料加工技术领域，具体涉及一种在线涂布量监测方法，这种方法用于对激光全息材料制造过程中涂料的涂布量进行在线实时监测。
背景技术
采用全息激光技术制造的激光全息材料已较广泛的得到应用，如用作防伪材料。目前大多数激光全息材料的制造工艺包括配料、涂布、模压、镀铝、复合、剥离、分切、复卷等工序。其中涂布工序是激光全息材料制造工艺中的关键工序，涂布量的大小及其一致性是影响激光全息材料整体质量的关键因素。
常用的涂布机构及涂布方式主要有下述两种：一种是涂布机构包括网纹辊和刮刀，网纹辊部分浸入料槽中的涂料中，料槽中的涂料经网纹辊转移到基材（如塑料薄膜）上；另一种三辊涂布机构，包括网纹辊（或涂布光辊）、定量辊和压辊，压辊与定量辊压合，网纹辊（或涂布光辊）部分浸入料槽中的涂料中，网纹辊（或涂布光辊）把涂料转移到定量辊上，网纹辊（或涂布光辊）与定量辊采用不同的速度驱动，通过两辊间的速度差抹匀涂料，并通过两辊间的压力控制涂布量，基材在压辊与定量辊之间运行，在压辊的作用下，定量辊把涂料转移到基材（如塑料薄膜）上。上述第一种涂布方式中涂布量的控制是通过调节刮刀与网纹辊表面之间的距离来实现的，第二种涂布方式中涂布量的控制是通过调节辊间压力来实现的，这些控制因素都没有办法量化，靠操作人员的经验来调节控制。
目前，本领域中普遍采用干涂量法来检测涂布量的大小，就是在所涂布的涂料层干燥后，取出一定面积的样品，并测量该样品与同样面积的基材之间的重量差，再换算成涂布量的数值。然而，采用上述干涂量法时，每次检测时都要等激光全息材料制造设备完成正常生产后停机才能取样进行检测，不能实时监测，工作效率低，并且操作人员无法及时获取涂布量相关数据，经常发生到后面工序时才发现涂布量不准确的情况，但此时已经制造出很多产品，以致废品率较高，增加生产成本。而且，实际生产时往往无法确保基材各部分都是均匀一致的，所取样品中基材部分的重量只是大致等于用来对照的同样面积的基材，因此上述干涂量法中，只能大概得知所取样品中基材部分的重量，在此基础上只能大概测量到涂布量。另外，涂布过程中涂布量往往会有波动，有限的抽样检测无法反映涂布量的波动情况。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种在线涂布量监测方法，采用这种方法能够在线对涂布量进行实时监测，及时、准确地获取涂布量数据。采用的技术方案如下：
一种在线涂布量监测方法，将涂料储存容器中的涂料抽取到料槽中，涂布机构从料槽中获取涂料并将涂料涂布在基材上，在基材上形成涂料层，其特征是：料槽中多余的涂料经设于料槽侧壁的溢流口溢出，并回流到涂料储存容器中，使料槽中涂料的液位保持稳定；由设于涂料储存容器下方的重量传感器检测涂料储存容器的重量，并将检测到的涂料储存容器重量值传送给控制装置；控制装置根据涂料储存容器重量值、重量传感器的检测时间间隔、基材行进速度和涂布宽度，计算出涂布量。
上述由重量传感器检测到的涂料储存容器的重量，是涂料储存容器本身的重量和涂料储存容器中涂料的重量的总和。
具体地说，假定重量传感器相邻两次检测到的涂料储存容器重量值分别为G1和G2,这两次检测的时刻分别为T1和T2，基材行进速度为V，涂布宽度为W，则重量传感器的检测时间间隔为(T2－T1)，在时刻T1至T2间的时间段内的涂布量按下述公式计算：涂布量＝(G1－G2)÷( W×V×(T2－T1))。也就是说，在时刻T1至T2间的时间段内的涂布量（即单位面积基材上所涂布的涂料层的重量）等于该时间段内的涂料用量除以该时间段内的涂布面积，其中涂料用量为G1与G2之差，涂布面积为涂布宽度W、基材行进速度V和检测时间间隔 (T2－T1)三者的乘积。通过上述方法计算出的涂布量，是在时刻T1至T2间的时间段内的平均涂布量。
重量传感器通常按某一固定的时间间隔检测涂料储存容器的重量，激光全息材料制造设备运行时基材行进速度和涂布宽度通常也是固定的，因此可在控制装置中设定重量传感器的检测时间间隔、基材行进速度和涂布宽度等参数的数值，计算涂布量时只需将重量传感器相邻两次检测到的涂料储存容器重量值代入上述涂布量计算公式进行计算即可。重量传感器的检测时间间隔越短，则所监测到的涂布量越精确。
通过上述公式计算出的涂布量是湿涂量，可再根据涂料的固含量进一步计算出干涂量。控制装置可根据所计算出的各个时间段内的涂布量数值（即根据所计算出的涂布量与时间的对应关系），绘制曲线或制作图表，通过显示装置进行显示，以便于操作人员实时看到涂布量的大小及其变化情况。
通常利用泵将涂料储存容器中的涂料抽取到料槽中。涂布过程中，通常使抽取到料槽中的涂料量多于同一时间涂布机构从料槽中获取的涂料量，以确保料槽中涂料的液位能够保持稳定。从涂料储存容器中抽取涂料的速度应尽量保持均匀。
另外，在设置涂料输送管道（例如将涂料储存容器中的涂料输送到料槽中的供料管，使自溢流口溢出的涂料回流到涂料储存容器中的回流管）时，应当尽量避免涂料输送管道影响到涂料储存容器重量的检测。实际应用时，可将供料管、回流管插入涂料储存容器中，供料管与涂料储存容器之间、回流管与涂料储存容器之间没有相互连接。其他方案中，供料管、回流管也可采用软管，这种情况下供料管、回流管可与涂料储存容器连接。
本发明能够在激光全息材料制造设备进行正常生产时，在线对涂布量进行实时监测，工作效率高，能够及时、准确地获取涂布量数据，有助于操作人员及时发现涂布量异常情况并采取相应措施，降低废品率。本发明只需针对涂料重量进行检测，不受基材的影响，因而所测得的涂布量更能真实反映实际涂布量。另外，本发明还能反映涂布量的波动情况。
附图说明
图1是本发明优选实施例在线涂布量监测方法的原理及实现该方法的装置的示意图。
具体实施方式
参考图1，在激光全息材料制造过程中，完成在基材（如塑料薄膜）上涂布涂料工序的装置通常包括涂料储存容器1、料槽2和涂布机构3，涂料储存容器1的腔体通过供料管7与料槽2的腔体连通（可在供料管7上设有泵8，利用泵8将涂料储存容器1中的涂料9抽取到料槽2中），涂布机构3设于料槽2上方（涂布机构3可包括网纹辊31和刮刀32，网纹辊31部分浸入料槽2中的涂料9中；也可采用其他现有的涂布机构），涂料储存容器1中的涂料9经供料管7输送到料槽2中，涂布机构3从料槽2中获取涂料并将涂料涂布在基材12上（料槽2中的涂料9经网纹辊31转移到基材12上），在基材12上形成涂料层。如图1所示，本实施例中，为了实现在线涂布量监测，对该装置作如下改进：该装置还包括重量传感器4、控制装置5和显示装置6，重量传感器4设于涂料储存容器1下方，重量传感器4与控制装置5相应的输入端连接，显示装置6与控制装置5相应的输出端连接；料槽2的侧壁上设有溢流口10，溢流口10通过回流管11与涂料储存容器1的腔体连通；为确保涂料储存容器重量的准确检测，供料管7、回流管11均插入涂料储存容器1的腔体中，供料管7与涂料储存容器1之间、回流管11与涂料储存容器1之间没有相互连接。
本实施例中，利用泵8将涂料储存容器1中的涂料9抽取到料槽2中，涂布机构3从料槽2中获取涂料并将涂料涂布在基材12上，在基材12上形成涂料层，对其进行在线涂布量监测的方法为：使料槽2中涂料9的液位保持稳定；并且，由重量传感器4检测涂料储存容器1的重量（该重量是涂料储存容器1本身的重量和涂料储存容器1中涂料9的重量的总和），并将检测到的涂料储存容器重量值传送给控制装置5，控制装置5根据涂料储存容器重量值、重量传感器4的检测时间间隔、基材12的行进速度和涂布宽度，计算出涂布量，从而实现在线对涂布量进行实时监测。具体说明如下：
涂料储存容器1中的涂料9经供料管7输送到料槽2中后，料槽2中多余的涂料经设于料槽2侧壁的溢流口10溢出，经回流管11回流到涂料储存容器1中，使料槽2中涂料9的液位保持稳定。涂布过程中，通常使抽取到料槽2中的涂料量略多于同一时间涂布机构3从料槽2中获取的涂料量，从涂料储存容器1中抽取涂料的速度应尽量保持均匀。
控制装置5计算涂布量的具体方法如下：假定重量传感器4相邻两次检测到的涂料储存容器重量值分别为G1和G2,这两次检测的时刻分别为T1和T2，基材行进速度为V，涂布宽度为W，则重量传感器4的检测时间间隔为(T2－T1)，在时刻T1至T2间的时间段内的涂布量按下述公式计算：涂布量＝(G1－G2)÷( W×V×(T2－T1))。也就是说，在时刻T1至T2间的时间段内的涂布量（即单位面积基材上所涂布的涂料层的重量）等于该时间段内的涂料用量除以该时间段内的涂布面积，其中涂料用量为G1与G2之差，涂布面积为涂布宽度W、基材行进速度V和检测时间间隔 (T2－T1)三者的乘积。通过上述方法计算出的涂布量，是在时刻T1至T2间的时间段内的平均涂布量。
实际应用中，重量传感器4按某一固定的时间间隔检测涂料储存容器1的重量，激光全息材料制造设备运行时基材12的行进速度和涂布宽度也是固定的，因此可在控制装置5中设定重量传感器4的检测时间间隔(T2－T1)、基材行进速度V和涂布宽度W等参数的数值，计算涂布量时只需将重量传感器4相邻两次检测到的涂料储存容器重量值代入上述涂布量计算公式进行计算即可。
通过上述公式计算出的涂布量是湿涂量，可再根据涂料的固含量进一步计算出干涂量。
控制装置5根据所计算出的各个时间段内的涂布量数值（即根据所计算出的涂布量与时间的对应关系），绘制曲线或制作图表，通过显示装置6进行显示，以便于操作人员实时看到涂布量的大小及其变化情况。
Claims (6)
1.一种在线涂布量监测方法，将涂料储存容器中的涂料抽取到料槽中，涂布机构从料槽中获取涂料并将涂料涂布在基材上，在基材上形成涂料层，其特征是：所述涂布机构包括网纹辊和刮刀，网纹辊部分浸入料槽中的涂料中，料槽中的涂料经网纹辊转移到基材上；涂料储存容器的腔体通过供料管与料槽的腔体连通，料槽的侧壁上设有溢流口，溢流口通过回流管与涂料储存容器的腔体连通，供料管、回流管均插入涂料储存容器的腔体中；涂料储存容器中的涂料经供料管输送到料槽中，料槽中多余的涂料经设于料槽侧壁的溢流口溢出，并经回流管回流到涂料储存容器中，使料槽中涂料的液位保持稳定；由设于涂料储存容器下方的重量传感器检测涂料储存容器的重量，并将检测到的涂料储存容器重量值传送给控制装置；控制装置根据涂料储存容器重量值、重量传感器的检测时间间隔、基材行进速度和涂布宽度，计算出涂布量。
2.根据权利要求1所述的在线涂布量监测方法，其特征是：假定重量传感器相邻两次检测到的涂料储存容器重量值分别为G1和G2,这两次检测的时刻分别为T1和T2，基材行进速度为V，涂布宽度为W，则重量传感器的检测时间间隔为(T2－T1)，在时刻T1至T2间的时间段内的涂布量按下述公式计算：涂布量＝(G1－G2)÷( W×V×(T2－T1))。
3.根据权利要求2所述的在线涂布量监测方法，其特征是：在控制装置中设定重量传感器的检测时间间隔、基材行进速度和涂布宽度的数值，计算涂布量时将重量传感器相邻两次检测到的涂料储存容器重量值代入所述涂布量计算公式进行计算。
4. 根据权利要求1－3任一项所述的在线涂布量监测方法，其特征是：控制装置根据所计算出的各个时间段内的涂布量数值，绘制曲线或制作图表，通过显示装置进行显示。
5. 根据权利要求1－3任一项所述的在线涂布量监测方法，其特征是：利用泵将涂料储存容器中的涂料抽取到料槽中；涂布过程中，使抽取到料槽中的涂料量多于同一时间涂布机构从料槽中获取的涂料量。
6. 根据权利要求4所述的在线涂布量监测方法，其特征是：利用泵将涂料储存容器中的涂料抽取到料槽中；涂布过程中，使抽取到料槽中的涂料量多于同一时间涂布机构从料槽中获取的涂料量。
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