UV/EB固化设备上结合氮气氧气双重保护的装置的制作方法

本实用新型属于uv/eb固化设备技术领域，具体涉及一种uv/eb固化设备上结合氮气氧气双重保护的装置。

背景技术：

uv/eb固化技术因为其“5e”的优点，作为一种节能环保的工艺，目前在涂料、印刷、光固化胶和光刻胶等方面日益得到应用，特别是在手机等电子品领域，其特殊的性质越来越引起广泛的兴趣。传统的uv/eb固化一般在空气中进行，对于自由基型固化来说，氧阻聚效应会严重影响固化效果；对于阳离子固化来说，水汽也会影响聚合的速度等。因此，如果使用氮气阻隔氧气的技术，氧分子或水分子与固化体系中的光引发剂的反应被抑制，光交联反应更彻底。为了抑制氧气的影响，也可以使用过量的光引发剂和所谓的氧捕获剂或引发体系消除氧阻聚，使交联反应更充分完成，当然过量引发剂和助引发剂的使用会降低固化产品的质量。如果空气中水蒸气和氧气被替代或者减少，交联反应将更彻底，从而改进固化质量，且减少臭氧的生成，提供有利于固化的环境。同时，光引发剂用量的减少，将极大地减少材料收缩与起皱的状况。eb固化对于气氛的要求更高，更加需要氮气保护。因此，提供氮气保护下的光固化是提高固化产品质量的一种有效途径，已经为一些专利报道，例如，cn206229607u，研究表明，当氧气残余比例小于5％时，固化结果能够得到明显改善。一旦更低的纯度可以被接受，则氮气的消耗将显著降低。如果氧气残余比例可被调节到一定数值，用于曝光的灯管和电子束消耗成本将明显下降。

目前，在阻隔氧气的惰性气体保护uv/eb固化系统中，有两种提供氮气的可能方法：将氮气装在气罐里，或使用氮生成剂。多数情况下，这由氧气比例的需求量决定。从经济因素考虑，氮气罐是最常用的装备。投资氮气生成器必须考虑每小时产气体积、每小时消耗的气体体积和气体的纯度(如95-99.999％的氮气纯度)等，氮气生成器的投资与消耗成本较高，氮气罐的使用需要一定的空间和成本。

采用阻隔氧气的氮气保护uv/eb固化技术，其优势在于生产速度高、节约成本、提高质量和减少臭氧。应用这种技术在各种uv/eb固化行业都有明显的优势。例如，包装印刷业(特别是使用铝箔、纸张、卡纸、箔、镀锡板的食品包装)、家具工业(装饰箔、木器涂层、模压板材等)以及金属涂布业。但应用该技术时，特别是较大型的生产线和生产车间，需要工作人员加强防止窒息的保护措施。因为氮气保护技术会导致密闭空间内氧气含量下降，对操作人员有潜在危险。当然，使用其他气体，例如二氧化碳等也有同样的问题。

目前，已经有专利报道通过中空纤维膜制备中小规模(1000nm³/h)和非高纯度(＜99％)氮气的方法，具有能耗低，占有空间少，流程简单，噪音低等优点，例如cn207566871u，cn108423644a，但主要是用于分离出非高纯的氮气，剩余的富氧气体未见利用。

技术实现要素：

针对现有技术中的不足，本实用新型提供了一种uv/eb固化设备上结合氮气氧气双重保护的装置，从而方便生产中使用，特别是氧气为保护人员增强了使用的安全性。

为达到上述目的，本实用新型的解决方案是：

一种uv/eb固化设备上结合氮气氧气双重保护的装置，其包括依次连接的空压机、过滤器、氮气氧气分离膜装置和uv/eb固化装置，氮气多孔喷气管和氧气多孔喷气管安装于uv/eb固化装置上。

其中，空压机，以用于压缩空气；

过滤器，以除去压缩空气中的油、水和固体颗粒；过滤器输入端通过气管连接至空压机；

氮气氧气分离膜装置，提纯后的空气在压力差作用下，渗透速率较快的氧气通过分离膜，成为富氧气体；渗透速率较慢的氮气在截留侧富集，成为富氮气体；氮气氧气分离膜装置的输入端通过气管连接过滤器的输出端；

uv/eb固化装置，在富氮气体保护下对样品的表面进行固化处理；其输入端通过气管连接氮气氧气分离膜装置；

氮气多孔喷气管，把富氮气体传输至固化区域以保证惰性气体环境；其设置于uv/eb固化装置内；以及，

氧气多孔喷气管，把富氧气体释放至氮气出气口并混合富氮气体以平衡操作场合的环境；其设置于uv/eb固化装置外。

优选地，过滤器包括除尘机和通过气管连接的除湿机，除尘机通过气管连接至空压机，除湿机通过气管连接氮气氧气分离膜装置。

优选地，除湿机和氮气氧气分离膜装置之间设置有加热器，并对过滤后的空气加热到一定温度。

优选地，氮气氧气分离膜装置的进气压力为0.5-2mpa，进气温度为5-80℃，排出的氮气纯度为90-99％，分离出氮气的出气流量大于等于4nm³/h，n为氮气氧气分离膜装置中组件的数目。

优选地，uv/eb固化设备上结合氮气氧气双重保护的装置还包括氧气分析仪和光源或者电子束装置；氧气分析仪安装在uv/eb固化装置内氮气多孔喷气管的管路上，以用于检测富氮气体的浓度在一定范围内，从而保证固化效果；光源或者电子束装置安装在uv/eb固化装置内，以用于固化样品，即uv固化用光源，eb固化用电子束。

由于采用上述方案，本实用新型的有益效果是：

本实用新型采用氮气氧气分离膜装置的方法实现空气提纯分离，富氮气体用于uv/eb固化的惰性气体保护，富氧气体用于平衡生产场所的空气中的氧气含量，最终实现与正常空气的氮气氧气含量一致。该方法不需要气罐等储气设备，氮气和氧气随开随用，价格相对低廉，且分离出的氧气通过管道同时导入高浓度氮气区域，两种气体再次混合成空气，杜绝了操作人员窒息的风险，对绿色涂装、环保印刷、喷墨打印，节能材料等uv固化领域都拥有广泛的应用潜力。

总之，本实用新型能够在uv/eb固化产品表面进行固化时起到隔绝氧气的作用，可以提高固化的效果，而且使用简单方便，自动化程度高，成本较低，并且占用空间小。分离后的空气通过排气管直接喷入固化设备中，不需要储气罐保存，只需要在出气管路上安装氧气分析仪以保证合适的浓度。同时，针对其他各种氮气分离的实用新型中氧气只作为废气丢弃的情况，本实用新型收集富氧气体并同步通入操作区域，平衡过量氮气造成的操作场所氧气含量不足的问题，从而避免了操作人员窒息的风险。

附图说明

图1为本实用新型的uv/eb固化设备上结合氮气氧气双重保护的装置的结构示意图。

附图标记：1-空压机、2-除尘机、3-除湿机、4-氮气氧气分离膜装置、5-uv/eb固化装置、6-氮气多孔喷气管、7-氧气多孔喷气管、8-第一气管、9-第二气管、10-第三气管、11-氧气分析仪和12-光源或者电子束装置。

具体实施方式

本实用新型提供了一种uv/eb固化设备上结合氮气氧气双重保护的装置。

如图1所示，uv/eb固化设备上结合氮气氧气双重保护的装置包括依次连接的空压机1、过滤器、氮气氧气分离膜装置4和uv/eb固化装置5，氮气多孔喷气管6和氧气多孔喷气管7安装于uv/eb固化装置上。其中，空压机1用于压缩空气；然后空压机1压缩后的空气经过多级过滤器，除去压缩空气中的油、水和固体颗粒；过滤器输入端通过气管连接至空压机1，实际上，过滤器包括除尘机2和通过第二气管9连接的除湿机3，除尘机2通过第一气管8连接至空压机1，除湿机3通过第三气管10连接氮气氧气分离膜装置4；氮气氧气分离膜装置4的核心部件为中空纤维膜分离器，由于提纯后的空气到达上述膜分离器中分离膜两侧具有一定的压力差，因此在压力差作用下，渗透速率较快的氧气优先通过该分离膜，成为富氧气体；渗透速率较慢的氮气在截留侧富集，成为富氮气体；氮气氧气分离膜装置4的输入端通过第三气管10连接过滤器的输出端；uv/eb固化装置5输入端通过气管连接氮气氧气分离膜装置4，在富氮气体保护下对样品的表面进行固化处理，其中，uv/eb固化装置可以是常用的各种新制造或改装的设备，通过引入氮气多孔喷气管6实现对树脂固化的惰性气体保护，引入氧气多孔喷气管7实现对操作人员的防窒息保护；进一步地，uv/eb固化装置5上设有氮气出口和氧气出口，氮气出口和氧气出口的位置可以调节，出气量通过氮气氧气分离膜装置4的温度和压力控制，其中，氮气出口与uv/eb固化装置5的光源接近，氧气出口与操作人员接近；实际上，氮气多孔喷气管6设置于uv/eb固化装置5内，把富氮气体传输至固化区域以保证惰性气体环境；以及氧气多孔喷气管7设置于uv/eb固化装置5外，把富氧气体释放至氮气出气口并混合富氮气体以平衡操作场合的环境，即氮气氧气分离膜装置4分离出的富氧气体通过氧气多孔喷气管7与分离出的富氮气体在操作场合重新混合成为正常含量的空气，从而不会影响操作人员。

在本实用新型的一种具体实施例中，除湿机3和氮气氧气分离膜装置4之间设置有加热器，并对过滤后的空气加热到一定温度。

在本实用新型的一种具体实施例中，氮气氧气分离膜装置4的进气压力为0.5-2mpa，进气温度为5-80℃，排出的氮气纯度为90-99％，分离出氮气的出气流量大于等于4nm³/h，n为氮气氧气分离膜装置4中组件的数目。

在本实用新型的一种具体实施例中，uv/eb固化设备上结合氮气氧气双重保护的装置还包括氧气分析仪11和光源或者电子束装置12；氧气分析仪11安装在uv/eb固化装置内氮气多孔喷气管6的管路上，以用于检测富氮气体的浓度在一定范围内，以保证光固化或者eb固化效果可以得以改善，即氮气氧气分离膜装置4中富氮气体出气管连接氧气分析仪11以保证氮气具有合适的浓度，从而保证固化效果；光源或者电子束装置12安装在uv/eb固化装置5内，氮气多孔喷气管6位于uv固化光源或者eb固化电子束附近，从而用于固化样品；氧气多孔喷气管7位于操作人员附近或者大量氮气流出的位置，以平衡操作空间中两者气体的含量。

本实用新型的工作原理为：空压机压缩后的空气经过多级过滤器，除去空气中的油、水和固体颗粒等，并对过滤后的空气加热到一定温度，之后到达中空纤维膜为核心组件的氮气氧气分离膜装置，由于经过压缩机压缩，到达膜分离器的空气在氮气氧气分离膜组两侧具有一定的压力差。不同气体在膜分离器中的溶解速率和扩散系数不同，在压力差的作用下，渗透速率较快的氧气优先通过膜，成为富氧气体；而渗透速率较慢的氮气在截留侧富集，成为富氮气体。氮气多孔喷气管把富氮气体释放在固化区域，例如uv固化中的光照区域和eb固化中的电子束区域，从而通过提供惰性气氛实现uv/eb固化的抗氧阻或水汽隔离；氧气多孔喷气管把富氧气体释放于高浓度氮气出口区域，例如氮气的出口，或者操作人员区域，以平衡工作间的氮气，使环境保持正常的氧气含量，从而保护人员的安全，克服了氮气导致人员窒息等危险，uv/eb固化装置应该安装一定规格的罩子，以保证防止氮气快速扩散。

总之，本实用新型的uv/eb固化设备上结合氮气氧气双重保护装置的基本流程为：本实用新型能够在uv/eb固化装置对样品进行表面固化时通入足够流量的富氮气体，起到隔绝氧气和水蒸汽的作用，可以提高固化效果，同时富氧气体可以保护操作人员。空气被有效分离成富氮气体和富氧气体后分别喷入固化区域和人员区域，其中富氮气体喷口安装氧气分析仪，从而控制足够的氮气浓度以保证固化的效果。氮气出口的位置和氧气出口的位置可以灵活控制，根据不同的产线或者不同的固化设备进行布管的调整，同时出气量和气体的纯度根据实际需求进行调整，最终以固化的实际效果为准。

上述对实施例的描述是为了便于该技术领域的普通技术人员能理解和使用本实用新型。熟悉本领域技术人员显然可以容易的对这些实施例做出各种修改，并把在此说明的一般原理应用到其他实施例中，而不必经过创造性的劳动。因此，本实用新型不限于上述实施例。本领域技术人员根据本实用新型的原理，不脱离本实用新型的范畴所做出的改进和修改都应该在本实用新型的保护范围之内。