一种高效的树脂切换系统及切换方法与流程

1.本发明涉及薄膜制备设备技术领域，具体地涉及一种高效的树脂切换系统及切换方法。


背景技术：

2.在目前常用的薄膜制备工艺中，有一步骤为树脂流延工序，该工序为树脂合成完毕后，会将其储存在树脂储罐内，通过管道将其泵入后续涂布设备，进行流延涂布。
3.在现有技术中，采用单个树脂储罐储存的方式，如图1所示，新合成树脂从储罐底部较高一侧的树脂进口1’进入，从储罐底部较低的树脂出口2’流出，同时为了保证生产的连续性，一般在储罐内树脂液位比较高时，便要将新树脂打入储罐内，避免出现断料风险。
4.上述技术方案，存在以下技术缺陷：
5.1、由于树脂合成时，无法保证每釜树脂品质一致，如若在储罐内树脂液位比较高时，便将新树脂打入储罐内，会导致不同品质树脂在储罐内混合，进而影响产品稳定性，若产品出现品质问题，更是无法对前段所用物料进行追溯；
6.2、如若生产过程中需要进行不同工艺配方的产品切换，为避免出现树脂混合，只能停机切换，带来了生产时间与原料浪费的问题，从而导致产量下降、生产成本增加。
7.因此，非常有必要重新设计开发一种全新的高效的树脂切换系统。


技术实现要素：

8.针对上述存在的技术问题至少之一，本发明目的是：提供一种高效的树脂切换系统及切换方法。
9.本发明的技术方案是：
10.本发明其中一个目的在于提供一种高效的树脂切换系统，包括至少两个树脂储罐，任一树脂储罐具有树脂出口、保护气进口、液位传感器、压力传感器、进气阀、泄压阀、阀门、树脂管道、保护气管道和控制系统；
11.任一树脂储罐的树脂出口通过树脂管道并联连接，任一树脂储罐的树脂出口处的树脂管道上设有用于控制对应树脂储罐内的树脂流出的阀门；
12.任一树脂储罐的保护气进口上连接有保护气管道，保护气管道包括并联设置的进气管道和出气管道，进气阀和液压阀对应设置在进气管道和出气管道上；
13.任一树脂储罐的压力传感器设置在保护气管道上，液位传感器设于树脂储罐内；
14.任一树脂储罐的液位传感器、压力传感器、进气阀、泄压阀、阀门均与所述控制系统信号连接；
15.使用时，其中一个树脂储罐作为使用储罐，其余树脂储罐作为待切换储罐，其中待切换储罐内的压力传感器检测的压力值作为压力设定值，可根据压力设定值在所述控制系统内设定一平衡范围，在使用储罐液位降至设定阈值，控制系统根据使用储罐和待切换储罐的压力偏差控制使用储罐树脂的泄压阀和进气阀的开度，直至两个压力值的偏差达到压
力设定值的平衡范围内，再控制使用储罐的阀门关闭同时控制待切换储罐的阀门打开，实现切换。
16.可选的，所述控制系统包括pid调节器，采用pid调节方式对树脂储罐的压力进行调节，pid调节器的输出端与进气阀和泄压阀连接，以根据压力偏差所生成的控制信号控制使用储罐的进气阀和泄压阀的开度。
17.可选的，所有树脂储罐的阀门的安装位置处于同一平面。
18.可选的，所述阀门为气动电磁阀。
19.可选的，所述压力设定值的平衡范围为0～
±
0.0005mpa。
20.可选的，所述的保护气为惰性气体，树脂储罐内保护气的压力为0.15～0.2mpa。
21.可选的，任一树脂储罐还具有树脂进口，且树脂出口相较于树脂进口处于低位。
22.本发明的另一个目的在于提供一种高效的树脂切换系统的切换方法，包括以下步骤：
23.使用储罐的液位传感器检测到树脂液位下降到树脂出口液面，将液位信号发送至控制系统；
24.使用储罐和待切换储罐的压力传感器分别检测对应树脂储罐的压力值，并将压力信号发送至控制系统；
25.控制系统根据两个压力值计算出压力偏差并生成控制信号；
26.以待切换储罐的压力值作为压力设定值，根据压力设定值设定一平衡范围，控制系统根据控制信号及压力设定值平衡范围，控制使用储罐树脂的泄压阀和进气阀的开度，直至两个压力值的偏差达到压力设定值的平衡范围内；
27.控制系统控制使用储罐的阀门关闭同时控制待切换储罐的阀门打开，实现切换。
28.与现有技术相比，本发明的优点是：
29.本发明的高效的树脂切换系统，通过在切换前，将待切换储罐的压力值作为压力设定值且在控制系统设置压力设定值的平衡范围，并获取使用储罐的压力值，通过压力偏差控制使用储罐的泄压阀和进气阀的开度，从而使得使用储罐和待切换储罐的压力差在平衡范围内，两者之间不存在压力差，避免切换时因不同树脂储罐之间压力发生突变，保证切换后树脂流延帘流不发生波动，不会影响后续生产，实现切换过程中的平稳生产，且不用停机切换，生产效率高效。
附图说明
30.下面结合附图及实施例对本发明作进一步描述：
31.图1为现有的薄膜制备工艺中单个树脂储罐的结构示意图；
32.图2为本发明实施例的高效的树脂切换系统的结构示意图；
33.图3为本发明实施例的高效的树脂切换系统的控制系统原理框图。
34.其中：1、第一阀门；2、第一压力传感器；3、第一进气阀；4、第一泄压阀；5、第一液位传感器；6、第二阀门；7、第二压力传感器；8、第二进气阀；9、第二泄压阀；10、第二液位传感器；11、第一树脂储罐；12、第二树脂储罐。
具体实施方式
35.为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明了，下面结合具体实施方式并参照附图，对本发明进一步详细说明。应该理解，这些描述只是示例性的，而并非要限制本发明的范围。此外，在以下说明中，省略了对公知结构和技术的描述，以避免不必要地混淆本发明的概念。
36.参见图2至图3，本发明实施例的高效的树脂切换系统，包括至少两个树脂储罐，至少两个树脂储罐可分别用于储存不同树脂，任一树脂储罐具有树脂出口、保护气进口、液位传感器、压力传感器、进气阀、泄压阀、阀门、树脂管道、保护气管道和控制系统。任一树脂储罐的树脂出口通过树脂管道并联连接，所有的树脂管道可以通过一个共用出口流出树脂或供用。任一树脂储罐的树脂出口处的树脂管道上设有用于控制对应树脂储罐内的树脂流出的阀门。任一树脂储罐的保护气进口上连接有保护气管道，保护气管道包括并联设置的进气管道和出气管道，进气阀和液压阀对应设置在进气管道和出气管道上。任一树脂储罐的压力传感器设置在保护气管道上，液位传感器设于树脂储罐内，液位传感器测量位置的初始位置为树脂出口液面。任一树脂储罐的液位传感器、压力传感器、进气阀、泄压阀、阀门均与所述控制系统信号连接。使用时，其中一个树脂储罐作为使用储罐，其余树脂储罐作为待切换储罐，其中待切换储罐内的压力传感器检测的压力值作为压力设定值，可根据压力设定值在控制系统内设定一平衡范围，在使用储罐液位降至设定阈值比如为树脂储罐最高液位的10％，控制系统根据使用储罐和待切换储罐的压力偏差控制使用储罐树脂的泄压阀和进气阀的开度，直至两个压力值的偏差达到压力设定值的平衡范围内，再控制使用储罐的阀门关闭同时控制待切换储罐的阀门打开，实现切换。
37.更具体的，为了更详细描述本发明实施例，下面将以如图2所示的两个树脂储罐进行详细描述，为了便于描述和区分，将两个树脂储罐分别描述为第一树脂储罐11和第二树脂储罐12，对应的，第一树脂储罐11的阀门描述第一阀门1、第二树脂储罐12的阀门描述为第二阀门6，第一树脂储罐11的进气阀和泄压阀分别描述为第一进气阀3和第一泄压阀4，第二树脂储罐12的进气阀和泄压阀分别描述为第二进气阀8和第二泄压阀9，第一树脂储罐11的液压传感器和压力传感器分别描述第一液压传感器和第一压力传感器2，第二树脂储罐12的液压传感器和压力传感器分别描述第二液压传感器和第二压力传感器7，第一树脂储罐11的树脂管道、保护气管道、进气管道和出气管道分别描述为第一树脂管道、第一保护气管道、第一进气管道和第一出气管道，第二树脂储罐12的树脂管道、保护气管道、进气管道和出气管道分别描述为第二树脂管道、第二保护气管道、第二进气管道和第二出气管道。其他数量的树脂储罐类同，不做描述，本领域技术人员容易知晓并实现。
38.本发明实施例的高效的树脂切换系统，如图2所示，包括第一树脂储罐11，与第一树脂储罐11底部相连通的用于树脂流出的第一树脂管道，第一树脂管道内安装有第一阀门1，控制树脂流出，与第一树脂储罐11顶部相连通的第一保护气管道，第一保护气管道内安装有第一压力传感器2，监控第一树脂储罐11内的压力值，同时安装有第一进气阀3，控制保护气进入，与第一泄压阀4，控制保护气流出，第一树脂储罐11底部树脂出口附近第一液位传感器5，监控第一树脂储罐11内树脂液位。第二树脂储罐12，与第二树脂储罐12底部相连通的用于树脂流出的第二树脂管道，第二树脂管道内安装有第二阀门6，控制树脂流出，与第一树脂储罐11顶部相连通的第二保护气管道，第二保护气管道内安装有第二压力传感器
7，监控第二树脂储罐12内的压力值，同时安装有第二进气阀8，控制保护气进入，与第二树脂储罐12泄压阀，控制保护气流出，第二树脂储罐12底部树脂出口附近第二树脂储罐12液位传感器，监控第二树脂储罐12内树脂液位。
39.第一阀门1、第一压力传感器2、第一进气阀3、第一泄压阀4、第一液位传感器5、第二阀门6、第二压力传感器7、第二进气阀8、第二树脂储罐12泄压阀、第二树脂储罐12液位传感器均与控制系统相电性相连，前者可将信号发送至控制系统，并根据控制系统输出反馈，进行相应的动作。
40.更具体的，下述分别针对第一树脂储罐11作为使用储罐、第二树脂储罐12作为待切换储罐及第二树脂储罐12作为使用储罐、第一树脂储罐11作为待切换储罐分别描述使用及切换过程。
41.第一树脂储罐11作为使用储罐、第二树脂储罐12作为待切换储罐的情形：当第一树脂储罐11内树脂液位降至10％时，程序相应响应动作如图3所示；生产前，根据生产工艺要求，通过调节程序的pid参数设定压力设定值的平衡范围，当第一树脂储罐11液位降至10％时，第一液位传感器5测量储罐液位并通过液位变送器将液位信号传输至控制系统，第一压力传感器2与第二压力传感器7测量储罐压力并通过压力变送器将压力信号传输至控制系统，将第二树脂储罐12压力值作为压力设定值，系统将第一树脂储罐11压力值与第二树脂储罐12压力值进行偏差计算，并将偏差信号发送至pid调节器内，偏差信号在调节器内进行pid运算并生成控制信号，将控制信号发送至第一进气阀3与第一泄压阀4，调节阀门的开度，直到被控压力稳定在控制系统所给设定值的平衡范围内，第一树脂储罐11压力稳定后，控制系统向第一阀门1与第二阀门6发送控制信号，关闭第一阀门1，开启第二阀门6。即可实现由第一树脂储罐11向第二树脂储罐12的切换。
42.第二树脂储罐12作为使用储罐、第一树脂储罐11作为待切换储罐的情形：当第二树脂储罐12内树脂液位降至10％时，程序相应响应动作如图3所示；生产前，根据生产工艺要求，通过调节程序的pid参数设定压力设定值的平衡范围，当第二树脂储罐12液位降至10％时，第二树脂储罐12液位传感器测量储罐液位并通过液位变送器将液位信号传输至控制系统，第二压力传感器7与第一压力传感器2测量储罐压力并通过压力变送器将压力信号传输至控制系统，将第一树脂储罐11压力值作为压力设定值，系统将第二树脂储罐12压力值与第一树脂储罐11压力值进行偏差计算，并将偏差信号发送至pid调节器内，偏差信号在调节器内进行pid运算并生成控制信号，将控制信号发送至第二进气阀8与第二树脂储罐12泄压阀，调节阀门的开度，直到被控压力稳定在控制系统所给设定值的平衡范围内，第二树脂储罐12压力稳定后，控制系统向第二阀门6与第一阀门1发送控制信号，关闭第二阀门6，开启第一阀门1。即可实现由第二树脂储罐12向第一树脂储罐11的切换。
43.根据本发明的一个优选实施例，控制系统包括pid调节器，采用pid调节方式对树脂储罐的压力进行调节，pid调节器的输出端与进气阀和泄压阀连接，以根据压力偏差所生成的控制信号控制使用储罐的进气阀和泄压阀的开度。
44.根据本发明的一个优选实施例，所有树脂储罐的阀门的安装位置处于同一平面。
45.根据本发明的一个优选实施例，阀门为气动电磁阀。
46.根据本发明的一个优选实施例，压力设定值的平衡范围为0～
±
0.0005mpa。
47.根据本发明的一个优选实施例，保护气为惰性气体，树脂储罐内保护气的压力为
0.15～0.2mpa。比如氮气等本领域技术人员所熟知的惰性气体。
48.根据本发明的一个优选实施例，任一树脂储罐还具有树脂进口(未图示)，且树脂出口相较于树脂进口处于低位，可以如图1现有技术中一样，树脂进口设置在树脂储罐的底部且在水平面位置的高度比树脂出口要高，也可以设置在树脂储罐的顶部，具体不做描述和限定。
49.根据本发明的一个优选实施例，如图2所示，任一树脂储罐的树脂出口的反向延长线与液位传感器的延长线成小于90
°
的夹角设置。
50.根据本发明的一个优选实施例，如图2所示，树脂储罐的数量为两个，两个树脂储罐均与水平面成夹角倾斜布置且两个树脂储罐对称设置，也即左右两个树脂储罐关于竖直线左右对称设置。也可以为多组树脂储罐，每两个一组成对称设置，也可以多个树脂储罐，其中两个对称设置而其余的与其临近的一个储罐的倾斜方向一致。
51.本发明实施例还提供一种高效的树脂切换系统的切换方法，包括以下步骤：
52.使用储罐的液位传感器检测到树脂液位下降到树脂出口液面，将液位信号发送至控制系统；
53.使用储罐和待切换储罐的压力传感器分别检测对应树脂储罐的压力值，并将压力信号发送至控制系统；
54.控制系统根据两个压力值计算出压力偏差并生成控制信号；
55.以待切换储罐的压力值作为压力设定值，根据压力设定值设定一平衡范围，控制系统根据控制信号及压力设定值平衡范围，控制使用储罐树脂的泄压阀和进气阀的开度，直至两个压力值的偏差达到压力设定值的平衡范围内；
56.控制系统控制使用储罐的阀门关闭同时控制待切换储罐的阀门打开，实现切换。
57.也就是说，本发明的树脂切换系统，通过在切换前，将待切换储罐的压力值作为压力设定值且在控制系统设置压力设定值的平衡范围，并获取使用储罐的压力值，通过压力偏差控制使用储罐的泄压阀和进气阀的开度，从而使得使用储罐和待切换储罐的压力差在平衡范围内，两者之间不存在压力差，避免切换时因不同树脂储罐之间压力发生突变，保证切换后树脂流延帘流不发生波动，不会影响后续生产，实现切换过程中的平稳生产，且不用停机切换，生产效率高效。
58.实施例1
59.生产前，调节程序的pid参数设定压力设定值的平衡范围为
±
0.0005mpa。第一树脂储罐11树脂处于保存待用状态也即为待切换储罐，罐体压力为0.1877mpa，第二树脂储罐12树脂处于消耗状态也即为使用储罐，随着液位不断下降，压力随之变小，当液位降至10％时，罐体压力降至0.1812mpa。控制系统采集到液位信号并给出提示，操作人员确认进入切换程序，第二进气阀8与第二树脂储罐12泄压阀开始动作，压力持续回升，最终稳定至0.1872mpa。此时满足程序控制要求，控制系统给出控制指令，关闭第二阀门6，开启第一阀门1，完成切换。15min后，制膜端流延帘流出现轻微晃动，但不影响流延状态，成膜后自动膜厚仪上厚度已波动较小，检测结果为
±
0.9μm。本批次生产薄膜厚度为25μm，厚度公差要求为25
±
1μm，判定为合格。
60.实施例2
61.切换前，调节程序的pid参数设定压力设定值的平衡范围为
±
0.0005mpa。第二树
脂储罐12树脂处于保存待用状态也即为待切换储罐，罐体压力为0.1860mpa，第一树脂储罐11树脂处于消耗状态也即为使用储罐，随着液位不断下降，压力随之变小，当液位降至10％时，罐体压力降至0.1773mpa。控制系统采集到液位信号并给出提示，操作人员确认进入切换程序，第一进气阀3与第一泄压阀4开始动作，压力持续回升，最终稳定至0.1855mpa。此时满足程序控制要求，控制系统给出控制指令，关闭第一阀门1，开启第二阀门6，完成切换。15min后，制膜端流延帘流平稳运行，成膜后自动膜厚仪上厚度已波动较小，检测结果为
±
0.8μm。本批次生产薄膜厚度为25μm，厚度公差要求为25
±
1μm，判定为合格。
62.实施例3
63.切换前，调节程序的pid参数设定压力设定值的平衡范围为
±
0.0003mpa。第一树脂储罐11树脂处于保存待用状态也即为待切换储罐，罐体压力为0.1853mpa，第二树脂储罐12树脂处于消耗状态也即为使用储罐，随着液位不断下降，压力随之变小，当液位降至10％时，罐体压力降至0.1799mpa。控制系统采集到液位信号并给出提示，操作人员确认进入切换程序，第二进气阀8与第二树脂储罐12泄压阀开始动作，压力持续回升，最终稳定至0.1850mpa。此时满足程序控制要求，控制系统给出控制指令，关闭第二阀门6，开启第一阀门1，完成切换。15min后，制膜端流延帘流出现平稳运行，但不影响流延状态，成膜后自动膜厚仪上厚度已波动较小，检测结果为
±
0.9μm。本批次生产薄膜厚度为25μm，厚度公差要求为25
±
1μm，判定为合格。
64.实施例4
65.切换前，调节程序的pid参数设定压力设定值的平衡范围为
±
0.0003mpa。第二树脂储罐12树脂处于保存待用状态也即为待切换储罐，罐体压力为0.1884mpa，第一树脂储罐11树脂处于消耗状态也即为使用储罐，随着液位不断下降，压力随之变小，当液位降至10％时，罐体压力降至0.1789mpa。控制系统采集到液位信号并给出提示，操作人员确认进入切换程序，第一进气阀3与第一泄压阀4开始动作，压力持续回升，最终稳定至0.1881mpa。此时满足程序控制要求，控制系统给出控制指令，关闭第一阀门1，开启第二阀门6，完成切换。15min后，制膜端流延帘流平稳运行，成膜后自动膜厚仪上厚度已波动较小，检测结果为
±
0.7μm。本批次生产薄膜厚度为25μm，厚度公差要求为25
±
1μm，判定为合格。
66.实施例5
67.切换前，调节程序的pid参数设定压力设定值的平衡范围为
±
0.0001mpa。第一树脂储罐11树脂处于保存待用状态也即为待切换储罐，罐体压力为0.1903mpa，第二树脂储罐12树脂处于消耗状态也即为使用储罐，随着液位不断下降，压力随之变小，当液位降至10％时，罐体压力降至0.1812mpa。控制系统采集到液位信号并给出提示，操作人员确认进入切换程序，第二进气阀8与第二树脂储罐12泄压阀开始动作，压力持续回升，最终稳定至0.1902mpa。此时满足程序控制要求，控制系统给出控制指令，第二阀门6，开启第一阀门1，完成切换。15min后，制膜端流延帘流出现轻微晃动，但不影响流延状态，成膜后自动膜厚仪上厚度已波动较小，检测结果为
±
1.0μm,。本批次生产薄膜厚度为25μm，厚度公差要求为25
±
1μm，判定为合格。
68.实施例6
69.切换前，调节程序的pid参数设定压力设定值的平衡范围为
±
0.0001mpa。第二树脂储罐12树脂处于保存待用状态也即为待切换储罐，罐体压力为0.1811mpa，第一树脂储罐
11树脂处于消耗状态也即为使用储罐，随着液位不断下降，压力随之变小，当液位降至10％时，罐体压力降至0.1816mpa。控制系统采集到液位信号并给出提示，操作人员确认进入切换程序，第一进气阀3与第一泄压阀4开始动作，压力持续下降，最终稳定至0.1812mpa。此时满足程序控制要求，控制系统给出控制指令，关闭第一阀门1，开启第二阀门6，完成切换。15min后，制膜端流延帘流平稳运行，成膜后自动膜厚仪上厚度已波动较小，检测结果为
±
0.5μm。本批次生产薄膜厚度为25μm，厚度公差要求为25
±
1μm，判定为合格。
70.对比例1
71.生产过程中，树脂a储罐处于消耗状态也即为使用储罐，制膜端帘流平稳，成膜后自动膜厚仪上厚度已波动小，检测结果为
±
0.8μm。本批次生产薄膜厚度为25μm，厚度公差要求为25
±
1μm，判定为合格。
72.对比例2
73.切换前，不对树脂第一树脂储罐11、b压力作调节，尝试直接进行切换。第一树脂储罐11树脂处于保存待用状态也即为待切换储罐，罐体压力为0.1890mpa，第二树脂储罐12树脂处于消耗状态也即为使用储罐，随着液位不断下降，压力随之变小，当液位降至10％时，罐体压力降至0.1779mpa。此时控制系统给出控制指令，关闭第二阀门6，开启第一阀门1，完成切换。15min后，制膜端流延帘流出现严重抖动，已无法顺利流延。判定为不合格。
74.对比例3
75.切换前，调节程序的pid参数设定压力设定值的平衡范围为
±
0.0050mpa。第一树脂储罐11树脂处于保存待用状态也即为待切换储罐，罐体压力为0.1942mpa，第二树脂储罐12树脂处于消耗状态也即为使用储罐，随着液位不断下降，压力随之变小，当液位降至10％时，罐体压力降至0.1711mpa。控制系统采集到液位信号并给出提示，操作人员确认进入切换程序，第二进气阀8与第二树脂储罐12泄压阀开始动作，压力持续回升，最终稳定至0.1892mpa。此时满足程序控制要求，控制系统给出控制指令，关闭第二阀门6，开启第一阀门1，完成切换。15min后，制膜端流延帘流出现晃动，但仍能顺利流延，成膜后自动膜厚仪上厚度已波动较大，检测结果为
±
2.1μm。本批次生产薄膜厚度为25μm，厚度公差要求为25
±
1μm，判定为不合格。
[0076][0077]
本发明专利提供了一种高效的树脂切换系统，通过控制树脂储罐压力平衡的方式实现树脂的平稳切换，确保切换过程中树脂帘流稳定，薄膜厚度公差保持可控范围内，实现
切换过程中的稳定生产；从而能够实现在保证生产过程中树脂连续切换的同时，避免不同品质的树脂出现混合，影响产品稳定性，并能够实现“原料-产品”的批次追溯；同时也能够实现不同产品不停机切换，实现连续生产，从而增加了产品产能、降低了生产成本。
[0078]
应当理解的是，本发明的上述具体实施方式仅仅用于示例性说明或解释本发明的原理，而不构成对本发明的限制。因此，在不偏离本发明的精神和范围的情况下所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。此外，本发明所附权利要求旨在涵盖落入所附权利要求范围和边界、或者这种范围和边界的等同形式内的全部变化和修改例。