紫外光固化机的制作方法

本发明涉及一种紫外光固化机，特别地涉及一种可控制胶层厚度的紫外光固化机。

背景技术：

光固化是利用具有一定强度的光为能源，引发具有化学活性的液体配方，在基体表面实现瞬间快速反应的固化过程。常用的光源为紫外光（UV）。工业用的UV波长以200 nm到450 nm为其应用范围。用UV来照射“UV照射可硬化的材料”而使之硬化的过程称为紫外光（UV）固化（UV Curing Process）。UV固化的工业应用为材料表面固化提供了一种先进的加工手段，在上世纪80年代在我国迅速发展，其原理是液态感光材料（加入引发剂或光敏剂的涂料、树脂、胶黏剂或其他）在紫外光辐射下，其中的光引发剂受刺激，产生活性自由基或离子基，从而引发含活性官能团的高分子材料聚合、交联和接枝反应，使感光材料在极短时间内由液态转化为固态。与传统的加热固化、交联剂（固化剂）固化、自然固化不同，UV固化的优点是固化时间短，利于提高生产效率，无挥发或挥发小，比较环保。

市场上使用的紫外光固化机一般由紫外光固化光源、通风系统、散热系统等部分组成。根据应用场所不同，紫外光固化机的大小结构都会有所不同，其中应用于光学胶的紫外光固化机，工厂使用的一般都需要大量生产的机器，故体积较大，各项功能齐全，同时造价昂贵。实验室用小型紫外光固化机结构相对简单，光照强度可调且操作、维护方便，但对于光学胶的厚度不能进行直接的控制。

针对无法直接控制胶层厚度的问题，有在先研究给出了具有参考价值的技术手段。中国专利文献201108881Y公开了一种贴膜涂布机，该涂布机包括控制系统和控制仪，该控制系统连接在厚度测量仪和厚度控制辊轮组之间，厚度测量仪采集贴膜的厚度值并输出至控制系统，控制系统将厚度测量仪所采集的贴膜厚度与预设值进行比较并相应调节第一厚度控制辊轮和第二厚度控制辊轮之间的间距。中国专利文献CN101829642B公开了一种用于钢带保护的光固化涂料的连续涂布及固化装置，该装置设有厚度控制压块，该厚度控制压块由两块压块组成，并带有压力控制装置，通过调节压块间压力达到控制膜厚的目的。但上述方案的机械和控制机构都较为复杂，制造成本高，并不能完全满足实验室紫外光固化机对胶层厚度控制的要求。

技术实现要素：

本发明要解决的技术问题是提供一种体积小、结构简单、制造成本低廉、操作方便的紫外光固化机，能够适应实验室使用需求，可直接调节光学胶厚度，并能通过改变固化时间和光照强度来控制光学胶的固化程度。

为解决上述技术问题，本发明的紫外光固化机包括紫外光固化装置和厚度控制装置，所述紫外光固化装置包括电源、壳体、设置于壳体内的至少一个的紫外光光源及设置于壳体上的散热组件，所述壳体包括底座和上盖，所述底座和所述上盖能够扣合形成的壳内空间，所述厚度控制装置包括下限位体、上限位体以及厚度调节件，至少一个所述厚度调节件置于所述下限位体上，所述上限位体置于所述厚度调节件上，所述厚度调节件使所述下限位体和所述上限位体之间形成与所述厚度调节件厚度相同的间隙。

进一步地，所述电源包括变压器和/或稳压器；所述电源为本发明的紫外光固化机中的用电器（如紫外光光源、散热组件等）供电，所述变压器和/或稳压器与本发明的紫外光固化机中的用电器相适配。

进一步地，所述紫外光固化装置还包括控制面板；所述控制面板可固定设置于所述壳体上，亦可与所述壳体分离设置；在所述控制面板上设置有用于控制本发明的紫外光固化机的用电器的开关、按钮、按键、旋钮等，亦可根据需要在所述控制面板上设置显示装置。

进一步地，所述上限位体为辊轴。

优选的，所述下限位体包括辊轴；必要时，下限位体还包括高度调节体，即当下限位体的辊轴高度不足时，可将下限位体辊轴置于高度适当的高度调节体上。

进一步地，所述厚度控制装置还包括至少一组成对设置的定位杆，所述定位杆之间形成可固定所述上限位体和/或下限位体的卡槽。

进一步地，所述厚度调节件成对地设置于所述下限位体上表面的两端，用以稳定支撑所述上限位体。

进一步地，由于通常情况下待固化材料由基材层和涂覆在基材层上的光学胶构成，当待固化材料通过所述下限位体与所述上限位体之间的厚度等于所述厚度调节件厚度的间隙后，待固化材料的厚度将被固定为该间隙的厚度，所以所述厚度调节件的厚度应当根据实际需要进行设置和调节，使得所述厚度调节件的厚度与待固化材料的厚度相适配。

优选的，所述厚度调节件为塞尺。

更进一步地，可根据需要预制不同厚度的所述塞尺，在不同厚度的所述塞尺的一端通过销连接，所述塞尺可单独或组合使用，能够更加便捷地控制待固化材料的厚度。

优选的，所述下限位体、所述上限位体和所述厚度调节件选用弹性模量较高的材料，如轴承钢等金属材料、氧化铝陶瓷等非金属材料等。

进一步地，本发明的紫外光固化机还包括设置在所述壳体内的水平支撑平台。

优选的，所述水平支撑平台与所述下限位体连接，所述水平支撑平台的上表面与所述下限位体的上表面在同一水平面上，可以保证待固化材料在通过所述厚度控制装置、平顺地进入紫外光固化装置后铺展在所述水平支撑平台上。

优选的，所述水平支撑平台为透明材料制成；进一步优选的，所述水平支撑平台为透明玻璃板。

进一步地，所述紫外光光源设置在所述水平支撑平台的上方和/或下方。

进一步地，所述紫外光光源选用UVA灯管。

进一步地，每个所述紫外光光源设置有独立的光源开关和/或光强调节器，能够单独控制每个紫外光光源的开关和/或亮度，实现对固化过程的控制。

进一步地，所述散热组件包括至少一个的空气交流装置，所述空气交流装置可以对所述壳内空间和所述壳体外部空间进行单向和/或双向空气交流。优选的，所述空气交换装置为排风扇。

优选的，所述空气交流装置设置在所述壳体的上部。

进一步地，所述散热组件还包括冷风机和通风管。

进一步地，所述壳体上设有通风孔，所述通风管通过所述通风孔将所述冷风机与所述壳内空间连通。

优选的，所述通风孔设置在所述底座的侧壁或底壁上，所述通风孔与所述空气交流装置配合在所述壳内空间形成自下而上的冷气流，有利于提高散热效率。

进一步地，本发明的紫外光固化机还包括水平引导平台，所述紫外光固化装置、所述厚度控制装置和所述水平引导平台依次连接。

优选的，所述水平引导平台与所述下限位体连接，所述水平引导平台的上表面与所述下限位体的上表面在同一水平面上，可以保证待固化材料平顺地由所述水平引导平台进入所述厚度控制装置。

本发明的有益效果是本发明的紫外光固化机整机体积小，结构简单，制造成本低廉，操作方便，能够适应实验室使用需求，可直接调节光学胶厚度，并能通过改变固化时间和光照强度来控制光学胶的固化程度。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本发明的具体实施方式作进一步详细的说明。

图1为本发明紫外光固化机具体实施方式的结构示意图（正视）。

图2为本发明紫外光固化机另一种具体实施方式的结构示意图（正视）。

图3为本发明紫外光固化机具体实施方式的结构示意图（俯视）。

图4为本发明紫外光固化机具体实施方式的结构示意图（正视，上盖打开）。

图5为本发明紫外光固化机具体实施方式的结构示意图（俯视，上盖打开）。

图6为本发明紫外光固化机中塞尺的结构示意图（正视）。

图7为本发明紫外光固化机中塞尺的结构示意图（俯视）。

在上述附图中，1a为电源，1b为控制面板，2为壳体，2a为底座，2b为上盖，3为紫外光光源，4为空气交流装置，5为下限位体，5a为高度调节体，6为上限位体，7为厚度调节件，7a为塞尺，7b为销，8为定位杆，8a为卡槽，9为水平支撑台，10a为冷风机，10b为通风管，10c为通风孔，11为水平引导台。

具体实施方式

图1、3、4、5所示紫外光固化机包括紫外光固化装置和厚度控制装置，其中，紫外光固化装置包括电源1a、壳体2、设置于所述壳体2内的至少一个的紫外光光源3以及设置于所述壳体2上的散热组件。壳体2包括底座2a和上盖2b，底座2a和上盖2b能够扣合形成壳内空间；厚度控制装置包括下限位体5、上限位体6和厚度调节件7，至少一个厚度调节件7置于下限位体5上，上限位体6置于厚度调节件7上，厚度调节件7使下限位体5和上限位体6之间形成一个与厚度调节件7的厚度相同的间隙。

电源1a包括变压器和/或稳压器，与本实施例中的用电器（如紫外光光源3、散热组件等）相适配。在本实施例中，电源1a采用变压器和/或稳压器外接工频交流电的形式；在其他有便携需求的情况下，电源1a可采用电池的形式。

紫外光固化装置还包括控制面板1b。在本实施例中，该控制面板1b可固定设置在壳体2上；在其他有远程控制需求的情况下，控制面板1b也可与壳体2分离设置，并通过有线或无线的方式与各用电器相连。设置控制面板1b的目的是将各用电器的控制开关、按钮、按键、旋钮等集中设置，方便使用。

上限位体6的形状可根据实际需求设置，只要能够满足该上限位体6的下表面与待固化材料上表面紧密接触即可。在本实施例中，上限位体6为辊轴，该上限位体6的辊轴下沿与待固化材料上表面、厚度调节件7的上表面相切，能够高效地控制胶层厚度。

下限位体5的形状也可根据实际需求设置，只要能够满足该下限位体5的上表面能够承载厚度调节件7、待固化材料即可。在本实施例中，下限位体5为辊轴，该下限位体5的辊轴上沿与待固化材料下表面、厚度调节件7的下表面相切，不仅能够支撑厚度调节件7和待固化材料，而且能够配合上限位体6高效地控制胶层厚度；当下限位体5的辊轴高度不足以满足需求时，可将下限位体5的辊轴置于高度适当的高度调节体5a上。在另一实施例中，如图2所示，下限位体5为水平平台。

厚度控制装置还包括至少一组成对设置的定位杆8，该定位杆8之间形成可固定上限位体6和/或下限位体5的卡槽。在本实施例中，厚度控制装置包括两组成对设置在上限位体6和下限位体5两端的定位杆8，将上限位体6和下限位体5固定于卡槽内。

在本实施例中，厚度调节件7成对地设置于下限位体5上表面的两端，用以支撑上限位体6。由于通常情况下待固化材料由基材层和涂覆在基材层上的光学胶构成，当待固化材料通过下限位体5与上限位体6之间的厚度等于厚度调节件7厚度的间隙后，待固化材料的厚度将被固定为该间隙的厚度，所以厚度调节件7的厚度应当根据实际需要进行设置和调节，使得厚度调节件7的厚度与待固化材料的厚度相适配。该成对设置的两个厚度调节件7的厚度可以相同，也可以不同。使用两个厚度相同的厚度调节件7，得到的待固化材料的胶层厚度是均匀的；使用两个厚度不同的厚度调节件7，得到的待固化材料的胶层是具有连续厚度梯度的。通常情况下，使用本发明紫外光固化机的厚度控制装置可控制的胶层厚度为20μm～1000μm。

厚度调节件7的形状和数量可根据实际需求进行设置。在本实施例中，如图6、图7所示，厚度调节件7为扁平状的塞尺7a。在本实施例中，根据实际需要预制不同厚度的塞尺7a，在不同厚度的塞尺7a的一端通过销7b连接。在实际应用中，塞尺7a可单独使用，也可组合使用，能够更加便捷地控制待固化材料的胶层厚度。

在本实施例中，下限位体5的辊轴、上限位体6的辊轴选用弹性模量为大于200 GPa的镍铬轴承钢辊；塞尺7a由于其厚度远小于其长度，选取普通钢材制作。

本发明的紫外光固化机还包括设置在壳体2内的水平支撑平台9。在本实施例中，水平支撑平台9与下限位体5相连，水平支撑平台9的上表面与下限位体5的上表面在同一水平面上，可以保证待固化材料在通过厚度控制装置、平顺地进入紫外光固化装置后铺展在水平支撑平台9上。通常情况下，水平支撑平台9选用表面平整、物理化学性质稳定的材料，同时考虑到固化效果，水平支撑平台9还应选用紫外光透射率高材料，以便紫外光可以照射到待固化材料的下部。在本实施例中，水平支撑平台选用透明玻璃板。

壳体2内的紫外光光源3可以根据实际需求设置在水平支撑平台9的上方和/或下方。在本实施例中，水平支撑平台9的上方和下方分别设置4个UVA灯管，每个UVA灯管均设置有独立的光源开关和/或光强调节器，能够单独控制每个紫外光光源的开关和/或亮度，实现对固化过程的控制。

散热组件包括至少一个空气交流装置4，该空气交流装置4可以对壳内空间和壳体2外部空间进行单向和/或双向空气交流。在本实施例中，该空气交流装置4为排风扇。在本实施例中，该空气交流装置4设置在壳体2的上部。

散热组件还包括冷风机10a和通风管10b，在壳体2上还设有通风孔10c。通风管10b通过通风孔10c将冷风机10a与壳内空间连通。在本实施例中，通风孔10c设置在底座2a的侧壁或底壁上，该通风孔10c与空气交流装置4配合在壳内空间形成自下而上的冷气流，有利于提高散热效率。

在本实施例中，本发明的紫外光固化机还包括水平引导平台11，紫外光固化装置、厚度控制装置和该水平引导平台11依次连接。在本实施例中，该水平引导平台11的上表面与下限位体5的上表面在同一水平面，可以保证待固化材料平顺地由水平引导平台11进入厚度控制装置。

操作人员可将预先制作待固化材料，该待固化材料由依次层叠的第一离型膜层、光学胶层和第二离型膜层组成。使用本发明的紫外光固化机时，操作人员根据需要将选择合适厚度的塞尺7a，并将该塞尺7a设置在上限位体6和下限位体5之间，使得上限位体6和下限位体5之间形成合适厚度的间隙。操作人员将待固化材料由水平引导平台11一侧、经由该间隙、送入壳体2中并铺展在水平支撑平台9上，随后将底座2a和上盖2b闭合，根据需要开启适当数量紫外光光源3，同时开启空气交流装置4和冷风机10a，使得待固化材料在壳体2的紫外光环境下进行固化过程，待固化完成后即可将带待固化材料从壳体2中取出。

为了验证本发明的紫外光固化机对胶层厚度控制能力，发明人采用日本三丰公司（Mitutoyo）生产的547-321型数字厚度测定仪测定使用本发明的紫外光固化机得到的光学胶产品的胶层厚度。该光学胶产品的大小为210 mm×297 mm，其结构为依次层叠的第一离型膜层、光学胶层和第二离型膜层，其中第一离型膜层和第二离型膜层的厚度为75 μm。测试时，在该光学胶产品表面上随机选取8个测试点进行厚度测试，观测光学胶层的实际厚度，观测结果见下表:

从上表中可以看出，使用本发明的紫外光固化机得到的光学胶产品，实际光学胶层厚度的误差均在±5 μm以下，完全能够满足实验室对光学胶层厚度控制的要求。

虽然结合附图对本发明进行了说明，但是附图中公开的实施例旨在对本发明优选实施方式进行示例性说明，而不能理解为对本发明的一种限制。虽然本发明总体构思的实施例已被图示和说明，本领域普通技术人员将理解，在不背离本发明构思的原则和精神的情况下，可对实施例作出改变，本发明的范围以权利要求和它们的等同物限定。