CN114559688A - 一种能够耐久使用的光致变色pet膜生产工艺 - Google Patents

Abstract

一种能够耐久使用的光致变色PET膜制备工艺，包括将WO₃、TiO₂与ZnO分子比为22:1:1‑15:1:1的复合溶胶中加入浓度8%的丙三醇溶液，形成光致变色液；将PET基膜传输至浸泡釜中，经过垂直浸泡、斜向浸泡、控液、烘干后，上引导辊引导上覆膜，下引导辊引导PET基膜和下覆膜，三者压合终成结构为上覆膜‑上光致变色层‑PET基膜‑下光致变色层‑下覆膜的成膜。如此成膜具有均匀优异的光学性能，同时避免了膜间剥离，且使用耐久度更好。

Description

一种能够耐久使用的光致变色PET膜生产工艺

技术领域

本发明内容属于材料科学，特别地，涉及一种耐久使用的光致变色PET膜生产工艺。

背景技术

随着科学技术的不断发展和人类社会的进步，人们对于物质材料的要求也不断提高。在各种新型材料中，光致变色材料由于在激发光的照射下能够发生可逆颜色变化而备受科研工作者们的青睐。它在光信息存储、大面积数据显示，智能玻璃和军事防伪等领域有巨大的应用前景。

光致变色现象是化合物受到一定波长的光照射时，经过一系列的化学反应转变为另一种颜色的产物；由于反应前后物质分子结构或电子组态的改变而导致其吸收光 谱发生明显的变化，体现为变色。变色后产物在另一波长光的照射或加热的作用下，又能发生可逆反应恢复到原来的状态。光致变色聚酯薄膜是光致变色材料的一类重要产品，与块体材料相比，薄膜材料有着易延展、低厚度等优势，且具备一些独特的力、声、热、电、光等物理特性，因此在细分行业有着巨大的应用优势。

现有技术中，通常通过对PET膜喷涂或涂覆光致变色液后进行覆膜压制，从而形成PET基膜-光致变色层-覆膜层的三层薄膜结构。但制备这种结构的薄膜对涂覆过程中PET基膜的平整度要求非常高，PET基膜在生产线上由于与传输辊、传输带之间的空气会导致其不够平整，由此会导致涂覆过程中出现光致变色液不均匀甚至出现气泡，从而导致在成膜后变色、退色的效果不一致。

同时，浸泡的方式虽然能解决喷涂、涂覆工艺的缺陷，但为了制作上述三层膜结构，浸泡完毕后需要对基膜背向的光致变色液进行清洗，增加了额外的工艺，过于复杂。

而且，上述三层的薄膜结构对光致变色层的厚度要求较高，若不达标则影响变色效果。为了获得更明显的变色效果，则需要涂覆更厚的光致变色液，但这使得膜层之间更易发生剥离。

为此，如何能获得更为明显变色效果、更均匀的变色性能、且成膜机械性能良好的快捷制备工艺是亟待解决的问题。

此外，对薄膜光致变色性能的检验和验证是薄膜生产不可或缺的重要环节，传统方法是通过专用仪器对薄膜的光致变色性能进行验证，衡量其性能是否符合光致变色的性能要求。传统的测量仪器包括分光光度计、光谱仪、扫描电子显微镜、透射电子显微镜、衍射仪等，这些仪器测量精度高，但通常价格昂贵，且专业性强，操作相对复杂，通常用于对产品样品进行抽样检测，不适用于工厂生产线的大规模生产中。

现有技术中也有使用图像处理方式进行快速检测的手段，但常规图像处理技术并未对生产线上薄膜检测的困难进行专门设计，并不适用于聚酯薄膜生产线，通常检测误差率较高，无法在工厂中实际使用。

发明内容

为解决上述一个或多个问题，以及实施例中提到的问题，现提出如下方案。

一种能够耐久使用的光致变色PET膜生产工艺，

（一）光致变色液制备：将WO₃、TiO₂与ZnO分子比为22:1:1-15:1:1的复合溶胶中加入浓度8%的丙三醇溶液，形成光致变色液；

（二）利用光致变色液、PET基膜、覆膜制备光致变色PET膜：

（1）PET基膜传输至浸泡釜中，并垂直进入实现垂直浸泡，浸泡长度L3；

（2）垂直浸泡的PET基膜通过转向辊在浸泡釜中进行斜向上传输，斜向浸泡长度为L1；

（3）PET基膜在斜向上传输出液面后，继续传输，控除多余液体，控液长度为L2；

（4）控液完毕后PET基膜由烘干装置进行干燥，烘干长度为L4；

（5）当光致变色液能够牢固附着在PET基膜双面后，上引导辊引导上覆膜，下引导辊引导PET基膜和下覆膜，三者通过压辊进行压合，压合完毕后将复合膜送至热辊进行热压，并最终成结构为上覆膜-上光致变色层-PET基膜-下光致变色层-下覆膜的成膜；

其中，垂直浸泡长度、斜向浸泡长度、控液长度、烘干长度满足：

1.2*L3<L1<2.5*L3；

1.7*L1<L2<3.3*L1；

3.4*L1<L4<5.6*L1。

还包括将成膜进行光学性能检测。

浸泡釜中设置有液位传感器，用于测量光致变色液的液位，从而加减光致变色液保证L3的距离不变。

0.5m<L3<1m。

WO₃、TiO₂与ZnO分子比为20:1:1。

WO₃、TiO₂与ZnO分子比为18:1:1。

PET基膜和下覆膜在下引导辊处重合，且PET基膜位于上侧，下覆膜位于下侧。

所述烘干采用上下侧同时烘干的方式。

在控液时，去除的光致变色液流入浸泡釜中。

最终成膜结构为上覆膜-上光致变色层-PET基膜-下光致变色层-下覆膜。

本发明的发明点及技术效果：

1、制备了适合浸泡附着工艺的光致变色液，特别是添加了丙三醇，以及优化了配比，使得该液体能够与浸泡、控液、烘干流程相互配合，实现了光学性能好，不易剥离的PET膜。

2、优化了成膜方式，采用上覆膜-光致变色层-基膜-光致变色层-下覆膜的成膜方式，使得浸泡工艺成为可能。通过在基膜两侧均通过浸泡附着光致变色液，可以获得单层较薄的光致变色层，避免膜层剥离，同时整体成膜光学性能更优秀，且耐久性更佳。

3、优化了浸泡、控液、烘干区域的长度，使得光致变色能够更均匀牢固地附着在基膜上，避免了成膜后的光学性能不均匀的问题。

附图说明

图1光致变色膜的制备设备示意图，

图2光致变色膜的检测设备示意图。

具体实施方式

（一）光致变色溶胶液的制备

第1步：WO₃溶胶的制备：将超纯水中加入Na₂WO₄·2H₂O，搅拌溶解，并加入无机酸溶液酸化至PH=4得到WO₃溶液。将超纯水中加入草酸溶解，溶解过程中进行加热搅拌，得到草酸溶液。加热温度为45-63℃，搅拌时间为5-10min。将WO₃溶液和草酸溶液混合，并加入超纯水进行稀释搅拌，静置6-10h后形成无色透明的 WO₃溶胶，浓度为0.3M。

第2步：TiO₂溶胶的制备：将C₁₆H₃₆O₄Ti（钛酸丁酯）加入到无水乙醇中，再向溶液中加入超纯水使之发生缩聚反应，制备得到溶胶浓度为0.3 M的 TiO₂溶胶。

第3步：ZnO溶胶的制备：将(CH₃COO)₂Zn·2H₂O溶解于无水乙醇溶液中，形成悬浊液，加入表面活性剂，后恒温搅拌形成ZnO溶胶，浓度为0.3M。

第4步：将上述三种溶胶混合并加入加入超纯水稀释，得到浓度为0.2M的光致变色复合溶胶。优选，复合溶胶中WO₃、TiO₂与ZnO的分子比为22:1:1-15:1:1。优选为20:1:1。上述比例为经过大量实验的优选值，若TiO₂与ZnO的比例过低则会降低光致变色的响应性能，而比例过高则会使得溶胶颗粒间发生团聚，后续涂覆在高分子薄膜上时会导致薄膜物理性质下降。且会阻碍下一步骤中丙三醇与WO₃ 分子的接触，降低成膜后的光学性能。在一种实施例中，WO₃、TiO₂与ZnO的分子比也可以为18:1:1。

第5步：在上述复合溶胶液体中加入丙三醇溶液，且保证每10ml复合溶胶液体中添加丙三醇质量为0.3g，对溶液进行混合搅拌，最终形成供使用的光致变色液。优选，丙三醇浓度为5.6-8.5%，优选为8%。由于丙三醇具有较强的推电子能力，且碳链长度恰当，其OH可与WO₃、TiO₂与ZnO分子充分接触，提高光学性能。同时，丙三醇的加入可提高溶胶的润湿性，使其在与薄膜接触时更加均匀，提高均匀性。进一步，以上三种溶胶的比例，以及它们与丙三醇的比例是经过大量实验选择，能够达到最佳的光响应性能和退光性能。同时由于上述配比，特别是丙三醇的适量加入，使得光致变色液的附着性和流动性得到了兼顾，从而更加适合下述浸泡控液的步骤。

（二）光致变色PET膜的制备设备

包括浸泡釜J2、烘干设备J4、上引导棍J8、下引导棍J7、压辊J9、热压辊J10、上转向辊J12、下转向辊J11。

其中浸泡釜中设置有上述光致变色液，上转向辊J12位于浸泡釜输入侧边缘上，下转向辊J11位于浸泡釜内，并位于光致变色液液面下。两个转向辊位置保证其上的PET膜J1通过转向辊垂直进入浸泡釜中，垂直浸入光致变色液的深度为L3。

浸泡釜输出侧设置有上引导辊J8和下引导辊J7。PET膜通过下转向辊后斜向从浸泡釜中传出，并传递至下引导辊。上引导辊用于传输上覆膜J5，下引导辊用于传输浸泡后的PET膜和下覆膜J6，并且使得PET膜位于上下覆膜之间。

浸泡釜中设置有液位传感器J3，用于测量光致变色液的液位，从而加减光致变色液保证L3的距离不变。

在浸泡釜和引导辊之间的烘干段设置有烘干装置J4，用于烘干从浸泡釜中传输出来的PET膜。所述烘干采用上下侧同时烘干的方式。

压辊9设置于两个引导辊之后，用于将上覆膜、PET基膜、下覆膜压合，形成复合膜。

热压辊J10设置于压辊后，用于将压合的复合膜进行进一步热压，最终成膜。

为了保证光致变色液能够均匀附着在PET基膜上，因此设置了垂直浸泡段（长度L3）和斜向浸泡段（长度L1）。垂直浸泡段为PET基膜垂直入液的位置到下转向辊的位置。斜向浸泡段为下转向辊到PET基膜出液位置。如此可以避免单一垂直浸泡带来的附着力小的问题。同时可以避免水平浸泡带来的后续多余液体较多不易清理的问题。为了去除浸泡完毕的PET膜上多余的光致变色液，还设置了从PET膜出液面的位置到烘干起点形成控液段（长度L2），控液段去除的液体流入浸泡釜中。为了增加光致变色液的附着力，设置了烘干段（长度L4）。为了综合保证光致变色液能够均匀附着、无残留且后续能够与覆膜高效融合，从而实现更佳的光学性能，避免变色或退色过程中出现的色彩不一致，以及覆膜过程中的气泡，根据PET膜和光致变色液的附着特点，经过大量实验，设置参数如下：

1.2*L3<L1<2.5*L3；

1.7*L1<L2<3.3*L1；

3.4*L1<L4<5.6*L1；

作为为上述光致变色液的一种优选配置，L1=2*L3，L2=2.5*L1，L4=4*L1，0.5m<L3<1m。

如此可以保证光致变色液能够牢固、均匀且较为薄的附着在两侧基膜上。

（三）光致变色PET膜的制备方法

现有技术中，通常通过对PET膜喷涂或涂覆光致变色液后进行覆膜压制，从而形成PET基膜-光致变色层-覆膜层的三层薄膜结构。但制备这种结构的薄膜对涂覆过程中PET基膜的平整度要求非常高，PET基膜在生产线上由于与传输辊、传输带之间的空气会导致其不够平整，由此会导致涂覆过程中出现光致变色液不均匀甚至出现气泡，从而导致在成膜后变色、退色的效果不一致。

同时，浸泡的方式虽然能解决喷涂、涂覆工艺的缺陷，但为了制作上述三层膜结构，浸泡完毕后需要对基膜背向的光致变色液进行清洗，增加了额外的工艺，过于复杂。

而且，上述三层的薄膜结构对光致变色层的厚度要求较高，若不达标则影响变色效果。为了获得更明显的变色效果，则需要涂覆更厚的光致变色液，但这使得膜层之间更易发生剥离。

为此，本发明提出了五层结构的复合膜，即覆膜层-薄光致变色层-PET基膜层-薄光致变色层-覆膜层。如此，不仅可以减少单一光致变色层的厚度，避免层间剥离，又整体上提高了光致变色物质的用量，从而获得更明显的光致变色效果。更重要的是，如此可以巧妙地使用浸泡工艺，既避免了多余光致变色液的浪费和处理麻烦，又解决了涂覆、喷涂工艺对基膜平整度要求高的问题。具体制备方法如下：

（1）PET基膜传输至浸泡釜中，并垂直进入浸泡釜中实现垂直浸泡，浸泡长度L3。

（2）垂直浸泡的PET基膜通过转向辊在浸泡釜中进行斜向上传输，斜向浸泡长度为L1。

（3）PET基膜在斜向上传输出液面后，继续斜向上传输，进行控干基膜表面残留的多余液体。控液长度为L2。

（4）控液完毕后PET基膜继续传输，并由烘干装置进行干燥，烘干长度为L4。

（5）当光致变色液能够牢固附着在PET基膜双面后，将PET基膜、上覆膜、下覆膜通过压辊进行压合，压合完毕后将复合膜送至热辊进行热压，并最终形成结构为上覆膜-上光致变色层-PET基膜-下光致变色层-下覆膜的成膜。

通过控制光致变色液成分配比，垂直浸泡、斜向浸泡、控液长度、烘干长度的设置，实现了光致变色层厚度约为常规厚度的1/3-2/3，但同时光致变色效果比常规光致变色膜提高27-43%，同时层间剥离概率降低14%。

（四）光学性能在线检测设备及方法

1、检测设备

在检测区包括检测传送带B4，位于检测传送带上侧的光照源B1、变色检测摄像机B2，位于检测传送带下侧的退色检测摄像机B3。

其中切割完毕的光致变色聚酯薄膜B5位于传送带上。优选的，传送带设置静电发生装置，可以使得传送带携带静电，从而使得薄膜能够平整的吸附在传送带上，提高检测精度。

光照源位于传送带上侧，可根据传送带速度、光照时间设置光照源数量。

变色检测摄像相机位于传送带上侧，同时位于传送带传送的末端，用于采集在光照完毕后被传送至末端的薄膜变色图像。

退色检测摄像机位于传送带下侧，位于传送带的始端，用于采集在退光完毕后薄膜退色图像。

薄膜被传送带吸附，从始端开始转至上侧，接受光照并变色，在变色图像采集完毕后转至传送带下侧，并进行一定时间的退光，接受退光图像采集。完毕后，可传输至生产线下一步骤。

2、光致变色聚酯薄膜变色、褪色检测的流程

利用可控制的自动匀速传送带装置控制光致变色薄膜的变色、褪色及相应的自动检测，将待检测薄膜安装于传送带上，并在传送带一侧上方安装用于激发薄膜变色的光照源，在传送带的两端安装用于检测薄膜变色情形的摄像机；当薄膜随传送带移动时，在光照源一侧的薄膜由于受到光照源的持续光照激发变色；传送带一端的摄像机拍摄已经受到一定时间光照的薄膜图像，并根据智能算法判别薄膜是否如预期变色；薄膜随传送带转动至另一侧，不再受到光照源光照，故褪色为基本颜色；传送带另一端的摄像机拍摄褪色后的薄膜图像，并根据智能算法判别薄膜是否如预期褪色。

所述传送带装置，用于固定待测薄膜，能够匀速运动，使薄膜能够均匀受到光照；传送带长度与匀速转动速度视光致变色聚酯薄膜变色所需要的激发时间与褪色时间而定，取二者的较大值确定传送带长度与转动速度的比值；视薄膜材料的数量与安装场地空间确定传送带长度的绝对值。

所述光照源，安装于传送带一侧的上方，用于激发薄膜变色，并使传送带另一侧不受光照，使薄膜具备褪色条件；视需要连续照射的时间和传送带的转动速度，安装适当数量的光照源保持一定时间的光照。

所述摄像机，安装于传送带两端两侧，分别用于检测薄膜变色、褪色的情形；摄像机以一定帧率拍摄图像并实施自动检测，拍摄帧率视传送带转动速度设置为合适的值。

自动检测开始前，在传送带的一侧布置光照源，视光照源覆盖传送带的长度

布 置适当数量的光照源，

，

表示传送带转动的线速度，

表示薄膜变色所需要 的最短激发时间。

视薄膜褪色所需要的最短时间

和传送带转动的线速度计算长度

。传 送带的实际安装长度

取两者的大值：

，且符合安装现场空间要求。若安 装现场空间较小，可通过适当降低传送带转动的线速度

，保证在较小空间内让薄膜获得 充分的反应时间即可。

检测步骤：

（1）将待检测的薄膜安装于传送带不受光照的一侧，且对齐传送带的始端；所述始端，指传送带接受光照一侧并视转动方向而定的起始端，其相对的一端称为末端。

在传送带的始端、末端分别安装两台摄像机。开启光照源，开启摄像机，摄像机时钟与传送带转动时钟保持同步。

（2）启动传送带，传送带转动；传送带将薄膜带至上侧受光照的一侧，并匀速传输薄膜，光照源照射薄膜。照射完毕后，薄膜被传送带传送至末端，在末端被变色检测摄像机采集被光照后的变色图像。

传送带转动过程中，两台摄像机以帧率

拍摄图像。帧率

能够保证摄像机完整 拍摄随传送带转动的薄膜。假设摄像机能够拍摄的延传送带转动方向的视场距离为

，则 应有

。

（3）薄膜在传送带上转过末端后，又转至下侧不受光照的一侧，开始退光操作。

（4）传送带转动一周后，薄膜回到初始位置；此时退色检测摄像机采集薄膜退色图像。

（5）将图像送至服务器中，利用下述方法和/或模型进行识别检测，确定变色性能和退色性能是否符合要求，并对不符合要求的区域进行标记。

关闭光照源。传送带继续转动半周，停止。关闭两台摄像机。

更进一步的，若意图检测薄膜在反复受到光照条件和退光条件影响时的光学响应性能。还可以在传送带完成一周转动后不停止，继续循环上述步骤（1）-（4）的操作。循环次数和频率由检测需求而定。

上述步骤完成后，两台摄像机分别拍摄到若干张图像，采取后续步骤对图像进行处理，并进一步实施光致变色聚酯薄膜的性能验证。由此，可以应用于生产线中，对一张薄膜进行检测，并准确判别出薄膜不符合变色退色要求的部位。

这里指出的是，由于该方法用于生产线上，因此两个摄像机是连续拍摄的。由此可以不停机地检测生产线上聚酯薄膜的每个部位的性能。

3、光致变色聚酯薄膜的检测算法

步骤1：采集变色图像和退色图像。具体可参见上述过程。

步骤2：基于图像的光致变色聚酯薄膜检测和定位

从步骤1获取的图像中检测光致变色聚酯薄膜在图像中的覆盖范围和位置，并输出相应坐标。

可知光致变色聚酯薄膜在变色后和退色后的光谱近似分布，表现为薄膜在图像中的颜色色调分布。假设采集到一幅数字图像Image，其具有RGB（红绿蓝）三个通道，首先将其变换至HIS（色调、饱和度、亮度）空间，使其颜色色调分量独立。定义：

表示将Image由RGB空间转至HSI空间的映射 关系。R、G、B分别表示彩色图像Image的红、绿、蓝三色通道，H、S、I分别表示彩色图像Image 的色调、饱和度、亮度三通道。

表示取最小值函数。

表示颜色空间的相位，定义如下。

表示反余弦函数。

预先选取若干张聚酯薄膜的样本图像，所有样本图像构成集合

，包括光 致变色聚酯薄膜在变色后和退色后的两类图像

与

，

，并分别计算每张图像

的颜色色调通道

，根据图像分类，求取退色后颜色色调的均值

和变色后颜色色调的均值

。

设x, y表示图像中某通道单个像素的空间坐标，则

表示图像

的色调通道H中坐标为x, y的像素。设像素取值范围为[0, 1]，并划分为256个灰阶。

对于一张图像

，定义集合

：

表示退色后的图像

中所有色调值满足式(3)的像素坐标的集 合。同理，定义集合

：

表示变色后的图像

中所有色调值满足式(4)的像素坐标的集合。

上述二式中，

、

表示预定义的经验阈值，作为优选，取

5。

将新的未知图像与已知样本图像的色调进行比较，并根据式(3)、(4)获取图像中色调与样本图像相近的像素坐标，可以近似获得聚酯薄膜在一张未知图像中的位置，并推断薄膜的变色状态。

步骤3基于像素的聚酯薄膜变色状态判别模型及其判别

根据步骤2所述样本图像及样本图像中满足条件的像素坐标训练一个判别模型，用于识别一张图像中是否包括聚酯薄膜，及聚酯薄膜的变色、退色状态；模型训练完成后，将待检测的图像输入模型，模型自动输出对输入图像的判别结果，即图像中是否包含聚酯薄膜，及聚酯薄膜的变色、退色状态。

训练前，准备若干包括退色后、变色后聚酯薄膜的样本图像，可使用步骤2所述样 本图像集合

。并另行准备若干不包含聚酯薄膜的样本 图像。

对于一张图像

，定义与其对应的二维矩阵

、

：

可知，

、

为与原图像Image空间尺寸相当的二维矩阵，如果原图像中某 个位置的像素与退色后样本的色调接近（满足式(3)），那么

，否则

；

同理。采用M、N矩阵简化了计算过程，提高了计算效率和准确性。

进一步的，定义：

式(7)中，

表示卷积运算，卷积窗口均为31，即：

表示卷积窗口的权重，

表示卷积窗口中的空间坐标，并取整数。

为 偏置变量。

、

表示前述式(5)(6)中矩阵M、N相应坐标的值。

表示一非线性函数，又称为激励函数，定义如下：

式(9)中，

表示激励函数收敛速度参数，用于控制激励函数的收敛速度，对模型性 能有一定影响，作为优选值，取

.

式子(7)定义的卷积窗口用于提取图像中的低尺度空间分布特征，描述了图像的局部像素分布，该分布特征与样本图像相关，可用于识别聚酯薄膜的变色状态。

进一步的，定义：

式中，

表示取窗口最大值，p, q表示最大值窗口中的空间坐标，并取整 数。

为一偏置变量。

、

表示前述式(7)中矩阵

、

相应 坐标的值。

上式用于将输入矩阵降采样。

进一步的，定义：

式中，

表示与矩阵

、

中坐标

对应的线性权重，

、

表 示式(10)中矩阵对应坐标的值，

为一偏置变量。

为式(9)定义的激励函数。

上式用于提取降采样后输入矩阵的空间分布特征，即图像的高尺度空间分布特征，描述了图像的整体像素分布，同样用于识别聚酯薄膜的变色状态。

进一步的，定义：

式中，

、

分别表示与矩阵

对应坐标处的线性权重，

表示式 (11)中矩阵E对应坐标的值。

式(12)将前述建模的图像特征分别与待识别的状态变量关联起来。

是一个二元 向量，其元素

，

。当

时，表示输入图像Image中包含聚酯薄膜，此 时，当

时，表示图像Image中包含的是退色后的聚酯薄膜，当

时，表示图像 Image中包含的是变色后的聚酯薄膜；否则，当

时，表示图像Image中不包含退色后的 聚酯薄膜，也不包含变色后的聚酯薄膜。

式(5)-(12)联合定义了基于像素的聚酯薄膜变色状态判别模型。其中，式(5)、(6) 所定义

、

为模型的输入，式(12)所定义

为模型输出。模型的训练方 法如下。

如前所述，准备若干图像样本，并根据式(5)、(6)与步骤2中定义，获取每张图像样 本所对应的矩阵

、

。

为模型(7)-(12)的各项参数赋予初始值，其中线性权重可赋值为1，偏置变量可赋值为0.

根据模型(7)-(12)、输入

、

计算对应的输出

。

根据样本图像是否包含聚酯薄膜，及对应变色状态，为每个样本赋予一组真值

计算模型输出值与真值的差值：

并利用后向传播算法根据(13)迭代计算求取

的极小值。式中

、

为控制参数， 满足

，根据样本数据适当调整

、

的值，有助于提高模型的性能。相应的，可取 优选值

,

.

当

达到极小值后，相应的线性权重、偏置变量等迭代参数为模型的最优解。模型 训练完毕。

给定一张待判别的测试图像，将图像根据式(5)、(6)与步骤2中定义获取对应的模型输入，并输入模型，获取输出值。

如果输出

，并且

，则认为测试图像中包括变色后的聚酯薄膜；如果 输出

，并且

，则认为测试图像中包括退色后的聚酯薄膜；否则如果

， 则认为测试图像中不包括聚酯薄膜。

通过上述具体算法设计及激励函数、代价函数的设定，使得该方法能够适用于聚酯薄膜生产线上，能够准确判断变色性能和退光性能。

步骤4基于模型的光致变色聚酯薄膜性能验证

当进入检测过程后，传送带匀速转动，摄像机以一定帧率拍摄图像，并将图像根据步骤2、3方法计算对应的判别输出值，并将拍摄的时间戳与判别输出关联保存，以便实施性能验证。

根据传送带的转速与经过时间戳，可定位特定时间戳所对应流经摄像机处的待检 测薄膜。设待检测薄膜长度为

，传送带长度

，传送带转动的线速度

。传送带开始转动 时设为时间戳参照零点。则经过

时，薄膜的始端经过薄膜变色检测摄像机，经过

时，薄膜的末端离开薄膜变色检测摄像机。在

期间，如果薄膜变色检测摄像 机的拍摄图像经过模型判别不包括变色后的聚酯薄膜区域，则记录该区域性能不达标，并 同时记录对应的图像与时间戳。经过

时，薄膜的始端经过薄膜褪色检测摄像机，经 过

时，薄膜的末端离开薄膜褪色检测摄像机。在

期间，如果薄膜褪色检测 摄像机的拍摄图像经过模型判别不包括退色后（即褪色后）的聚酯薄膜区域，则该区域记录 性能不达标，并同时记录对应的图像与时间戳。

采用高精度分光光度计对测试样本进行手工检验，并与本文所述方法的自动验证方法进行比较，对比结果参见下表。其中，对照测试样本共700份（对应包括700张聚酯薄膜的图像），其中包括变色后达标的聚酯薄膜样本及其图像为300份，褪色后达标的聚酯薄膜样本及其图像为200份，变色后与褪色后不达标的聚酯薄膜样本及其图像各为100份。根据对比测试结果，检测正确率为(287+192+94+91)/700*100%=94.9%。

可见本文方法与经典人工配合各种设备方法相比验证正确率在可接受的范围内如下表，但所用时长大大减少（时长减少95%以上）。更重要的是，由于效率非常高，该方法可以对所有产品进行生产线在线快速检查，应用于大规模聚酯薄膜产品的连续检测，而不需要采用人工抽查的方式。考虑到抽查的误差，实际准确率反而比人工要高。

以上仅为优选举例，可以理解，对于任意组分制备的光致变色液均可以采用本发明的薄膜制备工艺和在线检测方法，但本发明的光致变色液成分与薄膜制备工艺为最优配合。

本领域技术人员应认识到，虽然本文已详尽示出和描述了本发明的多个示例性实施例，但是，在不脱离本发明精神和范围的情况下，仍可根据本发明公开的内容直接确定或推导出符合本发明原理的许多其他变型或修改。因此，本发明的范围应被理解和认定为覆盖了所有这些其他变型或修改。

Claims (10)

1.一种能够耐久使用的光致变色PET膜生产工艺，其特征在于：

（一）光致变色液制备：将WO₃、TiO₂与ZnO分子比为22:1:1-15:1:1的复合溶胶中加入浓度8%的丙三醇溶液，形成光致变色液；

（二）利用光致变色液、PET基膜、覆膜制备光致变色PET膜：

（1）PET基膜传输至浸泡釜中，并垂直进入实现垂直浸泡，浸泡长度L3；

（2）垂直浸泡的PET基膜通过转向辊在浸泡釜中进行斜向上传输，斜向浸泡长度为L1；

（3）PET基膜在斜向上传输出液面后，继续传输，控除多余液体，控液长度为L2；

（4）控液完毕后PET基膜由烘干装置进行干燥，烘干长度为L4；

（5）当光致变色液能够牢固附着在PET基膜双面后，上引导辊引导上覆膜，下引导辊引导PET基膜和下覆膜，三者通过压辊进行压合，压合完毕后将复合膜送至热辊进行热压，并最终成结构为上覆膜-上光致变色层-PET基膜-下光致变色层-下覆膜的成膜；

其中，垂直浸泡长度、斜向浸泡长度、控液长度、烘干长度满足：

1.2*L3<L1<2.5*L3；

1.7*L1<L2<3.3*L1；

3.4*L1<L4<5.6*L1。

2.如权利要求1所述的生产工艺，其特征在于：还包括将成膜进行光学性能检测。

3.如权利要求1所述的生产工艺，其特征在于：浸泡釜中设置有液位传感器，用于测量光致变色液的液位，从而加减光致变色液保证L3的距离不变。

4.如权利要求1所述的生产工艺，其特征在于：0.5m<L3<1m。

5.如权利要求1所述的生产工艺，其特征在于：WO₃、TiO₂与ZnO分子比为20:1:1。

6.如权利要求1所述的生产工艺，其特征在于：WO₃、TiO₂与ZnO分子比为18:1:1。

7.如权利要求1所述的生产工艺，其特征在于：PET基膜和下覆膜在下引导辊处重合，且PET基膜位于上侧，下覆膜位于下侧。

8.如权利要求1所述的生产工艺，其特征在于：所述烘干采用上下侧同时烘干的方式。

9.如权利要求1所述的生产工艺，其特征在于：在控液时，去除的光致变色液流入浸泡釜中。

10.如权利要求1所述的生产工艺，其特征在于：最终成膜结构为上覆膜-上光致变色层-PET基膜-下光致变色层-下覆膜。

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