一種溶膠凝膠工藝的提拉法薄膜制備裝置制造方法
【專利摘要】本實(shí)用新型公開(kāi)了一種溶膠凝膠工藝的提拉法薄膜制備裝置，包括隔離支持框架，在隔離支持框架上部安裝有直線電機(jī)，直線電機(jī)與豎直設(shè)置的直線齒條傳動(dòng)連接，直線齒條的下端與橫向設(shè)置的導(dǎo)向臂固定連接，導(dǎo)向臂與水平的支承臺(tái)固定連接；支承臺(tái)上方正對(duì)的隔離支持框架上安裝有基板夾持器，基板夾持器向下連接有鍍膜基板。本實(shí)用新型裝置，通過(guò)基板夾持器和導(dǎo)向臂固定的方式可以實(shí)現(xiàn)正向提拉法鍍膜，還可以通過(guò)支承臺(tái)和導(dǎo)向臂固定的方式可以實(shí)現(xiàn)反向提拉法鍍膜；通過(guò)隔離支持框架和防塵套管將電控部分、機(jī)械傳動(dòng)部分封裝并和提拉制膜工作區(qū)隔離，不會(huì)對(duì)溶膠和鍍膜過(guò)程造成污染、結(jié)構(gòu)緊湊，工作可靠。
【專利說(shuō)明】一種溶膠凝膠工藝的提拉法薄膜制備裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型屬于機(jī)械設(shè)備【技術(shù)領(lǐng)域】，涉及一種溶膠凝膠工藝的提拉法薄膜制備裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]在鋯鈦酸鉛P (L) ZT、鈦酸鍶鋇BST、氧化銦錫ΙΤ0、高溫超導(dǎo)YBC0、柔性太陽(yáng)能薄膜電池等的溶膠凝膠工藝的實(shí)驗(yàn)室研究和工業(yè)化生產(chǎn)中，需要在鍍膜基板表面制備凝膠薄膜。
[0003]常規(guī)的鍍膜基板表面薄膜制備方法有浸入提拉法、旋涂法及流延刮涂法等，其中浸入提拉法(DIP - Coating)因?yàn)橹苽涞谋∧ず穸染鶆?、表面質(zhì)量好、工藝重復(fù)性好等優(yōu)點(diǎn)，尤其適用于膜厚小于Ium之下的薄膜制備，在實(shí)驗(yàn)研究和高質(zhì)量薄膜制備領(lǐng)域受到廣泛使用。目前使用的提拉法薄膜制備裝置，主要是鍍膜基板牽引向上方式制備薄膜，運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)單，但是由于鍍膜基板在提拉過(guò)程中的擺動(dòng)和轉(zhuǎn)動(dòng)難以避免，導(dǎo)致薄膜的膜厚波動(dòng)和表面質(zhì)量惡化，同時(shí)傳動(dòng)運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)直接暴露在溶膠容器上方，工作過(guò)程中易對(duì)溶膠造成污染，影響薄膜質(zhì)量。另外，對(duì)于高精度、高質(zhì)量、高效率的產(chǎn)業(yè)化薄膜制備，通常需要鍍膜基板固定不動(dòng)，溶膠相對(duì)向下運(yùn)動(dòng)獲得多片均勻質(zhì)量的薄膜制備，現(xiàn)有的提拉設(shè)備均難以完成這一要求。
[0004]因此，圍繞產(chǎn)業(yè)化溶膠凝膠方法的鍍膜基板薄膜制備過(guò)程，需要一種能夠精確控制薄膜厚度均勻性和表面質(zhì)量、且工藝重復(fù)性和可靠性好的制備裝置。
實(shí)用新型內(nèi)容
[0005]本實(shí)用新型的目的是提供一種溶膠凝膠工藝的提拉法薄膜制備裝置，解決了現(xiàn)有技術(shù)中的裝置由于結(jié)構(gòu)設(shè)置不合理，所制備的薄膜厚度不均勻和生產(chǎn)效率不高的問(wèn)題。
[0006]本實(shí)用新型采用的技術(shù)方案是，一種溶膠凝膠工藝的提拉法薄膜制備裝置，
[0007]第一種結(jié)構(gòu)，包括隔離支持框架，在隔離支持框架上部安裝有直線電機(jī)，直線電機(jī)與豎直設(shè)置的直線齒條傳動(dòng)連接，直線齒條的下端與橫向設(shè)置的導(dǎo)向臂固定連接，導(dǎo)向臂與水平的支承臺(tái)固定連接；支承臺(tái)上方正對(duì)的隔離支持框架上安裝有基板夾持器，基板夾持器向下連接有鍍膜基板。
[0008]第二種結(jié)構(gòu)，包括隔離支持框架，在隔離支持框架上部安裝有直線電機(jī)，直線電機(jī)與豎直設(shè)置的直線齒條傳動(dòng)連接，直線齒條的下端與橫向設(shè)置的導(dǎo)向臂固定連接，導(dǎo)向臂與基板夾持器固定連接，基板夾持器向下固定連接有鍍膜基板。
[0009]本實(shí)用新型的溶膠凝膠工藝的提拉法薄膜制備裝置，其特征還在于，
[0010]直線電機(jī)與調(diào)速-方向控制模塊信號(hào)連接，調(diào)速-方向控制模塊分別與換向開(kāi)關(guān)、電源開(kāi)關(guān)、速度調(diào)節(jié)旋鈕信號(hào)連接。
[0011]隔離支持框架上表面直線齒條向上伸出的位置設(shè)置有防塵套管。
[0012]導(dǎo)向臂水平穿過(guò)隔離支持框架的導(dǎo)向槽中。[0013]本實(shí)用新型的有益效果是，采用導(dǎo)向臂和4和直線齒條3限定約束運(yùn)動(dòng)軌跡為直線，避免運(yùn)動(dòng)過(guò)程中的擺動(dòng)和振動(dòng)；采用導(dǎo)向臂4和支承臺(tái)5組合的形式可以實(shí)現(xiàn)溶膠容器6相對(duì)于夾持鍍膜基板7的上下運(yùn)動(dòng)，完成反向提拉法鍍膜過(guò)程；采用導(dǎo)向臂4和基板夾持器8組合的形式可以實(shí)現(xiàn)夾持鍍膜基板7相對(duì)于溶膠容器6的上下運(yùn)動(dòng)，完成正向提拉法鍍膜過(guò)程；采用步進(jìn)(數(shù)控)直線電機(jī)2實(shí)現(xiàn)可控勻速運(yùn)動(dòng)獲得均勻的薄膜厚度和表面質(zhì)量。
[0014]與現(xiàn)有提拉法裝置相比較具有以下優(yōu)點(diǎn):1)運(yùn)動(dòng)過(guò)程穩(wěn)定、速度均勻、沿整個(gè)鍍膜基板的薄膜厚度均勻；2)采用導(dǎo)向臂4和支承臺(tái)5組合或采用導(dǎo)向臂4和基板夾持器8組合可以方便實(shí)現(xiàn)反向提拉、或正向提拉制備薄膜，在生產(chǎn)線上使用靈活，便于高效率的組織生產(chǎn)；3)控制鍍膜基板相對(duì)于溶膠容器的相對(duì)運(yùn)動(dòng)速度可以制備不同薄膜厚度(IOnm?IOOOnm) ;4)機(jī)械運(yùn)動(dòng)部件和電控部件和鍍膜工作區(qū)完全隔離，不會(huì)對(duì)溶膠和鍍膜過(guò)程造成污染、結(jié)構(gòu)緊湊、易維護(hù)，工作可靠；5)工藝穩(wěn)定、重復(fù)性好。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0015]圖1是本實(shí)用新型裝置反向提拉工作模式下的立體結(jié)構(gòu)示意圖；
[0016]圖2是本實(shí)用新型裝置正向提拉工作模式下的立體結(jié)構(gòu)示意圖。
[0017]圖中，1.防塵套管，2.直線電機(jī)，3.直線齒條，4.導(dǎo)向臂，5.支承臺(tái)，6.溶膠容器，
7.鍍膜基板，8.基板夾持器，9.換向開(kāi)關(guān)，10.電源開(kāi)關(guān)，11.速度調(diào)節(jié)旋鈕，12.調(diào)速-方向控制模塊，13.隔離支持框架。
【具體實(shí)施方式】
[0018]下面結(jié)合附圖和【具體實(shí)施方式】對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行說(shuō)明。
[0019]本實(shí)用新型的原理是，控制鍍膜基板勻速、穩(wěn)定的脫離溶膠液面，在溶膠表面張力的作用下，溶膠吸附于鍍膜基板表面，在空氣水分的水解作用和溶劑揮發(fā)作用下，通過(guò)凝膠化過(guò)程在鍍膜基板上形成一層薄膜。
[0020]如圖1所示，是本實(shí)用新型裝置反向提拉制備薄膜的模式，該模式狀態(tài)下的結(jié)構(gòu)是，包括隔離支持框架13，在隔離支持框架13上部安裝有直線電機(jī)2，直線電機(jī)2與調(diào)速-方向控制模塊12信號(hào)連接，調(diào)速-方向控制模塊12分別與換向開(kāi)關(guān)9、電源開(kāi)關(guān)10、速度調(diào)節(jié)旋鈕11信號(hào)連接；
[0021]直線電機(jī)2與豎直設(shè)置的直線齒條3傳動(dòng)連接，隔離支持框架13上表面直線齒條3向上伸出的位置設(shè)置有防塵套管1，直線齒條3向上移動(dòng)進(jìn)入防塵套管I中能夠受到防護(hù)，保證操作安全及防塵；直線齒條3的下端與橫向設(shè)置的導(dǎo)向臂4固定連接，導(dǎo)向臂4水平穿過(guò)隔離支持框架13的(立面)導(dǎo)向槽中，導(dǎo)向臂4與水平的支承臺(tái)5固定連接，支承臺(tái)5上表面用于放置溶膠容器6 ;支承臺(tái)5上方正對(duì)的隔離支持框架13上安裝有基板夾持器8，基板夾持器8向下連接有鍍膜基板7。
[0022]直線電機(jī)2、基板夾持器8、調(diào)速-方向控制模塊12、速度調(diào)節(jié)旋鈕11、電源開(kāi)關(guān)10和換向開(kāi)關(guān)9均固定裝配在隔離支持框架13上；直線齒條3與導(dǎo)向臂4、支承臺(tái)5固定連接一體運(yùn)動(dòng)，通過(guò)直線電機(jī)2的牽引和隔離支持框架13上的導(dǎo)向槽約束，直線齒條3及導(dǎo)向臂4和支承臺(tái)5 —起平穩(wěn)的上下運(yùn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)溶膠容器6的承載和上下運(yùn)動(dòng)。[0023]直線電機(jī)2采用數(shù)控直線電機(jī)、或蝸輪減速直線電機(jī)。直線齒條3、調(diào)速-方向控制模塊12、速度調(diào)節(jié)旋鈕11、電源開(kāi)關(guān)10和換向開(kāi)關(guān)9均采用通用的部件。導(dǎo)向臂4、支承臺(tái)5、基板夾持器8、隔離支持框架13采用有機(jī)玻璃、PVC塑料加工制作?；鍔A持器8、隔離支持框架13還可以采用不銹鋼夾緊件。
[0024]如圖2所示，是本實(shí)用新型裝置正向提拉制備薄膜的模式，該模式狀態(tài)下的結(jié)構(gòu)是，包括隔離支持框架13，在隔離支持框架13上部安裝有直線電機(jī)2，直線電機(jī)2與調(diào)速-方向控制模塊12信號(hào)連接，調(diào)速-方向控制模塊12分別與換向開(kāi)關(guān)9、電源開(kāi)關(guān)10、速度調(diào)節(jié)旋鈕11信號(hào)連接；
[0025]直線電機(jī)2與豎直設(shè)置的直線齒條3傳動(dòng)連接，隔離支持框架13上表面直線齒條3向上伸出的位置設(shè)置有防塵套管1，直線齒條3向上移動(dòng)進(jìn)入防塵套管I中能夠受到防護(hù)，保證操作安全及防塵；直線齒條3的下端與橫向設(shè)置的導(dǎo)向臂4固定連接，導(dǎo)向臂4水平穿過(guò)隔離支持框架13的(立面)導(dǎo)向槽中，與前述的結(jié)構(gòu)不同的是:
[0026]不設(shè)置支承臺(tái)5，導(dǎo)向臂4與基板夾持器8固定連接，基板夾持器8向下固定連接有鍍膜基板7，溶膠容器6直接放置在底板上與鍍膜基板7上下對(duì)正。通過(guò)直線電機(jī)2帶動(dòng)直線齒條3、導(dǎo)向臂4和基板夾持器8，實(shí)現(xiàn)鍍膜基板7上下移動(dòng)即可。
[0027]以反向提拉制備薄膜模式為例，本實(shí)用新型裝置的工作過(guò)程是:
[0028]I)在基板夾持器8上夾持一片或多片鍍膜基板并固定可靠；
[0029]2)將支承臺(tái)5置于合適高度位置，再放置溶膠容器6并注入溶膠；
[0030]3)通過(guò)速度調(diào)節(jié)旋鈕11設(shè)定好運(yùn)行速度，使得支承臺(tái)5勻速上行，將鍍膜基板7浸入到溶膠中需要的位置，靜止一定時(shí)間，使其充分潤(rùn)濕；
[0031]4)通過(guò)換向開(kāi)關(guān)9使支承臺(tái)5勻速下行，使液面勻速脫離鍍膜基板7，在基，7上得到均勻薄膜。
[0032]5)取下溶膠容器6、取下鍍膜完成后的鍍膜基板7，得到需要的薄膜，一個(gè)制備循環(huán)過(guò)程完成。
[0033]重復(fù)以上I)?4)步驟即可多次制備，得到需要的薄膜。
[0034]本實(shí)用新型裝置的原理是:
[0035]通過(guò)速度調(diào)節(jié)旋鈕11進(jìn)行速度設(shè)定，通過(guò)換向開(kāi)關(guān)9進(jìn)行反向或正向設(shè)置，再啟動(dòng)電源開(kāi)關(guān)10，直線電機(jī)2牽引直線齒條3，帶動(dòng)在隔離支持框架13的導(dǎo)向槽約束下的導(dǎo)向臂4平穩(wěn)上下勻速運(yùn)動(dòng)，使鍍膜基板7首先均勻浸入溶膠容器6內(nèi)的溶膠中，然后再均勻、緩慢、平穩(wěn)的離開(kāi)溶膠液面，借助于溶膠的表面張力在單片鍍膜基板或多片鍍膜基板上均勻涂敷薄膜。調(diào)節(jié)相對(duì)運(yùn)動(dòng)速度和干燥速度，可以得到不同厚度薄膜。通過(guò)隔離支持框架和防塵套管將電控部分、機(jī)械傳動(dòng)部分封裝并和提拉制膜工作區(qū)隔離，不會(huì)對(duì)溶膠和鍍膜過(guò)程造成污染、結(jié)構(gòu)緊湊、易維護(hù)，工作可靠；工藝穩(wěn)定、重復(fù)性好。
【權(quán)利要求】
1.一種溶膠凝膠工藝的提拉法薄膜制備裝置，其特征在于，包括隔離支持框架(13)，在隔離支持框架(13)上部安裝有直線電機(jī)(2)， 直線電機(jī)(2)與豎直設(shè)置的直線齒條(3)傳動(dòng)連接，直線齒條(3)的下端與橫向設(shè)置的導(dǎo)向臂(4)固定連接，導(dǎo)向臂(4)與水平的支承臺(tái)(5)固定連接；支承臺(tái)(5)上方正對(duì)的隔離支持框架(13 )上安裝有基板夾持器(8 )，基板夾持器(8 )向下連接有鍍膜基板(7 )。
2.一種溶膠凝膠工藝的提拉法薄膜制備裝置，其特征在于，包括隔離支持框架(13)，在隔離支持框架(13)上部安裝有直線電機(jī)(2)， 直線電機(jī)(2)與豎直設(shè)置的直線齒條(3)傳動(dòng)連接，直線齒條(3)的下端與橫向設(shè)置的導(dǎo)向臂(4)固定連接， 導(dǎo)向臂(4 )與基板夾持器(8 )固定連接，基板夾持器(8 )向下固定連接有鍍膜基板(7 )。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的溶膠凝膠工藝的提拉法薄膜制備裝置，其特征在于，所述的直線電機(jī)(2)與調(diào)速-方向控制模塊(12)信號(hào)連接，調(diào)速-方向控制模塊(12)分別與換向開(kāi)關(guān)(9)、電源開(kāi)關(guān)(10)、速度調(diào)節(jié)旋鈕(11)信號(hào)連接。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的溶膠凝膠工藝的提拉法薄膜制備裝置，其特征在于，所述的隔離支持框架(13)上表面直線齒條(3)向上伸出的位置設(shè)置有防塵套管(I)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的溶膠凝膠工藝的提拉法薄膜制備裝置，其特征在于，所述的導(dǎo)向臂(4)水平穿過(guò)隔離支持框架(13)的導(dǎo)向槽中。
【文檔編號(hào)】C23C20/08GK203440445SQ201320478139
【公開(kāi)日】2014年2月19日 申請(qǐng)日期:2013年8月6日 優(yōu)先權(quán)日:2013年8月6日
【發(fā)明者】張衛(wèi)華, 陳源清 申請(qǐng)人:西安理工大學(xué)