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】本實用新型公開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，直線電機與豎直設置的直線齒條傳動連接，直線齒條的下端與橫向設置的導向臂固定連接，導向臂與水平的支承臺固定連接；支承臺上方正對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。本實用新型裝置，通過基板夾持器和導向臂固定的方式可以實現正向提拉法鍍膜，還可以通過支承臺和導向臂固定的方式可以實現反向提拉法鍍膜；通過隔離支持框架和防塵套管將電控部分、機械傳動部分封裝并和提拉制膜工作區隔離，不會對溶膠和鍍膜過程造成污染、結構緊湊，工作可靠。
【專利說明】一種溶膠凝膠工藝的提拉法薄膜制備裝置
【技術領域】
[0001]本實用新型屬于機械設備【技術領域】，涉及一種溶膠凝膠工藝的提拉法薄膜制備裝置。
【背景技術】
[0002]在鋯鈦酸鉛P (L) ZT、鈦酸鍶鋇BST、氧化銦錫ΙΤ0、高溫超導YBC0、柔性太陽能薄膜電池等的溶膠凝膠工藝的實驗室研究和工業化生產中，需要在鍍膜基板表面制備凝膠薄膜。
[0003]常規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)因為制備的薄膜厚度均勻、表面質量好、工藝重復性好等優點，尤其適用于膜厚小于Ium之下的薄膜制備，在實驗研究和高質量薄膜制備領域受到廣泛使用。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，運動機構簡單，但是由于鍍膜基板在提拉過程中的擺動和轉動難以避免，導致薄膜的膜厚波動和表面質量惡化，同時傳動運動機構直接暴露在溶膠容器上方，工作過程中易對溶膠造成污染，影響薄膜質量。另外，對于高精度、高質量、高效率的產業化薄膜制備，通常需要鍍膜基板固定不動，溶膠相對向下運動獲得多片均勻質量的薄膜制備，現有的提拉設備均難以完成這一要求。
[0004]因此，圍繞產業化溶膠凝膠方法的鍍膜基板薄膜制備過程，需要一種能夠精確控制薄膜厚度均勻性和表面質量、且工藝重復性和可靠性好的制備裝置。
實用新型內容
[0005]本實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，解決了現有技術中的裝置由于結構設置不合理，所制備的薄膜厚度不均勻和生產效率不高的問題。
[0006]本實用新型采用的技術方案是，一種溶膠凝膠工藝的提拉法薄膜制備裝置，
[0007]第一種結構，包括隔離支持框架，在隔離支持框架上部安裝有直線電機，直線電機與豎直設置的直線齒條傳動連接，直線齒條的下端與橫向設置的導向臂固定連接，導向臂與水平的支承臺固定連接；支承臺上方正對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]第二種結構，包括隔離支持框架，在隔離支持框架上部安裝有直線電機，直線電機與豎直設置的直線齒條傳動連接，直線齒條的下端與橫向設置的導向臂固定連接，導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]直線電機與調速-方向控制模塊信號連接，調速-方向控制模塊分別與換向開關、電源開關、速度調節旋鈕信號連接。
[0011]隔離支持框架上表面直線齒條向上伸出的位置設置有防塵套管。
[0012]導向臂水平穿過隔離支持框架的導向槽中。[0013]本實用新型的有益效果是，采用導向臂和4和直線齒條3限定約束運動軌跡為直線，避免運動過程中的擺動和振動；采用導向臂4和支承臺5組合的形式可以實現溶膠容器6相對于夾持鍍膜基板7的上下運動，完成反向提拉法鍍膜過程；采用導向臂4和基板夾持器8組合的形式可以實現夾持鍍膜基板7相對于溶膠容器6的上下運動，完成正向提拉法鍍膜過程；采用步進(數控)直線電機2實現可控勻速運動獲得均勻的薄膜厚度和表面質量。
[0014]與現有提拉法裝置相比較具有以下優點:1)運動過程穩定、速度均勻、沿整個鍍膜基板的薄膜厚度均勻；2)采用導向臂4和支承臺5組合或采用導向臂4和基板夾持器8組合可以方便實現反向提拉、或正向提拉制備薄膜，在生產線上使用靈活，便于高效率的組織生產；3)控制鍍膜基板相對于溶膠容器的相對運動速度可以制備不同薄膜厚度(IOnm?IOOOnm) ;4)機械運動部件和電控部件和鍍膜工作區完全隔離，不會對溶膠和鍍膜過程造成污染、結構緊湊、易維護，工作可靠；5)工藝穩定、重復性好。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0015]圖1是本實用新型裝置反向提拉工作模式下的立體結構示意圖；
[0016]圖2是本實用新型裝置正向提拉工作模式下的立體結構示意圖。
[0017]圖中，1.防塵套管，2.直線電機，3.直線齒條，4.導向臂，5.支承臺，6.溶膠容器，
7.鍍膜基板，8.基板夾持器，9.換向開關，10.電源開關，11.速度調節旋鈕，12.調速-方向控制模塊，13.隔離支持框架。
【具體實施方式】
[0018]下面結合附圖和【具體實施方式】對本實用新型進行說明。
[0019]本實用新型的原理是，控制鍍膜基板勻速、穩定的脫離溶膠液面，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作用下，通過凝膠化過程在鍍膜基板上形成一層薄膜。
[0020]如圖1所示，是本實用新型裝置反向提拉制備薄膜的模式，該模式狀態下的結構是，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2，直線電機2與調速-方向控制模塊12信號連接，調速-方向控制模塊12分別與換向開關9、電源開關10、速度調節旋鈕11信號連接；
[0021]直線電機2與豎直設置的直線齒條3傳動連接，隔離支持框架13上表面直線齒條3向上伸出的位置設置有防塵套管1，直線齒條3向上移動進入防塵套管I中能夠受到防護，保證操作安全及防塵；直線齒條3的下端與橫向設置的導向臂4固定連接，導向臂4水平穿過隔離支持框架13的(立面)導向槽中，導向臂4與水平的支承臺5固定連接，支承臺5上表面用于放置溶膠容器6 ;支承臺5上方正對的隔離支持框架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2、基板夾持器8、調速-方向控制模塊12、速度調節旋鈕11、電源開關10和換向開關9均固定裝配在隔離支持框架13上；直線齒條3與導向臂4、支承臺5固定連接一體運動，通過直線電機2的牽引和隔離支持框架13上的導向槽約束，直線齒條3及導向臂4和支承臺5 —起平穩的上下運動，實現溶膠容器6的承載和上下運動。[0023]直線電機2采用數控直線電機、或蝸輪減速直線電機。直線齒條3、調速-方向控制模塊12、速度調節旋鈕11、電源開關10和換向開關9均采用通用的部件。導向臂4、支承臺5、基板夾持器8、隔離支持框架13采用有機玻璃、PVC塑料加工制作。基板夾持器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，是本實用新型裝置正向提拉制備薄膜的模式，該模式狀態下的結構是，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2，直線電機2與調速-方向控制模塊12信號連接，調速-方向控制模塊12分別與換向開關9、電源開關10、速度調節旋鈕11信號連接；
[0025]直線電機2與豎直設置的直線齒條3傳動連接，隔離支持框架13上表面直線齒條3向上伸出的位置設置有防塵套管1，直線齒條3向上移動進入防塵套管I中能夠受到防護，保證操作安全及防塵；直線齒條3的下端與橫向設置的導向臂4固定連接，導向臂4水平穿過隔離支持框架13的(立面)導向槽中，與前述的結構不同的是:
[0026]不設置支承臺5，導向臂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上下對正。通過直線電機2帶動直線齒條3、導向臂4和基板夾持器8，實現鍍膜基板7上下移動即可。
[0027]以反向提拉制備薄膜模式為例，本實用新型裝置的工作過程是:
[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)通過速度調節旋鈕11設定好運行速度，使得支承臺5勻速上行，將鍍膜基板7浸入到溶膠中需要的位置，靜止一定時間，使其充分潤濕；
[0031]4)通過換向開關9使支承臺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，一個制備循環過程完成。
[0033]重復以上I)?4)步驟即可多次制備，得到需要的薄膜。
[0034]本實用新型裝置的原理是:
[0035]通過速度調節旋鈕11進行速度設定，通過換向開關9進行反向或正向設置，再啟動電源開關10，直線電機2牽引直線齒條3，帶動在隔離支持框架13的導向槽約束下的導向臂4平穩上下勻速運動，使鍍膜基板7首先均勻浸入溶膠容器6內的溶膠中，然后再均勻、緩慢、平穩的離開溶膠液面，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。調節相對運動速度和干燥速度，可以得到不同厚度薄膜。通過隔離支持框架和防塵套管將電控部分、機械傳動部分封裝并和提拉制膜工作區隔離，不會對溶膠和鍍膜過程造成污染、結構緊湊、易維護，工作可靠；工藝穩定、重復性好。
【權利要求】
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(2)， 直線電機(2)與豎直設置的直線齒條(3)傳動連接，直線齒條(3)的下端與橫向設置的導向臂(4)固定連接，導向臂(4)與水平的支承臺(5)固定連接；支承臺(5)上方正對的隔離支持框架(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(2)， 直線電機(2)與豎直設置的直線齒條(3)傳動連接，直線齒條(3)的下端與橫向設置的導向臂(4)固定連接， 導向臂(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.根據權利要求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(2)與調速-方向控制模塊(12)信號連接，調速-方向控制模塊(12)分別與換向開關(9)、電源開關(10)、速度調節旋鈕(11)信號連接。
4.根據權利要求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)向上伸出的位置設置有防塵套管(I)。
5.根據權利要求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，所述的導向臂(4)水平穿過隔離支持框架(13)的導向槽中。
【文檔編號】C23C20/08GK203440445SQ201320478139
【公開日】2014年2月19日 申請日期:2013年8月6日 優先權日:2013年8月6日
【發明者】張衛華, 陳源清 申請人:西安理工大學