CN103100504B - 恒温恒湿提拉涂膜机 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种恒温恒湿提拉涂膜机，包括底座、涂膜室、传动装置、温湿感应装置和电机，涂膜室内置有用于夹持涂膜衬底工件的夹具，夹具上设有提拉绳，提拉绳缠绕于电机主动轴上用于同步带动夹具做升降运动，涂膜室下部设有加热槽，加热槽与设于底座上的可控制待涂膜的溶胶‑凝胶溶液温度和搅拌速度的加热搅拌装置相连，涂膜室中部设有温湿探测器，涂膜室后部设有可通入所需气体的进气孔和可排出多余气体的排气孔，进气孔与实验所需气体的气瓶之间通过减压阀等可控装置相接。本发明的优点在于，在成膜过程中，其周围气氛类型、温度和湿度以及涂膜溶液温度可控，提拉速度平稳并连续可调，易于操作，能更精确有效的保证薄膜质量和成膜品质整齐划一。

Description

恒温恒湿提拉涂膜机

技术领域

本发明涉及一种工件成膜装置，具体涉及一种用于实验室的恒温恒湿提涂膜机。

背景技术

近年来，随着太阳能光伏产业的兴起，实验室对半导体以及导电薄膜研究加速。采用浸渍拉膜技术在玻璃、柔性基底等衬底上成膜以改变衬底的性能，并赋予高效光电转换效率的功能，已在实验室获得广泛的应用。随着对薄膜研究的深入，对薄膜的性能、制备工艺和操作可重复性的要求提高，对涂膜溶液温度恒定和成膜过程中其周围气氛性质，温度湿度等需要精确控制，因而对拉膜机性能要求很高。目前已有的拉膜机由于设计和结构的原因，提拉过程中常常由于与导轨摩擦出现抖动，造成薄膜厚薄不均，很难准确控制成膜厚度，同时由于溶胶凝胶液体温差，拉膜时周围气氛性质、温度和湿度的不固定，对于精密器件上成膜，很难精确保证每次拉出的薄膜的重复性和性能的稳定性。

现阶段国内尚没有适用于实验室的立式恒温恒湿提拉涂膜机。在实际应用中，不少单位和个人提出了一些与此相关的技术方案。如中国科学院广州能源研究所此前曾公开了一种立式提拉涂膜机，其技术方案包括立式机座、电机、传动装置和一个工作平台，特征在于所说的立式机座上设有一根带有丝杠螺母的垂直的丝杠，在丝杠的左右两端设有滑轨，所说的丝杠螺母与一滑块相连接，该滑块具有一对滑轨槽嵌套于滑轨上，所说的工作平台与滑块固定连接，在工作平台上装有夹具，该夹具包括一开口向下的垂直的U形槽及旋入槽中的可调的固定螺栓，由所说的固定螺栓的端面与U形槽的内侧面构成夹持口。该技术方案的优点在于提拉过程平稳，无颤动，能保证成膜厚薄均匀；提拉速度稳定并连续可调，能控制成膜厚度。但是该技术方案在实际应用中仍有许多待提升之处，例如，操作不便，控制不够精确，无法消除外界温差对溶胶-凝胶液体系造成的差异影响，每批成膜所处的气氛性质和温度湿度不能确保一致，因此出现制备的薄膜结构和性质不稳定，重复性差，产品质量不一等等。

发明内容

本发明要解决的技术问题是针对现有涂膜机实际使用中存在的操作不便、控制不精确，成膜质量不稳定的不足，提供一种恒温恒湿提拉涂膜机，其不仅结构简单，操作方便，而且提拉平稳、速度可调，能精确有效的保证薄膜质量和成膜品质整齐划一。

本发明解决上述技术问题所采取的技术方案是：一种恒温恒湿提拉涂膜机，包括底座、涂膜室、传动装置、温湿感应装置和电机，所述涂膜室内置有用于夹持涂膜衬底工件的夹具，所述夹具上设有提拉绳，所述提拉绳缠绕于电机主动轴上用于同步带动夹具做升降运动，所述涂膜室下部设有加热槽，所述加热槽与设于底座上的可控制待涂膜的溶胶-凝胶溶液温度和搅拌速度的加热搅拌装置相连，所述涂膜室中部设有温湿探测器与涂膜室外的温湿度显示器电性连接，所述涂膜室后部设有可通入实验所需气体的进气孔，所述涂膜室侧部设有可排出多余气体的排气孔，所述进气孔与实验所需气体的气瓶之间通过管道相接，所述管道上装有用于控制进气孔通入气流大小的调节装置。

作为优选，所述电机外轴上设有可周期性切割光电感应器的光电感应信号以调整电机转速的挡板。

作为优选，所述夹具与两根提拉绳相连接，所述夹具夹持端面嵌装有加大与夹持工件摩擦系数的橡皮垫。

作为优选，所述电机为可调速电机，所述提拉绳为2根，分别穿过过涂膜室上方的限位孔缠绕于电机主轴上随电机作同步运动。

在实际使用中，本发明通过可变速电机通过传动装置同步带动提拉绳上端缠绕运动，由提拉绳再同步带动夹具作升降运动，两条提拉绳保证涂膜室内夹具平稳运动，不打转，从而使薄膜从溶液中平稳提拉。其中，可变速电机采用带有电流电压调压器装置的一体化电机，并采用脉冲调频方式或可编程控制装置调节控制电机转速；传动装置采用两个提拉绳在电机主轴上做同步缠绕运动，带动夹具做升降运动；底座加热搅拌装置采用磁力搅拌和温度控制装置控制溶液搅拌速度和温度；温湿探测器采用数字一体化传感器显示涂膜室内温度和湿度；涂膜室后部进气孔可与实验所需气体的气瓶相接，通过减压阀等装置控制气流量，由温湿探测器实时显示当前湿度，进而控制涂膜室内湿度范围。以上更精确有效的保证薄膜质量和制备的可重复性。涂膜室内的夹具是用于夹持进行涂膜衬底工件的，需要保持夹具的垂直度和平稳提拉运动，可以通过安装两条提拉绳，使其缠绕电机主动轴同步运动，保持平稳提升，电机外轴上设有挡板切割光电感应信号调整转速；夹具自身重量在重力作用下做上下垂直运动，夹具中夹持工件衬底的夹持端面嵌装一橡皮垫，以加大夹持面与衬底之间的摩擦系数以保持夹持的牢靠稳定。

本发明的优点是：提拉速度平稳并连续可调、无颤动，能够准确控制成膜的厚度和薄膜均匀性。底座内装有加热搅拌装置，可以控制待涂膜的溶胶-凝胶溶液的温度和搅拌速度。涂膜室内设有进气孔和排气孔，可以控制薄膜周围的惰性、氧化或还原气氛。通过调节进气孔气流的大小可以控制涂膜室内湿度和温度，温湿探头将数据传输给温湿度显示器。夹具使用方便，夹持稳固，可夹持大小和重量不同的衬底。与进口仪器相比，价格便宜，操作方便精确，薄膜结构重复性好，性能稳定。

附图说明

图1为本发明的结构示意图。

图2为图1的左视图。

图3为图1中电机部分的放大示意图。

图4为图1中夹具部分的工作状态示意图。

图中：1、支座；2、具有加热搅拌功能的底座；3、温度和搅拌速度调节按钮；4、温度和搅拌速度显示屏；5、加热槽；6、排气孔；7、进气孔；8、涂膜室；9、夹具；10、温湿探头；11、温湿度显示器；12、光电传感器；13、挡板；14、速度可调的直流电机；15、固定电机支架；16、锁紧电机螺钉；17、推拉门；91、夹持端面上的橡胶垫片；92、限位孔；93、两条提拉绳。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步阐述。

如图1-4所示，一种恒温恒湿提拉涂膜机，包括底座、涂膜室、传动装置、温湿感应装置和电机，所述涂膜室内置有用于夹持涂膜衬底工件的夹具，所述夹具上设有提拉绳，所述提拉绳缠绕于电机主动轴上用于同步带动夹具做升降运动，所述涂膜室下部设有加热槽，所述加热槽与设于底座上的可控制待涂膜的溶胶-凝胶溶液的温度和搅拌速度的加热搅拌装置相连，所述涂膜室中部设有温湿探测器并与涂膜室外的温湿度显示器电性连接，所述涂膜室后部设有可通入实验所需气体的进气孔和可排出多余气体的排气孔，所述进气孔与实验所需气体的气瓶之间通过管道相接，所述管道上装有用于控制进气孔通入气流大小的减压阀。其中：所述电机外轴上设有可周期性切割光电感应器的光电感应信号以调整电机转速的挡板；所述夹具夹持端面嵌装有加大与夹持工件摩擦系数的橡皮垫；所述电机为可调速电机，所述提拉绳为2根，分别穿过涂膜室上方的限位孔缠绕于电机主轴上。

在使用前，将进气孔7与成膜所需的气体接通到涂膜室8内，使用时，打开推拉门17，将待涂膜的溶液放置在透明加热槽5内，调节温度和搅拌速度按钮3到需要的温度，搅拌一段时间，待显示器4上显示设定温度和搅拌速度后，关闭推拉门17，从进气孔7通入的气体排走涂膜室8内的空气，从排气孔6可排除多余气体，温湿探头10检测涂膜室内的温湿度，并通过气体的通入速度调节温湿度，在带有橡皮垫91的夹子9夹持好薄膜衬底工件后，启动电机14，开始拉膜，夹子由两根绳子93和电机14主动轴连接，每根绳子分别穿过涂膜室上的一个限位孔92，因为是两根绳子所以夹具9和玻片不会发生旋转，运行平稳可靠。通过电机上的挡板13周期性切割光电传感器12信号，通过数据转换成绳子运行的速度，即衬底工件涂膜的速度。

下面通过实施例和对比例进一步说明本发明，通过待涂膜溶液的温度以及成膜周围气氛的温度湿度对溶胶-凝胶溶液和成膜质量的影响，来说明本发明的优势所在。

实施例：在常压下，将3.96克三嵌段共聚物F127溶于36.88克乙醇中，在40℃下搅拌溶液完全溶解至澄清，再滴加3.4克四氯化钛，继续搅拌4小时，得到溶胶-凝胶溶液A，将溶液A置于本发明的保温槽内，搅拌保温40℃，调节涂膜室内湿度至15％，温度恒定，涂膜时搅拌停止，将薄膜衬底置于溶液A中提拉涂膜，得到均匀稳定的薄膜A1。

对比例：按各组分含量重复上述实施例，但使用非恒温恒湿的普通提拉涂膜机，待涂膜溶液在室温下(冬天室温零下几度至23℃)静置0.5小时开始呈现凝固状态凝胶B，静置30小时后完全转变为固体凝胶B2，将薄膜衬底置于溶液B中提拉涂膜，得到带有絮状粘附物的非膜B1。

通过上述对比可知，通过本发明在结构上的独特改进，在提拉涂膜的过程，其周围气氛类型、温度和湿度以及涂膜溶液温度可控，提拉速度平稳并连续可调，易于操作，有效的保证薄膜质量和成膜品质整齐划一。

需要指出的是，上述实施例虽对本发明作了比较详细的文字描述，但这些文字描述只是对本发明设计思路的简单描述，而不是对本发明思路的限制。任何不超过本发明设计思路的组合、增加或修改，均落入本发明的保护范围内。

Claims (4)

1.一种恒温恒湿提拉涂膜机，包括底座、涂膜室、传动装置、温湿感应装置和电机，其特征在于：所述涂膜室内置有用于夹持涂膜衬底工件的夹具，所述夹具上设有提拉绳，所述提拉绳缠绕于电机主动轴上用于同步带动夹具做升降运动，所述涂膜室下部设有加热槽，所述加热槽与设于底座上的可控制待涂膜的溶胶-凝胶溶液温度和搅拌速度的加热搅拌装置相连，所述涂膜室中部设有温湿探测器与涂膜室外的温湿度显示器电性连接，所述涂膜室后部设有可通入实验所需气体的进气孔，所述涂膜室侧部设有可排出多余气体的排气孔，所述进气孔与实验所需气体的气瓶之间通过管道相接，所述管道上装有用于控制进气孔通入气流大小的调节装置。

2.根据权利要求1所述的恒温恒湿提拉涂膜机，其特征在于：所述电机外轴上设有可周期性切割光电感应器的光电感应信号以调整电机转速的挡板。

3.根据权利要求1所述的恒温恒湿提拉涂膜机，其特征在于：所述夹具与两根提拉绳相连接，所述夹具夹持端面嵌装有加大与夹持工件摩擦系数的橡皮垫。

4.根据权利要求1-3中任一项所述的恒温恒湿提拉涂膜机，其特征在于：所述电机为可调速电机，所述提拉绳为2根，分别穿过过涂膜室上方的限位孔缠绕于电机主轴上随电机作同步运动。