CN104960187A - 一种聚酰亚胺薄膜曲面预成形装置 - Google Patents

一种聚酰亚胺薄膜曲面预成形装置 Download PDF

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一种聚酰亚胺薄膜曲面预成形装置，它属于充气式薄膜反射镜的技术领域。它是为了解决现有匀厚度曲面薄膜的制造方法存在对支撑体的转速精度要求较高，而且难以制造曲率较大薄膜的问题。它的外凸曲面模具的内部和内凹曲面支撑体模具的内部都设置有常规的温加热装置和温度检测装置；内凹曲面支撑体模具的内凹曲面向上水平安装在光学平台上，通过控制精密机械臂，使精密机械臂能带动外凸曲面模具的外凸曲面向下运动靠近内凹曲面支撑体模具的内凹曲面，并留有均匀的间隙，第一辊轮和第二辊轮分别设置在内凹曲面支撑体模具的两侧。本发明的装置以尚未完全固化的聚酰胺酸薄膜为原材料，对其进行预成形处理，能得到具有特定面形的聚酰亚胺曲面薄膜。<u/>

Description

一种聚酰亚胺薄膜曲面预成形装置
技术领域
本发明属于充气式薄膜反射镜的技术领域。
背景技术
本发明以超轻航天相机为背景。在航天相机轻量化的探索过程中，提出了一种使用充气式薄膜反射镜代替光学玻璃反射镜的方案。这种充气式薄膜反射镜，使用聚酰亚胺薄膜作为镜体材料，将两张薄膜通过环形固定机构固紧后，在薄膜中间充入气体形成气室，薄膜因内部气体压强的作用形成曲面面形。在薄膜表面镀有高反膜后，即可作为光学曲面反射镜使用。
现有常规的聚酰亚胺薄膜生产工艺，无论是拉伸法还是流涎法，生产的薄膜都是厚度均匀的平面薄膜。应用于充气式薄膜反射镜的制造时，需内充一定压强的气体以形成曲面面形，由于薄膜平面内互相垂直的两个方向的拉伸模量存在差异，充气后面形存在很大像散。
为制造出满足光学使用要求的聚酰亚胺曲面薄膜一般有两种特殊方法：一是制造厚度分布沿径向改变的平面薄膜，这种薄膜拉伸模量沿径向发生变化，在充气后，其面形发生改变。通过控制径向厚度分布可以得到满足光学使用要求的聚酰亚胺薄膜。这种方法对径向厚度分布的精度要求十分严格，并且难于加工生产。另一种方法是使用具有预期曲面面形或与预期曲面面形相近的曲面薄膜。使用这种曲面薄膜的反射镜，内部只需充入较少气体将薄膜展开并去除表面褶皱，即可满足使用需求。
具有预期曲面面形或与预期曲面面形相近的曲面薄膜，即匀厚度曲面薄膜的制造方法：一般是将聚酰胺酸溶液流涎或涂覆到曲面支撑体上并加热，使溶剂蒸发后将薄膜剥离的方法；这种方法与流涎法类似，其支撑体为曲面，工作时绕曲面的回转中心匀速旋转，溶液经流涎嘴前刮板在支撑体表面形成完整液膜后，停止流涎。支撑体继续匀速旋转，同时进行加热烘干。得到固态薄膜后从支撑体表面剥离，进行亚胺化。但此方法对支撑体的转速精度要求较高，而且难以制造曲率较大的薄膜。
发明内容
本发明的目的是提供一种聚酰亚胺薄膜曲面预成形装置，是为了解决现有匀厚度曲面薄膜的制造方法存在对支撑体的转速精度要求较高，而且难以制造曲率较大薄膜的问题。
所述的目的是通过以下方案实现的：所述的一种聚酰亚胺薄膜曲面预成形装置，它包括外凸曲面模具1、内凹曲面支撑体模具2、精密机械臂3、光学平台4、第一辊轮5、第二辊轮6；
所述外凸曲面模具1内部设置有常规的温加热装置和温度检测装置；所述内凹曲面支撑体模具2内部设置有常规的温加热装置和温度检测装置；内凹曲面支撑体模具2的内凹曲面向上水平安装在光学平台4上，外凸曲面模具1悬吊在精密机械臂3的末端上，使外凸曲面模具1的外凸曲面向下设置在内凹曲面支撑体模具2的内凹曲面的正上方，通过控制精密机械臂3，使精密机械臂3能带动外凸曲面模具1的外凸曲面向下运动靠近内凹曲面支撑体模具2的内凹曲面，并留有均匀的间隙2-1，第一辊轮5和第二辊轮6分别设置在内凹曲面支撑体模具2的两侧；将流涎法得到的热蒸发后的聚酰胺酸固态薄膜设置在外凸曲面模具1的外凸曲面与内凹曲面支撑体模具2内凹曲面的间隙2-1内后，启动外凸曲面模具1和内凹曲面支撑体模具2的内部加热装置，使外凸曲面模具1和内凹曲面支撑体模具2的温度处在170度左右，使上述聚酰胺酸固态薄膜在高温下软化形成胶状膜层；通过精密机械臂3精确控制外凸曲面模具1上下的运动量，进而精确控制外凸曲面模具1的外凸曲面与内凹曲面支撑体模具2的内凹曲面之间的间隙2-1的大小，即膜层的厚度；薄膜形成新的曲面面形后停止加热，待薄膜固化完全后升起精密机械臂3，使外凸曲面模具1与内凹曲面支撑体模具2分离，启动第一辊轮5和第二辊轮6，使曲面薄膜从内凹曲面支撑体模具2中剥离，再进行常规的亚胺化技术处理，得到聚酰亚胺曲面薄膜。
本发明相对现有技术具有如下有益效果：
本发明的装置以尚未完全固化的聚酰胺酸薄膜为原材料，对其进行预成形处理，能得到具有特定面形的聚酰亚胺曲面薄膜。本发明的装置设备结构简单、制造工艺简单、效率高，将其应用于流涎工艺的流水线中可以批量生产聚酰亚胺曲面薄膜。生产的聚酰亚胺曲面薄膜厚度均匀，可以针对使用需求调整薄膜厚度。还可以通过改变上、下模具的面形使之具有微小差异的方式，得到厚度沿径向变化的变厚度聚酰亚胺薄膜。
附图说明
图1是本发明的整体结构示意图。
具体实施方式
具体实施方式一：结合图1所示，它包括外凸曲面模具1、内凹曲面支撑体模具2、精密机械臂3、光学平台4、第一辊轮5、第二辊轮6；
所述外凸曲面模具1内部设置有常规的温加热装置和温度检测装置；所述内凹曲面支撑体模具2内部设置有常规的温加热装置和温度检测装置；内凹曲面支撑体模具2的内凹曲面向上水平安装在光学平台4上，外凸曲面模具1悬吊在精密机械臂3的末端上，使外凸曲面模具1的外凸曲面向下设置在内凹曲面支撑体模具2的内凹曲面的正上方，通过控制精密机械臂3，使精密机械臂3能带动外凸曲面模具1的外凸曲面向下运动靠近内凹曲面支撑体模具2的内凹曲面，并留有均匀的间隙2-1，第一辊轮5和第二辊轮6分别设置在内凹曲面支撑体模具2的两侧；将流涎法得到的热蒸发后的聚酰胺酸固态薄膜设置在外凸曲面模具1的外凸曲面与内凹曲面支撑体模具2内凹曲面的间隙2-1内后，启动外凸曲面模具1和内凹曲面支撑体模具2的内部加热装置，使外凸曲面模具1和内凹曲面支撑体模具2的温度处在170度左右，使上述聚酰胺酸固态薄膜在高温下软化形成胶状膜层；通过精密机械臂3精确控制外凸曲面模具1上下的运动量，进而精确控制外凸曲面模具1的外凸曲面与内凹曲面支撑体模具2的内凹曲面之间的间隙2-1的大小，即膜层的厚度；薄膜形成新的曲面面形后停止加热，待薄膜固化完全后升起精密机械臂3，使外凸曲面模具1与内凹曲面支撑体模具2分离，启动第一辊轮5和第二辊轮6，使曲面薄膜从内凹曲面支撑体模具2中剥离，再进行常规的亚胺化技术处理，得到聚酰亚胺曲面薄膜。
所述外凸曲面模具1和内凹曲面支撑体模具2的材质为金属铝，并经过无热化处理，用于减小高温条件下的面形变化。
所述外凸曲面模具1的外凸曲面上和内凹曲面支撑体模具2的内凹曲面上都覆有不粘涂层。
工作原理：消泡后的聚酰胺酸溶液，由不锈钢溶液储罐经管路压入前机头上的流涎嘴储槽中，将储槽中的溶液经流涎嘴前刮板带走，而形成厚度均匀的液膜，然后进入烘干道干燥，溶剂逐渐挥发，聚酰胺酸薄膜蒸发为固态薄膜；从钢带上剥离后得到聚酰胺酸固态薄膜。将上述流涎法得到的热蒸发后的聚酰胺酸固态薄膜设置在外凸曲面模具1的外凸曲面与内凹曲面支撑体模具2内凹曲面的间隙2-1内后，启动外凸曲面模具1和内凹曲面支撑体模具2的内部加热装置，使外凸曲面模具1和内凹曲面支撑体模具2的温度处在170度左右，使上述聚酰胺酸固态薄膜在高温下软化形成胶状膜层；通过精密机械臂3精确控制外凸曲面模具1上下的运动量，进而精确控制外凸曲面模具1的外凸曲面与内凹曲面支撑体模具2的内凹曲面之间的间隙2-1的大小，即膜层的厚度；薄膜形成新的曲面面形后停止加热，待薄膜固化完全后升起精密机械臂3，使外凸曲面模具1与内凹曲面支撑体模具2分离，启动第一辊轮5和第二辊轮6，使曲面薄膜从内凹曲面支撑体模具2中剥离，再进行常规的亚胺化技术处理（可直接引向亚胺化炉内，亚胺化炉一般为多辊筒形式，进行高温亚胺化），得到聚酰亚胺曲面薄膜。

Claims (3)

1.一种聚酰亚胺薄膜曲面预成形装置，其特征在于它包括外凸曲面模具（1）、内凹曲面支撑体模具（2）、精密机械臂（3）、光学平台（4）、第一辊轮（5）、第二辊轮（6）；
所述外凸曲面模具（1）内部设置有常规的温加热装置和温度检测装置；所述内凹曲面支撑体模具（2）内部设置有常规的温加热装置和温度检测装置；内凹曲面支撑体模具（2）的内凹曲面向上水平安装在光学平台（4）上，外凸曲面模具（1）悬吊在精密机械臂（3）的末端上，使外凸曲面模具（1）的外凸曲面向下设置在内凹曲面支撑体模具（2）的内凹曲面的正上方，通过控制精密机械臂（3），使精密机械臂（3）能带动外凸曲面模具（1）的外凸曲面向下运动靠近内凹曲面支撑体模具（2）的内凹曲面，并留有均匀的间隙（2-1），第一辊轮（5）和第二辊轮（6）分别设置在内凹曲面支撑体模具（2）的两侧；将流涎法得到的热蒸发后的聚酰胺酸固态薄膜设置在外凸曲面模具（1）的外凸曲面与内凹曲面支撑体模具（2）内凹曲面的间隙（2-1）内后，启动外凸曲面模具（1）和内凹曲面支撑体模具（2）的内部加热装置，使外凸曲面模具（1）和内凹曲面支撑体模具（2）的温度处在170度左右，使上述聚酰胺酸固态薄膜在高温下软化形成胶状膜层；通过精密机械臂（3）精确控制外凸曲面模具（1）上下的运动量，进而精确控制外凸曲面模具（1）的外凸曲面与内凹曲面支撑体模具（2）的内凹曲面之间的间隙（2-1）的大小，即膜层的厚度；薄膜形成新的曲面面形后停止加热，待薄膜固化完全后升起精密机械臂（3），使外凸曲面模具（1）与内凹曲面支撑体模具（2）分离，启动第一辊轮（5）和第二辊轮（6），使曲面薄膜从内凹曲面支撑体模具（2）中剥离，再进行常规的亚胺化技术处理，得到聚酰亚胺曲面薄膜。
2.根据权利要求1所述的一种聚酰亚胺薄膜曲面预成形装置，其特征在于所述外凸曲面模具（1）和内凹曲面支撑体模具（2）的材质为金属铝，并经过无热化处理，用于减小高温条件下的面形变化。
3.根据权利要求1所述的一种聚酰亚胺薄膜曲面预成形装置，其特征在于所述外凸曲面模具（1）的外凸曲面上和内凹曲面支撑体模具（2）的内凹曲面上都覆有不粘涂层。
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