CN105311969B - 核孔膜紫外光敏化装置及其方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种核孔膜批量敏化装置。这种装置主要用于核孔膜批量敏化处理，主要应用领域包括核孔膜产品加工、核孔膜制备等。一种核孔膜紫外光敏化装置，其主要特点在于包括有放卷机、紫外敏化机和收卷机；核孔膜通过放卷机上设有的放卷压辊、紫外敏化机上设有的敏化压辊和收卷机上设有的收卷压辊依次穿过放卷机、紫外敏化机和收卷机；紫外敏化机包括在风机的下方设有升降调节支架，在升降调节支架上设有紫外LED面光源、隔热玻璃，在隔热玻璃下方设有冷却水槽，敏化压辊设在冷却水槽的下方，冷却水箱与冷却水槽连通；电源控制箱与紫外LED面光源电连接。该装置具有工作温度低、敏化时间短、生产效率高和使用寿命长等优点，能够批量地进行核孔膜紫外光敏化处理。
Description
技术领域
本发明涉及一种核孔膜批量敏化装置。这种装置主要用于核孔膜批量敏化处理，主要应用领域包括核孔膜产品加工、核孔膜制备等。
背景技术
核孔膜，又称作核微孔膜或重离子微孔膜，它是利用重离子在绝缘物质薄膜上打孔然后化学蚀刻扩孔而成。蚀刻工艺主要是将辐照后的膜材料，浸泡在碱性的蚀刻液体中。碱性液体一般采用2-8摩尔/升的氢氧化钠溶液，蚀刻温度一般在50-80℃。
理想的核孔膜产品的孔道形状是圆柱形，实际的核孔膜产品是双锥形。核孔膜表面孔大，内孔小。这种孔锥度主要有两方面的影响：(1)大孔径的核孔膜产品性能变差：内孔变小造成核孔膜的气体或液体通量减少，使得核孔膜的性能变差。(2)小孔径的核孔膜无法生产。制备小孔径的核孔膜产品时，由于锥角的原因内孔很可能没有蚀刻通，造成产品无法使用。
目前，国内外报道的方法是采用紫外光敏化。紫外光敏化后，锥角会变小。紫外光灯的强度和敏化时间对敏化的效果影响很大。紫外光的强度越高，敏化时间越长，效果越好。目前实验室的小样品的紫外光方法是用紫外卤素灯照射直径几厘米的小样品，时间需要1-2小时。生产上常用的方法是先将核孔膜陈化半年到一年的时间，然后将一卷膜展开放到紫外敏化箱中放置1-2个小时，再回收。这种方法的缺点是耗时间比较长，无法连续地敏化，生产效率不高。
市场上紫外光敏化通常采用紫外固化机，但是这种紫外固化机无法使用到核孔膜敏化。第一、这种紫外固化机适用于零件样品，放到传送带上辐照，不适用核孔膜的安装。第二、采用市面上的固化机，若灯的功率太低不够，需要几个小时的敏化时间；。若灯的功率太大，很可能就会产生大量热量使得核孔膜表面受热变形，孔道产生退火无法蚀刻。第三、核孔膜需要双面敏化，固化机通常只能敏化一面，单面敏化会造成上下表面孔径大小有差别。因此市面上的紫外固化设备都无法达到要求。
发明内容
本发明的目的在于避免现有技术的不足之处而提供一种核孔膜紫外光敏化装置。实现连续高效地进行核孔膜批量紫外光敏化。
本发明的又一目的在于一种核孔膜紫外光敏化方法。
为实现上述目的，本发明采取的技术方案为：一种核孔膜紫外光敏化装置，其主要特点在于包括有放卷机、紫外敏化机和收卷机；核孔膜通过放卷机上设有的放卷压辊、紫外敏化机上设有的敏化压辊和收卷机上设有的收卷压辊依次穿过放卷机、紫外敏化机和收卷机；紫外敏化机包括在风机的下方设有升降调节支架，在升降调节支架上设有紫外LED面光源、隔热玻璃，在隔热玻璃下方设有冷却水槽，敏化压辊设在冷却水槽的下方，冷却水箱与冷却水槽连通；电源控制箱与紫外LED面光源电连接。
所述的核孔膜紫外光敏化装置，所述的紫外LED面光源紫外灯光波长为365-400nm。
所述的核孔膜紫外光敏化装置，所述的冷却水槽上下表面封闭且透明，左右两侧设有冷却水槽进水口和冷却水槽出水口分别与冷却水箱出水口和冷却水箱进水口相连通；所述的冷却水槽高度1cm-2cm；水槽的工作温度在10-40℃。
所述的核孔膜紫外光敏化装置，所述的紫外LED面光源采用功率为3-5W的紫外LED小灯珠等距列阵排布成的面光源；灯珠之间的距离1-3cm；紫外LED小灯珠发射光波长365nm或390nm；紫外LED面光源宽度范围20-40cm，长度范围50-100cm。
所述的核孔膜紫外光敏化装置，所述的隔热玻璃采用对300-800nm光透射率达80％以上，在红外波段光透射率在10％以下的隔热玻璃。隔热玻璃的厚度为2-4mm。
所述的核孔膜紫外光敏化装置，所述的敏化压辊为双列压辊，核孔膜在垂直于紫外光源入射的方向上反复穿料。
一种核孔膜紫外光敏化的方法，其主要特点在于步骤为:
第一步将核孔膜通过放卷机上设有的放卷压辊、紫外敏化机上设有的敏化压辊和收卷机上设有的收卷压辊依次穿过放卷机、紫外敏化机和收卷机；
第二步开启紫外光敏化机，紫外灯光波长范围365-400nm；紫外光辐照到核孔膜样品表面的能量密度范围200-500mw/cm2；紫外面光源产生的光经过隔热玻璃和冷却水槽进行冷处理；水槽的工作温度在10-40℃；
第三步在紫外光敏化机内设有压辊，使得核孔膜在垂直于紫外光源入射的方向反复穿料；紫外光源一次穿透单层或多层核孔膜，并通过放卷机和收卷机完成成卷的核孔膜紫外光敏化，走料速度每分钟0.5米至2米，敏化的时间1-4分钟，温度10-40℃。
紫外LED面光源发出的光，依次通过隔热玻璃和冷却水槽进行冷处理后照射穿透多层核孔膜。冷却水箱为紫外LED面光源和冷却水槽提供冷却用循环水，电源控制箱为紫外LED面光源提供电源和控制系统。
紫外LED面光源电源接口与电源控制箱电源输出口相连。紫外LED面光源进水口和紫外LED面光源进水口分别与冷却水箱出水口和冷却水箱进水口相连。紫外LED面光源与隔热玻璃之间的距离通过扭盘手动调节。
本发明的有益效果是：首先，收放机和放卷机的传动方式，更适合核孔膜成卷辐照，能够实现连续性生产。第二、采用紫外LED光源，相对于卤素灯而言，紫外光波长更集中，能量转换效率高，高强光的紫外敏化效果好，近距离敏化时间只需要2分钟，与常规敏化时间几小时相比生产效率大幅度提高。紫外LED灯珠发热量小，使用寿命更长；紫外LED小灯珠组成的面光源，发光更均匀；紫外光面积大小可以根据灯珠排布灵活组装与使用，适用于不同面积的紫外光辐照。第三、为了达到好的敏化效果，缩短敏化时间，通常需要近距离敏化，尽管LED发热量相对于卤素灯少，但是仍会引起膜表面变形或退火。因此本发明在紫外灯下方安装了隔热玻璃和冷却水槽。隔热玻璃对紫外波段的透射率达到90％，对红外波段透射率不足10％，因此可以阻挡一部分红外辐射。冷却水槽通循环冷却水，水对紫外的吸收率在7％左右，能够大面积的阻隔红外光线；同时冷却循环水，可以迅速得将热量导走，从而起到很好的隔热效果。第四、通过敏化压辊，反复穿料；紫外光一次辐照多层，延长了核孔膜单位面积的敏化时间；同时让上下表面都受到多次辐照，减小上下表面敏化差异。第五，采用该装置，敏化时间短至2分钟，生产效率大幅度提高，使得成本控制和技术方案可行。附图2所示为采用该装置无敏化处理和敏化处理的蚀刻核孔膜电镜照片。从图中可以看到没有敏化后蚀刻的核孔膜，孔形状是椭圆的，孔存在明显的锥角；敏化2分钟后蚀刻的电镜照片，孔形状变成圆形，孔锥角几乎看不到。2分钟的敏化时间达到了很好的效果。综上，采用该装置敏化效果好、节省时间，可以实现核孔膜的批量敏化并创造很好经济效益。
附图说明：
图1核孔膜紫外敏化装置的示意图。
图2核孔膜经过装置无敏化处理和2分钟敏化处理的电镜照片对比。
具体实施方式
以下结合实施例对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。下面以具体事例，对本发明的内容进行详细的说明。
实施例1：一种核孔膜紫外光敏化装置，其主要特点在于包括有放卷机1、紫外敏化机2和收卷机3；核孔膜4通过放卷机1上设有的放卷压辊1.1、紫外敏化机2上设有的敏化压辊2.6和收卷机3上设有的收卷压辊3.1依次穿过放卷机1、紫外敏化机2和收卷机3；紫外敏化机2包括在风机2.1的下方设有升降调节支架2.2，在升降调节支架2.2上设有紫外LED面光源2.3、隔热玻璃2.4，在隔热玻璃2.4下方设有冷却水槽2.5，敏化压辊2.6设在冷却水槽2.5的下方，冷却水箱2.7与冷却水槽2.5连通；电源控制箱2.8与紫外LED面光源2.3电连接。
紫外LED面光源2.3发出的光，依次通过隔热玻璃2.4和冷却水槽2.5进行冷处理后照射穿透多层核孔膜。冷却水箱2.5为紫外LED面光源2.3和冷却水槽2.5提供冷却用循环水，电源控制箱2.8为紫外LED面光源2.3提供电源和控制系统。
紫外LED面光源电源接口2.3.1与电源控制箱电源输出口2.8.1相连。紫外LED面光源进水口2.3.2和紫外LED面光源进水口2.3.3分别与冷却水箱出水口2.7.1和冷却水箱进水口2.7.1相连。紫外LED面光源2.3与隔热玻璃2.4之间的距离通过扭盘2.2.1手动调节。
所述的紫外LED面光源2.3紫外灯光波长范围400nm。
所述的冷却水槽2.5上下表面封闭且透明，左右两侧设有冷却水槽进水口2.5.1和冷却水槽出水口2.5.2分别与冷却水箱出水口2.7.1和冷却水箱进水口2.7.1相连通；所述的冷却水槽高度2cm；水槽的工作温度在40℃。
所述的紫外LED面光源2.3采用功率为3-5W的紫外LED小灯珠等距列阵排布成的面光源；灯珠之间的距离3cm；紫外LED小灯珠发射光波长390nm；紫外LED面光源2.3宽度范围40cm，长度范围100cm。
所述的隔热玻璃2.4采用对800nm光透射率达80％以上，在红外波段光透射率在10％以下的隔热玻璃2.4。隔热玻璃2.4的厚度为4mm。
所述的敏化压辊2.6为双列的压辊，使得核孔膜在垂直于紫外光源入射的方向上反复穿料。
实施例2：见图1，一种核孔膜紫外光敏化装置，该装置包括有放卷机1、紫外敏化机2和收卷机3三个部分。核孔膜利用放卷压辊1.1、敏化压辊2.6和收卷压辊3.1依次穿过放卷机1、紫外敏化机2和收卷机3。紫外敏化机从上到下依次设有风机2.1、升降调节支架2.2、紫外LED面光源2.3、隔热玻璃2.4、冷却水槽2.5、敏化压辊2.6、冷却水箱2.7和电源控制箱2.8。紫外LED面光源2.3发出的光，依次通过隔热玻璃2.4和冷却水槽2.5进行冷处理后照射穿透多层核孔膜。冷却水箱2.5为紫外LED面光源2.3和冷却水槽2.5提供冷却用循环水，电源控制箱2.8为紫外LED面光源2.3提供电源和控制系统。冷却水槽进水口2.5.1和冷却水槽出水口2.5.2分别与冷却水箱出水口2.7.1和冷却水箱进水口2.7.1相连。紫外LED面光源电源接口2.3.1与电源控制箱电源输出口2.8.1相连。紫外LED面光源进水口2.3.2和紫外LED面光源进水口2.3.3分别与冷却水箱出水口2.7.1和冷却水箱进水口2.7.1相连。紫外LED面光源2.3与隔热玻璃2.4之间的距离通过扭盘2.2.1手动调节。
所述的紫外LED面光源2.3紫外灯光波长范围365nm。
所述的冷却水槽2.5上下表面封闭且透明，左右两侧设有冷却水槽进水口2.5.1和冷却水槽出水口2.5.2分别与冷却水箱出水口2.7.1和冷却水箱进水口2.7.1相连通；所述的冷却水槽高度1cm；水槽的工作温度在10℃。
所述的紫外LED面光源2.3采用功率为3W的紫外LED小灯珠等距列阵排布成的面光源；灯珠之间的距离1cm；紫外LED小灯珠发射光波长365nm；紫外LED面光源2.3宽度范围20cm，长度范围50cm。
所述的隔热玻璃2.4采用对300nm光透射率达80％以上，在红外波段光透射率在10％以下的隔热玻璃2.4。隔热玻璃2.4的厚度为2mm。
所述的敏化压辊2.6为双列的压辊，使得核孔膜在垂直于紫外光源入射的方向上反复穿料。
实施例3：见图1，一种核孔膜紫外光敏化装置，该装置包括有放卷机1、紫外敏化机2和收卷机3三个部分。核孔膜利用放卷压辊1.1、敏化压辊2.6和收卷压辊3.1依次穿过放卷机1、紫外敏化机2和收卷机3。紫外敏化机从上到下依次设有风机2.1、升降调节支架2.2、紫外LED面光源2.3、隔热玻璃2.4、冷却水槽2.5、敏化压辊2.6、冷却水箱2.7和电源控制箱2.8。紫外LED面光源2.3发出的光，依次通过隔热玻璃2.4和冷却水槽2.5进行冷处理后照射穿透多层核孔膜。冷却水箱2.5为紫外LED面光源2.3和冷却水槽2.5提供冷却用循环水，电源控制箱2.8为紫外LED面光源2.3提供电源和控制系统。冷却水槽进水口2.5.1和冷却水槽出水口2.5.2分别与冷却水箱出水口2.7.1和冷却水箱进水口2.7.1相连。紫外LED面光源电源接口2.3.1与电源控制箱电源输出口2.8.1相连。紫外LED面光源进水口2.3.2和紫外LED面光源进水口2.3.3分别与冷却水箱出水口2.7.1和冷却水箱进水口2.7.1相连。紫外LED面光源2.3与隔热玻璃2.4之间的距离通过扭盘2.2.1手动调节。
所述的紫外LED面光源2.3紫外灯光波长范围375nm。
所述的冷却水槽2.5上下表面封闭且透明，左右两侧设有冷却水槽进水口2.5.1和冷却水槽出水口2.5.2分别与冷却水箱出水口2.7.1和冷却水箱进水口2.7.1相连通；所述的冷却水槽高度1.5cm；水槽的工作温度在20℃。
所述的紫外LED面光源2.3采用功率为4W的紫外LED小灯珠等距列阵排布成的面光源；灯珠之间的距离2cm；紫外LED小灯珠发射光波长390nm；紫外LED面光源2.3宽度范围30cm，长度范围70cm。
所述的隔热玻璃2.4采用对300-800nm光透射率达80％以上，在红外波段光透射率在10％以下的隔热玻璃2.4。隔热玻璃2.4的厚度为3mm。
所述的敏化压辊2.6为双列的压辊，使得核孔膜在垂直于紫外光源入射的方向上反复穿料。
实施例4：见图1，一种核孔膜紫外光敏化装置，该装置包括有放卷机1、紫外敏化机2和收卷机3三个部分。核孔膜利用放卷压辊1.1、敏化压辊2.6和收卷压辊3.1依次穿过放卷机1、紫外敏化机2和收卷机3。紫外敏化机从上到下依次设有风机2.1、升降调节支架2.2、紫外LED面光源2.3、隔热玻璃2.4、冷却水槽2.5、敏化压辊2.6、冷却水箱2.7和电源控制箱2.8。紫外LED面光源2.3发出的光，依次通过隔热玻璃2.4和冷却水槽2.5进行冷处理后照射穿透多层核孔膜。冷却水箱2.5为紫外LED面光源2.3和冷却水槽2.5提供冷却用循环水，电源控制箱2.8为紫外LED面光源2.3提供电源和控制系统。冷却水槽进水口2.5.1和冷却水槽出水口2.5.2分别与冷却水箱出水口2.7.1和冷却水箱进水口2.7.1相连。紫外LED面光源电源接口2.3.1与电源控制箱电源输出口2.8.1相连。紫外LED面光源进水口2.3.2和紫外LED面光源进水口2.3.3分别与冷却水箱出水口2.7.1和冷却水箱进水口2.7.1相连。紫外LED面光源2.3与隔热玻璃2.4之间的距离通过扭盘2.2.1手动调节。
所述的紫外LED面光源2.3紫外灯光波长范围385nm。
所述的冷却水槽2.5上下表面封闭且透明，左右两侧设有冷却水槽进水口2.5.1和冷却水槽出水口2.5.2分别与冷却水箱出水口2.7.1和冷却水箱进水口2.7.1相连通；所述的冷却水槽高度2cm；水槽的工作温度在30℃。
所述的紫外LED面光源2.3采用功率为3-5W的紫外LED小灯珠等距列阵排布成的面光源；灯珠之间的距离2.5cm；紫外LED小灯珠发射光波长365nm；紫外LED面光源2.3宽度范围35cm，长度范围90cm。
所述的隔热玻璃2.4采用对300-800nm光透射率达80％以上，在红外波段光透射率在10％以下的隔热玻璃2.4。隔热玻璃2.4的厚度为4mm。
所述的敏化压辊2.6为双列的压辊，使得核孔膜在垂直于紫外光源入射的方向上反复穿料。
实施例5：一种核孔膜紫外光敏化的方法，其主要特点在于步骤为:
第一步将核孔膜4通过放卷机1上设有的放卷压辊1.1、紫外敏化机2上设有的敏化压辊2.6和收卷机3上设有的收卷压辊3.1依次穿过放卷机1、紫外敏化机2和收卷机3：
第二步开启紫外光敏化机2，紫外灯光波长范围365nm；紫外光辐照到核孔膜样品表面的能量密度范围200cm2；紫外面光源产生的光经过隔热玻璃2.4和冷却水槽2.5进行冷处理；水槽的工作温度在10℃。
第三步在紫外光敏化机内设有压辊，使得核孔膜在垂直于紫外光源入射的方向反复穿料；紫外光源一次穿透单层，并通过放卷机和收卷机完成成卷的核孔膜紫外光敏化，走料速度每分钟0.5米，敏化的时间1分钟，温度10℃。
实施例6：一种核孔膜紫外光敏化的方法，其主要特点在于步骤为:
第一步将核孔膜4通过放卷机上设有的放卷压辊1.1、紫外敏化机2上设有的敏化压辊2.6和收卷机3上设有的收卷压辊3.1依次穿过放卷机1、紫外敏化机2和收卷机3：
第二步开启紫外光敏化机2，紫外灯光波长范围365nm；紫外光辐照到核孔膜样品表面的能量密度范围500mw/cm2；紫外面光源产生的光经过隔热玻璃2.4和冷却水槽2.5进行冷处理；水槽的工作温度在20℃。
第三步在紫外光敏化机内设有压辊，使得核孔膜在垂直于紫外光源入射的方向反复穿料；紫外光源一次穿透多层核孔膜，并通过放卷机和收卷机完成成卷的核孔膜紫外光敏化，走料速度每分钟2米，敏化的时间1分钟，温度10-40℃。
实施例7：一种核孔膜紫外光敏化的方法，其主要特点在于步骤为:
第一步将核孔膜4通过放卷机1上设有的放卷压辊1.1、紫外敏化机2上设有的敏化压辊2.6和收卷机3上设有的收卷压辊3.1依次穿过放卷机1、紫外敏化机2和收卷机3：
第二步开启紫外光敏化机2，紫外灯光波长范围395nm；紫外光辐照到核孔膜样品表面的能量密度范围300mw/cm2；紫外面光源产生的光经过隔热玻璃2.4和冷却水槽2.5进行冷处理；水槽的工作温度在10-40℃。
第三步在紫外光敏化机内设有压辊，使得核孔膜在垂直于紫外光源入射的方向反复穿料；紫外光源一次穿透单层或多层核孔膜，并通过放卷机和收卷机完成成卷的核孔膜紫外光敏化，走料速度每分钟0.5米，敏化的时间2分钟，温度10-40℃。
上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。
Claims (7)
1.一种核孔膜紫外光敏化装置，其特征在于包括有放卷机、紫外敏化机和收卷机；核孔膜通过放卷机上设有的放卷压辊、紫外敏化机上设有的敏化压辊和收卷机上设有的收卷压辊依次穿过放卷机、紫外敏化机和收卷机；紫外敏化机包括在风机的下方设有升降调节支架，在升降调节支架上设有紫外LED面光源、隔热玻璃，在隔热玻璃下方设有冷却水槽，敏化压辊设在冷却水槽的下方，冷却水箱与冷却水槽连通；电源控制箱与紫外LED面光源电连接。
2.如权利要求1所述的核孔膜紫外光敏化装置，其特征在于所述的紫外LED面光源紫外灯光波长为365-400nm。
3.如权利要求1所述的核孔膜紫外光敏化装置，其特征在于所述的冷却水槽上下表面封闭且透明，左右两侧设有冷却水槽进水口和冷却水槽出水口分别与冷却水箱出水口和冷却水箱进水口相连通；所述的冷却水槽高度1cm-2cm；水槽的工作温度在10-40℃。
4.如权利要求1所述的核孔膜紫外光敏化装置，其特征在于所述的紫外LED面光源采用功率为3-5W的紫外LED小灯珠等距列阵排布成的面光源；灯珠之间的距离1-3cm；紫外LED小灯珠发射光波长365nm或390nm；紫外LED面光源宽度范围20-40cm，长度范围50-100cm。
5.如权利要求1所述的核孔膜紫外光敏化装置，其特征在于所述的隔热玻璃采用对300-800nm光透射率达80%以上，在红外波段光透射率在10%以下的隔热玻璃,隔热玻璃的厚度为2-4mm。
6.如权利要求1所述的核孔膜紫外光敏化装置，其特征在于所述的敏化压辊为双列压辊，核孔膜在垂直于紫外光源入射的方向上反复穿料。
7.一种核孔膜紫外光敏化的方法，其特征在于步骤为:
第一步将核孔膜通过放卷机上设有的放卷压辊、紫外敏化机上设有的敏化压辊和收卷机上设有的收卷压辊依次穿过放卷机、紫外敏化机和收卷机；
第二步开启紫外光敏化机，紫外灯光波长范围365-400nm；紫外光辐照到核孔膜样品表面的能量密度范围200-500mw/cm2；紫外面光源产生的光经过隔热玻璃和冷却水槽进行冷处理；水槽的工作温度在10-40℃；
第三步在紫外光敏化机内设有压辊，使得核孔膜在垂直于紫外光源入射的方向反复穿料；紫外光源一次穿透单层或多层核孔膜，并通过放卷机和收卷机完成成卷的核孔膜紫外光敏化，走料速度每分钟0.5米至2米，敏化的时间1-4分钟，温度10-40℃。
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