CN110394933A - 一种用于离心制膜的成膜液体注入装置 - Google Patents
一种用于离心制膜的成膜液体注入装置 Download PDFInfo
- Publication number
- CN110394933A CN110394933A CN201910644921.4A CN201910644921A CN110394933A CN 110394933 A CN110394933 A CN 110394933A CN 201910644921 A CN201910644921 A CN 201910644921A CN 110394933 A CN110394933 A CN 110394933A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- needle
- liquid
- film
- needle head
- raffinate
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 239000007788 liquid Substances 0.000 title claims abstract description 244
- 238000002347 injection Methods 0.000 title claims abstract description 108
- 239000007924 injection Substances 0.000 title claims abstract description 108
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims abstract description 45
- 239000000463 material Substances 0.000 claims abstract description 23
- 239000012528 membrane Substances 0.000 claims abstract description 12
- 238000011084 recovery Methods 0.000 claims description 29
- 229920000742 Cotton Polymers 0.000 claims description 19
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 claims description 13
- 229910001220 stainless steel Inorganic materials 0.000 claims description 13
- 239000010935 stainless steel Substances 0.000 claims description 13
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 claims description 11
- -1 polytetrafluoroethylene Polymers 0.000 claims description 7
- 239000000243 solution Substances 0.000 claims description 7
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N Nickel Chemical compound [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 239000011521 glass Substances 0.000 claims description 4
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims description 4
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 239000007769 metal material Substances 0.000 claims description 4
- 239000011148 porous material Substances 0.000 claims description 4
- 230000008021 deposition Effects 0.000 claims description 3
- 229920001343 polytetrafluoroethylene Polymers 0.000 claims description 3
- 239000004810 polytetrafluoroethylene Substances 0.000 claims description 3
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 239000004743 Polypropylene Substances 0.000 claims description 2
- BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N Silver Chemical compound [Ag] BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 229920000122 acrylonitrile butadiene styrene Polymers 0.000 claims description 2
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 claims description 2
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 239000010949 copper Substances 0.000 claims description 2
- PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N gold Chemical compound [Au] PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 229910052737 gold Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 239000010931 gold Substances 0.000 claims description 2
- 229910002804 graphite Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 239000010439 graphite Substances 0.000 claims description 2
- 230000001788 irregular Effects 0.000 claims description 2
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 claims description 2
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 229910052755 nonmetal Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 229920000620 organic polymer Polymers 0.000 claims description 2
- 230000002572 peristaltic effect Effects 0.000 claims description 2
- 229920000515 polycarbonate Polymers 0.000 claims description 2
- 239000004417 polycarbonate Substances 0.000 claims description 2
- 239000005020 polyethylene terephthalate Substances 0.000 claims description 2
- 229920000139 polyethylene terephthalate Polymers 0.000 claims description 2
- 239000002861 polymer material Substances 0.000 claims description 2
- 229920001155 polypropylene Polymers 0.000 claims description 2
- 239000004800 polyvinyl chloride Substances 0.000 claims description 2
- 229920000915 polyvinyl chloride Polymers 0.000 claims description 2
- 239000010453 quartz Substances 0.000 claims description 2
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N silicon dioxide Inorganic materials O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 229910052709 silver Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 239000004332 silver Substances 0.000 claims description 2
- 238000009750 centrifugal casting Methods 0.000 claims 1
- 239000010408 film Substances 0.000 abstract description 97
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 abstract description 9
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 abstract description 7
- 239000010409 thin film Substances 0.000 abstract description 7
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 abstract description 4
- 239000007943 implant Substances 0.000 abstract 3
- 239000012530 fluid Substances 0.000 abstract 1
- 238000000034 method Methods 0.000 description 15
- 230000008569 process Effects 0.000 description 8
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 5
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 5
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 description 4
- 238000010008 shearing Methods 0.000 description 4
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 3
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 3
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 3
- 230000009471 action Effects 0.000 description 2
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 2
- 230000001276 controlling effect Effects 0.000 description 2
- 230000008020 evaporation Effects 0.000 description 2
- 238000001704 evaporation Methods 0.000 description 2
- 238000007641 inkjet printing Methods 0.000 description 2
- 238000001755 magnetron sputter deposition Methods 0.000 description 2
- 239000002120 nanofilm Substances 0.000 description 2
- 238000004064 recycling Methods 0.000 description 2
- 239000002904 solvent Substances 0.000 description 2
- 238000004528 spin coating Methods 0.000 description 2
- 238000005507 spraying Methods 0.000 description 2
- 239000004372 Polyvinyl alcohol Substances 0.000 description 1
- 238000000889 atomisation Methods 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 238000005266 casting Methods 0.000 description 1
- 238000007036 catalytic synthesis reaction Methods 0.000 description 1
- 238000005119 centrifugation Methods 0.000 description 1
- 230000008859 change Effects 0.000 description 1
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 1
- 239000002131 composite material Substances 0.000 description 1
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 1
- 238000000151 deposition Methods 0.000 description 1
- 238000005474 detonation Methods 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 238000004146 energy storage Methods 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 238000007747 plating Methods 0.000 description 1
- 229920002451 polyvinyl alcohol Polymers 0.000 description 1
- 238000007639 printing Methods 0.000 description 1
- 230000001681 protective effect Effects 0.000 description 1
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 description 1
- 238000007711 solidification Methods 0.000 description 1
- 230000008023 solidification Effects 0.000 description 1
- 239000007921 spray Substances 0.000 description 1
- 239000013077 target material Substances 0.000 description 1
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
- B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
- B29C41/00—Shaping by coating a mould, core or other substrate, i.e. by depositing material and stripping-off the shaped article; Apparatus therefor
- B29C41/02—Shaping by coating a mould, core or other substrate, i.e. by depositing material and stripping-off the shaped article; Apparatus therefor for making articles of definite length, i.e. discrete articles
- B29C41/04—Rotational or centrifugal casting, i.e. coating the inside of a mould by rotating the mould
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
- B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
- B29C41/00—Shaping by coating a mould, core or other substrate, i.e. by depositing material and stripping-off the shaped article; Apparatus therefor
- B29C41/34—Component parts, details or accessories; Auxiliary operations
- B29C41/36—Feeding the material on to the mould, core or other substrate
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Infusion, Injection, And Reservoir Apparatuses (AREA)
Abstract
本发明涉及薄膜材料和器件制造领域，具体是一种用于离心制膜设备的成膜液注入装置。该装置包括：旋转滚筒、成膜基体、针头、针头沿滚筒旋转轴向移动装置、针头注入角度调整装置、针头伸缩装置、成膜液增压组件，旋转滚筒内表面设置成膜基体，针头沿滚筒旋转轴向移动装置上安装滑杆一，滑杆一与针头沿滚筒旋转轴向移动装置呈滑动配合，针头注入角度调整装置的一端安装在滑杆一尾端，针头注入角度调整装置的另一端安装针头伸缩装置，针头伸缩装置上安装针头，针头通过管路连接成膜液增压组件。本发明装置主要用于将不同物质的成膜液以液柱的形式注入到旋转基体表面，实现薄膜结构的精确控制制备。
Description
技术领域
本发明涉及薄膜材料和器件制造领域，具体是一种用于离心制膜设备的成膜液注入装置，该装置主要用于将不同物质的成膜液以液柱的形式注入到旋转基体表面，实现薄膜结构的精确控制制备。
背景技术
柔性大面积均匀纳米薄膜材料可以广泛应用于光电器件、储能器件、防护功能涂层、催化合成、复合材料等技术领域，而实现厚度均匀一致的纳米级厚度薄膜材料的高效控制制备是实现上述应用的关键工艺基础。目前工业上常用的纳米级厚度薄膜材料制备技术主要有蒸镀、磁控溅射、喷涂、旋涂、刮涂、喷墨打印等。其中蒸镀和磁控溅射可以实现均匀厚度的材料沉积，但是其操作复杂，设备成本高，对靶材的要求极高。旋涂和喷墨打印作用面积小，效率低，因此无法大面积制备薄膜材料，且大面积均匀性较差；喷涂和刮涂工艺可以实现大面积薄膜材料的制备，但通常难以制备出纳米级厚度的薄膜材料。
中国发明专利申请(公开号CN108568926A)提出一种高效制备高定向、高致密二维材料薄膜的方法，该方法采用内表面光滑的圆型管作为浇铸模具，模具高速沿圆周方向旋转时将含有二维材料的溶液倒入模具中，利用离心力将二维材料组装成薄膜。该方法即为离心制膜技术，利用该技术可以得到高度定向、高致密的有序微观结构薄膜材料。中国发明专利申请(公开号CN109177010A)提出基于该技术实现薄膜制备的设备的基本构造；同时该设备利用雾化喷涂工艺将成膜液沉积到旋转的基体膜表面，可以制备出纳米级厚度的连续膜材料，但存在均匀性较差、对成膜液要求苛刻以及存在爆燃危险等问题。为了解决这些问题，申请号为：201910460855.5的中国发明专利申请提供一种新的基于微细打印喷头或针头注射成膜液进行薄膜制备的新方法，可以实现厚度均匀一致的纳米级厚度薄膜材料的高效控制制备。
发明内容
本发明的目的在于提供一种用于离心制膜技术的成膜液体注入装置的基本结构和使用方法，控制离心制膜过程中的成膜液体注入方式，从而实现基体膜表面纳米薄膜结构的厚度和成膜区域的控制。
本发明的技术方案是：
一种用于离心制膜的成膜液体注入装置，该装置包括：旋转滚筒、成膜基体、针头、针头沿滚筒旋转轴向移动装置、针头注入角度调整装置、针头伸缩装置、成膜液增压组件，具体结构如下：
旋转滚筒内表面设置成膜基体，针头沿滚筒旋转轴向移动装置上安装滑杆一，滑杆一与针头沿滚筒旋转轴向移动装置呈滑动配合，针头注入角度调整装置的一端安装在滑杆一尾端，针头注入角度调整装置的另一端安装针头伸缩装置，针头注入角度调整装置带动针头伸缩装置进行360度旋转；针头伸缩装置上安装针头，针头通过管路连接成膜液增压组件，所述管路依次穿过针头伸缩装置和滑杆一。
所述的用于离心制膜的成膜液体注入装置，针头形状为直线型或曲线形，其长度范围为0.1mm～1000mm；针头针孔的截面形状为圆形、椭圆形、正方形、长方形、多边形、基于上述形状变换而成的各种规则或不规则形状；针孔的孔径或孔截面内部连接线的最长尺寸范围为：1μm～10cm；针头材质包括但不限于金属、无机非金属材料或有机聚合物材料。
所述的用于离心制膜的成膜液体注入装置，优选的，针头的长度范围为5mm～100mm；针孔的孔径或孔截面内部连接线的最长尺寸范围为：10μm～2mm；金属采用不锈钢、镍、铜、金或银，无机非金属材料采用玻璃、石英、陶瓷或石墨，有机聚合物材料采用聚四氟乙烯、聚丙烯、聚碳酸酯、ABS塑料、聚氯乙烯或聚乙烯对苯二甲酸酯。
所述的用于离心制膜的成膜液体注入装置，针头注入角度调整装置包括但不限于步进电机、直流电机或伺服电机；在不调整基体旋转速度情况下，通过针头注入角度调整装置，使针头指向逆向基体旋转方向或使针头指向顺向基体旋转方向。
所述的用于离心制膜的成膜液体注入装置，针头伸缩装置包括但不限于手动伸缩杆、电动滑轨模组或气动伸缩杆，针头沿滚筒旋转轴向移动装置包括但不限于手动滑台、电动滑台或气动滑台，成膜液增压组件采用注射器、注射泵、蠕动泵、隔膜泵或液体泵。
所述的用于离心制膜的成膜液体注入装置，还包括成膜液体注入前后残液收集组件，包括但不限于固定残液收集槽、可移动残液收集槽、残液吸收棉或残液回收管。
所述的用于离心制膜的成膜液体注入装置，固定残液收集槽为两个平行排布的半圆形收集槽，固定残液收集槽的两端通过两个直角形的固定残液收集槽支架固定在旋转滚筒内，固定残液收集槽的圆心与旋转滚筒同心，固定残液收集槽与成膜基体之间的缝隙为1～5mm。
所述的用于离心制膜的成膜液体注入装置，可移动残液收集槽为一个半圆形收集槽，可移动残液收集槽与成膜基体之间的缝隙为1～5mm；收集槽移动装置上安装滑杆二，滑杆二与收集槽移动装置呈滑动配合，可移动残液收集槽安装于滑杆二尾端，可移动残液收集槽在滑杆二的带动下伸至旋转滚筒内。
所述的用于离心制膜的成膜液体注入装置，残液吸收棉为中空圆柱状，残液吸收棉套在针头上，其一端与针头的针尖齐平。
所述的用于离心制膜的成膜液体注入装置，残液回收管形状为具有小孔和大孔组合阶梯孔的管状，残液回收管通过一端的小孔套在针头上，残液回收管另一端为大孔，针头的针尖向残液回收管另一端面内缩0.3～1mm，大孔形成残液回收管的空腔，所述空腔的外侧上部通过管路与吸收泵相连通。
本发明的设计思想是：
本发明是一种用于离心制膜的成膜液体针头注射系统的基本结构，其构造包含四个基本组件：针头组件、针头注入角度及位置调整组件、成膜液增压组件、成膜液注入前后残液收集组件。其中，
针头注入角度及位置调整组件，包含但不限于针头旋转装置、针头伸缩装置和针头沿滚筒旋转轴向移动装置等基本零件，可实现液体注入时液体与成膜基体表面的剪切力可任意调节的功能。在不调整基体旋转速度情况下，即保持固定离心力场的情况下，需要加大液体注入剪切力，可以将针头指向逆向基体旋转方向；需要减小液体注入剪切力的时候，可以将针头指向顺向基体旋转方向。针头伸缩装置可调控针头与成膜基体表面之间的距离，由于不同液体流量、不同液体成分和粘度等，因此从针头射出的液柱弧线长度和形状也不相同，通过调整针头伸缩装置，可获得最佳的针头注入距离；针头沿滚筒旋转轴向移动装置可控制针头在成膜基体表面注入的位置，从而控制液体在旋转基体上的液膜分布，最终调控基体上的成膜区域。
成膜液增压组件，将液体加压通入针头，从而使针头流出的液体形成细柱状。液体增压组件通过调整液体压力，可以调整液体注入的速度和针口液柱的弧线。
成膜液体注入前后残液收集组件，在成膜液体注入开始阶段，由于液体管路和针头内液体流动在启动时需要一定时间才能达到稳定的流动状态，在这段时间，针头注出的液体不稳定，如果直接注入或者滴入成膜基体表面，会导致薄膜分布不均匀；同样在液体停止注入阶段，由于液体管路和针头内液体流动在停止时需要一定时间才能达到完全停止流动状态，在这段时间，针头容易出现滴液现象，如果直接滴入成膜基体表面，同样造成薄膜分布不均匀，因此需要成膜液体注入前后残液收集组件。
成膜液体注入前后残液收集组件可以是但不限于固定残液收集槽、可移动残液收集槽、残液吸收棉和残液回收管等。固定残液收集槽工作原理是：将两个固定残液收集槽通过固定残液收集槽支架固定在需要成膜区域的两个边缘，不随转筒旋转，也不随针头移动，针头注射开始时先将针头移动到固定残液收集槽上，使固定残液收集槽能够收集残液，待液柱稳定后针头开始移出固定残液收集槽，注入成膜基体表面。当针头从成膜区域移出时进入第二个固定残液收集槽上方，停止注射，残液落入第二个固定残液收集槽。可移动残液收集槽工作原理是：开始注射时可移动残液收集槽移动到针头下方，液柱进入可移动残液收集槽，当针头移动到需要成膜区域时，将可移动残液收集槽移走，液柱进入成膜基体表面。当停止注射时，再将可移动残液收集槽移动到针头下方收集残液。残液收集棉工作原理是：针头开始注射和结束注射液体时，形成的液滴通常都是挂在针头尖端，因此将针头用吸液棉包覆，只露出针尖，吸液棉就会自动吸收液滴而不影响液体注射。残液收回收管工作原理是：针头开始注射和结束注射液体时，形成的液滴通常都是挂在针头尖端，因此将针尖用残液回收管包覆，残液回收管通过管路连接吸收泵，利用吸收泵可有效的把液滴吸收回收。采用残液回收管对液滴进行回收，可用于多次大流量液滴回收，可适用于各类溶剂不同粘度液体。该装置还可以用于针头自动清洗，利用残液回收管可快速回收清洗液。
以上四种成膜液注入前后残液收集组件其目的是：为了收集针头注射开始和结束时形成的不稳定液柱或液滴，避免其直接落到旋转基体表面，影响成膜效果。
本发明的优点及有益效果包括：
(1)本发明采用针头注入形成液柱的方式，可以将液体均匀注入到成膜基体表面，针头注入可以有效调控注入区域和注入量，从而控制成膜区域和薄膜厚度。
(2)本发明采用针头角度调整组件，可以调整注入角度，实现液体注入时与基体表面的剪切速率和离心力场的单独调控，可以在离心力场不变的情况下，将针头指向逆向基体旋转方向可以加大剪切速率，将针头指向顺向基体旋转方向可以减少剪切速率。
(3)本发明采用残液收集装置，可以液体注入开始段和结束段形成的不稳定液滴或液柱收集，防止残液直接落入成膜区域。
附图说明
图1(a)-(b).实施例1简单成膜液体针头注射系统的基本构造示意图。其中，图1(a)为立体图，图1(b)为剖面图。
图2(a)-(b).实施例2带固定残液收集槽成膜液体针头注射系统的基本构造示意图。其中，图2(a)为立体图，图2(b)为剖面图。
图3(a)-(b).实施例3带可移动残液收集槽成膜液体针头注射系统的基本构造示意图。其中，图3(a)为立体图，图3(b)为剖面图。
图4(a)-(b).实施例4带残液吸收棉的注射针头的基本构造示意图。其中，图4(a)为立体图，图4(b)为剖面图。
图5(a)-(b).实施例5带残液回收管的注射针头的基本构造示意图。其中，图5(a)为立体图，图5(b)为局部剖面图。
附图中数字指代的部件名称如下：
1：旋转滚筒；2：成膜基体；3：针头；4：针头沿滚筒旋转轴向移动装置；5：针头注入角度调整装置；6：针头伸缩装置；7：液体增压泵；8：固定残液收集槽；9：固定残液收集槽支架；10：可移动残液收集槽；11：收集槽移动装置；12：残液吸收棉；13：残液回收管；14：滑杆一；15：滑杆二；16：管路。
具体实施方式
本说明书所述附图和实施例是对本发明的具体实施方式做进一步详细描述，以下的五个实施例是用于本发明的说明，但不用来限制本发明的范围。
实施例1
如图1(a)-(b)所示，本实施例中，一种简单成膜液体针头注射系统的基本构造，包括：旋转滚筒1、成膜基体2、针头3(不锈钢针头)、针头沿滚筒旋转轴向移动装置4(电动滑台)、针头注入角度调整装置5(减速电机)、针头伸缩装置6(电动伸缩台)、液体增压泵7等。其中，不锈钢针头长度50mm，内径300μm，外径2mm；针头沿滚筒旋转轴向移动装置4为滚珠丝杠移动滑台，宽度为40mm，行程为150mm，针头沿滚筒旋转轴向移动装置4上安装滑杆一14，滑杆一14与针头沿滚筒旋转轴向移动装置4呈滑动配合，滑杆一14长度210mm；针头注入角度调整装置5为装配减速步进电机，其一端安装在滑杆一14尾端，针头注入角度调整装置5的另一端安装针头伸缩装置6，针头注入角度调整装置5可带动针头伸缩装置6进行360度旋转；针头伸缩装置6为T型丝杠电动伸缩针头固定座，用于带动针头3伸缩，其伸缩行程为30mm。针头伸缩装置6上安装不锈钢针头3，针头3通过管路连接液体增压泵7，所述管路依次穿过针头伸缩装置6和滑杆一14。
本实施例的使用过程：旋转滚筒1内表面设置成膜基体2，旋转滚筒1带动成膜基体2按设定转速旋转，开启外部或者内部加热，控制成膜基体2表面温度。通过针头注入角度调整装置5调整合适的针头注入角度，通过针头沿滚筒旋转轴向移动装置4调整设定的起始注入位置，利用针头伸缩装置6调整合适的针头3针尖与成膜基体2之间的距离。开启液体增压泵7，开始注入液体，利用旋转滚筒1旋转产生的均匀离心力场和剪切力场，使液体在成膜基体2表面铺展出一条环状液膜，同时通过针头沿滚筒旋转轴向移动装置4按设定成膜区域移动针头3，使液膜均匀铺满整个设定成膜区域。通过固化处理完成液体薄膜到固体薄膜转变，在成膜基体2表面设定区域形成均匀纳米级厚度薄膜。
本实施实例的特点：采用针头方式注入液体，可使用于各类有机液体和无机液体，适用大粘度范围，对成膜材料分散性要求低；液体注入方向可通过针头注入角度调整装置，通过控制液体注入速度和旋转滚筒转速，可以调控液体注入时和旋转滚筒的剪切速率和离心力；通过针头伸缩装置可调整针头针尖与基体距离，实现液体射出最佳弧线。通过针头沿滚筒旋转轴向移动装置可改变液体注入位置，精确控制液膜区域和成膜区域。
实施例2
如图2(a)-(b)所示，本实施例中，一种带固定残液收集槽成膜液体针头注射系统的基本构造，包括：旋转滚筒1、成膜基体2、针头3、针头沿滚筒旋转轴向移动装置4、针头注入角度调整装置5、针头伸缩装置6、液体增压泵7、固定残液收集槽8、固定残液收集槽支架9等。其中，不锈钢针头长度50mm，内径300μm，外径2mm；针头沿滚筒旋转轴向移动装置4为滚珠丝杠移动滑台，宽度为40mm，行程为150mm，针头沿滚筒旋转轴向移动装置4上安装滑杆一14，滑杆一14与针头沿滚筒旋转轴向移动装置4呈滑动配合，滑杆一14长度210mm；针头注入角度调整装置5为装配减速步进电机，其一端安装在滑杆一14尾端，针头注入角度调整装置5的另一端安装针头伸缩装置6，针头注入角度调整装置5可带动针头伸缩装置6进行360度旋转；针头伸缩装置6为T型丝杠电动伸缩针头固定座，用于带动针头3伸缩，其伸缩行程为30mm。针头伸缩装置6上安装不锈钢针头3，针头3通过管路连接液体增压泵7，所述管路依次穿过针头伸缩装置6和滑杆一14。
另外，固定残液收集槽8为两个平行排布的不锈钢半圆形收集槽，半圆形收集槽的外半径为114mm，其壳厚度为1.0mm，收集槽宽度4mm，收集槽高度为5mm。两个固定残液收集槽8之间的距离为80mm，即成膜区域宽度为80mm。固定残液收集槽8的两端通过两个直角形的固定残液收集槽支架9固定在旋转滚筒1内，固定残液收集槽8的圆心与旋转滚筒1同心，固定残液收集槽8与成膜基体2之间的缝隙为2mm。
本实施例的使用过程：旋转滚筒1内表面设置成膜基体2，旋转滚筒1带动成膜基体2按设定转速旋转，开启外部或者内部加热，控制成膜基体2表面温度。调整合适的针头3注入角度和针头3针尖与成膜基体2之间的距离。通过针头沿滚筒旋转轴向移动装置4将针头移动到两个固定残液收集槽8中其中一个的上方，启动液体增压泵7，开始有液滴从针头滴落入固定残液收集槽8，待液体变成稳定的液柱，通过针头沿滚筒旋转轴向移动装置4移动针头进入成膜区域，继续移动针头3进入第二固定残液收集槽8上方，停止移动针头3，关闭液体增压泵7，残液滴入固定残液收集槽8。液膜均匀铺满两个固定残液收集槽8之间的区域，通过固化处理完成液体薄膜到固体薄膜转变，在成膜基体2表面设定区域形成均匀纳米级厚度薄膜。
本实施实例的特点：加入固定残液收集槽，在针头注射液体时，在开始注入液体和结束注入液体的一段时间，难以快速关断液柱，因此在开始注入和结束注入时容易产生不稳定液柱或者液滴，如果直接注入或者滴入成膜基体表面，会导致薄膜分布不均匀。本实施例引入一种简单的固定残液收集槽，可以保证成膜区域液柱均匀注入，残液不会落入成膜区域。
实施例3
如图3(a)-(b)所示，本实施例中，一种带可移动残液收集槽成膜液体针头注射系统的基本构造，包括：旋转滚筒1、成膜基体2、针头3、针头沿滚筒旋转轴向移动装置4、针头注入角度调整装置5、针头伸缩装置6、液体增压泵7、可移动残液收集槽10、收集槽移动装置11等；其中，不锈钢针头长度50mm，内径300μm，外径2mm；针头沿滚筒旋转轴向移动装置4为滚珠丝杠移动滑台，宽度为40mm，行程为150mm，针头沿滚筒旋转轴向移动装置4上安装滑杆一14，滑杆一14与针头沿滚筒旋转轴向移动装置4呈滑动配合，滑杆一14长度210mm；针头注入角度调整装置5为装配减速步进电机，其一端安装在滑杆一14尾端，针头注入角度调整装置5的另一端安装针头伸缩装置6，针头注入角度调整装置5可带动针头伸缩装置6进行360度旋转；针头伸缩装置6为T型丝杠电动伸缩针头固定座，用于带动针头3伸缩，其伸缩行程为30mm。针头伸缩装置6上安装不锈钢针头3，针头3通过管路连接液体增压泵7，所述管路依次穿过针头伸缩装置6和滑杆一14。
另外，可移动残液收集槽10为一个不锈钢半圆形收集槽，半圆形收集槽的外半径为114mm，其壳厚度为1.0mm，收集槽宽度4mm，收集槽高度为5mm，可移动残液收集槽10与成膜基体2之间的缝隙为2mm。收集槽移动装置11为滚珠丝杠移动滑台，宽度为40mm，行程为150mm，收集槽移动装置11上安装滑杆二15，滑杆二15与收集槽移动装置11呈滑动配合，滑杆二15长度250mm，可移动残液收集槽10安装于滑杆二15尾端，跟随滑杆二15移动伸至旋转滚筒1内。
本实施例的使用过程：旋转滚筒1内表面设置成膜基体2，旋转滚筒1带动成膜基体2按设定转速旋转，开启外部或者内部加热，控制成膜基体2表面温度。调整合适的针头3注入角度和针头3针尖与成膜基体2之间的距离。通过收集槽移动装置11将可移动残液收集槽10移动到设定成膜区域的边缘，通过针头沿滚筒旋转轴向移动装置4将针头3移动到可移动残液收集槽10上方。启动液体增压泵7，开始有液滴从针头滴落入可移动残液收集槽10。待液体变成稳定的液柱，通过针头沿滚筒旋转轴向移动装置4移动针头3进入成膜区域，当针头3移动到成膜区域的另一个边缘时，移动可移动残液收集槽10到针头3下方，停止移动针头，关闭液体增压泵7，残液滴入可移动残液收集槽10。液膜均匀铺满设定的成膜区域，通过固化处理完成液体薄膜到固体薄膜转变，在成膜基体2表面设定区域形成均匀纳米级厚度薄膜。
本实施实例的特点：加入可移动收集槽，可以随意调整液体注入区域，同时能够在针头注入开始和结束阶段接收残液。既能保证成膜区域液柱均匀注入，同时又能任意改变成膜区域位置和宽度。
实施例4
如图4(a)-(b)所示，本实施例中，一种带残液吸收棉的注射针头的基本构造，包括：针头3、针头沿滚筒旋转轴向移动装置4、针头注入角度调整装置5、针头伸缩装置6、残液吸收棉12等。其中，针头注入角度调整装置5为装配减速步进电机，其一端安装在滑杆一14尾端，针头注入角度调整装置5的另一端安装带动针头伸缩装置6，针头注入角度调整装置5可带动针头伸缩装置6进行360度旋转；针头伸缩装置6为T型丝杠电动伸缩针头固定座，用于带动针头3伸缩，其伸缩行程为30mm。针头伸缩装置6上安装不锈钢针头3，针头3通过管路连接液体增压泵7，所述管路依次穿过针头伸缩装置6和滑杆一14。针头3为聚四氟乙烯材质，长度50mm，内径200μm，外径2mm。残液吸收棉12为高吸水性聚乙烯醇海绵，海绵为中空圆柱状，内径1.9mm，外径10mm，高度10mm。残液吸收棉12套在针头3上，其一端与针头3的针尖齐平。
本实施例的使用过程：在液体注入开始和结束时，液体从针头3针尖流出的速度慢，会首先在针尖聚集形成液滴，然后液滴体积逐渐变大，最后掉落。安装残液吸收棉12以后，液滴在针尖处直接被海绵吸收，从而避免滴入成膜区域。而对于液柱，其射出速度快，不会在针尖处停留和体积增大，因此海绵不吸收液柱。
本实施例的特点：采用一种简单便捷的方法吸收残液，适用于空间狭小的滚筒和液体流量小的注入方式，既能够节省空间，又能有效吸收少量残液。
实施例5
如图5(a)-(b)所示，本实施例中，一种带残液回收管的注射针头的基本构造，包括：针头3、针头沿滚筒旋转轴向移动装置4、针头注入角度调整装置5、针头伸缩装置6、残液回收管13等。其中，针头注入角度调整装置5为装配减速步进电机，其一端安装在滑杆一14尾端，针头注入角度调整装置5的另一端安装带动针头伸缩装置6，针头注入角度调整装置5可带动针头伸缩装置6进行360度旋转；针头伸缩装置6为T型丝杠电动伸缩针头固定座，用于带动针头3伸缩，其伸缩行程为30mm。针头伸缩装置6上安装不锈钢针头3，针头3通过管路连接液体增压泵7，所述管路依次穿过针头伸缩装置6和滑杆一14。针头3采用玻璃材质，针头长度50mm，内径500um，外径2mm。如图5(b)所示，残液回收管13形状为具有小孔和大孔组合阶梯孔的管状，采用玻璃材质。残液回收管13通过一端的小孔套在针头3上，残液回收管13另一端为大孔，针头3的针尖向残液回收管13另一端面内缩0.5mm，大孔形成残液回收管13的空腔，所述空腔的外侧上部与管路16相连通。
本实施例的使用过程：在液体注入开始和结束时，液体从针头3针尖流出的速度慢，会首先在针尖聚集形成液滴，然后液滴体积逐渐变大，当液滴直径达到残液回收管13内径时，受残液回收管毛细作用，液滴被吸入残液回收管13的空腔内，再通过，通过管路16连接吸收泵，利用吸收泵把残液回收管13空腔内液体吸收回收。
本实施例的特点：采用残液回收管对液滴进行回收，可用于多次大流量液滴回收，可适用于各类溶剂不同粘度液体。该装置还可以用于针头自动清洗，利用残液回收管可快速回收清洗液。
以上是本发明的五种优选实施方式，并不用于限制本发明。其中装置的各个组成部分还可以做若干改进和变形，在不脱离本发明技术的原理的改进和变形，也应视为本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种用于离心制膜的成膜液体注入装置，其特征在于，该装置包括：旋转滚筒、成膜基体、针头、针头沿滚筒旋转轴向移动装置、针头注入角度调整装置、针头伸缩装置、成膜液增压组件，具体结构如下：
旋转滚筒内表面设置成膜基体，针头沿滚筒旋转轴向移动装置上安装滑杆一，滑杆一与针头沿滚筒旋转轴向移动装置呈滑动配合，针头注入角度调整装置的一端安装在滑杆一尾端，针头注入角度调整装置的另一端安装针头伸缩装置，针头注入角度调整装置带动针头伸缩装置进行360度旋转；针头伸缩装置上安装针头，针头通过管路连接成膜液增压组件，所述管路依次穿过针头伸缩装置和滑杆一。
2.按照权利要求1所述的用于离心制膜的成膜液体注入装置，其特征在于，针头形状为直线型或曲线形，其长度范围为0.1mm～1000mm；针头针孔的截面形状为圆形、椭圆形、正方形、长方形、多边形、基于上述形状变换而成的各种规则或不规则形状；针孔的孔径或孔截面内部连接线的最长尺寸范围为：1μm～10cm；针头材质包括但不限于金属、无机非金属材料或有机聚合物材料。
3.按照权利要求2所述的用于离心制膜的成膜液体注入装置，其特征在于，优选的，针头的长度范围为5mm～100mm；针孔的孔径或孔截面内部连接线的最长尺寸范围为：10μm～2mm；金属采用不锈钢、镍、铜、金或银，无机非金属材料采用玻璃、石英、陶瓷或石墨，有机聚合物材料采用聚四氟乙烯、聚丙烯、聚碳酸酯、ABS塑料、聚氯乙烯或聚乙烯对苯二甲酸酯。
4.按照权利要求1所述的用于离心制膜的成膜液体注入装置，其特征在于，针头注入角度调整装置包括但不限于步进电机、直流电机或伺服电机；在不调整基体旋转速度情况下，通过针头注入角度调整装置，使针头指向逆向基体旋转方向或使针头指向顺向基体旋转方向。
5.按照权利要求1所述的用于离心制膜的成膜液体注入装置，其特征在于，针头伸缩装置包括但不限于手动伸缩杆、电动滑轨模组或气动伸缩杆，针头沿滚筒旋转轴向移动装置包括但不限于手动滑台、电动滑台或气动滑台，成膜液增压组件采用注射器、注射泵、蠕动泵、隔膜泵或液体泵。
6.按照权利要求1所述的用于离心制膜的成膜液体注入装置，其特征在于，还包括成膜液体注入前后残液收集组件，包括但不限于固定残液收集槽、可移动残液收集槽、残液吸收棉或残液回收管。
7.按照权利要求6所述的用于离心制膜的成膜液体注入装置，其特征在于，固定残液收集槽为两个平行排布的半圆形收集槽，固定残液收集槽的两端通过两个直角形的固定残液收集槽支架固定在旋转滚筒内，固定残液收集槽的圆心与旋转滚筒同心，固定残液收集槽与成膜基体之间的缝隙为1～5mm。
8.按照权利要求6所述的用于离心制膜的成膜液体注入装置，其特征在于，可移动残液收集槽为一个半圆形收集槽，可移动残液收集槽与成膜基体之间的缝隙为1～5mm；收集槽移动装置上安装滑杆二，滑杆二与收集槽移动装置呈滑动配合，可移动残液收集槽安装于滑杆二尾端，可移动残液收集槽在滑杆二的带动下伸至旋转滚筒内。
9.按照权利要求6所述的用于离心制膜的成膜液体注入装置，其特征在于，残液吸收棉为中空圆柱状，残液吸收棉套在针头上，其一端与针头的针尖齐平。
10.按照权利要求6所述的用于离心制膜的成膜液体注入装置，其特征在于，残液回收管形状为具有小孔和大孔组合阶梯孔的管状，残液回收管通过一端的小孔套在针头上，残液回收管另一端为大孔，针头的针尖向残液回收管另一端面内缩0.3～1mm，大孔形成残液回收管的空腔，所述空腔的外侧上部通过管路与吸收泵相连通。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201910644921.4A CN110394933A (zh) | 2019-07-17 | 2019-07-17 | 一种用于离心制膜的成膜液体注入装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201910644921.4A CN110394933A (zh) | 2019-07-17 | 2019-07-17 | 一种用于离心制膜的成膜液体注入装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN110394933A true CN110394933A (zh) | 2019-11-01 |
Family
ID=68325645
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201910644921.4A Pending CN110394933A (zh) | 2019-07-17 | 2019-07-17 | 一种用于离心制膜的成膜液体注入装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN110394933A (zh) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN111040222A (zh) * | 2019-12-19 | 2020-04-21 | 中国科学院金属研究所 | 一种石墨烯电磁屏蔽膜的制备方法 |
| CN112691558A (zh) * | 2020-12-02 | 2021-04-23 | 中国科学院苏州纳米技术与纳米仿生研究所南昌研究院 | 膜材料的制备方法及系统 |
| CN113555162A (zh) * | 2021-07-13 | 2021-10-26 | 郑州大学 | 一种高度取向的一维导电填料基tcf材料的制备方法 |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN203736629U (zh) * | 2014-03-10 | 2014-07-30 | 王剑松 | 医用注射针筒 |
| US20160096185A1 (en) * | 2014-10-06 | 2016-04-07 | Samsung Electronics Co., Ltd. | Thin film fabricating apparatus and manufacturing method of organic light emitting device using the same |
| EP3181321A1 (en) * | 2015-12-15 | 2017-06-21 | Top Glass EU SA | Apparatus and process for manufacturing hollow elongated bodies made of composite material |
| CN109177010A (zh) * | 2018-10-10 | 2019-01-11 | 深圳烯材科技有限公司 | 一种旋转喷涂制膜设备 |
| CN210525627U (zh) * | 2019-07-17 | 2020-05-15 | 中国科学院金属研究所 | 一种用于离心制膜的成膜液体注入装置 |
-
2019
- 2019-07-17 CN CN201910644921.4A patent/CN110394933A/zh active Pending
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN203736629U (zh) * | 2014-03-10 | 2014-07-30 | 王剑松 | 医用注射针筒 |
| US20160096185A1 (en) * | 2014-10-06 | 2016-04-07 | Samsung Electronics Co., Ltd. | Thin film fabricating apparatus and manufacturing method of organic light emitting device using the same |
| EP3181321A1 (en) * | 2015-12-15 | 2017-06-21 | Top Glass EU SA | Apparatus and process for manufacturing hollow elongated bodies made of composite material |
| CN109177010A (zh) * | 2018-10-10 | 2019-01-11 | 深圳烯材科技有限公司 | 一种旋转喷涂制膜设备 |
| CN210525627U (zh) * | 2019-07-17 | 2020-05-15 | 中国科学院金属研究所 | 一种用于离心制膜的成膜液体注入装置 |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN111040222A (zh) * | 2019-12-19 | 2020-04-21 | 中国科学院金属研究所 | 一种石墨烯电磁屏蔽膜的制备方法 |
| CN112691558A (zh) * | 2020-12-02 | 2021-04-23 | 中国科学院苏州纳米技术与纳米仿生研究所南昌研究院 | 膜材料的制备方法及系统 |
| CN113555162A (zh) * | 2021-07-13 | 2021-10-26 | 郑州大学 | 一种高度取向的一维导电填料基tcf材料的制备方法 |
| CN113555162B (zh) * | 2021-07-13 | 2022-07-22 | 郑州大学 | 一种高度取向的一维导电填料基tcf材料的制备方法 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN110394933A (zh) | 一种用于离心制膜的成膜液体注入装置 | |
| US11312071B2 (en) | Additive manufacturing system, method and corresponding components for making elastomeric structures | |
| CN102828260B (zh) | 一种离心式无针头静电纺丝装置 | |
| CN110274803A (zh) | 可精确调控纳米级厚度薄膜成膜厚度和面积的制膜方法 | |
| CN109177010B (zh) | 一种旋转喷涂制膜设备 | |
| CN210525627U (zh) | 一种用于离心制膜的成膜液体注入装置 | |
| CN107160685A (zh) | 一种电场驱动熔融喷射沉积3d打印装置及其工作方法 | |
| CN108385173A (zh) | 液面曲率与电场分离控制的静电纺丝喷头及其纺丝方法 | |
| CN108993334A (zh) | 一种微球的制备装置及方法 | |
| CN109137094A (zh) | 一种刀片印刷式静电纺丝装置及其使用方法 | |
| CN102191568A (zh) | 一种利用爬杆效应促进高黏度聚合物熔体静电纺丝的装置 | |
| US11267164B2 (en) | Creating aligned and oriented fiber reinforced polymer composites | |
| CN109732902B (zh) | 一种多模式打印方法及装置 | |
| CN104511397A (zh) | 涂布装置 | |
| WO2021136297A1 (zh) | 生物打印机喷头、生物打印机和管腔组织构建体打印方法 | |
| CN110404890A (zh) | 一种旋转轮式喷头清洁装置 | |
| EP3181321B1 (en) | Process for manufacturing hollow elongated bodies made of composite material | |
| CN114032620A (zh) | 一种纳米纤维材料及其制备工艺 | |
| CN111424322B (zh) | 一种横向无针静电纺丝装置 | |
| CN211771676U (zh) | 一种圆盘形无针式静电纺丝装置 | |
| EP3181320B1 (en) | Apparatus for manufacturing hollow elongated bodies made of composite material | |
| CN110284205B (zh) | 一种涂抹式循环供液装置以及使用方法 | |
| CN115726101A (zh) | 一种高效过滤纳米纤维膜制备装置 | |
| CN218394196U (zh) | 旋转喷雾装置 | |
| CN217047202U (zh) | 一种高速离心式功能材料膜成膜装置 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| TA01 | Transfer of patent application right | ||
| TA01 | Transfer of patent application right |
Effective date of registration: 20210121 Address after: 518122 area 302B, building B, shenfubao modern optical factory, No.14 Jinxiu Middle Road, Kengzi street, Pingshan District, Shenzhen City, Guangdong Province Applicant after: SHENZHEN MATTERENE TECHNOLOGY Co.,Ltd. Address before: 110016 No. 72, Wenhua Road, Shenhe District, Liaoning, Shenyang Applicant before: INSTITUTE OF METAL RESEARCH CHINESE ACADEMY OF SCIENCES |