CN111842016A - 一种能够回收前驱体溶液的旋转涂膜装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种能够回收前驱体溶液的旋转涂膜装置，包括有成膜系统和抽气系统，抽气系统包括有一密封回收罩，密封回收罩底部设置有回收口，回收口与真空吸取器相连；成膜系统包括有设于密封回收罩内的载物盘和基片，基片为“U”型并且倒扣在载物盘的上表面，基片的内径设置有内齿与载物盘外径上的外齿相啮合，在载物盘上表面设置有若干个中空吸盘以用于将基片内部开口的下表面吸附住，载物盘底部设置有纵向旋转轴以可水平旋转，载物盘的转轴内设有中空管道，中空管道上端与各中空吸盘相连，另一端通过抽气管与抽气泵相连。本发明节约了化学原料，同时使得回收盘易于清理，为化学废料的后处理减轻了负担，并且此装置结构简单、使用维护方便。

Description

一种能够回收前驱体溶液的旋转涂膜装置
技术领域
本发明涉及旋转涂膜工艺，具体涉及到一种能够回收前驱体溶液的旋转涂膜装置。
背景技术
KW—4A型旋转涂膜仪其总体由美国凯美特技术公司设计完成，主要原理是将基片固定在旋转基座上，将前驱体溶液滴在载片上，通过高速旋转基座使得成膜溶液均匀铺开，制得厚度均匀的薄膜且实验具有良好的重复性、一致性、稳定性。KW—4A型旋转涂膜仪适用于电子电气、新能源、生物医学、光学等领域。
当载片和吸盘高速旋转时，成膜溶液均匀铺开，在载片上形成厚度均匀的薄膜，多余的成膜溶液从载片边缘甩出，被装置的回收盘回收。但现有的回收盘是一个碗状装置，维护设备的方法主要有两种，一种是通过特定的清洁布进行擦拭，另一种是通过拆分设备进行单独清洗。这种传统的回收装置有许多弊端，第一、用清洁布擦拭回收盘无法将回收盘完全擦拭干净，残留溶液易被吸入气泵和气管中，造成堵塞，影响吸盘对载片的吸附力；第二、回收盘中的前驱体溶液不易收集循环使用，造成了原料的浪费；第三，大量的前驱体溶液被浪费造成后续的实验废料处理麻烦，处理成本升高。此外，在机器工作中，旋转基座带动载片高速转动，容易造成基片被甩出的情况，进而无法完成试样的制备。
发明内容
针对现有技术中的不足，本发明要解决的技术问题在意提供一种能够回收前驱体溶液的旋转涂膜装置及方法，可以实现前驱体溶液的回收，方便循环使用或者集中处理，具有易于维护，成本较低，使用寿命较长的优点。具体方案如下：
一种能够回收前驱体溶液的旋转涂膜装置，所述装置包括有成膜系统和抽气系统，
所述抽气系统包括有一密封回收罩，所述密封回收罩底部设置有回收口，所述回收口与真空吸取器相连；
所述成膜系统包括有设于所述密封回收罩内的载物盘和基片，所述基片为“U”型并且倒扣在所述载物盘的上表面，所述基片的内径设置有内齿与所述载物盘外径上的外齿相啮合，在所述载物盘上表面设置有若干个中空吸盘以用于将所述基片内部开口的下表面吸附住，所述载物盘底部设置有纵向旋转轴以可水平旋转，所述载物盘的转轴内设有中空管道，所述中空管道上端与各所述中空吸盘相连，另一端通过抽气管与抽气泵相连。
进一步的，所述真空吸取器为设于所述密封回收罩外部的抽液针筒，所述抽液针筒的前端开口通过抽液细管与所述回收口相连，且在所述抽液细管上设置有一单向阀；
所述抽液细管为直径0.4cm～1cm的橡胶管。
进一步的，在所述密封回收罩底边设置有一位于所述基片外围的环形集液槽，所述回收口开设在所述环形集液槽的最低处。
进一步的，所述成膜系统包括有一安装在所述密封回收罩底部的机壳，所述抽气泵、所述旋转轴安装在所述机壳内，且在所述机壳内设置有用于驱动所述旋转轴转动的变频旋转电机，所述抽气管通过密封轴承与所述中空管道相连。
进一步的，在所述机壳内设置有与所述抽气泵、所述变频旋转电机电相连的控制盒，所述控制盒设置有外露于所述机壳侧壁的控制按键和显示器。
进一步的，所述旋转轴穿过所述密封回收罩的底部中心孔与所述载物盘固定连接，所述中心孔的边缘高于所述密封回收罩底面1-3cm。
进一步的，所述基片的材质为石英，且上表面为平坦的水平面。
进一步的，所述载物盘内设置有若干气孔，所述若干气孔的顶端分别与各所述吸盘相连，且另一端与所述中空管道上端相连。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明提供的一种能够回收前驱体溶液的旋转涂膜装置及方法节约了化学原料，同时使得回收盘易于清理，也为化学废料的后处理减轻了负担，并且此装置结构简单，使用和维护方便，成本较低，使用寿命较长。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明提供的一种能够回收前驱体溶液的旋转涂膜装置的侧面示意图。
图2为本发明提供的旋转涂膜装置的回收系统的侧面示意图。
图3为本发明提供的旋转涂膜装置的回收系统的俯视图。
图4为本发明提供的旋转涂膜装置的基片的侧面示意图。
图5为本发明提供的旋转涂膜装置的基片的俯视图。
图6为本发明提供的旋转涂膜装置的载物吸盘的侧面示意图。
图7为本发明提供的旋转涂膜装置的载物吸盘的俯视图。
图8为本发明提供的旋转涂膜装置的旋转电机的侧面示意图。
具体实施方式
在下文的描述中，给出了大量具体的细节以便提供对本发明更为彻底的理解。然而，对于本领域技术人员而言显而易见的是，本发明可以无需一个或多个这些细节而得以实施。在其他的例子中，为了避免与本发明发生混淆，对于本领域公知的一些技术特征未进行描述。
为了彻底理解本发明，将在下列的描述中提出详细的步骤以及详细的结构，以便阐释本发明的技术方案。本发明的较佳实施例详细描述如下，然而除了这些详细描述外，本发明还可以具有其他实施方式。
如图1-8所示，本发明提供了一种能够回收前驱体溶液的旋转涂膜装置，所述装置包括有成膜系统和抽气系统，
所述抽气系统包括有一密封回收罩1，所述密封回收罩1底部设置有回收口，所述回收口与真空吸取器相连；
所述成膜系统包括有设于所述密封回收罩1内的载物盘6和基片5，所述基片5为“U”型并且倒扣在所述载物盘6的上表面，所述基片5的内径设置有内齿5a与所述载物盘6外径上的外齿6a相啮合(如图4-5)，在所述载物盘6上表面设置有若干个中空喇叭状吸盘6c以用于将所述基片5内部开口的下表面吸附住，所述载物盘6底部设置有纵向旋转轴17以可水平旋转，所述载物盘6的转轴内设有中空管道，所述中空管道上端与各所述中空喇叭状吸盘6c相连，另一端通过抽气管10与抽气泵相连。
载物盘6与基片5之间一方面通过齿轮内外齿的啮合相连以相对固定，另一方面通过载物盘6表面的橡胶小吸盘吸住基片5。电机转动带动载物盘6转动，进而带动基片5转动。将前驱体溶液引到基片5上方，在离心力的作用下前驱体溶液在基片5上均匀摊开。抽气泵工作时能够使得小吸盘与基片5之间紧紧吸附，抽气泵停止工作时，吸盘6c与基片5间的压力恢复正常，从而实现两者的脱离。真空吸取器通过在其内部形成低于大气压的低压来使得密封回收罩1内的前驱体溶液被压入真空吸取器内，以便回收和清洁。
在一可选的实施例中，所述真空吸取器为设于所述密封回收罩1外部的抽液针筒3，所述抽液针筒3的前端开口通过抽液细管2与所述回收口相连，且在所述抽液细管2上设置有一单向阀2a；所述抽液细管2为直径0.4cm～1cm的橡胶管。我们将活动杆4沿抽液针筒3向外拉，将密封回收罩1内的前驱体溶液收集在抽液针筒3内，便于回收再利用。
在一可选的实施例中，在所述密封回收罩1底边设置有一位于所述基片5外围的环形集液槽，所述回收口开设在所述环形集液槽的最低处。
在一可选的实施例中，如图6-7所示，所述载物盘6内设置有若干气孔6b，所述若干气孔的顶端分别与各所述吸盘相连，且另一端与所述中空管道上端相连。
在一可选的实施例中，所述成膜系统包括有一安装在所述密封回收罩1底部的机壳18，所述抽气泵、所述旋转轴17安装在所述机壳18内，且在所述机壳18内设置有用于驱动所述旋转轴17转动的变频旋转电机7，所述抽气管10通过密封轴承11与所述中空管道相连。变频旋转电机7由转子、磁铁、换向器、电刷和电机壳18体构成。转子由转轴和线圈构成。变频旋转电机7通过电刷和换向器，把电流引入转子的线圈上，线圈和转轴使转子在磁铁产生的磁场中受力产生旋转。旋转轴17是空心钢制管材，顶部和一个立方体钢块焊接在一起，立方体刚块嵌在载物盘6中并用螺丝固定。该立方体刚块内部为空心构造，立方体刚块平行于转轴方向的四面分别有孔，每个面的孔分别与载物盘6内的气孔相连，这些孔起到传输气流的作用。其中，所述旋转轴17顶部穿过所述密封回收罩1的底部中心孔与所述载物盘6固定连接，所述中心孔1a的边缘高于所述密封回收罩1底面1-3cm，防止液体渗出从该中心孔渗出。
如图1所示，抽气泵主要由气泵电机8和多组扇片9组成，电机8为直流电机，每组扇片的排列密度和倾斜角不同。
在一可选的实施例中，在所述机壳18内设置有与所述抽气泵、所述变频旋转电机7电相连的控制盒12，所述控制盒设置有外露于所述机壳18侧壁的控制按键和显示器。其中，控制盒12设有整流桥、变频器、触控屏幕和单片机，整流桥负责将220V交流电转换成直流电。变频器的作用在于调节旋转电机的转速，优选可调分为五个档位，分别为500转/分钟，1000转/分钟，1500转/分钟，2000转/分钟和2500转/分钟。触控屏幕主要负责信息的输入和输出，能够输入“启动”、“暂停”、“结束”、“时间选择”、“转速选择”等信息，同时可以从屏幕上读出各种样品的相关信息。单片机用来控制和编程电路。
在一可选的实施例中，所述基片5作为于前驱体溶液铺平成膜的载体，其材质为石英，且上表面为平坦的圆盘光滑面。
实施例1
控制系统的控制电流以驱动抽气系统工作，气泵电机8运转带动气泵扇叶9转动，气泵扇叶9将抽气管10、转轴、载物吸盘6内部的气体抽出，抽气管、转轴、载物吸盘内部形成低压，基片5放置于载物吸盘6上方，外界气压会把基片和载物吸盘挤压在一起。然后，取前驱体溶液放入基片表面，设定旋转电机7的转速，先500转/分钟工作30s，然后1500转/分钟工作3min，前驱体溶液在离心力的作用下均匀地摊开在基片表面，关闭电源，气泵和旋转电机停止工作，取下基片5烘干或者静置或者放入凝固浴中，待前驱体溶液成膜后从基片上取下。最后，实验完毕以后，拉动抽液针筒3的活动杆4，将密封回收罩1内多余的前驱体溶液收集起来，方便再次使用或者集中处理。
实施例2
控制系统的控制电流以驱动抽气系统工作，气泵电机8运转带动气泵叶片9转动，气泵叶片将抽气管10、转轴、载物吸盘6内部的气体抽出，抽气管、转轴、载物吸盘内部形成低压。同时，设定旋转电机的转速，先500转/分钟工作30s，然后1500转/分钟工作3min。启动开关，气泵和旋转电机都开始运转时，将样本的基材放于载物吸盘上方，这时外界气压会把样本的基材和载物吸盘挤压在一起，而且由于离心力的作用会将样本的基材固定在载物台的中心，取前驱体溶液放入样本的基材表面，前驱体溶液在离心力的作用下均匀地摊开在样本的基材表面，关闭电源，气泵和旋转电机停止工作，取下样本的基材烘干或者静置或者放入凝固浴中，制得膜/基材复合材料。最后，实验完毕以后，拉动抽液针筒3的活动杆4，将密封回收罩1内多余的前驱体溶液收集起来，方便再次使用或者集中处理。
以上对本发明的较佳实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，其中未尽详细描述的设备和结构应该理解为用本领域中的普通方式予以实施；任何熟悉本领域的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围情况下，都可利用上述揭示的方法和技术内容对本发明技术方案做出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例，这并不影响本发明的实质内容。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰，均仍属于本发明技术方案保护的范围内。

Claims (8)

1.一种能够回收前驱体溶液的旋转涂膜装置，其特征在于，所述装置包括有成膜系统和抽气系统，
所述抽气系统包括有一密封回收罩(1)，所述密封回收罩(1)底部设置有回收口，所述回收口与真空吸取器相连；
所述成膜系统包括有设于所述密封回收罩(1)内的载物盘(6)和基片(5)，所述基片(5)为“U”型并且倒扣在所述载物盘(6)的上表面，所述基片(5)的内径设置有内齿(5a)与所述载物盘(6)外径上的外齿(6a)相啮合，在所述载物盘(6)上表面设置有若干个中空吸盘(6c)以用于将所述基片(5)内部开口的下表面吸附住，所述载物盘(6)底部设置有纵向旋转轴(17)以可水平旋转，所述载物盘(6)的转轴内设有中空管道，所述中空管道上端与各所述中空吸盘(6c)相连，另一端通过抽气管(10)与抽气泵相连。
2.如权利要求1所述的能够回收前驱体溶液的旋转涂膜装置，其特征在于，所述真空吸取器为设于所述密封回收罩(1)外部的抽液针筒(3)，所述抽液针筒(3)的前端开口通过抽液细管(2)与所述回收口相连，且在所述抽液细管(2)上设置有一单向阀(2a)；
所述抽液细管(2)为直径0.4cm～1cm的橡胶管。
3.如权利要求2所述的能够回收前驱体溶液的旋转涂膜装置，其特征在于，在所述密封回收罩(1)底边设置有一位于所述基片(5)外围的环形集液槽，所述回收口开设在所述环形集液槽的最低处。
4.如权利要求1所述的能够回收前驱体溶液的旋转涂膜装置，其特征在于，所述成膜系统包括有一安装在所述密封回收罩(1)底部的机壳(18)，所述抽气泵、所述旋转轴(17)安装在所述机壳(18)内，且在所述机壳(18)内设置有用于驱动所述旋转轴(17)转动的变频旋转电机(7)，所述抽气管(10)通过密封轴承(11)与所述中空管道相连。
5.如权利要求1所述的能够回收前驱体溶液的旋转涂膜装置，其特征在于，在所述机壳(18)内设置有与所述抽气泵、所述变频旋转电机(7)电相连的控制盒，所述控制盒设置有外露于所述机壳(18)侧壁的控制按键和显示器。
6.如权利要求1所述的能够回收前驱体溶液的旋转涂膜装置，其特征在于，所述旋转轴(17)穿过所述密封回收罩(1)的底部中心孔(1a)与所述载物盘(6)固定连接，所述中心孔(1a)的边缘高于所述密封回收罩(1)底面1-3cm。
7.如权利要求1所述的能够回收前驱体溶液的旋转涂膜装置，其特征在于，所述基片(5)的材质为石英，且上表面为平坦的水平面。
8.如权利要求1所述的能够回收前驱体溶液的旋转涂膜装置，其特征在于，所述载物盘(6)内设置有若干气孔(6b)，所述若干气孔(6b)的顶端分别与各所述吸盘(6c)相连，且另一端与所述中空管道上端相连。
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