一种低成本连续制作多功能层薄膜的设备

本实用新型属于多功能薄膜制备技术领域，具体涉及一种低成本连续制作多功能层薄膜的设备。

背景技术：

随着电子信息技术的发展，柔性智能设备越来越成为当前智能设备的主流，例如柔性太阳能电池、柔性薄膜电池、柔性薄膜电容、柔性oled、柔性电子书写纸、柔性薄膜传感器、柔性热致变色薄膜、柔性光致变色薄膜、柔性电致变色薄膜等柔性电子器件。

关于柔性电子器件，涉及基于柔性基材的多层复合膜的制备；该多层复合膜以不同材料体系为原料，在柔性基底上制备多层结构的涂层。目前实验室选用的旋涂、喷涂以及刮涂三种制备涂层的设备都只适用于一定粘度范围内的材料成膜，不能完全满足目前我们工作中的不同粘度、多层结构的涂层制备。而且这三种设备只是完成了成膜的最关键的一步，完全不能满足涂膜后的一些后处理(如烘干，固化以及涂层厚度均匀性的检测等)，仍需要其他设备来辅助。这种单个实验步骤、单个操作模块造成的成膜不连续性存在着很多不可控因素，在制备过程中很容易造成单片成膜效率低、膜厚均一性差以及批次不稳定的问题。

技术实现要素：

本实用新型的主要目的在于提供一种低成本连续制作多功能层薄膜的设备，以克服现有技术中存在的不足。

为实现前述目的，本实用新型实施例采用的技术方案包括：

本实用新型实施例提供一种低成本连续制作多功能层薄膜的设备，其包括沿设定方向依次设置的放卷机构、喷涂机构、第一烘干检测机构、刮涂机构、第二烘干检测机构、热处理机构和收卷机构，由放卷机构提供的基材能够在依次通过所述喷涂机构、第一烘干检测机构、刮涂机构、第二烘干检测机构、热处理机构后而形成为多功能层薄膜，并被所述收卷机构收卷；

其中，所述喷涂机构至少用于向所述基材表面喷涂第一成膜流体而形成第一涂层；

所述第一烘干检测机构至少用于将所述第一涂层进行烘干以及对烘干后的第一涂层进行厚度均匀性的检测；

所述刮涂机构包括喷涂组件和刮刀组件，所述喷涂组件至少用于向所述基材表面或第一涂层表面喷涂第二成膜流体，所述刮刀组件与基材表面具有设定间距，并至少用于将喷涂于基材表面或第一涂层表面的成膜流体刮涂形成具有设定厚度的第二涂层；

所述第二烘干检测机构至少用于将所述第二涂层进行烘干以及对烘干后的第二涂层进行厚度均匀性的检测；

所述热处理机构至少用于对第一涂层和/或第二涂层进行热处理。

进一步地，所述喷涂机构包括喷枪以及与喷枪连通设置的超声波雾化器，且所述喷枪的喷射方向对应于所述基材表面。

相应的，所述喷涂组件包括空气喷枪，所述空气喷枪的喷射方向对应于所述基材表面。

进一步地，所述喷涂机构还与第一成膜流体供料机构连通。

进一步地，所述喷涂组件还与第二成膜流体供料机构连通。

进一步地，所述刮刀组件还与升降机构传动连接，所述升降机构至少用于调整所述刮刀组件的高度，从而调节所述刮刀组件与基材表面或第一涂层表面的间距。

进一步地，所述第一烘干检测机构包括安装在机架上的具有红外线发生器的温控系统、光信号发射装置和光信号接收装置，且所述光信号发射装置和光信号接收装置之间形成有可供被设有第一涂层薄膜连续通过的检测空间；所述光信号发射装置包括多个光源探头，所述光信号接收装置包括多个接收探头，每一光源探头与相应的一接收探头沿被测试薄膜厚度方向相对设置，使由每一光源探头发射的光线在沿厚度方向垂直穿过所述薄膜后能够被相应的一接收探头接收。

进一步地，所述第二烘干检测机构包括安装在机架上的具有红外线发生器的温控系统、光信号发射装置和光信号接收装置，且所述光信号发射装置和光信号接收装置之间形成有可供被设有第二涂层薄膜连续通过的检测空间；所述光信号发射装置包括多个光源探头，所述光信号接收装置包括多个接收探头，每一光源探头与相应的一接收探头沿被测试薄膜厚度方向相对设置，使由每一光源探头发射的光线在沿厚度方向垂直穿过所述薄膜后能够被相应的一接收探头接收，并且至少所述光信号接收装置还与计算机控制系统连接。

与现有技术相比，本实用新型具有如下有益效果：

(1)本实用新型低成本连续制作多功能层薄膜的设备，其中，喷涂机构主要是完成低粘度的溶液成膜功能，刮涂机构主要通过喷涂组件完成高粘度的溶液成膜，并可通过调整刮刀组件和涂布基材之间的间隙来控制涂层的厚度，可根据涂布材料的物理性能(粘度)以及对涂层厚度的要求，通过对喷和刮两种工艺的机动选用(切换或联合使用)，实现多层复合膜的一次性制备；涂布成膜后通过烘干检测系统，达到快速烘干溶剂目的，并对涂层厚度均匀性的原位检测；再对检测合格的涂层进行恒温均匀加热来满足涂层的后处理功能，最后的收放卷控制系统是由变频驱动提供动力，再通过编码器闭环反馈速度，主要功能是将各个单独系统进行连接，实现设备的全自动的连续过程。

(2)本实用新型低成本连续制作多功能层薄膜的设备，其中，喷涂机构采用超声波雾化喷雾系统，超声波振动产生高振荡，从而能够产生极细的液滴，在超声波喷涂过程中，可以精确地控制液滴尺寸和分布，能够制备几百纳米到数十微米的涂层，且喷涂机构和刮涂机构的成膜流体供料机构均采用恒流泵、供料管路和流量计配合的结构形式，可实现进料量数字化控制。

(3)本实用新型低成本连续制作多功能层薄膜的设备，其中，第一烘干检测机构和第二烘干检测机构的结构相同，通过一个具有红外线发生器的温控系统来控制涂层的干燥流程，达到快速烘干溶剂目的，通过对涂层多个位置进行特定波长下的透过率测试，可用于对涂层厚度均匀性的原位检测，透过率的测试数据通过控制系统输出反馈，来调整涂膜系统的进料量以及传动速度，从而达到涂层厚度均匀性在线可调控的目的。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，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申请中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本申请一实施方式中低成本连续制作多功能层薄膜的设备的结构示意图。

图2是图1中喷涂机构的结构示意图。

图3是图1中第一烘干检测机构(第二烘干检测机构)的结构示意图。

图4是图1中刮涂机构的结构示意图。

附图标记说明：1、放卷机构，11、放卷轴，12、支撑辊，2、喷涂机构，21、喷枪，22、超声波雾化器，23、管路，24、流量阀，25、恒流泵，3、第一烘干检测机构，31、机架，32、具有红外线发生器的温控系统，33、检测空间，34、光源探头，35、接收探头，4、刮涂机构，41、空气喷枪，42、刮刀，43、管路，44、流量阀，45、恒流泵，5、第二烘干检测机构，6、热处理机构，7、收卷机构，71、收卷轴，8、连续膜状基材。

具体实施方式

通过应连同所附图式一起阅读的以下具体实施方式将更完整地理解本实用新型。本文中揭示本实用新型的详细实施例；然而，应理解，所揭示的实施例仅具本实用新型的示范性，本实用新型可以各种形式来体现。因此，本文中所揭示的特定功能细节不应解释为具有限制性，而是仅解释为权利要求书的基础且解释为用于教示所属领域的技术人员在事实上任何适当详细实施例中以不同方式采用本发明的代表性基础。

鉴于现有技术中由于现有单个实验步骤、单个操作模块造成的成膜不连续性存在着很多不可控因素，在制备过程中很容易造成单片成膜效率低、膜厚均一性差以及批次不稳定的问题，本案发明人经长期研究和大量实践，开发出本实用新型的低成本连续制作多功能层薄膜的设备。如下将对该技术方案、其实施过程及原理等作进一步的解释说明。

实施例

参阅图1，本实用新型的一个实施例中提供的低成本连续制作多功能层薄膜的设备，包括沿设定方向依次设置的放卷机构1、喷涂机构2、第一烘干检测机构3、刮涂机构4、第二烘干检测机构5、热处理机构6和收卷机构7，由放卷机构1提供的柔性的连续膜状基材8能够在依次通过喷涂机构2、第一烘干检测机构3、刮涂机构4、第二烘干检测机构5、热处理机构6后而形成为多功能层薄膜，并被收卷机构7收卷；其中，放卷机构1包括有放卷轴11以及若干沿柔性的连续膜状基材8传输方向设置的支撑辊12；收卷机构7包括收卷轴71，至少用于对多功能层薄膜的收卷，喷涂机构2至少用于向沿设定方向连续移动的连续膜状基材8表面喷涂第一成膜流体，形成第一涂层；刮涂机构4至少用于将喷涂于连续膜状基材8表面或第一涂层表面的成膜流体刮涂形成具有设定厚度的第二涂层，且放卷机构1、喷涂机构2、第一烘干检测机构3、刮涂机构4、第二烘干检测机构5、热处理机构6和收卷机构7的驱动机构还均与控制系统连接。

实施例中，喷涂机构2的具体结构，如图2所示，包括喷枪21及与喷枪21连通设置的超声波雾化器22，且喷枪21的喷射方向对应于连续膜状基材8表面；更具体地，喷涂机构还与第一成膜流体供料机构连通，且用于将喷涂机构与第一成膜流体供料机构连通的管路23上设有流量阀24和恒流泵25，第一成膜流体供料机构中的第一成膜流体的粘度为1～10cp。

其中，第一烘干检测机构3和第二烘干检测机构5的结构相同，实施例中，以第一烘干检测机构3为例，进行具体结构的阐述，如图3所示，包括安装在机架31上的具有红外线发生器的温控系统32、光信号发射装置和光信号接收装置，且光信号发射装置和光信号接收装置之间形成有可供被设有被测薄膜连续通过的检测空间33；光信号发射装置包括多个并行设置的光源探头34，光信号接收装置包括多个并行设置的接收探头35，且多个接收探头35至少沿被测薄膜的幅宽方向连续或间隔排列；每一光源探头34与相应的一接收探头35沿被测试薄膜厚度方向相对设置，使由每一光源探头34发射的光线在沿厚度方向垂直穿过被测薄膜后能够被相应的一接收探头35接收；具体实施过程中，通过控制系统设定光信号发射装置发射光源的波长以及将透过率的测试数据输出反馈。

刮涂机构4的具体结构，如图4所示，包括喷涂组件和刮刀组件，喷涂组件中的空气喷枪41和刮刀组件中的刮刀42均设置在柔性的连续膜状基材8上方，且空气喷枪41的喷射方向对应于连续膜状基材8表面；更具体地，刮涂机构还与第二成膜流体供料机构连通，且用于将刮涂机构与第二成膜流体供料机构连通的管路43上设有流量阀44以及恒流泵45，第二成膜流体供料机构中的第二成膜流体的粘度为10～5000cp，可以选用墨水或浆料；刮刀组件还与升降机构传动连接，升降机构至少用于调整刮刀组件中刮刀42的高度，从而调节刮刀组件与连续膜状基材8表面或第一涂层8表面的间距，实现涂层厚度可控。

本实施例低成本连续制作多功能层薄膜的设备，可以切换使用喷涂机构2和刮涂机构4，具体工作过程如下：

1)制备第一粘度薄膜：连续膜状基材8通过放卷机构1放卷，同时，通过恒流泵25和流量阀24的控制，保证第一成膜流体供料机构中的第一成膜流体均匀进入喷枪21，然后通过超声波雾化器22产生极细的液滴均匀喷涂至连续膜状基材8上，涂布成膜后通过第一烘干检测机构3中具有红外线发生器的温控系统32来控制涂层的干燥流程，接着并对涂层厚度均匀性的原位检测；再对检测合格的涂层进行恒温均匀加热来满足涂层的后处理功能，形成第一涂层，最后通过收卷机构7进行收卷。

2)制备第二粘度薄膜：连续膜状基材8通过放卷机构1放卷，同时，通过恒流泵45和流量阀44的控制，保证第二成膜流体供料机构中的第二成膜流体均匀进入空气喷枪41，空气喷枪41将第二成膜流体均匀喷涂至连续膜状基材8上，并通过刮刀组件中的刮刀42将喷涂于连续膜状基材8表面的成膜流体刮涂形成第二涂层，并可通过升降机构调整刮刀组件中刮刀42和连续膜状基材8之间的间隙来控制涂层的厚度，实现第二涂层厚度可控；涂布成膜后通过第二烘干检测机构5中具有红外线发生器的温控系统来控制涂层的干燥流程，接着并对涂层厚度均匀性的原位检测；再对检测合格的涂层进行恒温均匀加热来满足涂层的后处理功能，最后通过收卷机构7进行收卷。

3)制备多层复合膜：连续膜状基材8通过放卷机构1放卷，同时，通过恒流泵25和流量阀24的控制，保证第一成膜流体供料机构中的第一成膜流体均匀进入喷枪21，然后通过超声波雾化器22产生极细的液滴均匀喷涂至连续膜状基材8上，涂布成膜后通过第一烘干检测机构3中具有红外线发生器的温控系统32来控制涂层的干燥流程，接着并对涂层厚度均匀性的原位检测；再对检测合格的涂层进行恒温均匀加热来满足涂层的后处理功能，形成第一涂层；再通过恒流泵45和流量阀44的控制，保证第二成膜流体供料机构中的第二成膜流体均匀进入空气喷枪41，空气喷枪41将第二成膜流体均匀喷涂至第一涂层上，并通过刮刀组件中的刮刀42将喷涂于第一涂层表面的成膜流体刮涂形成第二涂层，并可通过升降机构调整刮刀组件中刮刀42和第一涂层之间的间隙来控制涂层的厚度，实现第二涂层厚度可控；涂布成膜后通过第二烘干检测机构5中具有红外线发生器的温控系统来控制涂层的干燥流程，接着并对涂层厚度均匀性的原位检测；再对检测合格的涂层进行恒温均匀加热来满足涂层的后处理功能，最后通过收卷机构7进行收卷。

应当理解，上述实施例仅为说明本实用新型的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本实用新型的内容并据以实施，并不能以此限制本实用新型的保护范围。凡根据本实用新型精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。