辊涂机的利记博彩app
【专利说明】$昆涂机
[0001]本申请是申请号为201180016577.6、申请日为2011年4月I日、发明名称为“辊涂机”的中国发明专利申请的分案申请。
[0002]本申请依据35U.S.C.§ 119(e)要求2010年4月2日提交的美国临时申请系列号61/320，634的权益，该临时申请的内容被明确地并入本文。
发明领域
[0003]本发明公开了用于将纳米复合材料膜及涂层沉积在多种基板上的方法及辊涂机系统，所述基板包括但不限于玻璃、金属、塑料片或箔。
[0004]发明背景
[0005]各种组成的二元及三元金属-非金属化合物被广泛地用作用于各种用途的薄膜。例如，已经沉积了二元及三元金属-非金属化合物，包括但不限于Y203、Zr02、ΥΖΟ、Η??2、YHO、Al2O3' A102、ZnO、AZO、ITO、SiC、Si3N4' SixCyNz、SixOyNz、Ti02、CdS、ZnS、Zn2SnO4' Si02、W03、CeO3等等，作为用于各种用途的多层膜堆叠的薄膜涂层或层，如透明导电氧化物(TCO)电极、钝化膜、背面场层、上与下转换器、选择性发射极掩模、离子储存器、固体电解质、防湿层、抗磨层、热障、阻抗校正层、表面改性等。
[0006]已知许多方法可提供用于这些材料的沉积。这些方法可分成两类:真空技术(如PVD, CVD、ALD、MBE等)和非真空技术(如电镀、CBD、丝网印刷等)。真空技术具有高资本支出、操作成本及消耗成本。非真空技术具有高资本支出和废物处理成本，并且在多种方式上极为受限。
[0007]溶胶-凝胶的使用提供了对于上述方法的替代方案。溶胶-凝胶前体具有经历聚合以形成具有确切化学计量及掺杂的超纯连续膜的独特能力，从而提供用于微结构及界面工程的装置。目前溶胶-凝胶主要用于小规模的应用，如光学镜片或生物医学装置，如植入物和血管支架。通常通过浸涂、旋涂或喷涂将溶胶-凝胶前体溶液施加于镜片或生物医学装置。因为使用非牛顿流体形成和保持动态润湿线很困难，所以辊涂机尚未能成功地用于沉积基于大规模溶胶-凝胶的薄膜。
[0008]本领域中有许多已知的辊涂机设计。然而，在很大程度上来讲，这种设计无法使用溶胶-凝胶前体进行许多关键的薄膜工业化沉积。
[0009]因此，需要有可提供前述二元、三元及其它化合物作为大尺寸扁平基板上的单层或多层膜堆叠构件的系统和方法，所述构件兼具刚性和柔性，而不有失纳米复合材料膜的纯度、化学计量、形态及厚度均匀性。
[0010]另外需要提供可在材料损失最少的情况下有效地使用溶胶-凝胶前体的辊涂机。
[0011]还需要对辊涂机部件(如与溶胶-凝胶前体溶液一起使用的施涂辊)提供预防性维护的装置。
发明概要
[0012]本公开内容涉及使用辊涂机而基本上避免与用于薄膜沉积的常规方法相关的一种或多种上述及其它问题的方法和系统，所述辊涂机被设计成利用溶胶-凝胶前体且特别是利用非牛顿溶胶-凝胶前体。
[0013]在一方面，辊涂机包括:
[0014](I)计量辊和施涂辊，其中辊的旋转轴彼此平行，并被布置成在计量辊与施涂辊之间产生间隙；
[0015](2)与计量辊和施涂辊之间的间隙流体连通的储槽；
[0016](3)被布置成接收在辊涂机的操作期间产生的废流体的容器；
[0017](4)用于运输来自所述容器的废流体的导管；和
[0018](5) 一个或多个布置成向废流体里赋予超声波能量的超声波换能器。
[0019]在一些情况下，通过换能器以及任选的过滤单元和温度控制单元将废流体转变成经再处理的涂布溶液，例如经再处理的溶胶-凝胶前体溶液，其基本上不含颗粒物，并且能够在辊涂机或其它应用中重新使用。
[0020]在又一实施方案中，辊涂机含有预防性维护单元，所述预防性维护单元包括可逆地啮合施涂棍和/或计量棍的清洁单元。清洁单元的啮合表面具有允许其啮合施涂棍或计量辊表面的形状。该表面优选与圆筒的角度部分的内部适形，所述圆筒具有等于或稍大于施涂辊或计量辊外径的内径。啮合表面具有通过导管连接于溶剂源的一个或多个冲洗口，以及连接于低压源以从施涂辊表面移除溶剂和碎肩的至少一个抽吸口。也可使用刷(如固定刷和旋转刷)以便于从辊的表面移除碎肩。
[0021]在另一方面，辊涂室是封闭或半封闭的系统，其中辊涂机环境受控，包括温度、暴露于外部污染物以及所述室之内的气体性质。当可以将基板容纳在涂布室之内时(如在卷到卷应用中)，辊涂室可以是完全封闭的。然而当使用比涂布室大的固体基板时，必须规定提供基板进出所述室的进口和出口。可以使用比基板的截面稍大的进口和出口，优选与涂布室内的正压力结合使用以使来自外部的污染最少。
[0022]再循环回路也优选为封闭系统，其中可调节和/或保持废涂布溶液的温度、压力、过滤及层流。
[0023]在优选的实施方案中，控制辊涂室及再循环回路两者的环境，以便最大限度地使用涂布溶液，并使沉积薄膜内的缺陷形成最少。
【附图说明】
[0024]图1是完全封闭的辊涂系统的示意图，除了其它部件之外，该系统含有具有热稳定夹套的辊涂室、具有搅拌器的再循环回路、过滤装置和温度控制区以及预防性维护装置。
[0025]图2是根据一个公开实施方案的辊涂机的示意图，其利用再循环回路和超声波换能器以处理废溶胶-凝胶液体。
[0026]图3是显示图2中的涂布室的工作部件的示意图。
[0027]图4是辊涂室的替代实施方案的移动部件的三维视图，其中为清楚起见，已经删除了涂布室的外壁。
[0028]图5描述图4中给出的实施方案的替代实施方案，其中将薄层施加于基板的底侧。
[0029]图6显示包括预防性维护模块的另外的实施方案。
[0030]图7显示如图6中给出的预防性维护单元的替代实施方案。
【具体实施方式】
[0031]存在可单独使用或者与其它实施方案结合使用的若干公开实施方案。第一实施方案有时被称为具有再循环回路的辊涂机。在搅拌器单元中处理来自辊涂机的废涂布材料，所述搅拌器单元含有例如一个或多个超声波换能器以及任选的过滤单元和/或温度控制单元，以产生经再处理的涂布溶液，如经再处理的溶胶-凝胶前体溶液，其基本上不含聚合核及颗粒物质，并且可以被返回到储槽中供在辊涂机中重新使用。
[0032]第二实施方案是具有清洁单元的棍涂机，该清洁单元被设计成清洁棍涂机中的施涂辊和/或计量辊(如果使用的话)。
[0033]1.辊涂机系统
[0034]图1是完全封闭的辊涂机系统2的示意图。该系统包括涂布室4、热稳定夹套6、搅拌装置8、过滤装置10和热交换器12。下面将解释这些装置彼此的关系，其中的一些或所有这些构成再循环回路。
[0035]此外，该系统可以包括布置在涂布室下游的模块14，其可例如用于进一步处理涂有薄膜的基板。这种处理包括热处理和/或暴露于UV和/或IR辐射以引发或进一步聚合并干燥薄膜。
[0036]该系统的另一任选部件包括预防性维护(PM)单元16。这一单元被设计成啮合涂布室4中的施涂器和/或计量器，以移除操作期间积累且如果不移除这些物质就可能导致在薄膜中形成缺陷的碎肩及其它物质。下文将更详细地对此进行讨论。
[0037]该系统的其它部件可以包括混合室18和量配室20，其中可分别地制备涂布溶液并计量给辊涂机。
[0038]整个系统由壁22以及底壁和顶壁(未示出)封闭。布置适当的通道口(未示出)以允许用于操作和维护的进入。
[0039]1.辊涂机再循环回路
[0040]一些涂布溶液，如溶胶-凝胶前体溶液，特别是非牛顿溶胶-凝胶前体溶液(例如膨胀溶液)，会由于在辊涂过程中被操作而开始聚合。因此来自辊涂机的废流体可能会含有溶胶-凝胶前体、聚合核，并且在一些情况下含有颗粒物质。这种废流体需要避免缺陷和保持化