CN201304386Y - 高精度科研用小型平板刮膜机 - Google Patents

Abstract

本实用新型高精度科研用小型平板刮膜机，主要由底座、支撑架、膜板、刮刀、膜板升降装置组成。还设置有自动铸膜刮膜装置和红外线加热温控装置，可实现自动均匀铸膜刮膜过程以及制膜过程中的温度条件的控制。本实用新型能够实现精确控制膜厚以及其他制膜工艺条件，保证制膜重复性的要求，以满足功耗科研制膜的需要。尤其是膜板升降装置，利用了斜面传动、丝杠螺母传动和轮轴的原理，可以实现高精度超薄厚度的制膜，此技术不但适用于科研方面，也可以推广至工业应用领域，在大型平板刮膜机中运用。

Description

高精度科研用小型平板刮膜机

技术领域

本实用新型涉及一种对表面涂布液体或流体的装置，特指一种科研用的小型化的平板刮膜机。

背景技术

传统的工业铸膜方法是采用平板手工刮制，即在一平板上，将制膜液流涎到基层上，经手工刮平，再在空气中挥发后凝胶成所需的分离膜，如微滤膜、超滤膜、纳滤膜、反渗透膜等等。显然用上述装置和方法刮制的膜厚度难以控制，且无法对空气湿度、温度等制膜工艺条件进行有效地调控，从而使制得的膜无重复性和规律性，而最终影响成品膜的结构和性能。为此，人们设计了一种能够连续刮膜的、自动化的涂布刮膜机，如中国实用新型专利申请号为03245522.4的《涂布刮膜机》，在提高生产效率的同时确保了产品质量，因此较好地克服了传统制作方法的缺陷。但这种刮膜机只能限制在基层材料上附着成膜，不能形成单一材料的聚合物膜，在使用上受到了一定限制；同时，由于其是连续作业，只适用于大批量生产的场合，而无法满足小批量或试制阶段的生产；另外，在制作过程中，受导轮之间的距离限制，制约了干、湿相转换的挥发时间，也就是无法按需进行调节。发明专利申请号为200510049569的《一种平板式刮膜机》，提供了一种非连续工作的平板式刮膜机，既可在基层材料上附着成膜，也能形成单一材料的膜，且制成的单张膜厚度均匀、误差小，精度高，可在小批量工业及研究过程中推广应用。

但是针对科研使用的平板刮膜机，仍然处于手工制膜阶段，因此在制膜的重复性和规律性尤其是膜厚精度方面不能很好的保证，而且制作工艺复杂；而现有的工业用平板刮膜机(如上所述)在科研方面又不适用，因此需要一种小型的平板刮膜机来满足科研制膜的需求。众多的研究表明，制膜时的一些工艺条件显著影响着最终的膜结构和膜性能。因此科研中一种能调节控制各工艺条件的刮膜机对研究相转换成膜技术是非常重要的，可以使膜的研制过程中各项指标定量化，将每一个对膜性能有影响的因素都置于定量控制下，从而能精确地研究工艺条件对膜结构和性能的影响，确定获得最佳膜性能的工艺条件，使膜的研制具有重复性。

发明内容

本实用新型的目的是提供一种高精度科研用小型平板刮膜机，能够实现精确控制膜厚以及其他制膜工艺条件，保证制膜重复性的要求，以满足功耗科研制膜的需要。

本实用新型高精度科研用小型平板刮膜机，主要由底座、支撑架、膜板、刮刀、膜板升降装置组成。支撑架包括膜板框架、支撑杆、杆套、弹簧和侧板，支撑杆以底座为基，杆套呈阶梯状，套在支撑杆上，杆套上端面支撑着膜板框架，弹簧套在支撑杆中，弹簧上端面同膜板框架下端面接触，下端面同膜板外侧边压板水平部分的上端面接触；膜板设置在膜板框架中，膜板周边侧面同膜板框架内侧面接触，膜板外侧同边压板连接；边压板呈L形状，竖直部分同膜板外侧边相连为一体，水平部分的下端面同支撑杆杆套阶梯端面接触，水平部分的上端面同弹簧下端面接触。在每根支撑杆中设置弹簧的作用是保持膜板在升降过程中的平衡稳定，而且弹簧的压力作用可以使升降位移的控制更加准确可靠。

刮刀设置在膜板框架上端面上，刮刀长度大于膜板的长和宽。膜板升降装置包括上斜块、下斜块、丝杠螺母传动装置和刻度盘手调旋钮，丝杠螺母传动装置包括丝杠、螺母、导轨以及轴承和轴承座，上斜块和膜板连接，上斜块的斜面同下斜块的斜面平面接触，上斜块和下斜块的斜面呈直角三角形，直角三角形的水平直角边同垂直直角边长度比例很大，下斜块底面设置在导轨上，导轨同底座连接，螺母同下斜块连接，丝杠两端设置在轴承上，轴承设置在轴承座上，轴承座设置在底座上，丝杠一端同刻度盘手调旋钮相连接，刻度盘手调旋钮外圆面有刻度线。侧板固定在支撑架侧面，其外侧有一圆盘，圆盘面同刻度盘手调旋钮的刻度盘直径大小一致，并对合在一起，圆盘上有一个刻度线，作为刻度盘手调旋钮的刻度调节的基准。本实用新型的升降装置利用了斜面传动、丝杠螺母传动和轮轴的原理，可以实现高精度调节膜厚的功能。斜面的角度可以根据精度需要设置，通过调整直角三角形的两个直角边的比例实现比例的放大。因此可以实现高精度超薄厚度的制膜。

为进一步保证膜板在升降过程中能够保持平衡，在膜板下面设置有平衡杆，平衡杆上端面同膜板底面连接为一体，平衡杆外圆面设置在直线轴承中，直线轴承固定连接在底座上。

本实用新型高精度科研用小型平板刮膜机，膜板上方可以设置红外线加热温控装置，以保证制膜工艺对温度的要求。

本实用新型高精度科研用小型平板刮膜机，膜板上方可设置自动铸膜刮膜装置，包括刮刀、铸膜开关、铸膜槽、丝杠螺母传动装置和驱动电机，丝杠螺母传动装置包括丝杠、螺母、导轨、轴承和轴承座；刮刀、铸膜开关和铸膜槽连接为一体并设置在导轨上，同丝杠螺母传动装置的螺母连接，刮刀刀面呈直线水平，部分刀面同膜板框架上端面紧密接触，铸膜开关在铸膜槽下端，丝杠两端设置在轴承上，轴承设置在轴承座中，轴承座设置在膜板框架上，导轨同丝杠平行设置在膜板框架上，丝杠一端同驱动电机主轴连接。这样可以不用人工涂膜及刮膜，实现自动化；而且可以通过控制电机驱动丝杠的转速以实现涂膜刮膜的均匀化。

如果不设置自动铸膜刮膜装置，使用者可以手动涂膜刮膜。当利用刮刀进行手动涂膜刮膜时，先利用膜板升降装置调整好膜板的高度，及调整好膜板上端面同膜板框架上端面的距离(即为要制膜的厚度)；然后将足够的熔融的制膜原料液体或流体倒在膜板上；再用刮刀进行刮膜，刮膜时需要将刮刀刀面紧压住膜板框架上端面，使刮刀沿膜板框架上端面进行刮膜，以保证膜厚；刮膜完成后，熔融的液体或流体冷却为固体，即生成一层所需厚度的膜。利用自动铸膜刮膜装置时，在利用膜板升降装置调整好膜板高度后，将熔融的制膜原料液体或流体倒入铸膜槽中，打开铸膜开关，开启自动铸膜刮膜装置；此时，电机驱动铸膜槽和刮刀运动，在膜浇铸到膜板上的同时，后面的刮刀即进行刮膜的操作，以此实现自动均匀铸膜刮膜的过程，最后熔融的液体或流体冷却，生成一层所需厚度的膜。

本实用新型能够实现精确控制膜厚以及其他制膜工艺条件，保证制膜重复性的要求，以满足科研制膜的需要。尤其是本实用新型的升降装置，利用了斜面传动、丝杠螺母传动和轮轴的原理，可以实现高精度超薄厚度的制膜，此技术不但适用于科研方面，也可以推广至工业应用领域，在大型平板刮膜机中运用。利用自动铸膜刮膜装置可实现自动均匀铸膜刮膜过程。

附图说明

图1是本实用新型高精度科研用小型平板刮膜机的主视图。

图2是本实用新型高精度科研用小型平板刮膜机的俯视图。

图中：1.支撑杆，2.杆套，3.底座，4.轴承座1，5.轴承1，6.直线轴承，7.丝杠1，8.直线轴承固定螺钉，9.导轨1，10.下斜块，11.螺母1，12螺母固定件，13.轴承座固定螺钉，14.侧板1，15.丝杠轴联接，16.刻度盘手调旋钮，17.弹簧，18.膜板框架，19.边压板，20.膜板，21.平衡杆，22.上斜块，23.导轨2，24.丝杠2，25.铸膜槽，26.铸膜开关，27.螺母2，28.拉簧，29.刮刀，30.轴承2，31.轴承座2，32.驱动电机，33.侧板2。

具体实施方式

本实用新型高精度科研用小型平板刮膜机如图1和图2所示，由底座(3)、支撑架、膜板(20)、刮刀(29)、膜板升降装置组成。支撑架包括膜板框架(18)、支撑杆(1)、杆套(2)、弹簧(17)和侧板(14)，支撑杆(1)以底座(3)为基，杆套(2)呈阶梯状，套在支撑杆(1)上，杆套(2)上端面支撑着膜板框架(18)，弹簧(17)套在支撑杆(1)中，弹簧(17)上端面同膜板框架(18)下端面接触，下端面同膜板外侧边压板(19)水平部分的上端面接触；膜板(20)设置在膜板框架(18)中，膜板(20)周边侧面同膜板框架(18)内侧面接触，膜板(20)外侧同边压板(19)连接为一体；边压板(19)呈L形状，竖直部分同膜板(20)外侧边相连为一体，水平部分的下端面同杆套(2)阶梯端面接触，水平部分的上端面同弹簧(17)下端面接触。在每根支撑杆(1)中设置弹簧(17)的作用是保持膜板(20)在升降过程中的平衡稳定，而且弹簧(17)的压力作用可以使升降位移的控制更加准确可靠。

刮刀(29)设置在膜板框架(18)上端面上，刮刀(29)长度大于膜板(20)的长和宽。膜板升降装置包括上斜块(22)、下斜块(10)、丝杠螺母传动装置和刻度盘手调旋钮(16)，丝杠螺母传动装置包括丝杠1(7)、螺母1(11)、导轨1(9)以及轴承1(5)和轴承座1(4)，上斜块(22)和膜板(20)连接，上斜块(22)的斜面同下斜块(10)的斜面平面接触，上斜块(22)和下斜块(10)的斜面呈直角三角形，直角三角形的水平直角边同垂直直角边长度比例很大，下斜块(22)底面设置在导轨1(9)上，导轨1(9)同底座(3)连接，螺母1(11)通过螺母固定件(12)同下斜块(22)连接，丝杠1(7)两端设置在轴承1(5)上，轴承1(5)设置在轴承座1(4)上，轴承座1(4)通过轴承座固定螺钉(13)固定在底座(3)上，丝杠1(7)一端同刻度盘手调旋钮(16)通过丝杠轴联接(15)相连接，刻度盘手调旋钮(16)外圆面有刻度线。侧板(14)固定在支撑架侧面，其外侧有一圆盘，圆盘面同刻度盘手调旋钮(16)的刻度盘直径大小一致，并对合在一起，圆盘上有一个刻度线，作为刻度盘手调旋钮(16)的刻度调节的基准。本实用新型的升降装置利用了斜面传动、丝杠螺母传动和轮轴的原理，可以实现高精度调节膜厚的功能。斜面的角度可以根据精度需要设置，通过调整直角三角形的两个直角边的比例实现比例的放大，如果水平直角边同垂直直角边的比例设定为80，即下斜块(10)水平移动80mm，上斜块(22)垂直移动只有1mm；如果选定丝杠螺母的公称导程为4，即丝杠1(7)旋转1圈，螺母1(11)移动4mm；如果将刻度盘手调旋钮(16)直径设定为40mm，外圆面刻度盘分100个小刻度，即刻度盘手调旋钮(16)旋转1刻度，丝杠1(7)仅旋转0.01圈，螺母1(11)移动仅0.04mm，则下斜块(10)水平移动0.04mm，上斜块(22)垂直移动仅0.0005mm，即膜板(20)上升或下降仅为0.0005mm，即升降装置可控制精度为0.0005mm。因此可以实现高精度超薄厚度的制膜。

为进一步保证膜板在升降过程中能够保持平衡，在膜板(20)下面设置有四个平衡杆(21)，平衡杆(21)上端面同膜板(20)底面连接为一体，平衡杆外圆面设置在直线轴承(6)中，直线轴承(6)通过直线轴承固定螺钉(8)固定连接在底座(3)上。

膜板(20)上方可以设置红外线加热温控装置，以保证制膜工艺对温度的要求。

膜板(20)上方可设置自动铸膜刮膜装置，包括刮刀(29)、铸膜开关(26)、铸膜槽(25)、丝杠螺母传动装置和驱动电机(32)，丝杠螺母传动装置包括丝杠2(24)、螺母2(27)、导轨2(23)、轴承2(30)和轴承座2(31)；刮刀(29)、铸膜开关(26)和铸膜槽(25)连接为一体并设置在导轨2(23)上，同丝杠螺母传动装置的螺母2(27)连接，刮刀(29)刀面呈直线水平，部分刀面同膜板框架(18)上端面紧密接触，在刮刀(29)一端设置拉簧(28)，拉簧(28)另一端连接在螺母上，这样可以通过拉力作用使刮刀(29)刀面压在膜板框架(18)上端面；铸膜开关(26)在铸膜槽(25)下端，丝杠2(24)两端设置在轴承2(30)上，轴承2(30)设置在轴承座2(31)中，轴承座2(31)设置在膜板框架(18)上，导轨2(23)同丝杠2(24)平行设置在膜板框架(18)上，丝杠2(24)一端同驱动电机(32)主轴连接，驱动电机(32)固定在侧板2(33)的支架上，侧板2(33)固定在支撑架上。这样可以不用人工涂膜及刮膜，实现自动化；而且可以通过控制驱动电机(32)驱动丝杠2(24)的转速以实现涂膜刮膜的均匀化。

如果不设置自动铸膜刮膜装置，使用者可以手动涂膜刮膜。当利用刮刀(29)进行手动涂膜刮膜时，先利用膜板升降装置调整好膜板(20)的高度，及调整好膜板(20)上端面同膜板框架(18)上端面的距离(即为要制膜的厚度)；然后将足够的熔融的制膜原料液体或流体倒在膜板(20)上；再用刮刀(29)进行刮膜，刮膜时需要将刮刀(29)刀面紧压住膜板框架(18)上端面，使刮刀(29)沿膜板框架(18)上端面进行刮膜，以保证膜厚；刮膜完成后，熔融的液体或流体冷却为固体，即生成一层所需厚度的膜。利用自动铸膜刮膜装置时，在利用膜板升降装置调整好膜板(20)高度后，将熔融的制膜原料液体或流体倒入铸膜槽(25)中，打开铸膜开关(26)，开启自动铸膜刮膜装置；此时，驱动电机(32)驱动铸膜槽(25)和刮刀(29)运动，在膜从铸膜槽(25)流出浇铸到膜板(20)上的同时，后面的刮刀(29)即进行刮膜的操作，以此实现自动均匀铸膜刮膜的过程，最后熔融的液体或流体冷却，生成一层所需厚度的膜。

Claims (4)

1、一种高精度科研用小型平板刮膜机，主要由底座、支撑架、膜板、刮刀、膜板升降装置组成，其特征在于：支撑架包括膜板框架、支撑杆、杆套、弹簧和侧板，支撑杆以底座为基，杆套呈阶梯状，套在支撑杆上，杆套上端面支撑着膜板框架，弹簧套在支撑杆中，弹簧上端面同膜板框架下端面接触，下端面同膜板外侧边压板水平部分的上端面接触；膜板设置在膜板框架中，膜板周边侧面同膜板框架内侧面接触，膜板外侧同边压板连接；边压板呈L形状，竖直部分同膜板外侧边相连为一体，水平部分的下端面同支撑杆杆套阶梯端面接触，水平部分的上端面同弹簧下端面接触；刮刀设置在膜板框架上端面上，刮刀长度大于膜板的长和宽；膜板升降装置包括上斜块、下斜块、丝杠螺母传动装置和刻度盘手调旋钮，丝杠螺母传动装置包括丝杠、螺母、导轨以及轴承和轴承座，上斜块和膜板连接，上斜块的斜面同下斜块的斜面平面接触，上斜块和下斜块的斜面呈直角三角形，直角三角形的水平直角边同垂直直角边长度比例很大，下斜块底面设置在导轨上，导轨同底座连接，螺母同下斜块连接，丝杠两端设置在轴承上，轴承设置在轴承座上，轴承座设置在底座上，丝杠一端同刻度盘手调旋钮相连接，刻度盘手调旋钮外圆面有刻度线；支撑架的侧板固定在支撑架侧面，其外侧有一圆盘，圆盘面同刻度盘手调旋钮的刻度盘直径大小一致，并对合在一起，圆盘上有一个刻度线。

2、根据权利要求1所述的高精度科研用小型平板刮膜机，其特征在于：膜板下面设置有平衡杆，平衡杆上端面同膜板底面连接为一体，平衡杆外圆面设置在直线轴承中，直线轴承固定连接在底座上。

3、根据权利要求1所述的高精度科研用小型平板刮膜机，其特征在于：膜板上方设置有红外线加热温控装置。

4、根据权利要求1所述的高精度科研用小型平板刮膜机，其特征在于：膜板上方设置有自动铸膜刮膜装置，包括刮刀、铸膜开关、铸膜槽、丝杠螺母传动装置和驱动电机，丝杠螺母传动装置包括丝杠、螺母、导轨、轴承和轴承座；刮刀、铸膜开关和铸膜槽连接为一体并设置在导轨上，同丝杠螺母传动装置的螺母连接，刮刀刀面呈直线水平，部分刀面同膜板框架紧密接触，铸膜开关在铸膜槽下端，丝杠两端设置在轴承上，轴承设置在轴承座中，轴承座设置在膜板框架上，导轨同丝杠平行设置在膜板框架上，丝杠一端同驱动电机主轴连接。

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