Technologie ultrazvukového nástřiku při nanášení filmu

Technologie ultrazvukového nástřiku při nanášení filmu

[0001] Předložený vynález se týká způsobu přípravy tenkých filmů ultrazvukovým rozprašováním. Využívá jednoduchého ultrazvukového rozprašovacího zařízení k rozprášení postřikové kapaliny na ultrajemné kapičky, které se pak pomocí pomocného proudu vzduchu rovnoměrněji ukládají na povrch substrátu. Touto metodou je dosaženo povlaku s rovnoměrnou, kontrolovatelnou tloušťkou a vysoce kvalitním vzhledem. Tato metoda řeší problémy se špatnou rovnoměrností povrchu nátěru, špatnou kvalitou nátěru, nekontrolovatelným objemem nástřiku a nízkou produktivitou, se kterými se setkáváme u stávajících technologií nástřiku, a dosahuje cíle přesného nástřiku. Ve srovnání se stávajícími technologiemi tento vynález nabízí výhody, jako je vysoká účinnost nástřiku, vysoká kvalita povlaku, vynikající reprodukovatelnost produktu, vysoké využití roztoku a přesné řízení plochy nástřiku a tloušťky povlaku.

Technický obor

[0001] Předkládaný vynález se týká oblasti technologie stříkání, konkrétně technologie zpracování nanášením nano-tenkých filmů, a konkrétně nového způsobu přípravy tenkých filmů rozprašováním ultrazvukem.

Pozadí umění

Ultrazvukové rozprašování je metoda přípravy tenkých vrstev, která se používá k nanášení tenkých vrstev na povrchy substrátů. Proces obecně zahrnuje tři kroky: ultrazvukovou atomizaci, rozprašování a následné zpracování. Ultrazvuková atomizace využívá kavitačního účinku ultrazvuku, aby způsobila, že drobná kavitační jádra (bubliny) v roztoku oscilují, rostou a migrují směrem k povrchu roztoku pod vlivem ultrazvukové energie. Když se dostanou na povrch, prasknou a vytvoří drobné kapičky (mlhu). Ultrazvuková atomizace vytváří jemné kapičky, rovnoměrnou distribuci a vynikající atomizaci, což usnadňuje kontrolu a zabraňuje zbytečnému plýtvání ve výrobě. Stávající procesy nanášení stříkáním primárně využívají stlačený vzduch k vytlačení nátěrové kapaliny stříkací pistolí a jejímu nastříkání na povrch substrátu. Tento proces má však nevyhnutelné nevýhody, jako je nedostatečná rovnoměrnost nástřiku, nekontrolovatelná tloušťka povlaku, špatná kvalita filmu, značný odraz roztoku a značné plýtvání.

CN102019264A popisuje ultrajemnou atomizační metodu rozprašování. Pomocí ultrazvukových nebo dvoutekutinových trysek provádějí dvě nebo více trysek dvourozměrný skenovací pohyb podél osy XY. Atomizovaná chemická kapalina se aplikuje na celý plátek. Destička se poté otočí pro druhé postřikování a proces rotačního postřiku se opakuje, dokud není dosaženo cílové tloušťky. CN103143472A popisuje ultrazvukovou atomizační trysku pro pájecí tavidlo, sestávající z pěti částí. V první části je komora pro ukládání mlhy a kanál pro vedení mlhy odděleny boční stěnou. Na jedné boční stěně komory pro shromažďování mlhy je uspořádán výstup pro mlhu a na druhé boční stěně komory pro shromažďování mlhy je vytvořen otvor horního kanálu pro vedení mlhy. Druhá část je umístěna pod první částí a obsahuje dutinu distanční vložky se spodním otvorem kanálu pro vedení mlhy. Na boční stěně je instalován přívod tavidla, kterým je vstřikováno tavidlo. Třetí část je umístěna pod druhou částí. Čtvrtá část je umístěna pod třetí částí, s ultrazvukovým měničem umístěným ve spodní části této části a spodním přívodem vzduchu na druhém konci. Pátou částí je sestava trysky. Externí zdroj vzduchu vstupuje přes vstup vzduchu trysky a je pak tryskou vypuzován. Generovaný podtlak současně tryskou vypouští atomizované tavidlo uložené v komoře pro uchovávání mlhy.

Ačkoli byla vyvinuta řada procesů ultrazvukového rozprašování a zařízení pro ultrazvukové rozprašování, mají tyto procesy nebo zařízení omezení ve svém rozsahu a aplikaci. Některá zařízení pro ultrazvukové rozprašování nemohou rovnoměrně řídit množství mlhy emitované tryskou, což ztěžuje přesnou kontrolu tloušťky nastříkaného povlaku. Některé procesy nástřiku ultrazvukem jsou vhodné pouze pro nástřik filmů na menší substráty. Předložený vynález však může být použit pro nástřik větších substrátů, jako jsou skleněné záclonové stěny, stejně jako potahování menších nebo dokonce extrémně malých substrátů. Také přesně řídí tloušťku povlaku a amplitudu nástřiku (konkrétně úpravou parametrů dvouvrstvé trysky) při zachování požadované kvality vzhledu.

Předkládaný vynález si klade za cíl řešit nedostatky stávající technologie poskytnutím metody vytváření filmu s ultrazvukovým rozprašováním, kterou lze lépe aplikovat na průmyslovou výrobu, zemědělskou výrobu a vědecký výzkum, kde je vyžadováno jemné zpracování. Dokáže nastříkat nátěrovou kapalinu na povrch substrátu s maximální přesností. Předložený vynález využívá následující technická řešení:

Ultrazvukový rozprašovací způsob tvorby filmu rozprašováním využívá ultrazvukový rozprašovač k ultrazvukové atomizaci rozprašovací kapaliny na ultrajemné kapičky. Způsob pak využívá systém ultrazvukové atomizační trysky, vedený externím pomocným proudem vzduchu, k rozprašování filmu na povrch substrátu.

Systém ultrazvukové rozprašovací trysky obsahuje dvouvrstvou trysku obsahující pomocnou vstupní trubici pro proudění vzduchu jako vnější trubici, vstupní trubici pro přívod páry rozprášené kapaliny jako vnitřní trubici a atomizační trysku na konci. Rozprašovací tryska obsahuje dvouvrstvou rozprašovací trysku spojující přívodní trubku pomocného proudu vzduchu a přívodní trubku rozprašované kapaliny.

Ultrazvuková atomizační metoda tvorby filmu rozprašováním využívá nezávisle navržený systém ultrazvukové atomizační trysky. Ultrazvukové vlny se používají k rozbití postřikové kapaliny obvykle používané ve vzduchových stříkacích pistolích na ultrajemné kapičky, které jsou pak unášeny externím pomocným proudem vzduchu a rozstřikovány na povrch substrátu, čímž se vytvoří rovnoměrnější tenký film. Externí pomocný proud vzduchu slouží k tvarování vzoru stříkání. Předkládaný vynález řídí velikost částic kapičky a atomizační objem řízením frekvence a výkonu ultrazvukové vlny. Průtok spreje je řízen řízením průtoku páry atomizované kapaliny ve vnitřní trubici. Řízení vnějšího pomocného proudění vzduchu zajišťuje rovnoměrné proudění páry atomizované kapaliny uvnitř ultrazvukové atomizační trysky. Předkládaný vynález využívá dvouvrstvou strukturu trysky k vytvoření rovnoměrného proudění mlhy v trysce, která je nastříkána na povrch substrátu, čímž se vytvoří povlak s rovnoměrnou, ovladatelnou tloušťkou a vysoce kvalitním vzhledem.

Videa o ultrazvukovém stříkacím zařízení RPS-SONIC: