專利名稱：一種微孔膜的制作方法及其模壓裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種微孔膜的制作方法及其模壓裝置，特別是涉及一種采用固體徑跡復(fù)制技術(shù)進(jìn)行微孔生產(chǎn)的工藝，屬于物理學(xué)中電處理技術(shù)領(lǐng)域。
現(xiàn)有的核微孔膜在國內(nèi)外市場上有大量商品，其制作方法如下在加速器上加速帶電粒子，使其具有一定的能量，然后打在聚碳酸酯等塑料薄膜上，帶電粒子在聚碳酸酯薄膜的截面上產(chǎn)生徑跡損傷，經(jīng)化學(xué)蝕刻后產(chǎn)生穿孔，帶電粒子的能量和粒子種類應(yīng)根據(jù)核微孔膜的材料和厚度來選擇，也就是說微孔膜材料靈敏度越高，厚度越薄，帶電粒子可以越輕，能量可以越低，以其在微孔膜截面上可產(chǎn)生穿孔損傷為準(zhǔn)，而微孔膜上每平方厘米中的微孔密度則根據(jù)帶電粒子強(qiáng)度和照射時(shí)間決定，其微孔直徑大小則根據(jù)用戶要求結(jié)合蝕刻條件來得到。由于核微孔膜比纖維素膜有許多優(yōu)點(diǎn)，在科學(xué)研究、醫(yī)學(xué)、生物學(xué)等眾多領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用，然而，由于生產(chǎn)核孔膜的設(shè)備昂貴、工藝復(fù)雜、強(qiáng)度低、孔徑內(nèi)表面粗糙等而受到限制。
本發(fā)明的目的是提供一種微孔膜的制作方法，采用固體徑跡復(fù)制技術(shù)、微電子電成型和模壓技術(shù)制出具有與微孔直徑相同的金屬針的模壓工作版，將其裝在特制的模壓裝置上即可生產(chǎn)出微孔內(nèi)壁光滑、機(jī)械強(qiáng)度高、且價(jià)格便宜的微孔膜，從而達(dá)到本發(fā)明的目的。
以下是實(shí)現(xiàn)本發(fā)明目的技術(shù)方案一種微孔膜制作方法，其特征在于該方法包括以下步驟1、將固體徑跡探測器材料板放在重帶電粒子管道中輻照，或計(jì)算機(jī)控制能量發(fā)生器燒蝕、或用微電子工藝刻蝕后，再經(jīng)化學(xué)蝕刻、中和、清洗、烘干而成為復(fù)制母版；2、在復(fù)制母版上用鍍膜工藝使其沉積一薄層金屬，然后經(jīng)電鑄后而成為金屬母版；3、對上述金屬母版經(jīng)兩次翻鑄后而成為金屬拼版；4、將上述金屬拼版安裝在拼版機(jī)的拼版頭上，根據(jù)模壓寬度對拼版材料進(jìn)行拼版而成為模壓母版；5、對上述模壓母版真空鍍膜后再進(jìn)行電鑄而成為金屬模壓母版；6、對上述金屬模壓母版進(jìn)行兩次翻鑄而成為模壓工作版；7、在上述模壓工作版的表面噴涂一層絕熱介質(zhì)，使其在模壓時(shí)不損傷微孔膜表面；8、將上述模壓工作版裝在模壓裝置版滾上，根據(jù)塑料膜材料決定版滾溫度和壓力，即可制作出微孔膜。
上述制作微孔膜的實(shí)質(zhì)是用重離子轟擊、計(jì)算機(jī)控制激光器或離子束燒蝕，或用微電子工藝等方法在一種固體材料上產(chǎn)生錐形坑、柱形坑或菱形坑，然后再用化學(xué)沉積、真空蒸發(fā)、濺射、電鑄等復(fù)制工藝在金屬板上形成不同密度和直徑的金屬針，然后將它裝在模壓裝置的版滾上對塑料膜進(jìn)行模壓，即可生產(chǎn)出微孔密度和微孔直徑與模壓工作版一致的微孔膜。
上述的固體徑跡探測器材料可為云母、CR39、聚碳酸酯、聚脂等；重帶電粒子能量選擇應(yīng)能使其在固體徑跡探測器中產(chǎn)生大于微孔膜厚度的可蝕刻損傷。例如微孔膜厚度為10μm，重帶電粒子應(yīng)為能量大于150Mev的氬離子；其束流強(qiáng)度乘以照射時(shí)間應(yīng)等于微孔膜要求的平均微孔密度；化學(xué)蝕刻條件應(yīng)依據(jù)使用探測器材料而異，例如聚碳酸酯應(yīng)使用70℃6.25NNaOH來蝕刻，蝕刻時(shí)間以微孔直徑和深度滿足要求為準(zhǔn)。
用于模壓微孔膜的裝置由版滾、擋滾、加壓器、加熱器、電機(jī)、壓縮機(jī)等組成，其中版滾由金屬材料制成，擋滾由金屬或塑料材料制成，例如聚四氟乙烯或其他耐熱塑料等；加熱器是用電熱使油加熱后導(dǎo)入版滾使其加熱到預(yù)定溫度，溫度為80℃-160℃，依微孔膜材質(zhì)耐熱情況而定，加壓器與壓縮機(jī)相連，根據(jù)模壓工作版的要求決定版滾與擋滾之間的壓力和版滾轉(zhuǎn)動的速度。
本發(fā)明實(shí)施后可帶來以下積極效果第一，從使用加速器生產(chǎn)微孔膜變成使用加速器來生產(chǎn)版，減少了微孔膜生產(chǎn)工藝對昂貴設(shè)備的依賴，從而大幅度降低了生產(chǎn)條件和成本；第二，由于制作工藝的改變，使微孔膜微孔密度和孔徑都更為穩(wěn)定，孔徑內(nèi)壁更加光滑，明顯提高了微孔膜質(zhì)量。
第三，由于模壓工藝與原輻照和蝕刻工藝相比，其制作速度相差甚遠(yuǎn)，從而可以大幅度提高產(chǎn)品產(chǎn)量。
本發(fā)明具有下列附圖

圖1為微孔膜制版工藝流程示意2為模壓裝置結(jié)構(gòu)示意3為用能量發(fā)生器燒蝕制作復(fù)制母版示意4為利用微電子工藝制作復(fù)制母版示意圖下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)描述實(shí)施例1根據(jù)用戶對微孔膜厚度要求確定重帶電粒子種類和能量；根據(jù)對微孔膜孔密度確定重帶電粒子束流強(qiáng)度和照射時(shí)間；根據(jù)對微孔膜微孔直徑要求確定蝕刻時(shí)間；在本實(shí)施中微孔膜厚度定為10μm，微孔密度平均為105個(gè)/cm2；微孔直徑平均為6μm；選擇厚為1毫米的CR39板100cm2，在中間5×5cm2位置上接受200Mev的氬離子輻射，控制照射時(shí)間，使其徑跡密度平均為105個(gè)/cm2，然后用70℃，6.25NNaOH蝕刻使徑跡孔直徑達(dá)到平均為6μm時(shí)為止，用1％硝酸水溶液中和再用去離子水清洗后烘干而成為復(fù)制母版1，將其放入真空鍍膜機(jī)中，用真空蒸發(fā)或?yàn)R射方法鍍上一層電極，然后放入電鑄槽中電鑄，電量控制在20-60，其厚度控制在100μm左右，而成為金屬母版2，將電鑄槽加硬后對金屬母版2進(jìn)行兩次翻鑄而成為金屬拼版3，將其安裝在市售的拼版機(jī)的拼版頭上，在一塊厚1.5毫米，長250毫米，寬200毫米的聚碳酸酯板上進(jìn)行拼版后而成為模壓母版4，對其進(jìn)行真空鍍膜或化學(xué)浸銀后再進(jìn)行電鑄而成為金屬模壓母版5，再進(jìn)行兩次翻鑄后而成為模壓工作版6，用射頻濺射方法在模壓工作版6的金屬針間隙鍍一層絕熱介質(zhì)，如二氧化硅介質(zhì)膜，最后將其裝在改裝的市售模壓機(jī)的版滾上即可生產(chǎn)出模壓微孔膜。如圖1所示。
用于模壓微孔膜的裝置由版滾7、擋滾8、加壓器9、加熱器10、電機(jī)11、壓縮機(jī)12等組成，其中版滾7由金屬材料制成，擋滾8由金屬或塑料材料制成，在本實(shí)施例中由聚四氟乙烯材料制成，加熱器10由電熱絲及導(dǎo)油管16構(gòu)成，由泵驅(qū)動熱油導(dǎo)入版滾7使其溫度達(dá)到正常值，根據(jù)被模壓的微孔膜材料的耐熱情況，一般為80℃-160℃，具體數(shù)值由實(shí)驗(yàn)決定，壓縮機(jī)12的作用是提供加壓動力，通過加壓器9使版滾7與擋滾8之間通過加壓，使模壓工作版6上的金屬針扎穿微孔膜13而成為微孔，通過電機(jī)11使整個(gè)模壓裝置運(yùn)轉(zhuǎn)，使放卷輪14不斷放出，經(jīng)模壓后由收卷輪15不斷收起，而連續(xù)生產(chǎn)出微孔膜13，如圖2所示。
實(shí)施例2本實(shí)施例說明了應(yīng)用計(jì)算機(jī)18控制能量發(fā)生器燒蝕出復(fù)制母版1的情形。
如圖3所示，能量發(fā)生器17為激光器或離子束發(fā)生器等各種可以在固體介質(zhì)上燒蝕的器件。在計(jì)算機(jī)控制下，先使激光器或離子束聚焦后向聚碳酸酯板上燒蝕一點(diǎn)，再驅(qū)動X、Y移動架使X、Y分別移動一個(gè)步長，再燒蝕一點(diǎn)，逐步在聚碳酸酯板上燒蝕成預(yù)定面積的錐形坑，也可直接用機(jī)械法形成錐形坑，而成為復(fù)制母版1，其他同實(shí)施例1。
實(shí)施例3本實(shí)施例說明了應(yīng)用微電子工藝制作復(fù)制母版1的情形。
如圖4所示，先用微電子工藝制出掩膜版19，它可以為具有一定粘度的膜，其上有一定面積的透孔。將其粘在聚碳酸酯板進(jìn)行蝕刻，即可直接在聚碳酸酯上產(chǎn)生相同的錐孔分布而成為復(fù)制母版1；也可直接在聚碳酸酯板上直接涂上感光膠20后進(jìn)行紫外曝光，然后水洗后形成透孔再蝕刻，有孔處形成錐形坑而成為復(fù)制線版1，其余同實(shí)施例1。
權(quán)利要求
1.一種微孔膜的制作方法，該方法是選擇一種固體徑跡復(fù)制工藝或用計(jì)算機(jī)控制能量發(fā)生器燒蝕、或用微電子工藝使固體介質(zhì)上產(chǎn)生損傷，經(jīng)電鑄后形成金屬模壓工作版對微孔膜材料直接模壓而生成微孔，該方法包括以下步驟①、將固體徑跡探測器材料板放在重帶電粒子管道中輻照，或用計(jì)算機(jī)(18)控制能量發(fā)生器(17)燒蝕、或用微電子工藝刻蝕后，再經(jīng)化學(xué)蝕刻、中和、清洗、烘干而成為復(fù)制母版(1)；②、在復(fù)制母版(1)上用鍍膜工藝使其沉積一薄層金屬，然后經(jīng)電鑄后而成為金屬母版(2)；③、對上述金屬母版(2)經(jīng)兩次翻鑄后而成為金屬拼版(3)；④、將上述金屬拼版(3)安裝在拼版機(jī)的拼版頭上，根據(jù)模壓寬度對拼版材料進(jìn)行拼版而成為模壓母版(4)；⑤、對上述模壓母版(4)真空鍍膜后再進(jìn)行電鑄而成為金屬模壓母版(5)；⑥、對上述金屬模壓母版(5)進(jìn)行兩次翻鑄而成為模壓工作版(6)；⑦、在上述模壓工作版(5)的表面噴涂一薄層絕熱介質(zhì)(23)；使其在模壓時(shí)不損傷微孔膜(13)表面；⑧、將上述模壓工作版(6)裝在模壓裝置版滾(7)上，根據(jù)塑料膜材料決定版滾溫度和壓力，即可制作出微孔膜。
2.如權(quán)利要求1所述的制作方法，其中步驟①所述的復(fù)制母版(1)為云母、CR39、聚碳酸酯、聚酯等；
3.如權(quán)利要求1所述的制作方法，其特征在于所述的復(fù)制母版(1)的厚度與微孔膜厚度應(yīng)遵循以下原則根據(jù)微孔膜厚度L來確定復(fù)制母版(1)的厚度(一般為＞10L)；重帶電粒子的種類和能量的選擇應(yīng)使其在復(fù)制母版(1)中產(chǎn)生＞1.5L的可蝕刻徑跡損傷；
4.如權(quán)利要求1所述的制作方法，其中步驟⑦所述的絕熱介質(zhì)(22)為聚四氟乙烯、二氧化硅、或其它耐高溫塑料等；
5.如權(quán)利要求1所述的制作方法，其中步驟①所述的復(fù)制母版(1)可用計(jì)算機(jī)控制能量發(fā)生器在固體質(zhì)板上燒蝕而成，能量發(fā)生器可為激光器、離子束發(fā)生器等；
6.如權(quán)利要求1所述的制作方法，其中步驟①所述的復(fù)制母版(1)也可用微電子工藝或機(jī)械法制成；
7.一種實(shí)現(xiàn)上述制作方法的模壓裝置，由裝有模壓工作版(6)的版滾(7)、與版滾(7)一起模壓塑料膜的擋滾(8)、可以改變版滾(7)與擋滾(8)之間壓力的加壓器(9)、以及給加壓器(9)供應(yīng)動力的壓縮機(jī)(12)、給版滾(7)調(diào)溫的加熱器(10)及其導(dǎo)油管(16)、供給塑料膜的放卷輪(14)、接收塑料膜的收卷輪(15)，以及提供整個(gè)裝置轉(zhuǎn)動力的電機(jī)(11)所組成；
8.如權(quán)利要求7所述的裝置，其中所述的版滾(7)為金屬材料，擋滾(8)由聚四氟乙烯或耐溫材料制成；
9.如權(quán)利要求7所述的裝置，其中所述的模壓工作版(6)與版滾(7)之間用高溫雙面膠紙粘合或高溫膠粘合而成。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種微孔膜的制作方法及其模壓裝置,屬于物理學(xué)中電處理技術(shù)領(lǐng)域。該發(fā)明的技術(shù)特征是利用物理、化學(xué)、機(jī)械方法在固體探測材料上形成錐形坑,然后通過模壓裝置而直接生產(chǎn)微孔膜,由于該方法制出的微孔膜比傳統(tǒng)生產(chǎn)核孔膜的微孔內(nèi)壁更加光滑,因此具有更大的市場前景。
文檔編號B01D67/00GK1355063SQ0013253
公開日2002年6月26日 申請日期2000年11月27日 優(yōu)先權(quán)日2000年11月27日
發(fā)明者孟武 申請人:孟武