[發(fā)明專(zhuān)利]微通道塑料薄膜灌注方法及一種微通道塑料薄膜灌注機(jī)

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201410193531.7
• 申請(qǐng)日: 2014-05-09
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN103964360A
• 公開(kāi)（公告）日: 2014-08-06
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 吳龍奇
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 杭州電子科技大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): B67D7/02
• 分類(lèi)號(hào): B67D7/02
• 代理公司: 杭州求是專(zhuān)利事務(wù)所有限公司 33200
• 代理人: 杜軍

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種微通道塑料薄膜灌注方法及一種微通道塑料薄膜灌注機(jī)，屬于液體微灌裝領(lǐng)域，尤其是易于多頭微細(xì)通道的液體灌注。

背景技術(shù)

微通道塑料薄膜是一種內(nèi)含平行中空微通道的新型塑料薄膜，微通道直徑為微米級(jí)（10μm～500μm）。多年以來(lái)，浙江大學(xué)許忠斌教授課題組跟蹤國(guó)際研究前沿技術(shù)，聯(lián)合華泰塑膠股份有限公司研制成功在一厘米的寬度內(nèi)含有19條微通道的塑料薄膜產(chǎn)品。微通道塑料薄膜具有許多優(yōu)點(diǎn)，例如彎曲不易閉合、占用空間小、承壓能力高、傳熱性能好等。因此可用于防偽包裝、香水儲(chǔ)存、微型設(shè)備等領(lǐng)域。

在微通道內(nèi)灌注液體是困難的事情。在防偽包裝及香水儲(chǔ)存領(lǐng)域，都存在著將液體灌入微通道內(nèi)的加工工序，由于通道直徑只有微米級(jí)，如何將液體快速灌入微通道內(nèi)，以提高生產(chǎn)率，是目前科研及微通道批量應(yīng)用的難題。為了快速灌注，試驗(yàn)過(guò)許多灌注方法，但生產(chǎn)效率依然很低，難以實(shí)現(xiàn)規(guī)模化生產(chǎn)。例如針注方法、真空方法、壓力方法等。由于受到灌注成本居高不下的阻礙，所以難以將微通道塑料薄膜技術(shù)在防偽包裝等領(lǐng)域推廣應(yīng)用。因此找到更加快速的灌裝方法，是解決微通道塑料薄膜推廣應(yīng)用的技術(shù)難題之一。

灌注揮發(fā)性液體時(shí)易于污染環(huán)境。利用微通道塑料薄膜制作防偽標(biāo)簽，需要在微通道內(nèi)灌注熒光油墨、磁性油墨、熱敏油墨等具有一定揮發(fā)性的液體，而這些揮發(fā)性液體對(duì)人身及環(huán)境都會(huì)造成或多或少的影響，因此如何避免這些液體揮發(fā)到空氣中，是微通道塑料薄膜灌注需要解決的另外一個(gè)難題。

針注方法效率低并污染環(huán)境。針注是最先采用的灌注方法，也是人們首先想到的灌注方法，但這種方法存在三個(gè)難題。一是微通道直徑微小，為微米級(jí)，而針頭外徑是毫米級(jí)，所以要將針頭伸到微通道內(nèi)通過(guò)給針管加壓實(shí)現(xiàn)灌注，針頭的對(duì)中過(guò)程就難以操作；二是針頭與微通道薄膜的接觸處易于泄露，雖然毫米級(jí)的針頭伸入微通道后被微通道塑料薄膜緊緊裹住，但由于針頭材料與微通道材料的摩擦力較小，當(dāng)注射壓力稍加提高，就會(huì)有液體從針頭與微通道接觸處泄露，使得灌注難以繼續(xù)；三是灌注操作在大氣中進(jìn)行，有毒有害氣體易于揮發(fā)到大氣中，造成環(huán)境污染。據(jù)測(cè)算，加工一個(gè)正常使用的防偽標(biāo)簽，其針注的成本就在10元以上，顯然傳統(tǒng)的針注技術(shù)難以將微通道塑料薄膜應(yīng)用到商品防偽方面。

真空灌注提高效率有限且存在環(huán)境問(wèn)題。將儲(chǔ)液容器敞口放置在常壓下，微通道塑料薄膜一端伸入液體中，另一端放置在密閉容器中的空杯中，空杯用來(lái)盛放通過(guò)微通道塑料膜流入的多余液體。對(duì)密閉容器抽真空，當(dāng)真空度達(dá)到一定值后，儲(chǔ)液容器中的液體就順著微通道進(jìn)入空杯中，當(dāng)微通道全程充注液體后，關(guān)閉真空泵，接著將真空容器接通大氣。壓力下降到常壓后，打開(kāi)密閉容器，取出微通道薄膜，灌注完畢。真空灌注時(shí)，微通道兩端口之間的壓差用于克服液體通過(guò)微通道的阻力，包括毛細(xì)阻力、摩擦阻力等，被灌注的微通道越長(zhǎng)，阻力越大，所以真空灌注的微通道塑料薄膜長(zhǎng)度是有限的，由真空度的高低、液體的種類(lèi)等決定。由于設(shè)備的局限，高真空度也需要較長(zhǎng)的時(shí)間實(shí)現(xiàn)，所以真空灌注效率雖然比針注效率有所提高，但還難以達(dá)到商業(yè)應(yīng)用的程度。另外真空灌注時(shí)液體物質(zhì)會(huì)揮發(fā)到大氣中，給環(huán)境造成污染。

高壓灌注存在密封問(wèn)題及環(huán)境問(wèn)題。高壓灌注是將微通道塑料薄膜的一端放置在常壓空杯中，空杯用來(lái)承接從微通道中流出的液體，避免浪費(fèi)，另一端伸入儲(chǔ)液器液體中，儲(chǔ)液器放置在可實(shí)現(xiàn)高壓的密閉容器中。灌注開(kāi)始，用空壓機(jī)對(duì)高壓容器加壓，液體會(huì)在壓力作用下通過(guò)微通道進(jìn)入常壓杯中，很快微通道內(nèi)就充注了相應(yīng)的液體，關(guān)閉空壓機(jī)，待高壓容器壓力釋放后，取出微通道塑料薄膜，灌注完成。同樣，微通道兩端的壓差用于克服毛細(xì)阻力、摩擦力等。壓差越大，每次灌注的微通道塑料薄膜就越長(zhǎng)，效率也越高。理論上可以大幅提高壓力，但在實(shí)踐中則難以實(shí)現(xiàn)，原因是隨著壓差加大，即高壓容器壓力提高，微通道塑料薄膜與高壓容器的密封就出現(xiàn)了泄露的問(wèn)題，所以高壓灌注所能實(shí)現(xiàn)的最大壓差是有限度的，即灌注生產(chǎn)率難以無(wú)限提高。據(jù)測(cè)算，高壓灌注雖然比真空灌注的生產(chǎn)率有所提高，但提高不大，主要是受到密封問(wèn)題的限制。高壓灌注時(shí)同樣存在著液體揮發(fā)造成的環(huán)境污染問(wèn)題。

針對(duì)微通道塑料薄膜液體灌注難，生產(chǎn)效率低，后續(xù)產(chǎn)品成本高，對(duì)環(huán)境造成污染的問(wèn)題，發(fā)明新的微通道塑料薄膜灌注方法及灌注機(jī)是必要的。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明針對(duì)現(xiàn)有微通道塑料薄膜液體灌注技術(shù)的不足，提供了一種微通道薄膜灌注方法及灌注機(jī)。

微通道薄膜灌注方法是利用高壓與真空組合形成的壓差技術(shù)，將微通道塑料薄膜的一端置于高壓容器內(nèi)的待灌液體中，另一端置于真空容器內(nèi)的空杯中，在高壓與真空的組合壓差下，實(shí)現(xiàn)微通道薄膜全密閉灌注的一種方法。