公开了包括流涂和辊涂的涂覆装置，其可用于对衬底例如玻璃、太阳能面板、窗或电子显示器的一部分涂覆均匀的溶胶凝胶涂层。本发明专利技术还公开了用于制备衬底、流涂和辊涂的方法。最后公开了用于利用高温气刀对沉淀到玻璃衬底的表面上的溶胶凝胶涂层进行表皮固化的系统和方法。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】【专利说明】 巧关专利的香叉引用 本申请要求享有W下申请的权益，其均通过引用而完整地结合在本文中：于2013年2 月8日提交的美国临时专利申请No. 61/762,603(文档号No.ENKI-0003-P01)、于2013年 3月15日提交的美国专利申请齡.13/835,253(文档号齡.￡服1-0003-1101)和于2013年 12月23日提交的美国专利申请No. 14/138, 542(文档号No.ENKI-0006-U01)。 于2013年12月23日提交的美国专利申请No. 14/138, 542 (文档号号No. ENKI-0006-U01)是W下美国专利申请的继续部分，其均通过引用而完整地结合在本文中： 于2013年3月15日提交的美国申请No. 13/835, 253 (ENKI-0003-U01)，其要求享有于2013 年2月8日提交的美国申请No. 61/762,603(ENKI-0003-P01)的优先权。 与联巧基舍研究或发展巧关的申巧 本专利技术是在政府支持下依据由美国能源部资助的合同DE-EE0006040下取得的。政府 在本专利技术中具有某些权利。
本公开总地设及薄膜溶胶凝胶涂层的领域，尤其设及位于衬底例如玻璃或太阳能 面板上的涂层。
技术介绍
薄膜溶胶凝胶涂覆指利用被称为"溶胶"的湿化学配方涂覆衬底的技术，例如光学 表面、窗、太阳能面板表面等等，溶胶经历了 "凝胶化"过程，其在该过程中聚合W便在衬底 上形成固体薄膜。运些薄膜通常经历后续的固化步骤，W增加机械强度和其它属性。运种 固化通常通过加热或照射衬底和涂层来完成。薄膜溶胶凝胶涂覆是非常通用的工艺过程， 其具有许多工业用途，例如在半导体晶片上形成介电层和在陶瓷上形成防水层。目前有若 干种用于将湿溶胶施用于衬底上的记录在案的技术，其中某些广泛用于工业用途，其它通 常局限于实验室中。工业溶胶凝胶涂覆最普遍通过浸溃、喷涂、气溶胶沉淀、旋涂、弯月面、 槽-模或漉社工艺来执行。还有若干种方法用于固化溶胶凝胶薄膜，其包括在炉中烘烤，用 微波、红外线或紫外线福射能量进行处理，W及暴露于流动的热气体下。运些方法可与或不 与催化或有助于固化工艺的涂层成分协同工作。 在浸溃涂覆工艺中，有待涂覆的衬底浸溃到包含溶胶的储槽中然后在依赖工艺的 速度下将其撤回。随着衬底缓慢地从溶胶中拉出，凝胶化工艺刚好发生在表面上，并形成薄 膜层。浸溃涂覆工艺天生是双面的，因为衬底的所有侧面和边缘都被涂覆。如果需要完整 的溶胶覆盖范围的话，运可为有利的，如果衬底的某些部分上的涂层干扰了后面的衬底处 理步骤，那么运是不利的。浸溃涂覆技术需要比衬底略大的储槽，其对于大的衬底而言意味 着储槽可保持大量的溶胶。对于主要由有机溶剂组成的溶胶而言，运可能造成蒸气和易燃 性危险。控制更大储槽中的溶胶的成分和品质也可为有挑战性的。浸溃在储槽中的各个新 的衬底可能携带污染，其被传递给溶胶；溶胶可能随着更多的衬底被处理而在某些元素方 面被耗尽了，导致生产的薄膜中的变化。溶胶可通过在引入衬底的表面上的溶剂的蒸发而 变化。 喷涂存在许多形式，但通常可被认为是在气体射流所夹带的材料压力或雾化作用 下通过喷嘴进行材料的沉淀。在所有情况下，材料跨越在喷嘴和有待涂覆的表面之间的间 隙而移动。喷涂系统的目的是在很宽的衬底区域上沉淀均匀的材料层。在衬底上的溶胶凝 胶涂覆的情况下，喷涂具有只将新鲜材料施用于衬底上的优点。溶剂的仔细选择和溶剂蒸 发的控制需要确保正确的最终浓度的溶胶传送至衬底上。喷涂通常需要喷嘴或衬底移动， W便涂覆到某一区域上，例如衬底可移动而越过成排的固定喷嘴。 旋涂通常用于半导体晶片加工工业和液晶显示显示面板工业中，W便将均匀的材 料层施用于平整的衬底，例如娃晶片或大件玻璃的表面上。其具有与喷涂相同的优点，因为 只有新鲜的材料进行沉淀。其还具有优秀的均匀性控制。通常，执行旋涂的设备倾向于是 复杂且维护昂贵的，因为需要精细的机械控制W取得均匀性。运随着衬底尺寸的增加而尤 其如此。 弯月面涂覆在让位于旋涂之前历史上用于半导体工业。其在LCD显示器工业中仍 然被某些设备厂商使用。弯月面涂覆使有待涂覆的衬底在狭窄的槽上W非常近的距离穿过 而构成，使得被迫穿过槽的材料与衬底形成连续的弯月面。当衬底移动穿过槽时，运个弯月 面使一层材料沉淀在衬底上。该技术需要在槽的全长上对槽和衬底之间的距离进行精密控 审IJ。通常，衬底必须极端平整，W避免运个距离的偏差。另外，运种技术最适合粘性材料，其 可形成大的弯月面。运限制了溶胶凝胶配方的可用性，其使用比较低粘度的溶剂。 漉涂是一种用于平整衬底上的溶胶凝胶涂覆的常用施用方法。在运种工艺的一个 实施例中，材料从储槽沉淀到施料漉上。刮刀漉的刮片可用于控制放置在施料漉上的涂料 的厚度。然后将那种材料直接从施料漉传递至衬底上。通常，漉涂最适合连续的衬底，例如 钢卷。在不连续的衬底例如玻璃或木材的情况下，可能采用特别的技术来控制在衬底的前 缘和后缘的涂层的均匀性。运些技术包括例如通过W精确控制的方式使涂覆漉子下触到前 缘上W及从后缘抬升，从而改变施料漉的接触压力。施料漉可在向前的方向运行，即W衬底 的运动方向或逆向方向滚动，其中施料漉与衬底的运动方向相反。施料漉的表面可由屈从 材料制成，其用于补偿衬底上任何表面度或平整度变化，并提供一个表面，其中涂料将W合 理的均匀方式粘附到该表面上，或者施料漉可为比较坚实的材料。依赖于有待涂覆的材料 的流变性能，漉子的表面可具备有待在涂层施用中添加的槽或其它纹理的图案。 流涂是一种技术，在该技术中，涂料在有待涂覆的表面上流动。过量的涂料滴落， 并且保留在表面上的涂料形成最终涂层。表面可为平整的或不规则的。通常，衬底经过定 向，使得涂料由于重力而流动。运种技术的优点是其简单，涂覆不规则表面的能力，W及只 使用新鲜的材料或使表面滴落的过量涂料再循环的选择。 在相对较低的溫度下，例如低于150°C时使运种涂层干燥和固化可能也是优选的， 使得涂层能够施用于衬底上并进行干燥和固化，之前在该衬底上已经附着了其它热敏性材 料，例如完全装配好的太阳能面板。 用于溶胶凝胶膜的固化工艺是单独的工艺，其发生在溶胶凝胶材料的凝胶化之 后。一种常用的固化方法是在炉中加热涂覆溶胶凝胶的物品。运具有简单的优点。炉可为 批量类型，其中一批涂料放置在炉中，然后将其密封，并保持一定的周期，然后打开并除去 该批涂料。在炉中的时候，涂料可能遭遇变化的溫度分布，其由炉的控制器产生。或者，炉可 能具有连续的类型，其中传送带或相似的运输机构使被涂覆的物品穿过被加热的容器。当 材料移动穿过容器时，其在不同的区域可能经历不同的溫度，产生由加热、在固定溫度下浸 泡、然后冷却组成的溫度分布。该分布可为炉中的溫度区域和运输机构的速度的函数。炉 中的热量可通过与热气体的对流来提供，热气体由燃料气体的燃烧，或者由电气元件加热 气体而产生。或者，涂覆的物品可通过福射热量而进行加热。 某些类型的溶胶凝胶涂层可利用紫外线福射进行固化。在运些类型的材料中，材 料中的化学交联通过高能光子来促成。 对于表面上的薄涂层的固化，热气体可直接在薄膜上穿过，从而通过传导加热表 面层。 本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种涂覆和固化装置，包括：组合式辊涂和固化设备的传送器系统，其中所述组合式辊涂和固化设备包括至少一个辊涂设备和至少一个固化设备，并且其中所述传送器系统适合于运输基本平整的衬底穿过所述组合式辊涂和固化设备；处理器，其控制所述至少一个辊涂设备的工艺参数；和所述至少一个固化设备的气刀，其中当所述平整衬底被运输穿过所述至少一个固化设备时，所述气刀适合于将被加热的空气引导至所述平整衬底的一部分上，其中所述至少一个辊涂设备适合于对所述基本平整的衬底涂覆溶胶凝胶涂料。
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...
【专利技术属性】
技术研发人员：BL布罗菲，S马苏迪，PJ尼曼，PR贡萨尔弗斯，JG希尔施，YS杨，
申请(专利权)人：恩基科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：美国;US
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