膜的形成与评价的制作方法

文档序号:3805452阅读:221来源:国知局

专利名称::膜的形成与评价的制作方法膜的形成与评价本发明涉及在基底(substrate)的表面上形成膜以及对这样的膜的特性的评价。涂层(coating)广泛地用在工业的和家用的环境中,以增加散装材料和物品的功能性和附加值,以及改善结构的外观。其它应用包括非连续涂层,诸如油墨。有机涂层特别广泛地用在许多工业保护/装饰应用中,例如汽车面涂透明涂层、汽车用和装饰用油漆和真漆(lacquer)、色漆和无色漆,例如底漆、打底和面漆油漆系统等,而且有机涂层还用在油墨中。其它类型的有机涂层包括例如防护和防腐涂层、粘合和防粘涂层、环境隔离》、余层(environmentalbarriercoating)、导电/透光;余层,和防刮石更涂层(scratchresistanthardcoating)。虽然这样的涂层可仅由有机组分组成,但是其它涂层可包含无机成分,例如金属氧化物颜料、导电金属颗粒、无机颗粒填料、诸如蛭石的粘土,及类似的熟知的无机颗粒。也存在可包含有机的粘合剂或可选择地可由水分散体形成的许多形式的无机涂层。其它形式的无机涂层可由通过使用诸如喷涂和化学的或物理的蒸汽沉积(deposition)的技术将涂覆材料直接应用到基底来形成。在食品和其它应用中,将食物或其它材料形成膜以用于试验或比较的目的,也可能是有用的。可以被试验或比较的这样的食品和其它材料是,例如,生面团、淀4分膜、沙司(sauces)、芥末及类似物,而在个人护理应用中的是牙膏、刮胡膏及类似物。对涂覆材料的组分的新组合或者新的加工条件进行特别快速而且大样本的试验以发现下一代材料或者新的、节省成本的制造方法的能力,在许多制造商的议事日程上是重要的,以使他们能获得超越竟争者的商业上优势。同样具有明显的重要性的是具有试验现有制剂的性能漂移(performancedrift)的能力,尤其是当替代可选择的组分或者可选择来源的组分的时候。6上述愿望同样可更普遍地适用于诸如结构材料的其它材料,尤其是当这样的材料的所关心的性能中的至少一些性能可以由这样的材料的膜样本来测定的时候。此外,产生用于试验或者用于制造的具有多层的材料是所关心的。这样的多层材料的例子包括使用不同粘合剂的多层例如以在具有不同表面能的基底之间产生粘附,并由此产生不同的粘附性能;底漆、打底和面漆油漆系统;和多层的半导体装置,其中这样的装置的整体性能不仅高度依赖于每个层中的构成材料的固有性质,而且还依赖于在制备这样的装置中使用的具体的层叠加顺序、界面和表面结构。已经存在产生和试验大量的材料样本的尝试,例如US6482264Bl、US2003/0224105Al、US2004/0071888A1和DE10136448Al中所公开的。这些出版物公开了在基底上沉积和涂布样本以形成膜的多种方法,在一些方法中包括使用诸如旋转或震荡基底的非接触法来涂布液体样本,或者使用气刀来涂布液体样本,或者将液体样本喷射到基底上。在制备自粘带(self-adhesivetape)或片中将粘合剂沉积到基带(backingtape)也是已知的并且被描述在GB916406中。这些方法存在的缺点是,由于沉积在基底上的少量液体,所形成的膜的均匀性可明显地变化,并且从而所测的参数可能不能准确地被测定。虽然这对于一些材料或者对于屏蔽材料,例如基于通过/不通过(pass/fail),可能不是重要的,但它可能在其它应用中是较关键的。例如,在测定油漆、真漆、油墨等的颜色规格中,膜的厚度和均匀性可能显著地影响颜色测定过程。此外,在涂布期间样本经受剪切的量可能影响颜料颗粒的分散,并由此影响膜样本的所得颜色的均匀性。用于形成用于试验的膜,尤其是用于形成能经受电阻率测量的或者供在诸如动态力学热分析(dynamicmechanicalthermalanalysis)(DMTA)的机械性能试验中使用的膜的其它技术是已知的。这样的技术由下列组成通过将具有已知厚度的胶带以选定的间隔彼此平行地应用在例如显微镜载玻片的基底或者容易地将膜从其剥离的基底上,在该基底上形成具有指定宽度和深度的通道;将液体样本沉积在通道中;和将刮片(doctorblade)7拉过所述带的上表面,以从形成在基底上的通道移除多余的液体。然而,这些技术是费时的,尤其是如果需要具有相同的或类似的组合物的多个样本或者要制备具有多层材料的样本时。本发明的目的是减小或消除前述缺点中的至少一种缺点。根据本发明的第一方面,在基底的表面上形成膜的方法包括提供容纳将在基底表面上的样本定位位置(samplelocationposition)处形成膜的液体样本的容器,所述容器具有包括^^莫头(die)的出口,所述模头具有平坦面(planarface),所述平坦面是可与所述基底接触的,以此界定用于从所述容器接收所述液体样本中的至少一部分的通道;使所述模头与所述基底在所述样本定位位置的一端处接触;使所述液体样本通过所述^t头挤出并进入所述通道,同时,基本上同时地使所述模头和所述基底彼此相接触地和相对地移动,由此所述模头朝所述样本定位位置的远端移动,以在所迷样本定位位置处沉积所述液体样本的膜。虽然在本发明的全部范围内,只要可将压力施加到容器中的液体样本,容器就可以是任意适合的形状;但是在优选的实施方案中,所述容器具有一般的圓柱形形状,其中有一可移动的活塞。在特别优选的实施方案中,所述容器是商业上可购得的筒,例如可从EFD获得的塑料注射器。通常,所述筒或者注射器可具有范围在5ml至100ml、更优选地5ml至50ml内的体积,且通常具有10ml的体积。优选地,注射器在其出口处用帽密封,所述帽是可拆卸的以容许将所述;f莫头配合到该注射器。优选地,所述^^莫头在所述平坦面的相对侧上具有环形的突出部,该突出部代替所述帽推入配合(pushfit)到注射器的出口部分上。环形的突出部界定通过所述才莫头的通路的一部分,通过所述才莫头可从容器挤出液体样本。在本发明的方法中,所述液体样本可在所述液体样本的毛细管作用下流过模头,以在所述样本定位位置处与所述基底相接触。可选择地,或者可能地,与毛细管作用组合,通过对所述液体样本施加压力来使所述液体样本流过模头。8优选地,该方法包括将压力施加到容器中的所述液体样本,以使所述液体样本流动到足以填充所述片莫头中的主要体积(primevolume)。在本发明的优选实施方案中,所述方法包括通过在所述^f莫头的平坦面中提供所述通路通到其中的槽口(rebate)来形成所述通道。在一种实施方案中,所述槽口完全纵向地延伸穿过所述;f莫头的平坦面直到所述模头的对置端,以由此形成开口。在可选择的实施方案中,所述槽口优选地仅仅部分纵向地延伸穿过所述模头的平坦面,至少从所述通路延伸到所述模头的一端,以由此形成开口。在此例中,所述方法包括使所述模头和所述基底彼此相对地移动,以使所述开口位于其中的^t头端相对于所述^=莫头的相对移动方向来说处于尾部。优选地,所述槽口朝所述模头的对置端延伸超过所述通路一段短的距离,由此形成死空间(deadspace)。在又一可选择的实施方案中,所述方法包括通过在所述基底中在所述样本定位处提供槽(groove)来形成所述通道,由此当所述模头在所述样本定位位置的所述一端处与所述基底相接触时形成所述通道。优选地,所述槽具有预先确定的长度。在另一种进一步可选择的实施方案中,所述方法包括通过提供所述模头的平坦面中的如前所述的槽口和所述基底中位于所述样本定位处的如前所述的槽来形成所述通道,由此,当所述;f莫头与所述基底在所述样本定位位置的所述一端处相接触时,所述槽口与所述槽一起形成所述通道。在前面所述的实施方案中,优选地,槽口和/或槽具有预先确定的横截面。在本发明优选的实施方案中,所述模头的平坦面是平的。然而,设想到,形成沿其长度是曲线的膜也在本发明的范围内,在这种例子中,基底和所述^^莫头的平坦面可以是弓形的,并且在其相对移动的方向上是彼此互补的。一旦已经通过模头和基底的所述相对移动沉积了膜,就停止对容器中的所述液体样本施加压力,并且将模头从基底移开。9应理解,当本发明的方法利用具有槽口的模头时,该方法依赖于所沉积的液体样本的动力粘度(dynamicviscosity),以维持膜形状或一黄截面。因此,当利用这样的模头时,液体将需要动力粘度,以便它维持膜形状或横截面。通常,使用具有在大约0.05Pa.s直到大约100Pa.s的范围内的动力粘度的液体样本来形成膜。然而,可调整基底的围绕着样本定位位置的表面能,以容许使用具有低于大约0.05Pa.s动力粘度的液体样本来形成膜。此外,当本发明的方法利用在其中形成槽的基底时,由具有较低动力粘度的液体样本,例如具有低于大约0.05Pa.s的动力粘度的液体样本来形成膜也是可能的。如果要形成弓形膜,那么明显地,液体样本的动力粘度将不得不相对地高,以使液体样本在沉积后保持其形状。用于使;漠头与基底相接触的力通常是在从大约ION到大约100N的范围内,更通常是在从大约15N到大约35N的范围内。用于从容器挤出液体样本的力将取决于液体样本的动力粘度,较高的粘度需要较大的力。然而,通常,所施加的力是在从大约0N到大约200N的范围内,这取决于是否仅仅依赖于毛细管作用或者是否施加了正向力。更优选地,所施加的力是在从大约0.1N到大约200N的范围内。对于许多应用,优选的是,本发明的方法包括处理如此形成的液体样本的膜以使其固化。这可能仅涉及容许溶剂和/或载流(carrierfluid)于环境温度下蒸发。然而,它可包括使液体膜经受冷冻干燥和/或加热和/或减压环境,以辅助除去溶剂和/或载流。取决于在膜中所考虑的化学系统,可在环境温度和/或环境压力,或者低于或高于环境温度和/或环境压力下,和/或使用例如诸如UV辐射的入射辐射,或者通过在本领域中所熟知的任意其它技术,来固化和/或聚合液体样本。本发明的方法包括形成膜,所述膜包括具有至少两个膜层的复合膜,通过按本文中前面所述的实施方案中的任意实施方案将第一膜层沉积在基底上,并且然后将第二膜层沉积在第一膜层上,并且如果需要,将后续的膜层顺次地沉积在第二膜层和后续的膜层上,来形成所述复合膜。取决于用于将第一膜层沉积在基底上的实施方案,即是否通过槽和不带有槽口的模头,或者槽和具有是否纵向地延伸于其平坦面的槽口的模头,或者其组合来界定通道,可使用具有槽口的模头将第二膜层沉积在第一膜层上,所述槽口可以完全纵向地或者可以不完全纵向地延伸于模头的平坦面。可使用具有槽口的模头将后续的膜层沉积在最上膜层之上,所述槽口完全纵向地延伸于^=莫头的平坦面。具有完全纵向地延伸于其平坦面的槽口的至少一个模头可用于形成至少一个最上膜层,槽口的深度大于基底表面上突出的所沉积的膜层的厚度。为了使第一膜层和后续的膜层经受住第二膜层和后续的膜层在其上的沉积,接收进一步膜层的膜层必须足够地稳定,以在沉积过程期间保持它的形状。这样的稳定性可以至少部分地由在沉积过程期间支撑膜层的模头施与。可选择地,或者另外,接收液体样本的进一步沉积的膜层可具有足够高的动力粘度以在进一步膜层的沉积期间保持其形状,或者可以如上所述的被固化。接收液体样本的进一步沉积的膜层的动力粘度可以是固有地高的,或者可以通过使用以上所述的技术来提高到足够的水平以使膜固化。本发明的方法包括通过将膜沉积在所述基底表面上的相应的样本定位位置处,来在所述基底表面上形成多个膜,所述样本定位位置是彼此有空间关系的。便利地,分配在所述表面上的样本数目不多于100,但是通常可以是2或者更多,例如4、8、16、32或64。优选地,在基底表面上形成的膜是彼此不连续的。通常,所形成的膜或每个膜具有在大约1mm到大约150mm范围内的宽度、在大约5mm到大约50mm范围内的长度,和在20pm到1000pm、更通常在25pm到800pm范围内的深度。然而,应理解,膜的大小可取决于应用,并且可能比所引述的范围更高或更低。虽然可以在单一基底的表面上形成膜阵列,但是在可选择的实施方案中,可在基底阵列的表面上形成单层膜或多层膜。例如,基底可以是显微镜载玻片,并且已经在其上沉积了单层膜。可选择地,基底可具有相当大li的面积(significantarea),并且已经在其上沉积了超过一层的膜。基底的材料可以是任意适宜的材料,并且通常可以是玻璃、金属、塑料。基底的材料可具有防粘性质(releasequality),例如PTFE的基底,由此能够自由放置着的膜可从基底移除以用于后续的试验。一旦形成膜,就测定膜的至少一个特性。不局限于下列例子,特性可以是物理的,例如颜色、透明度、耐擦伤性、磨损;化学的,例如环境稳定性/耐受性;机械的,例如强度、模量;或者电的,例如电阻、导电性。在本发明的特别优选实施方案中,在基底的表面上的各个样本定位位置处形成多个膜的方法包括(a)在相应的注射器中提供多种液体样本,所述注射器在其出口端被相应的帽封闭;(b)并行地或者优选顺序地,从每个注射器移除帽并且将模头配合到注射器的出口端,每个所述模头是可与所述基底接触的,以此界定用于4妄收液体样本中的至少一部分的相应的通道;(c)并行地或者优选顺序地,使相应的所述才莫头与所述基底在相应的所述样本定位位置的一端处相接触;(d)并行地或者优选顺序地,使每个相应的注射器中的液体样本通过相应的所述模头挤出并进入相应的所述通道,同时,基本上同时地使所述模头和所述基底彼此相接触地和相对地移动,由此所述模头朝所述样本定位位置的远端移动,以在所述样本定位位置处沉积所述液体样本的膜。如上下文允许,前面所述的本发明的特征,已作必要修正地应用到本发明的这个特别优选实施方案中。优选地,本发明的方法包括从注射器移除模头和将注射器再盖帽的步骤。本发明也包括可通过其来实施本发明方法的设备。更具体地,根据本发明的第二方面,用于在基底的表面上形成膜的设备包括基底支撑装置和分配系统(dispensingsystem),所述分配系统用于在所述设备的操作期间将至少一种液体样本分配在由所述基底支撑装置支撑的基底的表面上的样本定位位置处,所述分配系统包括用于固定容器的夹持装置(gri卯ermeans),在使用中,所述容器容纳液体样本,所述容器具有包括模头的出口,所述模头具有平坦面,该平坦面是可与所述基底接触的,以此界定用于从所述容器接收所述液体样本中的至少一部分的通道,所述分配系统可操作来使所述模头与所述基底在所述样本定位位置的一端处相接触,同时,所述分配系统基本上同时地可操作来使所述模头和所述基底彼此相接触地和相对地移动,由此所述模头朝所述样本定位位置的远端移动,以在所述样本定位位置处沉积所迷液体样本的膜。如上下文允许,前面结合本发明的方法所述的设备特征已作必要修正地应用到根据本发明的设备中。优选地,所述分配系统包括对所述容器中的液体样本施加压力的装置。优选地,分配系统包括可与所述容器中的活塞接合的活塞杆,由此所述活塞可移动来实现所述容器中的所述液体样本的正位移(positivedisplacement)或后退(drawback)。优选地,通过优选包括连接到所述活塞杆的、由例如步进电动机驱动的导螺杆的驱动装置(motivemeans),所述活塞杆可相对于所迷夹持装置移动。优选地,电动机是可从IMSUSA获得的MDrive步进电动机,其提供1pm的线分辨率。优选地,所述活塞杆可通过第二夹持装置与所述活塞接合。第二夹持装置j尤选i也包4舌可在非活动4立置(inactiveposition)与活动4立置(activeposition)之间移动的至少一个、更优选地两个夹持器,在所述活动位置中所述夹持器或每个夹持器接合所述活塞。优选地,所述夹持器或每个夹持器包括弹簧钢并且具有与所述活塞接合的径向向外朝向的倒钩。优选地,所述活塞杆是中空的,并且具有从其下端延伸其长度的一部分的径向槽缝(diametralslot),该夹持器或每个夹持器安装为靠近所述下端,并且通过活塞杆的所述下端的对置的半个(opposedhalf)逆着它的自然弹性的径向向外的移动,该夹持器或每个夹持器可径向向外地移动到所述活动位置,并且通过活塞杆的对置的半个在其自然弹性下的径向向内的移动,该夹持器或每个夹持器返回到所述非活动位置。优选地,通过具有扩大端并且被安装到所迷活塞杆中用于相对其移动的中心构件的轴向位移(axialdisplacement),例如使用气动致动装置,来实现所述活塞杆的对置的半个的径向移动。本发明的设备包括自动化处理装备,所述自动化处理装备用于标引彼此相对的所述基底支撑器和所述分配系统,由此在使用中,可在基底表面上将至少两个膜沉积在所述表面上彼此有空间关系的样本定位位置处。本发明的方法和设备也包括可能在下面结合附图描述的那样的特征。本发明也包括在本文中所述的模头。模头可由任意适宜的材料制得。例如,模头可由塑料或金属制得。在任一例子中,取决于液体样本的性质和模头的材料,模头可以丢弃掉,或者优选地使用溶剂或其它清洁方法来清洁以用于后续的再使用。优选地,通过模头的通路终止于通常横向于模头延伸的槽缝。优选地,槽缝基本上延伸穿过所述通道的整个宽度,所述通道可界定在所述^t头和所述^^莫头将与其一起使用的相应的基底之间。如早前论述地,涂层可由各种各样的材料制得,并且在本发明的上下文内,可由有机材料和无机材料两者来制备膜,条件是材料是液体形式或者是溶液或者被分散于液体载体中。典型的应用包括粘合剂、聚合物、树脂、油漆、油墨、金属溶液、淀粉、包括纳米颗粒分散体的分散体、多层半导体材料等。在许多这样的应用中,材料可以是导电的或者不导电的。本发明还包括至少一个膜阵列,更优选地是包括至少两个膜阵列且每个所述膜阵列都在基底上的膜库,其中每个膜参照样本定位位置均匀地位于阵列中。现在将参照附图和下列实施例阐述本发明。在附图中图1是根据本发明的设备的示意性平面图2是图1中所示的设备的分配系统的局部剖切的示意性侧视图;图3A至图3C分别是在本发明的方法和设备中使用的^^莫头的沿图3C中A-A线的横截面图、沿图3A中B-B线的横截面图和沿图3A中箭头C的立面图4是通过图2中所示的活塞杆86的下端的示意性垂直剖面图5是图1的注射器帽和模头移除台(dieremovalstation)32的局部剖切的示意性侧视立面图6A至图6C分别是在本发明的方法和设备中使用的模头的另一种实施方案的沿图6C中A-A线的横截面图、沿图6A中B-B线的横截面图和沿图6A中箭头C的立面图;以及图7和图8是如以下实施例3和实施例4中所述的剖切的复合膜的显微镜图像。根据本发明的设备10示于图1。设备10具有框架12,框架12上安装了自动化XYZ处理系统14。同样位于框架12的底板16上的是台架(rack)18,其容纳注射器20,例如可从EFD获得的10ml注射器;两个台架22,在每个台架22中可牢固地安装例如三十二个载玻片(未示出),在使用设备10时,可将液体膜沉积在每个载玻片上,每个台架具有上板(如所示的),上板具有对应于但稍微大于相应的载玻片上的样本定位位置的细长槽缝24;台架26,其用于容纳^莫头30(以下更详细地描述);台架28,其用于容纳新的注射器帽36;注射器帽和模头移除台32;接收器皿(未示出),其可容纳溶剂或其它液体,其位于底板16中的孔的下方,用于接收被移除的注射器帽36和模头30;接收器皿(未示出),其位于底板16中的孔的下方,用于接收已经4吏用过的注射器20;以及分配系统34(见图2),其安装在处理系统14上,用于相对于框架12垂直移动(Z轴)。虽然载玻片已经被示例为用于接收液体样本的膜的基底,但由开头的描述应理解,其它材料和其它大小的基底可容易地与本发明的设备10—起使用。根据本发明,模头30(见图3A至图3C)可由塑料或例如黄铜的金属制得,并且每个模头具有细长主体(elongatebody)40,在本实施方案中,细长主体40具有圆形端42、圓形端44和居中地位于其上表面上的环形突出部46,环形突出部46与主体40中的圓柱洞(cylindricalhole)48同轴。环形突出部46的上端于47处被扩孔,以辅助定位注射器20的出口端。圓柱洞48终止于才莫头30的主体40内,并且在其内端处与4黄向于主体40延伸的槽缝50相交。模头30的主体40的下平坦表面(planarsurface)52中加工有或者模制有槽口54,槽口54开口于主体40的一端42并从该端42朝相对端44纵向延伸多于主体40的一半长度的量,由此它终止于超过槽缝50的位置,以提供液体死空间56。如果考虑作为小的液体容器以调节小的压力波动并且可能地辅助表面润湿,则提供这样的死空间56是优选的。槽口54的尺寸将被成形成能产生如前面所述的所需尺寸的膜。注射器帽和模头移除台32具有第一上楔子(upperwedge)60,该第一上楔子60具有用于容纳由分配系统34携带的注射器20的下端(被示出带有帽36)的U形孔62,楔子60的形成孔62的边缘(limb)的那些部分充分地紧靠在一起以接合待移除的帽36或模头30。第一楔子60朝孔62的开口端逐渐变细,并且具有水平取向的上表面和倾斜的下表面,并且被安装在轴承(bearing)(未示出)上,用于如箭头所指示的做往复垂直移动。台32还具有第二楔子64,第二楔子64具有U形孔66,第二楔子64与第一楔子60基本上相同,但与第一楔子60的取向相比,具有倒置的取向。第二楔子64安装在气动致动装置(未示出)上,用于如箭头所指示的相对于第一楔子60的XY方位做往复水平移动。第二楔子64朝第一楔子60的移动使第二楔子64的下水平表面接合帽36(或模头30)并且垂直地使第一楔子60连同分配系统34移动以使帽36(或模头30)与注射器20分离。分配系统34通过直线轴承72安装在处理系统14的Z轴支撑构件70上。通过压缩弹簧74来相对于支撑构件70保持分配系统34,压缩弹簧74通过托架76安装在支撑构件70上。分配系统34具有截面呈U形的框架78,框架78安装在直线轴承72上。用于固定注射器20的气动操作的夹持器构件80安装在框架78的下边缘上。步进电动机82安装在框架78的上边缘上。电动机82用于驱动被支撑在框架78的边缘的螺紋孔中的导螺杆84。为了垂直移动,安装在导螺杆84上的是中空活塞杆86,安装在中空活塞杆86下端内的是涂布器构件88,涂布器构件88可沿活塞杆86轴向移动。同样安装在活塞杆86下端的是两个径向对置的弹簧钢夹持器90,弹簧钢夹持器90在其下端处具有小倒钩(slightbarb)92。构件88的向上轴向移动使夹持器90的下端径向地向外移动并且接合注射器20中的活塞头构件(未示出),同时,该移动的反向移动使得夹持器90由于其固有的弹性而径向地向内返回并且脱离这样的活塞构件。形成设备10的一部分的处理系统14和其它致动装置使用计算机(未示出)来控制,计算机是可编程序的,以带有设备10的所需操作顺序。在操作中,分配系统34被处理系统14移动到台架18并且取得第一注射器20。由于注射器20中的材料的体积是未知的,在夹持器80夹持注射器20之前,使用电动机82和导螺杆84将活塞杆86降到注射器20中,直到由于与注射器20中的活塞头构件接触而感测到分配系统34的向上移动。在感测到这样的移动以后,停止活塞杆86的移动,并且将活塞杆86按用户确定的量向下移动,以使模头灌注上来自注射器20的液体。然后夹持器80靠拢以夹持注射器20。分配系统34然后被移动到注射器帽和模头移除台32,在那里将注射器20相对于第一楔子60定位。第二楔子64然后水平地移动以接合帽36和第一楔子60,以引起第一楔子60的垂直移动,从而从注射器20移除帽36并且使它落入接收器皿中。分配系统34然后被移动到台架26,到达第一模头30之上的位置,并且被降低以在模头30的环形突出部46中接合注射器20的出口端。为确保注射器20和模头30正确地接合,在初始接17触后,夹持器80松脱注射器20并且然后再次夹持它,同时,分配系统对它施力。向下的力。分配系统34然后被移动到第一台架22上的第一分配位置,并且被降低以使模头30的平坦表面52与位于该分配位置的载玻片接触。模头30位于载玻片上的样本定位位置的一端处,模头30被定向成以便其端44面对模头30将被移动的方向。模头30带着压力接触载玻片,该压力是分配系统34的重量和由弹簧74所施加的压力的组合。所产生的接触压力的量是分配系统34的重量、弹簧74的弹簧常数和施加到弹簧74的压缩量的函数。通常,所产生的接触压力在大约ION到35N左右。将活塞杆86降低以从注射器20分配液体,与此同时,分配系统34和因此仍旧与载玻片接触的模头30朝样本定位位置的远端移动。在这种联合作用下,液体流入由模头30的平坦表面52和槽口54连同载玻片界定的通道,并且随^t头30沿该通道移动而沉积在载玻片上。当模头30接近样本定位位置的端部时,活塞杆86相对于注射器20的移动停止,并且当模头30到达样本定位位置的端部时,分配系统34向上移动以提升模头30,以使其脱离与载玻片接触,与此同时,活塞杆86相对于注射器20稍微缩回。如果注射器20中的液体样本将被用于形成多于一个膜,那么将分配系统34移动到台架22上的第二载玻片,且如果需要的话,将分配系统34移动到台架22上的后续的载玻片,并且重复分配步骤。在典型的实验装置(setup)中,可由每个注射器20形成多至四个膜。一旦已经形成所述膜,然后就将分配系统34移动到注射器帽和^t头移除台32,类似于如前面所述的从注射器20移除帽36,在那里从注射器20移除模头30。然后将分配系统34移动到台架28,并放置在第一帽位置之上,且将其降低以使注射器20的端部与新帽36接合。然后将分配系统34移动到用于使用过的注射器20的接收器皿的位置,并且注射器20被松脱以使其落入该器亚中。使用过的注射器20可以被丢弃,或者如果它们含有仍旧18感兴趣的液体制剂,那么就将其收集用于再使用。如果是后者,那么接收器皿可以在环境上被控制,例如通过冷却。对于其它注射器20,重复该顺序。一旦台架22已经具有形成在其全部载玻片上的膜,计算机就可以暂停以容许从框架12移除该台架22,且任选地,补充注射器台架18和^^莫头台架26以及帽台架28,并将新加载的台架22插入框架12中。然后可以按前面所述的处理载玻片,以形成固体膜。根据本发明,在可选择的实施方案中,每个都具有细长主体40A的模头30A(见图6A至图6C),在此实施方案中具有圆形端42A、圓形端44A和居中地位于其上表面上的环形突出部46A,环形突出部46A与主体40A中的圓柱洞48A同轴。环形突出部46A的上端于47A处被扩孔,以辅助定位注射器20的出口端。圓柱洞48A终止于才莫头30A的主体40A内,并且在其内端处与4黄向于主体40A延伸的槽缝50A相交。模头30A的主体40A的下平坦表面52A中加工有或者模制有槽口54A,槽口54A开口于主体40A的一端42A并从该端42A到相对端44A沿模头30A的全长纵向延伸。槽口54的尺寸将被成形成能产生如前面所述的所需尺寸的膜。现在将进一步参照下列实施例来描述本发明。实施例1用具有大约5Pa.s粘度的油漆样本和具有大约10Pa.s动力粘度的粘合剂样本(Ablebond8200C,可从Ablestik获得的填充银的环氧树脂粘合剂),来制备10ml注射器20。依照本发明使用如参照图3A至图3C所述的模头30,用注射器在显微镜载玻片上产生膜。模头30中的槽口是17mm长、10mm宽,并分别具有75pm和450pm的深度。通到槽口的模头30的槽缝50距离模头30的前端10mm,而宽为1mm。使油漆膜于环境温度下干燥。使粘合剂膜在烘箱中于大约175"固化。然后使用测微计在位于膜的纵轴上的三个位置(表中的位置1、位置2和位置3)处测量膜,位置2在沿膜的长度的近似一半长度处,位置1和位置3在位置2的两侧。将使用具有75nm深度的^^莫头制成的油漆样本膜编号为1至8,并将使用具有450pm深度的模头制成的油漆样本膜编号为9至16,且进行测量的结果在表1中给出。给出了沿膜的长度的每组测量的%老化相对标准偏差(%RSD),以及在每个测量点处每组测量的。/。RSD。类似地,将粘合剂样本膜分别编号为17至24和25至32,结果在表2中给出。实施例2(对比实施例)在显微镜载玻片上使用近似130pm的胶带形成通道,使用实施例1中所使用的液体样本在该显微镜载玻片上产生两组膜,第一组载玻片沿其每侧仅仅具有单层胶带,而第二组载玻片沿其每侧具有三层胶带。沉积在载玻片上的液体样本使用刮片来平整。按实施例l中所述的,使膜干燥或固化,且按实施例1中所述的测量膜的厚度。将使用单层胶带厚度,即在具有近似130pm标称深度的通道中制成的油漆样本膜编号为1C至8C,并将使用三层胶带厚度,即在具有近似390pm标称深度的通道中制成的油漆样本膜编号为9C至16C,结果在表3中给出。类似地,将粘合剂样本膜分别编号为17C至24C和25C至32C,结果在表4中给出。表1样本位置1位置2位置3%RSD12628295.5223332331.7732931313.81434322711.6353032334.8263234343.4673028259.1083133313.65%RSD8.197.1110.4491141291206.2420<table>tableseeoriginaldocumentpage21</column></row><table>6C5050599.807C6155575.308C8269819.35%RSD26.4217.7926.099C1341361402.24IOC1301291271.1911C1261291146.4512C1411401342.7413C1381421362.2014C1371231406.8115C1291251146.3316C1371341331.55%RSD3.895.228.18表4样本位置1位置2位置3%RSD17C6261574.4118C6769691.6919C6569703.8920C6767702.5521C6058612.5622C5661604.4823C5659614.2924C5960633.43%RSD7.327.257.9625C1661661711.7226C1681671742.2327C1691731671.8028C1751671732.4329C1821751842.6230C1721711740.8931C1631641681.6032C1791781810.85%RSD3.812.893.39从每个膜的。/。RSD数值和膜上的每个测量点的。/。RSD数值的比较可看22出,依照本发明形成的膜至少比得上使用已知技术形成的膜。此外,与使用已知技术制成的膜比较,依照本发明的方法制成的膜的膜形成的可重复性(测量点的。/。RSD数值)提高了,尤其对于更薄的膜和对于更低粘度的材料。实施例3使用本发明的方法在载玻片102上制备粘合剂多层复合膜100。使用如参照图6A至图6C所述的模头30A,将第一导电粘合剂的第一膜层104沉积在载玻片102上,模头30A具有20mm长(在其圆形端42A和圓形端44A的顶点处测量)、10mm宽和220^im深的槽口。然后使第一膜层104烘箱固化。使用如参照图6A至图6C所述的第二模头30A,将第二、不同的导电粘合剂的第二膜层106沉积在第一膜层104之上,模头30A具有20mm长(在其圓形端42A和圓形端44A的顶点处测量)、10mm宽和500pm深的槽口。然后使第二膜层106烘箱固化。为使复合膜100可被检测,将载玻片102上的复合膜100包封在环氧树脂108中,然后固化,并将所包封的复合膜IOO和载玻片102分割和抛光。多层复合膜100的横截面的显微镜图像显示于图7。在图像中可清晰地看到粘合剂的两个膜层104和106之间的界面。第一膜层104的厚度是大约145pm,且第二膜层106的厚度是大约85pm。总体上,多层复合膜100的厚度是大约230^m。使用激光轮廓测量仪(laserprofilometer)来研究复合膜100的轮廓(profile),来自激光轮廓测量仪的三维图像显示了复合膜100的厚度沿其长度和宽度非常均匀并且与从显微镜图像得到的厚度一致。实施例4为了说明油漆多层复合膜110,使用如参照图6A至图6C所述的才莫头30A,将水基乳胶漆的第一膜层114沉积在载玻片112上,模头30A具有20mm长(在其圓形端42A和圓形端44A的顶点处测量)、10mm宽和220pm深的槽口。然后使第一膜层114于环境条件下千燥。使用如参照图6A至图6C所述的第二模头30A,将只是具有不同颜色的水基油漆的第二膜层116沉积在第一膜层114之上,模头30A具有20mm长(在其圆形端42A和圓形端44A的顶点处测量)、10mm宽和500pm深的槽口。然后使第二膜层116于环境条件下干燥。为使复合膜110可^皮;险测,将载玻片112上的复合膜110包封在环氧树脂118中,然后固化,并将所包封的复合膜IIO和载玻片112分割和抛光。多层复合膜110的横截面的显微镜图像显示于图8。在图像中可清晰地看到油漆的两个膜层114和116之间的界面。第一膜层114的厚度是大约47pm,且第二膜层116的厚度是大约74卩im。总体上,多层复合膜IIO的厚度是大约121pm。使用激光轮廓测量仪来研究复合膜110的轮廓,来自激光轮廓测量仪的三维图像显示了复合膜110的厚度沿其长度和宽度非常均匀并且与从显微镜图像得到的厚度一致。应理解,在此实施例中使用不同颜色的油漆仅仅是为了便于说明多层复合膜的形成,以及使用本发明的方法和设备可以研究其它油漆系统,例如^f吏用t者如底漆、打底和面漆油漆的色漆和无色;秦。权利要求1.一种在基底表面上形成膜的方法,所述方法包括提供容纳将在所述基底表面上的样本定位位置处形成膜的液体样本的容器,所述容器具有包括模头的出口,所述模头具有平坦面,所述平坦面可与所述基底接触,以此界定用于从所述容器接收所述液体样本中的至少一部分的通道,使所述模头与所述基底在所述样本定位位置的一端处接触,使所述液体样本通过所述模头挤出并进入所述通道,同时,基本上同时地使所述模头和所述基底彼此相接触地和相对地移动,由此所述模头朝所述样本定位位置的远端移动,以在所述样本定位位置处沉积所述液体样本的膜。2.根据权利要求1所述的方法,其中所述容器是筒。3.根据权利要求1或2所述的方法,其包括通过引起所述容器与所述模头两者之间的相对移动以在其间产生推入配合来使所述容器与所述模头接合。4.根据前述权利要求中任一项所述的方法,其包括对所述容器中的所述液体样本施加压力,以使所述液体样本流过所述模头。5.根据前述权利要求中任一项所述的方法,其包括对所述容器中的所述液体样本施加压力,以使所述液体样本流动到足以填充所述才莫头中的主要体积。6.根据前述权利要求中任一项所述的方法,其包括通过在所述模头的平坦面中提供所述液体样本所流入的槽口来形成所述通道。7.根据权利要求6所述的方法,其中所述槽口完全纵向地延伸穿过所述^t头的平坦面直到所述it头的对置端,以由此形成开口。8.根据权利要求6所迷的方法,其中所述槽口仅仅部分纵向地延伸穿过所述才莫头的平坦面,至少从所述液体样本进入所述槽口的入口点延伸到所述才莫头的一端,以由此形成开口。9.根据前述权利要求中任一项所述的方法,其中所述液体样本具有在大约0.05Pa.s直到大约100Pa.s范围内的动力粘度。10.根据前述权利要求中任一项所述的方法,其中所述膜包括具有至少两个膜层的复合膜,通过将第一膜层沉积在所述表面上且然后将第二膜层沉积在所述第一膜层上,并且如果需要,将后续的膜层顺次地沉积在所述第二膜层和后续的膜层上,来形成所述复合膜。11.根据前述权利要求中任一项所述的方法,其中在所述表面上的样本定位位置处分配至少两种液体样本。12.根据前述权利要求中任一项所述的方法,其中在单一基底上形成膜阵列。13.根据前述权利要求中任一项所述的方法,其中在单一基底上形成膜阵列中的每个膜。14.根据前迷权利要求中任一项所述的方法,其包括在用所述模头形成至少一个膜以后丟弃所述^t头。15.—种在基底表面上的各个样本定位位置处形成多个膜的方法,其包括(a)在相应的注射器中提供多种液体样本,所述注射器在其出口端被相应的帽封闭;(b)并行地或者优选顺序地,从每个注射器移除所述帽并且将模头配合到所述注射器的出口端,每个所述模头可与所述基底接触,以此界定用于接收液体样本中的至少一部分的相应的通道;(c)并行地或者优选顺序地,使相应的所述模头与所述基底在相应的所述样本定位位置的一端处相接触;(d)并行地或者优选顺序地,使每个相应的注射器中的液体样本通过相应的所述模头挤出并进入相应的所述通道,同时,同时地使所述模头和所述基底彼此相接触地和相对地移动,由此所述模头朝所述样本定位位置的远端移动,以在所述样本定位位置处沉积所述液体样本的膜。16.用于在基底表面上形成膜的设备,其包括基底支撑装置和分配系统,所述分配系统用于在所述设备的操作期间将至少一种液体样本分配在由所述基底支撑装置支撑的基底的表面上的样本定位位置处,所述分配系统包括用于固定容器的夹持装置,在使用中,所述容器容纳液体样本,所述容器具有包括^:莫头的出口,所述^^莫头具有平坦面,所述平坦面可与所述基底接触,以此界定用于从所述容器接收所述液体样本中的至少一部分的通道,所述分配系统可操作来使所述模头与所述基底在所述样本定位位置的一端处相接触,同时,所述分配系统基本上同时地可操作来使所述模头和所述基底彼此相接触地和相对地移动,由此所述^^头朝所述样本定位位置的远端移动,以在所述样本定位位置处沉积所述液体样本的膜。17.根据权利要求16所述的设备,其中所述模头具有在其平坦面中的槽口。18.根据权利要求16或17所述的设备,其中所述槽口完全纵向地延伸穿过所述^^莫头的平坦面直到所述;f莫头的对置端,以由此形成开口。19.根据权利要求16或17所述的设备,其中所述槽口仅仅部分纵向地延伸穿过所述才莫头的平坦面,至少从所述液体样本进入所述槽口的入口点延伸到所述才莫头的一端,以由此形成开口。20.根据权利要求16至19中任一项所述的设备,其中所述分配系统包括对所述容器中的液体样本施加压力的装置。21.根据权利要求16至20中任一项所述的设备,其中所述分配系统包括可与所述容器中的活塞接合的活塞杆,由此所述活塞可移动来实现所述容器中的所述液体样本的正位移或后退。22.根据权利要求21所述的设备,其中通过连接到所述活塞杆的、由步进电动机驱动的导螺杆,所述活塞杆可相对于所述夹持装置移动。23.根据权利要求21或22所述的设备,其中所述活塞杆可通过第二夹持装置与所述活塞接合。24.根据权利要求22所述的设备,其中所迷第二夹持装置包括可在非活动位置与活动位置之间移动的至少一个弹簧钢夹持器,更优选地为两个弹簧钢夹持器,在所述活动位置中,所述夹持器接合所述活塞。25.根据权利要求16至24中任一项所述的设备,其包括自动化处理装备,所述自动化处理装备用于标引彼此相对的所述基底支撑装置和所述分配系统,由此在使用中,可在基底表面上将至少两个膜沉积在所述表面上彼此有空间关系的样本定位位置处。26.—种模头,其包括具有平坦面的主体和液体流动通路,在所述平坦面中形成有用于接收液体的槽口,所述液体流动通路贯穿所述主体并终止于所述槽口。27.根据权利要求26所述的设备,其中所述槽口完全纵向地延伸穿过所述^f莫头的平坦面直到所述模头的对置端,以由此形成开口。28.根据权利要求26所述的模头,其中所述槽口部分纵向地延伸穿过所述模头的所述平坦面,至少从所述通路延伸到所述模头的一端,以由此形成开口,由此在使用中,所述模头的所述端相对于所述模头的移动方向是尾端。29.根据权利要求23所述的模头,其中所述半槽朝相对于使用中的所述模头的移动方向而言的所述模头的前端纵向地延伸超过所述通路。30.根据权利要求27至29中任一项所述的模头,其中所述通路终止于基本上延伸所述槽口的整个宽度的槽缝。31.至少一个膜阵列,更优选地是包括至少两个膜阵列且每个所述膜阵列都在基底上的膜库,其中每个膜参照样本定位位置均匀地位于所述阵列中。全文摘要公开了用于由用来评价的液体样本形成膜的方法和设备。当使模头和基底彼此相对地移动的同时,将液体样本分配入由模头和在其上产生膜的基底形成的通道。液体膜一旦形成,然后就可进一步例如通过固化或聚合来加工液体膜,以产生用于后续评价的固体膜。文档编号B05C5/02GK101522314SQ200780027581公开日2009年9月2日申请日期2007年9月18日优先权日2006年9月18日发明者奇宗,洛伊斯·霍布森,约翰·卡罗尔申请人:帝国化学工业公司
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