[发明专利]微通道塑料薄膜灌注方法及一种微通道塑料薄膜灌注机

说明书

技术领域

本发明涉及一种微通道塑料薄膜灌注方法及一种微通道塑料薄膜灌注机，属于液体微灌装领域，尤其是易于多头微细通道的液体灌注。

背景技术

微通道塑料薄膜是一种内含平行中空微通道的新型塑料薄膜，微通道直径为微米级（10μm～500μm）。多年以来，浙江大学许忠斌教授课题组跟踪国际研究前沿技术，联合华泰塑胶股份有限公司研制成功在一厘米的宽度内含有19条微通道的塑料薄膜产品。微通道塑料薄膜具有许多优点，例如弯曲不易闭合、占用空间小、承压能力高、传热性能好等。因此可用于防伪包装、香水储存、微型设备等领域。

在微通道内灌注液体是困难的事情。在防伪包装及香水储存领域，都存在着将液体灌入微通道内的加工工序，由于通道直径只有微米级，如何将液体快速灌入微通道内，以提高生产率，是目前科研及微通道批量应用的难题。为了快速灌注，试验过许多灌注方法，但生产效率依然很低，难以实现规模化生产。例如针注方法、真空方法、压力方法等。由于受到灌注成本居高不下的阻碍，所以难以将微通道塑料薄膜技术在防伪包装等领域推广应用。因此找到更加快速的灌装方法，是解决微通道塑料薄膜推广应用的技术难题之一。

灌注挥发性液体时易于污染环境。利用微通道塑料薄膜制作防伪标签，需要在微通道内灌注荧光油墨、磁性油墨、热敏油墨等具有一定挥发性的液体，而这些挥发性液体对人身及环境都会造成或多或少的影响，因此如何避免这些液体挥发到空气中，是微通道塑料薄膜灌注需要解决的另外一个难题。

针注方法效率低并污染环境。针注是最先采用的灌注方法，也是人们首先想到的灌注方法，但这种方法存在三个难题。一是微通道直径微小，为微米级，而针头外径是毫米级，所以要将针头伸到微通道内通过给针管加压实现灌注，针头的对中过程就难以操作；二是针头与微通道薄膜的接触处易于泄露，虽然毫米级的针头伸入微通道后被微通道塑料薄膜紧紧裹住，但由于针头材料与微通道材料的摩擦力较小，当注射压力稍加提高，就会有液体从针头与微通道接触处泄露，使得灌注难以继续；三是灌注操作在大气中进行，有毒有害气体易于挥发到大气中，造成环境污染。据测算，加工一个正常使用的防伪标签，其针注的成本就在10元以上，显然传统的针注技术难以将微通道塑料薄膜应用到商品防伪方面。

真空灌注提高效率有限且存在环境问题。将储液容器敞口放置在常压下，微通道塑料薄膜一端伸入液体中，另一端放置在密闭容器中的空杯中，空杯用来盛放通过微通道塑料膜流入的多余液体。对密闭容器抽真空，当真空度达到一定值后，储液容器中的液体就顺着微通道进入空杯中，当微通道全程充注液体后，关闭真空泵，接着将真空容器接通大气。压力下降到常压后，打开密闭容器，取出微通道薄膜，灌注完毕。真空灌注时，微通道两端口之间的压差用于克服液体通过微通道的阻力，包括毛细阻力、摩擦阻力等，被灌注的微通道越长，阻力越大，所以真空灌注的微通道塑料薄膜长度是有限的，由真空度的高低、液体的种类等决定。由于设备的局限，高真空度也需要较长的时间实现，所以真空灌注效率虽然比针注效率有所提高，但还难以达到商业应用的程度。另外真空灌注时液体物质会挥发到大气中，给环境造成污染。

高压灌注存在密封问题及环境问题。高压灌注是将微通道塑料薄膜的一端放置在常压空杯中，空杯用来承接从微通道中流出的液体，避免浪费，另一端伸入储液器液体中，储液器放置在可实现高压的密闭容器中。灌注开始，用空压机对高压容器加压，液体会在压力作用下通过微通道进入常压杯中，很快微通道内就充注了相应的液体，关闭空压机，待高压容器压力释放后，取出微通道塑料薄膜，灌注完成。同样，微通道两端的压差用于克服毛细阻力、摩擦力等。压差越大，每次灌注的微通道塑料薄膜就越长，效率也越高。理论上可以大幅提高压力，但在实践中则难以实现，原因是随着压差加大，即高压容器压力提高，微通道塑料薄膜与高压容器的密封就出现了泄露的问题，所以高压灌注所能实现的最大压差是有限度的，即灌注生产率难以无限提高。据测算，高压灌注虽然比真空灌注的生产率有所提高，但提高不大，主要是受到密封问题的限制。高压灌注时同样存在着液体挥发造成的环境污染问题。

针对微通道塑料薄膜液体灌注难，生产效率低，后续产品成本高，对环境造成污染的问题，发明新的微通道塑料薄膜灌注方法及灌注机是必要的。

发明内容

本发明针对现有微通道塑料薄膜液体灌注技术的不足，提供了一种微通道薄膜灌注方法及灌注机。

微通道薄膜灌注方法是利用高压与真空组合形成的压差技术，将微通道塑料薄膜的一端置于高压容器内的待灌液体中，另一端置于真空容器内的空杯中，在高压与真空的组合压差下，实现微通道薄膜全密闭灌注的一种方法。