一种金属化薄膜制备方法和装置与流程

1.本发明涉及电容器用金属化膜技术领域，尤其是一种金属化薄膜制备方法和装置。


背景技术：

2.在高分子薄膜上真空蒸发镀上金属镀层，作为电容器介质的金属极板时，金属化薄膜上需保留无金属化镀层区域，作为电容器极板间的绝缘。该无金属化镀层区域俗称留边。
3.目前，为实现蒸镀时留边的形成，将全氟化聚醚(屏带油)加热后从带孔的挡板(油屏挡板)蒸发至待蒸镀的薄膜预设的留边区域上，这样，蒸发到留边区域的金属原子就会和薄膜表面的屏带油碰撞，导致金属镀层在该区域无法吸附在薄膜上，形成绝缘的留边。
4.这个过程必须保持平衡，使用足够的油来防止任何金属镀层在留边区域附着在薄膜上，避免留边区域含有金属镀层导致电容器短路。在生产过程中，为确保留边的绝缘和宽度的一致性，需确保留边内无金属镀层且留边边缘清晰。而留边中残留的油，会在长期使用后，浸润和留边区域相邻的镀层，影响电容器的载流能力。
5.屏带油加热后从油屏挡板蒸发至待蒸镀的薄膜必须严格控制屏带油的温度和油屏挡板与待蒸镀的薄膜之间的距离。屏带油的蒸发温度范围为120～210℃，过热的屏带油不可避免在附着过程中对部分耐热性较差的薄膜产生损伤(如聚丙烯薄膜)。且油屏挡板与待蒸镀的薄膜之间的距离过远时会增加油蒸发时的散射角，加大留边区域相邻的镀层的污染；距离过近时，带孔的挡板会划伤高速运行的薄膜，造成产品报废。且油屏挡板通过密封圈确保屏带油仅在开孔的部位喷出，而高达120～210℃的加热温度可能导致密封圈过度受热，更换频次较多，或者由于密封圈耐热不住，导致金属化膜油污。


技术实现要素：

6.为了克服上述现有技术中通过油屏挡板上的孔向薄膜蒸发镀油的缺陷，本发明提出了一种金属化薄膜制备方法，通过转印辊向薄膜镀油，可向薄膜镀附低温油，且可精确、稳定的控制留边宽度，降低薄膜加工难度和器材损伤概率，提高加工效率。
7.本发明提出的一种金属化薄膜制备方法，通过附着有油的环形模具与薄膜相对滚动，在薄膜上形成留边区域。
8.本发明还提出了一种金属化薄膜制备装置，在薄膜蒸镀区域前端设有转印辊，转印辊外周设有环形的凸起，凸起上附着有油；转印辊沿着薄膜运动方向与薄膜相对滚动，凸起接触薄膜并在运动过程中在薄膜表面形成留边区域。
9.优选的，还包括导油辊和油蒸发器；油蒸发器设置在导油辊下方，用于向导油辊蒸发油蒸汽；导油辊与转印辊中心轴线相互平行，且凸起抵靠导油辊；导油辊和转印辊转动过程中，导油辊上的油过渡到凸起表面。
10.优选的，还包括刮油器，刮油器位于导油辊运动轨迹上。
11.优选的，导油辊转动过程中先后经过刮油器和转印辊。
12.优选的，转印辊包括辊芯和套设在辊芯上的圆筒形的模具，模具上沿中心轴方向均匀分布有凸起。
13.优选的，模具为聚酰亚胺模具，凸起由模具表面外凸形成。
14.优选的，模具由间隔设置的凸起和隔环构成；凸起和隔环均为中心轴线与转印辊的中心轴线共线的环形结构，且凸起的外径大于隔环的外径。
15.优选的，还包括冷却辊，薄膜运动轨迹贴合冷却辊外表面；转印辊配合冷却辊夹持薄膜。
16.优选的，凸起的顶面设置为环形平面。
17.本发明的优点在于：
18.(1)本发明提出的金属化薄膜制备方法，环形模具携带油，通过环形模具与薄膜的相对滚动在薄膜上镀油，高温油与环形模具接触过程中先散发温度，从而保证了薄膜接触低温油，避免高温损伤薄膜；同时通过印染的方式镀油，留边区域的镀油更加均匀稳定，有利于提高留边品质，避免油扩散污染金属镀层区域。
19.(2)本发明提出的金属化薄膜制备装置，通过转印辊上的凸起携带油并转印到薄膜上，保证了留边区域均匀、稳定的镀油。转印辊配合冷却辊夹持薄膜，避免薄膜在接触转印辊时发生形变，使得转印辊在薄膜保持平面的状态下与薄膜相对运动，从而保证转印辊向薄膜上印染的油屏带的均匀以及形状和宽度稳定，保证留边品质。同时冷却辊还可控制薄膜镀油时实现低温环境，防止屏带油所带的热量损伤高分子薄膜，提升金属化膜击穿强度
20.(3)油蒸发器和薄膜之间间隔导油辊和转印辊，避免了油污染薄膜的可能，且通过导油辊向转印辊的凸起印染油，相对于直接向转印辊蒸发油，保证了转印辊只有凸起携带油，避免转印辊上携带冗余的油，进一步避免薄膜被污染的可能。
21.(4)本发明中多余的屏带油被导油辊外侧的刮油器去除，防止留边含有残留的油，避免污染留边区域相邻的镀层，提升了金属化膜的载流能力，降低了温升。
22.(5)转印辊采用分段式结构，可以通过装配对应的凸起控制留边宽度，通过相应的隔环配合形成对应的留边间隔，更加经济。
附图说明
23.图1为一种金属化薄膜制备装置示意图；
24.图2为转印辊结构图；
25.图3为另一种转印辊结构图；
26.图4为实施例2操作示意图；
27.图5为实施例3对照组耐久测试后金属化膜侵蚀观测图；
28.图6为实施例3实验组耐久测试后金属化膜侵蚀观测图。
29.1、薄膜；11、金属镀层；12、留边；2、张力辊；3、冷却辊；4、转印辊；41、辊芯；42、模具；421、凸起；422、隔环；5、导油辊；6、刮油器；7、油蒸发器；8、胶带。
具体实施方式
30.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
31.参照图1，本实施方式提出的一种金属化薄膜制备装置，包括：转印辊4、冷却辊3和牵引薄膜1运动的多根张力辊2。张力辊2用于对薄膜进行运动导向。转印辊4和冷却辊3均设置在薄膜1的运动轨迹上，转印辊4和冷却辊3两者的中心轴线均平行于薄膜1宽度方向。
32.薄膜1运动轨迹与冷却辊3大面积贴合，以便薄膜1与冷却辊3换热，薄膜1经过冷却辊3后进入后续的蒸镀区域，以便真空蒸镀金属层。
33.转印辊4外周设有环形的凸起421，凸起421抵靠薄膜1的运动轨迹；当凸起421上附着有油，且转印辊4沿着薄膜运动方向与薄膜相对滚动时，凸起421接触薄膜1并在运动过程中在薄膜1表面形成留边区域。留边区域的宽度由凸起421的宽度决定。具体实施时，凸起421的顶面可设置为环形平面，以便控制留边宽度。
34.本实施方式中，转印辊4配合冷却辊3夹持薄膜，避免薄膜1在接触转印辊4时发生形变，使得转印辊4在薄膜1保持平面的状态下与薄膜1相对运动，从而保证转印辊4向薄膜上印染的油屏带的均匀以及形状和宽度稳定，保证留边品质。
35.具体实施时，还可设置导油辊5、油蒸发器7和刮油器6。油蒸发器7设置在导油辊5下方，用于向导油辊5蒸发油蒸汽；导油辊5与转印辊4中心轴线相互平行，且凸起421抵靠导油辊5；导油辊5和转印辊4转动过程中，导油辊5上的油过渡到凸起421表面。如此，油蒸发器7和薄膜1之间间隔导油辊5和转印辊4，避免了油污染薄膜1的可能，且通过导油辊5向转印辊4的凸起421印染油，相对于直接向转印辊4蒸发油，保证了转印辊4只有凸起421携带油，避免转印辊4上携带冗余的油，进一步避免薄膜被污染的可能。
36.刮油器6位于导油辊5运动轨迹上，刮油器6可刮除导油辊5上过多的油，保证导油辊5每次与转印辊4接触时的油量均衡，从而保证凸起421携带油的均衡，进一步保证留边品质，避免油量过多或者过少的情况。本实施方式中，导油辊5转动过程中先后经过刮油器6和转印辊4。
37.参照图2，本实施方式中，转印辊4包括辊芯41和套设在辊芯41上的圆筒形的模具42，模具42上沿中心轴方向均匀分布有凸起421。具体实施时，可采用聚酰亚胺材质的模具42，凸起421由模具42表面外凸形成。如此，凸起421可直接在加工模具42时形成。模具42与辊芯41分离，便于更换模具42以实现不同的留边工艺。
38.参照图3，具体实施时，模具42也可采用分段式结构，即模具42可由套设在辊芯41上且间隔设置的凸起421和隔环422构成；凸起421和隔环422均为中心轴线与转印辊4的中心轴线共线的环形结构，且凸起421的外径大于隔环422的外径。隔环422用于调整凸起421之间的距离，从而满足不同的薄膜加工工艺需求。
39.通过本实施方式给出的金属化薄膜制备装置，在薄膜1运动过程中，首先薄膜与转印辊4上附着有油的凸起421接触，转印辊4转动设置，随着转印辊4的转动和薄膜1的运动，使得转印辊4相对于薄膜1滚动，从而凸起421在薄膜1上镀油以形成留边区域；薄膜1镀油后再进入蒸镀区域蒸镀金属层。具体的，本实施方式中，蒸镀区域位于冷却辊3后端，即薄膜1
经过冷却辊后再进入蒸镀区域，冷却辊3先对薄膜进行降温，避免镀油过程中高温损伤薄膜。
40.值得注意的是，本实施例方式中的张力辊2、冷却辊3、转印辊4和导油辊5均通过外部支撑结构转动安装，具体安装方式不做限定，本发明仅对转印辊4与薄膜运动轨迹的相对位置进行限定，以及张力辊2、冷却辊3、转印辊4和导油辊5的安装位置进行限定。本实施方式中，转印辊4和导油辊5需连接外部驱动机构进行驱动，以便油的转印。
41.为了验证本发明提供的金属化薄膜制备方法的有效性，以下结合具体实施例进行测试。
42.实施例1：对基于聚丙烯薄膜制备的金属化膜进行击穿强度测试。
43.本实施例中，选择7.8μm和3.8μm的聚丙烯薄膜进行测试。
44.本实施例中，基于聚丙烯薄膜制备金属化膜采用常规的先在留边区域镀油，然后向薄膜蒸镀金属层，使得非留边区域形成金属镀层的方式。
45.本实施例中进行两组测试：
46.第一组作为对照组，采用传统的油蒸发在聚丙烯薄膜上形成留边，即油蒸汽通过油屏挡板上的孔喷镀到金属薄膜上的留边区域，然后再蒸镀金属层；
47.第二组作为实验组，采用上述金属化薄膜制备方法制备金属化膜，即通过转印辊4在薄膜上印染油形成留边，然后再蒸镀金属层。
48.本实施例中，两组金属化膜的击穿强度对比如下表1所示。
[0049][0050]
结合表1可知，同等条件下，采用本发明提供的制备方法制备的金属化膜相对于传统的制备方法，有效提高了金属化薄膜的击穿强度。
[0051]
实施例2：对金属化膜屏带边缘附着力进行测试。
[0052]
本实施例中，对实施例1中对照组和实验组制备的金属化膜进行附着力测试，将胶带8粘附在金属化膜上，胶带大部分粘附在金属镀层11上，部分延伸到留边12，胶带8延伸到留边的宽度为2mm，具体可参照图4；然后撕下胶带8，观察金属镀层11脱落情况。
[0053]
本实施例采用3mscotch600胶带，测试结果显示，对照组制备的金属化膜的金属镀层有脱落，实验组制备的金属化膜的金属镀层无脱落。
[0054]
实施例3：对金属化膜制备的电容器进行耐久测试。
[0055]
本实施例中，分别采用实施例1中实验组和对照组基于7.8μm厚度制备的金属化膜制备电容器，将电容器进行1000小时耐久试验后，观测金属化膜的屏带区域(即金属镀层区域)边缘的镀层侵蚀情况。
[0056]
参照图5、图6，试验结果证明，对照组的金属化膜的屏带边缘的镀层有明显腐蚀迹象，屏带边缘边界不清晰；实验组的金属化膜的屏带边缘保持清晰界限，无腐蚀现象。
[0057]
当然，对于本领域技术人员而言，本发明不限于上述示范性实施例的细节，而还包括在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现的相同或类似
结构。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。
[0058]
此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。
[0059]
本发明未详细描述的技术、形状、构造部分均为公知技术。

技术特征：
1.一种金属化薄膜制备方法，其特征在于，通过附着有油的环形模具与薄膜相对滚动，在薄膜上形成留边区域。2.一种采用如权利要求1所述的金属化薄膜制备方法的金属化薄膜制备装置，其特征在于，在薄膜蒸镀区域前端设有转印辊(4)，转印辊(4)外周设有环形的凸起(421)，凸起(421)上附着有油；转印辊(4)沿着薄膜运动方向与薄膜相对滚动，凸起(421)接触薄膜(1)并在运动过程中在薄膜(1)表面形成留边区域。3.如权利要求2所述的金属化薄膜制备装置，其特征在于，还包括导油辊(5)和油蒸发器(7)；油蒸发器(7)设置在导油辊(5)下方，用于向导油辊(5)蒸发油蒸汽；导油辊(5)与转印辊(4)中心轴线相互平行，且凸起(421)抵靠导油辊(5)；导油辊(5)和转印辊(4)转动过程中，导油辊(5)上的油过渡到凸起(421)表面。4.如权利要求3所述的金属化薄膜制备装置，其特征在于，还包括刮油器(6)，刮油器(6)位于导油辊(5)运动轨迹上。5.如权利要求4所述的金属化薄膜制备装置，其特征在于，导油辊(5)转动过程中先后经过刮油器(6)和转印辊(4)。6.如权利要求2所述的金属化薄膜制备装置，其特征在于，转印辊(4)包括辊芯(41)和套设在辊芯(41)上的圆筒形的模具(42)，模具(42)上沿中心轴方向均匀分布有凸起(421)。7.如权利要求6所述的金属化薄膜制备装置，其特征在于，模具(42)为聚酰亚胺模具，凸起(421)由模具(42)表面外凸形成。8.如权利要求6所述的金属化薄膜制备装置，其特征在于，模具(42)由间隔设置的凸起(421)和隔环(422)构成；凸起(421)和隔环(422)均为中心轴线与转印辊(4)的中心轴线共线的环形结构，且凸起(421)的外径大于隔环(422)的外径。9.如权利要求2所述的金属化薄膜制备装置，其特征在于，还包括冷却辊(3)，薄膜(1)运动轨迹贴合冷却辊(3)外表面；转印辊(4)配合冷却辊(3)夹持薄膜。10.如权利要求2所述的金属化薄膜制备装置，其特征在于，凸起(421)的顶面设置为环形平面。

技术总结
本发明涉及电容器用金属化膜技术领域，尤其是一种金属化薄膜制备方法和装置。本发明提出的一种金属化薄膜制备方法，通过附着有油的环形模具与薄膜相对滚动，在薄膜上形成留边区域。本发明通过转印辊向薄膜镀油，可向薄膜镀附低温油，且可精确、稳定的控制留边宽度，降低薄膜加工难度和器材损伤概率，提高加工效率。提高加工效率。提高加工效率。


技术研发人员：储松潮 潘毓娴 石兆峰 古红涛 朱永伦
受保护的技术使用者：安徽铜峰电子股份有限公司
技术研发日：2023.08.22
技术公布日：2023/10/20