CN101339850B - 电容器铝壳覆膜涂料及涂布工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明提供的电容器铝壳覆膜涂料的原料组分按重量百分比计为：聚氨酯多元醇48～56％、混合溶剂38.6～47％、表面增滑剂2.7～3.5％、流平剂0.28～0.34％、消泡剂0.18～0.24和附着力促进剂1.44～1.72％构成。该涂料的涂布工艺是先按上述组份比例调制成涂料备用，再将涂料均匀涂布到经过预处理的铝板表面上，再在温度为210℃～220℃的环境下使涂料固化。用本发明提供的电容器铝壳覆膜涂料及涂布工艺制成的覆膜电容器铝壳，其覆膜层的延伸能力可容许电容器壳体的长径比最大能达到3∶1。经检测该覆膜层2分钟的空气耐温性能为260℃以上，耐压500V以上，并符合欧盟ROHS要求。
Description
技术领域
本发明涉及一种电容器铝壳覆膜涂料及涂布工艺，属于电容器外壳及化学组合物技术领域。
背景技术
随着电子行业技术的进步，电子线路板的制造技术也有很大的进步，为了缩小电子产品的体积和降低消耗，电解电容器作为电子线路板上的通用元件之一，不仅对它的耐温、耐击穿要求是越来越高，而且要求其占位面积也是越小越好。电解电容器占位面积要小，首先是电容器铝壳要有高的长径比，电容器直径小占位面积就小；其次是电容器外壳要有高的空气耐温性能，否则在紧凑的空间中容易损坏而缩短使用寿命。传统的电容器铝壳是先冲制成形，后热缩封上一层绝缘材料，使绝缘材料经加热后紧紧裹在电容器外壳上。这种热缩性塑膜电容器其缺点是热封的绝缘材料耐空气温度不够高，在热封处理的过程中也会产生很多塑膜废料。也有中国台湾雅铂兴业股份有限公司公开的一种电解电容器铝壳体绝缘膜的涂覆方法(中国发明专利申请公开号CN1944704)，该方法主要是采取1000～20000伏特的高电位差，使气体离子撞击特氟隆聚四氟乙烯(polytetrafluoroethylene)，撞击出氟原子，同时氧化生成氧化氟，氧化氟在高温作用下即会产生强力粘着性，并沉积于铝壳体表面上黏覆而形成氧化氟的绝缘皮膜层。这个方法实际上仅是减少了的含氯覆(贴)料的二次污染，但还是存在着耐温性差、生产成本较高的问题。
还有一种覆膜电容器铝壳的涂料，它是将配制好的涂料直接涂布在卷材铝板表面并形成一层均匀的覆膜，该覆膜涂料已知的主要组分材料是环氧树脂。由该涂料涂布的覆膜铝板所制成的电容器铝壳，其2分钟的空气耐温性能可够达到260℃，覆膜也符合欧盟ROHS(《电气、电子设备中限制使用某些有害物质指令》)的要求。但对该覆膜卷材铝板进行深冲时，发现覆膜层有深冲裂纹，同时在电容器外壳束腰或卷边封口处也出现剥离现象，导致覆膜铝板冲制覆膜电容器铝壳的最大长径比仅有1.5∶1。即该现有技术的覆膜层的延伸率不够好，制约了电容器向好而小趋势的发展。
发明内容
针对上述不足，本发明所要解决的技术问题是：如何提高覆膜层的延伸率，使之突破所冲制的电容器铝壳最大长径比仅为1.5∶1的限度，以提供一种新电容器铝壳覆膜涂料，同时提供一种该涂料在铝板上覆膜的涂布工艺。
为实现上述目的，本发明提供的电容器铝壳覆膜涂料的原料组分按重量百分比计为聚氨酯多元醇48～56％、混合溶剂38.6～47％、聚酯共改性聚二甲基硅氧烷2.7～3.5％、聚醚改性聚有机硅氧烷0.28～0.34％、有机硅0.18～0.24％和硅烷1.44～1.72％构成；所说混合溶剂是由乙酮60～70份重和甲酮30～40份重混合而成的。其中聚酯共改性聚二甲基硅氧烷作表面增滑剂，聚醚改性聚有机硅氧烷作流平剂，有机硅作消泡剂，硅烷作附着力促进剂。
本发明提供的电容器铝壳覆膜涂料中所说聚酯共改性聚二甲基硅氧烷的粒径是
(埃，
)
本发明提供的电容器铝壳覆膜涂料的涂料膜厚度是10～16μm，而该厚度最好是12～14μm。
本发明提供的电容器铝壳覆膜涂料的涂布工艺按以下步骤进行：
I.涂料调制备用，其步骤是：
i.将按重量份计的聚氨酯多元醇48～56份、聚酯共改性聚二甲基硅氧烷2.7～3.5份、聚醚改性聚有机硅氧烷0.28～0.34份、有机硅0.18～0.24份和硅烷1.44～1.72份依次加入启动状态的搅拌机中，常温下搅拌到混合均匀得到混合物料；
ii.将按重量百分比计乙酮60～70％和甲酮30～40％在搅拌机中混合均匀得到混合溶剂；
iii.将从第一步所得混合物料倒入第二步所得混合溶剂中，混合重量比为混合物料占总重的53～61.4％，混合溶剂占总重的38.6～47％，在搅拌机中拌和至形成透明溶液得到所需涂料。
以上所选用的各种原材料，均经SGS(Societe Generale de SurveillanceS.A.)检测，符合欧盟ROHS要求的才使用。
II.铝板预处理备用，其步骤为：
i.用雾化热水清洗铝板表面，并在雾化热水中滴加NaOH与缓蚀剂构成的清洗剂，NaOH在清洗剂中的重量百分比浓度为5％，清洗时间不少于20秒；通过清洗剂可使铝板表面形成一层转化膜，从而为涂料提供了一层良好的附着基础，可以有效地保证涂料在铝板表面的附着质量。
ii.以雾化热水喷洗铝板表面，喷洗时间不少于20秒；
iii.将所得铝板在温度为160℃～180℃的空气中干燥并使其表面氧化，干燥并氧化时间不少于60秒；
III.涂布，其步骤为：
i.将调制好的涂料在室温的环境下均匀涂布到经过预处理的铝板表面上；
ii.将涂有涂料的铝板在温度为210℃～220℃的环境下使涂料固化，固化时间不少于60秒。
用本发明提供的电容器铝壳覆膜涂料及涂布工艺制成的覆膜电容器铝壳，其覆膜层的延伸能力可允许电容器壳体的长径比达到2∶1以上，最大可达到3∶1。对所得电容器铝壳作如下试验有如下结果：①经用目测或用10-20倍放大镜检查切口下端、封口，束腰无涂层刮掉、起皮现象。②用分辨率为0.001μm的测厚仪进行检测，得覆膜层的厚度均匀，为12～14μm。③对覆膜层做SGS检测，涂料中不含铅、汞、镉等重金属成分，符合欧盟ROHS要求，属环保型涂料。④干燥箱恒温于263℃时，将测覆膜铝壳放在薄铝皮上送入GZX-9076数显鼓风干燥箱内，5秒后计时，取出观看色差不变色、不发黄的时间超过2分钟，即覆膜层2分钟的空气耐温性能为260℃以上。⑤将覆膜铝壳同LK2670A耐压测试仪的阴极钳接，打开测试仪，调到500V，用阳极棒接触覆膜层6-8点，无报警，即覆膜层耐压500V以上。与现有技术相比，用本发明提供的电容器铝壳覆膜涂料及涂布工艺所制成的覆膜铝板，在制成电容器覆膜铝壳后，在保持所有各项指标合格的前提下，长径比可以增加1/3～1倍。
本发明提供的电容器铝壳覆膜涂料的涂布工艺，将聚氨酯多元醇、聚酯共改性聚二甲基硅氧烷、聚醚改性聚有机硅氧烷、有机硅和硅烷常温下搅拌混合时，搅拌时间控制在30～45分钟。搅拌时间的长短以搅拌均匀为度，因此具体搅拌时间可根据搅拌机内总量的多少确定。
本发明提供的电容器铝壳覆膜涂料的涂布工艺，所说涂料的涂布紧接铝板的预处理进行，可将所说铝板的预处理和在铝板上涂布涂料在同一条生产线上进行的，所用铝板为铝板卷材，在除污操作前打开卷材，在固化后经冷却再重新卷成筒状，操作时铝板移动的速度一般为50～60m/min。
本发明提供的电容器铝壳覆膜涂料的涂布工艺，所说涂料的涂布是以刮涂的工艺进行的。
具体实施方式
1、按下表所列成份及重量百分比调制成A、B、C、D四组涂料备用，调制步骤是：
i.将聚氨酯多元醇、表面增滑剂、流平剂、消泡剂和附着力促进剂依次加入启动状态的搅拌机中，常温下搅拌混合均匀；
ii.将乙酮和甲酮在搅拌机中混合成混合溶剂；
iii.将从第一步所得混合物料倒入混合溶剂中，拌和至形成透明溶液。
以上各种原材料，均经SGS检测合格后使用。
| A组涂料 | B组涂料 | C组涂料 | D组涂料 | |
| 聚氨酯多元醇(％) | 48.4 | 52 | 53.3 | 55.5 |
| 表面增滑剂(％) | 3.5 | 3 | 2.7 | 3.26 |
| 流平剂(％) | 0.32 | 0.3 | 0.34 | 0.28 |
| 消泡剂(％) | 0.18 | 0.2 | 0.22 | 0.24 |
| 附着力促进剂(％) | 1.6 | 1.5 | 1.44 | 1.72 |
| 乙酮(％) | 30 | 27 | 26 | 27 |
| 甲酮(％) | 16 | 16 | 16 | 12 |
上表中表面增滑剂为聚酯共改性聚二甲基硅氧烷，流平剂为聚醚改性聚有机硅氧烷，消泡剂为有机硅，附着力促进剂为硅烷。
2、按下表所列参数对铝板进行预处理，得到A、B、C、D四组经预处理的铝板，预处理的步骤是：
i.以雾化热水滴加NaOH与缓蚀剂构成的清洗剂清洗铝板表面，NaOH在清洗剂中的重量百分比浓度为5％；
ii.以雾化热水喷洗铝板表面；
iii.将所得铝板在空气中干燥并使其表面氧化。
| A组铝板 | B组铝板 | C组铝板 | D组铝板 | |
| 清洗温度(℃) | 63 | 65 | 60 | 62 |
| 清洗时间(s) | 20 | 20 | 20 | 20 |
| 喷洗温度(℃) | 63 | 65 | 60 | 62 |
| 喷洗时间(s) | 20 | 20 | 20 | 20 |
| 干燥氧化温度(℃) | 160 | 168 | 176 | 180 |
| 干燥氧化时间(s) | 60 | 60 | 60 | 60 |
3、将例1中各组涂料涂到例2中各同名组铝板上，涂布步骤为：
i.将例1中的某组涂料在室温的环境下均匀涂布到例2中的同名组铝板表面上；
ii.将涂有涂料的铝板涂料固化。
其中固化温度、时间及以所得各组覆膜铝板制成的电容器覆膜铝壳技术指标为：
| A组涂料 + A组铝板 | B组涂料 + B组铝板 | C组涂料 + C组铝板 | D组涂料 + D组铝板 | |
| 固化温度(℃) | 215 | 220 | 210 | 220 |
| 固化时间(s) | 60 | 60 | 60 | 60 |
| 要求指标 | 符合 | 符合 | 符合 | 符合 |
| 长径比 | 2∶1 | 3∶1 | 2.8∶1 | 2.5∶1 |
涂布以刮涂技术进行。
4、涂料和铝板处理均同上例，涂布用滚筒进行。
Claims (8)
1.一种电容器铝壳覆膜涂料，其特征是其原料组分按重量百分比计为聚氨酯多元醇48～56％、混合溶剂38.6～47％、聚酯共改性聚二甲基硅氧烷2.7～3.5％、聚醚改性聚有机硅氧烷0.28～0.34％、有机硅0.18～0.24％和硅烷1.44～1.72％构成；所说混合溶剂是由乙酮60～70份重和甲酮30～40份重混合而成的；其中聚酯共改性聚二甲基硅氧烷作表面增滑剂，聚醚改性聚有机硅氧烷作流平剂，有机硅作消泡剂，硅烷作附着力促进剂。
2.如权利要求1所述的电容器铝壳覆膜涂料，其特征是所说聚酯共改性聚二甲基硅氧烷的粒径是
3.如权利要求1或2所述的电容器铝壳覆膜涂料，其特征是涂料膜厚度是10～16μm。
4.如权利要求1或2所述的电容器铝壳覆膜涂料，其特征是涂料膜厚度是12～14μm。
5.一种电容器铝壳覆膜涂料的涂布工艺，其特征是其工艺按以下步骤进行：
I.涂料调制备用，其步骤是：
i.将按重量份计的聚氨酯多元醇48～56份、聚酯共改性聚二甲基硅氧烷2.7～3.5份、聚醚改性聚有机硅氧烷0.28～0.34份、有机硅0.18～0.24份和硅烷1.44～1.72份依次加入启动状态的搅拌机中，常温下搅拌到混合均匀得到混合物料；
ii.将按重量百分比计乙酮60～70％和甲酮30～40％在搅拌机中混合均匀得到混合溶剂；
iii.将从第一步所得混合物料倒入第二步所得混合溶剂中，混合重量比为混合物料占总重的53～61.4％，混合溶剂占总重的38.6～47％，在搅拌机中拌和至形成透明溶液得到所需涂料。
II.铝板预处理备用，其步骤为：
i.用雾化热水清洗铝板表面，并在雾化热水中滴加NaOH与缓蚀剂构成的清洗剂，NaOH在清洗剂中的重量百分比浓度为5％，清洗时间不少于20秒；
ii.以雾化热水喷洗铝板表面，喷洗时间不少于20秒；
iii.将所得铝板在温度为160℃～180℃的空气中干燥并使其表面氧化，干燥并氧化时间不少于60秒；
III.涂布，其步骤为：
i.将调制好的涂料在室温的环境下均匀涂布到经过预处理的铝板表面上；
ii.将涂有涂料的铝板在温度为210℃～220℃的环境下使涂料固化，固化时间不少于60秒。
6.如权利要求5所述的电容器铝壳覆膜涂料的涂布工艺，其特征是将聚氨酯多元醇、聚酯共改性聚二甲基硅氧烷、聚醚改性聚有机硅氧烷、有机硅和硅烷常温下搅拌混合时，搅拌时间控制在30～45分钟。
7.如权利要求5或6所述的电容器铝壳覆膜涂料的涂布工艺，其特征是所说涂料的涂布紧接铝板的预处理在同一条生产线上进行，所用铝板为铝板卷材，在清洗前打开卷材，在固化后经冷却再重新卷成筒状，操作时铝板移动的速度为50～60m/min。
8.如权利要求5所述的电容器铝壳覆膜涂料的涂布工艺，其特征是所说涂料的涂布是以刮涂的工艺进行的。
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