CN107618249B - 生长有石墨烯薄膜的基底的自动覆膜方法及其设备 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种生长有石墨烯薄膜的基底的自动覆膜工艺和设备，所述设备包括：传送机构，包括带状的传送膜，用于运送基底；放料机构，用于将未覆膜的基底置于传送膜上；压平机构，位于放料机构的下游，包括压平对辊、及压平膜供送装置，所述压平对辊设置在所述传送膜的上下两侧，所述压平膜供送装置配制成在所述基底通过压平对辊时具有压平膜覆盖在基底表面；覆膜收料机构，位于压平机构的下游，包括覆膜对辊、及覆膜供送装置，所述覆膜对辊设置于传送膜的上下两侧，所述覆膜供送装置配制成在所述基底通过覆膜对辊时具有覆盖膜覆盖在基底表面。

Description

生长有石墨烯薄膜的基底的自动覆膜方法及其设备

技术领域

本发明涉及一种生长有石墨烯的基底覆膜的方法和装置，尤其是一种自动覆膜的方法和装置，属于石墨烯导电薄膜的制程领域中有关覆膜过程的技术领域。

背景技术

迄今为止，石墨烯薄膜(单层结构)的制备方法中，能够真正得到单层石墨烯薄膜石墨烯薄膜的方法，最为有效和成功的方法是化学气相沉积的方法。该方法较现有的机械剥离法、氧化还原法、溶剂剥离法、溶剂热法可以得到大面积的完整的单层石墨烯薄膜，但是，成本过高。常州第六元素材料科技股份有限公司全资子公司无锡格菲电子薄膜科技有限公司经过对化学气相沉积法制备石墨烯薄膜的工艺、设备等方面的不断改进和创新，成为全世界首家大规模产业化气相沉积方法生产石墨烯薄膜的企业。化学气相沉淀(CVD)法具体过程是：将碳氢化合物甲烷、乙醇等通入到高温加热的金属基底Cu、Ni表面，反应持续一定时间后进行冷却，冷却过程中在基底表面便会形成数层或单层石墨烯，此过程中包含碳原子在基底上溶解及扩散生长两部分。该方法与金属催化外延生长法类似，其优点是可以在更低的温度下进行，从而可以降低制备过程中能量的消耗量，并且石墨烯与基底可以通过化学腐蚀金属方法容易地分离，有利于后续对石墨烯进行加工处理。然而，由于石墨烯薄膜是一层二维的C原子膜，CVD法得到的生长有石墨烯的基底上的石墨烯薄膜不能独立了存在，必然需要载体。因此，在石墨烯薄膜转移的过程提出了难题，要想充分发挥石墨烯薄膜的优良特性，需将其转移至某种基材的表面，基材可以是柔性也可是非柔性的。一般最为常用的是石墨烯薄膜的生长基本采用化学气相沉积的方式在铜箔表面进行生长，而铜箔的形态有两种，一种是片式铜箔，一种是卷式铜箔。片式铜箔CVD生长技术已经较为成熟，相关厂家或者研究机构基本采用此方法。由于片式铜箔高温生长后没有韧性，取片时受力容易褶皱，因此需要对片式铜箔/石墨烯进行压平和覆膜。目前，有关CVD法生长的石墨烯薄膜的转移，仍停留在人工无尘操作。工艺如下：用两片钢化玻璃将铜箔/石墨烯夹住，再用简易双胶辊覆膜机辊压一遍，然后揭掉石墨烯面的钢化玻璃(揭玻璃要小心，防止划伤石墨烯以及造成铜箔的二次褶皱)，用裁切并打好定位孔的含胶膜对准铜箔/石墨烯，然后推入胶辊之间进行辊压覆膜。由此可见，当前工艺自动化程度很低，生产效率低下，钢化玻璃容易破损且价格较贵，属于成本较高的耗材，同时几乎纯手工作业，容易引起外观不良率升高。因此急需开发一种具有较高自动化程度的压覆膜工艺和设备。

发明内容

针对现有技术存在问题中的一个或多个，本发明提供一种自动化高的生长有石墨烯的基底的自动覆膜方法；

本发明的另一目的是提供生长有石墨烯的基底的自动覆膜设备，该设备更加集成，操作方便。

一种生长有石墨烯的基底的自动覆膜方法，包括：

在离型膜的保护下，对基底/石墨烯进行辊压压平处理；和

压平后的基底/石墨烯通过辊压的方式进行辊压覆膜。

作为上述自动覆膜方法的优选主案，所述辊压压平处理和辊压覆膜通过传送机构集成在传送膜上进行，具体包括：

采用放料机构将基底/石墨烯的置于传送机构的传送膜上，生长

有石墨烯的一面朝上，完成放料；

传送膜将基底/石墨烯带入压平机构进行辊压，辊压同时向基底/石墨烯的表面输送压平膜，使压平膜覆盖在基底/石墨烯表面，与基底/石墨烯一同辊压，辊压结束后，压平膜与基底/石墨烯分离；

压平后的基底/石墨烯在传送膜的带动下进入覆膜收料机构进行辊压，辊压同时向基底/石墨烯的表面输送覆盖膜，将覆盖膜辊压在基底/石墨烯表面，形成基底/石墨烯/覆盖膜的结构。

生长有石墨烯的基底，一般用气相沉积法在基底(如铜箔)上进行C原子沉积反应而成，反应后的基底两面都长有石墨烯，一般情况下，只不过一面长的好，一面差点，好的一面形成比较完整的石墨烯薄膜，无锡格菲电子薄膜有限公司已经做到一整片无破裂的单层石墨烯生长在基底表面，本公开所述的生长有石墨烯的基底(本文中的另一种表述为“基底/石墨烯”)中的石墨烯是指生长好的一面，这一面在放料时是朝上的。

作为本发明的一个方面，所述辊压压平处理时，辊压压力为0.1MPa-1Mpa。

作为本发明的一个方面，所述辊压覆膜的辊压压力为0.1MPa-1Mpa。

作为本发明的一个方面，执行向基底/石墨烯的表面输送压平膜时，所述压平膜被辊压时的线速度与传送膜的移动速度相同。

作为本发明的一个方面，执行向基底/石墨烯的表面输送覆盖膜时，所述覆盖膜被辊压时的线速度与传送膜的移动速度相同。

作为本发明的一个方面，所述基底为金属箔，如铜箔、锡箔。

作为本发明的一个方面，所述压平膜与石墨烯在辊压条件下不粘连；

作为本发明的一个方面，所述压平膜采用离型膜，所述离型膜采用表面涂布硅油层的柔性膜，涂布了硅油的面即为离型面。

进一步地，所述离型膜的离型力为1g/in-800g/in，离型力优选为5g/in-80g/in。

进一步优选地，所述柔性膜厚度为20um-150um，厚度优选为75um-125um。

进一步优选地，所述柔性膜为PE膜(聚乙烯)、PET膜(聚苯二甲酸乙二醇酯)、OPP膜(定向聚丙烯)、PP膜(聚丙烯)、PVC膜(聚氯乙烯)或PI膜(聚酰亚胺膜)。

作为本发明的一个方面，所述基底覆盖膜采用含胶膜。优选地，所述含胶膜采用PET硅胶膜。

一种生长有石墨烯薄膜的基底的自动覆膜设备，包括：

传送机构，包括带状的传送膜，用于运送基底；

放料机构，用于将未覆膜的基底置于传送膜上；

压平机构，位于放料机构的下游，包括压平对辊、及压平膜供送装置，所述压平对辊设置在所述传送膜的上、下两侧，所述压平膜供送装置配制成在所述基底通过压平对辊时具有压平膜覆盖在基底表面；

覆膜收料机构，位于压平机构的下游，包括覆膜对辊、及覆膜供送装置，所述覆膜对辊设置于传送膜的上、下两侧，所述覆膜供送装置配制成在所述基底通过覆膜对辊时具有覆盖膜覆盖在基底表面。

作为本发明的一个方面，所述传送机构还包括传送膜放卷辊轮、传送膜收卷辊轮，传送膜的两端分别缠绕在传送膜放卷辊轮、传送膜收卷辊轮上，且贯穿于压平对辊辊间以及覆膜对辊辊间。传送膜放卷辊轮和传送膜收卷辊轮通过收放卷牵引传送膜移动，形成基底的运输系统。

作为本发明的一个方面，所述放料机构包括机械抓取装置。优选地，所述机械抓取装置是由伺服电机控制运动的真空吸盘。所述真空吸盘采用软性橡胶吸嘴规则排列而成，或者采用表面平整的板材打上规则排列的气孔而成。

作为本发明的一个方面，所述压平膜供送装置包括压平膜放卷辊轮、压平膜收卷辊轮，所述压平膜放卷辊轮、压平膜收卷辊轮分别位于压平对辊的左、右两侧的上方，通过收放卷运动牵引压平膜从压平对辊辊间穿过。

作为本发明的一个方面，所述压平机构还包括两组以上的偶数组辅助压平对辊，且所述辅助压平对辊对称的分布在压平对辊的上游和下游，所述传送膜穿过辅助压平对辊的辊间。优选地，所述辅助压平对辊中距离最远的两组辅助压平对辊的轴心线之间的距离与基底的长度相当。这里所述的基底的长度是基底沿行进方向的长度。比如，当基底为一片方形铜箔时，其长度正好为与沿行进方向平行的一边的边长。

作为本发明的一个方面，所述辅助压平对辊的辊轴直径小于或等于压平对辊的辊轴直径。

作为本发明的一个方面，所述覆膜装置包括覆膜放卷辊轮、覆膜收卷辊轮，所述覆膜放卷辊轮和所述覆膜收卷辊轮设置于覆膜对辊的左、右两侧的上方，通过收放卷运动牵引基底覆盖膜从覆膜对辊辊间穿行。

作为本发明的一个方面，所述覆膜装置在覆膜收卷辊轮处还设置有裁切装置。

作为本发明的一个方面，所述传送膜为PE膜(聚乙烯)、PET膜(聚苯二甲酸乙二醇酯)、OPP膜(定向聚丙烯)、PP膜(聚丙烯)、PVC膜(聚氯乙烯)或PI膜(聚酰亚胺膜)。

作为本发明的一个方面，所述传送膜的厚度为20um-150um，厚度优选为75um-125um。

本公开中的方法和装置是针对现有压覆膜工艺自动化程度低下，生产效率偏低，同时容易引起外观不良率升高的问题，所提出的解决方案。通过开发一种片式铜箔/Gr(Gr代表石墨烯)的自动抓取放片机构(即放料机构)、铜箔/Gr的运输机构(即传送机构)、铜箔/Gr的自动压平机构(即压平机构)和自动覆膜收卷机构(即覆膜收料机构)，以及还可以包括自动裁切机构。通过以上几部分的自动化协同动作，可以实现较高自动化程度的片对卷压覆膜作业。本方法和装置的主要创新点如下：1、利用机械手进行铜箔/Gr的自动抓取、对位和放片操作；2、利用传送膜贯穿前后，起到对片式铜箔/Gr的支撑、运输以及粘附作用；3、在压平机构，通过在片式铜箔/Gr的上方增加离型膜的方法，将铜箔/Gr夹在下方的传送膜和上方的离型膜之间，辊压之后，由于传送膜的粘附作用以及离型面的离型作用两者共同作用下，压平后的铜箔/Gr可以顺利行走，而不会粘在上方的离型膜上。如果没有离型膜的作用，实验发现辊压后的铜箔容易粘在上辊表面，影响到后续的覆膜作业。本公开在设备层面，将传送机构上集成了放料机构、压平机构和覆膜收料机构，各工序更加紧密，操作更加简便，自动化程度高且成本得到了有效的控制。本公开在工艺层面，通过开发这样的一体化解决方案，可以替代现有技术中的手工操作，不再需要钢化玻璃来做耗材也不需要通过增加人和机台来增加产量，可以提高生产效率，减少外观不良率同时降低生产成本。

经实际生产试验，结论如下：

1、现有产线产量约为600片/人/班，采用本公开设备及工艺后，约为1800片/机/班；

2、现有产线钢化玻璃价格为36元/片，报废频率为1～2片/人/班，采用本公开设备及工艺后，正常作业的报废频率约为零。

可见，本公开技术提高了当前的压覆膜工艺段的自动化程度、提高生产的效率(当前产量约为600片/人/班，本发明约为1800片/机/班)、杜绝较贵和易损耗材的使用(钢化玻璃价格为36元/片，报废频率为1～2片/人/班)、降低生产的成本(不用玻璃可以降低成本，另外效率提高以及良率的提高也是变相的降低成本，以及减少手工操作造成的外观不良，同时对于提高产品的品质有益。对石墨烯薄膜的工业化生产又推进了一步，工业化生产中逐步实现自动化和智能化是企业创新发展的目标和动力，工业4.0的核心就是智能制造。通过自动化设备取代传统手工作业，可以减少过多的手工作业造成的产品外观不良、功能不良、稳定性不佳及一致性不佳等等问题。

附图说明

附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：

图1是本公开的一个实施例自动覆膜设备示意图；

图2是本公开的另一个实施例自动覆膜设备示意图；

图3是机械手放料示意图；

其中，1-放料机构、2-压平机构、3-覆膜收料机构、4-传送膜放卷辊轮、5-机械手(机械抓取装置)、6-生长有石墨烯薄膜的基底(铜箔/Gr)、7-压平膜放卷辊轮(离型膜放卷辊轮)、8-压平膜收卷辊轮(离型膜收卷辊轮)、9-传送膜、10-压平膜(离型膜)、11-辅助压平对辊、12-压平对辊、13-覆膜放卷辊轮(含胶膜放卷辊轮)、14-覆膜收卷辊轮(含胶膜收卷辊轮)、15-覆膜对辊、16-传送膜收卷辊轮、17-基底覆盖膜(含胶膜)、18-放料框。

具体实施方式

在下文中，仅简单地描述了某些示例性实施例。正如本领域技术人员可认识到的那样，在不脱离本发明的精神或范围的情况下，可通过各种不同方式修改所描述的实施例。因此，附图和描述被认为本质上是示例性的而非限制性的。

在本公开的描述中，需要理解的是，术语"长度"、"宽度"、"厚度"、"上"、"下"、"前"、"后"、"左"、"右"、"坚直"、"水平"等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语"第一"、"第二"等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有"第一"、"第二"等的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个所述特征。在本发明的描述中，"多个"的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语"安装"、"相连"、"连接"应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接:可以是机械连接，也可以是电连接或可以相互通讯；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之"上"或之"下"可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征"之上"、"上方"和"上面"包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征"之下"、"下方"和"下面"包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

下文的公开提供了许多不同的实施方式或例子用来实现本发明的不同结构。为了简化本发明的公开，下文中对特定例子的部件和设置进行描述。当然，它们仅仅为示例，并且目的不在于限制本发明。此外，本发明可以在不同例子中重复参考数字和/或参考字母，这种重复是为了简化和清楚的目的，其本身不指示所讨论各种实施方式和/或设置之间的关系。此外，本发明提供了的各种特定的工艺和材料的例子，但是本领域普通技术人员可以意识到其他工艺的应用和/或其他材料的使用。

以下结合附图对本发明的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。

实施例1：

本公开的一个实施例中，提供了一种生长有石墨烯薄膜的基底6的自动覆膜设备，如图1所示，包括：

传送机构，包括带状的传送膜9，用于运送基底6；

放料机构1，用于将未覆膜的基底6置于传送膜9上；

压平机构2，位于放料机构1的下游，包括压平对辊12、及压平膜供送装置，所述压平对辊12设置在所述传送膜9的上下两侧，所述压平膜供送装置配制成在所述基底6通过压平对辊12时具有压平膜10覆盖在基底6表面；

覆膜收料机构3，位于压平机构2的下游，包括覆膜对辊15、及覆膜供送装置，所述覆膜对辊15设置于传送膜9的上下两侧，所述覆膜供送装置配制成在所述基底6通过覆膜对辊15时具有覆盖膜17覆盖在基底6表面。

本实施例的一个方面，如图1所示，所述传送机构还包括传送膜放卷辊轮4、传送膜收卷辊轮16。送膜9的两端分别缠绕在传送膜放卷辊轮4、传送膜收卷辊轮16上，且贯穿于压平对辊12辊间以及覆膜对辊15辊间。传送膜放卷辊轮4和传送膜收卷辊轮16通过收放卷牵引传送膜9移动，形成基底6的运输系统。在传送膜9上集成了压平对辊12、覆膜对辊15，通过传送膜放卷辊轮4和传送膜收卷辊轮16的牵引将基底6依次带入压平对辊12和覆膜对辊15进行辊压。所述的传送膜6设置于传送膜放卷辊轮4和传送膜收卷辊轮16上，并贯穿整个设备的前后，起到对基底6(一般为铜箔/Gr)的支撑、运输和粘附的作用。所述传送膜6的材质为聚乙烯PE、聚苯二甲酸乙二醇酯PET、定向聚丙烯OPP、聚丙烯PP、聚氯乙烯PVC、聚酰亚胺膜PI等。为了实现压平辊压和覆膜辊压的良好效果，所述传送膜的厚度为20um-150um，例如：20um、30um、40um、43um、50um、55um、60um、70um、72um、80um、86um、90um、91um、100um、107um、110um、115um、120um、123um、130um、135um、140um、148um、150um，等；优选厚度为75um-125um，例如：75um、80um、85um、90um、95um、100um、105um、110um、115um、120um、125um，等。

本实施例的一个方面，如图1所示，所述放料机构包括机械抓取装置，本文称机械手5。机械手5是由伺服电机控制运动的真空吸盘。所述真空吸盘采用软性橡胶吸嘴规则排列而成，或者采用表面平整的板材打上规则排列的气孔而成。

本实施例的一个方面，所述压平膜供送装置包括压平膜放卷辊轮7、压平膜收卷辊轮8，所述压平膜放卷辊轮7、压平膜收卷辊轮8分别位于压平对辊12的左、右两侧的上方。所述压平膜10与石墨烯在辊压条件下不粘连，一般采用离型膜。本实施例中，采用表面涂布硅油层的柔性膜作为离型膜，涂布了硅油的面即为离型面。所述离型膜的离型力为1g/in-800g/in，例如：2-700g/in、5-500g/in、10-350g/in、20-200g/in、50-100g/in、3-100g/in、4-150g/in、30-100g/in，等；离型力优选为5g/in-80g/in，例如：5g/in、6g/in、7g/in、8g/in、10g/in、12g/in、15g/in、16g/in、20g/in、22g/in、24g/in、25g/in、28g/in、30g/in、35g/in、40g/in、44g/in、48g/in、50g/in、55g/in、60g/in、66g/in、70g/in、74g/in、77g/in、80g/in，等。所述柔性膜厚度最好为20um-150um，例如：20-100um、30-80um、40-150um、50-90um、70-140um，等；优选为75um-125um，例如：75um、80um、90um、100um、105um、110um、115um、120um、125um，等。压平机构的设置，避免了压平过程中压平辊轮直接接触基底上的石墨烯面，为了实现良好的压平效果，离型膜的厚度(由柔性膜厚度决定)过厚，压平效果不佳，过薄，压平时容易伤到石墨烯。经实验和压平辊轮结构的综合因素的考量，柔性膜厚度最好为20um-150um，优选为75um-125um。所述柔性膜为PE膜(聚乙烯)、PET膜(聚苯二甲酸乙二醇酯)、OPP膜(定向聚丙烯)、PP膜(聚丙烯)、PVC膜(聚氯乙烯)或PI膜(聚酰亚胺膜)。离型膜10一端缠绕在压平膜放卷辊轮7上，从压平对辊12的辊间穿过，另一端缠绕在压平膜收卷辊轮8上，压平膜放卷辊轮7、压平膜收卷辊轮8的收放卷运动牵引离型膜10从压平对辊12辊间穿行。当生长有石墨烯的基底6(一般为铜箔/Gr)被传送膜9带入压平对辊12时，离型膜10从压平膜放卷辊轮7走入压平对辊12，离型膜10与传送膜9将基底6夹合，一同通过压平对辊12的辊压。由于传送膜9与基底6具有一定的粘附力，离型膜10与基底6之间的粘附力小于传送膜与基底6之间的粘附力，传送膜9继续带动基底6前行，离型膜10与基底6分离并向压平膜收卷辊轮8行走。所述压平对辊由气缸控制升降方便上述压平膜、传送膜的换料放料操作，对于本文所述的所有辊子结构的上辊，都具有升降功能，方便各种膜的更换操作。所述压平对辊压力调整范围为0.1MPa～1MPa，压平对辊的材质为丁基胶辊、丁腈胶辊、聚氨酯胶辊及硅橡胶辊等。

本实施例的一个方面，如图1所示，所述覆膜装置3包括覆膜放卷辊轮13、覆膜收卷辊轮14，所述覆膜放卷辊轮13和所述覆膜收卷辊轮14设置于覆膜对辊15的左、右两侧的上方，通过收放卷运动牵引基底覆盖膜17从覆膜对辊15间穿行。所述基底覆盖膜17采用含胶膜，例如PET硅胶膜。覆膜对辊15的材质为丁基胶辊、丁腈胶辊、聚氨酯胶辊及硅橡胶辊等。含胶膜17一端缠绕在覆膜放卷辊轮13上，穿过覆膜对辊15，另一端缠绕在覆膜收卷辊轮14上，覆膜放卷辊轮13和所述覆膜收卷辊轮14通过收放卷运动，实现含胶膜17在覆膜对辊15间移动行走。当压平后的基底6(一般为铜箔/Gr)被传送膜9带入覆膜对辊15时，含胶膜17从覆膜放卷辊轮13走入覆膜对辊15，含胶膜17与传送膜9将基底6夹合，一同通过覆膜对辊15的辊压。由于含胶膜17与基底6之间的粘附力大于传送膜9与基底6之间的粘附力，基底6与传送膜9分离，被含胶膜17粘结在一起向覆膜膜收卷辊轮14行走。覆膜对辊15由气缸控制升降，压力调整范围为0.1MPa-1MPa。

本实施例的一个方面，所述覆膜装置在覆膜收卷辊轮处还设置有裁切装置。

实施例2：

本公开的另一个实施例中，提供了生长有石墨烯薄膜的基底6的自动覆膜设备，对上一实施例进行了改进。如图2所示，所述压平机构2还包括两组以上的偶数组辅助压平对辊11，且所述辅助压平对辊11对称的分布在压平对辊12的上游和下游，所述传送膜9穿过辅助压平对辊11的辊间。优选地，所述辅助压平对辊中距离最远的两组辅助压平对辊的轴心线之间的距离与基底的长度相当。这里所述的基底的长度是基底沿行进方向的长度。比如，基底为一片长8cm、宽5cm方形铜箔，8cm长的一边同其行进方向是平行的，辅助压平对辊中距离最远的两组辅助压平对辊的轴心线之间的距离则为8cm。一般来说，所述辅助压平对辊的辊轴直径小于或等于压平对辊的辊轴直径。所述压平对辊12和辅助压平对辊11均由气缸控制升降，压力调整范围为0.1MPa-1MPa，对辊的材质均为丁基胶辊、丁腈胶辊、聚氨酯胶辊及硅橡胶辊等。

实施例3：

本实施例提供了一种生长有石墨烯薄膜的基底6的自动覆膜工艺，包括：

1)放料：采用放料机构将基底/石墨烯6的置于传送机构的传送膜9上，生长有石墨烯的一面朝上，完成放料。具体操作如下：

a.将生长好石墨烯的片式铜箔6放置于放料框18中，需要的石墨烯面朝上，铜箔6紧靠放料框18的左上角的两边对齐，如附图3所示。铜箔6沿边角对齐的目的是固定每片铜箔的位置，在机械手5行程固定的情况下，铜箔6放置于传送膜9上的位置也是可控的(包括铜箔左右边距离传送膜9边缘的距离、铜箔边缘与传送膜9边缘是否平行、铜箔前后间距是否一致等)。

b.设置好机械手5的行走逻辑(包括原点、水平行程、上行程、下行程以及移动速度等)，机械手吸盘由软性硅橡胶吸嘴规则排列而成，用机械手从放料框中吸取一片铜箔/Gr，然后移动至传送膜9的上方并下行释放铜箔/Gr。然后机械手5回归原点，等待下一个周期的运作。在机械手5开始移动到释放掉铜箔/Gr片料6的过程中，传送机构4、16和9、压平机构2以及覆膜收料机构3是暂停的。机械手5从放料结束开始上行回原点的过程中，上述机构开始运转(这么做的目的是节省时间提高效率)。而当铜箔/Gr 6运输到特定的位置时又暂停，机械手5又开始动作(暂停的目的是为了机械手5能在传送膜9面上稳定放料)。如此配合运转实现铜箔6的连续压覆膜。(比如铜箔的前后长度为30公分，运输机构每次固定行走31公分，那么铜箔片与片之间就有固定的1公分间距。)

2)辊压压平：传送膜9将基底/石墨烯6带入压平机构2进行辊压，辊压同时向基底/石墨烯6的表面输送压平膜10，使压平膜10覆盖在基底/石墨烯6表面，与基底/石墨烯6一同辊压，辊压结束后，压平膜10与基底/石墨烯6分离。具体操作如下：

将成卷的传送膜9(一般采用PET膜)设置于传送膜放卷辊轮4和传送膜收卷辊轮16上，形成铜箔/Gr6的运输系统。铜箔/Gr6在PET传送膜9的支撑下向后运输，PET传送膜9的厚度为100um。将离型膜10(即压平膜)设置在压平膜放卷辊轮7和离型膜收卷辊轮8上，离型膜的厚度为100um，离型力为50g/in，离型面朝下，并设置在压平对辊12和前后辅助压平对辊11之间，离型面与传送膜相向，离型膜10与传送膜9的线速度一致。当铜箔/Gr 6运行至前辅助压平对辊11的压区时，开始进行压平作业。设定三组压平对辊11、12的辊压的压力均为0.4MPa。当铜箔/Gr 6的尾部脱离后辅助压平对辊11的压区时，即完成压平操作。

3)辊压覆膜：压平后的基底/石墨烯6在传送膜9的带动下进入覆膜收料机构进行辊压，辊压同时向基底/石墨烯6的表面输送含胶膜17(即基底覆盖膜)，将含胶膜17辊压在基底/石墨烯6表面，形成基底/石墨烯/含胶膜的结构。具体操作如下：

压平后铜箔/Gr 6在PET传送膜9的支撑下继续向后运输。将成卷的含胶膜17设置于覆膜放卷辊轮13和覆膜收卷辊轮14上，并设置在覆膜对辊15之间，胶面朝下与传送膜9相向，含胶膜17与传送膜9的线速度一致。含胶膜17采用PET硅胶膜。当铜箔/Gr 6运行至覆膜对辊15的压区时，开始进行覆膜作业。设定覆膜对辊15的辊压的压力为0.4MPa。当铜箔/Gr6的尾部脱离覆膜对辊的压区时，即完成覆膜操作。连续覆膜后的铜箔/Gr6通过含胶膜收卷辊轮14进行收卷。当收卷尺寸或者数量合适或者当硅胶膜放卷结束的时候，取下成卷的硅胶膜/Gr/铜箔复合膜，并换上新的硅胶膜重新开始作业。

从成卷的硅胶膜/Gr/铜箔复合膜上手工裁切10片进行刻蚀(由于刻蚀工艺还未实现卷对卷)，同时与现在产线工艺进行对比。就方阻而言，本公开技术自动压覆膜的10片方阻平均值为110欧姆，均匀性均值为9.8％，而产线工艺10片方阻平均值为122欧姆，均匀性均值为12.9％。就外观而言，根据质检部门的统计结果，本公开自动压覆膜的10片刻蚀后的块状缺失和白点的不良数分别为3和10，而产线工艺10片刻蚀后的缺失和白点的不良数分别为11和26。由测试数据可见，采用本发明的工艺相对于产线现有工艺而言，石墨烯的方阻更低，均匀性更好；同时可以提升产品的外观良率。

实施例4：

按照实施例3中的步骤进行铜箔/Gr的压覆膜操作，仅将步骤(1)中的机械手吸盘替换为铝制板材打规则排列的气孔所制得的吸盘。制备得到硅胶膜/Gr/铜箔复合膜经裁切刻蚀后的方阻及外观测试结果与实施例1中的效果相当。

实施例5：

按照实施例3中的步骤进行铜箔/Gr的压覆膜操作，仅将步骤(3)中PET传送膜的厚度改成125um。制备得到硅胶膜/Gr/铜箔复合膜经裁切刻蚀后的方阻及外观测试结果与实施例1中的效果相当。

实施例6：

按照实施例3中的步骤进行铜箔/Gr的压覆膜操作，仅将步骤(3)中的离型膜的厚度改成125um。制备得到硅胶膜/Gr/铜箔复合膜经裁切刻蚀后的方阻及外观测试结果与实施例1中的效果相当。

实施例7：

按照实施例3中的步骤进行铜箔/Gr的压覆膜操作，仅将步骤(3)中的离型膜的离型力改成20g/in。制备得到硅胶膜/Gr/铜箔复合膜经裁切刻蚀后的方阻及外观测试结果与实施例1中的效果相当。

实施例8：

按照实施例3中的步骤进行铜箔/Gr的压覆膜操作，仅将步骤(3)中的三组压平对辊的压力改成0.3MPa。制备得到硅胶膜/Gr/铜箔复合膜经裁切刻蚀后的方阻及外观测试结果与实施例1中的效果相当。

实施例9：

按照实施例3中的步骤进行铜箔/Gr的压覆膜操作，仅将步骤(4)中的覆膜对辊的压力改成0.3MPa。制备得到硅胶膜/Gr/铜箔复合膜经裁切刻蚀后的方阻及外观测试结果与实施例1中的效果相当。

实施例10：

按照实施例3中的步骤进行铜箔/Gr的压覆膜操作，仅将步骤(5)中的覆膜后的收卷操作改成覆膜后用设置于覆膜对辊后方的裁切刀将卷材裁切成片料。刻蚀前省去了手工裁切的步骤。制备得到硅胶膜/Gr/铜箔复合膜经裁切刻蚀后的方阻及外观测试结果与实施例1中的效果相当。

最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (21)

1.一种生长有石墨烯的基底的自动覆膜方法，包括：

在离型膜的保护下，对基底/石墨烯进行辊压压平处理；和

压平后的基底/石墨烯通过辊压的方式进行辊压覆膜；

所述辊压压平处理时，辊压压力为0.1 MPa-1 Mpa；

所述辊压压平处理和辊压覆膜通过传送机构集成在传送膜上进行，具体包括：

采用放料机构将基底/石墨烯的置于传送机构的传送膜上，生长有石墨烯的一面朝上，完成放料；

传送膜将基底/石墨烯带入压平机构进行辊压，辊压同时向基底/石墨烯的表面输送压平膜，使压平膜覆盖在基底/石墨烯表面，与基底/石墨烯一同辊压，辊压结束后，压平膜与基底/石墨烯分离；和

压平后的基底/石墨烯在传送膜的带动下进入覆膜收料机构进行辊压，辊压同时向基底/石墨烯的表面输送覆盖膜，将覆盖膜辊压在基底/石墨烯表面，形成基底/石墨烯/覆盖膜的结构；

所述压平膜采用离型膜，所述离型膜采用表面涂布硅油层的柔性膜，涂布了硅油的面即为离型面；所述柔性膜为PE膜、PET膜、PP膜、PVC膜或PI膜，所述柔性膜厚度为20um-150um。

2.根据权利要求1所述的生长有石墨烯的基底的自动覆膜方法，其特征在于，所述辊压覆膜的辊压压力为0.1 MPa-1 Mpa。

3.根据权利要求1所述的生长有石墨烯的基底的自动覆膜方法，其特征在于，执行向基底/石墨烯的表面输送压平膜时，所述压平膜被辊压时的线速度与传送膜的移动速度相同。

4.根据权利要求1所述的生长有石墨烯的基底的自动覆膜方法，其特征在于，执行向基底/石墨烯的表面输送覆盖膜时，所述覆盖膜被辊压时的线速度与传送膜的移动速度相同。

5.根据权利要求1所述的生长有石墨烯的基底的自动覆膜方法，其特征在于，所述基底为金属箔。

6.根据权利要求1所述的生长有石墨烯的基底的自动覆膜方法，其特征在于，所述覆盖膜采用含胶膜。

7.根据权利要求1所述的生长有石墨烯的基底的自动覆膜方法，其特征在于，所述离型膜的离型力为1g/in-800g/in。

8.根据权利要求7所述的生长有石墨烯的基底的自动覆膜方法，其特征在于，所述离型膜的离型力为5g/in-80g/in。

9.根据权利要求1所述的生长有石墨烯的基底的自动覆膜方法，其特征在于，所述柔性膜厚度为75um-125um。

10.根据权利要求6所述的生长有石墨烯的基底的自动覆膜方法，其特征在于，所述含胶膜采用PET硅胶膜。

11.一种生长有石墨烯薄膜的基底的自动覆膜设备，包括：

传送机构，包括带状的传送膜，用于运送基底；

放料机构，用于将未覆膜的基底置于传送膜上；

压平机构，位于放料机构的下游，包括压平对辊、压平膜供送装置、以及设置于压平膜供送装置上的压平膜，所述压平对辊设置在所述传送膜的上、下两侧，所述压平膜供送装置配制成在所述基底通过压平对辊时具有压平膜覆盖在基底表面，所述压平膜采用离型膜，所述离型膜采用表面涂布硅油层的柔性膜，涂布了硅油的面即为离型面；所述柔性膜为PE膜、PET膜、PP膜、PVC膜或PI膜，所述柔性膜厚度为20um-150um；

覆膜收料机构，位于压平机构的下游，包括覆膜对辊、及覆膜供送装置，所述覆膜对辊设置于传送膜的上、下两侧，所述覆膜供送装置配制成在所述基底通过覆膜对辊时具有覆盖膜覆盖在基底表面。

12.根据权利要求11所述的生长有石墨烯薄膜的基底的自动覆膜设备，其特征在于，所述传送机构包括传送膜放卷辊轮、传送膜收卷辊轮，传送膜的两端分别缠绕在传送膜放卷辊轮、传送膜收卷辊轮上，且贯穿于压平对辊辊间以及覆膜对辊辊间；

和/或，所述压平膜供送装置包括压平膜放卷辊轮、压平膜收卷辊轮，所述压平膜放卷辊轮、压平膜收卷辊轮分别位于压平对辊的左、右两侧的上方，通过收放卷运动牵引压平膜从压平对辊辊间穿行；

和/或，所述覆膜装置包括覆膜放卷辊轮、覆膜收卷辊轮，所述覆膜放卷辊轮和所述覆膜收卷辊轮设置于覆膜对辊的左、右两侧的上方，通过收放卷运动牵引覆盖膜从覆膜对辊辊间穿行。

13.根据权利要求11所述的生长有石墨烯薄膜的基底的自动覆膜设备，其特征在于，所述放料机构包括机械抓取装置。

14.根据权利要求13所述的生长有石墨烯薄膜的基底的自动覆膜设备，其特征在于，所述机械抓取装置是由伺服电机控制运动的真空吸盘。

15.根据权利要14所述的生长有石墨烯薄膜的基底的自动覆膜设备，其特征在于，所述真空吸盘采用软性橡胶吸嘴规则排列而成，或者采用表面平整的板材打上规则排列的气孔而成。

16.根据权利要求11所述的生长有石墨烯薄膜的基底的自动覆膜设备，其特征在于，所述压平机构还包括两组以上的偶数组辅助压平对辊，且所述辅助压平对辊对称的分布在压平对辊的上游和下游，所述传送膜穿过辅助压平对辊的辊间。

17.根据权利要求16所述的生长有石墨烯薄膜的基底的自动覆膜设备，其特征在于，所述辅助压平对辊中距离最远的两组辅助压平对辊的轴心线之间的距离与基底长度相当。

18.根据权利要求11所述的生长有石墨烯薄膜的基底的自动覆膜设备，其特征在于，所述覆膜装置在覆膜收卷辊轮处还设置有裁切装置。

19.根据权利要求11所述的生长有石墨烯薄膜的基底的自动覆膜设备，其特征在于，所述传送膜为PE膜、PET膜、PP膜、PVC膜或PI膜。

20.根据权利要求11所述的生长有石墨烯薄膜的基底的自动覆膜设备，其特征在于，所述传送膜的厚度为20um-150um。

21.根据权利要求20所述的生长有石墨烯薄膜的基底的自动覆膜设备，其特征在于，所述传送膜的厚度为75um-125um。