CN111020524A - 一种超薄铝箔制备方法及超薄铝箔 - Google Patents
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Abstract
一种超薄铝箔制备方法，步骤分别为备料、涂胶、烘干、利用物理沉积溅射、多弧离子镀或者蒸发沉积的方法在PVC薄膜上形成铝薄膜、再经去胶、退火和等离子清洗形成符合性能要求的超薄铝箔，整个工艺过程相对传统轧制工艺步骤简单，无污染物产生，绿色环保，能耗较低。生产所得的超薄铝箔具有优良的强度塑性配合以及室温力学性能，有效降低了超级电容器等使用过程中出现刺穿、击穿的风险。
Description
技术领域
本发明涉及铝箔制备技术领域，具体涉及一种超薄铝箔制备方法及超薄铝箔。
背景技术
当前铝箔的应用越来越广泛，中国也成为了铝箔生产大国，随着铝箔使用厂家对成本的控制和国际环境的变化，超薄铝箔的需求量不断的增加。现有超级电容器中使用的浆料载体铝箔正在朝着超薄(0.004mm以下)、超轻、表面积大的方向发展。
目前市场上铝箔主要通过轧制生产为主，需要通过配料、熔炼、精炼、浇铸、均匀化处理、热轧、冷轧、箔轧、成品退火等复杂的工艺过程。尤其是制造超薄铝箔需要经过多次精轧，生产成本高，成品率低。目前使用轧制法生产的铝箔基本停留在0.006mm厚度的阶段，继续轧薄对设备的要求进一步提高，但是铝箔的合格率低下的问题一直未得到解决，轧制过程中产生了废酸、废水，这类废弃物对环境污染较大，需要进行集中处理，生产附加成本高。
针对上述问题，有必要提供一种完全不同于现有的轧制法的超薄铝箔制备方法，以切实有效的提高超薄铝箔的生产效率，提升合格率。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的是提供一种超薄铝箔制备方法，该方法较现有的轧制法工序更加简单、环保，有利于节能降本。同时生产所得的超薄铝箔可作为超级电容器中的铝箔载体，其具有的超薄、比表面积大的特点增加了后续使用中与浆料的接触面积，从而提高表面结合力，有效降低了在超级电容器等使用过程中出现刺穿、击穿的风险。
为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：
一种超薄铝箔制备方法，包括步骤如下：
S1、根据生产要求准备长度对应的透明PVC薄膜卷材，作为镀膜的基材；
S2、PVC薄膜进入涂胶槽内，对PVC薄膜的一侧面进行均匀涂布易分解的有机胶水；
S3、涂胶完成后的PVC薄膜进行烘干、固化，使得胶水在PVC薄膜的一侧面形成胶层，其后将PVC薄膜复绕在真空镀膜设备的放卷滚筒上，完成基材装料；
S4、启动真空镀膜设备对PVC薄膜进行放卷，对PVC薄膜的胶层表面进行镀铝膜，通过控制电流和卷绕速度，保证胶层表面上物理沉积的铝膜厚度为0.004mm；
S5、将步骤S4中镀膜完成后的卷材放入高温烘箱内进行分解胶层，胶层分解后将铝膜和PVC薄膜进行单独复绕收卷；
S6、将收卷完成的铝膜进行低温时效退火处理，得到符合强度和韧性要求的铝膜半成品，并进行复绕收卷；
S7、对步骤S6中得到的铝膜半成品进行双面等离子清洗，得到厚度为0.004mm的超薄铝箔。
作为优选的，所述步骤S1中准备的PVC薄膜厚度为0.2～0.5mm。
作为优选的，所述步骤S3中启动温度为60～70℃的烘箱对步骤S2中所得的PVC薄膜进行高温烘干，使得PVC薄膜侧面的胶水充分固化形成厚度为20±2μm的胶层。
作为优选的，所述步骤S4中，利用磁控溅射、蒸发或多弧离子镀的其中一种方法进行镀膜，镀膜靶材采用合金铝靶或合金铝丝，电流控制在6±0.1A，卷绕速度控制在0.5～0.6m/min。
作为优选的，所述步骤S5中，高温烘箱内加热温度为100～110℃，并持续保温至胶层完全分解。
作为优选的，所述步骤S6中，所述退火炉内低温时效处理的加热温度为350±20℃，低温时效处理的时间≥48h，所得铝膜半成品的强度≥1Mpa。
作为优选的，所述步骤S7中，完成低温时效处理后的铝膜半成品的卷材进行放卷进入等离子清洗工位，等离子清洗工位包括两个上下对称设置的等离子清洗头，铝膜半成品放卷经两个等离子清洗头之间经过进行双面清洗，其后收卷得到厚度为0.004mm的超薄铝箔。
同时，本发明还提供一种超薄铝箔，使用如上任意一项所述的一种超薄铝箔制备方法制备所得，所述超薄铝箔的厚度为0.004mm，且所述超薄铝膜的表面具有凹凸结构。
作为优选的，所述超薄铝箔厚度为0.004±0.0005mm。
与现有技术相比，本发明提供的一种超薄铝箔制备方法利用了物理沉积溅射、多弧离子镀或者蒸发沉积的方法在PVC薄膜上形成铝薄膜，再经过退火、等离子清洗刻蚀形成符合性能要求的超薄铝箔，整个工艺过程相对传统轧制工艺步骤简单，无污染物产生，绿色环保，能耗较低。生产所得的超薄铝箔具有优良的强度塑性配合以及室温力学性能，所得超薄铝箔的成品针孔率检测可达到A标(针孔数小于500个/m2)，有效降低了超级电容器等使用过程中出现刺穿、击穿的风险。且制备所得的超薄铝箔具有较大的比表面积，与浆料的接触面积也显著提高，提高了表面结合力，大大提高了超级电容器的容量和性能。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明提供的一种超薄铝箔制备方法的流程示意图；
图2为本发明提供的一种超薄铝箔的截面示意图。
附图中涉及的附图标记和组成部分说明：
1、PVC薄膜；2、涂胶槽；3、烘箱；4、真空镀膜设备；5、镀膜靶材；6、铝膜；7、退火炉；8、超薄铝箔；9、等离子清洗头；10、凹凸结构。
具体实施方式
目前市场上铝箔主要通过轧制生产为主，需要通过配料、熔炼、精炼、浇铸、均匀化处理、热轧、冷轧、箔轧、成品退火等复杂的工艺过程。尤其是制造超薄铝箔需要经过多次精轧，生产成本高，成品率低。目前使用轧制法生产的铝箔基本停留在0.006mm厚度的阶段，继续轧薄对设备的要求进一步提高，但是铝箔的合格率低下的问题一直未得到解决，轧制过程中产生了废酸、废水，这类废弃物对环境污染较大，需要进行集中处理，生产附加成本高。
针对上述问题，本发明提供一种超薄铝箔制备方法以切实有效的提高超薄铝箔的生产效率，提升合格率。
下面将通过具体实施方式对本发明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作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。
参见图1所示，一种超薄铝箔制备方法，包括步骤如下：
S1、根据生产要求即超薄铝箔的具体尺寸，准备长度对应的透明PVC薄膜1卷材作为镀膜的基材，PVC薄膜1的厚度为0.2～0.5mm为佳。
S2、PVC薄膜1进入涂胶槽2内，对PVC薄膜1的一侧面进行均匀涂布易分解的有机胶水；
S3、涂胶完成后的PVC薄膜1传送至加热温度为60～70℃的烘箱3内进行烘干、固化，使得胶水在PVC薄膜1的一侧面形成厚度为20±2μm的胶层，其后将PVC薄膜1复绕在真空镀膜设备4的放卷滚筒上，完成基材装料。
S4、启动真空镀膜设备4对PVC薄膜1进行放卷，对PVC薄膜1的胶层表面进行镀铝膜，利用磁控溅射、蒸发或多弧离子镀的其中一种方法进行镀膜，镀膜靶材5采用合金铝靶或合金铝丝。通过控制电流6±0.1A和卷绕速度0.5～0.6m/min，保证胶层表面上物理沉积的铝膜厚度为0.004mm。
S5、将步骤S4中镀膜完成后的卷材放入高温烘箱内进行分解胶层，高温烘箱的加热温度为100～110℃，并持续保温至胶层完全分解。胶层分解后将铝膜6和PVC薄膜1进行单独复绕收卷。
S6、将收卷完成的铝膜6送入退火炉7内进行低温时效退火处理，其中退火炉7内低温时效处理的加热温度为350±20℃，低温时效处理的时间≥48h，处理完成得到符合强度(≥1Mpa)和韧性要求的铝膜半成品，并进行复绕收卷。
S7、对步骤S6中得到的铝膜半成品进行双面等离子清洗，得到厚度为0.004mm的超薄铝箔8。具体操作如下为将铝膜半成品的卷材进行放卷进入等离子清洗工位，等离子清洗工位包括两个上下对称设置的等离子清洗头9，铝膜半成品放卷经两个等离子清洗头9之间经过进行双面清洗，去除表面微量的氧化物，同时在清洗过程中还可对表面进行刻蚀，活化表面，有利于增加表面张力，其后收卷得到厚度为0.004mm的超薄铝箔8。
参见图2所示，上述制备方法制得的超薄铝箔8的厚度为0.004±0.0005mm，且超薄铝膜8的表面具有凹凸结构10，比表面积增加，从而增大了超薄铝箔8在后续使用过程中与浆料的接触面积，提高表面结合力。
实施例一
一种超薄铝箔制备方法，具体步骤如下：
S1、根据生产要求即超薄铝箔(0.004mm)的具体尺寸，准备长度对应的透明PVC薄膜卷材作为镀膜的基材，本次选择的PVC薄膜的厚度为0.3mm。
S2、PVC薄膜进入涂胶槽内，对PVC薄膜的一侧面进行均匀涂布易分解的有机胶水；
S3、涂胶完成后的PVC薄膜传送至加热温度为65℃的烘箱内进行烘干、固化，使得胶水在PVC薄膜的一侧面形成厚度为21μm的胶层，其后将PVC薄膜复绕在真空镀膜设备的放卷滚筒上，完成基材装料。
S4、启动真空镀膜设备对PVC薄膜进行放卷，对PVC薄膜的胶层表面进行镀铝膜，利用磁控溅射进行镀膜，本次镀膜靶材采用合金铝丝。通过控制电流6A和卷绕速度0.5m/min，保证胶层表面上物理沉积的铝膜厚度为0.004mm。
S5、将步骤S4中镀膜完成后的卷材放入高温烘箱内进行分解胶层，高温烘箱的加热温度为105℃，并持续保温至胶层完全分解。胶层分解后将铝膜和PVC薄膜进行单独复绕收卷。
S6、将收卷完成的铝膜送入退火炉内进行低温时效退火处理，其中退火炉内低温时效处理的加热温度为360℃，低温时效处理的时间≥48h，处理完成得到符合强度(≥1Mpa)和韧性要求的铝膜半成品，并进行复绕收卷。
S7、将铝膜半成品的卷材进行放卷进入等离子清洗工位，等离子清洗工位包括两个上下对称设置的等离子清洗头，铝膜半成品放卷经两个等离子清洗头之间经过进行双面清洗，去除表面微量的氧化物，同时在清洗过程中还可对表面进行刻蚀，活化表面，有利于增加表面张力，其后收卷得到厚度为0.004mm的超薄铝箔。
经上述制备方法制得的超薄铝箔进行实际测量，所得厚度为0.0042mm，符合超薄铝箔的厚度要求。同时，经观察超薄铝箔的表面确呈凹凸状，符合生产要求。
本发明提供的一种超薄铝箔制备方法较现有的轧制法工序更加简单、环保，有利于节能降本。同时生产所得的超薄铝箔可作为超级电容器中的铝箔载体，其具有的超薄、比表面积大的特点增加了后续使用中与浆料的接触面积，从而提高表面结合力，有效降低了在超级电容器等使用过程中出现刺穿、击穿的风险
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。
Claims (9)
1.一种超薄铝箔制备方法，其特征在于：包括步骤如下：
S1、根据生产要求准备长度对应的透明PVC薄膜卷材，作为镀膜的基材；
S2、PVC薄膜进入涂胶槽内，对PVC薄膜的一侧面进行均匀涂布易分解的有机胶水；
S3、涂胶完成后的PVC薄膜进行烘干、固化，使得胶水在PVC薄膜的一侧面形成胶层，其后将PVC薄膜复绕在真空镀膜设备的放卷滚筒上，完成基材装料；
S4、启动真空镀膜设备对PVC薄膜进行放卷，对PVC薄膜的胶层表面进行镀铝膜，通过控制电流和卷绕速度，保证胶层表面上物理沉积的铝膜厚度为0.004mm；
S5、将步骤S4中镀膜完成后的卷材放入高温烘箱内进行分解胶层，胶层分解后将铝膜和PVC薄膜进行单独复绕收卷；
S6、将收卷完成的铝膜进行低温时效退火处理，得到符合强度和韧性要求的铝膜半成品，并进行复绕收卷；
S7、对步骤S6中得到的铝膜半成品进行双面等离子清洗，得到厚度为0.004mm的超薄铝箔。
2.根据权利要求1所述的一种超薄铝箔制备方法，其特征在于：所述步骤S1中准备的PVC薄膜厚度为0.2～0.5mm。
3.根据权利要求1所述的一种超薄铝箔制备方法，其特征在于：所述步骤S3中启动温度为60～70℃的烘箱对步骤S2中所得的PVC薄膜进行高温烘干，使得PVC薄膜侧面的胶水充分固化形成厚度为20±2μm的胶层。
4.根据权利要求1所述的一种超薄铝箔制备方法，其特征在于：所述步骤S4中，利用磁控溅射、蒸发或多弧离子镀的其中一种方法进行镀膜，镀膜靶材采用合金铝靶或合金铝丝，电流控制在6±0.1A，卷绕速度控制在0.5～0.6m/min。
5.根据权利要求1所述的一种超薄铝箔制备方法，其特征在于：所述步骤S5中，高温烘箱内加热温度为100～110℃，并持续保温至胶层完全分解。
6.根据权利要求1所述的一种超薄铝箔制备方法，其特征在于：所述步骤S6中，所述退火炉内低温时效处理的加热温度为350±20℃，低温时效处理的时间≥48h，所得铝膜半成品的强度≥1Mpa。
7.根据权利要求1所述的一种超薄铝箔制备方法，其特征在于：所述步骤S7中，完成低温时效处理后的铝膜半成品的卷材进行放卷进入等离子清洗工位，等离子清洗工位包括两个上下对称设置的等离子清洗头，铝膜半成品放卷经两个等离子清洗头之间经过进行双面清洗，其后收卷得到厚度为0.004mm的超薄铝箔。
8.一种超薄铝箔，其特征在于：使用权利要求1～7任意一项所述的一种超薄铝箔制备方法制备所得，所述超薄铝箔的厚度为0.004mm，且所述超薄铝膜的表面具有凹凸结构。
9.根据权利要求8所述的一种超薄铝箔，其特征在于：所述超薄铝箔厚度为0.004±0.0005mm。
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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Effective date of registration: 20211209 Address after: No. 5-1, Zhongtian Road, development zone, Nantong City, Jiangsu Province, 226000 Patentee after: Zhongtian Chaorong Technology Co.,Ltd. Patentee after: ZHONGTIAN TECHNOLOGY FIBER POTICS Co.,Ltd. Patentee after: JIANGSU ZHONGTIAN TECHNOLOGY Co.,Ltd. Patentee after: JIANGDONG TECHNOLOGY Co.,Ltd. Address before: 226009 No. 6, Zhongtian Road, Nantong Economic and Technological Development Zone, Nantong City, Jiangsu Province Patentee before: ZHONGTIAN TECHNOLOGY FIBER POTICS Co.,Ltd. Patentee before: JIANGSU ZHONGTIAN TECHNOLOGY Co.,Ltd. Patentee before: JIANGDONG TECHNOLOGY Co.,Ltd. |
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| TR01 | Transfer of patent right |