CN113148712A - 一种薄膜卷对卷生产方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种薄膜卷对卷生产方法，第一步，上料；第二步，PET1表面离型膜的剥离；第三步，铜箔放卷纠偏装置；第四步，对接平台；第五步，贴合机构1；第六步，可升降式电解液槽：将通过贴合机构1贴合而成的上卷PET1、铜箔与下卷PET1送入电解液槽，进行电解，从而使得铜箔上的石墨烯层与PET1结合；第七步，风刀机构：电解后结合石墨烯的PET1、铜箔与PET2分别导向张力控制系统1、去离子水槽与PET2绕卷机构，在此过程中，分别采用冲击气流除去PET1、铜箔与PET2表面的水分，且导向张力控制系统1后的PET1、铜箔分别进入PET1收卷系统、铜箔收卷系统。本发明可大大提高薄膜卷对卷的生产效率，并具有较好的环保性。
Description
技术领域
本发明属于专用设备技术领域，具体涉及一种薄膜卷对卷生产方法。
背景技术
薄膜卷，通常是PET与石墨烯层贴合在一起，现有的对于薄膜卷的生产，存在着良品率低、污染严重等问题。
发明内容
因此，本发明的主要目的，在于解决上述问题，提供一种薄膜卷对卷生产方法。
为实现以上目的，本发明所采用的技术方案是提供一种薄膜卷对卷生产方法，包括如下步骤：
第一步，上料：通过卷轴分别放卷PET1、PET2、带有石墨烯层的铜箔；
第二步，PET1剥离：剥离PET1表面的离型膜；
第三步，铜箔放卷纠偏系统：铜箔放卷纠偏系统通过采用检测传感器感应铜箔边缘位置，实时调整铜箔卷轴的左右微量移动，从而控制放卷质量；
第四步，对接平台：为上卷PET1或铜箔尾端与下卷PET2或铜箔前端提供手动对接平台；对接平台设有校准机构，用于上卷料与下卷料对接左右位置的校准；
第五步，贴合机构1：用于贴合PET1、铜箔与PET2，铜箔处于PET1与PET2之间，使得PET1被剥离离型膜的表面与铜箔表面贴合；
第六步，可升降式电解液槽：将通过贴合机构1贴合而成的上卷PET1、铜箔与下卷PET1送入电解液槽，进行电解，从而使得铜箔上的石墨烯层与PET1结合；
第七步，风刀机构：电解后结合石墨烯的PET1、铜箔与PET2分别导向张力控制系统1、去离子水槽与PET2绕卷机构，在此过程中，分别采用冲击气流除去PET1、铜箔与PET2表面的水分，且导向张力控制系统1后的PET1、铜箔分别进入PET1收卷系统、铜箔收卷系统；
其中，（1）张力控制系统1：张力控制系统1用于PET1在行走时确保恒定张力，张力控制系统中的伺服电机采用恒定扭矩控制模式，控制PET1在行走时的恒定张力；
根据检测传感器感应张力控制机构的位置，调整张力控制系统1的主动轮线速度；
当下检测传感器感应到张力控制机构时，说明PET1张进状态，张力控制系统1的主动轮线速度需要作出调整，线速度调快；
当上检测传感器感应到张力控制机构时，说明PET1松弛状态，张力控制系统1的主动轮线速度需要作出调整，线速度调慢。
（2）PET2绕卷机构：用于PET2绕卷，辊轮采用伺服电机驱动转动，辊轮线速度可调，PET2绕卷机构伺服电机采用恒定扭矩控制模式，确保PET2绕卷时张力恒定；设有导向纠偏机构用于PET2绕卷时导向及左右微量移动，来控制绕卷质量；
（3）去离子水槽：去离子水槽尺寸为300*300*150 mm, 材料为PMMA；去离子水槽用于去除铜箔表面的吸附水中的离子态杂质，采用喷淋清洗的方式，前侧设置为可打开的门，便于人工引料，槽内设有液位传感器，用于检测溶液的液位，便于提示人工及时添加相应溶液；水槽内设有过滤装置，用于过滤溶液。
所述PET1收卷系统的具体步骤如下：
第一步，喷洒清洗水槽：对PET1进行喷淋清洗；
第二步，干燥装置：经喷淋清洗的PET1，采用冲击气流除去PET1表面的水分，并使得PET1进入干燥装置，从而对PET1进行干燥；
第三步：酸洗槽：对PET1进行酸洗；
第四步：去离子水槽：去离子水槽用于去除PET1表面的吸附水中的离子态杂质，采用喷淋清洗的方式，前侧设置为可打开的门，便于人工引料，槽内设有液位传感器，用于检测溶液的液位，便于提示人工及时添加相应溶液；
第五步：干燥装置：经喷淋清洗的PET1，采用冲击气流除去PET1表面的水分，并使得PET1进入干燥装置，从而对PET1进行干燥；
第六步，贴合机构2：用于PET1和离型膜的贴合；
第七步，成品绕卷机构：对PET1结合石墨烯层进行收卷；
所述铜箔收卷系统的具体步骤如下：
第一步，干燥装置：从去离子水槽中出来的铜箔，采用冲击气流除去铜箔表面的水分，并进入干燥装置，从而对铜箔进行干燥；
第二步，负极装置：干燥后的铜箔进入负极装置，用于转移正极，负极装置安装位置应高于铜箔下料卷半径，防止铜箔下料卷卷径过大时，铜箔与负极装置脱离；
第三步，铜箔绕卷机构：用于对铜箔绕卷。
本发明的有益效果是：
本发明的薄膜卷对卷生产方法，通过辊轮将两张PET与铜箔双面贴合，正面贴合的为PET1，反面贴合的为PET2。PET1/铜箔/PET2经导辊转移至电解池。在池中分开，经过电解将铜箔上石墨烯层转移到PET1上，其中PET1从右侧移出；铜箔/PET2从左侧移出，再经分离后PET2在电解池上方收卷，铜箔进入去离子水槽清洗，烘干收卷。PET1经喷洒清洗后烘干，再经过硝酸池酸洗、去离子水冲洗、烘干后，经辊轮与离型膜贴合，收卷，获得转移成品。
附图说明
图1是本发明薄膜卷对卷生产方法的工艺流程图；
图2是本发明薄膜卷对卷生产方法的上料步骤中的结构示意图；
图3是本发明薄膜卷对卷生产方法的铜箔放卷纠偏系统步骤中的结构示意图；
图4是本发明薄膜卷对卷生产方法的贴合机构1步骤中的结构示意图；
图5是本发明薄膜卷对卷生产方法的张力控制系统1步骤中的结构示意图；
图6是本发明薄膜卷对卷生产方法的成品绕卷机构中的调速装置及纠偏装置示意图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明：
请参阅图1至图6，本发明提供一种薄膜卷对卷生产方法，包括如下步骤：
第一步，上料：通过卷轴分别放卷PET1、PET2、带有石墨烯层的铜箔；
具体的，如图2所示，PET1卷轴、PET2卷轴和铜箔/石墨烯卷轴，采用可拆卸机构，便于上下料；卷轴设有阻尼，防止卷轴自转；在PET1卷轴、PET2卷轴和铜箔/石墨烯卷轴前侧设有检测传感器，用于检测缺料，报警提示换料；
检测传感器2采用测距传感器检测铜箔外径大小来判定是否缺料；
检测传感器1和检测传感器3检测材料为PET透明材质，采用特定波长的光传感器可以检测透明薄膜，选用透明检测型传感器检测PET外径大小来判定是否缺料；
第二步，PET1剥离：剥离PET1表面的离型膜；
具体的，采用可拆卸机构，便于上下料，采用伺服电机驱动转动，辊轮线速度可调，该机构用于剥离PET1表面的离型膜；离型膜剥离机构伺服电机采用恒定扭矩控制模式，确保离型膜绕卷时张力恒定（恒定张力小于可拆卸上料机构PET1卷轴的阻尼）；
第三步，铜箔放卷纠偏系统：铜箔放卷纠偏系统通过采用检测传感器感应铜箔边缘位置，实时调整铜箔卷轴的左右微量移动，从而控制放卷质量，检测精度0.1mm；
具体的，当右检测传感器点亮时，铜箔放卷纠偏机构往箭头1方向微量移动；当左检测传感器点亮时，铜箔放卷纠偏机构往箭头2方向微量移动，如图3所示；
因铜箔为不透明材质，选用光纤传感器感应物料边缘位置，检测精度在0.1mm；
第四步，对接平台：为上卷PET1或铜箔尾端与下卷PET2或铜箔前端提供手动对接平台；对接平台设有校准机构，用于上卷料与下卷料对接左右位置的校准；
第五步，贴合机构1：用于贴合PET1、铜箔与PET2，铜箔处于PET1与PET2之间，使得PET1被剥离离型膜的表面与铜箔表面贴合；
具体的，通过上下辊轮贴合，上下辊轮分别采用伺服电机驱动转动，辊轮线速度可调；上、下辊轮采用内置真空碳纤维加热管加热管壁，上下检测传感器采用红外感应检测上下辊轮温度，通过算法控制其辊轮温度；如图4所示；下辊轮设置为可上下移动机构，便于控制辊轮压制的压力、方便人工引料；该机构可实现压力（0.2 MPa以上）和温度控制（可加热，最高温度200℃）；
第六步，可升降式电解液槽：将通过贴合机构1贴合而成的上卷PET1、铜箔与下卷PET1送入电解液槽，进行电解，从而使得铜箔上的石墨烯层与PET1结合；
具体的，电解液槽尺寸为500*300*350 mm，材料为PMMA，电流和电压分别为0.4A和8V，电解液为硫酸钠溶液， 电解时间为2-5min；电解液槽通过伺服电机驱动实现其升降功能，当人工引料时，电解液槽下降让出引料空间；当引料完成后，电解液上升到工作位置；
电解液槽内设有液位传感器和电解液浓度检测传感器，检测溶液的液位和浓度，便于提示人工处理电解液；
电解液槽内设有铂电极，为正极；
第七步，风刀机构：电解后结合石墨烯的PET1、铜箔与PET2分别导向张力控制系统1、去离子水槽与PET2绕卷机构，在此过程中，分别采用冲击气流除去PET1、铜箔与PET2表面的水分，且导向张力控制系统1后的PET1、铜箔分别进入PET1收卷系统、铜箔收卷系统；
其中，（1）张力控制系统1：如图5所示，张力控制系统1用于PET1在行走时确保恒定张力，张力控制系统中的伺服电机采用恒定扭矩控制模式，控制PET1在行走时的恒定张力；
根据检测传感器感应张力控制机构的位置，调整张力控制系统1的主动轮线速度；
当下检测传感器感应到张力控制机构时，说明PET1张进状态，张力控制系统1的主动轮线速度需要作出调整，线速度调快；
当上检测传感器感应到张力控制机构时，说明PET1松弛状态，张力控制系统1的主动轮线速度需要作出调整，线速度调慢。
（2）PET2绕卷机构：用于PET2绕卷，辊轮采用伺服电机驱动转动，辊轮线速度可调，PET2绕卷机构伺服电机采用恒定扭矩控制模式，确保PET2绕卷时张力恒定；设有导向纠偏机构用于PET2绕卷时导向及左右微量移动，来控制绕卷质量；
（3）去离子水槽：去离子水槽尺寸为300*300*150 mm, 材料为PMMA；去离子水槽用于去除铜箔表面的吸附水中的离子态杂质，采用喷淋清洗的方式，前侧设置为可打开的门，便于人工引料，槽内设有液位传感器，用于检测溶液的液位，便于提示人工及时添加相应溶液；水槽内设有过滤装置，用于过滤溶液。
所述PET1收卷系统的具体步骤如下：
第一步，喷洒清洗水槽：对PET1进行喷淋清洗；
第二步，干燥装置：经喷淋清洗的PET1，采用冲击气流除去PET1表面的水分，并使得PET1进入干燥装置，从而对PET1进行干燥；
具体的，前侧设置为可打开的门，便于人工引料，干燥装置为鼓风干燥，带有加热元件和风扇；
在干燥装置中设有除雾装置，对干燥装置中产生的水雾进行吸收；
具体的，除雾器主要是由板片、支承装置构成；板片通常由高分子材料（如聚丙烯PP、FRP等）或不锈钢材料制作而成，一般分为流线型和折线型，可有效去除3--5um的雾滴；
第三步：酸洗槽：对PET1进行酸洗；
在酸洗槽内还设置有浓度检测传感器，用于检测溶液浓度；
第四步：去离子水槽：去离子水槽用于去除PET1表面的吸附水中的离子态杂质，采用喷淋清洗的方式；
具体的，前侧设置为可打开的门，便于人工引料，槽内设有液位传感器，用于检测溶液的液位，便于提示人工及时添加相应溶液；
第五步：干燥装置：经喷淋清洗的PET1，采用冲击气流除去PET1表面的水分，并使得PET1进入干燥装置，从而对PET1进行干燥；
具体的，前侧设置为可打开的门，便于人工引料，干燥装置为鼓风干燥，带有加热元件和风扇；
在干燥装置中设有除雾装置，对干燥装置中产生的水雾进行吸收；
具体的，除雾器主要是由板片、支承装置构成；板片通常由高分子材料（如聚丙烯PP、FRP等）或不锈钢材料制作而成，一般分为流线型和折线型，可有效去除3--5um的雾滴
第六步，贴合机构2：用于PET1和离型膜的贴合；
具体的，上下辊轮分别采用伺服电机驱动转动，辊轮线速度（0.5-2mm/s）可调；上、下辊轮采用内置真空碳纤维加热管加热管壁，上下检测传感器采用红外感应检测上下辊轮温度，通过算法控制其辊轮温度；如图3所示；下辊轮设置为可上下移动机构，便于控制辊轮压制的压力、方便人工引料；该机构可实现压力（0.2 MPa以上）和温度控制（可加热，最高温度200℃）；
离型膜的提供，是通过离型膜机构：用于离型膜脱离卷轴，有阻尼，其线速度与贴合机构2中辊轮线速度相匹配；
第七步，成品绕卷机构：对PET1结合石墨烯层进行收卷；
具体的，辊轮采用伺服电机驱动转动，辊轮绕卷线速度根据张力自动可调；通过伺服驱动可以上下移动、左右移动；
检测传感器6用于检测绕卷卷径，通过卷径大小，调整成品绕卷机构上下移动，确保成品处于水平状态；
成品绕卷机构伺服电机采用恒定扭矩控制模式，确保成品绕卷时张力恒定；
检测传感器6检测材料为PET透明材质，采用特定波长的光传感器可以检测透明薄膜，选用透明检测型传感器检测成品绕卷外径大小来判定是否需要卸料。
纠偏系统通过采用检测传感器感应物料边缘位置，实时调整成品绕卷机构左右微量移动，来控制绕卷质量；
当检测传感器7点亮时，成品绕卷机构往箭头1方向微量移动；当检测传感器8点亮时，成品绕卷机构往箭头2方向微量移动，如图6所示；
因成品为透明材质，选用光纤传感器感应物料边缘位置，检测精度在0.1mm。
所述铜箔收卷系统的具体步骤如下：
第一步，干燥装置：从去离子水槽中出来的铜箔，采用冲击气流除去铜箔 表面的水分，并进入干燥装置，从而对铜箔进行干燥；
具体的，前侧设置为可打开的门，便于人工引料，干燥装置为鼓风干燥， 带有加热元件和风扇；
在干燥装置中设有除雾装置，对干燥装置中产生的水雾进行吸收；
具体的，除雾器主要是由板片、支承装置构成；板片通常由高分子材料(如 聚丙烯PP、FRP等)或不锈钢材料制作而成，一般分为流线型和折线型，可有 效去除3--5um的雾滴；
第二步，负极装置：干燥后的铜箔进入负极装置，用于转移正极，负极装 置安装位置应高于铜箔下料卷半径，防止铜箔下料卷卷径过大时，铜箔与负极 装置脱离；
具体的，负极装置的安装位置应高于铜箔下料卷半径，防止铜箔下料卷卷 径过大时，铜箔与负极装置脱离；
第三步，铜箔绕卷机构：用于对铜箔绕卷。
本发明的薄膜卷对卷生产方法，张力控制系统采用张力控制机构及检测传感器来控制PET1行走张力，并使贴合机构1的辊轮线速度相匹配；其他绕卷机构伺服电机采用恒定扭矩控制模式，确保绕卷时张力恒定。
本发明的薄膜卷对卷生产方法，具有纠偏系统，通过采用检测传感器感应物料边缘位置，实时调整成品绕卷机构微量移动，来控制绕卷质量。
本发明的薄膜卷对卷生产方法，电解槽采用升降式结构，采用伺服电机驱动完成电解槽升降，方便人工引料时操作。
本发明的薄膜卷对卷生产方法，各部件采用耐水、耐腐蚀材料；耐腐蚀轴承采用SKF（法国）陶瓷轴承，陶瓷几乎不怕腐蚀，所以，陶瓷滚动轴承适宜于在布满腐蚀性介质的恶劣条件下作业；耐腐蚀辊轮采用三元乙丙胶辊轮，具有良好的耐氧化、耐腐蚀性、耐溶剂性、耐臭氧老化、耐候性和极好的电绝缘性，可在－65℃—140℃下长期工作，绝缘性能优良；耐高温辊轮采用不锈钢辊轮，其具有良好热传导性能。
本发明的薄膜卷对卷生产方法，具有多个检测型传感器，其中透明型检测 传感器适合于：半透明、透明材料，优势在于既可以检测不易变形的透明材料, 也可以检测易变形的透明材料，如摆动的薄膜，以及更复杂环境下的透明体。 各种透明玻璃检测(包括试管)、薄膜检测(包括晃动的薄膜)、矿泉水瓶(包括有 液体晃动)等等透明检测场合；
步骤一的上料中的检测传感器1、3及成品绕卷机构中的检测传感器6可根 据检测距离选择不同型号的透明检测型传感器；
光纤传感器通过测试，可以用来检测透明膜的边缘位置，检测精度在0.1mm 左右。纠偏系统中的检测传感器可选用光纤传感器。
以上对本发明实施例所提供的薄膜卷对卷生产方法进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明所揭示的技术方案；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为本发明的限制。
Claims (8)
1.一种薄膜卷对卷生产方法，其特征在于：包括如下步骤：
第一步，上料：通过卷轴分别放卷PET1、PET2、带有石墨烯层的铜箔；
第二步，PET1剥离：剥离PET1表面的离型膜；
第三步，铜箔放卷纠偏系统：铜箔放卷纠偏系统通过采用检测传感器感应铜箔边缘位置，实时调整铜箔卷轴的左右微量移动，从而控制放卷质量；
第四步，对接平台：为上卷PET1或铜箔尾端与下卷PET2或铜箔前端提供手动对接平台；对接平台设有校准机构，用于上卷料与下卷料对接左右位置的校准；
第五步，贴合机构1：用于贴合PET1、铜箔与PET2，铜箔处于PET1与PET2之间，使得PET1被剥离离型膜的表面与铜箔表面贴合；
第六步，可升降式电解液槽：将通过贴合机构1贴合而成的上卷PET1、铜箔与下卷PET1送入电解液槽，进行电解，从而使得铜箔上的石墨烯层与PET1结合；
第七步，风刀机构：电解后结合石墨烯的PET1、铜箔与PET2分别导向张力控制系统1、去离子水槽与PET2绕卷机构，在此过程中，分别采用冲击气流除去PET1、铜箔与PET2表面的水分，且导向张力控制系统1后的PET1、铜箔分别进入PET1收卷系统、铜箔收卷系统。
2.根据权利要求1所述的薄膜卷对卷生产方法，其特征在于：第七步中，所述张力控制系统1用于PET1在行走时确保恒定张力，张力控制系统中的伺服电机采用恒定扭矩控制模式，控制PET1在行走时的恒定张力；根据检测传感器感应张力控制机构的位置，调整张力控制系统1的主动轮线速度；
当下检测传感器感应到张力控制机构时，说明PET1张进状态，张力控制系统1的主动轮线速度需要作出调整，线速度调快；
当上检测传感器感应到张力控制机构时，说明PET1松弛状态，张力控制系统1的主动轮线速度需要作出调整，线速度调慢。
3.根据权利要求1所述的薄膜卷对卷生产方法，其特征在于：第七步中，所述PET2绕卷机构用于PET2绕卷，包括辊轮、驱动辊轮的伺服电机以及导向纠偏机构，辊轮线速度可调，伺服电机采用恒定扭矩控制模式，确保PET2绕卷时张力恒定；导向纠偏机构用于PET2绕卷时导向及左右微量移动，来控制绕卷质量。
4.根据权利要求1所述的薄膜卷对卷生产方法，其特征在于：第七步中，所述去离子水槽尺寸为300*300*150 mm, 材料为PMMA；去离子水槽用于去除铜箔表面的吸附水中的离子态杂质，采用喷淋清洗的方式，前侧设置为可打开的门，便于人工引料，槽内设有液位传感器，用于检测溶液的液位，便于提示人工及时添加相应溶液；水槽内设有过滤装置，用于过滤溶液。
5.根据权利要求1所述的薄膜卷对卷生产方法，其特征在于：所述PET1收卷系统的具体工作步骤如下：
第一步，喷洒清洗水槽：对PET1进行喷淋清洗；
第二步，干燥装置：经喷淋清洗的PET1，采用冲击气流除去PET1表面的水分，并使得PET1进入干燥装置，从而对PET1进行干燥；
第三步：酸洗槽：对PET1进行酸洗；
第四步：去离子水槽：去离子水槽用于去除PET1表面的吸附水中的离子态杂质，采用喷淋清洗的方式，前侧设置为可打开的门，便于人工引料，槽内设有液位传感器，用于检测溶液的液位，便于提示人工及时添加相应溶液；
第五步：干燥装置：经喷淋清洗的PET1，采用冲击气流除去PET1表面的水分，并使得PET1进入干燥装置，从而对PET1进行干燥；
第六步，贴合机构2：用于PET1和离型膜的贴合；
第七步，成品绕卷机构：对PET1结合石墨烯层进行收卷。
6.根据权利要求1所述的薄膜卷对卷生产方法，其特征在于：所述铜箔收卷系统的具体工作步骤如下：第一步，干燥装置：从去离子水槽中出来的铜箔，采用冲击气流除去铜箔表面的水分，并进入干燥装置，从而对铜箔进行干燥；
第二步，负极装置：干燥后的铜箔进入负极装置；
第三步，铜箔绕卷机构：用于对铜箔绕卷。
7.根据权利要求5所述的薄膜卷对卷生产方法，其特征在于：第二步及第五步中，干燥装置为一前侧设置为可打开的门的箱体结构，内部设有鼓风机，并带有加热元件和风扇；在干燥装置中设有除雾装置，对干燥装置中产生的水雾进行吸收；所述除雾器包括板片与支承装置；所述板片由高分子材料或不锈钢材料制作而成，分为流线型和折线型，可有效去除3--5um的雾滴。
8.根据权利要求6所述的薄膜卷对卷生产方法，其特征在于：第一步中，干燥装置为一前侧设置为可打开的门的箱体结构，内部设有鼓风机，并带有加热元件和风扇；在干燥装置中设有除雾装置，对干燥装置中产生的水雾进行吸收；所述除雾器包括板片与支承装置；所述板片由高分子材料或不锈钢材料制作而成，分为流线型和折线型，可有效去除3--5um的雾滴。
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| CN114455361A (zh) * | 2022-02-12 | 2022-05-10 | 安徽风正新材料科技有限公司 | 一种可自动调节铝箔表面张力的放卷设备 |
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2020
- 2020-12-31 CN CN202011634358.1A patent/CN113148712A/zh active Pending
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