一种超薄基膜的连续式卷绕真空镀膜方法技术

本发明专利技术公开一种超薄基膜的连续式卷绕真空镀膜方法，用于新能源动力电池领域中在柔性基膜上制备多层膜层，主要包括：（1）将基膜放置在真空镀膜机的放卷室中的放卷辊上，关闭真空室，对真空室进行抽真空；（2）在真空环境中采用真空穿膜机构使基膜在卷绕系统上真空穿膜；（3）当真空镀膜机的真空蒸发镀膜室和磁控溅射镀膜室中的真空度达到工艺要求时，启动卷绕系统、蒸发装置和磁控靶；磁控溅射镀膜室竖直立式排布，真空蒸发镀膜室呈层叠排布于磁控溅射镀膜室的两侧；基膜走膜依次经过一侧的真空蒸发镀膜室、磁控溅射镀膜室和另一侧的真空蒸发镀膜室，分别进行蒸发镀膜和磁控溅射镀膜，实现在基膜的两面分别镀制多层膜层。

【技术实现步骤摘要】
一种超薄基膜的连续式卷绕真空镀膜方法
本专利技术属于新能源动力电池的先进制造
，特别涉及一种应用于新能源动力电池制造的超薄基膜的连续式卷绕真空镀膜方法以及方法中使用的双面多工位卷绕式真空镀膜机。
技术介绍
随着光学薄膜技术以及半导体科技的发展，真空镀膜技术在生产中的应用也越来越广泛与重要，而真空蒸发镀膜是发展最早、最普遍、应用最广泛的真空镀膜工艺。真空蒸发镀膜机的种类很多，型式各异，其中以间歇式真空蒸发镀膜机发展历史最久远，但由于其无法进行连续镀膜、镀膜面积小、生产效率低等缺点，难以满足大面积柔性薄膜镀膜生产的应用，与之相比，连续式卷绕真空镀膜机则由于其速度快、高效率、低成本而逐渐流行，广泛应用于大面积柔性薄膜的生产之中。柔性薄膜基底材料的选择多种多样，市场上应用广泛的有PC、PI、PVC、PMMA、PET等等，这些材料会受温度升高影响而产生热应力，从而改变其形状，且随着温升增加而变形加剧，而较薄的基膜的热应力形变会更加明显。由于在真空蒸发镀膜中材料蒸发的加热温度普遍在1000℃以上，因此目前常规的卷绕镀膜机只能镀厚度在50微米至200微米之间的常规柔性基膜。近年来，随着新能源动力电池需求的迅猛发展，对在厚度小于20微米的超薄柔性基膜上制备膜层的需求日益体现。在对这类超薄柔性基膜进行蒸发镀膜时，基膜很容易在较高的镀膜加热环境温度中发生变形褶皱，甚至会因为形变过度而导致薄膜基膜断裂，严重影响生产效率和产品质量。另一方面，卷绕镀膜在真空镀膜开始前一般需要进行穿膜工序，在现有的卷绕镀膜设备中，大多需要打开真空室，在大气环境下通过人工或者某些机构在卷绕系统中穿膜，这种方法会使基膜和真空镀膜机内部长时间暴露在大气环境中，特别是当卷绕镀膜模块较多、穿膜路径比较复杂时，对设备和柔性镀膜产品品质会带来较为严重的影响。
技术实现思路
为解决上述问题，本专利技术提供一种超薄基膜的连续式卷绕真空镀膜方法以及方法中使用的双面多工位卷绕式真空镀膜机，适用于新能源电池领域、特别是新能源动力电池领域中在柔性基膜上制备多层膜层，也可应用于光学薄膜及电子半导体等领域。一种超薄基膜的连续式卷绕真空镀膜方法，采用上述的双面多工位卷绕式真空镀膜机实施，该真空镀膜方法主要包括：（1）将基膜放置在真空镀膜机的放卷室中的放卷辊上，关闭真空室，启动真空系统，对真空室进行抽真空；（2）在真空环境中采用真空穿膜机构使基膜在卷绕系统上真空穿膜；（3）当真空镀膜机的真空蒸发镀膜室和磁控溅射镀膜室中的真空度达到工艺要求时，启动卷绕系统、蒸发装置和磁控靶；磁控溅射镀膜室竖直立式排布，位于真空镀膜机的中部，磁控溅射镀膜室内设置有2对以上的磁控靶，磁控靶相对布置，分别位于基膜在磁控溅射镀膜室内走行路径的两侧；真空蒸发镀膜室有2-10个，呈层叠分两列排布于磁控溅射镀膜室的两侧，可以对基膜的进行双面镀膜；卷绕系统引导基膜走膜依次经过一侧的真空蒸发镀膜室、磁控溅射镀膜室和另一侧的真空蒸发镀膜室，分别进行蒸发镀膜和磁控溅射镀膜，结合卷绕系统各辊的布置实现在基膜的两面分别镀制多层膜层。所述的基膜为厚度20微米以下的柔性基膜；优选地，所述的基膜为厚度10微米以下的柔性基膜。在两列真空蒸发镀膜室之间设置的磁控溅射镀膜室中，基膜结合在辊间的走膜切换基膜的朝向，切换在后续的蒸发镀膜中的镀膜面。每相邻的2对磁控靶之间都设置有调距辊，调距辊将基膜夹在中间，用于调节基膜与磁控靶间的距离，还可以对基膜进行定位，使其保持平直。镀膜时，磁控溅射镀膜室的工作真空度为1×10-2-1Pa范围内，真空蒸发镀膜室的工作真空度为1×10-3-6×10-1Pa范围内。在不同的真空蒸发镀膜室中蒸发镀膜的蒸发材料可不同。基膜在真空蒸发镀膜室中要依次经过前预冷辊、主辊和后预冷辊；位于蒸发装置上方的主辊承载需要进行蒸发镀膜工序的基膜，主辊内部通入循环冷却液，对基膜进行-150℃至-220℃的深冷处理；前预冷辊和后预冷辊的冷却温度为0℃至15℃。一般的卷绕蒸发镀膜方法大多采用水冷辊对蒸发镀膜中的基膜进行冷却，其冷却温度无法低于零度，这种冷却形式对于厚度在50~200微米之间的常规柔性基膜还能达到尚可的冷却效果，但对于厚度在20微米以下的超薄基膜则无法提供令人满意的冷却效果，容易导致超薄薄膜发生较严重的热变形。通过数据发现采用水冷辊只能保证20微米基底薄膜15%的成品率，成膜质量低下的部分均是发生褶皱变形，甚至出现断裂现象。为解决目前常规的卷绕蒸发镀膜方法无法满足厚度小于20微米的柔性基膜进行蒸发镀膜的问题，本专利技术采用冷却温度达到-150至-220℃的深冷辊作为蒸发镀的主辊，并在主辊前后分别设置前预冷辊和后预冷辊，分别在镀膜前、镀膜中、镀膜后的位置对基膜进行冷却，保证超薄柔性基膜在多道蒸发镀膜工序的持续高温环境中仍能保持合格的稳定性和完整性，达到让人满意的高品质和高成品率。完成双面镀膜的基膜在收卷室内被收卷辊收起之前还要经过表面温度为室温的恒温冷却辊；恒温冷却辊为3~6个。在本真空镀膜方法中的各真空蒸发镀膜室内设置有隔板，将真空蒸发镀膜室分隔为蒸发装置所在的蒸发区和另一侧的卷绕区，主辊分跨卷绕区和蒸发区。在蒸发镀膜过程中，蒸发区的温度可达1000-1800℃，而卷绕区的温度则不超过500℃，由于卷绕区和蒸发区之间存在较大温差，在卷绕区一侧的主辊表面非常容易冷凝形成小液滴，若液滴长期积聚将导致基膜与主辊之间出现滑移，轻则使基膜质量受损，重则会导致机械故障、加工中断。为解决这一问题，本真空镀膜方法在主辊背向蒸发装置的一侧设置有抗凝结系统，在基膜进行蒸发镀膜时，通过抗凝结系统对主辊表面进行水汽去除处理；抗凝结系统包括软毛刷、毛细管组、蓄水槽和气液分离通道；软毛刷具有高亲水性，能够持续从主辊表面吸收微小水珠，软毛刷根部与毛细管组相连；毛细管组由2根以上的毛细管组成，毛细管组的另一端连接有气液分离通道。毛细管的内径为0.05-0.2mm，气液分离通道的管路内径从毛细管内径骤然增大，气液分离通道的管路内径为10-20mm。毛细管组通过毛细作用将软毛刷吸收的水分持续输送至气液分离通道，水汽在气液分离通道中发生气液分离，然后水被收集到设置在气液分离通道末端的蓄水槽内。虽然现有技术的少数设备采用表面涂层的方式在冷却辊表面添加特殊的氧化涂层来抑制辊体表面水汽的凝结，但是该方法存在一定缺陷：镀膜机在加工生产过程中往往需要持续较长时间，当加工时间过长时，氧化层保护膜的防护效果会饱和，无法持续有效地抑制或去除水汽在冷却辊体表面的凝结。另外，特殊氧化层保护膜会随着使用出现损耗，时间一长将无法达到满意效果，无法彻底解决水汽凝结的技术问题。本专利技术的抗凝结系统采用物理方式吸收并排除辊体表面的微小液滴，通过维持泵将所吸收的水汽排出，因此不存在饱和问题，通过创造性技术方案彻底解决了这一技术问题。为解决常规镀膜方法中穿膜工序需要打开真空室操作的问题，避免蒸发装置、磁控靶、传动辊等真空镀膜设备的核心真空部件以及展开状态下的柔性基膜长时间暴露在大气环境中，本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种超薄基膜的连续式卷绕真空镀膜方法，采用一种双面多工位卷绕式的真空镀膜机实施，该真空镀膜方法主要包括：/n（1）将基膜放置在真空镀膜机的放卷室中的放卷辊上，关闭真空室，对真空室进行抽真空；/n（2）在真空环境中采用真空穿膜机构使基膜在卷绕系统上真空穿膜；/n（3）当真空镀膜机的真空蒸发镀膜室和磁控溅射镀膜室中的真空度达到工艺要求时，启动卷绕系统、蒸发装置和磁控靶；磁控溅射镀膜室竖直立式排布，位于真空镀膜机的中部，磁控溅射镀膜室内设置有2对以上的磁控靶，磁控靶相对布置，分别位于基膜在磁控溅射镀膜室内走行路径的两侧；真空蒸发镀膜室有2-10个，呈层叠分两列排布于磁控溅射镀膜室的两侧；卷绕系统引导基膜走膜依次经过一侧的真空蒸发镀膜室、磁控溅射镀膜室和另一侧的真空蒸发镀膜室，分别进行蒸发镀膜和磁控溅射镀膜，结合卷绕系统各辊的布置实现在基膜的两面分别镀制多层膜层。/n

【技术特征摘要】
1.一种超薄基膜的连续式卷绕真空镀膜方法，采用一种双面多工位卷绕式的真空镀膜机实施，该真空镀膜方法主要包括：
（1）将基膜放置在真空镀膜机的放卷室中的放卷辊上，关闭真空室，对真空室进行抽真空；
（2）在真空环境中采用真空穿膜机构使基膜在卷绕系统上真空穿膜；
（3）当真空镀膜机的真空蒸发镀膜室和磁控溅射镀膜室中的真空度达到工艺要求时，启动卷绕系统、蒸发装置和磁控靶；磁控溅射镀膜室竖直立式排布，位于真空镀膜机的中部，磁控溅射镀膜室内设置有2对以上的磁控靶，磁控靶相对布置，分别位于基膜在磁控溅射镀膜室内走行路径的两侧；真空蒸发镀膜室有2-10个，呈层叠分两列排布于磁控溅射镀膜室的两侧；卷绕系统引导基膜走膜依次经过一侧的真空蒸发镀膜室、磁控溅射镀膜室和另一侧的真空蒸发镀膜室，分别进行蒸发镀膜和磁控溅射镀膜，结合卷绕系统各辊的布置实现在基膜的两面分别镀制多层膜层。


2.根据权利要求1所述的超薄基膜的连续式卷绕真空镀膜方法，其特征在于：基膜在真空蒸发镀膜室中要依次经过前预冷辊、主辊和后预冷辊；位于蒸发装置上方的主辊承载需要进行蒸发镀膜工序的基膜，主辊内部通入循环冷却液，对基膜进行-150℃至-220℃的深冷处理；前预冷辊和后预冷辊的冷却温度为0℃至15℃。


3.根据权利要求2所述的超薄基膜的连续式卷绕真空镀膜方法，其特征在于：所述的基膜为厚度20微米以下的柔性基膜。


4.根据权利要求2所述的超薄基膜的连续式卷绕真空镀膜方法，其特征在于：完成双面镀膜的基膜在收卷室内被收卷辊收起之前还要经过表面温度为室温的恒温冷却辊；恒温冷却辊为3~6个。


5.根据权利要求2所述的超薄基膜的连续式卷绕真空镀膜方法，其特征在于：在主辊背向蒸发装置的一侧设置有抗凝结系统，在基膜进行蒸发镀膜时，通过抗凝结系统对主辊表面进行水汽去除处理；抗凝结系统包括软毛刷、毛细管组、蓄水槽和气液分离通道；软毛刷具有高亲水性...

【专利技术属性】
技术研发人员：李成林，杜雪峰，郝明，
申请(专利权)人：辽宁分子流科技有限公司，
类型：发明
国别省市：辽宁;21