高附着性铝层电子复合铝膜、生产设备及其生产工艺的制作方法

1.本发明涉及铝膜技术领域，具体涉及一种高附着性铝层电子复合铝膜、生产设备及其生产工艺。


背景技术：

2.汽车电动化方向发展已成为全球共识。全球各主要经济体均出台相关政策引导、支持新能源汽车产业发展，而作为新能源汽车中的核心电池，如何在有限的汽车空间中将电池尺寸减小，同等空间电池容量增加，从而提高电池性能，是广大新能源汽车制造厂及各大电池制造商的研发、提高方向。在新能源汽车所用的电池中，电池正负极使用铝箔及铜箔作为正负极材料，厚度高，强度低，导致电池重量大，且电池受撞击时易发生电池液泄露。如采用电子复合铝膜替代传统铝箔，其厚度可降至铝箔的1/2，且重量更轻，可增加同等体积的电池容量，后期加工中的抗拉伸强度高，也大幅提高新能源汽车电池的安全性。故pet复合铝膜，是电池(铝箔和铜箔)的良好替代材料，对提升锂电池能量密度及安全性，降低成本具有重要的意义和市场前景。pet膜可直接进行镀铝，但其铝层结合力仅为1n/15mm，通过电晕及低温等离子体等方法提高pet表面极性后，其铝层强度可达2n/15mm，但此二种方法生产的复合铝膜，均存在膜存放后，铝层强度下降的问题。


技术实现要素：

3.鉴于以上所述，本发明提供一种高附着性铝层电子复合铝膜，其重量轻，强度高，可替代新能源电池中使用的铝箔，降低了成本，提升了锂电池能量密度及安全性。
4.本发明的技术方案：
5.本发明提供一种高附着性铝层电子复合铝膜，包括pet基膜、聚氨酯涂层及镀铝层，采用低温等离子体对pet基膜的上下表面进行改性以形成粗糙表面，在所述粗糙表面涂布形成聚氨酯涂层，镀铝层以真空镀铝方式形成于聚氨酯涂层上。
6.进一步地，所述镀铝层厚度达1000i。
7.本发明还提供一种生产设备，用于生产上述的高附着性铝层电子复合铝膜，包括沿加工方向依次设置的膜放卷装置、低温等离子气体发生器、涂层涂布装置、涂层烘干装置及膜收卷装置；
8.膜放卷装置用于将成卷的pet基膜沿带状展开输入低温等离子气体发生器进行处理；
9.低温等离子气体发生器用于通过低温等离子体对pet基膜上下表面进行改性处理并传送至涂层涂布装置；
10.涂层涂布装置用于将表面改性处理后的pet基膜的上下表面涂布形成聚氨酯涂层并传送至涂层烘干装置；
11.涂层烘干装置用于将涂布有聚氨酯涂层的pet基膜进行烘干并传送至膜收卷装置；
12.膜收卷装置用于将烘干的涂布有聚氨酯涂层的pet基膜收集成卷。
13.进一步地，所述膜放卷装置包括放卷架、放卷轴及放卷驱动机构，放卷轴水平可旋转地安装于放卷架上，放卷驱动机构安装于放卷架上，且与放卷轴连接以驱动放卷轴旋转，从而带动套设于放卷轴上的成卷的pet基膜放卷。
14.进一步地，所述低温等离子气体发生器包括发生器主体及两个传送辊，发生器主体的两端分别开设有进料口及出料口，两个传送辊分别设置于发生器主体的两端，以供传送pet基膜进入发生器主体内进行处理后输出至涂层涂布装置。
15.进一步地，所述涂层涂布装置包括涂料容器及两个涂布辊，涂料容器用于盛装聚氨酯涂料，两个涂布辊上下相切布置，下方的涂布辊浸入涂料容器的聚氨酯涂料中，以供表面改性处理后的pet基膜夹持于两个涂布辊之间涂布并传送。
16.进一步地，所述涂层烘干装置包括烘干箱及两个输送辊，烘干箱内形成有烘干空间，烘干空间内具有加热装置及风扇以加热烘干，烘干箱的两端分别开设有连通烘干空间的进料口入出料口，两个输送辊分别安装于烘干箱的两端，以传送涂布有聚氨酯涂层的pet基膜进入烘干空间内烘干后并输出至膜收卷装置。
17.进一步地，所述膜收卷装置包括收卷架、收卷轴及收卷驱动件，收卷轴水平可旋转地安装于收卷架上，收卷驱动件安装于收卷架上且与收卷轴连接，以驱动收卷轴旋转。
18.进一步地，还包括真空镀铝设备，以将烘干的涂布有聚氨酯涂层的pet基膜卷材进行真空镀铝，镀铝层采用多组全自动送丝装置，每组送丝机构可单独调节送丝速度，通过红外系统在线检测镀铝层厚度，并将检测结果传输至plc中，plc自动调快或调慢送丝速度，以达到镀铝层厚度均匀。
19.本发明还提供一种生产工艺，用于生产上述的高附着性铝层电子复合铝膜，包括如下步骤：
20.通过低温等离子体对pet基膜的上下表面进行改性处理，温度为40至70度；
21.将改性处理后的pet基膜的上下表面涂布形成聚氨酯涂层；
22.将聚氨酯涂层进行烘干；
23.在聚氨酯涂层上进行真空镀铝。
24.本发明的有益效果：
25.本发明提供一种高附着性铝层电子复合铝膜，采用低温等离子体对pet基膜的上下表面进行改性以形成粗糙表面，低温等离子体处理使pet基膜的上下表面引入的大量含氧极性基团(如c-o/c-n.c＝o、c＝o-o等)，使pet基膜上下表面粗糙大幅提高，表面自由能也得到相应提高，表面自由能的提高势必带来其表面润湿性、可粘接性以等使用性能的明显改善，有利于粗糙表面与涂料结合。通过在所述粗糙表面涂布形成聚氨酯涂层，聚氨酯涂层的分子结构中除了带有相当数量的聚氨基甲酸酯键，还带有脲键、醚键、酯键、脲基甲酸酯键，其固化后的涂层具备优良的耐磨性能、耐蚀性、耐化学品性、耐温性及弹性等优势，与铝层结合力稳定在4.0n/15mm，可保障后期加工不掉铝。本发明高附着性铝层电子复合铝膜，其重量轻，强度高，可替代新能源电池中使用的铝箔，有利于降低成本，提升锂电池能量密度及安全性。
26.本发明的优选实施方案及其有益效果，将结合具体实施方式进一步详细说明。
附图说明
27.附图是用来提供对本发明的进一步理解，并构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本发明，但不应构成对本发明的限制。在附图中，
28.图1为本发明高附着性铝层电子复合铝膜的结构示意图；
29.图2为本发明高附着性铝层电子复合铝膜的生产设备的结构示意图；
30.图3为处理前pet基膜表面显微镜图；
31.图4为处理后pet基膜表面显微镜图；
32.图5处理前pet基膜粗糙度检测数据图；
33.图6处理后pet基膜粗糙度检测数据图。
34.附图标号说明：pet基膜1、聚氨酯涂层2、镀铝层3、膜放卷装置10、低温等离子气体发生器20、涂层涂布装置30、涂层烘干装置40、膜收卷装置50。
具体实施方式
35.以下结合附图对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。
36.请参阅图1，本发明提供一种高附着性铝层电子复合铝膜，包括pet基膜1、聚氨酯涂层2及镀铝层3，采用低温等离子体对pet基膜1的上下表面进行改性以形成粗糙表面，在所述粗糙表面涂布形成聚氨酯涂层2，镀铝层3以真空镀铝方式形成于聚氨酯涂层2上。
37.本发明提供一种高附着性铝层电子复合铝膜，采用低温等离子体对pet基膜1的上下表面进行改性以形成粗糙表面，低温等离子体处理使pet基膜1的上下表面引入的大量含氧极性基团(如c-o/c-n.c＝o、c＝o-o等)，使pet基膜1上下表面粗糙大幅提高，表面自由能也得到相应提高，表面自由能的提高势必带来其表面润湿性、可粘接性以等使用性能的明显改善，有利于粗糙表面与涂料结合。通过在所述粗糙表面涂布形成聚氨酯涂层2，聚氨酯涂层2的分子结构中除了带有相当数量的聚氨基甲酸酯键，还带有脲键、醚键、酯键、脲基甲酸酯键，其固化后的涂层具备优良的耐磨性能、耐蚀性、耐化学品性、耐温性及弹性等优势，与铝层结合力稳定在4.0n/15mm，可保障后期加工不掉铝。本发明高附着性铝层电子复合铝膜，其重量轻，强度高，可替代新能源电池中使用的铝箔，有利于降低成本，提升锂电池能量密度及安全性。
38.镀铝层3采用真空镀铝方式进行生产，厚度达1000i，提高了镀铝层3的附着力，剥离强度达4n/15mm以上,由于镀铝层3牢度高，可增加镀铝层3厚度而不会出现脱铝，延长复合铝膜内容物的保质期，并具备良好导电性能。
39.请参阅图2，本发明还提供一种高附着性铝层电子复合铝膜的生产设备，包括沿加工方向依次设置的膜放卷装置10、低温等离子气体发生器20、涂层涂布装置30、涂层烘干装置40及膜收卷装置50。
40.膜放卷装置10用于将成卷的pet基膜1沿带状展开输入低温等离子气体发生器20进行处理。膜放卷装置10包括放卷架、放卷轴及放卷驱动机构，放卷轴水平可旋转地安装于放卷架上，放卷驱动机构安装于放卷架上，且与放卷轴连接以驱动放卷轴旋转，从而带动套设于放卷轴上的成卷的pet基膜1放卷。
41.低温等离子气体发生器20用于通过低温等离子体对pet基膜1上下表面进行改性
处理并传送至涂层涂布装置30，使pet基膜1上下表面引入的大量含氧极性基团(如c-o/c-n.c＝o、c＝o-o等)，使pet基膜1上下表面粗糙大幅提高，表面自由能也得到相应提高。低温等离子气体发生器20包括发生器主体及两个传送辊，发生器主体的两端分别开设有进料口及出料口，两个传送辊分别设置于发生器主体的两端，以供传送pet基膜1进入发生器主体内进行处理后输出至涂层涂布装置30。
42.涂层涂布装置30用于将表面改性处理后的pet基膜1的上下表面涂布形成聚氨酯涂层2并传送至涂层烘干装置40。涂层涂布装置30包括涂料容器及两个涂布辊，涂料容器用于盛装聚氨酯涂料，两个涂布辊上下相切布置，下方的涂布辊浸入涂料容器的聚氨酯涂料中，以供表面改性处理后的pet基膜1夹持于两个涂布辊之间涂布并传送。
43.涂层烘干装置40用于将涂布有聚氨酯涂层2的pet基膜1进行烘干并传送至膜收卷装置50。涂层烘干装置40包括烘干箱及两个输送辊，烘干箱内形成有烘干空间，烘干空间内具有加热装置及风扇以加热烘干，烘干箱的两端分别开设有连通烘干空间的进料口入出料口，两个输送辊分别安装于烘干箱的两端，以传送涂布有聚氨酯涂层2的pet基膜1进入烘干空间内烘干后并输出至膜收卷装置50。优选地，烘干箱的长度为15米，沿pet基膜1前进方向依次分为升温段、高温段及低温段，升温段的温度为90至120度，高温段的温度为130至140度，低温段的温度为90至100度，pet基膜1的前进速度为90至100米/分钟。这样，有利于聚氨酯涂层2的快速烘干，提高烘干质量，保证聚氨酯涂层2与pet基膜1的结合强度。
44.膜收卷装置50用于将烘干的涂布有聚氨酯涂层2的pet基膜1收集成卷。膜收卷装置50包括收卷架、收卷轴及收卷驱动件，收卷轴水平可旋转地安装于收卷架上，收卷驱动件安装于收卷架上且与收卷轴连接，以驱动收卷轴旋转。将收卷筒套入收卷轴上，将烘干的涂布有聚氨酯涂层2的pet基膜1带头粘附于收卷筒外周面，通过收卷轴带动收卷筒旋转，从而将烘干的涂布有聚氨酯涂层2的pet基膜1不断缠绕于收卷筒上，形成烘干的涂布有聚氨酯涂层2的pet基膜1卷材。
45.本发明高附着性铝层电子复合铝膜的生产设备，还包括真空镀铝设备，以将烘干的涂布有聚氨酯涂层2的pet基膜1卷材进行真空镀铝。用真空镀铝方式进行生产，厚度达1000i，镀铝层3采用多组全自动送丝装置，不同组送丝机构可单独调节送丝速度，并通过红外系统在线检测镀铝层3厚度，并将检测结果传输至plc中，plc自动调快或调慢送丝速度，以达到镀铝层3厚度均匀。
46.本发明还提供一种高附着性铝层电子复合铝膜的生产工艺，包括如下步骤：
47.通过低温等离子体对pet基膜1的上下表面进行改性处理，温度为40至70度；
48.将改性处理后的pet基膜1的上下表面涂布形成聚氨酯涂层2；
49.将聚氨酯涂层2进行烘干；
50.在聚氨酯涂层2上进行真空镀铝。
51.pet基膜1表面光滑，其本身自由能较低，膜表面局部有极微量的杂质,故在后期加工上，涂料及润湿性、涂层结合力等加工性能较差，需对pet基膜1表面进行改性处理，使膜表面能增加，提高涂层结合力，亲水性大幅提高以提高涂层润湿性。
52.低温等离子体对pet基膜1表面进行改性，等离子体处理使膜表面引入的大量含氧极性基团(如c-o/c-n.c＝o、c＝o-o等)，使pet基膜1表面粗糙大幅提高，表面自由能也得到相应提高，表面自由能的提高势必带来其表面润湿性、可粘接性等使用性能的明显改善，利
于pet基膜1表面涂料结合。图3给出了处理前pet基膜1表面显微镜图，图4给出了处理后pet基膜1表面显微镜图，图5给出了处理前pet基膜粗糙度检测数据图，图6给出了处理后pet基膜粗糙度检测数据图。通过图片对比及pet基膜粗糙度检测数据得出，经低温等离子处理后，pet基膜表面粗糙度大幅提高，更利于涂层在pet基膜上附着。
53.采用高精度涂层涂布装置30，在pet基膜1放卷后即进行等离子体处理，提高pet基膜1表面性能的同时，进行pet基膜1表面涂布聚氨酯涂层，可保障pet基膜1表面处理后即同步进行涂层涂布，使涂层结合力性能达到最优。
54.聚氨酯涂层2的分子结构中有相当数量的聚氨基甲酸酯键、脲键、醚键、酯键、脲基甲酸酯键，其固化后的涂层具备优良的耐磨性能、耐蚀性、耐化学品性、耐温性及弹性等优势，与pet基膜1及镀铝层3结合力强，可保障后期加工不掉铝。
55.用真空镀铝方式进行生产，厚度达1000i，镀铝层3采用多组全自动送丝装置，不同组送丝机构可单独调节送丝速度，并通过红外系统在线检测镀铝层3厚度，并将检测结果传输至plc中，plc自动调快或调慢送丝速度，以达到镀铝层3厚度均匀。
56.在本发明的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”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”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示重要性；词语“底面”和“顶面”、“内”和“外”分别指的是朝向或远离特定部件几何方向。
57.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”、“连通”、“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；可以是直接连通，也可以通过中间媒介间接连通，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。此外，在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
58.以上仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，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。