大面积柔性基材磁控溅射卷绕镀膜机

摘要

本发明涉及高真空连续卷绕镀膜机技术领域，具体公开了一种大面积柔性基材磁控溅射卷绕镀膜机。该设备包括圆形真空室、柔性基材卷绕系统以及磁控溅射源圆形真空室由隔离板分隔成放卷区、前处理区、收卷区以及镀膜区；柔性基材卷绕系统中的冷鼓冷鼓伸入与冷鼓外壁相匹配的半圆环镀膜区的内环壁中，过辊机构保证基材从基材放卷，经过冷鼓进入基材收卷；磁控溅射源中的溅射源，从与柔性基材卷绕系统相对的方向伸入到圆形真空室中镀膜区对经过冷鼓的基材进行镀膜。该镀膜机能够一次完成多层膜系的镀膜，且不易使塑料基材起皱；同时，圆形真空室固定，柔性基材卷绕系统和磁控溅射源分别从两侧伸入或拖出到圆形真空室的结构，使设备操作维护方便。

说明书

技术领域

本发明属于高真空连续卷绕镀膜机技术领域，具体涉及大面积柔性基材磁 控溅射卷绕镀膜机。

背景技术

高真空连续镀膜机，一直以来热蒸发镀膜机占有主导地位。其主要应用如 食品包装镀铝膜，电容器膜，工业金属薄镀保护膜。近年来柔性基材热蒸发镀 膜工艺有了新的应用，包括镀制光学膜，催化膜，高阻隔膜等新型功能膜，热 蒸发连续镀膜机具有生产效率高的特点，但是所膜层均匀性差，结构相对简单。 随着现代工业技术的发展，对于柔性基材的镀膜需求越来越大。对所镀膜层的 功能性要求越来越高，膜系结构越来越复杂。磁控溅射卷绕镀膜机获得了巨大 的发展，而使用磁控溅射工艺在塑料薄膜上镀膜时，由于其热载荷相对较大， 有容易引起薄膜起皱的问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种大面积柔性基材磁控溅射卷绕镀膜机，能够在 塑料基材上镀多层膜，且不易使塑料基材起皱。

本发明的技术方案如下：一种大面积柔性基材磁控溅射卷绕镀膜机，包括 圆形真空室、柔性基材卷绕系统以及磁控溅射源，其中，圆形真空室固定，柔 性基材卷绕系统和磁控溅射源可以分别从圆形真空室的两侧伸入或拖出圆形真 空室，圆形真空室由隔离板分隔成放卷区、前处理区以及收卷区，且这三个区 都单独通过真空阀门与扩散泵连接，在收卷区中还设有半圆环空腔状的镀膜区， 其位于圆形真空室下方中部的，并分隔成若干个单独的空腔，且每个空腔都单 独连接有分子泵；柔性基材卷绕系统包括冷鼓、基材放卷、基材收卷以及过辊 机构，其中，冷鼓伸入与冷鼓外壁相匹配的半圆环镀膜区的内环壁中，在放卷 区和收卷区左右对称设有基材放卷与基材收卷，在基材放卷、冷鼓以及基材收 卷附近设有过辊机构，可以实现基材从基材放卷经过冷鼓后进入基材收卷，磁 控溅射源包括若干个与镀膜区空腔相对应的溅射源，并从与柔性基材卷绕系统 相对的方向伸入到圆形真空室中镀膜区相对应的若干个独立空腔中，对经过冷 鼓的基材进行镀膜。

所述的过辊机构包括基材放卷释放基材方向上设有的过辊A，以及放卷区 和前处理区之间隔离板的上下两侧设有的张力测量辊和过辊D，且在该隔离板 中间还设有过辊C，同时，在冷鼓上方依次设置有进料张力辊、展平辊B、展平 辊A和出料张力辊，且进料张力辊与出料张力辊左右对称，展平辊B和展平辊 A左右对称，在基材收卷收卷基材的方向上还依次设有过辊E、过辊B以及过 辊F。

所述的从基材放卷出来的基材经过保证基材对张力测量辊包角角度的过辊 A进入张力测量辊，从张力测量辊出来的基材经过过辊C进出前处理区，基材 依次经过过辊D、进料张力辊以及展平辊B进入冷鼓，从冷鼓出来的基材依次 经过展平辊A、出料张力辊、过辊F、过辊E和过辊B后进入基材收卷，其中， 进料张力辊和出料张力辊都与冷鼓具有一定的相对速度差，可以使基材较好地 贴合在冷鼓表面；展平辊B和展平辊A可以保证基材在进入冷鼓前展平。

所述的过辊D可以保证经过过辊C和过辊D之间的基材是水平的，且在该 水平面下方设有前处理离子源，可以对基材表面进行清洗，提高膜层与基材的 结合力。

所述的过辊F和过辊B之间设有产品型号为CTR的在线监测系统，可以对 镀膜完成的基材进行光学性能的实时测量，测量膜的光学投射和发射参数。

所述的放卷区还设有深冷水蒸气捕集盘管。

所述的镀膜区半圆环空腔分为六个独立的空腔，且磁控溅射源包括六个与 镀膜区空腔相对应的溅射源。

所述的冷鼓连接有冷热水循环。

本发明的显著效果在于：本发明所述的一种大面积柔性基材磁控溅射卷绕 镀膜机成本低、生产效率高，能够在塑料基材上一次完成多层膜系的镀膜，且 不易使塑料基材起皱；同时，圆形真空室固定，柔性基材卷绕系统和磁控溅射 源可以分别从圆形真空室的两侧伸入或拖出到圆形真空室，使设备操作维护方 便。

附图说明

图1为本发明所述的一种大面积柔性基材磁控溅射卷绕镀膜机抽气和气隔 离系统结构示意图；

图2为本发明所示的一种大面积柔性基材磁控溅射卷绕镀膜机截面示意图；

图中：1、放卷区；2、前处理区；3、收卷区；4、镀膜区；5、分子泵；6、 扩散泵；7、真空阀门；8、隔离板；9、深冷水蒸气捕集盘管；10、冷鼓；11、 溅射源；12、进料张力辊；13、前离子处理源；14、过辊A；15、基材放卷； 16、展平辊A；17、基材收卷；18、过辊B；19、在线监测系统；20、张力测量 辊；21、出料张力辊；22、过辊C；23、过辊D；24、过辊E、25、过辊F；26、 展平辊B。

具体实施方式

下面结合附图及具体实施例对本发明作进一步详细说明。

如图1、图2所示，一种大面积柔性基材磁控溅射卷绕镀膜机，包括圆形真 空室、柔性基材卷绕系统以及磁控溅射源，其中，圆形真空室固定，柔性基材 卷绕系统和磁控溅射源可以分别从圆形真空室的两侧伸入或拖出到圆形真空 室；圆形真空室由隔离板8按逆时针方向依次分割成放卷区1、前处理区2以及 收卷区3，且放卷区1、前处理区2和收卷区3都单独通过真空阀门7与扩散泵 6连接，且在放卷区1安装有深冷水蒸气捕集盘管9，在收卷区3中还设有半圆 环空腔状的镀膜区4，其位于圆形真空室下方中部的，并分隔成六个单独的空腔， 且每个空腔都单独连接有分子泵5；柔性基材卷绕系统包括冷鼓10、基材放卷 15以及基材收卷17，其中，连接冷热水循环的冷鼓10伸入与冷鼓10外壁相匹 配的半圆环镀膜区4的内环壁中，基材放卷15与基材收卷17左右对称设置， 并分别伸入到放卷区1和收卷区3中，在放卷区1中基材放卷15释放基材的方 向上设有过辊A14，在放卷区1和前处理区2之间的隔离板8的上下两侧分别 设有张力测量辊20和过辊D23，且穿过该隔离板8还设有过辊C22，其中，基 材从基材放卷15放出后，经过过辊A14后经过张力测量辊20，过辊A14可以 保证基材对张力测量辊20的包角角度，使得张力测量辊20的测量值准确，过 辊C22位于隔离板8的中间与隔离板8形成条形缝隙，基材经过张力测量辊20 后，通过过辊C22进入前处理区2，基材经过过辊D23，并在过辊C22和过辊 D23之间形成水平面，且在该水平面的下方设有前处理离子源13，前处理离子 源13可以对基材表面进行清洗，提高膜层与基材的结合力；在冷鼓10上方依 次设置有进料张力辊12、展平辊B26、展平辊A16和出料张力辊21，且进料张 力辊12与出料张力辊21左右对称，展平辊B26和展平辊A16左右对称，经过 过辊D23的基材依次经过进料张力辊12和展平辊B26后进入冷鼓10的表面进 行镀膜，进料张力辊12相对于冷鼓10有一定的速度差，可使基材很好地贴合 冷鼓10表面，位于进料张力辊12与冷鼓10之间的展平辊B26可以使基材在进 入冷鼓10前展平，避免基材在冷鼓10上产生皱褶；在基材收卷17收卷基材方 向的周围依次设有过辊E24、过辊B18以及过辊F25，基材从冷鼓10出来后， 依次经过展平辊A16、出料张力辊21、过辊F25、过辊E24和过辊B18后进入 基材收卷17，其中，出料张力辊21相对冷鼓10具有一定速度差，使基材可以 很好地贴合冷鼓10表面，且在过辊F25和过辊B18之间设有产品型号为CTR 的在线监测系统18，在线监测系统18可以对镀膜完成的基材进行光学性能的实 时测量，测量膜的光学投射和发射参数。磁控溅射源包括六个溅射源11，并从 与柔性基材卷绕系统相对的方向伸入到圆形真空室中镀膜区4的六个独立空腔 中，对经过冷鼓10的基材进行镀膜。

本发明所述的一种大面积柔性基材磁控溅射卷绕镀膜机的具体工作过程 为：圆形真空室固定，柔性基材卷绕系统和磁控溅射源分别从圆形真空室的两 侧伸入到圆形真空室中，放卷区1、前处理区2以及收卷区3各自通过真空阀门 7连接的扩散泵6开始工作，各区的划分可使各区维持一个数量级的真空度差别， 同时，能够使镀膜准备抽真空时间缩短，提高生产效率，镀膜区4通过分子泵5 进行抽真空，提高了镀膜区抽气均匀性，减少了抽真空时间和提高镀膜质量， 在放卷区1中设置的深冷水蒸气捕集管9能够快速抽除基材在运转中放出的水 蒸气；位于放卷区1中基材放卷15中的基材经过过辊A14以及张力测量辊20， 通过隔离板8中间的过辊C22，进入前处理区2，经过过辊C22的基材依次经过 过辊D23、进料张力辊12以及展平辊B26后进入到冷鼓10，在过辊C22和过 辊D23之间设置的前处理离子源13可以对进入冷鼓10之前的基材表面进行清 洗，提高膜层与基材的结合力；位于镀膜区4中的六个溅射源11可以对通过冷 鼓10表面的基材完成六种膜系的镀膜处理，从冷鼓10出来的基材依次经过展 平辊A16、出料张力辊21、过辊F25、过辊E24以及过辊B18后进入到基材收 卷17，其中，进料张力辊12和出料张力辊21都与冷鼓10具有一定的相对速度 差，可以使基材较好地贴合在冷鼓10表面；展平辊B26和展平辊A16可以保证 基材在进入冷鼓10前展平；经过过辊F25的基材可以通过在线监测系统18完 成镀膜基材光学性能的实时测量，在与冷热水循环相连接的冷鼓10，在镀膜过 程中冷鼓10通入低温液体，保证薄膜充分冷却，防止溅射过程热载荷损害基材； 当镀膜结束后，对冷鼓10通入热液温度高于水蒸气露点温度的热水循环，使柔 性基材卷绕系统和磁控溅射源从圆形真空室拖出时，防止冷鼓结霜。