金属化聚丙烯薄膜电容器芯体用热定型装置及热定型工艺

摘要

本发明涉及金属化聚丙烯薄膜电容器芯体用热定型装置及热定型工艺。本发明包括加热腔体以及设于加热腔体下方的输送轨道，在加热腔体内沿输送轨道输送方向依次设置的低温低红外加热定型区、高温高红外加热定型区和室温自然冷却区；在所述低温低红外加热定型区以及高温高红外加热定型区的输送轨道上方的加热腔体顶部内壁均设有红外加热组件，所述红外加热组件包括用于辐射中波红外线和发出热量的红外灯管；金属化聚丙烯薄膜卷绕成电容器芯体后，通过输送轨道依次经过低温低红外加热定型区、高温高红外加热定型区和室温自然冷却区，完成热定型。本发明其采用红外线加热的方式替代了原有的电烘箱加热，提供了电容器的质量，节约了成本。

说明书

技术领域

本发明涉及薄膜电容器生产技术领域，尤其是指金属化聚丙烯薄膜电容器芯体用热定型装置及热定型工艺。

背景技术

因此，在科技日新月异的今天，聚丙烯薄膜电容器的应用领域逐渐覆盖了生活中的方方面面，因而对于电容器产品质量稳定性的要求也越来越高。传统的金属化聚丙烯薄膜电容器芯体采用电烘箱加热+真空罐真空干燥这前后两道工序的方式进行热定型，但由于上述方式共需经历两道工序，且在量产过程中，由于电容器芯体单批次数量大（2500-3500只），重量极重，故在此过程中电容器芯体的周转费时费力，对于大批量的生产造成了极大的不变，大大影响了产品的流转周期，对产品发货的及时性带来了隐患。

电烘箱加热工序是通过空气介质传递热量，即应用对流的方式进行加热，故空气本身首先必须经过加热，所以通过热风进行加热的速度十分缓慢。此外，由于电烘箱加热热量的传导是从被加热物体的表面逐步向内部传送，因此被加热的电容器芯体温度不均匀，故只能通过延长热聚合的时间来确保电容器芯体内部温度的均匀性，从而来确保电容器芯体内部的绝大部分水分可以顺利排出，但其时间成本和能量成本不可忽视。这是由于在聚丙烯薄膜电容器的生产过程中，常规的电烘箱加热工序采用的是三段式升温工艺：即升温0.5小时、70℃保持1小时；升温0.5小时、90℃保持1小时；升温0.5小时、100℃保持12小时；降温冷却0.5小时，共计16小时，在每阶段升温过程中，均需要一定的时间（0.5小时左右）调整到工艺所需的温度，效率较低，能量浪费较大。并且在一批电容芯体结束电烘箱加热取出烘箱后，再进行下一批电容器芯体的电烘箱加热时，又需要重新实现工艺所需的温度曲线，亦是一个费时且能量浪费较大的过程，不利于节能减排。

此外，而电容器芯体热定型过程的第二道工序真空干燥过程，即在高真空状态下对电容器芯体内部的微量气体进行脱气，并依靠一定的温度（100℃）将电容器芯体内部的微量水分由液态转换为气态，再借以高真空环境来除去极微量的水分。但由于单批次电容器芯体数量较多，且整个工艺过程需要6-7小时，出于能量最大化、产能最大化的角度考虑，真空罐的罐体设计较大，一般设计为4-6批电容器芯体的体积。但由于在高真空环境下，真空罐罐体内本身的空气含量极低，因此缺乏了导热介质，故真空罐内的温度均匀性极差，无法确保所有芯体均处在100度的环境下，即并非所有电容器芯体内部的微量水分均能由液态转化为气态，故其所能排出的气体和水分有限，且由于真空罐内温度的不均匀，单个芯体的差异较大，故对电容器批量产品的稳定性造成了极大的隐患。

发明内容

为此，本发明所要解决的技术问题在于克服现有技术中采用电烘箱加热和真空罐真空干燥进行电容器芯体的热定型导致的生产成本高和稳定性差的问题，提供金属化聚丙烯薄膜电容器芯体用热定型装置及热定型工艺。

为解决上述技术问题，本发明首先提供金属化聚丙烯薄膜电容器芯体用热定型装置，包括：加热腔体以及设于加热腔体下方的输送轨道，在加热腔体内沿输送轨道输送方向依次设置的低温低红外加热定型区、高温高红外加热定型区和室温自然冷却区；

在所述低温低红外加热定型区以及高温高红外加热定型区的输送轨道上方的加热腔体顶部内壁均设有红外加热组件，所述红外加热组件包括用于辐射中波红外线和发出热量的红外灯管；

金属化聚丙烯薄膜卷绕成电容器芯体后，通过输送轨道依次经过低温低红外加热定型区、高温高红外加热定型区和室温自然冷却区，完成热定型。

在本发明的一种实施方式中，所述红外加热组件包括连接板，所述红外灯管连接于连接板下方，所述连接板上端设有安装卡槽；所述加热腔体顶部的内侧壁通过固定螺丝连接有支架，所述支架设有安装卡扣，所述连接板通过安装卡扣与安装卡槽配合连接于支架。

在本发明的一种实施方式中，还包括红外反射板，所述红外反射板设于加热腔体的内壁一侧并与加热腔体的内壁相隔预设距离。

在本发明的一种实施方式中，所述加热腔体的材质为钢，其壁厚为1.5~2mm，所述红外反射板厚度为1.5~2mm，所述密闭腔体的内壁与红外反射板相隔3~5mm。

在本发明的一种实施方式中，所述输送轨道包括环形链条、底架以及设于底架上的支撑底板，所述加热腔体包括三个侧壁，所述支撑底板与所述三个侧壁共同组成所述加热腔体，所述环形链条设于支撑底板上方，所述底架两端设有链轮，所述链轮由电机驱动，并通过链轮的转动驱动环形链条的输送运动。

在本发明的一种实施方式中，所述低温低红外加热定型区内的红外灯管距离输送轨道的高度为600±30mm，所述高温高红外加热定型区内的红外灯管距离输送轨道的高度为600±30mm。

在本发明的一种实施方式中，所述低温低红外加热定型区的长度为3±0.2m，所述高温高红外加热定型区的长度为12±0.5m，所述室温自然冷却区的长度为3±0.2m。

在本发明的一种实施方式中，所述红外灯管为中波石英近红外灯管，所述红外灯管辐射的中波红外线波长为2.4μm ~ 2.8μm。

在本发明的一种实施方式中，所述低温低红外加热定型区内设有在输送轨道上方沿输送方向单根阵列设置的红外灯管，所述高温高红外加热定型区内设有在输送轨道上方沿输送方向多根阵列设置的红外灯管。

本发明还提供一种金属化聚丙烯薄膜电容器芯体的热定型工艺，包括如下步骤：

S1：低温低红外加热定型：将金属化聚丙烯薄膜卷绕成电容器芯体，将所述电容器芯体放置于输送轨道上，电容器芯体进入加热腔体内的低温低红外加热定型区，经低温低红外加热定型区内设置的红外加热组件进行加热定型，加热温度为60±5℃，加热时间为10±2min，单根阵列设置的红外灯管中每根红外灯管发出波长为2.4μm ~2.8μm的中波红外线，红外波频设定为60±5%；

S2：高温高红外加热定型：经低温低红外加热定型后的电容器芯体通过输送轨道流经加热腔体内的高温高红外加热定型区，经高温高红外加热定型区内设置的红外加热组件进行加热定型，加热温度为85±5℃，加热时间为40±5min，多根阵列设置的红外灯管中每根红外灯管发出波长为2.4μm ~2.8μm的中波红外线，红外波频设定为85±5%；

S3：室温自然冷却：经高温高红外加热定型后的电容器芯体通过输送轨道流经加热腔体内的室温自然冷却区，在25±7℃的室温下自然冷却10±2min，完成热定型。

本发明的上述技术方案相比现有技术具有以下优点：

本发明所述的金属化聚丙烯薄膜电容器芯体用热定型装置及热定型工艺，其采用红外线加热的方式替代了原有的电烘箱加热，其实质为辐射传热，红外线灯管辐射出的红外线电磁波频率与被加热物体分子的振动频率一致时，被加热的物体大量吸收红外线，使物体内部的分子和原子产生共振——产生强烈的振动、旋转，从而使被加热物体温度升高，就达到了匹配吸收。而中波红外线能够匹配大多数材料的吸收光谱，其中就包括用来制作电容器芯体的金属化聚丙烯薄膜。该种匹配吸收使得电容器芯体能够由里及表得到加热，升温速度快，效率极高，将整个热定型工艺过程由原来的22-23小时缩减至1小时，综合能耗可降低60%-70%，符合节能环保的需求，同时降低了金属化聚丙烯薄膜电容器的生产成本，大大缩短了金属化聚丙烯薄膜电容器的生产周期，为其生产发货的及时性提供了保障。

本发明通过红外加热这种由表及里的加热方式，配合轨道式流转，以单周转筐流转代替整周转车流转，彻底杜绝了电容器芯体受热不均匀的现象，确保电容器芯体内部的空气和水分均可顺利排出。

本发明经寿命试验模拟测算，采用红外热定型工艺的聚丙烯薄膜电容器，较之常规电烘箱加热和真空罐真空干燥来进行热定型的聚丙烯薄膜电容器，平均寿命可提升10-20%，使得聚丙烯薄膜电容器产品的质量得到了质的飞跃。

本发明通过低温低红外加热定型、高温高红外加热定型和室温自然冷却这种三段式红外热定型的工艺方式，可确保热定型全过程中电容器芯体不存在突冷突热状态，避免聚丙烯薄膜电容器芯体所用的薄膜在此过程中出现非正常的热胀冷缩，而对电容器质量产生隐患，经测算，电容器产品批次寿命不良率由3.2%下降到1.5%，产品质量可靠性得到了大幅度的提升。

附图说明

为了使本发明的内容更容易被清楚的理解，下面根据本发明的具体实施例并结合附图，对本发明作进一步详细的说明，其中

图1是本发明的定型装置整体结构示意图。

图2是本发明的一种实施例的红外加热灯管布置图。

图3是本发明的支架和红外加热组件配合的第一视角示意图。

图4是本发明的支架和红外加热组件配合的第二视角示意图。

图5是本发明的支架和红外加热组件配合的第三视角示意图。

图6是本发明的定型装置侧视示意图。

附图标记：1、加热腔体；11、侧壁；2、输送轨道；21、环形链条；22、底架；23、支撑底板；24、链轮；3、低温低红外加热定型区；4、高温高红外加热定型区；5、室温自然冷却区；6、红外加热组件；61、红外灯管；62、连接板；63、安装卡槽；7、支架；71、固定螺丝；72、安装卡扣；8、红外反射板。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明，以使本领域的技术人员可以更好地理解本发明并能予以实施，但所举实施例不作为对本发明的限定。

实施例1

参照图1和图6所示，本实施例提供金属化聚丙烯薄膜电容器芯体用热定型装置，包括：加热腔体1以及设于加热腔体1下方的输送轨道2，在加热腔体1内沿输送轨道2输送方向依次设置的低温低红外加热定型区3、高温高红外加热定型区4和室温自然冷却区5；

在所述低温低红外加热定型区3以及高温高红外加热定型区4的输送轨道2上方的加热腔体1顶部内壁均设有红外加热组件6，所述红外加热组件6包括用于辐射中波红外线和发出热量的红外灯管61；

金属化聚丙烯薄膜卷绕成电容器芯体后，通过输送轨道2依次经过低温低红外加热定型区3、高温高红外加热定型区4和室温自然冷却区5，完成热定型。

具体地，所述红外加热组件6包括连接板62，所述红外灯管61连接于连接板62下方，所述连接板62上端设有安装卡槽63；所述加热腔体1顶部的内侧壁11（设于钻孔）通过固定螺丝71连接有支架7，所述支架7设有安装卡扣72，所述连接板62通过安装卡扣72与安装卡槽63配合连接于支架7。本实施例中，每个红外加热组件6配置有两根支架7，以确保安装的牢固度。

具体地，还包括红外反射板8，所述红外反射板8设于加热腔体1的内壁一侧并与加热腔体1的内壁相隔预设距离。所述加热腔体1中三个侧壁11的材质为钢，具体为304钢板或201钢板，其壁厚为1.5~2mm，所述红外反射板8厚度为1.5~2mm，所述密闭腔体的内壁与红外反射板8相隔3~5mm。

具体地，所述输送轨道2包括环形链条21、底架22以及设于底架22上的支撑底板23，所述支撑底板23为304钢板或201钢板，所述支撑底板23与所述三个侧壁11共同组成所述加热腔体1，所述环形链条21设于支撑底板23上方，所述底架22两端设有链轮24，所述链轮24由电机驱动，并通过链轮24的转动驱动环形链条21的输送运动，所述三个侧壁11以及红外反射板8均通过焊接与支撑底板23相连，所述环形链条21距离两侧的红外反射板820-30mm。

本实施例中，环形链条21式的输送轨道2可采用苏州环球科技股份有限公司的10a型链条（材质要求为10a，配套台湾东力电机有限公司的YSJ750W-4P伺服电机（即功率750W的伺服电机均可）和诺求（上海）智能科技有限公司的NB115减速箱（与750W伺服电机匹配即可）进行轨道输送，红外加热灯管可采用中波石英近红外灯管61。

通过上述设置，由于是通过红外线加热的方式进行加热，其实质为辐射传热，无红外线照射的地方并无温度，且低温低红外加热定型区3、高温高红外加热定型区4和室温自然冷却区5设于一个加热腔体1内。通过设置红外线反射板，避免红外灯管61发出的部分中波红外线照射到腔体内壁被腔体内部吸收而造成能量的浪费，通过红外线反射板能够使得红外线可尽数反射到电容器芯体上，提高红外热定型的均匀性，提高电容器批量产品的稳定性。

具体地，所述低温低红外加热定型区3内的红外灯管61距离输送轨道2的高度为600±30mm，所述高温高红外加热定型区4内的红外灯管61距离输送轨道2的高度为600±30mm。

具体地，所述低温低红外加热定型区3的长度为3±0.2m，所述高温高红外加热定型区4的长度为12±0.5m，所述室温自然冷却区5的长度为3±0.2m。设定对应的输送轨道2的输送速度可方便调节电容器芯体对应的低温低红外加热定型、高温高红外加热定型和冷却时间。

具体地，所述红外灯管61为中波石英近红外灯管61，所述红外灯管61辐射的中波红外线波长为2.4μm ~ 2.8μm。由于中波红外线能够匹配大多数材料的吸收光谱，其中就包括用来制作电容器芯体的金属化聚丙烯薄膜，该种匹配吸收使得电容器芯体能够由里及表得到加热，升温速度快、效率极高。

具体地，所述低温低红外加热定型区3内设有在输送轨道2上方沿输送方向单根阵列设置的红外灯管61，所述高温高红外加热定型区4内设有在输送轨道2上方沿输送方向两根至三根阵列设置的红外灯管61。

实施例2

本实施例提供一种金属化聚丙烯薄膜电容器芯体的热定型工艺，包括如下步骤：

S1：低温低红外加热定型：将金属化聚丙烯薄膜卷绕成电容器芯体，将所述电容器芯体放置于输送轨道2上，电容器芯体进入加热腔体1内的低温低红外加热定型区3，经低温低红外加热定型区3内设置的红外加热组件6进行加热定型，加热温度为60±5℃，加热时间为10±2min，单根阵列设置的红外灯管61中每根红外灯管61发出波长为2.4μm ~2.8μm的中波红外线，红外波频设定为60±5%；

S2：高温高红外加热定型：经低温低红外加热定型后的电容器芯体通过输送轨道2流经加热腔体1内的高温高红外加热定型区4，经高温高红外加热定型区4内设置的红外加热组件6进行加热定型，加热温度为85±5℃，加热时间为40±5min，多根阵列设置的红外灯管61中每根红外灯管61发出波长为2.4μm ~2.8μm的中波红外线，红外波频设定为85±5%；

S3：室温自然冷却：经高温高红外加热定型后的电容器芯体通过输送轨道2流经加热腔体1内的室温自然冷却区5，在25±7℃的室温下自然冷却10±2min，完成热定型。

本实施例中，所述红外波频为红外线加热灯管的功率设定值，通过控制占空比调节红外线加热灯管的功率，红外线加热灯管任一瞬间电压不变，而某一时段没有电压输出，相当于多次开关灯管；即某些时间段灯管没有电压输出，但给灯管供电瞬间电压保持不变，这样能够使得红外线加热灯管的色温不会发生变化，红外线加热灯管的发射光谱恒定不变，故不会对电容器性能产生不良影响；所述红外线加热灯管可为朗普科技等厂家生产的红外线加热灯管。

实施例3

以中波红外线（波长为2.4μm ~ 2.8μm）加热替代原有的电烘箱加热，在低温低红外加热阶段，低温低红外加热定型区3的轨道上方设置单根阵列分布的红外灯管61，红外灯管61距离轨道高度为600mm，温度设定为60±5℃，红外波频设定为60%；在高温高红外加热阶段，高温高红外加热定型区4的输送轨道2两根阵列分布的红外加热灯管，灯管距离轨道高度为600mm，温度设定为85±5℃，红外波频设定为85%；再进行室温自然冷却；输送轨道2的走速设定为恒定0.005米/秒，低温低红外加热区的轨道长度为3米，即该阶段用时为10分钟，高温高红外加热区的轨道长度为12米，即该阶段用时为40分钟，室温自然冷却区53的轨道长度为3米，即该阶段用时为10分钟，整个红外热定型过程用时共计60分钟。经寿命试验模拟测算，采用本发明红外热定型工艺的聚丙烯薄膜电容器，较之常规电烘箱加热和真空罐真空干燥来进行热定型的聚丙烯薄膜电容器，由原来的22-23小时缩减至1小时，综合能耗可降低60%-70%，平均寿命可提升10-20%。

最后所应说明的是，以上具体实施方式仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照实例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。