CN111941989A - Lcp薄膜热处理深加工生产线装置及工艺 - Google Patents

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CN111941989A CN202010768143.2A CN202010768143A CN111941989A CN 111941989 A CN111941989 A CN 111941989A CN 202010768143 A CN202010768143 A CN 202010768143A CN 111941989 A CN111941989 A CN 111941989A
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film
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文元庆
贾奎
邹斌
杨胜贤
刘志海
陈振
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Abstract

本发明提供了一种LCP薄膜热处理装置及生产工艺，所述装置包括：两个铝箔放卷机构，用于传动铝箔放卷；一个薄膜放卷机构，用于传动LCP薄膜放卷；一个预热辊组，包括两个热辊，分别对铝箔进行预加热，至少一热压辊组，每一热压辊组包含相对设置的两个热压辊；让铝箔与膜进行热压复合，形成层叠体，使铝箔在加热辊对压中实现对膜表面的保护；至少一个热膨胀系数调整辊组，一个热膨胀系数调整辊组包括六个加热辊；一个铝箔收卷机构，用于LCP薄膜热膨胀系数调整好后，铝箔剥离收卷；至少一个去应力辊组，一个去应力辊组包括六个加热辊；以及一成品收卷机构，用于传动热处理后的LCP薄膜收卷；本发明生产速度快、温度均匀，产品一致性良好，能耗低。

Description

LCP薄膜热处理深加工生产线装置及工艺
技术领域
本发明涉及薄膜深加工领域，具体地说，涉及一种LCP薄膜热处理深加工生产线装置及生产工艺。
背景技术
随着5G时代的到来，各种5G通信设备的频率更高、传输速度更快，从而对设备所使用的电子材料的介电常数和介电损耗因子等提出更高的要求。传统的环氧基覆铜板及聚酰亚胺基的覆铜板已经不能达到高频通信所必需的电性能要求，液晶聚合物(LiquidCrystal Polymer，LCP)高分子材料由于其具备的低吸湿、耐化性佳、高阻气性以及极低的介电常数和介电损耗因子，使其成为5G时代用来生产覆铜板的最重要的基础材料。
由于LCP分子具有沿熔体流变方向强烈自取向的成型特点，极易在较低的剪切应力下沿应力方向取向而形成纤维状结构，形成链堆积的有序性，刚性棒状分子同向纤维织构保证了LCP材料的耐热性和优秀的力学性能，在固态下实现显著的自增强效果。但另一方面，其微纤维的织构取向组织对塑性加工成膜极为不利。如与纤维取向塑性加工的受力方向成一定夹角时容易产生膜的开裂而不能实现膜的连续生产，只有专门开发设计的反向双旋转模头和匹配的加工工艺才可能生产连续、表观规整的LCP 薄膜。分析可知，吹膜工艺的关键为：一是高温熔融挤入料进入旋转模头后，需要通过内外模头的反向旋转尽可能打破LCP熔体表层纤维体的取向规整性；其次是通过旋转速度、熔体吹出角度和挤出熔体的粘度、流量等工艺参数的控制来调整膜的厚度和生产速度。通过吹膜的工艺技术特点分析，其吹出来的瓶型膜分切后会存在一定的膜厚波动偏差及厚度方向分层结构(膜表层与中间层组织结构差异明显)，叠加吹膜过程中温度的梯度变化，导致生产出来的膜在后续加工及应用所需的关键性能指标如膜的热膨胀系数(CTE)、介电常数(Dk)、塑性加工成型等出现较大的波动和严重的各向异性，达不到使用要求，因此，吹出来的薄膜需要进行厚度组织重整及配套的热处理优化，才能满足高频高速服役环境下的性能要求。
现有LCP薄膜在线热处理技术都被国外少数企业垄断，采用的也都分段处理方式，且价格很高，交货时间长。
发明内容
有鉴于此，本发明提供了一种LCP薄膜热处理深加工生产线装置及生产工艺。
针对现有技术中的问题，本发明的目的在于提供LCP薄膜热处理深加工生产线装置及生产工艺，传热速度快，生产效率高；温度均匀，产品一致性良好，并且能耗低。
本发明的实施例提供一种LCP薄膜在线热处理***，沿着材料传动方向，所述装置包括：
两个支撑体铝箔放卷机构，用于传动支撑体铝箔放卷；
一个薄膜放卷机构，用于传动LCP薄膜放卷；
至少一预热辊组，每一所述预热辊组包含相对设置的两个预热辊，所述每一预热辊组包含的两支预热辊并排对称放置；所述一预热辊组的两支预热辊上均有所述支撑体铝箔放卷机构放出的铝箔；
至少一热压辊组，每一所述热压辊组包含对称设置的两支热压辊；所述每一热压辊组包含的两支热压辊并排对称放置；所述一热压辊组的两支热压辊上均有所述预热辊组放出的铝箔；所述薄膜放卷机构将LCP薄膜放出至并排的所述对称热压辊组之间的铝箔上；
至少一个热膨胀系数调整辊组，每一所述热膨胀系数调整辊组包括六支加热辊；所述每一热膨胀系数调整辊组对LCP薄膜热膨胀系数进行调整，确保调整后的LCP薄膜与铜箔热膨胀系数(CTE)相接近；所述每一热膨胀系数调整辊组包含的六支加热辊并排水平依次放置；所述LCP 薄膜与所述支撑体铝箔的层叠体成S型通过所述每一热膨胀系数调整辊组；
一个支撑体铝箔收卷机构，用于LCP薄膜热膨胀系数调整好后，所述支撑体铝箔剥离收卷；
至少一个去应力辊组，每一所述去应力辊组包括六支加热辊；所述每一去应力辊组消除LCP薄膜微观歪斜产生的内应力，避免表观出现微皱纹和边部卷起的质量缺欠，LCP薄膜的塑性和加工成型性达到理想状态；所述每一去应力辊组包含的六支加热辊并排水平依次放置；LCP薄膜成S 型通过所述每一去应力辊组；
以及一成品收卷机构，用于传动热处理后的LCP薄膜收卷；
优选地，所述装置还包括两个支撑体铝箔放卷机构以及两个支撑体铝箔收卷机构，所述支撑体铝箔放卷机构用于传动铝箔放卷滚动；所述LCP 薄膜位于两层支撑体铝箔之间，形成表面带有铝箔的所述LCP薄膜；所述支撑体铝箔收卷机构用于将支撑体铝箔从LCP薄膜的表面剥离并收卷。
优选地，所述预热辊组两支预热辊采用电磁感应加热辊，将所述支撑体铝箔放卷机构放出的铝箔加热至200℃左右，这样更有利于辊压效果的实现。
优选地，所述热压辊组加热辊采用超高精度加热辊进行上下对压，使所述LCP薄膜在其热变形温度Td以上，熔点Tm以下的温度区间进行二次微塑性形变，对所述LCP薄膜厚度尺寸进行微调整，减少所述LCP薄膜厚度的波动范围，确保所述LCP薄膜介电常数(εr)的均一、稳定。同时，在所述热压辊组高温辊压下，将显著地打乱所述LCP薄膜的微观纤维组织结构，降低所述LCP薄膜的力学结构取向性，提高所述LCP薄膜的塑性，提升所述LCP薄膜的加工成型性能。
优选地，所述热膨胀系数调整辊组，每一所述热膨胀系数调整辊组包括六支高温、高精度电磁感应加热辊加热辊以及相应的保温箱、机架结构组成，带有铝箔保护的所述LCP薄膜在加热辊辊体之间采用S型包覆，设有惰性气体保护，将所述LCP薄膜加热到需要的温度，以调整其热膨胀系数和介电常数。
优选地，所述去应力辊组，每一所述去应力辊组包括六支高温、高精度电磁感应加热辊加热辊以及相应的保温箱、机架结构组成，带有铝箔保护的所述LCP薄膜在加热辊辊体之间采用S型包覆,将所述LCP薄膜加热到需要的温度，消除所述LCP薄膜的内应力，确保所述LCP薄膜在后续加工和使用过程的尺寸稳定性。
优选地，根据本发明的另一个方面，提供一种LCP薄膜热处理的生产方法，采用上述LCP薄膜热处理深加工生产线装置加工LCP薄膜，所述方法包括以下步骤：
S10，将所述LCP薄膜和所述支撑体铝箔输送至放卷机构上，同时控制所述LCP薄膜放卷机构和所述支撑体铝箔放卷机构放卷滚动；
S20，控制所述支撑体铝箔放卷机构放出的铝箔贴附于所述预热辊组的预热辊表面，控制所述LCP薄膜放卷机构放出的LCP薄膜至于两卷铝箔之间，将铝箔和LCP薄膜传动至所述热压辊组中相对的热压辊之间；
S30,控制所述热压辊组将所述LCP薄膜和所述支撑体铝箔压合，形成层叠体；
S40，将带有铝箔保护的所述LCP薄膜层叠体传送至所述热膨胀系数调整辊组加热辊辊体之间采用S型包覆，控制所述热膨胀系数调整辊组对所述LCP薄膜层叠体进行热膨胀系数调整；
S60，将剥离支撑体铝箔的所述LCP薄膜传送至所述去应力辊组加热辊辊体之间采用S型包覆，控制所述去应力辊组对所述LCP薄膜进行去应力调整；
S70，控制成品收卷机构对去应力后的所述LCP薄膜收卷。
优选地，所述热压辊组中热压辊的温度小于所述LCP薄膜的熔点温度，且大于所述LCP薄膜的热变形温度。
优选地，所述支撑体铝箔放卷机构具有一个，所述LCP薄膜放卷机构具有一个，所述LCP薄膜热处理深加工生产线装置还包括一个支撑体铝箔收卷机构；
所述步骤S30包括：
控制所述热压辊组将所述LCP薄膜、所述支撑体铝箔压合形成表面带有铝箔保护的LCP薄膜层叠体；所述LCP薄膜位于两层所述支撑体铝箔之间；
所述步骤S40和所述步骤S60之间还包括步骤S50：控制所述支撑体铝箔收卷机构，将所述LCP薄膜层叠体的所述支撑体铝箔剥离收卷；
优选地，所述热压辊组和所述热膨胀系数调整辊组设有氮气保护机构，所述氮气保护机构用于保护所述LCP薄膜热处理过程不受氧化；
本发明与现有技术相比的有益效果在于：
本发明提供的LCP薄膜热处理深加工生产线装置采用加热辊作为热源，所述LCP薄膜的热量来自于辊筒，通过传导的方式传递到材料上，主要优点在于：传热速度快，生产效率高；温度均匀，产品一致性良好；能耗低，明显上比现有热风炉式更具生产效益。
附图说明
此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本发明的实施例，并与说明书一起用于解释本发明的原理。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例公开的LCP薄膜热处理深加工生产线装置的结构示意图；
图2为本发明实施例公开的LCP薄膜热处理生产方法的流程示意图。
图3位LCP薄膜与支撑体铝箔的叠层体。
具体实施方式
现在将参考附图更全面地描述示例实施方式。然而，示例实施方式能够以多种形式实施，且不应被理解为限于在此阐述的实施方式；相反，提供这些实施方式使得本发明将全面和完整，并将示例实施方式的构思全面地传达给本领域的技术人员。在图中相同的附图标记表示相同或类似的结构，因而将省略对它们的重复描述。
用语“一个”、“一”、“该”、“所述”和“至少一个”用以表示存在一个或多个要素/组成部分/等；用语“包括”、“具有”以及“设有”用以表示开放式的包括在内的意思并且是指除了列出的要素/组成部分/等之外还可存在另外的要素/组成部分/等。
如图1所示，本发明公开了一种LCP薄膜热处理深加工生产线装置及生产工艺，用于将LCP薄膜热处理加工。沿着LCP薄膜的传动方向，上述装置包括至少一支撑体铝箔放卷机构101、一LCP薄膜放卷机构102、至少一预热辊组103，至少一热压辊组106、至少一热膨胀系数调整辊组108、至少一支撑体铝箔收卷机构109，至少一去应力辊组111，以及一成品收卷机构112。
本实施例中，支撑体铝箔为铝箔302。上述支撑体铝箔放卷机构101 和上述支撑体铝箔收卷机构的数量均为两个、LCP薄膜放卷机构102的数量为一个，预热辊组103的数量为一个，热压辊组106的数量为一个，热膨胀系数调整辊组108的数量为一个，去应力辊组111的数量为一个，但本申请对上述所有机构以及上述辊组的数量不作限定。
上述支撑体铝箔放卷机构101用于传动铝箔302放卷滚动。上述LCP 薄膜放卷机构102用于传动LCP薄膜放卷滚动，上述支撑体铝箔收卷机构109用于将铝箔从LCP薄膜的表面剥离并收卷；上述支撑体铝箔收卷机构109的数量与上述支撑体铝箔放卷机构101的数量相同。
每一上述预热辊组103的数量为一个，包含相对设置的两个预热辊 104，上述支撑体铝箔放卷机构放出的铝箔贴附于上述预热辊组的预热辊表面并在传动机构带动下转动。
每一上述热压辊组106包含相对设置的两个热压辊105，每一热压辊组106中的热压辊105对称分布于行进中的铝箔302的两侧。上述LCP 薄膜放卷机构102放出的LCP薄膜和经过上述预热辊组103的支撑体铝箔在传动机构带动下至两支热压辊105之间，热压辊105表面的温度控制在200～400℃之间，并在传动机构带动下转动，将LCP薄膜301与铝箔 302热压复合，形成LCP薄膜与铝箔的叠层体。
每一上述热膨胀系数调整辊组108的数量为一个，热膨胀系数调整辊组108包含水平并列设置的六个加热辊107，上述LCP薄膜301与铝箔 302的叠层体在传动机构带动下成S型包覆通过六支加热辊107，对上述 LCP薄膜301与铝箔302的叠层体进行热膨胀系数调整，加热辊107表面的温度控制Tm-15℃≤T<Tm+10℃(Tm：LCP薄膜301的熔点)。
需要说明的是，在加热辊107的作用下，LCP薄膜301已经完成热膨胀系数的调整，这时需要通过支撑体铝箔收卷机构109把铝箔302从LCP 薄膜301进行剥离。
每一上述去应力辊组111的数量为一个，去应力辊组111包含水平并列设置的六个加热辊110，上述LCP薄膜301在传动机构带动下成S型包覆通过六支加热辊110，对上述LCP薄膜301进行去应力处理，加热辊 110表面的温度控制200℃≤T<Td-20℃。(Td：的热变形温度)LCP薄膜301
成品收卷机构112将上述去应力辊组111完成处理的LCP薄膜301 进行收卷滚动，即完成LCP薄膜301的热处理深加工。
本实施例中，该LCP薄膜热处理深加工生产线装置包含有多个导辊 113，用于改变铝箔302、LCP薄膜301的传动方向。
本实施例中，上述预热辊104、热压辊105、加热辊107、110为高精度电磁感应加热辊，以及保证辊体表面温度的均匀，使得LCP薄膜301、铝箔302可以均匀受热。
如图2所示，本发明实施例还公开了一种LCP薄膜热处理生产工艺，该生产工艺包括以下步骤：
S10，将所述LCP薄膜和所述支撑体铝箔输送至放卷机构上，同时控制所述LCP薄膜放卷机构和所述支撑体铝箔放卷机构放卷滚动；
S20，控制所述支撑体铝箔放卷机构放出的铝箔贴附于所述预热辊组的预热辊表面，控制所述LCP薄膜放卷机构放出的LCP薄膜至于两卷铝箔之间，将铝箔和LCP薄膜传动至所述热压辊组中相对的热压辊之间；
S30,控制所述热压辊组将所述LCP薄膜和所述支撑体铝箔压合，形成层叠体；
S40，将带有铝箔保护的所述LCP薄膜层叠体传送至所述热膨胀系数调整辊组加热辊辊体之间采用S型包覆，控制所述热膨胀系数调整辊组对所述LCP薄膜层叠体进行热膨胀系数调整；
S60，将剥离支撑体铝箔的所述LCP薄膜传送至所述去应力辊组加热辊辊体之间采用S型包覆，控制所述去应力辊组对所述LCP薄膜进行去应力调整；
S70，控制成品收卷机构对去应力后的所述LCP薄膜收卷。
其中上述热压辊组中热压辊的温度小于所述LCP薄膜的熔点温度 Tm，且大于所述LCP薄膜的热变形温度Td。
所述支撑体铝箔放卷机构具有一个，所述LCP薄膜放卷机构具有一个，所述LCP薄膜热处理深加工生产线装置还包括一个支撑体铝箔收卷机构；
所述步骤S30包括：
控制所述热压辊组将所述LCP薄膜、所述支撑体铝箔压合形成表面带有铝箔保护的LCP薄膜层叠体；所述LCP薄膜位于两层所述支撑体铝箔之间；
所述步骤S40和所述步骤S60之间还包括步骤S50：控制所述支撑体铝箔收卷机构，将所述LCP薄膜层叠体的所述支撑体铝箔剥离收卷；
所述热压辊组和所述热膨胀系数调整辊组设有氮气保护机构，所述氮气保护机构用于保护所述LCP薄膜热处理过程不受氧化；
综上，本发明公开的LCP薄膜热处理深加工生产线装置及生产工艺至少具有如下优势：
本LCP薄膜热处理深加工生产线装置采用加热辊作为热源，所述 LCP薄膜的热量来自于辊筒，通过传导的方式传递到材料上，主要优点在于：传热速度快，生产效率高；温度均匀，产品一致性良好；能耗低，明显上比现有热风炉式更具生产效益。
以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种LCP薄膜热处理深加工生产线装置，其特征在于，沿着材料的传动方向，所述装置包括：
两个支撑体铝箔放卷机构，用于传动支撑体铝箔放卷；
一个薄膜放卷机构，用于传动LCP薄膜放卷；
至少一预热辊组，每一所述预热辊组包含相对设置的两个预热辊，所述每一预热辊组包含的两支预热辊并排对称放置；所述一预热辊组的两支预热辊上均有所述支撑体铝箔放卷机构放出的铝箔；
至少一热压辊组，每一所述热压辊组包含对称设置的两支热压辊；所述每一热压辊组包含的两支热压辊并排对称放置；所述一热压辊组的两支热压辊上均有所述预热辊组放出的铝箔；所述薄膜放卷机构将LCP薄膜放出至并排的所述对称热压辊组之间的铝箔上；
所述热压辊组在传动机构带动下，将所述LCP薄膜与所述支撑体铝箔压合，形成层叠体；
至少一个热膨胀系数调整辊组，每一所述热膨胀系数调整辊组包括六支加热辊；所述每一热膨胀系数调整辊组对LCP薄膜热膨胀系数进行调整，确保调整后的LCP薄膜与铜箔热膨胀系数(CTE)相接近；所述每一热膨胀系数调整辊组包含的六支加热辊并排水平依次放置；所述LCP薄膜与所述支撑体铝箔的层叠体成S型通过所述每一热膨胀系数调整辊组；
一个支撑体铝箔收卷机构，用于LCP薄膜热膨胀系数调整好后，所述支撑体铝箔剥离收卷；
至少一个去应力辊组，每一所述去应力辊组包括六支加热辊；所述每一去应力辊组消除LCP薄膜微观歪斜产生的内应力，避免表观出现微皱纹和边部卷起的质量缺欠，LCP薄膜的塑性和加工成型性达到理想状态；所述每一去应力辊组包含的六支加热辊并排水平依次放置；LCP薄膜成S型通过所述每一去应力辊组；
以及一成品收卷机构，用于传动热处理后的LCP薄膜收卷。
2.如权利要求1所述的LCP薄膜热处理深加工生产线装置，其特征在于，所述装置还包括两个支撑体铝箔放卷机构以及两个支撑体铝箔收卷机构，所述支撑体铝箔放卷机构用于传动铝箔放卷滚动；所述LCP薄膜位于两层支撑体铝箔之间，形成表面带有铝箔的所述LCP薄膜；所述支撑体铝箔收卷机构用于将支撑体铝箔从LCP薄膜的表面剥离并收卷。
3.如权利要求1所述的LCP薄膜热处理深加工生产线装置，其特征在于，所述预热辊组两支预热辊采用电磁感应加热辊，将所述支撑体铝箔放卷机构放出的铝箔加热至200℃左右，这样更有利于辊压效果的实现。
4.如权利要求1所述的LCP薄膜热处理深加工生产线装置，其特征在于，所述热压辊组加热辊采用超高精度加热辊进行上下对压，使所述LCP薄膜在其热变形温度Td以上，熔点Tm以下的温度区间进行二次微塑性形变，对所述LCP薄膜厚度尺寸进行微调整，减少所述LCP薄膜厚度的波动范围，确保所述LCP薄膜介电常数(εr)的均一、稳定。同时，在所述热压辊组高温辊压下，将显著地打乱所述LCP薄膜的微观纤维组织结构，降低所述LCP薄膜的力学结构取向性，提高所述LCP薄膜的塑性，提升所述LCP薄膜的加工成型性能。
5.如权利要求1所述的LCP薄膜热处理深加工生产线装置，其特征在于，所述热膨胀系数调整辊组，每一所述热膨胀系数调整辊组包括六支高温、高精度电磁感应加热辊加热辊以及相应的保温箱、机架结构组成，带有铝箔保护的所述LCP薄膜在加热辊辊体之间采用S型包覆，设有惰性气体保护，将所述LCP薄膜加热到需要的温度，以调整其热膨胀系数和介电常数。
6.如权利要求1所述的LCP薄膜热处理深加工生产线装置，其特征在于，所述去应力辊组，每一所述去应力辊组包括六支高温、高精度电磁感应加热辊加热辊以及相应的保温箱、机架结构组成，带有铝箔保护的所述LCP薄膜在加热辊辊体之间采用S型包覆,将所述LCP薄膜加热到需要的温度，消除所述LCP薄膜的内应力，确保所述LCP薄膜在后续加工和使用过程的尺寸稳定性。
7.一种LCP薄膜热处理生产方法，其特征在于，采用如权利要求1中所述的LCP薄膜热处理深加工生产线装置加工LCP薄膜，所述方法包括以下步骤：
S10，将所述LCP薄膜和所述支撑体铝箔输送至放卷机构上，同时控制所述LCP薄膜放卷机构和所述支撑体铝箔放卷机构放卷滚动；
S20，控制所述支撑体铝箔放卷机构放出的铝箔贴附于所述预热辊组的预热辊表面，控制所述LCP薄膜放卷机构放出的LCP薄膜至于两卷铝箔之间，将铝箔和LCP薄膜传动至所述热压辊组中相对的热压辊之间；
S30,控制所述热压辊组将所述LCP薄膜和所述支撑体铝箔压合，形成层叠体；
S40，将带有铝箔保护的所述LCP薄膜层叠体传送至所述热膨胀系数调整辊组加热辊辊体之间采用S型包覆，控制所述热膨胀系数调整辊组对所述LCP薄膜层叠体进行热膨胀系数调整；
S60，将剥离支撑体铝箔的所述LCP薄膜传送至所述去应力辊组加热辊辊体之间采用S型包覆，控制所述去应力辊组对所述LCP薄膜进行去应力调整；
S70，控制成品收卷机构对去应力后的所述LCP薄膜收卷。
8.如权利要求7所述的LCP薄膜热处理生产方法，其特征在于，所述热压辊组中热压辊的温度小于所述LCP薄膜的熔点温度，且大于所述LCP薄膜的热变形温度。
9.如权利要求7所述的LCP薄膜热处理生产方法，其特征在于，所述支撑体铝箔放卷机构具有两个，所述LCP薄膜放卷机构具有一个，所述LCP薄膜热处理深加工生产线装置还包括两个支撑体铝箔收卷机构；
所述步骤S30包括：
控制所述热压辊组将所述LCP薄膜、所述支撑体铝箔压合形成表面带有铝箔保护的LCP薄膜层叠体；所述LCP薄膜位于两层所述支撑体铝箔之间；
所述步骤S40和所述步骤S60之间还包括步骤S50：控制所述支撑体铝箔收卷机构，将所述LCP薄膜层叠体的所述支撑体铝箔剥离收卷。
10.如权利要求7所述的LCP薄膜热处理生产方法，其特征在于，所述热压辊组和所述热膨胀系数调整辊组设有氮气保护机构，所述氮气保护机构用于保护所述LCP薄膜热处理过程不受氧化。
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