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1、电子铝箔清洗工序中的表面质量控制 全 明 (新疆众和股份有限公司,乌鲁木齐830013) 摘要:主要研究电子铝箔在清洗工序产生表面缺陷的种类、原因、预防及改进措施。从清洗机辊系配置、控制 方式、张力配置、烘干装置结构、传动方式选取等几个方面进行系统分析,找出设计原理上的不足,对易造成 电子铝箔表面质量缺陷的部份进行改进,稳定并提高清洗质量。 关键词:电子铝箔;表面缺陷;清洗;辊系;张力配置 中图分类号:TG339 文献标识码: B 文章编号: 1005 - 4898(2008) 01 - 0048 - 03 作者简介:全 明(1979 - ) ,男,湖北天门人, 2002年湖北农学院毕业,助理
2、工程师,专业:机电设备维护。 收稿日期: 2007 - 10 - 31 随着铝加工行业向高、精、尖深度发展,利用 电子铝箔生产的电子元器件开始广泛应用于家电、 计算机、通讯设备、汽车、航空、航天等领域。电 子铝箔的生产过程主要分为压延和精整两部分。近 几年市场对电子铝箔的要求逐渐向更高质量和更大 差异两方面转变,以清洗、剪切、复卷、退火等工 序为代表的精整技术开始变得非常重要,涉及到稳 定并提高产品质量和提高企业满足客户差异化需求 的能力的大问题,成为了企业生存和发展必须面对 的关键问题。 公司是一家生产铝质电解电容器用电子铝箔的 企业,电子铝箔通过深加工后可使表面积增大二三 十倍,存储电子的
3、能力(电容量)也能相应增大。 表面质量对电子存储能力的影响非常大,前一道工 序在铝箔表面造成的微小缺陷会在后续工序中被放 大,因此,只有在生产环节中的每道工序对箔面质 量进行严格控制,才能保证最终的成品质量。为提 高产品表面质量,公司购进了两套清洗设备对电子 铝箔表面进行清洗。该设备采用特殊的清洗剂溶解 箔面的机械油斑和轧制油斑,并清洗掉轧制过程 中,附着在箔面的铝粉。在使用两套清洗设备的过 程中,我们发现其设计原理和结构存在许多限制, 造成电子铝箔在清洗过程中产生了一系列难以消除 的表面质量缺陷。由于电子铝箔清洗设备的设计、 制造和使用在国内没有先例,特对产生的问题及解 决方法进行以下总结,
4、以供参考。 1 现状分析 111 设备及原理描述 该清洗机组由开卷机、入口偏导辊、清洗、漂 洗装置、烘干装置、出口偏导辊装置、卷取机、清 洗供油系统、漂洗供油系统、液压系统、压缩空气 系统、CO2灭火系统、排风系统、电控系统等部分 组成。为保证各辊的同步精度及结构的精简,采用 同步齿型带传动方式。电气控制原理采用开卷机、 卷取机恒张力控制,卷取机可设张力梯度,机组张 力分段控制,机组传动电机为交流变频调速电机进 行传动,带材张力通过电机力矩控制。清洗机组的 结构简图见图1。 铝箔的清洗过程如下:带材从开卷机、入口偏 导辊进入此装置,首先经过下刷辊,在下刷辊与带 材之间喷有清洗液,洗刷带材下表面
5、。接着,带材 经过上刷辊,在上刷辊与带材之间也喷有清洗液, 洗刷带材上表面。再经过1#挤干辊将带材表面的 清洗油挤干。然后,带材进入漂洗箱。还是使用同 一种清洗液喷洗带材的上下表面。再经过2#挤干 辊将带材表面的清洗油挤干。带材出漂洗箱后进入 烘干箱,带材上残余的清洗液在热风的吹扫下被蒸 发。最后,带材通过出口偏导辊后被卷取机整齐地 绕成卷。清洗结束。 84 铝加工 2008年第1期总第180期 技术工程 图1 清洗机组结构简图 112 箔面缺陷描述 清洗设备在使用中出现了以下一些问题: (1) 烘干箱温度太高,箱体上的焊渣氧化脱落,造成箔 面产生压坑。(2)清洗过程中由于设备结构不合理, 造
6、成油雾凝结成油滴落在箔面,形成油班。(3)由 于控制方式复杂、传动方式不合理造成各辊不同步 且难于改进,电子铝箔在清洗过程中会出现箔面和 辊面打滑现象,造成箔面出现擦伤。(4)由于来料存 在中浪和边浪等板型问题,造成料面皱折。 2 箔面缺陷产生的原因分析 211 压坑 铝箔被清洗干净后必须进行烘干处理,由于轧 制油和清洗剂都是易燃易爆物,其燃点在200 左 右,排除了电加热和燃气加热等明火加热方式,由 于蒸汽温度在100150,属于安全范围内的温 度,于是采用热风的方式进行烘干。压坑是由于在 烘干过程中,铝箔被风道、换热器、烘干箱等焊接 体内剥离产生的固体颗粒咯伤,小的颗粒被卷入钢 辊和铝箔之
7、间后一般会在箔面形成凹凸缺陷,降低 产品品质;大的颗粒甚至会咯穿箔面,造成废料。 212 油斑 铝箔在清洗、漂洗的过程中,喷嘴将清洗剂通 过一定压力和流量喷射到箔面,清洗剂打到箔面并 反弹到四壁后会在箱体内会产生大量高浓度的油 雾,如果不降低油雾浓度,会在箱体顶部或四壁形 成油滴,最终落在箔面上造成污染,且油滴经过钢 辊挤压会在箔面形成一串油斑,增大污染面积。为 了降低箱体内的油雾浓度,必须设置排烟风机排除 油雾,但是风机的开口又不能开的太大,否则清洗 剂会挥发的过快,使公司增加成本。 213 擦伤 擦划伤是包括清洗在内的所有精整设备常见的 故障,其产生的机理是电子铝箔在清洗过程中箔面 和辊面
8、出现打滑,但具体到造成打滑的原因则涉及 到机械、电气、工艺等各方面。机械方面的可能原 因有各辊不同步,各辊水平度和平行度超标,箔与 辊形成的包角过小,辊面粗糙度不符合要求、胶辊 气压不符合要求等各种原因;电气方面的可能原因 有各主动辊电机不同步,卷径误差大,控制方式选 取不合理等各种原因;工艺方面的可能原因有张力 设置与前后道次不匹配,速度不合理等各种原因。 214 皱折 进入清洗道次的电子铝箔厚度一般在011mm 左右,由于来料很薄,板型波动大,中浪和边浪等 问题时有出现,清洗过程中料在通过夹送辊和挤干 辊时会出现皱折。 3 预防箔面缺陷的措施 311 压坑的预防措施 压坑的控制分为前期的设
9、备制造及后期的维护 使用两步。烘干设备的高温氧化是不可避免的,但 是在前期的设备制造过程中选用耐氧化的不锈钢材 质,并采用氩弧焊等保护性气体焊接工艺,可减少 以后在使用过程中材质表面和焊接部位氧化的可能 性。后期使用时可在风道中增加多层不锈钢滤网, 为了减少滤网堵塞降低风量,可将滤网定期清洗或 更换列入日常维护。 312 油斑的预防措施 铝箔在清洗、漂洗的过程中,箱体内会产生大 94 全 明:电子铝箔清洗工序中的表面质量控制 技术工程 量高浓度的油雾,会在箱体顶部或四壁形成油滴, 最终落在箔面上造成污染。由于大量排雾会损失清 洗剂,增加企业成本,且效果并不理想,因此只能 考虑阻挡油滴滴到箔面。
10、根据我公司在治理油斑的 过程中观察,发现油滴主要是在2#挤干辊至漂洗箱 出口这段距离内滴到箔面产生油斑的。在这段距离 内在箱体顶部安装弧型挡板,并在漂洗箱出口顶部 安装接油槽,将油滴引到两侧,即可消除箔面油斑。 313 擦划伤的预防措施 擦划伤产生的原因有机械结构、电气控制和工 艺选用等三个方面,因此其预防措施也应从三个方 面进行。 机械对于各辊不同步可检查同步齿形带是否 松紧不合适,轴承是否润滑不到位;各辊水平度和 平行度是否在要求的范围内,要求为 0105mm / m;箔与辊形成的包角过小,要求 60;辊面粗 糙度是否符合要求,要求为312m;胶辊气缸压 力是否符合要求,要求为012016
11、MPa;胶辊材质 建议选用聚氨酯橡胶,硬度要求HBS8085。 电气调整电机参数使各主动辊不同步,校正卷 径误差,控制方式选取简单的张力控制或速度控制; 工艺张力和速度设置应与前后道次相匹配, 选取最合理的范围。如表1所示数据为根据我公司 实际选取的最佳配置。 表1 清洗工序及其前后工序的张力与速度配置 工序 成品规格/mm入口张力/Kg出口张力Kg速度/ mmin- 1 箔轧0114 - 011180130300 清洗01116010085 剪切0111120- - -400 314 皱折的预防措施 对于板型差的料,可采取以下措施:(1)在开 卷、卷取两侧增加几组型或 型辊起到校正板型 的作
12、用;(2)在开卷、卷取两侧安装板型调整辊, 通过调整该辊的水平度和平行度消除边浪;(3)通 过增大胶辊或其他托辊的凸度消除中浪。 4 结论 试验结果证明,下列措施有利于电子铝箔清洗 工序中的表面质量控制。 (1)设备在设计、制造前期,使用、维护人员 主动参与其中,将设备先天的缺陷减少到最小程 度,可以为日后设备使用、维护创造有利的先决条 件。如烘干箱箱体的选材及焊接工艺指定,在设备 设计、制造时即考虑到高温氧化、焊渣脱落的问 题,就会减少日后消除压坑的麻烦。否则一旦造成 缺陷,改正及预防起来将会花费大量的人力、物力 和才力。 (2)设备在设计时除了要考虑到满足使用功 能,还要考虑到使用中的生产
13、成本及维护与使用的 人性化和便利化。如消除箔面油斑可以通过增大排 风量实现,但是会大量增加使用成本;传动结构采 用同步带,虽然实现了功能,但维护起来非常困 难。所以在设计设备时功能、成本、维护、使用同 样重要。 (3)设备的设计原则应该是简单、可靠、实 用,不能为了实现一个功能将各种系统进行复杂配 置。清洗机辊系配置、控制方式、张力配置、烘干 装置结构、传动方式等几个方面选取简单、可靠、 实用的系统配置,可减少擦划伤出现的几率,并降 低故障的查找和分析难度。 (4)设备一旦出现故障,往往需要各专业共同分 析、查找原因,只有这样才能真正找到问题的根源。 希望能够通过以上具体问题的分析,为今后其
14、他相关设备疑难问题的分析 、 查找 、 解决提供 借鉴。 Surface Quality Control of Electron ic Alum inum Foil in Clean ing Procedure QUANM i ng (Xinjiang Joinworld Co. , Ltd. , Urumuqi 830013, China) (下转第54页) 05 铝加工 2008年第1期总第180期 技术工程 45 铝加工 2008年第1期总第180期 业界杂谈/信息报道 Abstract: The types, causes, preventive and improvementmeas
15、ures of surface defects on electronic aluminum foil were described in the paper1A systematic analysiswas carried out from the aspects of roller system configuration, controlmode, tension scheme,structure of dryingmachine and selection of drive mode,so that the cause and disadvantageswere found out and the cleaning qualitywas improved1 Keywords: electronic aluminum foil;surface defect;cleaning;roller system;tension scheme