热压成膜·干法成型

——日本平野技研粉体制膜装置技术解析（常温～200℃）

在锂电池电极板、电容器与散热片等产品的制造中，将碳、石墨、金属粉与陶瓷等粉体材料制成片状，是决定产品性能与生产效率的关键工序。传统浇铸法（Cast 法）需要配置干燥设备，存在能耗高、占地大、工序长等问题。日本平野技研工业株式会社（HIRANO GIKENKOGYO）推出的粉体制膜装置，以热辊与压力直接对粉体或树脂颗粒进行干法成膜，辊温可在常温至 200 摄氏度之间按材料选择，无需干燥工序即可获得片状材料，为粉体成型提供了节能、省空间的工艺路径。本文将从产品定位、成型原理、测试机规格与应用领域等维度进行技术解析。

一、产品概述与定位

平野技研工业株式会社成立于 1978 年，总部位于日本奈良县橿原市，专业从事各种薄膜延伸装置、高温热处理装置、贴合装置、辊压装置与粉体制膜装置的设计、制造与销售，服务于薄膜、电子材料与新能源领域。粉体制膜装置是该公司面向粉体直接成型开发的热压成膜设备：热辊水平配置，粉体、颗粒等材料从装置上部投入，通过加热与加压作用在辊隙间被压实成型为片状材料，可用于锂电池等电池极板、电容器与散热片的制造。如图1所示，粉体制膜装置测试机采用灰白色金属机身，集成加热辊、驱动与控制系统。

该装置以客户需求与市场需求为开发驱动力，在平野技研技术中心通过实验装置进行接近实机的测试验证后完成制品化，为粉体材料的干法片材成型提供了可复现的工艺条件。

二、技术特点与成型原理

粉体制膜装置的核心是"热与压力"的干法成型原理。装置内热辊呈水平布置，粉体或颗粒原料从上部投入后进入上下辊之间的辊隙，在加热软化的同时受到辊压作用，颗粒相互压实、融合并延展成连续片材，从而实现从散装粉体到片状材料的直接成型。辊温可根据材料特性在常温至 200 摄氏度之间选择，既适应热塑性树脂颗粒的软化成型，也可满足碳素、陶瓷类粉体在较高温度下的压实结合；加压能力相对基材宽度最大可达 40 吨，为高密度、高强度片材的成型提供了充分的压实条件。

与传统浇铸法相比，粉体制膜装置省去了浆料制备与干燥环节，无需干燥机即可完成制膜，具有显著的节能效果，同时设备占地小、工序简化，环境负荷更低，属于面向可持续制造的环境友好型装置。依据成型温度需求，该装置分为高温型与中温型两类，可结合客户工艺要求选配。如图2所示，平野技研建立了以用户需求、市场需求与社会需求为起点，通过营业、技术、设计、制造协同开发，并经技术中心制品化计划、实验与装置开发验证的完整技术体系。

三、测试机与试验能力

为贴近实际生产验证粉体制膜工艺，平野技研技术中心配备了粉体制膜测试机，主要规格如表1所示。测试机还设置了卷出与卷取装置，在完成粉体制膜的同时可实现与薄膜、金属箔等基材的贴合（层压），为电极板与复合片的工艺开发提供一体化验证手段。

围绕片材成型与后处理，平野技研技术中心还配套布置了横延伸机、辊延伸装置、辊式干燥机与单板热处理炉、高温贴合装置等测试设备，粉体制膜装置则包含高温型与中温型两种规格，可针对不同材料的成型温度窗口开展系统测试。如图3所示，高温贴合装置可将金属箔与薄膜、薄膜与薄膜进行多层贴合融着，与粉体制膜工序联动后，可构建从粉体成型到复合层压的完整试验线。

在装置配置方面，粉体制膜装置可依据客户工艺要求进行规格定制，从测试机的 50 至 400 毫米制膜宽度起步，向生产型幅宽扩展；测试机本体电力约 1.4 千瓦，外形紧凑（约 660×350×430 毫米），适合实验室与中试阶段的材料评价。设备以辊温、辊压与线速度三要素为工艺核心，通过调节上下辊之间的压力与辊温，可控制片材的厚度、密度与表面质量，配合卷出・卷取装置即可实现连续化制膜生产。

四、应用领域与材料

粉体制膜装置的应用集中在功能片材的干法制造领域。在新能源方面，其可用于锂电池等电池极板的连续制膜，将电极活性粉体与导电剂、粘合剂混合料直接压制成电极片；在电子元件方面，可用于电容器电极片的成型；在热管理方面，可用于散热片等导热片材的制造。可处理材料涵盖碳、石墨、各种金属粉与陶瓷等粉体及树脂颗粒，通过热压直接获得具有一定厚度与强度的片状材料。表2对比了粉体制膜热压法与浇铸法的差异。

在工艺实施中，粉体原料可先与粘合剂等助剂预混，或以颗粒形态直接投入，经热辊加热软化与加压延展后成型为片材；对于碳素与陶瓷类难熔粉体，可借助较高的辊温与压力实现颗粒间的压实结合。片材厚度与密度通过辊隙与压力设定控制，成型后的片材可进一步与金属箔、薄膜贴合，构成电极极片或复合功能片，适应不同产品对导电、导热与结构强度的要求。随着锂电池、超级电容器与散热组件对薄型化、高密度片材需求的增长，干法热压成型在缩短工序、降低能耗方面的优势日益显现。

五、结语

平野技研粉体制膜装置以热辊与压力的干法成型原理，将碳、石墨、金属粉、陶瓷等粉体材料直接制膜为片状，辊温常温至 200 摄氏度、加压能力最大 40 吨、制膜宽度 50 至 400 毫米，相比浇铸法省去干燥工序，实现节能、省空间与低环境负荷。凭借测试机与贴合装置的一体化试验能力，该装置为锂电池极板、电容器与散热片等功能片材的制造提供了高效、绿色的干法成型路径，是粉体材料片材化工艺的重要装备选择。对处于电池、电子与热管理材料工艺升级阶段的制造企业而言，以该装置评估粉体配方、辊温窗口与加压条件，能够显著缩短工艺开发周期；其常温至 200 摄氏度的宽温域适应性，也使树脂颗粒与无机粉体的多种组合成型成为可能。可以预见，随着干法成型技术向高密度、大面积方向演进，粉体制膜装置在新能源与功能材料制造中的应用将不断拓展。