CN102173354A - 聚四氟乙烯薄膜纵向拉伸机组 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种生产出的聚四氟乙烯薄膜厚度均匀、透气率高，且浪费少、能耗低的聚四氟乙烯薄膜纵向拉伸机组。它包括放卷机、多辊脱油炉、多点拉伸炉、收卷机；放卷机包括放卷辊、放卷电机、用于控制放卷电机的放卷变频器、放卷张力监测装置，放卷张力监测装置的输出接PLC，PLC的输出接放卷变频器；收卷机包括收卷辊、收卷电机、收卷变频器、收卷张力监测装置，收卷张力监测装置的输出接PLC，PLC的输出接收卷变频器。

Description

聚四氟乙烯薄膜纵向拉伸机组

技术领域

本发明涉及对聚四氟乙烯薄膜双向拉伸的纵向拉伸机组，具体地说，是一种聚四氟乙烯透气薄膜纵向拉伸设备。

背景技术

市场上销售的聚四氟乙烯薄膜纵拉机通常是用来制作生料带的，采取如下工艺：放卷——脱油——纵向拉伸——收卷。如图1所示，其主要组成：包括放卷辊、磁粉离合器在内的放卷机1、包括脱油辊在内的脱油炉2、包括拉伸辊在内的拉伸炉3、包括收卷辊、带动收卷辊转动的力矩电机在内的收卷机4、张力辊5。

这类设备存在以下缺陷：其一，被动放卷，放卷张力用磁粉离合器手动控制，收卷张力用力矩电机控制，这种模式对有卷径变化的收放卷张力控制及恒线速控制不够精确，容易造成膜厚不均匀，还由于力矩电机的有效工作范围有限，使得卷装直径增大后不容易卷好，也即质量差、生产效率及成品率都低。其二，纵向拉伸炉内的拉伸辊间距太大，几乎有1米左右，容易造成横向收缩，即俗称的“颈缩”，微纤维间因横向收缩而相互靠近，使有效孔径变小，降低拉伸效率及透气率。

而聚四氟乙烯透气膜需要具备较高的透气率，厚薄均匀，工业化生产要求大卷装以减少频繁换卷接头产生的浪费，降低生产成本。显然，这种设备不能满足聚四氟乙烯透气膜的制作要求。

发明内容

本发明的目的是提供一种生产出的聚四氟乙烯薄膜厚度均匀、透气率高，且浪费少、能耗低的聚四氟乙烯薄膜纵向拉伸机组。

本发明的聚四氟乙烯薄膜纵向拉伸机组，包括对聚四氟乙烯薄膜进行放卷的放卷机、对放卷后的聚四氟乙烯薄膜进行脱油处理的多辊脱油炉、对脱油处理后的聚四氟乙烯薄膜进行拉伸的多点拉伸炉、对拉伸后的聚四氟乙烯薄膜进行收卷的收卷机；

放卷机包括放卷辊、带动放卷辊转动的放卷电机、用于控制放卷电机的放卷变频器；它还包括用于监测放卷机与多辊脱油炉之间的聚四氟乙烯薄膜张力的放卷张力监测装置，放卷张力监测装置的输出接PLC，PLC的输出接放卷变频器；

收卷机包括收卷辊、带动收卷辊转动的收卷电机、用于控制收卷电机的收卷变频器；它还包括用于监测收卷机与多点拉伸炉之间的聚四氟乙烯薄膜张力的收卷张力监测装置，收卷张力监测装置的输出接PLC，PLC的输出接收卷变频器。

本发明的有益效果：本聚四氟乙烯薄膜纵向拉伸机组，整机恒线速恒张力控制，使得在有卷径变化的放卷、收卷处也能保持恒线速运行，张力自动测试、反馈及控制，迅速而准确；使卷径增大后也能自动补偿修正控制参数，继续保持恒线速。这些特点使得该机组具有产量高、能耗低、生产出的聚四氟乙烯薄膜具有厚度均匀、透气率高、质量好等优点。

上述的纵向拉伸机组，放卷张力监测装置与收卷张力监测装置相同，均包括设置在一摆臂上的与聚四氟乙烯薄膜接触的浮动辊，将摆臂摆动位置的变化转换成可输入PLC的电信号的变换装置。

上述的纵向拉伸机组，变换装置包括固定在摆臂上、且与摆臂的摆动中心同轴的主动轮，固定的电位器，与电位器的动触点相连以带动其转动的被动轮，被动轮空套在固定在电位器上的被动轮轴上；主动轮与被动轮组成传动副；电位器的动触点的电位作为输入PLC的电信号。这样变换装置结构简单巧妙，成本低廉。传动副为链传动副或同步齿形带传动副。

上述的纵向拉伸机组，传动副的传动比大于1。传动比大于1可以放大浮动辊和摆臂的位置变化，使电控精度更高。

上述的任一纵向拉伸机组，多点拉伸炉内具有五个以上的拉伸辊，拉伸辊间距为5-200mm。多点拉伸炉内的拉伸辊间距5-200mm，形成小间距多点拉伸，减小了“颈缩”的可能性，聚四氟乙烯薄膜不会横向收缩，有效孔径较大，具有较高的透气率。

上述的任一纵向拉伸机组，纵向拉伸机组还包括对拉伸后的聚四氟乙烯薄膜进行牵引的、由2-3个主动转动的牵引辊组成的牵引机，牵引辊线速度与拉伸炉内的最后一根拉伸辊的线速度相等。脱油辊、拉伸辊、牵引辊的表面均镀梨皮铬，即先作喷砂处理，再镀硬铬，镀后表面呈梨皮样，表面粗糙度Ra1.6-6.3微米。这种梨皮铬表面可使辊筒对膜的握持力增加的同时又不损伤膜，能使横向收缩减小，提高透气率及拉伸效率。

上述的任一纵向拉伸机组，多点拉伸炉内的拉伸辊的上下方分别设置有对聚四氟乙烯薄膜上下表面吹风的上下喷风管。热风同时从上下喷风管吹向拉伸辊上的纵拉带(聚四氟乙烯薄膜)，使得纵拉带上下两面同时受热，给均匀拉伸提供了保证。

附图说明

图1为市场上销售的聚四氟乙烯薄膜纵拉机示意图。

图2为本发明设备结构示意图。

图3为本发明前张力架示意图。

其中：1-放卷机；2-前张力架；3-多辊脱油炉；4-多点拉伸炉；5-牵引机；6-后张力架；7-收卷机；8-浮动辊；9-浮动辊轴；10-摆臂；11-轴承座；12-支点轴；13-机架墙板；14-大链轮(主动轮)；15-配重；16-电位器动触点；17-电位器固定触点；18-小链轮轴；19-小链轮(被动轮)；20-低摩擦气缸。

具体实施方式

下面结合附图进一步说明本发明的具体实施方式，但不作为对本发明内容的限定。

如图2所示，本发明的聚四氟乙烯薄膜纵向拉伸机组包括放卷机1、前张力架(放卷张力监测装置)2、多辊脱油炉3、多点拉伸炉4、牵引机5、后张力架(收卷张力监测装置)6、收卷机7及控制柜。

所述的放卷机1，采用中心主动放卷形式，放卷轴由放卷电机减速后驱动，放卷电机受放卷变频器控制。

所述的前张力架(放卷张力监测装置)2如图3所示，由支点轴、摆臂、浮动辊、配重15、传动副、电位器、低摩擦气缸、精密调压阀、机架等组成。支点轴12用轴承座11安装在机架墙板13上。摆臂10、浮动辊8、支点轴12、大链轮14互相刚性连接组成浮辊系统，可同时绕支点轴轴线转动。摆臂10一端与浮动辊轴9固连，另一端挂配重15。与大链轮组成链传动副的小链轮空套在小链轮轴上，小链轮轴固装在电位器固定触点上，电位器固定触点固装在机架上，电位器动触点与小链轮刚性连接并随小链轮一起绕小链轮轴线同步转动，转动时电位器动触点与固定触点之间就产生电位差。工作原理：正常运行时，通过精密调压阀给低摩擦气缸设定一个运行压力，此运行压力与运行张力平衡，使浮动辊处在设计位置，此时摆臂中心线位于a-a’，电位器动触点在A位。假如放卷速度快了(或者慢了)，膜张力变小(或者变大)，浮动辊下降(或者上升)，摆臂中心线位于b-b’(或c-c’)，浮辊系统绕支点轴轴线转过3°(或α°)，同时链传动使电位器动触点转到B(或C)位，电位器立即将测得的A-B(或A-C)电位变化信号发送给控制柜的PLC(可编程控制器)，PLC经过内部运算后迅速给放卷变频器发出减速(或者升速)指令，放卷电机立即减速(或者升速)，膜张力逐渐变大(或者变小)浮动辊逐渐上升(或下降)，直到浮动辊处于设计位置。

设定浮动辊的零电位工作位置后，浮动辊上下浮动的位置变化通过传动副就转换成电位差，此电位差作为输入信号反馈给PLC，经PLC运算后控制的是放卷变频器及放卷电机速度，使放卷线速度与脱油辊线速度匹配。所述的传动副可以是链传动或同步齿形带传动，其速度比为增速比，可以放大浮动辊的位置变化，使电控精度更高。

所述的多辊脱油炉3，炉内配置了5-11根脱油辊(图中所示是11根脱油辊)，脱油辊直径90-150毫米(优选100毫米)，各辊纵向间距500-1200毫米(优选900毫米)。可根据所需脱油时间长短决定需用的脱油辊数。

所述的多点拉伸炉4，炉内配置了一组5-7根拉伸辊，最多可4-6点拉伸(图中是7根拉伸辊，最多可6点拉伸)，拉伸辊直径130-400毫米(优选230mm)，辊子拉伸间距5-200毫米(优选5-40mm)，可以调节。拉伸辊群的上下各配置一个上下喷风管，热风同时从上下喷风管吹向拉伸辊上的纵拉带，使得纵拉带上下两面同时接收相同温度的热风，给均匀拉伸提供了保证。同时由于热风循环是在相对密闭的空间内进行，热损耗较小，所以总能耗较小。

所述的牵引机5，配置了一组2-3个牵引辊(图中是3个牵引辊)，牵引辊直径130-400(优选250毫米)，主动传动，线速度与最后一根拉伸辊同步控制。

所述的后张力架6，配置与前张力架相同，此处电位器所测信号经PLC反馈控制的是收卷变频器及收卷电机速度，使收卷线速度与牵引机线速度实现同步控制。

所述的收卷机7，最大收卷直径800-1200毫米，采用中心主动收卷形式，收卷轴由收卷电机减速后驱动，收卷电机速度由收卷变频器控制。

所述的聚四氟乙烯薄膜纵向拉伸机组，各脱油辊、拉伸辊、牵引辊的辊筒材质用普通无缝钢管制作，表面机加工后均镀梨皮硬铬，也可用不锈钢材质制作，表面抛丸处理，表面粗糙度Ra1.6-6.3(优选Ra2.5)微米。这种具有梨皮面的辊筒能使横向收缩减小，提高透气率及拉伸效率。

所述的聚四氟乙烯薄膜纵向拉伸机组，电气控制核心由PLC+触摸屏+变频器+电机，收放卷采用PLC+浮动辊+变频器+电机的闭环控制回路，采用浮动辊对实时收卷情况进行反馈，并对主速进行修正。

本发明设计了一种新的聚四氟乙烯薄膜纵向拉伸机组，整机采取恒线速恒张力控制，使得在有卷径变化的放卷、收卷处也能保持恒线速运行，张力自动测试、反馈及控制，迅速而准确；程序控制使卷径增大后也能自动补偿修正控制参数，继续保持恒线速；同时小间距多点拉伸，使得该设备能够制造具有产量高、质量好、能耗低等特点的聚四氟乙烯透气薄膜。

下表是本机组拉制的某一品种纵拉带经横拉成膜后的相关数据，可以看出综合性能优秀。

Claims (9)

1.聚四氟乙烯薄膜纵向拉伸机组，包括对聚四氟乙烯薄膜进行放卷的放卷机、对放卷后的聚四氟乙烯薄膜进行脱油处理的多辊脱油炉、对脱油处理后的聚四氟乙烯薄膜进行拉伸的多点拉伸炉、对拉伸后的聚四氟乙烯薄膜进行收卷的收卷机；

其特征是：

放卷机包括放卷辊、带动放卷辊转动的放卷电机、用于控制放卷电机的放卷变频器；它还包括用于监测放卷机与多辊脱油炉之间的聚四氟乙烯薄膜张力的放卷张力监测装置，放卷张力监测装置的输出接PLC，PLC的输出接放卷变频器；

收卷机包括收卷辊、带动收卷辊转动的收卷电机、用于控制收卷电机的收卷变频器；它还包括用于监测收卷机与多点拉伸炉之间的聚四氟乙烯薄膜张力的收卷张力监测装置，收卷张力监测装置的输出接PLC，PLC的输出接收卷变频器。

2.如权利要求1所述的纵向拉伸机组，其特征是：放卷张力监测装置与收卷张力监测装置相同，均包括设置在一摆臂上的与聚四氟乙烯薄膜接触的浮动辊，将摆臂摆动位置的变化转换成可输入PLC的电信号的变换装置。

3.如权利要求2所述的纵向拉伸机组，其特征是：变换装置包括固定在摆臂上、且与摆臂的摆动中心同轴的主动轮，固定的电位器，与电位器的动触点相连以带动其转动的被动轮，被动轮空套在固定在电位器上的被动轮轴上；主动轮与被动轮组成传动副；电位器的动触点的电位作为输入PLC的电信号。

4.如权利要求3所述的纵向拉伸机组，其特征是：传动副的传动比大于1。

5.如权利要求3所述的纵向拉伸机组，其特征是：传动副为链传动副或同步齿形带传动副。

6.如权利要求1-5所述的任一纵向拉伸机组，其特征是：多点拉伸炉内具有五个以上的拉伸辊，拉伸辊间距为5-200mm。

7.如权利要求1-5所述的任一纵向拉伸机组，其特征是：纵向拉伸机组还包括对拉伸后的聚四氟乙烯薄膜进行牵引的、由2-3个主动转动的牵引辊组成的牵引机，牵引辊线速度与拉伸炉内的最后一根拉伸辊的线速度相等。

8.如权利要求7所述的纵向拉伸机组，其特征是：脱油辊、拉伸辊、牵引辊的表面均镀硬铬，表面粗糙度Ra1.6-6.3微米。

9.如权利要求1-5所述的任一纵向拉伸机组，其特征是：多点拉伸炉内的拉伸辊的上下方分别设置有对聚四氟乙烯薄膜上下表面吹风的上下喷风管。

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