CN102320116B - 用于制备低收缩率高分子膜片的分子解取向设备及方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于制备低收缩率高分子膜片的分子解取向设备及方法，分子解取向设备包括沿膜片成型路径依次设置在机架上的扁平模具和冷却定型装置，所述扁平模具与冷却定型装置之间设置连续带式输送装置，连续带式输送装置包括两个辊筒，两个辊筒之间连接输送带，输送带的上方设有与连续带式输送装置连接的温度控制装置和冷却装置，所述温度控制装置的内部设有第一温度控制器，第一温度控制器的右侧设有第二温度控制器，第二温度控制器的右侧设有第三温度控制器。本发明的有益效果为：采用本发明生产的产品收缩率低，收缩率可以达到≤1%；可以满足高速生产线要求，克服由于收缩率因素而受到限制的生产效率瓶颈；与回火工艺相比，能耗大幅降低。

Description

用于制备低收缩率高分子膜片的分子解取向设备及方法

技术领域

本发明涉及化工机械领域，尤其涉及一种用于制备低收缩率高分子膜片的分子解取向设备及方法。

背景技术

随着各种新型材料的不断发展和应用领域的不断拓展，对于高分子材料膜片（薄膜和片材）的成品收缩率要求越来越严格，尤其是在与其它基材复合层压成型时。比如用于太阳能电池组件封装用的EVA（醋酸-乙烯酯共聚物）胶膜，其理想的收缩率为零。为了满足上述要求，目前高分子材料膜片连续挤出流延设备（如图1所述）通常主要包括：螺杆挤出机、扁平模具1、冷却定型装置2和后续牵引收卷装置。通常情况下，在高分子原材料进入挤出机后，通过能量转化作用产生熔融，熔融的高温熔体流经扁平模具1后即预成型为膜片11，在扁平模具1的平直狭缝区域，高分子熔体在压力流动过程中产生剪切从而使得分子发生有序取向，另一方面在调整膜片11制品尺寸过程中会有一定的拉伸现象，这种拉伸同时会产生进一步的分子取向，在通常的连续挤出流延过程中，经过拉伸后的预成型膜片11在很短的区间和时间内就进入冷却定型过程，冷却定型后的产品就可以进入后续的牵引收卷过程。

为了降低最终制品的残余内应力或者收缩率，目前主要采用的方法有两种。1、减少物理拉伸比，从而减少熔体出口模后的分子进一步取向，降低收缩率。这种方法最大的不足是：为了减小拉伸比不得不减小模具的狭缝区域的开口开度，减小出口模的预成型片的尺寸，这会导致较高的挤出机头压力，从而导致熔体温度的上升以及能耗的增加，最重要的是会导致后续冷却定型过程中的热量置换量增加，增加冷却强度；2、在膜片完全冷却定型后增加在线的热处理装置，达到所谓的回火去应力的目的；这种方法的问题在于：高分子材料的分子结构与金属材料差异极大，回火去应力过程中高分子材料需要达到玻璃态甚至是熔融态来减少回火时间和缩短回火长度，分子内应力的去除实际上就是分子级别上的完全解取向过程，这种取向的解除需要一定的温度条件；所以这种方法实际上是对膜片的二次熔融，这会导致能量的浪费和操作难度。

发明内容

本发明的目的是提供一种用于制备低收缩率高分子膜片的分子解取向设备及方法，以克服现有技术存在的上述不足。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现：

本发明的一种形式是一种用于制备低收缩率高分子膜片的分子解取向设备，包括沿膜片成型路径依次设置在机架上的扁平模具和冷却定型装置，所述扁平模具与冷却定型装置之间设置连续带式输送装置，连续带式输送装置包括两个辊筒，两个辊筒之间连接输送带，输送带的上方设有与连续带式输送装置连接的温度控制装置和冷却装置，所述温度控制装置的内部设有第一温度控制器，第一温度控制器的右侧设有第二温度控制器，第二温度控制器的右侧设有第三温度控制器，第三温度控制器与所述冷却装置连接。

所述扁平模具与输送带之间的夹角为0-90度。所述扁平模具的模唇口与输送带的入口辊筒之间的距离为5-500mm。

所述输送带为不锈钢带、特氟龙带、皮带或气浮输送带。

所述温度控制装置为热风循环装置、红外加热装置或电加热装置。

所述冷却装置为轴流风机。

本发明的另一种形式是一种用于制备低收缩率高分子膜片的分子解取向方法，包括以下步骤：

1）将高分子材料送入螺杆挤出机内，充分熔融后成为高温熔体，再将高温熔体送入扁平模具；

2）经过步骤1）处理的高温熔体流出扁平模具后，预成型膜片，膜片通过连续带式输送装置的输送带进入温度连续可控的梯度温度控制装置中，温度控制装置中的第一温度控制器、第二温度控制器和第三温度控制器的温度按照从高到低的顺序进行；

3）经过温度控制装置处理后的膜片再通过输送带进入冷却装置，解除膜片在扁平模具狭缝区域内和拉伸过程中产生的分子取向；

4）将经过步骤3）处理后的膜片进入冷却定型装置中成型，完成膜片的分子解取向。

在上述用于制备低收缩率高分子膜片的分子解取向方法中，在步骤4）中：所述经过温度控制装置处理后的膜片在进入冷却定型装置时，膜片与冷却定型装置的辊筒所在平面的夹角为60-120度。

在上述用于制备低收缩率高分子膜片的分子解取向方法中，所述扁平模具与输送带之间的夹角为0-90度；所述扁平模具的模唇口与输送带的入口辊筒之间的距离为5-500mm。

在上述用于制备低收缩率高分子膜片的分子解取向方法中，所述输送带为不锈钢带、特氟龙带、皮带或气浮输送带；所述温度控制装置为热风循环装置、红外加热装置或电加热装置；所述冷却装置为轴流风机。

本发明的有益效果为：采用本发明装置和方法生产的产品收缩率低，收缩率可以达到≤1%；可以满足高速生产线要求，克服由于收缩率因素而受到限制的生产效率瓶颈；与回火工艺相比，能耗大幅降低。

附图说明

下面根据附图对本发明作进一步详细说明。

图1是本发明现有技术中所述的高分子材料膜片连续挤出流延设备的结构示意图；

图2是本发明实施例所述的用于制备低收缩率高分子膜片的分子解取向设备的结构示意图。

图中：

1、扁平模具；2、冷却定型装置；3、连续带式输送装置；4、辊筒；5、输送带；6、温度控制装置；7、冷却装置；8、第一温度控制器；9、第二温度控制器；10、第三温度控制器；11、膜片。

具体实施方式

如图1-2所示，本发明的一种形式是一种用于制备低收缩率高分子膜片的分子解取向设备，包括沿膜片成型路径依次设置在机架上的扁平模具1和冷却定型装置2，所述扁平模具1与冷却定型装置2之间设置连续带式输送装置3，连续带式输送装置3包括两个辊筒4，两个辊筒4之间连接输送带5，输送带5的上方设有与连续带式输送装置3连接的温度控制装置6和冷却装置7，所述温度控制装置6的内部设有第一温度控制器8，第一温度控制器8的右侧设有第二温度控制器9，第二温度控制器9的右侧设有第三温度控制器10，第三温度控制器10与所述冷却装置7连接。

所述扁平模具1与输送带5之间的夹角为0-90度；所述扁平模具1的模唇口与输送带5的入口辊筒4之间的距离为5-500mm。

所述输送带5为不锈钢带、特氟龙带、皮带或气浮输送带。

所述温度控制装置6为热风循环装置、红外加热装置或电加热装置。

所述冷却装置7为轴流风机。

本发明的另一种形式是一种用于制备低收缩率高分子膜片的分子解取向方法，包括以下步骤：

1）将高分子材料送入螺杆挤出机内，充分熔融后成为高温熔体，再将高温熔体送入扁平模具1；

2）经过步骤1）处理的高温熔体流出扁平模具1后，预成型膜片11，膜片11通过连续带式输送装置3的输送带5进入温度连续可控的梯度温度控制装置6中，温度控制装置6中的第一温度控制器8、第二温度控制器9和第三温度控制器10的温度按照从高到低的顺序进行；

3）经过温度控制装置6处理后的膜片11再通过输送带5进入冷却装置7，解除膜片11在扁平模具1狭缝区域内和拉伸过程中产生的分子取向；

4）将经过步骤3）处理后的膜片11进入冷却定型装置2中成型，完成膜片11的分子解取向。

在上述用于制备低收缩率高分子膜片的分子解取向方法中，在步骤4）中：所述经过温度控制装置6处理后的膜片11在进入冷却定型装置2时，膜片11与冷却定型装置2的辊筒所在平面的夹角为60-120度。

在上述用于制备低收缩率高分子膜片的分子解取向方法中，所述扁平模具1与输送带5之间的夹角为0-90度；所述扁平模具1的模唇口与输送带5的入口辊筒之间的距离为5-500mm。

在上述用于制备低收缩率高分子膜片的分子解取向方法中，所述输送带5为不锈钢带、特氟龙带、皮带或气浮输送带；所述温度控制装置6为热风循环装置、红外加热装置或电加热装置；所述冷却装置7为轴流风机。

本发明通过对高温熔体预成型膜片进行有序梯度冷却，给予产生分子取向的高温熔体材料足够的自由收缩条件，包括足够高的环境温度条件和保持高温条件下的收缩时间，此后再进行冷却定型；产品收缩率低，收缩率可以达到≤1%；可以满足高速生产线要求，克服由于收缩率因素而受到限制的生产效率瓶颈；与回火工艺相比，能耗大幅降低。

实例

采用本发明生产太阳能电池封装用EVA（醋酸-乙烯酯共聚物）胶膜制品时，以出扁平模具时EVA（醋酸-乙烯酯共聚物）高温熔体实际温度为85℃为例，第一温度控制器、第二温度控制器和第三温度控制器的温度分别调节为88℃、80℃和75℃；冷却装置采用轴流风机。采用本发明后，生产线速度为6m/min的条件下，0.5mm厚度制品的收缩率小于2%，完全达到工艺要求。

本发明通过上面的实施例进行举例说明，但是，本发明并不限于这里所描述的特殊实例和实施方案。任何本领域中的技术人员很容易在不脱离本发明精神和范围的情况下进行进一步的改进和完善，因此本发明只受到本发明权利要求的内容和范围的限制，其意图涵盖所有包括在由附录权利要求所限定的本发明精神和范围内的备选方案和等同方案。

Claims (10)

1.一种用于制备低收缩率高分子膜片的分子解取向设备，包括沿膜片成型路径依次设置在机架上的扁平模具（1）和冷却定型装置（2），其特征在于：所述扁平模具（1）与冷却定型装置（2）之间设置有连续带式输送装置（3），连续带式输送装置（3）包括两个辊筒（4），两个辊筒（4）之间连接输送带（5），输送带（5）的上方设有与连续带式输送装置（3）连接的温度控制装置（6）和冷却装置（7），所述温度控制装置（6）的内部设有第一温度控制器（8），第一温度控制器（8）的右侧设有第二温度控制器（9），第二温度控制器（9）的右侧设有第三温度控制器（10），第三温度控制器（10）与所述冷却装置（7）连接。

2.根据权利要求1所述的用于制备低收缩率高分子膜片的分子解取向设备，其特征在于：所述扁平模具（1）与输送带（5）之间的夹角为0-90度；扁平模具（1）的模唇口与输送带（5）的入口辊筒（4）之间的距离为5-500mm。

3.根据权利要求1或2所述的用于制备低收缩率高分子膜片的分子解取向设备，其特征在于：所述输送带（5）为不锈钢带、特氟龙带、皮带或气浮输送带。

4.根据权利要求3所述的用于制备低收缩率高分子膜片的分子解取向设备，其特征在于：所述温度控制装置（6）为热风循环装置、红外加热装置或电加热装置。

5.根据权利要求3所述的用于制备低收缩率高分子膜片的分子解取向设备，其特征在于：所述冷却装置（7）为轴流风机。

6.一种用于制备低收缩率高分子膜片的分子解取向方法，其特征在于，包括以下步骤：

1）将高分子材料送入螺杆挤出机内，充分熔融后成为高温熔体，再将高温熔体送入扁平模具；

2）经过步骤1）处理的高温熔体流出扁平模具后，预成型膜片，膜片通过连续带式输送装置的输送带进入温度连续可控的梯度温度控制装置中，温度控制装置中的第一温度控制器、第二温度控制器和第三温度控制器的温度按照从高到低的顺序进行；

3）经过温度控制装置处理后的膜片再通过输送带进入冷却装置，解除膜片在扁平模具狭缝区域内和拉伸过程中产生的分子取向；

4）将经过步骤3）处理后的膜片进入冷却定型装置中成型，完成膜片的分子解取向。

7.根据权利要求6所述的用于制备低收缩率高分子膜片的分子解取向方法，其特征在于，在步骤4）中：所述经过温度控制装置处理后的膜片在进入冷却定型装置时，膜片与冷却定型装置的辊筒所在平面的夹角为60-120度。

8.根据权利要求6或7所述的用于制备低收缩率高分子膜片的分子解取向方法，其特征在于：所述扁平模具与输送带之间的夹角为0-90度；扁平模具的模唇口与输送带的入口辊筒之间的距离为5-500mm。

9.根据权利要求8所述的用于制备低收缩率高分子膜片的分子解取向方法，其特征在于：所述输送带为不锈钢带、特氟龙带、皮带或气浮输送带。

10.根据权利要求8所述的用于制备低收缩率高分子膜片的分子解取向方法，其特征在于：所述温度控制装置为热风循环装置、红外加热装置或电加热装置；所述冷却装置为轴流风机。