CN103950193A - 新型聚四氟乙烯微孔薄膜的制备装置和方法 - Google Patents
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Abstract
一种聚四氟乙烯微孔薄膜的制备装置和方法，包括设置在机架上的可变幅宽导轨，在导轨上装有无端回转链条及其驱动机构，在链条上设有用来夹住基带边缘的夹具，夹具带动基带沿导轨移动实现扩幅；按照功能沿导轨的热环境依次分为预热段、扩幅段和定型段，在该预热段和扩幅段装有加热装置，该加热装置为分别设在对应于基带的上方和下方的点状卤素灯排列矩阵及能够控制其发热强度的控制器。本发明的有益效果是：利用红外薄膜测厚装置将扩幅段的测量结果转变为电信号，调节点状卤素灯排列矩阵的排列位置或开启、关闭卤素灯改变辐射加热的位置或强度，来控制聚四氟乙烯微孔薄膜不同位置的加热效果，使得拉伸后的薄膜整体变得更加均匀。
Description
技术领域
本发明涉及一种聚四氟乙烯微孔薄膜制备装置和制备方法。
背景技术
传统的双向拉伸聚四氟乙烯微孔薄膜生产工艺流程一般为，将聚四氟乙烯薄膜细粉料混入添加剂后形成初坯，经过推挤、压延，形成聚四氟乙烯薄膜基带，聚四氟乙烯薄膜基带再经过纵向拉伸、横向拉伸、热处理定型、冷却后即可切割收卷，聚四氟乙烯微孔薄膜拉伸是一种非均匀拉伸过程，其使得聚四氟乙烯微孔薄膜两边薄中间厚，且聚四氟乙烯微孔薄膜拉伸具有明显的温度敏感性，横向拉伸温度对薄膜厚度和微孔结构均产生影响，温度越高，厚度越薄，孔径越大，反之，温度越低，厚度越厚，孔径越小，非均匀的横向拉伸将导致聚四氟乙烯微孔薄膜在结构上和性能上的不均匀。传统制备设备中横向拉伸步骤一般采用加热空气对聚四氟乙烯微孔薄膜加热，然而由于热空气加热法无法精准的加以控制，使得其不能针对聚四氟乙烯微孔薄膜的不同部位调节加热量，故往往横向拉伸出来的聚四氟乙烯薄膜其中间部位的薄膜孔径小和薄膜孔数少，两侧相反，进而导致薄膜及其层压织物耐水呈现中间高两侧低、透湿量中间低两侧高的趋势。
发明内容
为解决传统设备制备的聚四氟乙烯微孔薄膜不同部位孔径差距大、薄膜不同部位孔数分布不均以及聚四氟乙烯微孔薄膜拉伸过程中无法对加热量和加热位置进行控制的问题，本发明提供一种拉伸成品均匀度好、薄膜微孔结构趋于一致、加热过程可控的聚四氟乙烯微孔薄膜制备装置。
本发明所要解决的技术问题是通过以下技术方案来实现的：一种聚四氟乙烯微孔薄膜的制备装置，包括设置在机架上的可变幅宽导轨，在导轨上装有无端回转链条及其驱动机构，在链条上设有用来夹住基带边缘的夹具，夹具带动基带沿导轨移动实现扩幅；按照功能沿导轨的热环境依次分为预热段、扩幅段和定型段，在该预热段和扩幅段装有加热装置，其特征是：所述预热段和扩幅段的加热装置为分别设在对应于基带的上方和下方的点状卤素灯排列矩阵及能够控制其发热强度的控制器。
所述的控制器为分别控制点状卤素灯排列矩阵的一排和一列卤素灯发热温度的开关。
所述的控制器为单片机、矩阵控制电路或PLC，其输出端分别控制点状卤素灯排列矩阵的一排和一列或单个卤素灯的开关或电流；控制器的输入端为手动开关、温度传感器或在线薄膜测厚装置，该温度传感器或在线薄膜测厚装置设在扩幅段的末端。
所述扩幅段的导轨呈喇叭口状，该扩幅段与预热段衔接处导轨端部的间距小于与定型段衔接处导轨端部的间距。
所述链条带动夹具线速度为8-10mm/min，所述扩幅段的拉伸倍数为10-12倍。
在所述定型段设置有密封箱体，在该密封箱体内设有电加热板。
一种使用所述的制备装置制备聚四氟乙烯微孔薄膜的方法，其特征是：包括以下步骤：
（1）基带成型：将聚四氟乙烯粉末加工成聚四氟乙烯基带；
（2）基带预热：将基带的两边夹在所述的夹具上并沿导轨经过所述的制备装置的预热段，由点状卤素灯排列矩阵把基带加热到140-210℃，经过预热段的时间为3-4分钟；
（3）基带扩幅：经过预热段的基带进入扩幅段，通过点状卤素灯排列矩阵进行加热，随着喇叭口状的导轨进行扩幅，扩幅段温度110-190℃，时间6-7分钟；
（4）基带定型：扩幅完毕后进入定型段定型，定型温度320-390℃，时间1-3分钟。
所述的步骤（3）中，利用在线薄膜测厚装置监测扩幅后的基带宽度方向多点的厚度，并根据测量的厚度参数控制点状卤素灯排列矩阵的每一、每一排或列的卤素灯的辐射加热强度。
所述的步骤（4）在密封箱体内进行，采用电加热板加热恒温，以消除拉伸过程中产生的内应力，减少薄膜收缩率。
所述的步骤（2）-（4）中，所述的基带夹在夹具上，并由制备装置的链条带动夹具沿导轨直线运动，线速度为8-10mm/min，加热时间以此为准；基带在扩幅段的拉伸倍数为10-12倍。
本发明的有益效果是：制备装置采用上下两排矩阵加热灯对聚四氟乙烯微孔薄膜进行加热，相比传统设备的加热空气法不可控的缺点；本制备设置的红外薄膜测厚装置将扩幅段的测量结果转变为电信号，调节点状卤素灯排列矩阵的排列位置或开启、关闭卤素灯改变辐射加热的位置或强度，来控制聚四氟乙烯微孔薄膜不同位置的加热效果，通过控制加热效果使得拉伸后的薄膜整体变得更加均匀，使得薄膜横向拉伸方向上微孔结构趋于一致，缩小了薄膜及其层压织物中间和两侧部位耐水压、透湿量的差异。
附图说明
图1是本发明的整体结构俯视示意图；
图2是本发明的点状卤素灯排列矩阵及其控制器的结构示意图。
具体实施方式
如图1和图2所示，本发明一种聚四氟乙烯微孔薄膜制备装置，包括设置在机架9上的可变幅宽导轨5，在导轨5上装有无端回转链条6及其驱动机构，在链条6上设有用来夹住基带边缘的夹具7，夹具7带动基带沿导轨5移动实现扩幅。按照功能，该制备装置沿导轨5的热环境依次分为预热段1、扩幅段2和定型段3，在该预热段1和扩幅段2装有加热装置，其特征是：所述预热段1和扩幅段2的加热装置为分别设在对应于基带的上方和下方的点状卤素灯排列矩阵4及能够控制其发热强度的控制器。在所述定型段3设置有密封箱体，在该密封箱体内设有电加热板8。以上均属于现有技术。
其特征在于，在所述的预热段1和扩幅段2对应于薄膜基带（两侧的夹具7之间）的上方和下方分别设置与薄膜基带运动方向平行的点状卤素灯排列矩阵4，对薄膜基带进行辐射加热。
在所述的扩幅段2的末端安装有在线薄膜测厚装置10，在线薄膜测厚装置10优选为红外薄膜测厚装置，用于对拉伸薄膜的厚度测量。红外薄膜测厚装置10将测量结果转变为电信号反馈到点状卤素灯排列矩阵4的控制器，控制器操控点状卤素灯排列矩阵4的排或列或每一卤素灯41的开关或加热电流，以控制薄膜基带不同部位的拉伸温度。也可在扩幅段2安装多个温度传感器作为控制器的输入信号，通过控制器控制温度。或采用手动开关人为控制加热温度。
点状卤素灯排列矩阵4中部对应薄膜基带的中部，卤素灯排列矩阵在薄膜基带运动方向的每列卤素灯，其中心卤素灯41的排列密度大于边缘卤素灯41的排列密度。
扩幅段2的导轨5呈喇叭口状，扩幅段2与预热段1衔接处导轨端部间距小于扩幅段2与定型段3衔接处导轨端部间距。定型段3的两条导轨5相互平行，预热段1的导轨5两条导轨5相互平行或呈喇叭口状（扩幅段2导轨的延伸）。
定型段设置有电加热板8，电加热板8在定型段3的密封箱体内进行加热，使薄膜定型。
采用上述制备装置的聚四氟乙烯薄膜制备方法，包括以下步骤：
（1）基带成型：将聚四氟乙烯粉末加工成聚四氟乙烯基带；
（2）基带预热：将基带的两边夹在所述的夹具上并沿导轨经过所述的制备装置的预热段，由点状卤素灯排列矩阵把基带加热到140-210℃，经过预热段的时间为3-4分钟；
（3）基带扩幅：经过预热段的基带进入扩幅段，通过点状卤素灯排列矩阵进行加热，随着喇叭口状的导轨进行扩幅，扩幅段温度110-190℃，时间6-7分钟；
（4）基带定型：扩幅完毕后进入定型段定型，定型温度320-390℃，时间1-3分钟。
所述的步骤（3）中，利用在线薄膜测厚装置监测扩幅后的基带宽度方向多点的厚度，并根据测量的厚度参数控制点状卤素灯排列矩阵的每一、每一排或列的卤素灯的辐射加热强度。
所述的步骤（4）在密封箱体内进行，采用电加热板加热恒温，以消除拉伸过程中产生的内应力，减少薄膜收缩率。
所述的步骤（2）-（4）中，所述的基带夹在夹具上，并由制备装置的链条带动夹具沿导轨直线运动，线速度为8-10mm/min，加热时间以此为准；基带在扩幅段的拉伸倍数为10-12倍。
应当理解的是，本发明的上述具体实施方式仅仅用于示例性说明或解释本发明的原理，而不构成对本发明的限制。因此，在不偏离本发明的精神和范围的情况下所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。此外，本发明所附权利要求旨在涵盖落入所附权利要求范围和边界、或者这种范围和边界的等同形式内的全部变化和修改例。
Claims (10)
1.一种新型聚四氟乙烯微孔薄膜的制备装置，包括设置在机架上的可变幅宽导轨，在导轨上装有无端回转链条及其驱动机构，在链条上设有用来夹住基带边缘的夹具，夹具带动基带沿导轨移动实现扩幅；按照功能沿导轨的热环境依次分为预热段、扩幅段和定型段，在该预热段和扩幅段装有加热装置，其特征是：所述预热段和扩幅段的加热装置为分别设在对应于基带的上方和下方的点状卤素灯排列矩阵及能够控制其发热强度的控制器。
2.根据权利要求1所述的新型聚四氟乙烯微孔薄膜的制备装置，其特征是：所述的控制器为分别控制点状卤素灯排列矩阵的一排和一列卤素灯发热温度的开关。
3.根据权利要求1所述的新型聚四氟乙烯微孔薄膜的制备装置，其特征是：所述的控制器为单片机、矩阵控制电路或PLC，其输出端分别控制点状卤素灯排列矩阵的一排和一列或单个卤素灯的开关或电流；控制器的输入端为手动开关、温度传感器或在线薄膜测厚装置，该温度传感器或在线薄膜测厚装置设在扩幅段的末端。
4.根据权利要求1所述的新型聚四氟乙烯微孔薄膜的制备装置，其特征是：所述扩幅段的导轨呈喇叭口状，该扩幅段与预热段衔接处导轨端部的间距小于与定型段衔接处导轨端部的间距。
5.根据权利要求1所述的新型聚四氟乙烯微孔薄膜的制备装置，其特征是：所述链条带动夹具线速度为8-10mm/min，所述扩幅段的拉伸倍数为10-12倍。
6.根据权利要求1所述的新型聚四氟乙烯微孔薄膜的制备装置，其特征是：在所述定型段设置有密封箱体，在该密封箱体内设有电加热板。
7.一种使用权利要求1所述的制备装置制备新型聚四氟乙烯微孔薄膜的方法，其特征是：包括以下步骤：
（1）基带成型：将聚四氟乙烯粉末加工成聚四氟乙烯基带；
（2）基带预热：将基带的两边夹在所述的夹具上并沿导轨经过所述的制备装置的预热段，由点状卤素灯排列矩阵把基带加热到140-210℃，经过预热段的时间为3-4分钟；
（3）基带扩幅：经过预热段的基带进入扩幅段，通过点状卤素灯排列矩阵进行加热，随着喇叭口状的导轨进行扩幅，扩幅段温度110-190℃，时间6-7分钟；
（4）基带定型：扩幅完毕后进入定型段定型，定型温度320-390℃，时间1-3分钟。
8.根据权利要求7所述的制备新型聚四氟乙烯微孔薄膜的方法，其特征是：所述的步骤（3）中，利用在线薄膜测厚装置监测扩幅后的基带宽度方向多点的厚度，并根据测量的厚度参数控制点状卤素灯排列矩阵的每一、每一排或列的卤素灯的辐射加热强度。
9.根据权利要求7所述的制备新型聚四氟乙烯微孔薄膜的方法，其特征是：所述的步骤（4）在密封箱体内进行，采用电加热板加热恒温，以消除拉伸过程中产生的内应力，减少薄膜收缩率。
10.根据权利要求7所述的制备新型聚四氟乙烯微孔薄膜的方法，其特征是：所述的步骤（2）-（4）中，所述的基带夹在夹具上，并由制备装置的链条带动夹具沿导轨直线运动，线速度为8-10mm/min，加热时间以此为准；基带在扩幅段的拉伸倍数为10-12倍。
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