CN107635632B - 用于制造基于溶剂的膜或基于溶剂的薄膜的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于制造膜(7)或薄膜的方法和设备(1)，所述设备具有至少一个、至少局部被包围的浇注区域(2)，在所述浇注区域中设置至少一个环形带(4)和至少一个用于将材料(8)施加到所述环形带(4)上的浇注装置(3)，在所述浇注区域(2)还设置有至少一个用于将材料(8)从环形带(4)上揭下的剥离装置(5)，沿所述材料(8)的输送方向观察在浇注区域(2)的下游设有至少一个、至少局部被包围的拉伸装置(9)，所述拉伸装置具有用于夹紧从环形带(4)上揭下的材料(8)的夹紧元件，在所述至少一个拉伸装置(9)的下游设置至少一个、至少局部被包围的干燥机(10)，所述干燥机具有辊筒(6)，用于蛇形地引导所述材料(8)，所述设备(1)具有至少一个用于从气体混合物中回收溶剂的冷却装置(15)，用于回收溶剂的所述冷却装置(15)具有至少一个流入口(16)和至少一个流出口(17)，所述流入口用于供应要从其中分离溶剂的气体混合物，所述流出口用于从冷却装置(15)中导出已从其中分离了至少一部分溶剂的气体混合物，所述至少一个流入口(16)与浇注区域(2)的内腔和/或与拉伸装置(9)的内腔和/或与所述至少一个干燥机(10)的内腔连接，其中，冷却装置(15)的所述至少一个流出口(17)通过至少一个管道(18)与所述至少一个干燥机(10)的内腔连接。

Description

用于制造基于溶剂的膜或基于溶剂的薄膜的方法

技术领域

本发明涉及一种用于制造基于溶剂的膜或基于溶剂的薄膜的方法，包括以下步骤：

a)将至少一种可流动的、包含至少一种溶剂或溶剂混合物的、用于制造基于溶剂的膜或基于溶剂的薄膜的材料施加到运动的环形带(4)上；

b)通过使一部分溶剂蒸发而使环形带上的所述材料(8)部分干燥；

c)从环形带揭下部分干燥的所述材料；

d)将从环形带上揭下的材料的侧边夹紧到至少一个夹紧装置中，并在至少一个沿所述材料的输送方向设置在环形带下游的拉伸装置中至少沿横向于所述输送方向延伸的方向拉伸已揭下的材料，以及在所述至少一个拉伸装置中通过使溶剂蒸发而使所述材料进一步干燥；

e)将所述材料从拉伸装置转移到至少一个干燥机中，这里，所述材料在所述至少一个干燥机中通过辊筒蛇形地引导，以及在所述至少一个干燥机中通过使溶剂蒸发而使所述材料进一步干燥；

f)通过冷却包含已蒸发的溶剂的气体混合物、特别是空气以及通过液化和分离至少一部分溶剂而使至少一部分所述气体混合物干燥。

此外，本发明还涉及一种用于制造基于溶剂的膜或基于溶剂的薄膜的设备，所述设备具有至少一个、至少局部被包围的浇注区域，在所述浇注区域中设置至少一个环形带和至少一个用于将材料施加到所述环形带上的浇注装置，所述设备还具有至少一个剥离装置，用于将材料从环形带上揭下，沿所述材料的输送方向观察在浇注区域的下游设有至少一个、至少局部被包围的拉伸装置，所述拉伸装置具有用于夹紧从环形带上揭下的材料的夹紧元件，在所述至少一个拉伸装置的下游设置至少一个、至少局部被包围的干燥机，所述干燥机具有辊筒，用于蛇形地引导所述材料，所述设备具有至少一个用于从气体混合物中回收溶剂的冷却装置，用于回收溶剂的所述冷却装置具有至少一个流入口和至少一个流出口，所述流入口用于供应要从其中分离溶剂的气体混合物，所述流出口用于从冷却装置中导出已从其中分离了至少一部分溶剂的气体混合物，所述至少一个流入口与浇注区域的内腔和/或与拉伸装置的内腔和/或与所述至少一个干燥机的内腔连接。前面所述类型的另一种方法和装置由US2008/078293A已知。

背景技术

在制造薄膜或膜、如例如在制药工业中使用的聚酰亚胺薄膜(PIC薄膜)或例如用于生产LCD屏幕的三醋酸纤维素膜(TAC膜)时，使用前面所述类型的方法或装置。这里用作用于施加和运输膜的工艺带的环形带在驱动辊筒和转向辊筒之间环绕行进，在所述驱动辊筒和转向辊筒之间张紧所述环形带。在这种已知的解决方案中，向环形带上浇注液态形式的原材料。然后，所述材料在带表面上形成均匀的膜，然后可以对所述膜执行其他处理步骤，如干燥、拉伸、剪切等。下面，为了便于阅读，也将术语“膜”代表性地用于表示薄膜(Folie)或特别一般性而言表示任意形式的扁平的、特别是板状或带状的、单层或多层的、由固体材料组成的结构物，所述结构物可以构造成可拉伸或不可拉伸的、是弹性的或非弹性的。

为了实现高的生成速度，所述膜在仍湿的状态下从环形带上揭下并对其进行进一步的干燥或加工步骤。表述“湿”对于基于溶剂的膜是指在膜中仍含有溶剂成分。因此，例如在完全干燥的膜中，溶剂成分为零。例如对于TAC膜的情况可以使用二氯甲烷(Methylenchlorid)和/或甲醇作为溶剂。

例如由WO 2007/111338A1已知前面所述类型的方法和装置。在这种已知的方法中，为了制造聚合物膜、例如三醋酸纤维素膜，将聚合物和有机溶剂相互混合并将其浇注到环形带上，并且在部分硬化和干燥之后将其从环形带上揭下并在拉伸装置、即所谓的“拉幅机(Tenter)”中对其进行拉伸。设置有环形带的区域在本文件中称为“浇注区域”。此后，使所述材料或湿的膜在另一个干燥机、即所谓的“辊筒式干燥机”中继续干燥，在所述辊筒式干燥机中通过辊筒蛇形地引导膜。在离开辊筒式干燥机之后，在卷绕站中将完成的膜卷成卷筒，以便运输。在干燥过程中，溶剂在浇注区域以及在设置在下游的拉伸装置和辊筒式干燥机中都发生蒸发。包含在所述材料中的溶剂含量随着材料的干燥过程不断降低。为了在浇注区域以及在各个干燥机中干燥所述材料或膜，使用新鲜空气，所述新鲜空气从外部供应给处理过程并在干燥之后重新排放到周围环境中。为了降低环境污染，从浇注区域中抽出受溶剂污染的空气并在冷凝器中使其冷却，液化的溶剂此时被分离和回收利用。在对空气进行干燥和对溶剂液化之后，此时使干燥的空气经由活性炭设备排放到环境中。在通过活性炭进行过滤时，仍有一定的溶剂残留成分存留在经过滤的空气中。因此，例如根据空气质量控制技术规范(TA-Luft)，对于相关设备，要求将溶剂含量降低到20mg/m³空气。

这种已知的解决方案的缺点是，尽管能够回收溶剂，但需要对经干燥的、排放到环境中的空气进行能耗很大的处理，以便从所述空气中尽可能地除去仍存留的溶剂残余。

发明内容

因此，本发明的目的是，克服现有技术上面所述的缺点。

所述目的通过前面所述类型的方法这样来实现，即，将在步骤f)中干燥的气体混合物的至少一部分供应给所述至少一个(辊筒式)干燥机。

通过将经干燥的空气供应到干燥机的区域中，可以实现用于干燥材料和膜的气体混合物的闭路循环。在根据本发明的解决方案中，将经干燥的气体混合物重新供应给处理过程并同时回收溶剂。根据本发明的解决方案使得可以不再进行耗能且成本高的废气处理，并且在循环中引导用于干燥膜的空气或所使用的气体混合物，由此可以完全防止产生排放。

为了实现气体混合物特别高的干燥程度并且为了实现溶剂高的分离度，可以在步骤f)通过低温冷凝法干燥所述气体混合物。这里，将所述气体混合物冷却到包含在气体混合物中的溶剂的露点以下。

根据本发明的一个优选方案，在步骤f)中干燥的气体混合物的一部分可以供应给浇注区域，在步骤a)中，在所述浇注区域中将所述材料施加到所述环形带上。这个方案的优点是，可以确保，即使当经干燥的气体混合物的量可能超过(辊筒式)干燥机所需的量时，也将经干燥的气体混合物完全重新供应给处理过程。以这种方式，可以实现这样一种设备，所述设备不会造成或仅造成很小的排放。

如果给在步骤f)中干燥的气体混合物掺入优选事先已经用于低温冷凝的氮，则可以简单地实现用于处理过程的气体混合物的惰性化。从而，在将经干燥的气体回输到浇注区域中时，通过掺入氮提高了含有溶剂的气体混合物的爆炸下限。出于这个原因，可以在用于制造膜的材料中使用较大的溶剂比例，这使得可以将制造过程设计得在能耗上更为有利。

根据本发明的一个优选的改进方案，可以设定，所述至少一个干燥机具有多个沿所述材料的输送方向观察前后依次设置的、结构上相互分开的区域，在步骤f)中经干燥的气体混合物的至少一部分至少送入所述至少一个干燥机的沿材料的输送方向观察的最后一个区域，因为至少在干燥机的最后一个区域中由于工艺要求需要非常干的气体混合物。

还可以利用前面所述类型的设备根据本发明这样来实现上面所述的目的，即，冷却装置的所述至少一个流出口通过至少一个管道与所述至少一个干燥机的内腔连接。

在本发明的一个有利的变型方案中可以设定，用于溶剂回收的所述至少一个冷却装置是低温冷凝装置。

根据本发明的另一个有利的改进方案，冷却装置的所述至少一个流出口可以与浇注区域连接。

此外，所述至少一个干燥机可以具有多个沿所述材料的输送方向观察前后依次设置的、结构上相互分开的区域，用来将所述至少一个冷却装置的所述至少一个流出口与所述至少一个干燥机连接的管道沿材料的输送方向观察通入所述至少一个干燥机的最后一个区域中。

附图说明

为了更好地理解本发明，参考下面的附图来详细说明本发明。

其中用非常简化的示意图：

图1示出根据本发明的装置。

具体实施方式

首先要确定的是，在不同地说明的实施形式中，给相同的部件分配相同的附图标记或相同的构件名称，包含在整个说明书中的公开内容能合理地转用到具有相同附图标记或相同构件名称的相同部件上。在说明书中选用的位置标书，如例如上、下、侧等，也涉及当前说明以及示出的附图，并且在位置变化时，所述位置表述能合理地转用到新的位置。

所有关于数值范围的数据在本说明书中应这样理解，即所述数据同时包含所述数值范围内任意的和全部的部分范围，例如数据1至10应理解为，同时包括所有基于下限1和上限10的部分范围，就是说，包括所有以1或更大的下限开始并在10或更小的上限处结束的部分范围，例如1至1.7、或3.2至8.1、或5.5至10。

根据图1，根据本发明的用于制造膜7或薄膜的设备1具有浇注区域2。所述浇注区域在现有技术中也成为浇注腔(“casting chamber”)，该浇注区域例如用由金属板组成的外壳被包围。此外，在浇注区域中设置环形带4和至少一个用于将材料8施加到环形带4上的浇注装置3。此外，在浇注区域2中设置用于将材料8从环形带4上揭下的剥离装置5。

沿材料8的输送方向观察，在浇注区域2的后面设置拉伸装置9(“拉幅机”)，所述拉伸装置同样是被包围的。拉伸装置9可以具有夹紧元件、例如张紧框或夹钳，用于夹紧从环形带4上揭下的材料8。

在拉伸装置9的下游设置同样被包围的干燥机10，即所谓的“辊筒式干燥机”，所述干燥机具有辊筒6，用于蛇形地引导材料8。

所述设备1还具有至少一个冷却装置5(制冷机等)，用于从气体混合物中回收溶剂。冷却装置5可以例如是用于低温冷凝的装置，即所谓的低温冷凝器，在所述低温冷凝器中，一个或多个热交换面与低温介质、例如冷的气态氮导热连接。用作冷却介质的气态氮例如可以具有-170℃的温度。通过所述冷却介质可以将要干燥的气体混合物冷却到例如-140℃。适当的用于低温冷凝的装置对于本领域技术人员是已知的并且例如记载在DE 10 2004026 908 A1中。在低温冷凝时，通过冷却到低温和发生冷凝从气体混合物中回收溶剂。所述气体混合物这里可以通过与冷却剂的间接热交换被冷却。气体混合物的冷却也可以在一个或多个预冷却器中和一个低温冷却器中进行。在所述预冷却器中，冷的气体、如例如冷的气态氮或经净化的低温的过程气体用作冷却剂。在低温冷却器中通常使用液态氮作为冷却剂。

冷却装置具有至少一个用于要干燥的气体混合物的流入口16，从所述气体混合物中分离溶剂，还具有至少一个用于导出经干燥的气体混合物的流出口17，以从所述经干燥的气体混合物中分离出至少一部分溶剂。

流入口16在所示实施形式中通过管道22、23和24与浇注区域2的内腔和拉伸装置9的内腔以及干燥机10的内腔连接。“内腔”这里是指位于相应外壳内部的区域。原则上，在本发明的另一个变型方案中，流入口16也可以仅与浇注区域2、仅与拉伸区域9或仅与干燥机10连接。

如图1所示，冷却装置15的流出口17通过管道18与干燥机10的内腔连接。干燥机10可以具有多个沿材料8的输送方向前后依次设置的、结构上相互分开的区域11、12、13、14，这些区域例如也可以通过这里没有示出的加热元件保持在不同的温度。区域11、12、13、14例如可以通过板材相互隔开，所述板材具有用于膜或材料8的通过口。

用于将流出口17与干燥机10连接的管道18可以通入所述至少一个干燥机10沿材料8的输送方向观察的最后一个区域14。

此外，冷却装置15的流出口17也可以通过管道19与浇注区域2连接并与拉伸装置9连接。

此外，设备1可以具有带有氮的容器20。所述容器20同样可以通过管道、例如管道19与浇注区域2的内腔连接。在管道18、19和21中也可以设置这里也没有示出的加热元件，例如热交换器形式的加热元件，以便将已干燥的气体混合物加热到设定温度。

根据本发明的可以利用在图1中示出的设备1执行的方法，包含溶剂的材料8以能流动的状态通过浇注装置3施加到运动的并且在两个辊筒25和26之间环绕行进的环形带4上。一个辊筒25、26可以受驱动，而另一个辊筒用作转向辊筒。在将材料8施加到环形带4上之后，所述材料8在环形带4上通过使一部分溶剂蒸发而部分干燥。为了加速干燥过程，可以在浇注区域2中例如通过鼓风机在存在于这里气体混合物、优选是空气中产生流动。此外，气体混合物可以被加热到希望的温度，例如在40℃至200℃之间、特别是在90℃至120℃之间的温度。

在下面的进程中，所述部分干燥的材料8被从环形带4上揭下。这利用剥离装置5来进行，所述剥离装置例如可以构造成剥离辊或可以包括剥离辊。被拉出的材料这里形成湿的膜，所述膜可能例如具有30％的溶剂含量。

将从环形带4上揭下的材料8的侧边夹紧在拉伸装置9的在一个或多个夹紧装置、例如夹钳中或张紧框中并至少沿横向于材料8的输送方向延伸的方向拉长或拉伸所述材料。在同样可以包括多个区域的拉伸装置9中的拉伸温度优选为40℃至200℃、特别是120℃至140℃，从而这里也通过溶剂的蒸发对材料8或膜进行干燥。

经拉伸和进一步干燥的材料8从拉伸装置9转移到(辊筒式)干燥机中。在拉伸装置9的下游，材料8或膜可能具有例如5％的溶剂含量。在干燥机10中，材料8蛇形地通过辊筒6引导并通过溶剂的蒸发进一步被干燥。

经由管道22和/或23和/或24，包含溶剂的蒸汽例如可以通过一个或多个未示出的泵吸出并导入冷却装置15中。为了进行干燥，在冷却装置15中将包含溶剂的气体混合物带到低于溶剂露点的温度，从而通过冷却气体混合物使溶剂冷凝析出。可以收集以及必要时净化已液化的溶剂，并将所述溶剂重新与通过浇注装置3施加到环形带4上的材料8混合。可以这样来实现溶剂特别高的回收率和非常干燥的气体混合物，即，通过低温冷凝法冷却包含溶剂的气体混合物。这里，可以引导要干燥的气体混合物在热交换器上经过，所述热交换器可以例如由作为冷却介质的液态的氮流动通过。经干燥的气体混合物例如可以具有小于1％、特别是小于0.5％并且尤其优选地小于或等于0.2％的溶剂含量。当膜被干燥至非常小的、例如0.2％的溶剂含量时，已经证明有利的是，经干燥的空气或经干燥的气体混合物在(辊筒式)干燥机10的区域14中具有略高于溶剂、例如二氯甲烷的熔点的露点。通过使用利用气态氮作为冷却介质的低温冷凝法，使得冷凝的溶剂(例如二氯甲烷)可以在热交换器不发生结冰的情况下大部分以液态形式分离/析出。由此，实现了这样的工艺过程，该工艺过程为了实现干燥不是提供新鲜空气，而提供非常干燥的空气或非常干燥的气体混合物的闭合循环。由此，不在需要将空气排放到环境中并且也不需要对经干燥的空气进行高耗能的处理。

在气体混合物干燥之后，将经干燥的气体混合物的一部分或全部量供应给干燥机10、特别是供应给干燥机10的最后一个区域14，因为这里由工艺决定地需要特别干燥的气体混合物。经干燥的气体混合物的另一部分可以供应给浇注区域2和/或拉伸装置9。在将经干燥的气体混合物送入或回输到处理过程中之前，可以例如通过加热元件或热交换器将其重新带到希望的过程温度。

通过将经干燥的气体混合物回输到干燥过程中，可以避免必须供应环境空气。此外降低了所形成的废气的量或者甚至完全避免了出现废气。

为了实现气体混合物的惰性化和提高爆炸下限或缩小爆炸下限和爆炸上限之间的范围，经干燥的气体混合物可以通过容器20掺入氮。为了实现惰性化，例如也可以使用在低温冷凝中形成的气态氮。在这种情况下，容器20包含液态氮，所述液态氮被加热并以气态形式被用作用于低温冷凝的冷却介质。

在干燥机10中干燥之后，可以冷却膜7并将其卷成卷筒。冷却可以在这里未示出的冷却腔中进行。

为了符合规定，最后还要指出的是，为了更好地理解根据本发明的装置，所述装置或其组成部件部分地不是符合比例地示出的和/或是放大和/或缩小地示出的。

附图标记列表

1 设备

2 浇注区域

3 浇注装置

4 环形带

5 剥离装置

6 辊筒

7 膜

8 材料

9 拉伸装置

10 干燥机

11 区域

12 区域

13 区域

14 区域

15 冷却装置

16 流入口

17 流出口

18 管道

19 管道

20 容器

21 管道

22 管道

23 管道

24 管道

25 辊筒

26 辊筒

Claims (7)

1.用于制造基于溶剂的膜(7)或基于溶剂的薄膜的方法，包括以下步骤：

a)将至少一种能流动的、包含至少一种溶剂或溶剂混合物的、用于制造基于溶剂的膜(7)或基于溶剂的薄膜的材料(8)施加到运动的环形带(4)上；

b)通过使一部分溶剂蒸发而使环形带上的所述材料(8)部分干燥；

c)从环形带(4)揭下部分干燥的所述材料(8)；

d)将从环形带(4)上揭下的材料(8)的侧边夹紧到至少一个夹紧装置中，并在至少一个沿所述材料(8)的输送方向设置在环形带(4)下游的拉伸装置(9)中，至少沿横向于所述输送方向延伸的方向拉伸已揭下的材料(8)，以及在所述至少一个拉伸装置(9)中通过使溶剂蒸发而使所述材料(8)进一步干燥；

e)将所述材料(8)从所述至少一个拉伸装置(9)转移到至少一个干燥机(10)中，这里，所述材料(8)在所述至少一个干燥机(10)中通过辊筒蛇形地引导，以及在所述至少一个干燥机(10)中通过使溶剂蒸发而使所述材料(8)进一步干燥；

f)通过冷却包含已蒸发的溶剂的气体混合物以及通过液化和分离至少一部分所述溶剂而使至少一部分所述气体混合物干燥；

其中，将在步骤f)中经干燥的气体混合物的至少一部分供应给所述至少一个干燥机(10)，将在步骤f)中干燥的气体混合物的一部分供应给浇注区域(2)，在步骤a)中，在所述浇注区域中将所述材料施加到所述环形带上，其特征在于，所述至少一个干燥机(10)具有多个沿所述材料的输送方向观察前后依次设置的、结构上相互分开的区域(11、12、13、14)，将在步骤f)中干燥的气体混合物的至少一部分至少送入所述至少一个干燥机(10)的沿材料(8)的输送方向观察的最后一个区域。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在步骤f)中通过低温冷凝法来干燥所述气体混合物。

3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，给在步骤f)中干燥的气体混合物掺入氮。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述气体混合物是空气。

5.用于制造基于溶剂的膜(7)或基于溶剂的薄膜的设备(1)，所述设备(1)具有至少一个、至少局部被包围的浇注区域(2)，在所述浇注区域中设置至少一个环形带(4)和至少一个用于将材料(8)施加到所述环形带(4)上的浇注装置(3)，所述设备(1)还具有至少一个剥离装置(5)，用于将材料(8)从环形带(4)上揭下，沿所述材料(8)的输送方向观察在浇注区域(2)的下游设有至少一个、至少局部被包围的拉伸装置(9)，所述拉伸装置具有用于夹紧从环形带(4)上揭下的材料(8)的夹紧元件，在所述至少一个拉伸装置(9)的下游设置至少一个、至少局部被包围的干燥机(10)，所述干燥机具有辊筒(6)，用于蛇形地引导所述材料(8)，所述设备(1)具有至少一个用于从气体混合物中回收溶剂的冷却装置(15)，用于回收溶剂的所述冷却装置(15)具有至少一个流入口(16)和至少一个流出口(17)，所述流入口用于供应要从其中分离溶剂的气体混合物，所述流出口用于从冷却装置(15)中导出已从其中分离了至少一部分所述溶剂的气体混合物，所述至少一个流入口(16)与浇注区域(2)的内腔和/或与拉伸装置(9)的内腔和/或与所述至少一个干燥机(10)的内腔连接，其中，冷却装置(15)的所述至少一个流出口(17)通过至少一个管道(18)与所述至少一个干燥机(10)的内腔连接，冷却装置(15)的所述至少一个流出口(17)通过管道(19)与浇注区域(2)连接，其特征在于，所述至少一个干燥机(10)具有多个沿所述材料(8)的输送方向观察前后依次设置的、结构上相互分开的区域(11、12、13、14)，用来将所述至少一个冷却装置(15)的所述至少一个流出口(17)与所述至少一个干燥机(10)连接的管道(18)通入所述至少一个干燥机(10)沿材料(8)的输送方向观察的最后一个区域(14)中。

6.根据权利要求5所述的设备，其特征在于，用于回收溶剂的所述至少一个冷却装置(15)是低温冷凝装置。

7.根据权利要求5或6所述的设备，其特征在于，所述设备具有带有气态氮的容器(20)，所述容器(20)通过管道与浇注区域(2)的内腔连接。

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