CN107860666A - 一种热拉伸装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及材料加工技术领域。通过在弧形面板上设置多组可单独控温的区域，实现试样拉伸机构带动试样在不同温度下非线性同时超倍拉伸。本发明涉及的热拉伸装置，由牵引机构、固定机构、牵伸装置和控制系统组成，固定机构和牵引机构分置于牵伸装置两侧，牵伸装置由平行设置的n个弧形加热板和一个弧形冷却板组成，所有加热板和冷却板共弧面，n不小于5。本发明涉及的热拉伸装置，空间利用率高，温度范围可调，可设计性强。适用于制备热拉伸薄膜，以及薄膜及薄片材的热拉伸行为研究，特别适用于非等温热拉伸。
Description
技术领域
本发明涉及材料加工技术领域，涉及材料拉伸技术，特别涉及片材或薄膜热拉伸技术。
背景技术
现有技术中的超倍拉伸实验装置，主要是配备了高温环境箱的拉力试验机。常规拉力试验机实现热超倍拉伸的基本流程是：在高温环境箱中，试样通过上、下夹具气动夹紧，下夹具固定不动，通过上夹具的向上运动实现试样被拉伸。由于现有技术中试样拉伸方向为直线型运动方式，故其拉伸行程受环境箱尺寸限制，仅能实现拉伸倍数在10倍以内的实验研究，限制了对高分子材料超倍拉伸的科学研究。
现有技术中的超倍拉伸生产装置，主要是配备了多级高温箱和多级牵引机等设备的组合装置。CN 101935894 A公开了一种超高分子量聚乙烯纤维的制备方法及设备，设备包括按下述位次排布的挤出机、熔体泵、纺丝模具、冷却甬道、三辊牵引机、一级热拉伸箱、第一七辊牵引箱、二级拉伸箱、第二七辊牵引机、水洗槽、干燥箱及卷绕机。该类热牵伸装置通常由多组热牵伸设备构成、占地面积大，设备构成复杂，且价格昂贵。
发明内容
本发明的目的在于提供一种简便、灵活且有效实现薄膜及薄片材超倍拉伸的试验、生产装置。
本发明的目的是这样实现的，通过在弧形面板上设置多组可单独控温的区域，实现试样拉伸机构带动试样在不同温度下非线性同时超倍拉伸。
本发明涉及的热拉伸装置，由牵引机构、固定机构、牵伸装置和控制系统组成，固定机构和牵引机构分置于牵伸装置两侧，其特征在于：牵伸装置由平行设置的n个弧形加热板和一个弧形冷却板组成，所有加热板和冷却板共弧面，n不小于5，结构如附图1所示。
本发明涉及的热拉伸装置，由牵引机构、固定机构、牵伸装置和控制系统组成，固定机构和牵引机构分置于牵伸装置两侧，其特征在于：各加热板的结构与组成彼此独立。
本发明涉及的热拉伸装置，由牵引机构、固定机构、牵伸装置和控制系统组成，固定机构和牵引机构分置于牵伸装置两侧，其特征在于：牵伸装置由平行设置的n个弧形加热板和一个弧形冷却板组成，所有加热板和冷却板共弧面，板间距介于10～30mm之间。
本发明涉及的热拉伸装置，由牵引机构、固定机构、牵伸装置和控制系统组成，固定机构和牵引机构分置于牵伸装置两侧，其特征在于：弧形板的弧度范围介于30～180°。
本发明涉及的热拉伸装置，由牵引机构、固定机构、牵伸装置和控制系统组成，固定机构和牵引机构分置于牵伸装置两侧，其特征在于：弧度范围为60～120°。
本发明涉及的热拉伸装置，由牵引机构、固定机构、牵伸装置和控制系统组成，固定机构和牵引机构分置于牵伸装置两侧，其特征在于：弧形板两侧设置平行的限位块11。
本发明涉及的热拉伸装置，由牵引机构、固定机构、牵伸装置和控制系统组成，固定机构和牵引机构分置于牵伸装置两侧，其特征在于：限位块间距为50～500mm，可调。
本发明涉及的热拉伸装置，由牵引机构、固定机构、牵伸装置和控制系统组成，固定机构和牵引机构分置于牵伸装置两侧，其特征在于：加热板由面板、加热层、背板和保温层组成，加热方式为电加热或导热油加热，结构如附图2所示。
本发明涉及的热拉伸装置，由牵引机构、固定机构、牵伸装置和控制系统组成，固定机构和牵引机构分置于牵伸装置两侧，其特征在于：冷却板由面板、冷却层、弧形背板组成，循环水冷却，结构如附图3所示。
本发明涉及的热拉伸装置，由牵引机构、固定机构、牵伸装置和控制系统组成，固定机构和牵引机构分置于牵伸装置两侧，其特征在于：面板为表面覆四氟防粘膜的镜面不锈钢板。
本发明涉及的热拉伸装置，空间利用率高，温度范围可调，可设计性强。适用于制备热拉伸薄膜，以及薄膜及薄片材的热拉伸行为研究，特别适用于非等温热拉伸。
附图说明
图1本发明涉及的弧形热拉伸装置工作状态示意图；
图2本发明涉及的弧形加热板的径向剖面结构示意图；
图3本发明涉及的弧形冷却板的径向剖面结构示意图；
图中：1-高精度伺服电机，2-从动轴，3-主动轴，4-弧形镜面板，5-加热层，6-弧形背板，7-保温层，8-冷却层，9-样品，10-机架，11-限位块。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本案提出的技术方案进行进一步说明，但不作为对保护范围的限制。
实施例一
以一种可分为六个不同加热/冷却区域的弧形热拉伸装置为例对本发明涉及的技术方案进行详细说明，结构及工作状态如附图1。
试样拉伸机构为带试样固定装置的拉伸轴，拉伸轴为旋转轴；试样固定机构为带试样固定装置的固定轴，通过调节拉伸轴的速度实现超倍拉伸。
弧形板由5个弧形加热板和1个弧形冷却板组成，所有弧形面板在同一弧度上，弧度为60°。
5个弧形加热板结构相同，如附图2所示，弧长300mm、宽200mm由上到下依次平行设置弧形面板、加热层、弧形背板和保温层，其厚度分别为1、20、1、10mm，弧形面板的材质为不锈钢镜面板，各弧形面板间距为10mm，加热层采用可调温电加热，每个加热板额定加热功率为1kw，弧形背板为普通钢板，保温层为玻璃棉。
弧形冷却板弧长600mm、宽200mm，由上到下依次平行设置弧形面板、冷却层、弧形背板，其厚度分别为0.5、50、1mm，弧形面板与弧形背板通过焊接的方式实现密封，在侧向上留有冷却水进出口，冷却方式为循环水冷却。
使用时，将L3100×W150×D0.5mm条状超高分子量聚乙烯薄片试样9两端采用压紧固定或缠绕固定的方式固定在固定轴2和拉伸轴3上，试样处于可移动式限位块区域以内，调整弧形面板前五个加热区域的温度分别至100、110、120、130、138℃，启动拉伸轴3驱动电机，1rpm条件下拉伸20r，即可制得热拉伸倍数45倍，有效长度为1800mm的超高分子量聚乙烯取向薄膜。
实施例二
以一种可分为八个不同加热/冷却区域的弧形热拉伸装置为例对本发明涉及的技术方案进行详细说明。
试样拉伸机构为带试样固定装置的拉伸轴，拉伸轴为旋转轴；试样固定机构为带试样固定装置的旋转轴，通过调节拉伸轴与固定轴的速度差实现超倍拉伸。
弧形板由7个弧形加热板和1个弧形冷却板组成，所有弧形面板在同一弧度上，弧度为120°。
7个弧形加热板结构相同，弧长800mm、宽250mm，由上到下依次平行设置弧形面板、加热层、弧形背板和保温层，其厚度分别为0.5、15、0.5、12mm，弧形面板的材质为不锈钢镜面板，各弧形面板间距为30mm，加热层采用导热油循环加热，每个加热板额定加热功率为0.75kw，弧形背板为普通钢板，保温层为聚氨酯发泡材料。
弧形冷却板弧长800mm、宽250mm，由上到下依次平行设置弧形面板、冷却层、弧形背板，其厚度分别为0.5、60、0.5mm，弧形面板与弧形背板通过焊接的方式实现密封，在侧向上留有冷却水进出口，冷却方式为循环水冷却。
使用时，将L7000×W250×D0.8mm条状超高分子量聚乙烯薄膜试样9两端采用缠绕固定的方式分别固定在固定轴2和拉伸轴3上，试样处于可移动式限位块区域以内，调整弧形面板前七个加热区域的温度分别至80、100、110、120、130、135、140℃，启动拉伸轴3驱动电机，1rpm条件下拉伸30r，即可制得热拉伸倍数70倍，有效长度为5000mm的超高分子量聚乙烯取向薄膜。
Claims (10)
1.一种热拉伸装置，由牵引机构、固定机构、牵伸装置和控制系统组成，固定机构和牵引机构分置于牵伸装置两侧，其特征在于：牵伸装置由平行设置的n个弧形加热板和一个弧形冷却板组成，所有加热板和冷却板共弧面，n不小于5。
2.根据权利要求1所述的热拉伸装置，其特征在于：各加热板的结构与组成彼此独立。
3.根据权利要求1或2任意一项所述的热拉伸装置，其特征在于：加热板和冷却板的板间距介于10～30mm之间。
4.根据权利要求1或2任意一项所述的热拉伸装置，其特征在于：弧形板的弧度范围介于30～180°。
5.根据权利要求4所述的热拉伸装置，其特征在于：弧度范围为60～120°。
6.根据权利要求1或2任意一项所述的热拉伸装置，其特征在于：弧形板两侧设置平行的限位块(11)。
7.根据权利要求6所述的热拉伸装置，其特征在于：限位块间距为50～500mm，可调。
8.根据权利要求1或2任意一项所述的热拉伸装置，其特征在于：加热板由面板、加热层、背板和保温层组成，加热方式为电加热或导热油加热。
9.根据权利要求8所述的热拉伸装置，其特征在于：冷却板由面板、冷却层、弧形背板组成，循环水冷却。
10.根据权利要求9所述的热拉伸装置，其特征在于：面板为表面覆四氟防粘膜的镜面不锈钢板。
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