CN114643703A - 一种薄膜拉伸系统及其应用 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及IPC专利分类的B29C55/00领域，尤其涉及一种薄膜拉伸系统及其应用。系统的结构以依次连接的顺序包括以下部分：放卷部，预热部，拉伸部，定型部，冷却部，电晕处理部以及收卷部。本发明提供的一种薄膜拉伸系统，具有良好的拉伸稳定性和通用性，并且能够制得尺寸均一性较高的片材，并且有效减少了打滑现象，适宜在片材机械加工领域推广，具有广阔的发展前景。
Description
技术领域
本发明涉及IPC专利分类的B29C55/00领域，尤其涉及一种薄膜拉伸系统及其应用。
背景技术
拉伸设备常常应用在PE、PP、PET等薄膜的制备中，使用双拉设备时，一般是通过混料、铸片和流延成型后进行纵向拉伸和/或横向拉伸等工艺形成薄膜。
现有技术CN214820840U公开了一种双向拉伸BOPE薄膜生产设备；现有技术CN212920420U公开了一种BOPP薄膜生产纵向拉伸设备；现有技术CN204076777U公开了一种全双螺杆挤出机BOPET薄膜生产线。现有技术中公开的设备多数都是只适用于拉伸一个种类的薄膜，由于不同种类的薄膜需要的预热和拉伸温度不同，导致一条生产线并不能满足多种膜的拉伸需求。
现有技术(CN212603373U)中通过将3个左右排列的纵拉辊中位于后工段的2个辊设置为可以上下移动的纵拉辊，一方面可以在拉伸时使得中间拉伸辊挤出薄膜与该辊之间的气体，另一方面由于后工段的2个辊可以上下移动，因而包角和拉伸倍率调节范围更大，适用拉伸薄膜的种类更多。但是，其虽然能够对于多种类型的薄膜进行拉伸，但是对于PET等高温薄膜的拉伸需求并不能有效地满足，应对更多其它种类的薄膜时候，仍需要进行生产线的结构调整。
因此，亟需一种能够有效地满足多种类型材质薄膜的拉伸需求，且还能具良好的稳定性和通用性，进行多种不同类型薄膜拉伸作用时，可以不用大规模的进行调整的薄膜拉伸系统，以解决上述技术问题。
发明内容
为了解决上述问题，本发明第一方面提供了一种薄膜拉伸系统，所述系统的结构以依次连接的顺序包括以下部分：放卷部1，预热部2，拉伸部3，定型部4，冷却部5，电晕处理部6以及收卷部7。
作为一种优选的方案，所述放卷部包括放卷机10，导向辊11和张力辊12结构。
本申请中不对放卷部中放卷机，导向辊和张力辊进行特别的限定，本领域的技术人员可以根据实际的生产和环境需求对于放卷机，导向辊和张力辊的数量和位置关系进行调整，能够达到相应的放卷作用即可。
作为一种优选的方案，所述预热部包括预热金属辊13和预热胶压辊14结构。
本申请中不对预热部中预热金属辊和胶压辊进行特别的限定，本领域的技术人员可以根据实际的生产和环境需求对于预热金属辊和胶压辊的数量和位置关系进行调整，能够达到相应的预热作用即可。
作为一种优选的方案，所述拉伸部包括纵拉单元；所述纵拉单元包括6个纵向拉伸辊，其中接预热部的第一纵向拉伸辊8-1和第二纵向拉伸辊8-2组成第一拉伸辊组8；第三9-1，第四9-2，第五9-3和第六纵向拉伸辊9-4组成第二拉伸辊组9。
作为一种优选的方案，所述第一拉伸辊组中第一纵向拉伸辊和第二纵向拉伸辊呈水平设置；所述第一纵向拉伸辊左上方设置有压辊a8-3和压辊b 8-4，其中压辊a 8-3压在预热的厚膜与第一纵向拉伸辊开始接触的位置。
作为一种优选的方案，所述压辊b 8-4与第一纵向拉伸辊的切面保持水平，并与薄膜在第一纵向拉伸辊和第二纵向拉伸辊之间的方向平行。
作为一种优选的方案，所述第一纵向拉伸辊和第二纵向拉伸辊之间还设置有红外加热装置8-5；所述红外加热装置8-5通过高温对于位于第一纵向拉伸辊和第二纵向拉伸辊之间的薄膜进行加热。
作为一种优选的方案，所述第一纵向拉伸辊8-1和第二纵向拉伸辊8-2的轴间距为D，其中2.5R≤D≤10R；所述红外加热装置8-5设置在两纵向拉伸辊中间的位置，且其在薄膜宽度方向比薄膜宽度大，在薄膜长度方向(拉伸方向)上的有效加热尺寸为D-2R；所述R为纵向拉伸辊的半径；R的长度为150～250mm。
本申请中，由于第一拉伸辊组中两拉伸辊水平设置，且两拉伸辊之间设有红外加热装置8-5，红外加热装置可加热温度范围为100-1100℃，这使得薄膜基本经过持续不间断的加热，薄膜升温快，且温度更稳定，可以实现快速拉伸。
作为一种优选的方案，所述第二拉伸辊组中4个纵向拉伸辊的圆心连线呈菱形排列，其中第四纵向拉伸辊和第六纵向拉伸辊的圆心连线与水平面平行，第三纵向拉伸辊和第五纵向拉伸辊的圆心连线与水平面平行。
作为一种优选的方案，所述第二拉伸辊组中上下相邻的两辊的轴的水平距离为0.5R～2R，进一步的距离为R～2R；所述上下相邻的两辊的角度关系为β＝45～90°，且第二拉伸辊组中的每个拉伸辊的包角α范围为α≥180°。
作为一种优选的方案，通过调整第二拉伸辊组中4个纵向拉伸辊的相对位置，使得α和β满足相应范围。
上述方案使得薄膜能更好地包裹拉伸辊，一方面加热面积更大，另一方面更多的薄膜包裹在纵拉辊上，使得薄膜拉伸时更稳定，膜拉伸的质量更好。
作为一种优选的方案，所述第二拉伸辊组中4个纵向拉伸辊上设置有两个压辊装置，位置分别为薄膜的入口处和薄膜的出口处，增加薄膜拉伸过程的稳定性。
作为一种优选的方案，所述第一拉伸辊组和第二拉伸辊组种，至少第二纵向拉伸辊8-2和第三纵向拉伸辊9-1的位置是可单独调节的，两者的位置调节能够调整第一拉伸辊组8或者第二拉伸辊组9中拉伸辊之间的位置关系，且同时调节了第二纵向拉伸辊8-2和第三纵向拉伸辊9-1的位置，使得系统在完成第一拉伸辊组的拉伸后第三纵向拉伸辊9-1对薄膜的拉伸程度以及拉伸。
作为一种优选的方案，所述纵向拉伸辊均为金属辊，其内部设置有导热油流道，对与其贴靠或靠近的薄膜进行加热；每个金属辊都安装有独立驱动，每个金属辊之间的可以通过速比控制各辊的转速。
作为一种优选的方案，所述纵向拉伸辊上都设置有单独对应的压辊；所述压辊为耐高温橡胶压辊。
作为一种优选的方案，所述拉伸部还可以包括有横拉单元，所述横拉单元可以与纵拉单元同步或不同步。
作为一种优选的方案，所述拉伸部中的压辊的半径为r，且R＞r。
作为一种优选的方案，所述压辊a和压辊b的圆心距离为M，且M≤R+r。
作为一种优选的方案，R为150～250mm；r为50～100mm。
作为一种优选的方案，所述定型部和冷却部均由4～6根金属辊15和4～6根压辊结构组成。
本申请中不对定型部和冷却部中的金属辊和胶压辊进行特别的限定，本领域的技术人员可以根据实际的生产和环境需求对于其金属辊和胶压辊的数量和位置关系进行调整，能够达到相应的定型和冷却作用即可。
作为一种优选的方案，所述电晕处理部由电晕导向辊20，电晕辊16，电晕压辊21，放电装置17组成。
作为一种优选的方案，所述收卷部包括收卷导辊18，展平辊22，换卷件19结构。
本申请中不对收卷部中导辊，展平辊，换卷件进行特别的限定，本领域的技术人员可以根据实际的生产和环境需求对于导辊，展平辊，换卷件的数量和位置关系进行调整，能够达到相应的收卷作用即可。
本发明第二方面提供了一种上述薄膜拉伸系统的应用，包括该薄膜拉伸系统在PE、PP、PET、PA、PPS、PLA薄膜拉伸工艺中的应用。
有益效果：
1、本申请中提供的一种薄膜拉伸系统，其通过拉伸部第一拉伸辊组的水平拉伸方式，并且在拉伸过程中加红外加热装置，确保能适应高温材料片材、聚酯类片材的拉伸；另一方面，第二拉伸辊组采用上下排列可调包角方式设计，尤其是通过大包角的设置，使得薄膜与第二拉辊组的拉辊接触面积增大，受热均匀，并且也由于包角大，薄膜拉伸时更稳定，可以适应高速、高拉伸倍率的片材拉伸，两组拉伸辊组的拉伸方式结合在一起，能达到拉伸多种薄膜材料的要求。
2、本申请中提供的一种薄膜拉伸系统，拉伸部的各个金属辊都采用导热油的方式，确保了在拉伸时的片材的受热情况，具有良好的片材均一性，并且进一步的，通过拉伸辊和压辊之间的位置关系的限定，使得片材在拉伸的过程中可以轻易的达到所需需求，且具有适中的拉伸力量，能够在得到力学强度较高的片材的同时提高片材整体的均匀性。
3、本申请中提供的一种薄膜拉伸系统，其特别限定第一拉伸辊组中的两个拉伸辊呈水平设置，能够有效地避免在拉伸开始时容易出现的打滑现象，提高拉伸的稳定性，从而进一步的提高拉伸效率和质量。
4、本申请中提供的一种薄膜拉伸系统，拉伸部部分通过设置水平拉伸段，并且在水平拉伸段的两侧进行了加热设备的设置，其实能够在拉伸的过程中，充分的保持对于薄膜的加热，进而保持良好的拉伸温度；另一方面，为了能够在水平段保持良好的拉拽力固定薄膜，进一步的在拉伸部的开始部分设置特定位置的压辊用于帮助薄膜的固定，防止打滑，最后，经过固定和加热后的薄膜进行特定角度和距离设置的拉伸部分进行充分的拉伸，从而整体上确保的拉伸质量。
附图说明
图1为本申请中薄膜拉伸系统的整体结构示意图。
图2为本申请中薄膜拉伸系统的拉伸部结构示意图。
图3为本申请中薄膜拉伸系统拉伸部中第二拉伸辊组中上下拉伸辊的位置角度关系示意图。
图中：
1-放卷部、2-预热部、3-拉伸部、4-定型部、5-冷却部、6-电晕处理部、7-收卷部、8-第一拉伸辊组、8-1-第一纵向拉伸辊、8-2-第二纵向拉伸辊、8-3-压辊a、8-4-压辊b、8-5-红外加热装置、9-第二拉伸辊组、9-1-第三纵向拉伸辊、9-2-第四纵向拉伸辊、9-3-第五纵向拉伸辊、9-4-第六纵向拉伸辊、10-放卷机、11-导向辊、12-张力辊、13-预热金属辊、14-预热胶压辊、15-金属辊、16-电晕辊、17-放电装置、18-收卷导辊、19-换卷件、20-电晕导向辊、21-电晕压辊、22-展平辊。
具体实施方式
实施例1
如图1和图2所示，本发明第一方面提供了一种薄膜拉伸系统，所述系统的结构以依次连接的顺序包括以下部分：放卷部1，预热部2，拉伸部3，定型部4，冷却部5，电晕处理部6以及收卷部7。
放卷部包括放卷机10，导向辊11和张力辊12结构；
预热部包括预热金属辊13和预热胶压辊14结构；
拉伸部包括纵拉单元；纵拉单元包括6个纵向拉伸辊，其中接预热部的第一纵向拉伸辊8-1和第二纵向拉伸辊8-2组成第一拉伸辊组8；第三纵向拉伸辊9-1，第四纵向拉伸辊9-2，第五纵向拉伸辊9-3和第六纵向拉伸辊9-4组成第二拉伸辊组9；
第一拉伸辊组中第一纵向拉伸辊8-1和第二纵向拉伸辊8-2呈水平设置；第一纵向拉伸辊左上方设置有压辊a 8-3和压辊b 8-4，其中压辊a 8-3压在预热的厚膜与第一纵向拉伸辊开始接触的位置。
压辊b 8-4与第一纵向拉伸辊的切面保持水平，并与薄膜在第一纵向拉伸辊和第二纵向拉伸辊之间的方向平行。
第一纵向拉伸辊和第二纵向拉伸辊之间还设置有红外加热装置8-5；红外加热装置8-5通过高温对于位于第一纵向拉伸辊和第二纵向拉伸辊之间的薄膜进行加热。
第一纵向拉伸辊8-1和第二纵向拉伸辊8-2的轴间距为D，D＝540mm。红外加热装置8-5设置在两纵向拉伸辊中间的位置，且其在薄膜宽度方向比薄膜宽度大，在薄膜长度方向(拉伸方向)上的有效加热尺寸为D-2R，R为纵向拉伸辊的半径；R的长度为200mm；红外加热装置可加热温度范围为100-1100℃。
第二拉伸辊组中4个纵向拉伸辊的圆心连线呈菱形排列，其中第四纵向拉伸辊和第六纵向拉伸辊的圆心连线与水平面平行，第三纵向拉伸辊和第五纵向拉伸辊的圆心连线与水平面平行。
第二拉伸辊组中上下相邻的两辊的轴的水平距离为2R；上下相邻的两辊的角度关系为β＝90°，且第二拉伸辊组中的每个拉伸辊的包角α范围为α＝180°。
第一拉伸辊组和第二拉伸辊组种，第二纵向拉伸辊8-2和第三纵向拉伸辊9-1的位置是可单独调节的，两者的位置调节能够调整第一拉伸辊组8或者第二拉伸辊组9中拉伸辊之间的位置关系，且同时调节了第二纵向拉伸辊8-2和第三纵向拉伸辊9-1的位置，使得系统在完成第一拉伸辊组的拉伸后第三纵向拉伸辊9-1对薄膜的拉伸程度以及拉伸。
第二拉伸辊组中4个纵向拉伸辊上设置有两个压辊装置，位置分别为薄膜的入口处和薄膜的出口处，增加薄膜拉伸过程的稳定性。
纵向拉伸辊均为金属辊，其内部设置有导热油流道，对与其贴靠或靠近的薄膜进行加热；每个金属辊都安装有独立驱动，每个金属辊之间可以通过速比控制各辊的转速。
纵向拉伸辊上都设置有单独对应的压辊；压辊为耐高温橡胶压辊。
拉伸部中的压辊的半径为r，r的长度为75mm。
压辊a8-3和压辊b8-4的轴间距为M，其中M＝200mm。
定型部和冷却部均由4根金属辊15和4根压辊结构组成。
电晕处理部由电晕导向辊20，电晕辊16，电晕压辊21，放电装置17组成。
收卷部包括收卷导辊18，展平辊22，换卷件19结构。
实施例2
本实施例的具体实施方式同实施例1，不同之处在于：α角度为200°，β角度为60°。
实施例3
本实施例的具体实施方式同实施例1，不同之处在于：α角度为180°，β角度为90°，D长度为720mm，M长度为250mm。
实施例4
本实施例的具体实施方式同实施例1，不同之处在于：α角度为200°，β角度为60°，D长度为720mm，M长度为250mm。
对比例1
本对比例的具体实施方式同实施例1，不同之处在于：α角度为140°，β角度为90°。
对比例2
本对比例的具体实施方式同实施例1，不同之处在于：α角度为160°，β角度为60°。
对比例3
本对比例的具体实施方式同实施例1，不同之处在于：α角度为140°，β角度为90°，D长度为720mm，M长度为250mm。
对比例4
本对比例的具体实施方式同实施例1，不同之处在于：α角度为160°，β角度为60°，D长度为720mm，M长度为250mm。
性能评价
断裂审查率按照GBT307762014的方法测试；颈缩则测量拉伸前后宽度差并除以原始宽度得到，拉伸薄膜为PP；每个实施例对比例分别测试5个试样，测得的数值的平均值记入表1。薄膜均匀性则是通过每10米随机取样测试厚度，测试10次取平均值记入表1。
表1
通过实施例和对比例可以得知，本发明提供的一种薄膜拉伸系统，具有良好的拉伸稳定性和通用性，并且能够制得尺寸均一性较高的片材，并且有效减少了打滑现象，适宜在片材机械加工领域推广，具有广阔的发展前景。
Claims (10)
1.一种薄膜拉伸系统，其特征在于：所述系统的结构以依次连接的顺序包括以下部分：放卷部，预热部，拉伸部，定型部，冷却部，电晕处理部以及收卷部。
2.根据权利要求1所述的薄膜拉伸系统，其特征在于：所述拉伸部包括纵拉单元；所述纵拉单元包括6个纵向拉伸辊，其中接预热部的第一纵向拉伸辊和第二纵向拉伸辊组成第一拉伸辊组；第三，第四，第五和第六纵向拉伸辊组成第二拉伸辊组。
3.根据权利要求2所述的薄膜拉伸系统，其特征在于：所述第一拉伸辊组中第一纵向拉伸辊和第二纵向拉伸辊呈水平设置；所述第一纵向拉伸辊左上方设置有压辊a和压辊b，其中压辊a压在预热的厚膜与第一纵向拉伸辊开始接触的位置。
4.根据权利要求3所述的薄膜拉伸系统，其特征在于：所述压辊b与第一纵向拉伸辊的切面保持水平，并与薄膜在第一纵向拉伸辊和第二纵向拉伸辊之间的方向平行。
5.根据权利要求4所述的薄膜拉伸系统，其特征在于：所述第一纵向拉伸辊和第二纵向拉伸辊之间还设置有红外加热装置；所述红外加热装置通过高温对于位于第一纵向拉伸辊和第二纵向拉伸辊之间的薄膜进行加热。
6.根据权利要求5所述的薄膜拉伸系统，其特征在于：所述第二拉伸辊组中4个纵向拉伸辊的圆心连线呈菱形排列，其中第四纵向拉伸辊和第六纵向拉伸辊的圆心连线与水平面平行，第三纵向拉伸辊和第五纵向拉伸辊的圆心连线与水平面平行。
7.根据权利要求6所述的薄膜拉伸系统，其特征在于：所述第二拉伸辊组中上下相邻两辊的轴的水平距离为0.5R～2R；所述4个纵向拉伸辊的角度关系为45～90°；所述R为纵向拉伸辊的半径。
8.根据权利要求7所述的薄膜拉伸系统，其特征在于：所述纵向拉伸辊均为金属辊，其内部设置有导热油流道，对与其贴靠或靠近的薄膜进行加热；每个金属辊都安装有独立驱动，每个金属辊之间的可以通过速比控制各辊的转速。
9.根据权利要求8所述的薄膜拉伸系统，其特征在于：所述纵向拉伸辊上都设置有单独对应的压辊；所述压辊为耐高温橡胶压辊。
10.一种根据权利要求1～9任意一项所述的薄膜拉伸系统的应用，其特征在于：包括该薄膜拉伸系统在PE、PP、PET、PA、PPS、PLA薄膜拉伸工艺中的应用。
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