CN116103631B - 一种气孔喷气冷却方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及镀膜加工领域，公开了一种气孔喷气冷却方法及装置，其中装置包括基材和以供基材绕过的导热辊，导热辊的两侧均设置有导向辊，所述导热辊的内部固定安装有中心轴，导热辊上设置有用于实现基材热量传递的冷却组件，当冷却组件启动时可释放气体并使气体填充在基材和导热辊之间的间隙。本发明可以均匀同步地向基材和导热辊之间的凹凸不平处填充气体，用气体作为传导热量的介质，来填充基材和导热辊之间的间隙，从而实现热量传递并减少基材的热损伤；整体设计简单，且可以与现有的其他基材贴辊方式配合使用，导热效果更好且实用性更高。

Description

一种气孔喷气冷却方法及装置

技术领域

本发明涉及镀膜加工技术领域，特别涉及一种气孔喷气冷却方法及装置。

背景技术

镀膜过程中基材会承受大量的热，这些热量会给基材带来热损伤，为避免基膜热损伤，通常会把基材贴附在导热辊上，用导热辊把热量带走；导热辊与基材之间的热量传导，是决定基材有没有热损伤的重要因素。

传统技术有在金属导热辊与绝缘基材外侧镀上的金属之间施加偏压，改善导热辊对基材的贴附，传导热量。但该方法只能解决绝缘基材的冷却，当基材是导电材料时，基材会与金属导热辊形成短路进而无法施加偏压；同时，施加偏压会对有些基材造成损伤。还有通过张力贴紧，在基材行走方向施加张力，使基材与导热辊贴附冷却，但是有一些超薄基材不能施加过大张力，会损伤基材。

另外，如中国专利公开号CN218291101U，公开了名为带有冷却辊补气机构的真空镀膜设备，尤其是涉及一种带有冷却辊补气机构的真空镀膜设备，包括真空镀膜室、冷却辊，冷却辊上绕设有基材，冷却辊与基材的夹角处设置有补气机构。通过补气机构向冷却辊与基材的夹角处喷入气体，达到了提高基材与冷却辊的热传递效果。

该申请通过向冷却辊和基材的夹角处喷入气体实现导热，但是气体无法延伸至基材与冷却辊的全部接触面积，同时气体填充的均匀度不够，存在一定的使用局限性。

因此，有必要提供一种气孔喷气冷却方法及装置解决上述技术问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种气孔喷气冷却方法及装置，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，设计一种可以同步填充在基材和导热辊之间的间隙，进而保证气体填充均匀度的冷却方法及装置。

基于上述思路，本发明提供如下技术方案：一种气孔喷气冷却方法，在所述基材与所述导热辊之间充入用于传导热量的气体，使气体均匀同步地填充在基材和导热辊之间的间隙。

作为本发明的进一步方案：所述导热辊的辊面均匀涂覆有0.1-0.5mm厚度的微孔材料。

本发明还提供如下技术方案：一种气孔喷气冷却装置，包括基材和以供基材绕过的导热辊，导热辊的两侧均设置有导向辊，所述导热辊的内部固定安装有中心轴，导热辊上设置有用于实现基材热量传递的冷却组件，当冷却组件启动时可释放气体并使气体均匀同步地填充在基材和导热辊之间的间隙。

作为本发明的进一步方案：所述冷却组件包括从中心轴上接入导热辊内的布气管，布气管远离中心轴的端部固定安装有螺旋流道，螺旋流道的外表面均匀接通有用于向导热辊辊面通气的若干个连接头。

作为本发明的进一步方案：所述导热辊的辊面开设有用于安置连接头的气孔，导热辊的内部开设有用于安置螺旋流道的放置腔，放置腔的截面呈U形设计，且U形的开口朝向布气管方向。

作为本发明的进一步方案：所述中心轴的前后两端均开设有凹槽，冷却组件还包括从中心轴上接入导热辊内的进液管和从导热辊接回中心轴内的出液管，布气管贯穿中心轴并延伸至凹槽的正中心，出液管和进液管均与中心轴固定接通。

作为本发明的进一步方案：当所述进液管通入冷却液时，冷却液的液面水平线与两个导向辊的中心连线保持适配。

作为本发明的进一步方案：所述连接头包括与螺旋流道固定接通的套筒，套筒的内部开设有滑槽，滑槽的内部滑动安装有用于实现气体流通的滑动组件；当滑动组件基于滑槽位于远离螺旋流道的一侧时，气体可以流出，当滑动组件基于滑槽位于靠近螺旋流道的一侧时，气体被阻挡。

作为本发明的进一步方案：所述滑动组件包括与滑槽尺寸适配且与滑槽滑动配合的底座，底座远离螺旋流道的表面固定安装有顶块，底座靠近螺旋流道的表面与底座的外环面之间共同开设有穿孔。

作为本发明的进一步方案：所述滑槽的截面呈T形状，底座基于滑槽相对于螺旋流道呈上下滑动。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：通过冷却组件、中心轴和导热辊等之间的配合，可以均匀同步地向基材和导热辊之间的凹凸不平处填充气体，用气体作为传导热量的介质，来填充基材和导热辊之间的间隙，从而实现热量传递并减少基材的热损伤；同时，可以实现对螺旋流道和导热辊的有效散热，并使得气体降温以进一步提高导热效果。整体设计简单，且可以与现有的其他基材贴辊方式配合使用，导热效果更好且实用性更高。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明：

图1为本发明的整体结构立体图；

图2为本发明的导热辊和气孔结构示意图；

图3为本发明的导热辊内部结构示意图；

图4为图3中A处结构放大图；

图5为本发明的放置腔结构示意图；

图6为本发明的螺旋流道结构示意图；

图7为本发明的套筒和滑槽结构示意图；

图8为本发明的底座和顶块结构示意图；

图9为本发明的底座和弹簧结构示意图；

图10为本发明的导热辊和弧形板结构示意图。

图中：1、导热辊；2、中心轴；3、冷却组件；4、连接头；5、滑动组件；6、弧形板；7、基材；8、卷辊；9、导向辊；10、微孔材料；101、气孔；102、放置腔；201、凹槽；301、布气管；302、螺旋流道；304、进液管；305、出液管；401、套筒；402、滑槽；501、底座；502、顶块；503、穿孔；504、弹簧。

具体实施方式

实施例一：

请参阅图1、图2和图4，本发明实施例提供一种气孔喷气冷却方法，主要用于在镀膜过程中实现热量传递进而减少基材7的热损伤，该方法的整体思路为在基材7与导热辊1之间冲入微量气体，用气体作为传导热量的介质。

基材7在肉眼看来是平整且厚度均匀的，但是在显微镜下观察，基材7表面是凹凸不平整的，导热辊1表面也是同样的情况。这样在实际的镀膜过程中，只有基材7和导热辊1贴附紧密才能有效的交换热量，才能避免基材7热损伤。本实施例通过如下具体操作：在导热辊1上设置螺旋流道302的气路，气路可向辊面持续通气。工作时，气体通过螺旋流道302不断通向辊面，气体可均匀同步地填充在基材7和导热辊1之间的凹凸不平处，在导热辊1辊面和基材7之间形成一个气体导热层，从而提高导热效果。

进一步的，可在导热辊1的辊面上还可以涂覆0.1-0.3mm的带微孔的微孔材料10，以提高气体逸散的效果。

本实施例中，基材7即为现有的塑料薄膜(opp、pet、PI等)。整体设计的优点在于：1、结构简单，稳定可靠；2、可以与其他导热辊1的贴辊方式配合使用(偏压吸附或张力贴紧等)；3、气体是同步填充在基材7和导热辊1之间的，导热效果更好。

实施例二：

请参阅图1至图2，在实施例一的基础上，本发明实施例提供一种气孔喷气冷却装置，用于适配实现实施例一中所述的方法，该装置包括基材7和以供基材7绕过的导热辊1，在导热辊1的两侧近处分别配置有用于实现基材7导向和张紧的导向辊9。在导热辊1的两侧远处分别配置有卷辊8，一个卷辊8用于放卷基材7而另一个则用于收卷基材7。

导热辊1沿轴向方向的内部固定安装有中心轴2，通过中心轴2实现导热辊1的传动转动；本装置中还包括用于驱动收卷卷辊8转动的电机(图中未示出)。需要说明的是，导向辊9和中心轴2均是自由转动设置的，而具体是左侧卷辊8放卷还是右侧卷辊8放卷，可以根据实际情况对应选择，本实施例中不做限定。

进一步的，在导热辊1上设置有用于实现基材7热量传递的冷却组件3，当冷却组件3启动时可释放气体并使气体填充在基材7和导热辊1之间的凹凸不平处。

本装置还包括用于安置导热辊1、导向辊9和卷辊8等结构的壳体(图中未示出)。

请参阅图1至图6，在本实施例中，优选的：冷却组件3包括从中心轴2上接通入导热辊1内的布气管301和进液管304以及从导热辊1接通回中心轴2内的出液管305，在布气管301远离中心轴2的端部固定安装有螺旋流道302，在螺旋流道302的外表面接通有可向导热辊1辊面通气的连接头4，导热辊1的外表面开设有若干个气孔101以供连接头4的安装，因螺旋流道302的设计使得气孔101沿导热辊1辊面是呈螺旋状排布的。气体通过布气管301、螺旋流道302形成流通，在经过螺旋流道302时还通过连接头4到达导热辊1辊面。

在上述结构中，布气管301呈工字型设计，中心轴2的前后两端均开设有凹槽201，用于实现布气管301、进液管304和出液管305的安置；布气管301贯穿中心轴2并延伸至凹槽201的内部，而出液管305和进液管304直接固定在中心轴2的外表面并与凹槽201形成接通，使得布气管301、进液管304和出液管305均不会受到中心轴2和导热辊1转动的影响，这样设计的另一个好处在于：可使得冷却液体经过凹槽201向出液管305形成流通，且不会影响布气管301的气体流通，且冷却液体可直接作用于布气管301。

其中，在导热辊1的内部还开设有用于安置螺旋流道302的放置腔102，放置腔102的截面呈U形设计，且U形的开口朝向布气管301和进液管304方向。使用时，中心轴2与电机的驱动连接不会受到干涉，且还可以通过外部泵体(图中未示出)向凹槽201内通入冷却液，使得冷却液经进液管304进入放置腔102内，控制冷却液的输送量，使得冷却液因重力作用下集中分布在导热辊1的中下侧，且冷却液的液面水平线与两个导向辊9的中心连线保持适配，可与基材7与导热辊1的接触面积更好的适配(基材7在导向辊9作用下与导热辊1的接触面积大概在中下侧，其具体面积可通过沿导热辊1在上下方向上移动导向辊9的位置来实现)，导热效果更佳。

进一步的，因出液管305的设计以及冷却液集中在导热辊1的中下侧，伴随着导热辊1的转动当出液管305与导热辊1的接触位置转动至中下侧时，放置腔102内的冷却液即可通过出液管305向外流出，当出液管305与导热辊1的接触位置转动至上方时，此时出液管305与冷却液处于上下错开状态，不会使得冷却液流出。

使用时，电机带动基材7在两个卷辊8之间移动，移动时通过导向辊9使得基材7与导热辊1之间形成贴合。在此过程中启动外部气泵(图中未示出)向布气管301和螺旋流道302通气，气体再经连接头4和气孔101到达导热辊1的辊面，进而填充在基材7和导热辊1之间的凹凸不平处，在导热辊1面和基材7之间形成一个气体导热层，从而提高导热效果。同时，还启动外部泵体通过凹槽201和进液管304向放置腔102内通入冷却液，对位于导热辊1中下侧的部分螺旋流道302进行冷却(随着导热辊1的转动，螺旋流道302的所有区域均可以与冷却液接触)，冷却液一方面对导热辊1进行降温，另一方面使得从气孔101吹出的气体温度降低，进而进一步提高导热效果；并且在随着导热辊1的转动时，放置腔102内的冷却液可以经出液管305和中心轴2后侧的凹槽201自动流出，进而可以实现放置腔102内冷却液的自动循环使用。

综上所述，通过螺旋流道302、中心轴2、布气管301和连接头4等结构的配合，可以均匀同步地向基材7和导热辊1之间的凹凸不平处填充气体，用气体作为传导热量的介质，来填充基材7和导热辊1之间的间隙，从而实现热量传递并减少基材7的热损伤；同时，可以实现对螺旋流道和导热辊1的有效散热，并使得气体降温以进一步提高导热效果。整体设计简单，且可以与现有的其他基材7贴辊方式配合使用，实用性更高。

实施例三：

请参阅图1至图7，在实施例二的基础上，为了实现对气体的有效利用，连接头4包括设置在气孔101内并与螺旋流道302固定接通的套筒401，套筒401的内部开设有滑槽402，滑槽402的截面呈T形状，且T形的尖端指向螺旋流道302的方向。滑槽402的内部滑动安装有用于实现气体流通的滑动组件5，当滑动组件5基于滑槽402位于远离螺旋流道302的一侧时，气体可以经螺旋流道302、滑动组件5、滑槽402和气孔101流出，当滑动组件5基于滑槽402位于靠近螺旋流道302的一侧时，气体虽然可以经螺旋流道302进入套筒401内，但是会被滑动组件5挡住，进而无法从气孔101内流出。

请参阅图1至图8，在本实施例中，优选的：滑动组件5包括与滑槽402尺寸适配且与滑槽402滑动配合的底座501，底座501基于滑槽402相对于螺旋流道302呈上下滑动，底座501远离螺旋流道302的表面固定安装有顶块502，底座501靠近螺旋流道302的表面与底座501的外环面之间共同开设有穿孔503。

在上述结构中，底座501具有一定的重量(即配重块设计)，当套筒401随着螺旋流道302转动至导热辊1的下侧时，底座501因重力可沿着滑槽402滑动远离螺旋流道302，此时顶块502与滑槽402相抵而穿孔503与滑槽402形成流通；当套筒401随着螺旋流道302转动至导热辊1的上侧时，底座501因重力可沿着滑槽402滑动靠近螺旋流道302，此时顶块502与滑槽402分离而穿孔503与滑槽402的槽壁相抵，气体无法形成流通。

使用时，通过螺旋流道302、中心轴2和连接头4等结构的配合，用气体作为传导热量的介质填充基材7与导热辊1之间的间隙，该部分工作过程和效果与实施例二中相同，在此不重复赘述。区别在于：当套筒401随着螺旋流道302转动至导热辊1的下侧时，底座501沿着滑槽402滑动远离螺旋流道302，使得顶块502与滑槽402相抵而穿孔503与滑槽402形成流通，此时气体可经螺旋流道302、套筒401、滑槽402和气孔101顺利流出；当套筒401随着螺旋流道302转动至导热辊1的上侧时，底座501沿着滑槽402滑动靠近螺旋流道302，此时顶块502与滑槽402分离而穿孔503与滑槽402的槽壁相抵，气体受滑槽402的槽壁挡住无法流出，最终使得导热辊1下侧的气孔101可以实现排气，而导热辊1上侧的气体无法排气，可以实现气体的有效利用。

实施例二中，通过螺旋流道302和中心轴2等结构的配合可以提高对基材7的导热效果，但是导热辊1上侧的气孔101也可以自由排气，进而影响镀膜的整体真空度，同时也无法实现对气体的有效利用，存在一定的使用局限性。

相比于实施例二，通过套筒401、滑槽402、底座501和顶块502等结构的配合，可以使得导热辊1下侧的气孔101排气而上侧无法排气，即使得基材7与导热辊1接触的面积持续出气，更好地形成气垫层可以实现对气体的有效利用，既无需在导热辊1的上侧为气体加装导流板，使其可以顺利引向基材7与导热辊1的接触面，也无需担心气体自由排出影响镀膜的整体真空度。整体方案与连接头4的设置以及导热辊1的转动结合在一起，同时冷却液在放置腔102内的流动对于套筒401也同样具有降温效果，结构简单适用性更强。

实施例四：

请参阅图1至图10，在实施例三的基础上，为了避免气体冲击底座501使其沿着滑槽402始终滑动远离螺旋流道302，底座501靠近螺旋流道302的表面与滑槽402的槽壁之间固定安装有弹簧504，在弹簧504的作用下底座501可以保持远离螺旋流道302的状态，此时气体可以自由排出。

进一步的，在导热辊1的上方固定设置有弧形板6，弧形板6的两端与基材7分别活动贴合；为此，可在弧形板6的两端加装活动安装有的滚条(图中未示出)，以报纸基材7的顺利移动。此时，弧形板6和底座501均采用磁性材质，且二者相邻一侧时的磁极相同，即底座501在转动至与弧形板6相对应时，底座501会相对远离弧形板6(即沿着滑槽402相对靠近螺旋流道302)；为了保证弧形板6对底座501的作用力均衡，弧形板6的虚拟圆与导热辊1的虚拟圆呈同心设计。

使用时，通过套筒401、滑槽402和底座501等结构的配合实现对气体的有效利用，该部分工作过程和效果与实施例三中相同，在此不重复赘述。区别在于：当导热辊1在转动时，底座501在弹簧504的作用下始终相对远离螺旋流道302，此时气体可经螺旋流道302、穿孔503和气孔101快速排出对基材7进行导热。当底座501随着螺旋流道302转动至与弧形板6相对时，因相邻一侧磁极设置相同，所以底座501会沿着滑槽402远离弧形板6并压缩弹簧504，此时穿孔503被滑槽402的槽壁挡住气体无法再排出。

实施例三中，通过套筒401和底座501等结构的配合可实现气体的有效利用，但是因气体是持续排出的，因此底座501可能在气体的冲击下沿着滑槽402相对远离螺旋流道302，使得导热辊1上侧和下侧的气孔101均进行出气，进而影响对气体的有效利用，存在一定的使用局限性。

相比于实施例三，通过滑槽402、底座501、弧形板6和弹簧504等结构的配合，当底座501与弧形板6错开时可以自由出气，该部分对应基材7与导热辊1的接触面积，当底座501与弧形板6对应时可以关闭出气，使得基材7位于导热辊1接触的区域停止出气，进而可以保证气体的有效利用。弧形板6的两侧分别与基材7活动贴合，不会影响基材7的顺利移动，并且弧形板6的设置还具有避免气体逸散的作用，使得气体完全集中在基材7与导热辊1接触的区域，进一步保证气体的有效利用；同时因底座501的磁性设计进而还具有吸附效果，可辅助基材7的有效镀膜，满足了实际使用中的更多需求。

Claims (5)

1.一种气孔喷气冷却装置，包括基材和以供基材绕过的导热辊，其特征在于，在所述基材与所述导热辊之间充入用于传导热量的气体，使气体均匀同步地填充在基材和导热辊之间的间隙；

所述导热辊的辊面均匀涂覆有0.1-0.5mm厚度的微孔材料；

导热辊的两侧均设置有导向辊，所述导热辊的内部固定安装有中心轴，导热辊上设置有用于实现基材热量传递的冷却组件，当冷却组件启动时可释放气体并使气体均匀同步地填充在基材和导热辊之间的间隙；

所述冷却组件包括从中心轴上接入导热辊内的布气管，布气管远离中心轴的端部固定安装有螺旋流道，螺旋流道的外表面均匀接通有用于向导热辊辊面通气的若干个连接头；

所述导热辊的辊面开设有用于安置连接头的气孔，导热辊的内部开设有用于安置螺旋流道的放置腔，放置腔的截面呈U形设计，且U形的开口朝向布气管方向；

所述中心轴的前后两端均开设有凹槽，冷却组件还包括从中心轴上接入导热辊内的进液管和从导热辊接回中心轴内的出液管，布气管贯穿中心轴并延伸至凹槽的正中心，出液管和进液管均与中心轴固定接通；

使用时向凹槽内通入冷却液，使得冷却液经进液管进入放置腔内。

2.根据权利要求1所述的气孔喷气冷却装置，其特征在于，当所述进液管通入冷却液时，冷却液的液面水平线与两个导向辊的中心连线保持适配。

3.根据权利要求1或2所述的气孔喷气冷却装置，其特征在于，所述连接头包括与螺旋流道固定接通的套筒，套筒的内部开设有滑槽，滑槽的内部滑动安装有用于实现气体流通的滑动组件；当滑动组件基于滑槽位于远离螺旋流道的一侧时，气体可以流出，当滑动组件基于滑槽位于靠近螺旋流道的一侧时，气体被阻挡。

4.根据权利要求3所述的气孔喷气冷却装置，其特征在于，所述滑动组件包括与滑槽尺寸适配且与滑槽滑动配合的底座，底座远离螺旋流道的表面固定安装有顶块，底座靠近螺旋流道的表面与底座的外环面之间共同开设有穿孔。

5.根据权利要求4所述的气孔喷气冷却装置，其特征在于，所述滑槽的截面呈T形状，底座基于滑槽相对于螺旋流道呈上下滑动。