CN116373191A - 一种聚烯烃隔膜的快速生产方法及冷却装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及电池隔膜技术领域，尤其涉及一种聚烯烃隔膜的快速生产方法,包括S1、熔融：将聚烯烃基材和白油加热至熔融状态，由T型模头挤出熔体；S2、冷却：将熔体导入冷却装置进行冷却；S3、纵拉：将冷却后的片材沿MD方向进行拉伸；S4、一次横拉：将纵拉后的片材沿TD方向进行拉伸；S5、萃取：将拉伸后的薄膜浸入萃取池，使铸片中的白油析出；S6、二次横拉热定型。本发明采用了喷淋白油和除油装置相结合的方式，可以保证冷却辊白油的油膜处于合适的厚度，既能够使得铸片片材与贴合完全，又能提高冷却辊与铸片片材之间的热传导效率，多棱柱状的刮刀还能使得留在冷却辊上的油膜更加均匀，减少产品缺陷，进而提升隔膜的生产效率。
Description
技术领域
本发明涉及电池隔膜技术领域，尤其涉及一种聚烯烃隔膜的快速生产方法及冷却装置。
背景技术
聚烯烃隔膜是一种被广泛应用于动力电池、3C产品中的塑料制品，在新能源产业蓬勃发展的背景下，聚烯烃隔膜一直处于扩大产能的状态。对于扩大聚烯烃隔膜产能的可选方式之一就是提高聚烯烃隔膜生产线的生产效率。如今，阻碍聚烯烃隔膜生产线提速的一大重要原因就是铸片后的片材冷却效率太低，导致在冷却片材阶段所耗费时间过长。
冷却辊温度过低时，挤出片材会在冷却辊表面上出现滑动或翘曲，所以需要适当地提高冷鼓温度，这样有利于挤出片材贴附辊面，有利于排出片辊之间的气体，对防止铸片产生气泡、波纹等表面质量缺陷有一定的作用，所以目前冷辊温度范围在15～25℃之间较好。
导致隔膜铸片冷却效率低下的主要原因是：铸片时由于除油装置不能有效除去过量的白油，导致冷却辊上油膜厚度过厚，进而导致铸片片材与冷却辊之间热传导的效率过低，最终导致片材贴附辊面差，铸片产生缺陷后不得不降低铸片冷却辊的转速，从而在铸片冷却阶段所消耗的时间过长。
现有技术手段又无法精准的把控除油装置与冷却辊之间的间隙距离，又可能导致间隙过小，从而导致冷却辊上的油膜厚度过薄，进而导致铸片片材无法与冷却辊附着，铸片片材容易脱离冷却辊，也会导致冷却时间的延长。而且，当铸片片材与冷却辊之间附着不完全时，会导致铸片片材的冷却分布不均匀，进而导致其结晶不均匀，在隔膜成品时，会呈现出条纹或亮点等缺陷。
发明内容
本发明的目的是为了解决现有技术中存在的缺点，而提出的一种聚烯烃隔膜的快速生产方法及冷却装置。
为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：
一种聚烯烃隔膜的快速生产方法，包括以下步骤：
S1、熔融：将聚烯烃基材和白油加热至熔融状态，由T型模头挤出熔体；
S2、冷却：将熔体导入冷却装置进行冷却，片材沿冷却辊排列方向呈“S”型行进，片材与冷却辊表面的一侧相贴合，由喷淋装置向冷却辊表面喷洒白油；
S3、纵拉：将冷却后的片材沿MD方向进行拉伸；
S4、一次横拉：将纵拉后的片材沿TD方向进行拉伸；
S5、萃取：将拉伸后的薄膜浸入萃取池，使铸片中的白油析出；
S6、二次横拉热定型：将一次横拉完成后的薄膜沿TD方向进行二次拉伸，并在烘箱中130～150℃温度下热定型，得聚烯烃隔膜。
优选的，喷淋白油由储罐提供，温度在25～35℃，多余的白油经除油装置聚集滴落，通过管道回收，经过净化装置后回收至储罐。
优选的，喷淋装置喷淋于冷却辊上的白油油膜厚度为30～50μm。
优选的，冷却辊的温度保持在15～25℃，冷却辊设置1～5根。
一种聚烯烃隔膜的冷却装置，若干根冷却辊、除油装置，相邻冷却辊上下交错设置；除油装置设置于片材与冷却辊贴合的部位的另一侧，位于低位的冷却辊侧面上方设置有向冷却辊表面喷洒白油的喷淋装置，喷淋装置位于对应的除油装置和片材的运行轨迹之间。
优选的，所述除油装置为除油辊，除油辊与冷却辊之间的压力为0.3～0.5MPa。
优选的，所述除油装置为刮刀，所述刮刀呈多棱柱状，径向截面的边数大于5，且每个角的角度均不小于90°，所述刮刀的一个侧面与冷却辊表面相接触。
优选的，所述刮刀成八棱柱状。
优选的，所述刮刀的材质为硬度为45的硅胶。
优选的，所述刮刀调节装置包括导向柱、沿导向柱的长度方向开设在其上的导向槽、沿导向槽长度方向滑动配合在其内的滑块、固定在滑块前侧的定位杆；
所述滑块的顶部转动连接有与其垂直的螺杆，所述螺杆与所述导向柱螺纹连接且其顶端延伸至导向柱外部；
所述定位杆外侧设置有与刮刀侧面数量相等的定位条，所述刮刀中部开设有与定位杆和定位条匹配的定位槽，定位杆插接在定位槽内部；
所述导向槽内设置有下端与所述导向柱内部固定的弹簧，所述弹簧的上端抵顶滑块。
本发明的有益效果是：
1、本发明采用了喷淋白油和除油装置相结合的方式，可以保证冷却辊白油的油膜处于合适的厚度，既能够使得铸片片材与贴合完全，又能提高冷却辊与铸片片材之间的热传导效率，减少产品缺陷，进而提升隔膜的生产效率。
2、采用多棱柱状的刮刀，径向截面的每个角的角度均不小于90°，冷却辊上白油先经过刮刀上的前置斜面的阻拦和逐渐挤压，拦截一步过多的白油，再随着靠近冷却辊与刮刀的切线油膜逐渐被挤压，直至被刮下，使得留在冷却辊上的油膜更加均匀。
附图说明
图1为本发明提出的一种聚烯烃隔膜的冷却装置的冷却辊排布方式示意图；
图2为本发明提出的一种聚烯烃隔膜的冷却装置(刮刀方案)的主视结构示意图；
图3为本发明提出的一种聚烯烃隔膜的冷却装置(刮刀方案)的刮刀结构示意图；
图4为本发明提出的一种聚烯烃隔膜的冷却装置(刮刀方案)的刮刀调节装置侧视剖面结构示意图；
图5为本发明提出的一种聚烯烃隔膜的冷却装置(刮刀方案)的刮刀主视剖面结构示意图；
图6为本发明提出的一种聚烯烃隔膜的冷却装置(除油辊方案)的主视结构示意图。
图中：1-模头；2-冷却辊；3-片材；4-刮刀；5-刮刀调节装置；51-导向柱；52-导向槽；53-滑块；54-螺杆；55-定位杆；551-定位条；56-弹簧；6-喷淋装置；7-除油辊。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。
实施例一：
一种聚烯烃隔膜的快速生产方法，包括以下步骤：
S1、熔融：将聚烯烃基材和白油加热至熔融状态，由T型模头挤出熔体；
S2、冷却：将熔体导入冷却装置进行冷却，片材沿冷却辊排列方向呈“S”型行进，片材与冷却辊表面的一侧相贴合，由喷淋装置向冷却辊表面喷洒白油，喷淋白油由储罐提供，温度在30℃，多余的白油经除油辊聚集滴落，通过管道回收，经过净化装置后回收至储罐；
喷淋装置喷淋于冷却辊上的白油油膜厚度为50μm；
冷却辊的温度保持在15℃，冷却辊设置3根；
除油辊与冷却辊之间的压力保持在0.3MPa；
S3、纵拉：将冷却后的片材沿MD方向进行拉伸；
S4、一次横拉：将纵拉后的片材沿TD方向进行拉伸，横拉倍率与纵拉倍率之比为1:1.15；
S5、萃取：将拉伸后的薄膜浸入萃取池，萃取池中的萃取液是二氯甲烷，使铸片中的白油析出；
S6、二次横拉热定型：将一次横拉完成后的薄膜沿TD方向进行二次拉伸，并在烘箱中130℃温度下热定型，得聚烯烃隔膜。
参照图6，聚烯烃隔膜的冷却装置，包括若干根冷却辊2、除油辊7，相邻冷却辊2上下交错设置；
除油辊7设置于片材3与冷却辊2贴合的部位的另一侧，位于低位的冷却辊2侧面上方设置有向冷却辊2表面喷洒白油的喷淋装置6，喷淋装置6位于对应的除油辊7和片材3的运行轨迹之间。
片材3从模头1挤出，沿冷却辊2排列方向呈“S”型行进，片材3与冷却辊2表面的一侧相贴合，喷淋装置6将30℃左右的喷淋白油喷淋在冷却辊2上，除油辊7将多余的白油刮下，避免冷却辊2上油膜厚度过厚，保证铸片片材与冷却辊之间的热传导效率。
实施例二：
一种聚烯烃隔膜的快速生产方法，包括以下步骤：
S1、熔融：将聚烯烃基材和白油加热至熔融状态，由T型模头挤出熔体；
S2、冷却：将熔体导入冷却装置进行冷却，片材沿冷却辊排列方向呈“S”型行进，片材与冷却辊表面的一侧相贴合，由喷淋装置向冷却辊表面喷洒白油，喷淋白油由储罐提供，温度在30℃，多余的白油经除油辊聚集滴落，通过管道回收，经过净化装置后回收至储罐；
喷淋装置喷淋于冷却辊上的白油油膜厚度为40μm；
冷却辊的温度保持在15℃，冷却辊设置3根；
除油辊与冷却辊之间的压力保持在0.4MPa；
S3、纵拉：将冷却后的片材沿MD方向进行拉伸；
S4、一次横拉：将纵拉后的片材沿TD方向进行拉伸，横拉倍率与纵拉倍率之比为1:1.15；
S5、萃取：将拉伸后的薄膜浸入萃取池，萃取池中的萃取液是二氯甲烷，使铸片中的白油析出；
S6、二次横拉热定型：将一次横拉完成后的薄膜沿TD方向进行二次拉伸，并在烘箱中130℃温度下热定型，得聚烯烃隔膜。
聚烯烃隔膜的冷却装置与实施例一相同。
实施例三：
一种聚烯烃隔膜的快速生产方法，包括以下步骤：
S1、熔融：将聚烯烃基材和白油加热至熔融状态，由T型模头挤出熔体；
S2、冷却：将熔体导入冷却装置进行冷却，片材沿冷却辊排列方向呈“S”型行进，片材与冷却辊表面的一侧相贴合，由喷淋装置向冷却辊表面喷洒白油，喷淋白油由储罐提供，温度在30℃，多余的白油经除油辊聚集滴落，通过管道回收，经过净化装置后回收至储罐；
喷淋装置喷淋于冷却辊上的白油油膜厚度为30μm；
冷却辊的温度保持在15℃，冷却辊设置3根；
除油辊与冷却辊之间的压力保持在0.5MPa；
S3、纵拉：将冷却后的片材沿MD方向进行拉伸；
S4、一次横拉：将纵拉后的片材沿TD方向进行拉伸，横拉倍率与纵拉倍率之比为1:1.15；
S5、萃取：将拉伸后的薄膜浸入萃取池，萃取池中的萃取液是二氯甲烷，使铸片中的白油析出；
S6、二次横拉热定型：将一次横拉完成后的薄膜沿TD方向进行二次拉伸，并在烘箱中130℃温度下热定型，得聚烯烃隔膜。
聚烯烃隔膜的冷却装置与实施例一相同。
实施例四：
一种聚烯烃隔膜的快速生产方法，包括以下步骤：
S1、熔融：将聚烯烃基材和白油加热至熔融状态，由T型模头挤出熔体；
S2、冷却：将熔体导入冷却装置进行冷却，片材沿冷却辊排列方向呈“S”型行进，片材与冷却辊表面的一侧相贴合，由喷淋装置向冷却辊表面喷洒白油，喷淋白油由储罐提供，温度在30℃，多余的白油经刮刀聚集滴落，通过管道回收，经过净化装置后回收至储罐；
喷淋装置喷淋于冷却辊上的白油油膜厚度为35μm；
冷却辊的温度保持在15℃，冷却辊设置3根；
S3、纵拉：将冷却后的片材沿MD方向进行拉伸；
S4、一次横拉：将纵拉后的片材沿TD方向进行拉伸，横拉倍率与纵拉倍率之比为1:1.15；
S5、萃取：将拉伸后的薄膜浸入萃取池，萃取池中的萃取液是二氯甲烷，使铸片中的白油析出；
S6、二次横拉热定型：将一次横拉完成后的薄膜沿TD方向进行二次拉伸，并在烘箱中130℃温度下热定型，得聚烯烃隔膜。
参照图1-5，聚烯烃隔膜的冷却装置，包括若干根冷却辊2、刮刀4，相邻冷却辊2上下交错设置；
刮刀4设置于片材3与冷却辊2贴合的部位的另一侧，位于低位的冷却辊2侧面上方设置有向冷却辊2表面喷洒白油的喷淋装置6，喷淋装置6位于对应的刮刀4和片材3的运行轨迹之间。
刮刀4为八棱柱，径向截面的每个角的角度均不小于90°，刮刀4的一个侧面与冷却辊2表面相接触，刮刀4的材质为硬度为45的硅胶。
刮刀调节装置5包括导向柱51、沿导向柱51的长度方向开设在其上的导向槽52、沿导向槽52长度方向滑动配合在其内的滑块53、固定在滑块53前侧的定位杆55；
滑块53的顶部转动连接有与其垂直的螺杆54，螺杆54与导向柱51螺纹连接且其顶端延伸至导向柱51外部，导向槽52内设置有下端与导向柱51内部固定的弹簧56，弹簧56的上端抵顶滑块53。
定位杆55外侧设置有与刮刀4侧面数量相等的定位条551，刮刀4中部开设有与定位杆55和定位条551匹配的定位槽，定位杆55插接在定位槽内部使得刮刀4和刮刀调节装置5连接，并防止刮刀4转动。
片材3从模头1挤出，沿冷却辊2排列方向呈“S”型行进，片材3与冷却辊2表面的一侧相贴合，喷淋装置6将30℃左右的喷淋白油喷淋在冷却辊2上，刮刀4将多余的白油刮下，避免冷却辊2上油膜厚度过厚，保证铸片片材与冷却辊之间的热传导效率。
前置斜面和与冷却辊2接触的面夹角大于90°，冷却辊2在转动的过程中，其上部的白油在到达刮刀4与冷却辊2接触的面接触时，先经过前置斜面的阻拦和逐渐挤压，先行拦截一步过多的白油，再随着靠近冷却辊2与刮刀4的切线油膜逐渐被挤压，直至被刮下，使得留在冷却辊2上的油膜更加均匀。
在生产中，可以根据生产需要切换与冷却辊2接触的面，还可以调整刮刀4对冷却辊2的压紧度，具体操作时先旋转螺杆54，使得滑块53沿导向柱51上移，使得刮刀4上移离开冷却辊2表面，旋转刮刀4，选择角度合适的前置斜面，然后将定位条551对准相应的槽插入，将刮刀4和刮刀调节装置5重新组合，旋转螺杆54下压刮刀4并调整刮刀4对冷却辊2的压紧度。
实施例五：
一种聚烯烃隔膜的快速生产方法，包括以下步骤：
S1、熔融：将聚烯烃基材和白油加热至熔融状态，由T型模头挤出熔体；
S2、冷却：将熔体导入冷却装置进行冷却，片材沿冷却辊排列方向呈“S”型行进，片材与冷却辊表面的一侧相贴合，由喷淋装置向冷却辊表面喷洒白油，喷淋白油由储罐提供，温度在30℃，多余的白油经刮刀聚集滴落，通过管道回收，经过净化装置后回收至储罐；
喷淋装置喷淋于冷却辊上的白油油膜厚度为45μm；
冷却辊的温度保持在15℃，冷却辊设置3根；
S3、纵拉：将冷却后的片材沿MD方向进行拉伸；
S4、一次横拉：将纵拉后的片材沿TD方向进行拉伸，横拉倍率与纵拉倍率之比为1:1.15；
S5、萃取：将拉伸后的薄膜浸入萃取池，萃取池中的萃取液是二氯甲烷，使铸片中的白油析出；
S6、二次横拉热定型：将一次横拉完成后的薄膜沿TD方向进行二次拉伸，并在烘箱中130℃温度下热定型，得聚烯烃隔膜。
聚烯烃隔膜的冷却装置与实施例四相同。
实施例六：
一种聚烯烃隔膜的快速生产方法，包括以下步骤：
S1、熔融：将聚烯烃基材和白油加热至熔融状态，由T型模头挤出熔体；
S2、冷却：将熔体导入冷却装置进行冷却，片材沿冷却辊排列方向呈“S”型行进，片材与冷却辊表面的一侧相贴合，由喷淋装置向冷却辊表面喷洒白油，喷淋白油由储罐提供，温度在30℃，多余的白油经刮刀聚集滴落，通过管道回收，经过净化装置后回收至储罐；
喷淋装置喷淋于冷却辊上的白油油膜厚度为49μm；
冷却辊的温度保持在15℃，冷却辊设置3根；
S3、纵拉：将冷却后的片材沿MD方向进行拉伸；
S4、一次横拉：将纵拉后的片材沿TD方向进行拉伸，横拉倍率与纵拉倍率之比为1:1.15；
S5、萃取：将拉伸后的薄膜浸入萃取池，萃取池中的萃取液是二氯甲烷，使铸片中的白油析出；
S6、二次横拉热定型：将一次横拉完成后的薄膜沿TD方向进行二次拉伸，并在烘箱中130℃温度下热定型，得聚烯烃隔膜。
聚烯烃隔膜的冷却装置与实施例四相同。
对比例一：
与实施例一不同的是，除油辊与冷却辊之间的压力为0.01Mpa，喷淋装置喷淋于冷却辊上的白油油膜厚度为100μm。
对比例二：
与实施例一不同的是，除油辊与冷却辊之间的压力为1Mpa，喷淋装置喷淋于冷却辊上的白油油膜厚度为10μm。
聚烯烃隔膜的生产效率主要是由铸片冷却辊的转速与MD方向的拉伸倍率决定，为确保隔膜不产生缺陷，冷却片材上不可以产生缺陷，所以在生产时若提高冷却辊转速后冷却效果不佳，只能通过降低转速来满足片材贴附，使片材表面无缺陷。
在相同的熔体挤出量(400kg/h)和相同的纵向拉伸倍率(7倍)生产条件下，铸片冷却辊最大转速和生产一万米隔膜所需时间进行对比，试验结果如下：
单独使用除油压辊，油膜厚度在30～50μm之间生产一万米所需时间较油膜厚度10μm或100μm少0.5h以上；使用刮刀加喷淋装置生产一万米隔膜所需时间比单独使用除油压辊少0.2h以上，故使用这种刮刀加喷淋装置的方法可以提高冷却辊转动速度，更加快速的生产出聚烯烃隔膜，提高隔膜生产效率。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种聚烯烃隔膜的快速生产方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、熔融：将聚烯烃基材和白油加热至熔融状态，由T型模头挤出熔体；
S2、冷却：将熔体导入冷却装置进行冷却，片材沿冷却辊排列方向呈“S”型行进，片材与冷却辊表面的一侧相贴合，由喷淋装置向冷却辊表面喷洒白油；
S3、纵拉：将冷却后的片材沿MD方向进行拉伸；
S4、一次横拉：将纵拉后的片材沿TD方向进行拉伸；
S5、萃取：将拉伸后的薄膜浸入萃取池，使铸片中的白油析出；
S6、二次横拉热定型：将一次横拉完成后的薄膜沿TD方向进行二次拉伸，并在烘箱中130～150℃温度下热定型，得聚烯烃隔膜。
2.根据权利要求1所述的一种聚烯烃隔膜的快速生产方法，其特征在于，喷淋白油由储罐提供，温度在25～35℃，多余的白油经除油装置聚集滴落，通过管道回收，经过净化装置后回收至储罐。
3.根据权利要求1所述的一种聚烯烃隔膜的快速生产方法，其特征在于，喷淋装置喷淋于冷却辊上的白油油膜厚度为30～50μm。
4.根据权利要求1所述的一种聚烯烃隔膜的快速生产方法，其特征在于，冷却辊的温度保持在15～25℃，冷却辊设置1～5根。
5.一种聚烯烃隔膜的冷却装置，其特征在于，若干根冷却辊(2)、除油装置，相邻冷却辊(2)上下交错设置；
除油装置设置于片材(3)与冷却辊(2)贴合的部位的另一侧，位于低位的冷却辊(2)侧面上方设置有向冷却辊(2)表面喷洒白油的喷淋装置(6)，喷淋装置(6)位于对应的除油装置和片材(3)的运行轨迹之间。
6.根据权利要求5所述的一种聚烯烃隔膜的冷却装置，其特征在于，所述除油装置为除油辊(7)，除油辊(7)与冷却辊(2)之间的压力为0.3～0.5MPa。
7.根据权利要求5所述的一种聚烯烃隔膜的冷却装置，其特征在于，所述除油装置为刮刀(4)，所述刮刀(4)呈多棱柱状，径向截面的边数大于5，且每个角的角度均不小于90°，所述刮刀(4)的一个侧面与冷却辊(2)表面相接触。
8.根据权利要求7所述的一种聚烯烃隔膜的冷却装置，其特征在于，所述刮刀(4)成八棱柱状。
9.根据权利要求7所述的一种聚烯烃隔膜的冷却装置，其特征在于，所述刮刀(4)的材质为硬度为45的硅胶。
10.根据权利要求7所述的一种聚烯烃隔膜的冷却装置，其特征在于，还包括刮刀调节装置(5)，所述刮刀调节装置(5)包括导向柱(51)、沿导向柱(51)的长度方向开设在其上的导向槽(52)、沿导向槽(52)长度方向滑动配合在其内的滑块(53)、固定在滑块(53)前侧的定位杆(55)；
所述滑块(53)的顶部转动连接有与其垂直的螺杆(54)，所述螺杆(54)与所述导向柱(51)螺纹连接且其顶端延伸至导向柱(51)外部；
所述定位杆(55)外侧设置有与刮刀(4)侧面数量相等的定位条(551)，所述刮刀(4)中部开设有与定位杆(55)和定位条(551)匹配的定位槽，定位杆(55)插接在定位槽内部；
所述导向槽(52)内设置有下端与所述导向柱(51)内部固定的弹簧(56)，所述弹簧(56)的上端抵顶滑块(53)。
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