CN1226124C - 聚乙烯醇水溶液圆柱面回转蘸液连续生产聚乙烯醇膜的方法及其装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种生产聚乙烯醇膜的方法及其装置，它解决了成膜不均匀，成膜后剥离困难，对皮膜进行化学改性不理想的问题。该方法包括溶解、脱泡、成膜、改性、调湿、收卷各步骤，该装置包括溶解釜、脱泡罐、成膜机、揭膜辊、辊组、调湿室，成膜机包括轴、迥转外筒、内筒、溢流水管、蒸汽管、供液槽，轴上装有轴承和迥转外筒，迥转外筒内设有内筒，迥转外筒与内筒之间为水套；内筒底部固定有蒸汽管，内筒顶部固定有溢流水管，迥转外筒底部放置有供液槽，供液槽与迥转外筒间装有密封垫。本发明由于采用迥转外筒外圆柱面蘸液，并对成膜机迥转外筒成膜表面进行涂料涂层处理因而形成均匀的液膜；提高了膜的质量。

Description

聚乙烯醇水溶液圆柱面迥转蘸液连续生产聚乙烯醇膜的方法及其装置

(一)技术领域：

本发明涉及一种生产聚乙烯醇膜的方法及其装置。

(二)背景技术：

目前制作液膜有流延法、涂布法、喷唇法、粘贴法等，实践证明，这些方法不行，因为膜必须连续出，液膜连续作，而且连续速度在不时调节和变化，而以上方法都不能保证滚筒在旋转速度不停变化的条件下，液膜厚度不变，因此无法生产。国外在开发聚乙烯醇膜时，要解决成膜后剥离的问题，所采用的是在基面上电镀重金属的办法，像日本采用镀银，也有介绍镀铬、镍等金属的，其价格昂贵。另外成膜工艺对加热也有比较严格的要求，一是整个被加热面的温度分布要均匀，最大温差小于3℃，二是对加热面的最高温度限制，既不能超温，又不能低于水的临界温度太大，其波动值亦应在±3℃，三是温度调节灵活可靠，四是要求传热效率高，五是尽量使用一次能源，降低成本。另外，需要对皮膜进行改性，未经改性的皮膜含有大量亲水基团“OH”(羟基)这些基团遇潮湿空气会吸水产生邹折变形，改变膜原来漂亮的外观，同时吸湿后其阻气率大幅降低，失去阻气优势，还会产生膜间粘连，不宜打开等缺点，通过改性可改善和提高膜的机械性能，增加强度，提高韧性，进一步提高透明度；现有技术一般采用的是化学改性。最后在收卷时现有技术结构复杂。

(三)发明内容：

本发明的目的是提供一种聚乙烯醇水溶液圆柱面迥转蘸液连续生产聚乙烯醇膜的方法及其装置，解决了现有聚乙烯醇膜生产中成膜不均匀，成膜后剥离困难，对皮膜进行化学改性不理想的问题。

本发明聚乙烯醇水溶液圆柱面迥转蘸液连续生产聚乙烯醇膜的方法包括以下步骤：

(1)溶解：将聚乙烯醇原料经筛检、水洗溶涨后，在一个溶解釜中制备成水溶液；溶液浓度为(重量百分比)12～16％，溶解温度25～105℃，溶解时间≥4小时，搅拌器转速80～140rpm，搅拌器直径d＝(0.6～0.7)D，式中D为溶解釜内径；筛检是对原料进行外观检查，检出杂物，筛去微小颗粒；水洗溶涨是洗去原料中残存的醋酸钠，通过水洗使原料吸水溶涨，以利溶解。用工业合格水，洗涤温度25±2℃，洗涤结果以PH试纸检验，洗液为中性。

(2)脱泡：溶解釜中的聚乙烯醇水溶液靠空气的压力由溶解釜底部的出料管返回到釜顶部，流入过滤器，过滤后进入脱泡罐脱泡；过滤压力为0.2～0.4Mpa，过滤精度≤0.5微米，脱泡温度为85～95℃，脱泡时间≥4小时；脱除溶液中溶解的气体，脱泡罐压力为常压；

(3)成膜：脱泡结束后的聚乙烯醇水溶液从脱泡罐底部自流到一个成膜机的供液槽中，成膜机迥转外筒转动时，即将聚乙烯醇水溶液蘸到迥转外筒表面，在外筒旋转过程中加热脱去溶液中的水份，即成皮膜；成膜机迥转外筒外成膜面经除锈、打磨后，进行涂料涂层处理；涂料采用聚酯类涂料，优选聚四氟乙烯涂料、双组分环氧铁红底漆、双组分聚脂面漆。

(4)改性：皮膜在位于成膜机外筒下侧部的揭膜辊处进行剥离后，送入拉伸热处理室进行双向拉伸和热处理；揭膜辊上的膜依次绕过前拉伸辊组、拉伸热处理室中的托辊、扩幅辊、调湿室中的热拉伸辊组；热拉伸温度为180～230℃，热拉伸时间为15～30秒，加湿量为250～2500克/米³处理空间体积；扩幅辊的扩幅外径为60～100毫米，长度为1200～2000毫米，弦高40～100毫米。

(5)调湿：经拉伸和热处理后的膜进入调湿室调节含水量，加湿量为500～2500克/米³处理空间，使膜在相对湿度为100％的环境中通过20～30秒；

(6)收卷：将成膜收卷，熟化、包装；熟化温度40°±2℃，熟化相对湿度60～80％，熟化时间24～36小时。膜卷需悬空上架熟化。

用于实现本发明的方法的装置包括溶解釜、脱泡罐、成膜机、揭膜辊、辊组、调湿室，溶解釜盖顶开有空气进口，溶解釜内插有出料管，出料管通过过滤器与脱泡罐相连，脱泡罐通过进料管与成膜机相连，成膜机包括轴迥转外筒、内筒、溢流水管、蒸汽管、供液槽，轴上装有轴承和迥转外筒，迥转外筒通过外筒传动大齿轮与成膜减速电机啮合，迥转外筒内设有内筒，内筒固定在内筒支架上，迥转外筒与内筒之间为水套；内筒底部固定有蒸汽管，内筒顶部固定有溢流水管，蒸汽管、溢流水管与内筒筒壁间有通孔，蒸汽进口设在内筒轴向前端，溢流出口设在内筒轴向后端；迥转外筒底部放置有供液槽，供液槽与迥转外筒间装有密封垫，供液槽内侧底部设有溶液分布管，溶液分布管顶部设有孔，溶液分布管与进料管相连；辊组包括揭膜辊、前拉伸辊组、托辊、扩幅辊、热拉伸辊组、卷膜摩擦辊，迥转外筒下侧边放有揭膜辊，外筒传动大齿轮啮合有小齿轮，小齿轮上同轴装有链轮，链轮通过揭膜链条与前拉伸辊组的主辊相连，揭膜辊上的膜依次绕过前拉伸辊组、拉伸热处理室中的托辊、扩幅辊、调湿室中的热拉伸辊组、卷膜摩擦辊；热处理室中托辊和扩幅辊下固定有高温加湿槽和加热器，调湿室中的热拉伸辊组下固定有低温加湿槽。前拉伸辊组由一个主辊和两个从辊组成。水套(30)的宽度为80～120毫米，迥转外筒(22)的直径为1000～4500毫米，长度为1000～2000毫米。

本发明由于采用迥转外筒外圆柱面蘸液，因而形成均匀的液膜；且采用对环形水套内的水通以蒸汽进行连续循环加热，加速了传热，将液膜中的水份蒸发，提高了膜的质量；并对成膜机迥转外筒成膜表面进行涂料涂层处理，因而施工简单、价格低廉，效果比镀层好。采用对环形水套内的水通以低压蒸汽进行加热的方式，其传热效率为100％，蒸汽用量和加热温度都较容易控制，蒸汽冷凝后的水从溢流水管24排出，不用另加动力用煤作能源，较电加热相比，节约了能源；皮膜剥离容易。由于采用物理法改性，对皮膜进行双向拉伸、高温加湿处理，与化学改性相比，即保持了PVA膜应有的优点，又不使其彻底改性而成为另一种物质。

成膜为透明膜，厚度为15～45微米，宽度为1000～1800毫米。利用本发明方法可制成纯聚乙烯醇透明膜和有色膜、聚乙烯醇添加剂膜(添加淀料，厚度为18～50微米，宽度为1000～1600毫米)、聚乙烯醇速溶膜(厚度为15～30微米，宽度为1000～1500毫米，溶于常温水)。

(四)附图说明：

图1是一套本发明的布置图。

图2是本发明的结构示意图。

图3是图1的俯视剖视图。

图4是本发明成膜机的沿C向剖视图。

图5是本发明扩幅辊的结构示意图。

图6是图5的K部放大图。

图7是本发明供液槽的结构示意图。

(五)具体实施方式：

如图所示，本发明聚乙烯醇圆柱面迥转制膜机组，包括溶解釜1、脱泡罐4、成膜机32、揭膜辊16、辊组、调湿室34，溶解釜1盖顶开有空气进口49，溶解釜1内插有出料管2，出料管2通过过滤器3与脱泡罐4相连，脱泡罐4通过进料管31与成膜机32相连，成膜机32包括轴44、迥转外筒22、内筒23、溢流水管24、蒸汽管29、供液槽17，轴44上装有轴承26和迥转外筒22，迥转外筒22通过外筒传动大齿轮25与成膜减速电机28啮合，迥转外筒22内设有内筒23，内筒23固定在内筒支架27上，迥转外筒22与内筒23之间为水套30；内筒23底部固定有蒸汽管29，内筒23顶部固定有溢流水管24，蒸汽管29、溢流水管24与内筒23筒壁间有通孔45，蒸汽进口46设在内筒23轴向前端，溢流出口47设在内筒23轴向后端；迥转外筒22底部放置有供液槽17，供液槽17与迥转外筒22间装有密封垫50，供液槽17内侧底部设有溶液分布管43，溶液分布管43顶部设有孔48，溶液分布管43与进料管31相连，溶液分布管43的孔48由进液端向后逐渐变大。溶液由溶液分布管43顶部的孔48进入供液槽17，使供液槽17保温，且向供液槽17供液和作到沿轴向进液均匀，供液槽17单独固定，要求其防腐、保温。供液槽17为弧形槽，其内侧圆弧与迥转外筒22外圆同心，内侧圆弧直径比迥转外筒22的外圆直径大80～100毫米，供液槽17的宽度与迥转外筒22相适配，供液槽17的长度与迥转外筒22的长度相同；供液槽17内溶液高度为迥转外筒22浸入溶液30～50毫米。辊组包括揭膜辊16、前拉伸辊组6、托辊7、扩幅辊8、热拉伸辊组9、卷膜摩擦辊11，迥转外筒22下侧边放有揭膜辊16，外筒传动大齿轮25啮合有小齿轮36，小齿轮36上同轴装有链轮35，链轮35通过揭膜链条15与前拉伸辊组6的主辊相连，揭膜辊16上的膜5依次绕过前拉伸辊组6、拉伸热处理室33中的托辊7、扩幅辊8、调湿室34中的热拉伸辊组9、卷膜摩擦辊11；热处理室33中托辊7和扩幅辊8下固定有高温加湿槽13和加热器14，调湿室34中的热拉伸辊组9下固定有低温加湿槽12。前拉伸辊组6由一个主辊和两个从辊组成。热拉伸辊组9的主动辊上同轴装有拉伸减速电机18、收卷主动链轮37，收卷主动链轮37通过收卷链条19与卷膜摩擦辊11上的收卷从动链轮20相连。

扩幅辊8为弓形，其外层为耐热胶管38，扩幅辊8中心扩幅轴42上装有轴承座39，轴承座39内装有轴承40和挡套41，轴承40内加润滑脂。

迥转外筒22外圆柱表面有一涂层。

本发明成膜机32为4组一套。

如图所示，本发明工作过程为，将聚乙烯醇原料在溶解釜1中制备成水溶液，溶解釜中的聚乙烯醇水溶液靠空气的压力由溶解釜1内的出料管2出料管返回到釜顶部，流入过滤器3，过滤后进入脱泡罐4脱泡；脱泡结束后的聚乙烯醇水溶液从脱泡罐底部自流出，经进料管31到成膜机32的供液槽17中；由成膜减速电机28带动外筒传动大齿轮25转动，进而带动迥转外筒22转动，即将聚乙烯醇水溶液蘸到迥转外筒22的外圆柱表面，在迥转外筒22旋转过程中脱去溶液中的水份。成膜过程中的加热过程为，先从溢流出口47用泵将水加入水套30中，加满水后，向蒸汽管29内通入低压饱和蒸汽进行连续循环加热，将液膜中的水份蒸发，蒸汽冷凝后的水进入水套30中，当水量增加后由溢流水管24排出。揭膜时，外筒传动大齿轮25带动小齿轮36旋转，链轮35同轴旋转，前拉伸辊组6的主辊随之旋转，将皮膜剥离后，送入拉伸热处理室进行双向拉伸和热处理，具体过程为，皮膜进入前拉伸辊组6后，用三辊式辊组的包角调整，使膜把辊组面包住，用主辊固定住膜不产生纵向滑移，进入热拉伸辊组9时，采用同样方法将膜包紧，这样，处于前拉伸辊组6和热拉伸辊组9间的膜被固定，当热拉伸辊组9的旋转速度比前拉伸辊组6的速度快时，两辊组间的膜被纵向拉伸，拉伸率由两辊组的速度差决定。在进行纵向拉伸的同时，膜绕过弓形扩幅辊8，膜带动扩幅辊8的耐热胶管38旋转，由于扩幅辊8为弓形，所以膜被横向扩展；通过调节各组弓形扩幅辊8的放置角度，调节单组横向扩展量。经拉伸和热处理后的膜进入调湿室34调节含水量。将成膜收卷可采用摩擦辊收卷或摩擦盘收卷，摩擦辊收卷是将成膜卷10的芯管斜放在卷膜摩擦辊11上，由拉伸减速电机18带动收卷主动链轮37转动，收卷主动链轮37带动收卷从动链轮20转动，使卷膜摩擦辊11的转动，摩擦辊11的转动使靠在其旁的成膜卷10摩擦旋转，实现收卷。

当外筒浸入溶液时，便在其表面蘸上一层均匀的溶液为液膜，此液膜的厚度与外筒迥转速度无关，当旋转速度变化，甚至停车时，液膜的厚度始终保持不变。水套的规格为Φ1482/Φ1282×1200。

包装分单卷包装和平膜包装，单卷包装是将膜卷芯管两端以胶合板悬空固定放入包装箱内，平膜包装是以每令一包，需要防潮包装，最多四令一盒。

成膜为透明膜，厚度为15～45微米，宽度为1000～1800毫米，单卷最大长度3000米。利用本发明方法可制成纯聚乙烯醇透明膜和有色膜、聚乙烯醇添加剂膜(添加淀料，厚度为18～50微米，宽度为1000～1600毫米)、聚乙烯醇速溶膜(厚度为15～30微米，宽度为1000～1500毫米，溶于常温水)。

Claims (10)

1、一种聚乙烯醇水溶液圆柱面迥转蘸液连续生产聚乙烯醇膜的方法，该方法包括以下步骤：

(1)溶解：将聚乙烯醇原料经筛检、水洗溶涨后，在一个溶解釜中制备成水溶液；溶液浓度为(重量百分比)12～16％，溶解温度25～105℃，溶解时间≥4小时，搅拌器转速80～140rpm，搅拌器直径d＝(0.6～0.7)D，(D为溶解釜内径)；

(2)脱泡：溶解釜中的聚乙烯醇水溶液靠空气的压力由溶解釜釜底部的出料管返回到釜顶部，流入过滤器，过滤后进入脱泡罐脱泡；过滤压力为0.2～0.4Mpa，过滤精度≤0.5微米，脱泡温度为85～95℃，脱泡时间≥4小时；

(3)成膜：脱泡结束后的聚乙烯醇水溶液从脱泡罐底部自流到一个成膜机的供液槽中，成膜机迥转外筒转动时，即将聚乙烯醇水溶液蘸到迥转外筒表面，在外筒旋转过程中加热脱去溶液中的水份，即成皮膜；

(4)改性：皮膜在位于成膜机外筒下侧部的揭膜辊处进行剥离后，送入拉伸热处理室进行双向拉伸和热处理；揭膜辊上的膜依次绕过前拉伸辊组、拉伸热处理室中的托辊、扩幅辊、调湿室中的热拉伸辊组；热拉伸温度为180～230℃，热拉伸时间为15～30秒，加湿量为250～2500克/米³处理空间体积；

(5)调湿：经拉伸和热处理后的膜进入调湿室调节含水量，加湿量为500～2500克/米³处理空间，使膜在相对湿度为100％的环境中通过20～30秒；

(6)收卷：将成膜收卷，熟化、包装；熟化温度40°±2℃，熟化相对湿度60～80％，熟化时间24～36小时。

2、根据权利要求1所述的聚乙烯醇水溶液圆柱面迥转蘸液连续生产聚乙烯醇膜的方法，其步骤(3)中成膜机迥转外筒外成膜面经除锈、打磨后，进行涂料涂层处理；涂料采用聚酯类涂料，选自聚四氟乙烯涂料、双组分环氧铁红底漆、双组分聚脂面漆。

3、根据权利要求1所述的聚乙烯醇水溶液圆柱面迥转蘸液连续生产聚乙烯醇膜的方法，其步骤(4)中扩幅辊的扩幅外径为60～100毫米，长度为1200～2000毫米，弦高40～100毫米。

4、一种用于实现权利要求1的方法的装置，该装置包括溶解釜、脱泡罐、成膜机、揭膜辊、辊组、调湿室，溶解釜盖顶开有空气进口，溶解釜内插有出料管，出料管通过过滤器与脱泡罐相连，脱泡罐通过进料管与成膜机相连，其特征在于：成膜机(32)包括轴(44)、迥转外筒(22)、内筒(23)、溢流水管(24)、蒸汽管(29)、供液槽(17)，轴(44)上装有轴承(26)和迥转外筒(22)，迥转外筒(22)通过外筒传动大齿轮(25)与成膜减速电机(28)啮合，迥转外筒(22)内设有内筒(23)，内筒(23)固定在内筒支架(27)上，迥转外筒(22)与内筒(23)之间为水套(30)；内筒(23)底部固定有蒸汽管(29)，内筒(23)顶部固定有溢流水管(24)，蒸汽管(29)、溢流水管(24)与内筒(23)筒壁间有通孔(45)，蒸汽进口(46)设在内筒(23)轴向前端，溢流出口(47)设在内筒(23)轴向后端；迥转外筒(22)底部放置有供液槽(17)，供液槽(17)与迥转外筒(22)间装有密封垫(50)，供液槽(17)内侧底部设有溶液分布管(43)，溶液分布管(43)顶部设有孔(48)，溶液分布管(43)与进料管(31)相连；辊组包括揭膜辊(16)、前拉伸辊组(6)、托辊(7)、扩幅辊(8)、热拉伸辊组(9)、卷膜摩擦辊(11)，迥转外筒(22)下侧边放有揭膜辊(16)，外筒传动大齿轮(25)啮合有小齿轮(36)，小齿轮(36)上同轴装有链轮(35)，链轮(35)通过揭膜链条(15)与前拉伸辊组(6)的主辊相连，揭膜辊(16)上的膜(5)依次绕过前拉伸辊组(6)、拉伸热处理室(33)中的托辊(7)、扩幅辊(8)、调湿室(34)中的热拉伸辊组(9)、卷膜摩擦辊(11)；热处理室(33)中托辊(7)和扩幅辊(8)下固定有高温加湿槽(13)和加热器(14)，调湿室(34)中的热拉伸辊组(9)下固定有低温加湿槽(12)；前拉伸辊组(6)由一个主辊和两个从辊组成；水套(30)的宽度为80～120毫米，迥转外筒(22)的直径为1000～4500毫米，长度为1000～2000毫米。

5、根据权利要求4所述的聚乙烯醇圆柱面迥转制膜机组，其特征在于：所述供液槽(17)为弧形槽，其内侧圆弧与迥转外筒(22)外圆同心，内侧圆弧直径比迥转外筒(22)的外圆直径大80～100毫米，供液槽(17)的宽度与迥转外筒(22)相适配，供液槽(17)的长度与迥转外筒(22)的长度相同；供液槽(17)内溶液高度为迥转外筒(22)浸入溶液30～50毫米。

6、根据权利要求4或5所述的聚乙烯醇圆柱面迥转制膜机组，其特征在于：所述溶液分布管(43)的孔(48)由进液端向后逐渐变大。

7、根据权利要求4或5所述的聚乙烯醇圆柱面迥转制膜机组，其特征在于：所述扩幅辊(8)为弓形，其外层为耐热胶管(38)，扩幅辊(8)中心扩幅轴(42)上装有轴承座(39)，轴承座(39)内装有轴承(40)和挡套(41)。

8、根据权利要求4或5所述的聚乙烯醇圆柱面迥转制膜机组，其特征在于：所述迥转外筒(22)外圆柱表面有一涂层。

9、根据权利要求4或5所述的聚乙烯醇圆柱面迥转制膜机组，其特征在于：所述热拉伸辊组(9)的主动辊上同轴装有拉伸减速电机(18)、收卷主动链轮(37)，收卷主动链轮(37)通过收卷链条(19)与卷膜摩擦辊(11)上的收卷从动链轮(20)相连。

10、根据权利要求4或5所述的聚乙烯醇圆柱面迥转制膜机组，其特征在于：所述成膜机(32)为4组。

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