CN203063136U - 薄片或薄膜成形装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种薄片或薄膜成形装置，能形成没有残余应变、厚度薄且优质的薄片或薄膜。该薄片或薄膜成形装置将从挤压成形机挤压出的熔融树脂导入主辊（26）和按压辊（27）之间来进行夹压成形，其中，主辊（26）由刚性较高的金属辊构成，按压辊（27）由双重筒构成，该双重筒由具有可弯曲性的薄壁金属外筒（31）和刚性较高的金属内筒（34）构成，该金属内筒（34）隔开冷却流体（32）的流通输送空间（33）、以同一轴心嵌入薄壁金属外筒（31）内，在流通输送空间（33）具有绕薄壁金属外筒（31）轴心的螺旋状的流道（33a），薄壁金属外筒（31）的外周面为镜面或凹凸面。

Description

薄片或薄膜成形装置

技术领域

本实用新型涉及一种薄片或薄膜成形装置。 

背景技术

作为热塑性树脂的挤压成形法的以往例子，可以例举的是图7所示的金属辊夹压成形法。金属辊夹压成形法利用挤压成形机并通过T模2，向相互平行配置的主辊3和按压辊4提供从挤压成形机挤压出的熔融树脂1，上述熔融树脂1被两个辊3、4挤压而卷绕在主辊3的表面上，从而形成准确的厚度尺寸，并且转印有辊3、4表面的镜面或凹凸图案。辊3、4由刚性较高的金属制成，向辊3、4的中空部提供水或油等冷却流体5，从而将树脂冷却到适当的温度。并且，由于辊3、4刚性较高，即使进行挤压，辊3、4的表面也不会变形，所以提供来的熔融树脂1的剩余部分残留在辊3、4上，产生了储料部（bank）1a。通过使上述储料部1a的量与所希望的薄片或薄膜的厚度成比例，并进行适当调整，可以形成优质的薄片或薄膜。 

但是，在金属辊夹压成形法中，当所希望的薄片或薄膜的厚度极薄时，倾斜部1a的量变得过少，不能充分地向夹压部提供熔融树脂，有时难以形成薄片或薄膜本身。此外，因上述储料部1a，所形成的薄片或薄膜上容易产生残余应变。由于这种存在残余应变的薄片或薄膜特别容易产生光的漫反射和多方向折射现象，所以不能用于光学用途、例如液晶等显示装置，此外，还因残余应变产生了不能恢复的变形而不能保持初始形状，所以也不能用于文具类等。 

实用新型内容

为了解决上述问题，本实用新型的目的在于提供一种薄片或薄膜成形装置，形成没有残余应变、厚度薄且优质的薄片或薄膜。 

本实用新型提供一种薄片或薄膜成形装置，将从挤压成形机挤压出 的熔融树脂导入主辊和按压辊之间，来进行夹压成形，其中，主辊由即使进行挤压表面也不会变形的金属辊构成，按压辊由双重筒构成，所述双重筒包括具有可弯曲性的薄壁金属外筒和即使进行挤压表面也不会变形的金属内筒，所述金属内筒隔开冷却流体的流通输送空间、以同一轴心嵌入所述薄壁金属外筒内，在所述流通输送空间具有绕所述薄壁金属外筒的轴心的螺旋状的流道，所述薄壁金属外筒的外周面为镜面或凹凸面。 

此外，优选的是，按压辊形成为薄壁金属外筒中央部的外径比两端部外径大的凸肚状。 

此外，优选的是，在按压辊的薄壁金属外筒的两端部附近、沿整个圆周方向分别形成使壁厚减少的薄壁部。 

按照如上所述的本实用新型，通过使按压辊具备具有可弯曲性的薄壁金属外筒，既不容易因沿主辊的表面变形而产生倾斜部又能充分地提供熔融树脂，并且使按压辊在流通输送空间具有螺旋状的流道，能够有效且均匀地进行冷却，所以能够制造出没有残余应变且厚度极薄的薄片或薄膜。此外，由于按压辊的表面为镜面或凹凸面，所以可以提高转印性或脱模性，从而能够制造出优质的薄片或薄膜。 

附图说明

图1是表示本实用新型水平辊成形装置的实施方式的辊的横断面图。 

图2是上述装置的按压辊的纵断面图。 

图3是表示上述装置的按压辊的尺寸的主视图。 

图4是图3所示的A部的放大断面图。 

图5是具有上述水平辊成形装置的薄片或薄膜成形装置的整体结构图。 

图6是表示相对于上述装置的按压辊的槽部所产生负荷的、位移量分布和线压力分布的曲线图。 

图7是表示以往的金属辊夹压成形法的说明图。 

附图标记说明 

21水平辊成形装置 

25T模 

26主辊 

27按压辊 

31薄壁金属外筒 

32冷却流体 

33流通输送空间 

33a流道 

33b壁部 

34金属内筒 

41A、41B转动轴 

42A、42B外筒支撑凸缘 

46流体轴筒 

47a、47b内筒支撑凸缘 

51槽部 

C冠部 

具体实施方式

下面，基于图1～图6对本实用新型水平辊成形装置的实施方式进行说明。 

如图5所示，具有水平辊成形装置21的薄片或薄膜成形装置在架台22上配置有挤压机23，由挤压机23对从原料料斗24提供来的热塑性树脂原料进行加热混炼，并且将熔融树脂1从配置在树脂出口23a上的T模25提供给水平辊成形装置21。水平辊成形装置21包括：彼此相对的主辊（第一冷却辊（chill roll））26和按压辊27，从T模25被提供熔融树脂1；第二冷却辊29，用于使上述成形薄片28离开主辊26；以及多个导向辊30，从第二冷却辊29送出成形薄片28。另外，在本说明书中“相对”是指主辊26的外周面和按压辊27的外周面彼此相对。 

如图1所示，主辊26在刚性较高且壁厚为20～30mm左右的无缝钢 管上，将其表面加工成浮雕花纹等凹凸面，并且在其内部形成有输送水或油等冷却流体32的空间，上述水或油等用于与使用的树脂材料的材质配合，来调整主辊26的表面温度。另外，当想要将成形薄片28形成为镜面状时，只要将主辊26的表面加工成镜面即可。 

如图1、图2所示，按压辊27由双重筒构成，该双重筒由具有可弯曲性的无缝不锈钢钢管的薄壁金属外筒31和刚性较高的金属内筒34构成，该金属内筒34隔开流通输送空间33，同轴嵌入薄壁金属外筒31内，该流通输送空间33输送用于调整按压辊27表面温度的冷却流体32。另外，在本说明书中“同轴”包含如下状态，即，多个轴心完全一致的状态以及因制造误差的影响导致多个轴心有偏移的状态。 

为了使薄壁金属外筒31具有接近橡胶弹性的柔软性、可弯曲性和恢复性，在弹性力学的薄壁圆筒理论能够适用的范围内实现薄壁化。根据上述薄壁圆筒理论，设壁厚为t、辊半径为r，t/r表示可弯曲性，t/r的值越小可弯曲性越高。在上述按压辊27中，可弯曲性t/r≤0.03时为最佳条件。通常，一般使用的按压辊的辊半径r为100～250mm、辊有效宽度L为500～1600mm，并且按压辊是r/L＜1的横向长的形状。例如辊半径r为150mm、辊有效宽度L为1200mm时，壁厚t的适合范围是150×0.03≤4.5mm。如果相对于熔融树脂1的宽度1000mm，以平均线压力为10kg/cm进行挤压时，与同一形状的橡胶辊相比，则通过使薄壁金属外筒31的壁厚为3mm，相当于弹簧常数为200kg/mm²，与橡胶辊的情况相同，并且图1所示的薄壁金属外筒31的接触长度k约为9mm，接近橡胶辊的接触长度约为12mm的值，从而可以在同样的条件下进行挤压。此外，薄壁金属外筒31的接触长度k的弯曲量为0.05～0.1mm左右。另外，由于辊的壁厚越薄，越难以确保加工精度，所以在实际应用中，也可以在作为近似值的t/r≤0.05的范围内，使壁厚与辊半径r成比例地变厚。 

此外，如图2所示，按压辊27在两端的转动轴41A、41B上安装有外筒支撑凸缘42A、42B，在上述两个外筒支撑凸缘42A、42B的外周部之间安装薄壁金属外筒31。此外，流体供给管45形成在一个转动轴41A的轴心部内，并且同轴状配置在形成流体返回通道44的流体排出孔43内，该流体供给管45连接固定在流体轴筒46上，该流体轴筒46配置在 薄壁金属外筒31内的轴心部上。在上述流体轴筒46的两端部上分别安装有内筒支撑凸缘47a、47b，从上述内筒支撑凸缘47a、47b的外周部之间且横跨另一端侧外筒支撑凸缘42A、42B安装有金属内筒34。并且在上述金属内筒34和薄壁金属外筒31之间形成有冷却流体32的流通输送空间33，此外，在金属内筒34的两端部附近分别形成有流出口34a和流入口34b，上述流出口34a和流入口34b连通流通输送空间33和内筒支撑凸缘47a、47b外侧的中间通道48A、48B。 

如图2箭头所示，通过回转接头49将冷却流体32提供到流体供给管45并送向流体轴筒46。此外，从流体轴筒46的另一端侧开口部46a通过中间通道48B和流入口34b，将冷却流体32向流通输送空间33送出，并且从金属内筒34一端侧的流出口34a通过中间通道48A，将冷却流体32向流体返回通道44和回转接头49送出。 

此外，如图2所示，在上述流通输送空间33具有围着薄壁金属外筒31的轴心的螺旋状的流道33a。按照这种结构，由于可以降低冷却流体32受到的阻力，从而有效地调整按压辊27的表面温度，所以可以有效且均匀地对熔融树脂1进行冷却。另外，在本实施方式中，流道33a通过在流通输送空间33内设置壁面33b来构成，但是也可以代之以在金属内筒34的外周面上缠绕金属线等。 

并且，薄壁金属外筒31的外周面优选加工成镜面或凹凸面。例如，虽然当需要将成形薄片28形成为镜面状时加工成镜面即可，但是在本实施方式中，从提高熔融树脂1与按压辊27表面分离的脱模性的角度考虑，如图1、图2所示，将按压辊27的表面加工成浮雕花纹等凹凸面。 

按照上述结构，由于利用具有可弯曲性的薄壁金属外筒31而具有接近橡胶弹性的柔软性以及可弯曲性、恢复性，所以可以边抑制产生倾斜部边对熔融树脂1进行挤压成形，此外，通过在按压辊27的流通输送空间内具有螺旋状的流道，能够有效且均匀地进行冷却。因此，可以形成没有残余应变、极薄的适合于光学用途的成形薄片28。同时，通过使按压辊的表面为镜面或凹凸面，可以提高转印性或脱模性，从而可以形成表面良好的成形薄片28。其结果，能够制造出没有残余应变且厚度极薄的优质的薄片或薄膜。 

薄壁金属外筒31由于提高了可弯曲性，所以如图3所示，将辊间隙宽度ΔL＝（辊整个宽度Lo-辊有效宽度L）/2设定成以往金属辊的辊整个宽度L1的2倍的值。另外，上述辊间隙宽度ΔL约为200mm（以往的金属辊约为100mm）。 

另一方面，由于薄壁金属外筒31的可弯曲性越高、主辊26和按压辊27之间的挤压力越增大，所以使从中央部到端部弯曲成凹状，有时导致成形薄片28的厚度越朝向中央部越厚。因此，在本实施方式中，如图3所示，薄壁金属外筒31形成为凸肚状，其中央部的外径比两端部外径大冠部C。在此，“凸肚状”是指薄壁金属外筒31在中央部具有鼓起的形状。按照这种结构，可以防止薄壁金属外筒31伴随挤压力的增大而弯曲成凹状，从而可以防止成形薄片28中央部的厚度增大。 

此外，作为防止薄壁金属外筒31伴随挤压力的增大而弯曲成凹状的其他方法，如图4所示，沿整个周向分别形成槽部51，该槽部51是在端部附近使壁厚t减少变薄量h的薄壁部。通过上述槽部51，可以提高薄壁金属外筒31两端部的可弯曲性。在此，只要根据薄壁金属外筒31的厚度t和挤压力等各条件，适当地确定槽部51的变薄量h的合适范围即可。此外，在本实施方式中，上述槽部51的形成位置在间隙宽度ΔL的范围内。 

图6表示上述槽部51产生的效果。表示了在辊有效宽度L为1000mm、壁厚t为4mm的按压辊27上形成变薄量h为2mm的槽部51的情况下（具有槽部51的辊）、以及没有槽部的平面辊的情况下（平面辊），施加线压力10kg/cm时的线压力分布和位移量分布。其结果，与平面辊相比，具有槽部51的辊的位移量的分布平坦，并且辊端部的线压力上升的程度小。因此，利用上述槽部51，可以进一步实现成形薄片28厚度的均匀化。 

另外，此处虽然在薄壁金属外筒31的表面侧形成槽部51，但是槽部51也可以形成在里面侧、还可以在两面都形成。此外，槽的深度和断面形状没有特别限定，槽部51的壁厚只要形成为比其他部分薄即可。 

此外，可以分别单独形成上述冠部C和槽部51，也可以通过同时形 成有冠部C和槽部51，更有效地消除由按压辊27的弯曲产生的不良影响。 

[实施例1]在本实用新型的方式和以往方式下，使用耐热透明性较高的高性能树脂，来形成薄片或薄膜，本实用新型的方式为具有按压辊27的图5的水平辊方式，所述按压辊27是对厚度为4mm的本实用新型薄壁金属外筒31实施了冠部和槽部加工；以往方式为具有以往的刚性金属辊的辊方式，其结果，虽然在本实用新型的方式和以往方式中，表面良好度和透明性相同，但是残余应变的有无表现出显著的差异。以本实用新型的方式形成的成形薄片28几乎没有残余应变，能够很好地用于光学用途。另外，虽然使挤压线压力变化并进行了同样的实验，但是表面良好度和透明性以及残余应变的有无没有变化。 

[实施例2]使用聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET）树脂，利用具有厚度为4mm的本实用新型薄壁金属外筒31且未进行冠部加工和槽部加工的按压辊的辊成形装置，形成非晶态聚对苯二甲酸乙二醇酯（A-PET）的薄片或薄膜。其结果，可以形成厚度0.14mm的极薄、表面良好且没有残余应变、透明的成形薄片28。因此，本实用新型的按压辊27不仅可以消除残余应变，还由于使薄壁金属外筒31的厚度变薄，所以能够均匀地对熔融树脂进行急速冷却。另外，在此，虽然举例说明了PET树脂，但即使使用聚碳酸脂（PC）等树脂，也能够以同样薄度形成表面良好且没有残余应变的薄片或薄膜。 

Claims (3)

1.一种薄片或薄膜成形装置，将从挤压成形机挤压出的熔融树脂导入主辊和按压辊之间，来进行夹压成形，所述薄片或薄膜成形装置的特征在于， 

主辊由即使进行挤压表面也不会变形的金属辊构成， 

按压辊由双重筒构成，所述双重筒包括具有可弯曲性的薄壁金属外筒和即使进行挤压表面也不会变形的金属内筒，所述金属内筒隔开冷却流体的流通输送空间、同轴嵌入所述薄壁金属外筒内， 

在所述流通输送空间具有绕所述薄壁金属外筒轴心的螺旋状的流道， 

所述薄壁金属外筒的外周面为镜面或凹凸面。 

2.根据权利要求1所述的薄片或薄膜成形装置，其特征在于，按压辊形成为薄壁金属外筒中央部的外径比两端部外径大的凸肚状。 

3.根据权利要求1或2所述的薄片或薄膜成形装置，其特征在于，在按压辊的薄壁金属外筒的两端部附近、沿整个圆周方向分别形成使壁厚减少的薄壁部。 

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