CN215040057U - 一种预热机构及电池封装铝塑复合膜生产设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开一种预热机构及电池封装铝塑复合膜生产设备，预热机构包括沿铝箔输送方向依次设置的多个加热辊，每个加热辊处形成一个独立的加热温区，沿铝箔的输送方向，各加热辊的辊面温度逐渐升高，多个加热辊形成阶梯式升温单元。电池封装铝塑复合膜生产设备包括沿铝箔输送方向依次连接的放卷机构、电晕装置、预热机构、复合装置、冷却装置和收卷机构，复合装置处还设有至少一台挤出机。本实用新型采用多个直径较小的加热辊代替传统的单大直径加热辊，可有效降低铝箔在加热辊辊面的包覆长度，从而降低铝箔的热伸长率，应用于电池封装铝塑复合膜生产设备可有效提高铝塑复合膜的质量。

Description

一种预热机构及电池封装铝塑复合膜生产设备

技术领域

本实用新型涉及包装材料的制造技术领域，特别涉及一种预热机构及具有该预热机构的电池封装铝塑复合膜生产设备。

背景技术

铝箔由于具有良好的阻隔性，且材料成本较低，目前已广泛应用于包装行业。基于包装要求，目前在软包装中常用的铝箔厚度为6.3μm。受限于铝箔生产中的轧制工艺、轧制油质量、轧制辊表面状况、工艺操作及生产现场环境等的影响，一般厚度在20μm以下的铝箔会不可避免的产生一些缺陷，如针孔等现象。为了提高包装复合膜的防潮性、阻气性和遮光性，在一些特殊的应用场合(如电池封装用铝塑复合膜等)常常要求使用厚度大于20μm的铝箔。在这些包装复合膜的制造工艺中，为了提高包装复合膜的复合强度以及消除铝箔表面的一些杂质，通常需要在复合前将铝箔进行预热处理。而目前最常见的预热处理方式是：1)采用烘箱预热，但其效率低，温度控制不精确；2)设置单个大直径加热辊，对经过的铝箔进行加热，该方法虽然原理简单，但能耗较大，温度的稳定性难以控制。以上两种方法预热后的铝箔容易产生变形、造成铝箔局部松弛等现象，与其他材料的复合效果较差，使得包装复合膜的成品率较低。而造成铝箔变形或产生局部松弛的原因主要是，铝箔在加热的过程中，在大张力下的作用下产生伸长现象，加热行程较长，同时在加热前后会产生热胀冷缩的作用，温差较大容易造成铝箔产生难以修复的变形。

实用新型内容

本实用新型的目的在于克服现有技术的不足，提供一种预热机构，该机构具有稳定的预热效果，应用于电池封装铝塑膜复合生产线后，可有效避免铝箔在加热过程产生变形、局部松弛等现象。

本实用新型的另一目的在于提供一种具有上述预热机构的电池封装铝塑复合膜生产设备，该设备的使用可有效提高铝塑复合膜的质量。

本实用新型的技术方案为：一种预热机构，包括沿铝箔输送方向依次设置的多个加热辊，每个加热辊处形成一个独立的加热温区，沿铝箔的输送方向，各加热辊的辊面温度逐渐升高，多个加热辊形成阶梯式升温单元。

进一步地，所述每个加热辊单独配置有模温机和电机。其中，采用多个加热辊形成温度逐渐递增的多个加热温区，并对每个加热温区内的温度和力矩进行单独控制，使铝箔在各个加热温区内所受的力矩与温度相适应，尽量减小铝箔的伸长率，从而避免铝箔出现褶皱变形或局部松弛的现象。

所述预热机构的进料端还设有张力辊，张力辊上设有压力传感器式的张力检测器。张力辊一方面作为导向辊，另一方面利用张力检测器实时监测铝箔所受张力。

作为一种优选方案，所述各加热辊的转速相同或不同，各加热辊的直径为100～400mm，经过试验证明，在温度和热膨胀系数固定的情况下，在该直径范围内可较好地降低铝箔在加热辊辊面上的包覆长度，使铝箔的伸长率得到有效降低。

所述各加热辊采用结构相同的电磁辊，各电磁辊包括同轴设置的辊筒和辊轴，辊轴两端分别安装于支架上，位于辊筒内的辊轴表面缠绕有线圈。该装置结构中，与传统的电磁辊相同，辊筒内壁与辊轴表面之间存在一定的空腔，线圈分布于该空腔内。

作为一种优选方案，所述加热辊的温度范围为20～300℃，根据铝箔加工工艺的实际需要，该温度也可进行实际调节，但从目前的试验结果看，各加热辊之间在该温度范围内设置阶梯式辊面温度，可达到最佳的加热效果，防止铝箔褶皱变形或局部松弛的效果也最明显。

所述加热辊的数量为2～6个，各加热辊平行设置，但各加热辊所设高度相同或不同。

本实用新型一种具有上述预热机构的电池封装铝塑复合膜生产设备，包括沿铝箔输送方向依次连接的放卷机构、电晕装置、预热机构、复合装置、冷却装置和收卷机构，复合装置处还设有至少一台挤出机。

所述挤出机为一台时，挤出机的挤出模头输出端位于复合装置的复合处上方；所述挤出机为多台时，多台挤出机共同连接同一共挤模头，共挤模头的输出端位于复合装置的复合处上方。也就是说，当采用单台挤出机挤出高分子材料膜层时，高分子材料膜层的主要成分为单一材料或多种材料混合而成，成型后形成单层材料层；当采用多台挤出机(实际生产中一般为两到三台)共同挤出高分子材料膜层时，高分子材料膜层为多个不同材质的膜层共同挤出成型，其内部具有多种不同的材质层。

所述复合装置包括相配合的热压辊和贴合辊，热压辊和贴合辊分别进行独立的温度控制，温度范围均为60～300℃；热压辊和贴合辊的相接处为复合装置的复合处。该结构中，传统的复合装置一般采用冷却辊和橡胶辊相配合对基材和挤出膜施加压力进行复合，温度一般为15～30℃，边复合边冷却可省去后续的冷却工艺；但在本复合设备中，采用热压辊和作为贴合辊的橡胶辊进行配合使用，在高温下对基材和挤出膜施加压力进行复合，可使成型后的复合膜具有较高的剥离强度，更好地适应电池封装使用。

上述具有预热机构的电池封装铝塑复合膜生产设备应用时，其原理是：首先，采用挤出或共挤的方式在铝箔表面进行高分子材料淋膜，然后通过复合设备将铝箔和高分子材料膜层进行复合，形成铝塑复合膜，可有效提高成型后铝塑复合膜的剥离强度；其次，在铝箔进行复合前，增设预热机构对铝箔进行预热处理，预热机构中采用多个加热辊形成阶梯式温度进行加热，由于铝箔的伸长率是通过以下公式计算：Δl＝l×ΔT×α；其中，Δl为伸长率，l为包覆长度，ΔT为温升，α为热膨胀系数；因此，在温度和热膨胀系数固定的情况下，采用多个直径较小的加热辊代替传统的单大直径加热辊，从而降低铝箔在加热辊辊面的包覆长度，可有效降低铝箔的热伸长率；同时对每个加热辊配置独立的电机，可对每个加热辊的转速和力矩进行独立控制，从而达到精确补偿铝箔热膨胀后所导致松弛的目的，防止出现褶皱变形或局部松弛的现象。将两者相结合，最终可制得高质量的铝塑复合膜，可较好地应用于电池封装。

本实用新型相对于现有技术，具有以下有益效果：

本预热机构中，采用多个直径较小的加热辊代替传统的单大直径加热辊，可有效降低铝箔在加热辊辊面的包覆长度，从而降低铝箔的热伸长率；经过试验证明，传统大直径加热辊的直径为800mm时，利用其将铝箔从20℃加热至200℃后，铝箔的伸长量为5mm；而采用本实用新型的预热机构和预热方法后，利用三个直径为250mm的加热辊将铝箔从20℃加热至200℃时，铝箔的伸长量仅为1.65mm。由此可见，将本实用新型的预热机构及预热方法应用于电池封装铝塑膜复合生产线后，可大幅度降低铝箔的伸长率。

本预热机构中，每个加热辊设置有单独的电机，可精确控制每一个加热辊所产生的力矩，从而达到精确补偿铝箔热膨胀后所导致松弛的目的，有效防止出现褶皱变形或局部松弛的现象。同时，各个加热辊单独控制，其控制幅度减小，张力控制更加稳定精确。

本预热机构中，各个加热辊采用电磁辊，其辊面温度控制精度高，占地面积小，有利于提高生产环境的洁净度，使用和维护也方便。

另外，具有本预热机构的电池封装铝塑复合膜生产设备应用后，可有效解决目前铝塑复合膜加工工艺中所存在的材料伸长率较大而导致出现褶皱的问题，同时可有效提高制得后铝塑复合膜的剥离强度，提高铝塑复合膜质量。

附图说明

图1为本预热机构的原理示意图。

图2为本预热机构安装时的侧面结构示意图。

图3为具有本预热机构的电池封装铝塑膜复合生产设备的原理示意图。

上述各图中，各附图标记所示部件如下：1为加热辊，1-1为辊筒，1-2为辊轴，2为张力辊，3为支架，4为铝箔，5为高分子材料膜层；a为放卷机构，b为电晕装置，c为预热装置，d为挤出机，e为挤出模头，f为复合装置，g为冷却装置，h为收卷机构。

具体实施方式

下面结合实施例，对本实用新型作进一步的详细说明，但本实用新型的实施方式不限于此。

实施例1

本实施例一种预热机构，如图1所示，包括沿铝箔输送方向依次设置的多个加热辊1，沿铝箔4的输送方向(如图1中的箭头方向所示)，各加热辊的辊面温度逐渐升高，每个加热辊处形成一个加热温区；每个加热辊单独配置有模温机和电机(图中未示出)。其中，采用多个加热辊形成温度逐渐递增的多个加热温区，并对每个加热温区内的温度和力矩进行单独控制，使铝箔在各个加热温区内所受的力矩与温度相适应，尽量减小铝箔的伸长率，从而避免铝箔出现褶皱变形或局部松弛的现象。预热机构的进料端还设有张力辊2，张力辊上设有压力传感器式的张力检测器(图中未示出)。张力辊一方面作为导向辊，另一方面利用张力检测器实时监测铝箔所受张力。

其中，加热辊的数量为2～6个，各加热辊平行设置，但各加热辊所设高度相同或不同。各加热辊的转速相同或不同，各加热辊的直径为100～400mm(本实施例中采用五个直径均为200mm的加热辊)，经过试验证明，在温度和热膨胀系数固定的情况下，在该直径范围内可较好地降低铝箔在加热辊辊面上的包覆长度，使铝箔的伸长率得到有效降低。各加热辊的温度范围为20～300℃(本实施例中，沿铝箔的输送方向，五个加热辊的温度范围依次为T₁＝60～70℃，T₂＝80～90℃，T₃＝100～110℃，T₄＝120～130℃，T₅＝140～150℃)，根据铝箔加工工艺的实际需要，该温度也可进行实际调节，但从目前的试验结果看，各加热辊之间在该温度范围内设置阶梯式辊面温度，可达到最佳的加热效果，防止铝箔褶皱变形或局部松弛的效果也最明显。

上述结构中，各加热辊采用结构相同的电磁辊，如图2所示，各电磁辊包括同轴设置的辊筒1-1和辊轴1-2，辊轴两端分别安装于支架3上，位于辊筒内的辊轴表面缠绕有线圈(图中未示出)。该装置结构中，与传统的电磁辊相同，辊筒内壁与辊轴表面之间存在一定的空腔，线圈分布于该空腔内。

实施例2

本实施例一种具有实施例1所述预热机构的电池封装铝塑复合膜生产设备，如图3所示，括沿铝箔输送方向依次连接的放卷机构a、电晕装置b、预热机构c、复合装置f、冷却装置g和收卷机构h，复合装置处还设有至少一台挤出机d(本实施例中采用单台挤出机，挤出机的出口端连接有挤出模头e，挤出模头的输出端位于复合装置的复合处上方)。也就是说，也就是说，当采用单台挤出机挤出高分子材料膜层5时，高分子材料膜层的主要成分为单一材料或多种材料混合而成，成型后形成单层材料层；当采用多台挤出机共同挤出高分子材料膜层时，高分子材料膜层为多个不同材质的膜层共同挤出成型，其内部具有多种不同的材质层。其中，放卷机构、电晕装置、冷却装置和收卷机构均可采用与传统复合设备相同的各相应组成机构；而增加了预热装置，且如下所述，预热装置采用多个加热辊形成温度逐渐递增的多个加热温区，另外还可对每个加热温区内的温度和力矩进行单独控制，使铝箔层在各个加热温区内所受的力矩与温度相适应，尽量减小铝箔层的伸长率，从而避免铝箔层出现褶皱变形或局部松弛的现象。

其中，复合装置包括相配合的热压辊和贴合辊，热压辊和贴合辊分别进行独立的温度控制，温度范围均为60～300℃；热压辊和贴合辊的相接处为复合装置的复合处。该结构中，传统的复合装置一般采用冷却辊和橡胶辊相配合对基材和挤出膜施加压力进行复合，温度一般为15～30℃，边复合边冷却可省去后续的冷却工艺；但在本复合设备中，采用热压辊和作为贴合辊的橡胶辊进行配合使用，在高温下对基材和挤出膜施加压力进行复合，可使成型后的复合膜具有较高的剥离强度，更好地适应电池封装使用。

上述具有预热机构的电池封装铝塑复合膜生产设备应用时，其原理是：首先，采用挤出或共挤的方式在铝箔表面进行高分子材料淋膜，然后通过复合设备将铝箔和高分子材料膜层进行复合，形成铝塑复合膜，可有效提高成型后铝塑复合膜的剥离强度；其次，在铝箔进行复合前，增设预热机构对铝箔进行预热处理，预热机构中采用多个加热辊形成阶梯式温度进行加热，由于铝箔的伸长率是通过以下公式计算：Δl＝l×ΔT×α；其中，Δl为伸长率，l为包覆长度，ΔT为温升，α为热膨胀系数；因此，在温度和热膨胀系数固定的情况下，采用多个直径较小的加热辊代替传统的单大直径加热辊，从而降低铝箔在加热辊辊面的包覆长度，可有效降低铝箔的热伸长率；同时对每个加热辊配置独立的电机，可对每个加热辊的转速和力矩进行独立控制，从而达到精确补偿铝箔热膨胀后所导致松弛的目的，防止出现褶皱变形或局部松弛的现象。将两者相结合，最终可制得高质量的铝塑复合膜，可较好地应用于电池封装。

如上所述，便可较好地实现本实用新型，上述实施例仅为本实用新型的较佳实施例，并非用来限定本实用新型的实施范围；即凡依本实用新型内容所作的均等变化与修饰，都为本实用新型权利要求所要求保护的范围所涵盖。

Claims (9)

1.一种预热机构，其特征在于，包括沿铝箔输送方向依次设置的多个加热辊，每个加热辊处形成一个独立的加热温区，沿铝箔的输送方向，各加热辊的辊面温度逐渐升高，多个加热辊形成阶梯式升温单元；

各加热辊采用结构相同的电磁辊，各电磁辊包括同轴设置的辊筒和辊轴，辊轴两端分别安装于支架上，位于辊筒内的辊轴表面缠绕有线圈。

2.根据权利要求1所述一种预热机构，其特征在于，所述每个加热辊单独配置有模温机和电机。

3.根据权利要求1所述一种预热机构，其特征在于，所述预热机构的进料端还设有张力辊，张力辊上设有压力传感器式的张力检测器。

4.根据权利要求1所述一种预热机构，其特征在于，所述各加热辊的转速相同或不同，各加热辊的直径为100～400mm。

5.根据权利要求1所述一种预热机构，其特征在于，所述加热辊的温度范围为20～300℃。

6.根据权利要求1所述一种预热机构，其特征在于，所述加热辊的数量为2～6个，各加热辊平行设置，但各加热辊所设高度相同或不同。

7.一种具有权利要求1～6任一项所述预热机构的电池封装铝塑复合膜生产设备，其特征在于，包括沿铝箔输送方向依次连接的放卷机构、电晕装置、预热机构、复合装置、冷却装置和收卷机构，复合装置处还设有至少一台挤出机。

8.根据权利要求7所述一种电池封装铝塑复合膜生产设备，其特征在于，所述挤出机为一台时，挤出机的挤出模头输出端位于复合装置的复合处上方；所述挤出机为多台时，多台挤出机共同连接同一共挤模头，共挤模头的输出端位于复合装置的复合处上方。

9.根据权利要求7所述一种电池封装铝塑复合膜生产设备，其特征在于，所述复合装置包括相配合的热压辊和贴合辊，热压辊和贴合辊分别进行独立的温度控制，温度范围均为60～300℃；热压辊和贴合辊的相接处为复合装置的复合处。

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