TWI574821B - Mechanism and Method of Film Heating Process - Google Patents

Description

薄膜加熱製程機構及方法

本發明係有關一種薄膜拉伸製程之加熱機構及方法，尤指一種可有效加熱以增加薄膜延展性之薄膜加熱製程機構及方法。

目前用於拉伸薄膜之薄膜拉伸裝置中，多是透過滾輪加熱法並借助加熱滾輪之滾動而對薄膜進行加熱拉伸，然而利用此方式會導致拉伸形成之薄膜延展不足，因僅透過滾輪輪面加熱，當薄膜離開滾輪面後會因環境溫度造成加熱不均，且熱空氣上升及冷空氣下降，以及熱氣溢散之影響，形成環境溫度不均，造成拉伸形成之薄膜成品不良，導致目前之薄膜拉伸製程中，並無法有效控制生產之薄膜品質，且造成熱能之損失。

本案發明人鑑於上述習用方式與技術的各項缺點，乃亟思加以改良創新，並經苦心孤詣潛心研究後，終於成功研發完成本件薄膜加熱製程機構及方法。

本發明之主要目的係在於提供一種能有效增加拉伸延展成成品之薄膜加熱製程機構及方法。

本發明之次要目的係在於提供一種利用將熱空氣由上向下傳導進行薄膜加熱之薄膜加熱製程機構。

本發明之另一目的係在於提供一種防止熱空氣溢散，避免加 熱效果不佳及節能之薄膜加熱製程機構及方法。

為達上述目的，本發明之薄膜加熱製程機構及方法主要係依據所需加熱溫度的不同，而利用隔熱板將薄膜拉伸裝置區隔為一或以上之預熱區、一個或以上之加熱區及一靜置回火區，該預熱區、加熱區及靜置回火區之上方分別設有一個或多個熱風回流口，再者，該加熱區之上滾輪與下滾輪間設有複數個上下相對應之上加熱噴嘴及下加熱噴嘴，該預熱區及該靜置回火區之下滾輪上方設有複數個下加熱噴嘴。

本創作之薄膜加熱製程機構係透過一預熱回火控溫系統之空氣過濾器所過濾之冷空氣與該預熱區及該靜置回火區之熱氣回流口所回流之熱空氣匯集後，由送風扇經該預熱區與該靜置回火區之該等下加熱噴嘴傳導至該預熱區及該靜置回火區，以實現預加熱及回火之目的，並透過一薄膜加熱系統利用一加熱器提供熱氣經由該等上加熱噴嘴傳導至該加熱區，以對薄膜進行加熱動作。

1‧‧‧薄膜拉伸裝置

11‧‧‧上滾輪

111‧‧‧冷卻水道

12‧‧‧下滾輪

13‧‧‧上加熱噴嘴

131‧‧‧熱風出口

132‧‧‧蜂巢板

133‧‧‧多孔板

14‧‧‧下加熱噴嘴

15‧‧‧熱風回流口

16‧‧‧工作溫度計

17‧‧‧上隔熱板

18‧‧‧下隔熱板

19‧‧‧斜板

2‧‧‧預熱區

21‧‧‧第一預熱區

22‧‧‧第二預熱區

3‧‧‧加熱區

31‧‧‧第一加熱區

32‧‧‧第二加熱區

33‧‧‧第三加熱區

4‧‧‧靜置回火區

5‧‧‧薄膜加熱系統

51‧‧‧第一薄膜加熱系統

52‧‧‧第一薄膜加熱系統

53‧‧‧第一薄膜加熱系統

54‧‧‧加熱器

55‧‧‧空氣過濾器

56‧‧‧熱風風扇

57‧‧‧出流溫度計

58‧‧‧回流溫度計

6‧‧‧預熱回火控溫系統

61‧‧‧空氣過濾器

62‧‧‧送風扇

7‧‧‧冷卻系統

第1圖 為本發明薄膜加熱製程機構之整體示意圖；第2圖 為本發明薄膜加熱製程機構上加熱噴嘴另一視角之立體分解圖；及第3圖 為本發明薄膜加熱製程機構之上滾輪側面剖視圖。

請參閱第1圖，本發明之薄膜加熱製程機構，主要係於一薄膜拉伸裝置1上利用複數隔熱板將薄膜拉伸裝置1區隔為一個或以上之預熱區2、一個或以上之加熱區3及一靜置回火區4，該等隔熱板係包括複數上隔熱板17及複數下隔熱板18，且該等上隔熱板17及該等下隔熱板18係以單獨區 隔或上下間隔區隔之方式，將薄膜拉伸裝置1區隔為預熱區2、加熱區3及靜置回火區4，該薄膜拉伸裝置1一側之上方及下方設有相互間隔排列之複數上滾輪11及複數下滾輪12，供薄膜由薄膜拉伸裝置1一端之入料方向進入薄膜拉伸裝置1，並於該等上滾輪11及該等下滾輪12間連續繞設而往另一端之出料方向延伸離開薄膜拉伸裝置1。

該預熱區2與該靜置回火區4於該薄膜拉伸裝置1之該等下滾輪12上方設有至少一下加熱噴嘴14，該加熱區3於該薄膜拉伸裝置之該等上滾輪11及該等下滾輪12之間設有複數上下相對應之上加熱噴嘴13及下加熱噴嘴14，其中該等上加熱噴嘴13均具有一熱風出口131與該等下加熱噴嘴14之一熱風接收口(圖中未示)對應，且該預熱區2、加熱區3及該靜置回火區4之上方設有一個或多個熱風回流口15，再者，該預熱區2鄰近進料方向之上方及靜置回火區4鄰近出料方向之上方均設有一斜板19。

另外，本發明薄膜加熱製程機構尚包括一個或以上之薄膜加熱系統5及一預熱回火控溫系統6，其中，該薄膜加熱系統6與該薄膜拉伸裝置1區隔出之加熱區3數量相同，例如該薄膜拉伸裝置1利用該等隔熱板區隔時，區隔出之加熱區3為兩個，則本發明之薄膜加熱製程機構中，則具有兩個薄膜加熱系統5，且此兩個薄膜加熱系統5各自與不同加熱區3之該等上加熱噴嘴13、該等下加熱噴嘴14及該等熱風回流口15連接。

該薄膜加熱系統5係透過一空氣過濾器55過濾冷空氣供一加熱器54進行加熱形成熱氣，並將加熱後之熱氣由一熱風風扇56經由該加熱區3之該等上加熱噴嘴13傳導至該加熱區3中，以對加熱區3中之薄膜進行加熱動作，然後加熱區3中之熱風經過下加熱噴嘴14及熱風回流口15回流匯集 後，再由該加熱器54重新加熱而傳導至加熱區3中，其中，若回流匯集至該薄膜加熱系統5之熱氣不足時，該薄膜加熱系統5則將回流匯集之熱氣與空氣過濾器55過濾之冷空氣混合，再由加熱器54進行加熱。

該靜置回火控溫系統6係與該預熱區2及該靜置回火區4上方之熱風回流口15連接，該靜置回火控溫系統6係將加熱區3溢散至該預熱區2及該靜置回火區4之熱風，經由該預熱區2及該靜置回火區4上方之熱風回流口15回流後，透過一空氣過濾器61所壓縮之冷空氣與回流之熱風匯集，再利用一送風扇62經該預熱區2及該靜置回火區4之下加熱噴14嘴傳導至該預熱區2及該靜置回火區4，以對薄膜進行預加熱或降溫之動作。

另外，該薄膜加熱系統於該加熱區3之該等上加熱噴嘴13及該等下加熱噴嘴14之間設有一個或一個以上之工作溫度計16，以偵測加熱區3中之薄膜加熱溫度，當溫度不足或過高時，該工作溫度計16則控制加熱器54進行溫度調整，再者，該薄膜加熱系統5於該加熱器54與該加熱區3之該等上加熱噴嘴13之間設有一出流溫度計57，該加熱區3之該等下加熱噴嘴14及該等熱氣回流口15回流之熱氣匯集處與該加熱器54之間，設有一回流溫度計58，該出流溫度計57係用以偵測進入加熱區3之熱氣溫度，而該回流溫度計58係用以偵測回流之熱氣溫度。

請參閱第1圖，本發明之薄膜加熱製程機構中，因薄膜分段加熱之溫度差異而會導致區隔之加熱區3數量之不同，且為說明加熱區3數量與本發明薄膜加熱製程機構之關係，因此，特舉一較佳實施例進行說明如下：本實施例中，該薄膜拉伸裝置1上利用該等上隔熱板17及該 等下隔熱板18依據所需加熱溫度不同而將薄膜拉伸裝置區1隔為一第一預熱區21、一第二預熱區22、一第一加熱區31、一第二加熱區32、一第三加熱區33及一靜置回火區4，另外，對應該第一加熱區31、第二加熱區32及第三加熱區33，則設有一第一薄膜加熱系統51、一第二薄膜加熱系統52及一第三薄膜加熱系統53，該第一預熱區21係以一下加熱板18及一上隔熱板17上下間隔區隔方式與其鄰接之第二預熱區22做區隔，該第二預熱區22係以一下加熱板18與其鄰接之第一加熱區31做單獨區隔，該第一加熱區31係以一下隔熱板18及一上隔熱板17間隔區隔方式與其鄰接之第二加熱區32做區隔，該第二加熱區32係以一下隔熱板18及一上隔熱板17間隔排列區隔與其鄰接之第三加熱區33做區隔，而該第三加熱區3係以一下隔熱板18及一上隔熱板17間隔排列區隔與其鄰接之靜置回火區4做區隔，再者，該第一預熱區21鄰近進料方向之上方及靜置回火區4鄰近出料方向之上方均設有一斜板19。

該第一薄膜加熱系統51係與該第一加熱區31之該等上加熱噴嘴13、該等下加熱噴嘴14及該等熱氣回流口15連接，該第二薄膜加熱系統52係與該第二加熱區32之該等上加熱噴嘴13、該等下加熱噴嘴14及該等熱氣回流口15連接，該第三薄膜加熱系統53係與該第三加熱區33之該等上加熱噴嘴13、該等下加熱噴嘴14及該等熱氣回流口15連接。

本發明薄膜加熱製程機構，薄膜係由薄膜拉伸機構1之進料方向進入薄膜拉伸機構1，並連續上下繞設於該等上滾輪11及該等下滾輪12之間，而由薄膜拉伸機構1之出料方向往外延伸至後續進行裁切或捲取之動作，當本發明之薄膜加熱製程機構作動時，係利用第一薄膜加熱系統51之加熱器54將空氣過濾器55過濾之冷空氣加熱形成熱氣，並利用第一薄膜加熱 系統51之熱氣風扇56經由第一加熱區31之該等上加熱噴嘴13將熱氣傳導至第一加熱區31中，同時，利用第二薄膜加熱系統52之加熱器54將空氣過濾器55過濾之冷空氣加熱形成熱氣，並利用第二薄膜加熱系統52之熱氣風扇56經由第二加熱區32之該等上加熱噴嘴13將熱氣傳導至第二加熱區32中，及利用第三薄膜加熱系統53之加熱器54將空氣過濾器55過濾之冷空氣加熱形成熱氣，並利用第三薄膜加熱系統53之熱氣風扇56經由第三加熱區32之該等上加熱噴嘴13將熱氣傳導至第三加熱區32中，其中，該第一薄膜加熱系統51產生之熱氣溫度低於第二薄膜加熱系統52產生之熱氣溫度，而第二薄膜加熱系統52產生之熱氣溫度高於第三薄膜加熱系統53產生之熱氣溫度。

此時，由於第一加熱區31、第二加熱區32及第三加熱區33之該等上加熱噴嘴13係設於該等下加熱噴嘴14之上方，因此，當該等上加熱噴嘴13以熱風出口131將熱氣往該等下加熱噴嘴14之熱風接收口方向傳導時，熱氣會由該等下加熱噴嘴14之熱氣接收口各自回流至第一薄膜加熱系統51、第二薄膜加熱系統52及第三薄膜加熱系統53，然而，由於熱空氣上升、冷空氣下降之影響，因此，當熱氣經由該等上加熱噴嘴13將熱氣往該等下加熱噴嘴14方向傳導的過程中，會有部分熱氣上升至該第一加熱區31、第二加熱區32及第三加熱區33上方之熱氣回流口15，並回流與該等下加熱噴嘴14回流之熱氣匯集，或通過該等隔熱板傳導至其他加熱區3、第一預熱區21、第二預熱區22或靜置回火區4。

其中，經由第一加熱區31、第二加熱區32及第三加熱區33上方之熱氣回流口15及該等下加熱噴嘴14回流之熱氣匯集後，會再由第一薄膜加熱系統51、第二薄膜加熱系統52及第三薄膜加熱系統53之加熱器54進行 加熱後，再傳導至第一加熱區31、第二加熱區32及第三加熱區33中，而使第一加熱區31、第二加熱區32及第三加熱區33內之溫度維持在各自所需之溫度。

而該第一加熱區31、第二加熱區32及第三加熱區33溢散之熱氣，當通過該等隔熱板而傳導至第一預熱區21、第二預熱區22或靜置回火區4時，熱氣會由該第一預熱區21、第二預熱區22及靜置回火區4之熱氣回流口15，回流至預熱回火控溫系統6，此時，預熱回火控溫系統6控制空氣過濾器61所壓縮之冷空氣與回流之熱氣混合，再利用送風扇62將混合之空氣經由第一預熱區21、第二預熱區22及靜置回火區4之該等下加熱噴嘴14傳導至第一預熱區21、第二預熱區22及靜置回火區4，而使第一預熱區21、第二預熱區22及靜置回火區4內之溫度，保持低於該第一加熱區31、第二加熱區32及第三加熱區33之溫度，同時，藉由第一預熱區21及靜置回火區4上方所設置之斜板19，使第一預熱區21、第二預熱區22及靜置回火區4內之熱氣上升時，與該等斜板19作用而改變熱氣的流動方向，用以擾動第一預熱區21、第二預熱區22及靜置回火區4內之氣流，以防止第一預熱區21、第二預熱區22及靜置回火區4中之溫度因熱空氣上升、冷空氣下降之影響而造成溫度不均之狀況。

由上所述，當薄膜由進料方向進入薄膜拉伸裝置1時，係先於第一預熱區21及第二預熱區22中進行預加熱之動作，然後在第一加熱區31、第二加熱區32及第三加熱區33中對薄膜進行加熱及拉伸之動作，最後薄膜於靜置回火區4內進行降溫，而由於第一薄膜加熱系統51產生之熱氣溫度低於第二薄膜加熱系統52產生之熱氣溫度，第二薄膜加熱系統52產生之熱氣 溫度高於第三薄膜加熱系統53產生之熱氣溫度，及第二預熱區22之溫度會受第一加熱區31所溢散之熱氣影響，而導致該第二預熱區22之溫度高於第一預熱區21之溫度，所以，當薄膜進入薄膜拉伸結構1後，其所受之加熱溫度係由第一預熱區21、第二預熱區22及第一加熱區31漸漸上升，至第二加熱區32達到最高溫後，再由第三加熱區33至靜置回火區4慢慢降溫，其目的在於避免加熱速度過快而造成薄膜熔融，或因快速降溫導致薄膜脆裂，並防止溫度差異過大而導致拉伸薄膜時，影響薄膜之延展性。

請參閱第2圖，本發明之薄膜加熱製程機構中，該等上加熱噴嘴13之熱風出口131具有一蜂巢板132及一多孔板133，用以壓迫通過熱風出口131之熱風，以增加上加熱噴嘴13傳導熱風進入第一加熱區31、第二加熱區32及第三加熱區33之速度及距離，使熱風可直接由該等下加熱噴嘴14之熱風回收口回流，減少熱風溢散之狀況，另外，該等下加熱噴嘴14之熱風回收口亦均設有一多孔板(圖中未示)，用以加速熱風通過熱風回收口之速度。

請參閱第3圖，本發明之薄膜加熱製程機構中，該等上滾輪11內均設有一冷卻水道111，該等卻水道111係與一冷卻系統7連接，另外該等上滾輪11上均設有一滾輪溫度計(圖中未示)，當該等滾輪溫度計偵測到該等上滾輪11之溫度過高時，由該冷卻系統7提供冷卻水進入冷卻水道111，以調節該等上滾輪11之表面溫度，避免上滾輪11之表面溫度過高，而使薄膜融化沾黏於該等上滾輪11表面。

綜上所述，上列詳細說明係針對本發明之一可行實施例之具體說明，惟該實施例並非用以限制本發明之專利範圍，凡未脫離本發明技 藝精神所為之等效實施或變更，均應包含於本案之專利範圍中。本案不但在空間型態上確屬創新，並能較習用物品增進上述多項功效，應已充分符合新穎性及進步性之法定發明專利要件，爰依法提出申請，懇請 貴局核准本件發明專利申請案，以勵發明，至感德便。

1‧‧‧薄膜拉伸裝置

11‧‧‧上滾輪

12‧‧‧下滾輪

13‧‧‧上加熱噴嘴

14‧‧‧下加熱噴嘴

15‧‧‧熱風回流口

16‧‧‧工作溫度計

17‧‧‧上隔熱板

18‧‧‧下隔熱板

19‧‧‧斜板

2‧‧‧預熱區

21‧‧‧第一預熱區

22‧‧‧第二預熱區

3‧‧‧加熱區

31‧‧‧第一加熱區

32‧‧‧第二加熱區

33‧‧‧第三加熱區

4‧‧‧靜置回火區

5‧‧‧薄膜加熱系統

51‧‧‧第一薄膜加熱系統

52‧‧‧第二薄膜加熱系統

53‧‧‧第三薄膜加熱系統

54‧‧‧加熱器

55‧‧‧空氣過濾器

56‧‧‧熱風風扇

57‧‧‧出流溫度計

58‧‧‧回流溫度計

6‧‧‧預熱回火控溫系統

61‧‧‧空氣過濾器

62‧‧‧送風扇

Claims (16)

1. 一種薄膜加熱製程機構，其係設置於一薄膜拉伸裝置上，該薄膜拉伸裝置上設有供薄膜由入料方向往出料方向連續繞射之複數上滾輪及複數下滾輪，其主要包括：一個或以上之加熱區，該加熱區包括複數上加熱噴嘴及複數下加熱噴嘴，該等上加熱噴嘴係設於該等上滾輪及該等下滾輪之間，而該等下加熱噴嘴係設於該等上加熱噴嘴與該等下滾輪之間，該加熱區上方設有複數熱氣回流口；一個或以上之薄膜加熱系統，該薄膜加熱系統係透過一加熱器提供熱氣，該加熱器所提供之熱氣透過一熱氣扇經由該等上加熱噴嘴傳導至該加熱區，並透過該加熱區之該等下加熱噴嘴及該等熱氣回流口將回流之熱氣匯集重新送置加熱器進行加熱。
2. 如請求項1所述之薄膜加熱製程機構，其中更包括一個或以上之預熱區，該預熱區係設於該薄膜拉伸裝置鄰近進料方向之位置，該預熱區上方設有一個或多個熱風回流口，該預熱區鄰近進料方向之上方設有一斜板，該預熱區於該等下滾輪上方設有至少一個預熱區下加熱噴嘴。
3. 如請求項1所述之薄膜加熱製程機構，其中更包括一靜置回火區，該靜置回火區係設於該薄膜拉伸裝置鄰近出料方向之位置，該靜置回火區上方設有一個或多個熱風回流口，該靜置回火區鄰近出料方向之上方設有一斜板，該靜置回火區於該等下滾輪上方設有至少一個下加熱噴嘴。
4. 如請求項2或3所述之薄膜加熱製程機構，其中該靜置回火區於該等下滾輪上方及該預熱區鄰近進料方向之上方均設有一斜板。
5. 如請求項1所述之薄膜加熱製程機構，其中該靜置回火區及該預熱區均與一預熱回火控溫系統連接，該預熱回火控溫系統包括一空氣過濾器及一送風扇，該預熱回火控溫系統係將空氣過濾器所壓縮之冷空氣與該預熱區及該靜置回火區之熱氣回流口所回流之熱空氣匯集後，由送風扇經該預熱區與該靜置回火區之該等下加熱噴嘴傳導至該預熱區及該靜置回火區。
6. 如請求項1所述之薄膜加熱製程機構，其中該加熱區更包括一個或一個以上之工作溫度計，該等工作溫度計係設於該等上加熱噴嘴及該等下加熱噴嘴之間，係用以偵測加熱區中之薄膜加熱溫度。
7. 如請求項1所述之薄膜加熱製程機構，其中該薄膜加熱系統更包括一出流溫度計，該出流溫度計係設於該加熱器與該加熱區之該等上加熱噴嘴之間，以偵測進入加熱區之熱氣溫度。
8. 如請求項1所述之薄膜加熱製程機構，其中該薄膜加熱系統更包括一回流溫度計，該回流溫度計係設於該加熱區之該等下加熱噴嘴及該等熱氣回流口將回流之熱空氣匯集處與該加熱氣之間，用以偵測回流之熱氣溫度。
9. 如請求項1所述之薄膜加熱製程機構，其中更包括複數滾輪溫度計，該等滾輪溫度計係設於該等上滾輪上方，用以偵測該等上滾輪之溫度。
10. 如請求項1所述之薄膜加熱製程機構，其中該等上加熱噴嘴之熱風出口均設有一蜂巢板及一多孔板。
11. 如請求項1所述之薄膜加熱製程機構，其中該等下加熱噴嘴之熱風接收口均設有一多孔板。
12. 如請求項1所述之薄膜加熱製程機構，其中該等上滾輪內設有一冷卻水道供一冷卻系統提供冷卻水以調節該等上滾輪之表面溫度。
13. 一種薄膜加熱製程方法，其步驟流程包括：a.將薄膜由薄膜拉伸裝置之入料方向往出料方向連續繞射於複數上滾輪及複數下滾輪之間；b.透過薄膜加熱系統之加熱器將空氣過濾器過濾之冷空氣加熱形成熱氣；c.利用熱氣風扇將熱氣經由複數上加熱噴嘴傳導至該薄膜拉伸裝置之加熱區中，使熱氣對薄膜進行加熱；d.透過該等上滾輪及改等下滾輪之轉動對加熱之薄膜進行拉伸，並使薄膜往出料方向；e.利用複數設於該等上加熱噴嘴下方之下加熱噴嘴及該加熱區上方所設之複數熱氣回流口將熱氣回流匯集至該薄膜加熱系統；f.該薄膜加熱系統將回流匯集之熱氣利用加熱器重新加熱；g.重複步驟c~f，製薄膜加熱拉伸製程完成。
14. 如請求項13所述之薄膜加熱製程方法，其中若回流匯集至該薄膜加熱系統之熱氣不足時，該薄膜加熱系統將回流匯集之熱氣與空氣過濾器過濾之冷空氣混合，再由加熱器進行加熱。
15. 如請求項13所述之薄膜加熱製程方法，其中該加熱區中設有一個或以上之工作溫度計，用以偵測加熱區內之溫度，以供該薄膜加熱系統調整加熱器之加熱溫度。
16. 如請求項13所述之薄膜加熱製程方法，其中該薄膜加熱系統具有一回流 溫度計，該回流溫度計係設於該加熱區之該等下加熱噴嘴及該等熱氣回流口將回流之熱空氣匯集處與該加熱氣之間，用以偵測回流之熱氣溫度，以供該薄膜加熱系統調整加熱器之加熱溫度。