專利名稱：一種可控制收縮量的聚四氟乙烯膜熱處理設(shè)備及方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及聚四氟乙烯微孔濾膜的加工制造設(shè)備及方法，屬于聚四氟乙烯微孔濾 膜的加工制造技術(shù)領(lǐng)域，尤其是空氣過(guò)濾膜、服裝膜與水過(guò)濾聚四氟乙烯膜的制造領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
膨化聚四氟乙烯微孔濾膜的制造技術(shù)，市場(chǎng)上多數(shù)沒(méi)有熱處理這一步工藝。膨化 聚四氟乙烯微孔濾膜的制造工序如下首先將膨化聚四氟乙烯粉末用合適的助劑油按比例 配合成糊膏狀，通過(guò)打坯機(jī)制成圓柱狀毛坯，放進(jìn)推擠機(jī)在一定的壓力下擠成一定直徑的 圓柱狀經(jīng)過(guò)導(dǎo)向器進(jìn)入壓延機(jī)壓成壓延片，然后經(jīng)過(guò)縱拉、擴(kuò)幅形成呈兩維平面結(jié)構(gòu)的微 孔聚四氟乙烯薄膜?？v拉后，為消除縱拉時(shí)殘留在聚四氟乙烯薄膜上的應(yīng)力，以前常采用常 溫下放置一段時(shí)間自然收縮的方法對(duì)聚四氟乙烯薄膜自然時(shí)效，自然時(shí)效時(shí)間通常是1 2天，耗時(shí)很長(zhǎng)，并且自然收縮只能消除縱拉帶外表面的應(yīng)力，內(nèi)表面的應(yīng)力仍然存在，應(yīng)力 的存在會(huì)造成下一道工序橫向拉伸時(shí)的聚四氟乙烯薄膜不均勻。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種將縱向拉伸過(guò)的聚四氟乙烯濾膜進(jìn)行熱收縮的設(shè)備，利 用該設(shè)備可以控制聚四氟乙烯濾膜的收縮量，縮短生產(chǎn)周期，提高生產(chǎn)效率，消除濾膜縱向 上的應(yīng)力，減少極細(xì)纖維的存在，提高濾膜的強(qiáng)度和透氣率。本發(fā)明的可控制收縮量的聚四氟乙烯膜熱處理設(shè)備，包括把聚四氟乙烯膜以恒張 力恒線速送入爐體的放卷裝置、爐體、以恒張力恒線速把聚四氟乙烯膜牽引出爐體的收卷 裝置；爐體內(nèi)具有加熱裝置、聚四氟乙烯膜依次繞過(guò)的多個(gè)主動(dòng)輥。本發(fā)明所述設(shè)備的有益效果本發(fā)明是將經(jīng)過(guò)縱向拉伸后的聚四氟乙烯膜采用熱 處理爐加熱收縮的方式，消除聚四氟乙烯膜上的應(yīng)力，相對(duì)于自然時(shí)效，可以大幅縮短生產(chǎn) 周期，提高生產(chǎn)效率。本發(fā)明收放卷采用恒張力恒線速控制，爐體內(nèi)各主動(dòng)輥速度無(wú)級(jí)可 調(diào)，根據(jù)設(shè)定的收縮量，可通過(guò)調(diào)試爐體內(nèi)主動(dòng)輥速比達(dá)到預(yù)定的收縮效果。上述的熱處理設(shè)備，放卷裝置包括放卷電機(jī)、與放卷電機(jī)相連的放卷輥，用于檢測(cè) 聚四氟乙烯膜的放卷張力的放卷張力檢測(cè)裝置，放卷張力檢測(cè)裝置的輸出接可編程控制 器，可編程控制器與控制放卷電機(jī)轉(zhuǎn)速的放卷變頻器相連。上述的熱處理設(shè)備，收卷裝置包括收卷電機(jī)、與收卷電機(jī)相連的收卷輥，用于檢測(cè) 聚四氟乙烯膜的收卷張力的收卷張力檢測(cè)裝置，收卷張力檢測(cè)裝置的輸出接可編程控制 器，可編程控制器與控制收卷電機(jī)轉(zhuǎn)速的收卷變頻器相連。上述的熱處理設(shè)備，還包括多個(gè)用于檢測(cè)任意相鄰兩個(gè)主動(dòng)輥之間的聚四氟乙烯 膜張力的張力檢測(cè)裝置；每個(gè)主動(dòng)輥分別與一變頻電機(jī)的輸出軸相連；每個(gè)張力檢測(cè)裝置 的輸出接與變頻器相連的可編程控制器，每個(gè)變頻器和與兩個(gè)主動(dòng)輥中的后面一個(gè)主動(dòng)輥 相連的變頻電機(jī)連接。本發(fā)明同時(shí)提出了一種可控制收縮量的聚四氟乙烯膜熱處理方法，即讓聚四氟乙烯膜以恒張力恒線速進(jìn)入溫度100 300°C的爐體內(nèi)，依次通過(guò)爐體內(nèi)的多個(gè)線速度遞減 的主動(dòng)輥，然后以恒張力恒線速?gòu)臓t體中出來(lái)；以相鄰兩個(gè)主動(dòng)輥之間的聚四氟乙烯膜張 力調(diào)節(jié)后一個(gè)主動(dòng)輥的線速度。本發(fā)明所述方法的有益效果本發(fā)明將經(jīng)過(guò)縱向拉伸后的聚四氟乙烯膜采用熱處 理爐加熱收縮的方式，消除聚四氟乙烯膜上的應(yīng)力，方法簡(jiǎn)單，效率高。收放卷采用恒張力 恒線速控制，聚四氟乙烯膜在爐體內(nèi)分多段收縮，爐體內(nèi)各主動(dòng)輥線速度遞減，通過(guò)調(diào)試爐 體內(nèi)主動(dòng)輥速比達(dá)到預(yù)定的收縮量。上述的熱處理方法，爐體內(nèi)的最后一個(gè)主動(dòng)輥的線速度是第一個(gè)主動(dòng)輥線速度的 40% 95% (相應(yīng)的聚四氟乙烯膜的收縮量為5% 60%)，優(yōu)選55% 85% (相應(yīng)的聚 四氟乙烯膜的收縮量為15% 45% )。上述的熱處理方法，每個(gè)主動(dòng)輥分別與變頻電機(jī)的輸出軸相連；用于檢測(cè)任意相 鄰兩個(gè)主動(dòng)輥之間的聚四氟乙烯膜張力的多個(gè)張力檢測(cè)裝置的輸出接與變頻器相連的可 編程控制器，每個(gè)變頻器和與兩個(gè)主動(dòng)輥中的后面一個(gè)主動(dòng)輥相連的變頻電機(jī)連接。


圖1是熱處理設(shè)備的示意2是熱處理設(shè)備的控制原理3是熱處理設(shè)備中的主動(dòng)輥等速比調(diào)整示意圖
具體實(shí)施例方式參見(jiàn)圖1，該可控制收縮量的聚四氟乙烯膜熱處理設(shè)備包括放卷裝置100、爐體 200、收卷裝置300、PLC、觸摸屏HMI、變頻器等。放卷裝置100包括放卷變頻電機(jī)、與放卷變頻電機(jī)相連的放卷輥1、被動(dòng)輥2、被動(dòng) 輥4、包括張力浮輥3在內(nèi)的用于檢測(cè)聚四氟乙烯膜的放卷張力的放卷張力檢測(cè)裝置，放卷 張力檢測(cè)裝置的輸出接控制放卷變頻電機(jī)轉(zhuǎn)速的放卷變頻器。收卷裝置300包括收卷變頻電機(jī)、與收卷變頻電機(jī)相連的收卷輥17、牽引輥12、 13、14，被動(dòng)輥16，包括張力浮輥15在內(nèi)的用于檢測(cè)聚四氟乙烯膜的收卷張力的收卷張力 檢測(cè)裝置，放卷張力檢測(cè)裝置的輸出接控制收卷變頻電機(jī)轉(zhuǎn)速的收卷變頻器。熱處理爐體200包括罩殼18、設(shè)置在罩殼18內(nèi)的電加熱管19和主動(dòng)輥5、6、7、8、 9、10、11。每一個(gè)主動(dòng)輥分別與帶動(dòng)其轉(zhuǎn)動(dòng)的變頻電機(jī)相連，每個(gè)變頻電機(jī)與控制其轉(zhuǎn)速的 變頻器相接。參加圖2，PLC分別與觸摸屏HMI、變頻器(包括控制各變頻電機(jī)的變頻器、控制收 卷電機(jī)的收卷變頻器、控制放卷電機(jī)的放卷變頻器)等相連。采用現(xiàn)場(chǎng)總線方式通訊，分布式的I/O系統(tǒng)進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)傳感器信號(hào)的采集，觸摸屏 將控制信號(hào)數(shù)據(jù)傳輸給PLC，由PLC分析處理后發(fā)送給各變頻器控制電機(jī)實(shí)現(xiàn)無(wú)級(jí)調(diào)速。放卷裝置的控制目的為恒張力、恒線速主動(dòng)放卷，放卷控制由放卷變頻電機(jī)、矢量 放卷變頻器、張力浮輥反饋等構(gòu)成閉環(huán)控制系統(tǒng)，跟蹤放卷輥上的縱拉帶101的卷裝量由 矢量變頻器模擬出放卷速度曲線，根據(jù)實(shí)際情況下放卷張力反饋修正曲線，實(shí)現(xiàn)恒張力、恒 線速主動(dòng)放卷。
收卷裝置的工作機(jī)理與放卷裝置類似，唯一不同的是矢量收卷變頻器模擬出的速 度曲線在邏輯上相反，放卷電機(jī)轉(zhuǎn)速曲線應(yīng)該是由小向大變化，收卷電機(jī)轉(zhuǎn)速曲線由大向 小變化。本方法是將根據(jù)聚四氟乙烯微孔濾膜的具體技術(shù)要求制作都符合標(biāo)準(zhǔn)的縱拉帶 101放在恒張力、恒線速主動(dòng)放卷裝置的放卷輥1上；這些縱拉帶經(jīng)被動(dòng)輥2、張力浮輥3、 被動(dòng)輥4后，進(jìn)入熱處理爐體200內(nèi)；熱處理爐體200內(nèi)有7根主動(dòng)輥5、6、7、8、9、10、11， 每根主動(dòng)輥之間的速度是遞減的，縱拉帶在經(jīng)過(guò)各主動(dòng)輥之間不斷收縮，最終出爐后經(jīng)牽 引輥12、13、14、張力浮輥15、被動(dòng)輥16，在收卷輥17上卷成熱處理帶301。熱處理爐體200底部安裝有電加熱管19，由溫控表、可控硅、溫度傳感器等構(gòu)成的 溫控系統(tǒng)保證爐體內(nèi)溫度范圍在100°C 200°C可調(diào)?？v拉帶在主動(dòng)輥5、6、7、8、9、10、11 這7個(gè)輥之間分6段行程收縮，每個(gè)主動(dòng)輥都有一個(gè)變頻電機(jī)和變頻器控制其轉(zhuǎn)速?？v拉帶在一定的溫度下放置的時(shí)間不同，收縮量也是不同的。為實(shí)現(xiàn)預(yù)定的收縮 量就必須首先確定縱拉帶在爐體內(nèi)運(yùn)行的時(shí)間，根據(jù)分解到各主動(dòng)輥之間的收縮時(shí)間可粗 略計(jì)算出各主動(dòng)輥之間的速比，而實(shí)際情況下各主動(dòng)輥之間的收縮量并不是均勻分布，為 避免縱拉帶在各主動(dòng)輥出現(xiàn)過(guò)松或過(guò)緊，就必須對(duì)各主動(dòng)輥之間的速比進(jìn)行優(yōu)化微調(diào)，在 保證縱拉帶熱處理過(guò)程適當(dāng)?shù)膹埩η闆r下，實(shí)現(xiàn)收縮量的控制和穩(wěn)定。根據(jù)不同的收縮率(參見(jiàn)圖3)，可計(jì)算出相應(yīng)的收卷線速度％和放卷線 速度V1的比率為l-n%。假定某工藝的縱拉帶在T°C的環(huán)境中存放t分鐘的收縮率為 n%，縱拉帶在爐體內(nèi)的行程總長(zhǎng)為S米，則放卷線速度V1 = (l+n% )S/t，收卷線速度 V2 =義(1-11% )，主動(dòng)輥5的表面線速度與放卷線速度匹配，主動(dòng)輥11的表面線速度與 收卷線速度V2相同，理論上6段行程的收縮率一樣，則各相鄰兩個(gè)主動(dòng)輥之間的線速度
比率為(1 - #)，主動(dòng)輥6的線速度V3= (1 -V2，主動(dòng)輥7的線速度
6 6
V4= (1 -) W，以此類推，但實(shí)際上因?yàn)榭v拉帶在爐體內(nèi)表面加熱有一個(gè)過(guò)
6
程，開始的時(shí)候必然因?yàn)樽陨肀砻鏈囟鹊投湛s得少一些，所以縱拉帶在爐體內(nèi)各主動(dòng)輥 上運(yùn)行的過(guò)程中收縮率是不一樣的，在實(shí)際操作中，通常采用理論上的各輥線速度為參考， 以縱拉帶進(jìn)入爐體的方向?yàn)槠瘘c(diǎn)，從前至后依次調(diào)整各輥的線速度，使6個(gè)行程都有一定 的超喂量，避免因?yàn)榭v拉帶在6個(gè)行程上過(guò)松或過(guò)緊影響產(chǎn)品質(zhì)量。實(shí)施例1-30 所選膨化聚四氟乙烯粉末粉末分子量為800萬(wàn)，所用油劑為Isopar M型油?？v拉 帶寬度170mm，厚度141. 7 μ m ；長(zhǎng)度600m。以放卷裝置將縱拉帶恒張力恒線速經(jīng)被動(dòng)輥2、 張力浮輥3、被動(dòng)輥4進(jìn)入爐體，依次經(jīng)過(guò)直徑相同的主動(dòng)輥5、6、7、8、9、10、11，各主動(dòng)輥轉(zhuǎn) 速見(jiàn)表1?？v拉帶在表1中的不同的爐體內(nèi)溫度為下，依靠各主動(dòng)輥的速比收縮，再經(jīng)牽引 輥12、13、14牽引，張力浮輥15控制張力后收卷。收卷的聚四氟乙烯膜寬度、長(zhǎng)度、長(zhǎng)度收 縮率見(jiàn)表1。本專利是將經(jīng)過(guò)縱向拉伸后的聚四氟乙烯膜采用熱處理爐加熱收縮的方式，消除 聚四氟乙烯膜上的應(yīng)力。收放卷采用恒張力恒線速控制，爐體內(nèi)分多段收縮，爐體內(nèi)各主動(dòng) 輥速度無(wú)級(jí)可調(diào)，根據(jù)設(shè)定的收縮量，可通過(guò)調(diào)試爐體內(nèi)主動(dòng)輥速比達(dá)到預(yù)定的效果。本發(fā)CN
明旨在提供將縱向拉伸過(guò)的聚四氟乙烯濾膜進(jìn)行熱收縮的生產(chǎn)工藝和設(shè)備，利用該方法可 以通過(guò)控制聚四氟乙烯濾膜的收縮量，消除濾膜縱向上的應(yīng)力，減少極細(xì)纖維的存在，提高 濾膜的強(qiáng)度和透氣率。表1:
權(quán)利要求
一種可控制收縮量的聚四氟乙烯膜熱處理設(shè)備，其特征是它包括把聚四氟乙烯膜以恒張力恒線速送入爐體的放卷裝置、爐體、以恒張力恒線速把聚四氟乙烯膜牽引出爐體的收卷裝置；爐體內(nèi)具有加熱裝置、聚四氟乙烯膜依次繞過(guò)的多個(gè)主動(dòng)輥。
2.如權(quán)利要求1所述的熱處理設(shè)備，其特征是放卷裝置包括放卷電機(jī)、與放卷電機(jī)相 連的放卷輥，用于檢測(cè)聚四氟乙烯膜的放卷張力的放卷張力檢測(cè)裝置，放卷張力檢測(cè)裝置 的輸出接可編程控制器，可編程控制器與控制放卷電機(jī)轉(zhuǎn)速的放卷變頻器相連。
3.如權(quán)利要求1所述的熱處理設(shè)備，其特征是它還包括多個(gè)用于檢測(cè)任意相鄰兩個(gè) 主動(dòng)輥之間的聚四氟乙烯膜張力的張力檢測(cè)裝置；每個(gè)主動(dòng)輥分別與一變頻電機(jī)的輸出軸 相連；每個(gè)張力檢測(cè)裝置的輸出接與變頻器相連的可編程控制器，每個(gè)變頻器和與兩個(gè)主 動(dòng)輥中的后面一個(gè)主動(dòng)輥相連的變頻電機(jī)連接。
4.如權(quán)利要求1所述的熱處理設(shè)備，其特征是收卷裝置包括收卷電機(jī)、與收卷電機(jī)相 連的收卷輥，用于檢測(cè)聚四氟乙烯膜的收卷張力的收卷張力檢測(cè)裝置，收卷張力檢測(cè)裝置 的輸出接可編程控制器，可編程控制器與控制收卷電機(jī)轉(zhuǎn)速的收卷變頻器相連。
5. 一種可控制收縮量的聚四氟乙烯膜熱處理方法，其特征是讓聚四氟乙烯膜以恒張 力恒線速進(jìn)入溫度100 300°C的爐體內(nèi)，依次通過(guò)爐體內(nèi)的多個(gè)線速度遞減的主動(dòng)輥，然 后以恒張力恒線速?gòu)臓t體中出來(lái)；以相鄰兩個(gè)主動(dòng)輥之間的聚四氟乙烯膜張力調(diào)節(jié)后一個(gè) 主動(dòng)輥的線速度。
6.如權(quán)利要求5所述的熱處理方法，其特征是爐體內(nèi)的最后一個(gè)主動(dòng)輥(11)的線速 度是第一個(gè)主動(dòng)輥(5)線速度的40% 95%。
7.如權(quán)利要求5所述的熱處理方法，其特征是爐體內(nèi)的最后一個(gè)主動(dòng)輥(11)的線速 度是第一個(gè)主動(dòng)輥(5)線速度的55% 85%。
8.如權(quán)利要求5所述的熱處理方法，其特征是每個(gè)主動(dòng)輥分別與變頻電機(jī)的輸出軸 相連；用于檢測(cè)任意相鄰兩個(gè)主動(dòng)輥之間的聚四氟乙烯膜張力的多個(gè)張力檢測(cè)裝置的輸出 接與變頻器相連的可編程控制器，每個(gè)變頻器和與兩個(gè)主動(dòng)輥中的后面一個(gè)主動(dòng)輥相連的 變頻電機(jī)連接。
全文摘要
本發(fā)明提供一種將縱向拉伸過(guò)的聚四氟乙烯濾膜進(jìn)行熱收縮的設(shè)備及方法，利用該設(shè)備可以控制聚四氟乙烯濾膜的收縮量，縮短生產(chǎn)周期，提高生產(chǎn)效率，消除濾膜縱向上的應(yīng)力，減少極細(xì)纖維的存在，提高濾膜的強(qiáng)度和透氣率該設(shè)備包括把聚四氟乙烯膜以恒張力恒線速送入爐體的放卷裝置爐體以恒張力恒線速把聚四氟乙烯膜牽引出爐體的收卷裝置；爐體內(nèi)具有加熱裝置聚四氟乙烯膜依次繞過(guò)的多個(gè)主動(dòng)輥多個(gè)用于檢測(cè)任意相鄰兩個(gè)主動(dòng)輥之間的聚四氟乙烯膜張力的張力檢測(cè)裝置；每個(gè)主動(dòng)輥分別與變頻電機(jī)的輸出軸相連；每個(gè)張力檢測(cè)裝置的輸出接與變頻器相連的可編程控制器，每個(gè)變頻器和與兩個(gè)主動(dòng)輥中的后面一個(gè)主動(dòng)輥相連的變頻電機(jī)連接。
文檔編號(hào)B01D67/00GK101905124SQ201010240328
公開日2010年12月8日 申請(qǐng)日期2010年7月28日 優(yōu)先權(quán)日2010年7月28日
發(fā)明者何宏, 宋尚軍, 白耀宗, 鄧志剛, 項(xiàng)朝衛(wèi), 黃箭玲 申請(qǐng)人:中材科技股份有限公司