CN103448189A - 一种聚四氟乙烯微孔薄膜用高精度压延机 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种聚四氟乙烯微孔薄膜用高精度压延机，包括机架、传动机构、上压延辊筒和下压延辊筒，传动机构可带动上压延辊筒和下压延辊筒相向运动，上压延辊筒和下压延辊筒设在机架上，还包括：设在上压延辊筒两端的可伸缩机构、设在上压延辊筒两端的第一轴承及相应的第一轴承座、和设在下压延辊筒两端的第二轴承及相应的第二轴承座；可伸缩机构一端固连在机架上，另一端与第一轴承座固连，第二轴承座固连在机架上。本发明聚四氟乙烯微孔薄膜用高精度压延机可满足微米级厚度的制作工艺，且厚度可调，厚度控制的准确度高，制备过程中不存在料条左右蹿动，所得压延片的厚度均匀；且宽度可控。
Description
技术领域
本发明涉及一种聚四氟乙烯微孔薄膜用高精度压延机。
背景技术
目前国内外基本采用双向拉伸工艺方法制造聚四氟乙烯微孔膜，工艺流程为：混料—压坯—挤出—压延—纵拉—横拉等。近年来，聚四氟乙烯微孔薄膜（以下简称ePTFE膜）因其出众的化学物理性能而被越来越多的领域开发应用，如中常温环保除尘滤料、“防水透湿”功能服装面料、生物医用材料等等。这些应用对ePTFE膜的共同要求是必须具有良好的多微孔结构，同时成品膜的厚度薄到微米级，对压延薄片的厚度要求也薄至100微米以下，且厚度偏差也是微米级。
压延机的作用是用一对相向旋压延转辊筒（以下简称辊筒）对前道工序输入的PTFE料条进行挤压并展宽，变成厚度均匀且有一定宽度的薄片，提供给下道双向拉伸工序继续加工。压延薄片厚度越薄越均匀，对最终微孔薄膜制品的性能提高和稳定越有利；同时，为提高成品率对成品膜的宽度也有不同要求，故对压延薄片的宽度也就有不同要求。所以，厚度控制和宽度控制是ePTFE膜用高精度压延机的核心技术。
现有技术中的塑料压延机存在以下缺陷：
一、辊筒设计存在问题，不能满足微米级的厚度偏差要求，且返修率高。1、辊筒材质采用冷硬铸铁或合金冷硬铸铁，在工作温度下不均匀的热变形使表面机械精度降低；2、辊筒的长径比（工作长度L与辊筒直径D比值）大于1，工作时辊筒容易弯曲，为了抗弯曲也有将辊筒设计成鼓型，即中高型，中高在0.02～0.1mm，显然无法生产超薄型压延片；3、辊筒表面基本采用镜面粗糙度，但光滑的辊筒与含配方油的PTFE料条之间容易打滑，不能形成压延薄片或者形成的薄片展宽不够，业内常用砂纸手工打磨辊筒表面，提高粗糙度来克服打滑现象，手工打磨的砂痕不均匀，形成的牵引力也不均匀，压延出的薄片厚度必然不均匀；另外铸铁容易生锈，加上反复打磨，辊筒表面精度很快（1～2年）就降低到不能满足生产要求而需返厂维修，耽误生产还增加设备维修费用。
二、压延制品越薄，压延料对辊筒的横压力（即径向分离力）越高，现有压延机靠上辊筒自重加压，并且无恒压保压措施，横压力大到一定程度就不能被有效、稳定地克服平衡，辊筒间距无法进一步缩小，根本无法压出100微米以下的超薄压延片。
三、辊筒间隙调节精度低，并且不能被保持：1、大多是手动调节间隙，只有专利号为201220063569.9的专利提到了气动调节辊间距，这种机构虽然可以比较省力地使辊筒滑动移动，但无法实现微米级的精确控制；2、没有最小间距限位装置，手动调好的间距会因为料条的左右蹿动而变化，忽左薄右厚、忽右薄左厚。
四、辊筒支撑轴承常用滑动轴承，在辊筒需加高压工作状态下无法满足使用要求，即使改用滚动轴承后，虽能满足高负载要求，但滚动轴承本身存在的游隙也无法保证压延薄片的厚度精度要求。
五、压延薄片的幅宽无法精确控制。由于上述一存在打滑现象及上述三存在料条左右蹿动现象等因素，压延薄片幅宽时而宽时而窄，还会呈“S”型。
发明内容
本发明的目的是提供一种聚四氟乙烯微孔薄膜用高精度压延机。
为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案如下：
一种聚四氟乙烯微孔薄膜用高精度压延机，包括机架、传动机构、上压延辊筒和下压延辊筒，传动机构可带动上压延辊筒和下压延辊筒相向运动，上压延辊筒和下压延辊筒设在机架上，还包括：设在上压延辊筒两端的可伸缩机构、设在上压延辊筒两端的第一轴承及相应的第一轴承座、和设在下压延辊筒两端的第二轴承及相应的第二轴承座；可伸缩机构一端固连在机架上，另一端与第一轴承座固连，第二轴承座固连在机架上。
上述压延机的机架上设有直线轨道，上压延辊筒可沿机架上的直线轨道上下移动，其相对下压延辊筒的具体可通过可伸缩机构来调整，从而实现了聚四氟乙烯微孔薄膜厚度可调的功能。
上述聚四氟乙烯微孔薄膜用高精度压延机，还包括设在上压延辊筒两端的弹性部件、和设在上压延辊筒轴两端的第三轴承及相应的第三轴承座；所述弹性部件一端通过第一销轴连接在机架上，另一端通过第二销轴连接在第二轴承座上。这样通过调节弹性部件的预紧拉力可平衡辊筒自重，使轴下半周的轴承游隙保持为零，从而保证间隙控制精度。上述弹性部件优选为气缸或弹簧机构。
上述聚四氟乙烯微孔薄膜用高精度压延机，还包括PLC控制的伺服电机***、精密减速器、精密丝杠、螺母、上斜面块和下斜面块；所述上斜面块和下斜面块连为一体结构，上斜面块的上水平面连在第一轴承座上；所述的下斜面块通过螺母与精密丝杠啮合组成传动副；所述精密丝杠依次与精密减速器和PLC控制的伺服电机***相连。上述传动副为丝杆螺母副，通过上述改进既可以屏幕输入参数开环控制，也可以闭环自动控制，可以一端单独微调，也可以两端同步微调，可以使辊筒最小间隙保持在设定参数。
上述可伸缩机构为液压缸，所述液压缸固连在机架上，其活塞杆与第一轴承座相连。
上述聚四氟乙烯微孔薄膜用高精度压延机，还包括油箱、施压保压***及相关阀门回路，液压缸依次与相关阀门回路、施压保压***、油箱相连。前述相关阀门回路包括电磁换向阀、溢流阀、电磁止回阀及连接管路，作用是保证***的正常平稳工作。
所述的施压保压***为小型液压站或气液增压泵。通过上述改进可在所需压力建立后可自动保持该压力，不再因横压力大而分离辊间距，从而保持辊间距参数恒定，从而保证压延片的厚度恒定。本发明中压延片指被压延物料压延后所得。
上述聚四氟乙烯微孔薄膜用高精度压延机，还包括固连在机架上的导向定宽模具；所述导向定宽模具包括入口端和出口端，被压延物经入口端到出口端被送入上压延辊筒和下压延辊筒入口处；入口端到出口端之间设有导向通道，导向通道的横截面形状从入口端的圆形逐步过渡成出口端扁平的矩形，导向通道的宽度从入口端到出口端从10～35mm逐渐展宽到120～400mm。通过上述改进可有效控制压延片的宽度。
本申请中，上压延辊筒和下压延辊筒入口处指：被压延物即将进入上压延辊筒和下压延辊筒之间的位置；上压延辊筒和下压延辊筒出口处指：被压延物被压延后刚离开上压延辊筒和下压延辊筒之间的位置。
上述聚四氟乙烯微孔薄膜用高精度压延机，还包括导向辊，所述导向辊设在上压延辊筒和下压延辊筒的出口处的下方。通过上述改进被压延后的压延片从上压延辊筒和下压延辊筒出口处出来后，要先经过导向辊然后再流出，这样迫使压延片在下压延辊筒上有一个较大的包角α，α值越大摩擦牵引力越大，压延幅宽就越宽。
所述传动机构包括两套依次连接的速度同步控制***、电机、减速机和联轴器，两套传动机构分别通过联轴器与上压延辊筒轴和下压延辊筒轴连接。
上压延辊筒和下压延辊筒的材质均为耐热合金锻钢；上压延辊筒和下压延辊筒的长径比均小于1；上压延辊筒和下压延辊筒的表面均镀涂雾面硬铬，上压延辊筒和下压延辊筒的表面粗糙度均为0.08～3.2μm。所述的雾面硬铬，是在将上压延辊筒和下压延辊筒精加工后处理，可以表面喷砂处理后镀硬铬，也可以表面激光蚀刻后镀硬铬。上述上压延辊筒和下压延辊筒的表面摩擦均匀，且在工作中不存在打滑的现象，且压延出的压延片厚度均匀，使用寿命长、维修费用低。
本发明未提及的技术均为现有技术。
本发明聚四氟乙烯微孔薄膜用高精度压延机可满足微米级厚度的制作工艺，且厚度可调，厚度控制的准确度高，制备过程中不存在料条左右蹿动，所得压延片的厚度均匀；且宽度可控。
附图说明
图1为聚四氟乙烯微孔薄膜用高精度压延机结构示意图。
图2为图1的A-A向放大示意图。
图3为导向定宽模具结构示意图。
图中，1为上压延辊筒，2为机架，3为第一销轴，4为活塞杆，5为弹簧机构，6为第一轴承座，7为直线轨道，8为第一轴承，9为第二销轴，10为第三轴承及相应的第三轴承座，11为上压延辊筒轴，12为被压延物料，13为导向定宽模具，14为上斜面块，15为下斜面块，17为螺母，18为第二轴承，19为第二轴承座，20为第二轴承座，21为下压延辊筒，22为压延片，23为导向辊，24为精密减速器，25伺服电机***，26为液压缸，27为油箱，28为气液增压泵，29为相关阀门回路，30为联轴器，31为减速机，32为电机，33为速度同步控制***，34为导向通道，35为限宽挡边，36为安装孔。
具体实施方式
为了更好地理解本发明，下面结合实施例进一步阐明本发明的内容，但本发明的内容不仅仅局限于下面的实施例。
如图1、2所示的聚四氟乙烯微孔薄膜用高精度压延机，包括机架、传动机构、上压延辊筒和下压延辊筒，传动机构可带动上压延辊筒和下压延辊筒相向运动，上压延辊筒和下压延辊筒设在机架上，还包括：设在上压延辊筒两端的液压缸、设在上压延辊筒两端的第一轴承及相应的第一轴承座、和设在下压延辊筒两端的第二轴承及相应的第二轴承座；液压缸固连在机架上，其活塞杆与第一轴承座相连，第二轴承座固连在机架上。
聚四氟乙烯微孔薄膜用高精度压延机，还包括设在上压延辊筒两端的弹簧机构、和设在上压延辊筒轴两端的第三轴承及相应的第三轴承座；所述弹簧机构一端通过第一销轴连接在机架上，另一端通过第二销轴连接在第三轴承座上。
聚四氟乙烯微孔薄膜用高精度压延机，还包括PLC控制的伺服电机***、精密减速器、精密丝杠、螺母、上斜面块和下斜面块；所述上斜面块和下斜面块连为一体结构，上斜面块的上水平面连在第一轴承座上；所述的下斜面块通过螺母与精密丝杠啮合组成传动副；所述精密丝杠依次与精密减速器和PLC控制的伺服电机***相连。
聚四氟乙烯微孔薄膜用高精度压延机，还包括油箱、气液增压泵及相关阀门回路，液压缸依次与相关阀门回路、气液增压泵、油箱相连。
如图3所示，聚四氟乙烯微孔薄膜用高精度压延机，还包括固连在机架上的导向定宽模具；所述导向定宽模具包括入口端和出口端，被压延物经入口端到出口端被送入上压延辊筒和下压延辊筒入口处；入口端到出口端之间设有导向通道，导向通道的横截面形状从入口端的圆形逐步过渡成出口端扁平的矩形，导向通道的宽度从入口端到出口端从20mm逐渐展宽到200mm。聚四氟乙烯微孔薄膜用高精度压延机，还包括导向辊，所述导向辊设在上压延辊筒和下压延辊筒的出口处的下方。这样迫使压延薄片在下压延辊筒上有一个较大的包角α，本实施例α=120°。
传动机构包括两套依次连接的速度同步控制***、电机、减速机和联轴器，两套传动机构分别通过联轴器与上压延辊筒轴和下压延辊筒轴连接。
上压延辊筒和下压延辊筒的材质均为耐热合金锻钢；上压延辊筒和下压延辊筒的长径比均小于1；上压延辊筒和下压延辊筒的表面均镀涂雾面硬铬，上压延辊筒和下压延辊筒的表面粗糙度均为1.5μm。
本实施例伺服电机转速3000转/分，总减速比i=4800：1，丝杆螺距p=1.5，斜面斜率：h/b=1/50，伺服电机每转160转，丝杆螺母传动副通过斜面机构即可带动上轴承座6上升或下降1微米，实现微米级间隙调整；设定线速度10m/min，PTFE进料条直径
即可生产出宽300mm，厚度100±1μm压延薄片。
Claims (10)
1.一种聚四氟乙烯微孔薄膜用高精度压延机，包括机架、传动机构、上压延辊筒和下压延辊筒，传动机构可带动上压延辊筒和下压延辊筒相向运动，上压延辊筒和下压延辊筒设在机架上，其特征在于：还包括：设在上压延辊筒两端的可伸缩机构、设在上压延辊筒两端的第一轴承及相应的第一轴承座、和设在下压延辊筒两端的第二轴承及相应的第二轴承座；可伸缩机构一端固连在机架上，另一端与第一轴承座固连，第二轴承座固连在机架上。
2.如权利要求1所述的聚四氟乙烯微孔薄膜用高精度压延机，其特征在于：还包括设在上压延辊筒两端的弹性部件、和设在上压延辊筒轴两端的第三轴承及相应的第三轴承座；所述弹性部件一端通过第一销轴连接在机架上，另一端通过第二销轴连接在第三轴承座上。
3.如权利要求1或2所述的聚四氟乙烯微孔薄膜用高精度压延机，其特征在于：还包括PLC控制的伺服电机***、精密减速器、精密丝杠、螺母、上斜面块和下斜面块；所述上斜面块和下斜面块连为一体结构，上斜面块的上水平面连在第一轴承座上；所述的下斜面块通过螺母与精密丝杠啮合组成传动副；所述精密丝杠依次与精密减速器和PLC控制的伺服电机***相连。
4.如权利要求1或2所述的聚四氟乙烯微孔薄膜用高精度压延机，其特征在于：可伸缩机构为液压缸，所述液压缸固连在机架上，其活塞杆与第一轴承座相连。
5.如权利要求4所述的聚四氟乙烯微孔薄膜用高精度压延机，其特征在于：还包括油箱、施压保压***及相关阀门回路，液压缸依次与相关阀门回路、施压保压***、油箱相连。
6.如权利要求5所述的聚四氟乙烯微孔薄膜用高精度压延机，其特征在于：所述的施压保压***为小型液压站或气液增压泵。
7.如权利要求1或2所述的聚四氟乙烯微孔薄膜用高精度压延机，其特征在于：还包括固连在机架上的导向定宽模具；所述导向定宽模具包括入口端和出口端，被压延物经入口端到出口端被送入上压延辊筒和下压延辊筒入口处；入口端到出口端之间设有导向通道，导向通道的横截面形状从入口端的圆形逐步过渡成出口端扁平的矩形，导向通道的宽度从入口端到出口端从10～35mm逐渐展宽到120～400mm。
8.如权利要求7所述的聚四氟乙烯微孔薄膜用高精度压延机，其特征在于：还包括导向辊，所述导向辊设在上压延辊筒和下压延辊筒的出口处的下方。
9.如权利要求1或2所述的聚四氟乙烯微孔薄膜用高精度压延机，其特征在于：所述传动机构包括两套依次连接的速度同步控制***、电机、减速机和联轴器，两套传动机构分别通过联轴器与上压延辊筒轴和下压延辊筒轴连接。
10.如权利要求1或2所述的聚四氟乙烯微孔薄膜用高精度压延机，其特征在于：上压延辊筒和下压延辊筒的材质均为耐热合金锻钢；上压延辊筒和下压延辊筒的长径比均小于1；上压延辊筒和下压延辊筒的表面均镀涂雾面硬铬，上压延辊筒和下压延辊筒的表面粗糙度均为0.08～3.2μm。
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