高精度温控薄膜流延机的制作方法

1.本发明涉及薄膜生产设备领域，尤其涉及一种能够准确控制流延温度和流延膜均匀性的流延机。


背景技术：

2.流延机是通过流延法制作热塑性塑料薄膜的生产设备。其中挤出流延薄膜的成型工艺是将成膜原料经挤出机熔融塑化，从机头通过模具的狭缝口挤出，使熔料紧贴在流延冷却辊上，然后在流延辊筒牵引和冷却作用下，对熔料纵向拉伸冷却成膜，经预切边、测厚卷取成卷。
3.在流延薄膜的成型生产过程中，薄膜厚度是否均匀是检测薄膜产品质量的一个极为重要的指标，薄膜厚度不均匀，不但影响到薄膜各处的拉伸强度、阻隔性，同时还会导致薄膜卷曲后卷面出现爆筋，在暴筋处的薄膜将形成永久变形，更会影响到薄膜的后续加工和实际使用，如膜面不平整、薄膜松弛下垂，将严重影响后续复合、印刷、镀层等工序。尤其是用于太阳能光伏电池eva封装胶膜的厚度不均匀或出现褶皱均会直接影响光伏电池的发电效率。
4.流延薄膜厚度不均匀又与流延辊筒温度控制直接关联。由于挤出塑胶本身的热性能，会造成熔体不能均匀等速运动，塑料熔体的速度变化会影响熔体的分布，从而影响塑料薄膜的横向厚度，成膜温度的不合理波动，还会影响流速和流量的不一致，导致成膜后横向厚度不均匀。流延薄膜厚度不均匀还与流延膜生产过程中缩幅现象关联，熔融流延膜在空气中热拉伸会使簿膜变窄，结果薄膜的边缘变厚出现缩幅，或者出现皱纹和边部材料变厚，缩幅越大，薄膜的边绝缘越厚，并且产品的产量随厚边料的增加而相应降低。因此如何精准地控制流延冷却辊的温度、有效消除横向厚度不均匀，是保证流延膜质量的重要手段。


技术实现要素：

5.本发明所要解决的技术问题是提供一种高精度温控薄膜流延机，不仅能够精准地控制流延冷却辊的温度，而且能够提供一稳定的横向展平力，减少流延薄膜的横向缩幅现象。
6.为了解决上述技术问题，本发明的高精度温控薄膜流延机，包括机架，所述机架上从前至后依次转动支承有胶辊、花绞辊、磨砂辊、冷却辊一和冷却辊二，在胶辊和花绞辊的上方设置有挤出模具，挤出模具的挤料路径位于胶辊和花绞辊的共切线位置，在所述挤出路径的一侧设置有加热灯，该加热灯在挤料路径区域的加热温度为580℃—600℃；所述胶辊包括胶辊内筒，在胶辊内筒的两端通过对应的胶辊端盖固定支承有胶辊端轴，在两端的胶辊端盖上还固定安装有胶辊外筒，胶辊外筒的内筒壁上铺设有胶辊半导体制冷筒，该胶辊半导体制冷筒的冷端侧与胶辊外筒的内筒壁相贴合，胶辊半导体制冷筒冷端侧温度为9℃—10℃，胶辊半导体制冷筒的热端侧与胶辊内筒外壁之间形成胶辊冷却水腔，该胶辊冷却水腔通过胶辊端盖上的胶辊端盖水孔通向对应侧胶辊端轴上的胶辊轴水孔，在胶辊外筒
上套设有柔性辊套，柔性辊套的两端分别固定连接于对应端的辊套支承端板上，在辊套支承端板的内侧设置有端面凸轮，安装于辊套支承端板上的凸轮滚动体活动支承于端面凸轮的端面上；所述花纹辊包括花纹辊内筒，在花纹辊内筒的两端通过对应的花纹辊端盖固定支承有花纹辊端轴，在两端的花纹辊端盖上还固定安装有花纹辊外筒，花纹辊外筒的内筒壁上铺设有花纹辊半导体制冷筒，花纹辊半导体制冷筒的冷端侧与花纹辊外筒内筒壁相贴合，花纹辊半导体制冷筒冷端侧温度为39℃—40℃，在花纹辊半导体制冷筒的热端侧与花纹辊内筒外壁之间形成花纹辊冷却水腔，该花纹辊冷却水腔通过花纹辊端盖上的花纹辊端盖水孔通向花纹辊端轴上的花纹辊端轴水孔；所述磨砂辊包括磨砂辊内筒，在磨砂辊内筒的两端通过对应的磨砂辊端盖固定支承有磨砂辊端辊，在两端的磨砂辊端盖上固定安装有磨砂辊外筒，在磨砂辊内筒和磨砂辊外筒之间设置有磨砂辊冷却水腔，磨砂辊冷却水腔通过磨砂辊端盖上的磨砂辊端水孔通向磨砂辊端辊上的磨砂辊端轴水孔，磨砂辊外筒的筒壁温度为20℃—30℃，所述冷却辊一和冷却辊二的辊筒温度为20℃—30℃。
7.在本发明中，由于在相互对滚的胶辊和花纹辊的辊外筒的内筒壁上均设置有半导体制冷筒体，构成半导体制冷筒体的半导体制冷片冷端与辊外筒的内筒壁相贴合，而半导体制冷片的热端则与冷却水腔相接触传热，采用热端与冷却水腔相互接触传导的结构，达到制冷片热端散热的作用，使半导体冷端温度快速下降，能够达到更低的热端温度，采用半导体制冷片作为胶辊和花纹辊的制冷源，首先可以实现高精度的温度控制，加上温度检测和控制技术，很容易实现程序控制和计算机自动控制温度，从而构成自动控制系统，实现对冷却辊温度的高精度控制，半导体制冷片具有热惯性小的特点，制冷速度快，加之热端冷却水腔的高效热传递结构，能够快速地获得辊表面的冷却温度，采用半导体制冷片无制冷剂污染，结构紧凑，可靠性高，无运动部件，工作时没有震动噪声、安装容易寿命长。又由于在胶辊外筒上套设有柔性辊套，辊套支承端板内侧设置有端面凸轮，端面凸轮通过辊套支承端板对柔性辊套产生横向（轴向）的展平作用，柔性辊套随胶辊转动时在端面凸轮的作用下，柔性辊套与花纹辊对滚的一侧横向长度（轴向）逐渐增长，而柔性辊套的另一侧横向长度逐渐缩短，从而使柔性辊套产生扇形的逐渐拉伸区域，随着胶辊转动时柔性基材的柔性辊套被拉伸，达到料膜的展平效率，有效地控制流延膜缩幅现象的出现，从而避免熔融流延膜出现褶皱和边料聚积变厚，使流延膜厚度均匀一致。还由于磨砂辊的辊腔内设置有磨砂辊冷却水腔，借助冷却水高热容的物理特性，有效地稳定磨砂辊的辊表面温度。更由于在挤料路径一侧设置有加热灯，并且在加热灯挤料路径区域形成580℃—600℃的加热温度，使流延熔膜产生较佳的预交联温度，同时借助半导体制冷片精准的温控效果，将胶辊冷端侧温度控制为9℃—10℃，花纹辊冷端侧温度控制在39℃—40℃，以控制预交联反应，从而达到理想交联度；将后续的磨砂辊、冷却辊一和冷却辊二的辊筒温度控制在20℃—30℃，使流延膜温度逐步趋于常温而达到无粘性，便于薄膜的脱离辊筒，保证薄膜质量稳定。
8.本发明的进一步实施方式，所述挤出模具悬吊于模具支架上；所述加热灯采用红外线加热灯，该加热灯固定安装于机架上。具有升温速度快、加热均匀，热惯性小的优点。
9.本发明的优选实施方式，所述柔性辊套为防静电硅橡胶材料制成的软橡胶套，该柔性辊套的两端分别胶粘于对应端的轴套支承端板上。具有优异的耐热性能和防静电效果。
10.本发明的进一步实施方式，所述端面凸轮为一不等厚的圆环，该圆环的下侧通过
凸轮铰支球面活动支承于凸轮座上，圆环的上侧则通过调节螺栓支承于凸轮座上，凸轮座固定安装于机架上。所述凸轮滚动体为钢球，该钢球通过流动体支座支承于辊套支承端板上；在辊套支承端板的同一圆周上设置若干凸轮滚动体。形成端面凸轮和辊套支承端板的空间运动，结构简单，便于制造和安装。
11.本发明的进一步实施方式，所述胶辊内筒、胶辊外筒、胶辊半导体制冷筒和胶辊端轴的中心线处于同一直线上。所述胶辊半导体制冷筒与胶辊导电滑环电连接，该胶辊导电滑环套装于胶轴端轴上。实现了胶辊半导制冷部件的随动制冷。
12.本发明的进一步实施方式，所述花纹辊外筒的外筒面上设置有凹凸花纹，所述花纹辊半导体制冷筒与花纹辊导电滑环电连接，所述花纹辊内筒、花纹辊外筒和花纹辊端轴的中心线处于同一直线上，所述花纹辊导电滑环套装于花纹辊端轴上。增强花纹辊对流延膜的摩擦牵引效果，并实现了花纹辊半导体制冷部件的随动制冷。
13.本发明的进一步实施方式，所述磨砂辊外筒的外筒壁为磨砂表面，所述磨砂辊内筒、磨砂辊外筒和磨砂辊端轴的中心线处于同一直线上。增强磨砂辊对流延膜的牵引摩擦作用。
14.本发明的优选实施方式，所述胶辊端轴水孔、花纹辊端轴水孔和磨砂辊端轴水孔通向循环冷水源，所述冷却辊一和冷却辊二的冷水辊腔通向循环冷水源。保证稳定、可靠的制冷效果。
附图说明
15.图1是本发明高精度温控薄膜流延机一种优选实施方式的结构示意图；图2是图1所示实施方式中胶辊的剖面结构示意图；图3是图2中ⅰ部的放大结构示意图；图4是图3中端面凸轮的主视结构示意图；图5是图4的a
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a剖面结构示意图；图6是图3中轴套支承端板及凸轮滚动体的剖视结构示意图；图7是图6的左视结构示意图；图8是图1所示实施方式中花纹辊的主剖面结构示意图；图9是图8中ⅱ部的放大结构示意图；图10是图1所示实施方式中磨砂辊的剖面结构示意图；图11是图10中ⅲ部的放大结构示意图；图中，1—机架，2—胶辊支座，3—花纹辊调节座，4—花纹辊支座，5—冷却辊一，6—冷却辊二，7—磨砂辊、701—磨砂辊内筒、702—磨砂辊冷却水腔、703—磨砂辊外筒、704—磨砂辊端盖水孔、705—磨砂辊端盖、706—磨砂辊端轴、707—磨砂辊端轴水孔，8—花纹辊、801—花纹辊内筒、802—花纹辊冷却水腔、803—花纹辊半导体制冷筒、804—花纹辊外筒、805—花纹辊端盖水孔、806—花纹辊端盖、807—花纹辊端轴、808—花纹辊导电滑环、809—花纹辊端轴水孔，9—胶辊、901—胶辊内筒、902—胶辊冷却水腔、903—胶辊半导体制冷筒、904—胶辊外筒、905—柔性辊套、906—胶辊端盖水孔、907—胶辊端盖、908—凸轮座、909—端面凸轮、910—辊套支承端板、911—调节螺栓、912—胶辊导电滑环、913—胶辊端轴、914—胶辊端轴水孔、915—凸轮滚动体、916—滚动体支座、917—凸轮铰支球面、918—
调节螺孔、919—凸轮铰支球窝，10—加热灯，11—挤出料膜，12—挤出模具，13—施压气缸，14—模具支架。
具体实施方式
16.如图1所示的高精度温控薄膜流延机，该流延机包括机架1，在框架结构的机架1上通过对称布置的轴承座从前至后依次转动支承有胶辊9、花纹辊8、磨砂辊7、冷却辊一6和冷却辊二5，相对对滚的胶辊9和花纹辊8的转动支承座可以位移地支承于机架1上，在花纹辊8的花纹辊支座4上设置有用于调节花纹辊8位置的花纹辊调节螺杆3，花纹辊支座4可移动地支承于机架1上，花纹辊调节螺杆3也支承于机架1上。在胶辊9的胶辊支座2上抵触地支承有施压气缸13，胶辊支座2可移动地支承于机架1上，该施压气缸13通过其施压缸座铰支于机架1上。锁定花纹辊8花纹辊支座4位置时，施压气缸13通过胶辊支座2使胶辊9与花纹辊8相互紧贴。花纹辊8与对应的驱动电机传动连接，与之相互对滚的胶辊9则为一随动转辊。在胶辊9两端的胶辊端轴913中的胶辊端轴水孔914与对应的循环冷却水路相连通；同样花纹辊8两端花纹辊端轴807上的花纹辊端轴水孔809也与对应的循环冷却水路相连通。
17.在机架1上通过对应的转动轴承支承座支承有磨砂辊7，磨砂辊7的冷却水腔也是与对应的循环冷却水路相连通。冷却辊一6和冷却辊二5的冷却水腔则相互串联而与之共有的循环冷却水路相连通。
18.在胶辊9和花纹辊8相互对滚的竖直共切线上方位置设置有挤出模具12，熔融挤出料的挤料路径从挤出模具12的挤出口开始沿胶辊9和花纹辊8的共切线后依次绕过花纹辊8、磨砂辊7、冷却辊一6和冷却辊二5向后继续延伸。挤出模具12悬吊于模具支架14上。在挤出模具12至胶辊9和花纹辊8对滚位置之间的挤料路径一侧设置有加热灯10，该加热灯10通过对应的支架固定支承于机架1上，加热灯10照射于加热灯挤料路径的料膜上，并且使得该加热灯挤料路径区域的辐射温度达到580℃—600℃。加热灯10为三组红外线加热灯。
19.如图2、图3所示，所述胶辊9包括胶辊内筒901，在胶辊内筒901的两端分别通过对应的胶辊端盖907固定支承有胶辊端轴913，在该两端的胶辊端盖907上还固定安装有胶辊外筒904，在胶辊外筒904的内筒壁上铺设有胶辊半导体制冷筒903，胶辊半导体制冷筒903包括有制冷筒的内、外两层防水基板并且在两防水基板之间封装有若干的半导体电偶。胶辊半导体制冷筒903与胶辊导电滑环912相互电连接，胶辊半导体制冷筒903的冷端侧壁与胶辊外筒904的内筒壁相互粘接贴合，胶辊半导体制冷筒903的冷端侧温度控制在9℃—10℃，胶辊半导体制冷筒903的热端侧壁与胶辊内筒901外壁之间相互间隔而形成胶辊冷却水腔902，该胶辊冷却水腔912设置有若干螺旋片和加强筋，其具体结构如中国专利“一种胶膜类专用辊筒结构”（专利申请号201811573620.9）。胶辊冷却水腔902通过其两端的胶辊端盖907上的胶辊端盖水孔906通向对应侧的胶辊端轴913上的胶辊端轴水孔914，胶辊端轴水孔914则与对应的循环冷却水路相连通，以便通过冷却水带走胶辊半导体制冷筒903的热端热能。
20.在胶辊外筒904上套装有柔性辊套905，柔性辊套905的两端分别通过粘胶固定连接于对应端的辊套支承端板910上。柔性辊套905采用防静电硅橡胶材料制作而成的软橡胶套，软橡胶弹性良好，同时能够有效地减少静电对熔融料膜的不良影响，辊套支承端板910通过常用的滑键结构与胶辊外筒904相互连接，使得辊套支承端板910可以相对胶辊外筒
904进行轴向移动，并且辊套支承端板910只能随胶辊外筒904同步转动，而不能相对转动。
21.在辊套支承端板910的内侧设置有端面凸轮909，端面凸轮909为一不等厚的圆环，该圆环的下侧通过凸轮铰支球面917活动支承于凸轮座908上，圆环的上侧则通过调节螺栓911支承于凸轮座908上，凸轮座908固定安装于机架1上，在辊套支承端板910上通过滚动体支座916支承有凸轮滚动体915，凸轮滚动体915位于辊套支承端板910和端面凸轮909之间。当辊套支承端板910随胶辊外筒转动时，辊套支承端板910在端面凸轮909的作用下，辊套支承端板910使得柔性辊套905从一侧至另一侧的横向长度逐渐伸长，然后从该侧向另一侧逐渐缩短，从而达到对胶膜展平的效果。
22.在上述结构中，胶辊内筒901、胶辊外筒904、胶辊半导体制冷筒903和胶辊端轴913的中心线均处于同一直线上，即相互同轴。
23.如图4、图5所示，端面凸轮909呈圆形短筒环结构，该圆形短筒环的两端面位于两个相互交叉的平面上，从而形成不等厚的圆环结构。在端面凸轮909上侧设有两个调节螺孔918，调节螺栓911拧接于该调节螺孔918中，以便调节端面凸轮909倾斜工作面的倾角，以适应不同胶膜的展平效果。在端面凸轮909的下侧设有凸轮铰支球窝919，该凸轮铰支球窝919滑动支承于凸轮铰支球面917上。
24.如图6、图7所示，辊套支承端板910也呈圆环结构，在圆环的内侧面上通过滚动体支座916等间距地支承有若干为钢球的凸轮滚动体915。凸轮滚动体915不限于钢球结构，还可以是滚轮等相应结构，从而构成端面凸轮副。
25.如图8、图9所示的花纹辊8，该花纹辊8包括花纹辊内筒801，在花纹辊内筒801的两端通过对应的花纹辊端盖806固定支承有花纹辊端轴807，花纹辊端轴807转动支承于花纹辊支座4上，位于两端的花纹辊端盖806上还固定安装有花纹辊外筒804，花纹辊外筒804的外筒壁上设置有凹凸花纹，以增加对胶膜的摩擦牵引作用，在花纹辊外筒804的内筒壁上也铺设有花纹辊半导体制冷筒803，花纹辊半导体制冷筒803的结构与胶辊半导体制冷筒903的结构相同。花纹辊半导体制冷筒803与花纹辊导电滑环808相互电连接，花纹辊导电滑环808套装于花纹辊端轴807上。花纹辊内筒801、花纹辊外筒804和花纹辊端轴807的中心线处于同一直线上，即三者同轴。
26.花纹辊半导体制冷筒803的冷端侧壁与花纹辊外筒804内筒壁相贴合，花纹辊半导体制冷筒803的冷端侧温度为39℃—40℃。花纹辊半导体制冷筒803的热端侧壁与花纹辊内筒801外筒壁相互间隔设置而形成花纹辊冷却水腔802，花纹辊冷却水腔802通过花纹辊端盖806上的花纹辊端盖水孔805通向花纹辊端轴807上的花纹辊端轴水孔809，花纹辊端轴水孔809与对循环冷却水路相连通。
27.如图10、图11所示的磨砂辊，该磨砂辊7包括磨砂辊内筒701，在磨砂辊内筒701两端的磨砂辊端盖705上固定安装有磨砂辊外筒703，磨砂辊外筒703的外筒壁上为磨砂粗糙面。在磨砂辊内筒701两端的磨砂辊端盖705上均固定支承有磨砂辊端轴706，在磨砂辊内筒701和磨砂辊外筒703之间设置有磨砂辊冷却水腔702，磨砂辊冷却水腔702通过磨砂辊端盖水孔704通向磨砂辊端轴706上的磨砂辊端轴水孔707，磨砂辊端轴水孔707与对应的循环冷却水路相连通，并且磨砂辊外筒703的筒壁温度控制为20℃—30℃。磨砂辊内筒701、磨砂辊外筒703和磨砂辊端轴706的中心线处于同一直线上，即三者同轴。
28.冷却辊一6和冷却辊二5的结构与磨砂辊7的结构相同，其两者的辊筒温度也控制
为20℃—30℃，其不同这处在于：冷却辊一6和冷却辊二5的冷却水腔相互串联，并两者冷却水腔串联后与同一对应的循环冷却水路相连通。