石墨烯泡沫膜卷材压延设备及方法与流程

本发明涉及石墨烯泡沫膜卷材生产，尤其涉及石墨烯泡沫膜卷材压延设备及方法。

背景技术：

1、现有常规辊压设备只包含放卷部分、镜面辊部分和收卷部分，用于常规人工石墨卷材的压延使用。石墨烯泡沫膜借鉴此类设备试验，过程中，石墨烯膜卷材在镜面辊辊压下，经过多组镜面辊反复压延后再收料。辊压次数少气泡较难排出(如图1)；辊压次数多，耗费工时，并且经过多次辊压延后，石墨烯膜卷材产品表面会呈现不同程度的褶皱，甚至断裂状态(如图2)。

2、为了方便石墨烯泡沫膜的空气排出，对石墨烯膜提前预处理，用钢针对石墨烯膜打孔，然后再进行辊压。然而打孔方法会把石墨烯膜击穿，并且市场上现有设备的针孔直径相对过粗(小于或等于1.0mm)，这样会破坏石墨烯膜结构，造成不可逆、不可修复的损坏，严重影响其导热性能、外观性能(如图3)。

技术实现思路

1、本发明提供一种石墨烯泡沫膜卷材压延设备，包括放卷组件、压花组件、微张力组件和收卷组件，所述放卷组件设置成将石墨烯泡沫膜卷材放卷到压花组件；所述压花组件设置成通过压花辊压排出石墨烯泡沫膜的气体同时传动石墨烯泡沫膜；所述微张力组件设置成使得石墨烯泡沫膜在压花组件进行张力平衡的压花辊压；所述收卷组件设置成对压花辊压后的石墨烯泡沫膜收卷。

2、根据本发明的一个方面，所述石墨烯泡沫膜卷材压延设备还包括牵引组件，所述牵引组件设置在放卷组件和压花组件之间，用于对石墨烯泡沫膜进行辊压传动；

3、优选地，所述牵引组件和压花组件之间设置有微张力组件。

4、根据本发明的一些实施例，还包括镜面组件，所述镜面组件设置在压花组件和收卷组件之间，用于对压花组件压花辊压后的石墨烯泡沫膜进行镜面辊压并传动至收卷组件；

5、优选地，所述压花组件和镜面组件之间设置有微张力组件。

6、根据本发明的一个方面，所述放卷组件包括第一放卷机、第二放卷机和贴合机构，所述第一放卷机设置成对石墨烯泡沫膜卷材放卷，所述第二放卷机设置成对托底膜卷材放卷，所述贴合机构设置成使得石墨烯泡沫膜与托底膜粘接贴合；

7、优选地，所述第一放卷机和第二放卷机包括气胀轴、胀瓦、标尺、充气孔和电机，所述充气孔与所述气胀轴连通，所述胀瓦包覆在气胀轴的外表面，所述标尺设置在所述胀瓦上，所述充气孔设置成向所述气胀轴充气，所述气胀轴充气使得胀瓦膨胀，从而使得卷材均匀包覆在胀瓦上，所述标尺设置成计量卷材在胀瓦上的包覆位置，所述电机驱动所述气胀轴转动，优选地，所述第一放卷机和第二放卷机为账瓦对应充气孔一侧开口的侧开式的气胀轴放卷装置；

8、优选地，所述贴合机构包括传动辊和接料工作台，所述传动辊设置成对石墨烯泡沫膜和托底膜初步贴合后传动到接料工作台，所述接料工作台设置成对初步贴合的石墨烯泡沫膜和托底膜进行粘贴固定；

9、优选地，收卷组件包括至少一台收卷机，用于对石墨烯泡沫膜收卷；

10、进一步优选地，收卷组件包括一台收卷机，所述收卷机包括两个收卷轴，一个收卷轴用于对石墨烯泡沫膜收卷，另一个收卷轴用于对托底膜收卷；

11、进一步优选地，收卷组件包括第一收卷机和第二收卷机，第一收卷机用于对石墨烯泡沫膜收卷，第二收卷机用于对托底膜收卷；

12、优选地，所述第一收卷机和第二收卷机包括气胀轴、胀瓦、标尺、充气孔和电机，所述充气孔与所述气胀轴连通，所述胀瓦包覆在气胀轴的外表面，所述标尺设置在所述胀瓦上，所述充气孔设置成向所述气胀轴充气，所述气胀轴充气使得胀瓦膨胀，从而使得卷材均匀包覆在胀瓦上，所述标尺设置成计量卷材在胀瓦上的包覆位置，所述电机驱动所述气胀轴转动，优选地，所述收卷机为账瓦对应充气孔一侧开口的侧开式的气胀轴收卷装置。

13、根据本发明的一个方面，所述放卷组件还包括放卷控制机构，所述收卷组件还包括收卷控制机构，所述放卷控制机构和收卷控制机构包括气胀轴控制系统、一键启动/停止控制系统、张力转速控制系统和自动纠偏控制系统，其中：

14、所述气胀轴控制系统设置成控制气胀轴的充气量和控制电机的转速，通过控制气胀轴的充气量控制胀瓦对卷材的张力；优选地，所述气胀轴控制系统包括充气泵和电机控制器，所述充气泵设置成通过充气孔向气胀轴充气并控制充气量，所述电机控制器设置成控制电机的转速从而控制气胀轴的转速；

15、所述一键启动/停止控制系统设置成控制第一放卷机构或/和第二放卷机构或收卷机的开启/停止；

16、所述张力转速控制系统设置成控制石墨烯泡沫膜或/和托底膜在第一放卷机或/和第二放卷机与自动纠偏控制系统之间或自动纠偏控制系统和收卷机之间张力平衡的传动，优选地，所述张力转速控制系统包括张力传感器、张力辊轮、张力控制器和磁粉离合器，所述张力辊轮设置在第一放卷机或/和第二放卷机与自动纠偏控制系统之间或自动纠偏控制系统和收卷机之间传动石墨烯泡沫膜或/和托底膜，所述张力传感器设置在所述张力辊轮两侧的传动辊上，所述张力传感器设置成测量石墨烯泡沫膜或/和托底膜在张力辊轮两侧张力并将张力信号发送给张力控制器，所述张力控制器设置为根据张力传感器的张力信号通过磁粉离合器调整张力滚轮的偏转直到张力辊轮两侧石墨烯泡沫膜或/和托底膜所受张力相同；

17、所述自动纠偏控制系统包括纠偏辊轮、纠偏框架、驱动器和光电传感器，所述纠偏辊轮设置在张力转速控制系统和贴合机构之间或者压花组件与张力转速控制系统之间且连接在纠偏框架上起辊压传动石墨烯泡沫膜或/和托底膜的作用；所述光电传感器设置在纠偏辊轮的两侧边缘，用于检测石墨烯泡沫膜或/和托底膜的与纠偏辊轮两侧边缘的偏差并传输给驱动器；所述驱动器设置成根据光电传感器测量的偏差变化判断偏移方向，驱动纠偏框架向偏移方向的相反方向转动直到偏差恢复到原值。

18、根据本发明的一个方面，牵引组件包括至少一对上辊和下辊，所述上辊和下辊分别位于石墨烯泡沫膜的两侧，对石墨烯泡沫膜进行辊压传动；

19、优选地，上辊和下辊为橡胶辊；

20、优选地，牵引组件还包括牵引控制机构，所述牵引控制机构包括：

21、间隙调节控制系统，设置成调节上辊和下辊之间的距离，优选地，所述距离的范围为0～5.000mm；优选地，所述间隙调节控制系统包括螺杆机构；

22、压力调节控制系统，设置成调节两个上辊和下辊之间的压力，优选地，所述压力的范围为0～20.0mpa；优选地，所述压力调节控制系统包括液压站；

23、转速调节控制系统，设置成调节上辊和下辊的转动速度，优选地，所述转动速度的范围为0.1～15.0m/min，优选地，转速调节控制系统还设置成调节上辊和下辊的转动方向；

24、优选地，牵引组件还包括光栅感应机构，设置在对辊的进入口上侧，当测量的电信号变化大于设定阈值时，发出停机报警信号；

25、优选地，收卷组件还包括计数器，用于对收卷的米数进行计数。

26、根据本发明的一些实施例，所述压花组件包括至少一个压花模块，所述压花模块包括至少一对上辊和下辊，所述上辊为橡胶辊，所述下辊为压花辊；

27、优选地，相邻压花模块之间设置有微张力组件；

28、优选地，所述压花模块还包括压花控制机构，所述压花控制机构包括:

29、间隙调节控制系统，设置成调节上辊和下辊之间的距离，优选地，所述距离的范围0～5.000mm；

30、压力调节控制系统，调节上辊和下辊之间的压力，优选地，所述压力的范围为0～20.0mpa；

31、转速调节控制系统，设置成调节上辊和下辊的转动速度，优选地，所述转动速度的范围为0.1～15.0m/min，优选地，转速调节控制系统还设置成调节上辊和下辊的转动方向；

32、优选地，压花模块还包括光栅感应机构，设置在对辊的进入口上侧，当测量的电信号变化大于设定阈值时，发出停机报警信号；

33、优选地，压花模块还包括气动吹到机构，设置成通过压缩空气对上辊进行吹扫，去除上辊上的杂质。

34、根据本发明的一个方面，所述微张力组件包括微张力摆辊、微张力传感器、微张力控制机构和摆辊伺服电机，所述微张力传感器用于测量石墨烯泡沫膜在微张力辊的传动方向两侧所受的张力，当两侧压力不同时，发送信号给微张力控制机构；所述微张力控制机构设置成根据微张力传感器的信号发送摆动控制信号给摆辊伺服电机；所述摆辊伺服电机控制微张力摆辊在石墨烯泡沫膜表面向张力偏小的一侧转动直到石墨烯泡沫膜在微张力辊的传动方向两侧所受张力相同；

35、优选地，所述微张力组件还包括位移传感器、主传动辊和主传动辊伺服电机；所述位移传感器设置在微张力摆辊的一侧或两侧，设置成测量微张力摆辊在摆动过程中在石墨烯泡沫膜或/和托底膜的水平面上的位移并发送给微张力控制器；所述微张力控制器监控位移传感器的位移，当所述位移超过设定阈值时，发送转速降低信号给主传动辊伺服电机；所述主传动辊伺服电机设置成控制主传动辊的转速，接收到微张力控制器的转速降低信号时，降低主传动辊的转速直到位移传感器感测的位移不超过设定阈值。

36、根据本发明的一些实施例，所述镜面组件包括至少一对上辊和下辊，所述上辊和下辊均为镜面辊；

37、优选地，所述镜面组件还包括所述镜面控制机构包括:

38、间隙调节控制系统，设置成调节上辊和下辊之间的距离，优选地，所述距离的范围0～5.000mm；优选地，调节精度达到1um；

39、压力调节控制系统，设置成调节上辊和下辊之间的压力，优选地，所述压力的范围为0～20.0mpa；

40、转速调节控制系统，设置成调节上辊和下辊的转动速度，优选地，所述转动速度的范围为0.1～15.0m/min，优选地，转速调节控制系统还设置成调节上辊和下辊的转动方向；

41、优选地，镜面组件还包括光栅感应机构，设置在对辊的进入口上侧，当测量的电信号变化大于设定阈值时，发出停机报警信号。

42、根据本发明的一个方面，所述石墨烯泡沫膜卷材压延设备还包括清洁组件，所述清洁组件用于在辊压传动过程中清洁辊；

43、优选地，所述清洁组件包括海绵，所述海绵贴在辊表面，在辊转动过程中清除辊表面的杂质；

44、优选地，所述清洁组件包括软毛刷，用于刷除辊表面的杂质；

45、优选地，所述清洁组件包括软毛刷、海绵和支架，所述支架一端连接有海绵，所述支架的另一端连接有软毛刷，所述支架设置成使得海绵或软毛刷与上辊和下辊切面接触；优选地，所述支架包括第一连接杆、第二连接杆和第三连接杆，第一连接杆一端与软毛刷连接，第一连接杆的另一端与第二连接杆的一端连接，所述第二连接杆的另一端与第三连接杆的一端连接，所述第三连接杆的另一端与海绵连接；进一步优选地，所述第二连接杆和第三连杆铰接，所述第二连接杆可伸缩，通过第二连接杆的伸缩旋转使得软毛刷刷除上辊和下辊的表面杂质后使得海绵使用防护液擦涂在上辊和下辊；

46、优选地，牵引组件、压花组件或/和镜面组件设置有清洁组件。

47、根据本发明的另一方面，提供一种利用上述石墨烯泡沫膜卷材压延设备进行石墨烯泡沫膜卷材压延的方法，包括：

48、将石墨烯泡沫膜卷材安装到放卷组件；

49、通过放卷组件将石墨烯泡沫膜放卷到压花组件；

50、通过微张力组件调整放卷组件与压花组件之间的张力，通过压花组件进行张力平衡的压花辊压排出石墨烯泡沫膜的气体，传动石墨烯泡沫膜到收卷组件；

51、通过收卷组件对石墨烯泡沫膜收卷。

52、本发明通过压花组件排出石墨烯泡沫膜的气体，通过微张力组件解决辊压过程中由于泡沫膜的厚度大幅度减小因压延延展导致张力不均衡问题，使得压延之后的石墨烯泡沫膜表面没有褶皱，密度更高，致密性更好，防止了石墨烯泡沫膜压延过程中的断裂，良率高。此外，本发明不在石墨烯泡沫膜上打孔，不会破坏石墨烯泡沫膜的外观性能，不会破坏石墨烯泡沫膜的结构，不会对石墨烯泡沫膜的导热性能造成不利影响。