专利名称:易浸型聚丙烯薄膜平膜生产工艺的制作方法
本发明涉及一种双轴定向易浸型(R型)聚丙烯薄膜平膜工艺，采用这种薄膜作为电力电容器的固体绝缘介质时对液体绝缘介质易浸。
电力电容器用的绝缘材料国际上由纸转为聚丙烯膜，而以往的电容器将电介质绝缘纸与平滑的(S型)聚丙烯薄膜重选起来，利用绝缘纸使电极和电介质或者电介质之间以油浸渍，消除了放电劣化有关的空隙，由于聚丙烯薄膜具有很高的耐压特性，如果再给以油浸，那么仅用薄膜即能构成电介质，对于这样的全膜电容器，在得到最高的电气特性的同时，使得设计变成小型的经济。因此，国际上均致力研究易浸型(R型)聚丙烯电工膜。
以往生产双轴定向易浸型(R型)聚丙烯薄膜采用管膜法，而管膜法在生产超薄型的聚丙烯薄膜上难度很大，管膜法机组的速度和厚薄幅度受到限制，其管膜法机组的速度尚未超过100米/分，幅宽未超过4米并不能生产超薄型8μ以下膜;管膜法采用纵横拉伸一同进行，工艺条件苛刻，变更的自由度小。况且管膜法生产的易浸型聚丙烯薄膜厚度均匀性和尺寸的稳定性都较差。利用双轴定向拉伸平膜法生产光膜(S型)聚丙烯薄膜绝缘介质作为电力电容器虽然具有高场强，低损耗等一系列优点，但是当与液体介质相浸时，光膜(S型膜)具有明显的缺点，即浸渍性能很差，严重影响电力电容器质量，由此提出了在平膜法生产双轴定向拉伸聚丙烯薄膜的基础上研究实现由S膜变为R膜的必要性。
本发明的目的是提供一种双轴定向拉伸平膜生产工艺，使生产出来的聚丙烯薄膜作为电力电容器材料能浸渍透绝缘液体，消除气泡和去掉与放电放关的障碍，提高电力电容器的抗张强度，击穿电压，介质损耗等各项指标。
本发明的基本依据是在理论上R型薄膜是以两面不同的结晶形态为基础的。高聚物从熔融状态下的冷却结晶一般为球晶，等规聚丙烯的球晶体比其它高聚物多，计有a、β、γ、δ和拟六方五种形态，最稳定的结构是α态，它是单斜晶系;γ态属三斜晶系，熔点比α态低，它只有在分子量低、分子活动性很高时才能得到;δ态不一定是间规聚丙烯，在无定型多的式样中可看到。拟六方态是在等规聚丙烯熔融急冷到70℃或在70℃以下进行冷拉伸才会生产，这种结构是不稳定的，在70℃以上热处理时就会由固相转变成α态。β态为六方晶系，在128℃以下生成，熔点在145～150℃，计算密度为0.939克/厘米3，在其熔点以上进行热处理时会全部熔解，再结晶成α态。本发明在各个加工环节中，目的是在生成β态的球晶后，避开其熔点以上温度，使其不转变为α态，由于α态在约138℃产生，因此，R型膜两面晶态生成的温度条件相差约10℃，同时，在100～130℃的情况下，β态的结晶量大于α态的结晶量，且聚丙烯在120℃至130℃附近结晶速度最大。一般说来，要使结晶态为β态，有两种方法，一种是依靠温度梯度控制，另一种是加入容易生存六方晶系的成核剂，本发明采用的方法是前者的方法。需要加以说明的是，上述温度均为理论温度，实际上由于不能直接测定厚片、薄膜的温度，因此本发明的加工工艺温度，实际上是加热介质的温度，它与理论温度相差一个△t，△t的大小在加热温度稳定的情况下，不仅与生产速度即传热系数等有关，同时还与树脂的等规度，结晶度等因素有关，因此在操作中密切注意成品的情况，适当地调节工艺温度是重要的一环。
下面着重说明本发明提出的双轴定向生产易浸型聚丙烯薄膜平膜工艺。
聚丙烯颗粒树脂经过塑料干燥机干燥预热，预热温度通常在80～100℃，最好为90℃。干燥后的粒料送于塑料挤出机，通过挤出机将熔融的聚丙烯树脂挤出。选择挤出温度时，不仅应当选择合适的温度和避开分解温度Td，而更重要的是必须为下一工序创造良好工艺条件，因为挤出熔融物料经过模口成形，成形过程必须经过热交换，要使热交换稳定，定型厚片适宜拉伸工艺，必须做到物料塑化良好、均匀。为了分别控制各段的温度，本发明采用铸铝电加热套加热。分八段控制温度进料段温度为120～140℃，压缩一段为160～180℃，压缩二段为200～220℃，压缩三段为240～260℃，塑化一段为240～260℃，塑化二段为250～260℃，塑化三段(计量段)为250～260℃，混炼段为260～280℃。温度控制可自动调节，也可以手动调节。采用上述挤出温度可以避免产生难以拉伸的鱼眼点并可使厚片急冷成型减少温差，有利于生成β态球晶。为了保护产品的纯净，挤出后的熔融树脂经过过滤器过滤，为了使挤出机挤出熔融树脂内外层温度更均匀，经过静态混合器充分混合，反复分割，经向内外交叉流动达到各向温度比较均匀一致，其温度控制在260～280℃。待树脂温度降至240～250℃进入衣架式成型机头挤出厚片，厚片在温度为10～45℃范围内急冷，通常是25～40℃急冷，整个机头模上温度亦保持在240～250℃出片。厚片成型机采用双辊双面冷却成型，有意识的造成具有两相并存的特别结构状态，厚片成型机车速为5米/分，机头流出的熔融树脂先经小冷却滚筒，后转入大冷却滚筒。小冷辊直径为320毫米，进水用恒温玻璃钢冷却塔控制进水温度为20～22℃，辊面温度在25～35℃。大冷辊直径为1000毫米，进水温度为40～42℃，辊面温度在40～60℃之间。厚片成型冷却后，温度为45～50℃。然后进入纵向拉伸机内预热达到拉伸温度，同时要求整个厚片各部分均匀预热并进行纵向拉伸，拉伸倍数为4～7倍。纵向拉伸时对两面的厚度采用不同温度的预热，使一面生成α结晶，一面生成β结晶。因此采用预热辊筒6个分别控制预热温度，其上滚筒1为110～120℃，下滚筒1为110～120℃，上滚筒2为145～155℃，下滚筒2为110～120℃，上滚筒3为150～160℃，下滚筒3为155～165℃。拉伸辊一个为快速辊，其快速辊组加热介质均控制在40～50℃之间，一个预热辊组均用恒温油加热箱输送恒温油加热，齿轮泵作输送设备，快速辊可用水作加热或冷却介质。另外，为防止厚片局部预热不足而使横拉伸的薄膜出现局部增厚影响厚度的均匀性和卷绕性能，在纵向拉伸机的单面设立远红外辅助加热器。
经过纵向拉伸机拉出的厚摸立即进入横向拉伸，其拉伸温度比纵向拉伸提高10～30℃，使厚片均匀拉薄，同时在保持张力状态下，拉制薄膜的定型温度，使热定型后薄膜冷却以保持尺寸的稳定性。横向拉伸膜两面的温差采用热风循环系统还有远红外辅助加热。在横向拉伸机的烘箱上段和拉伸段安装远红外辅助加热器，采用轴向风机向加热器鼓风，使热风加热厚片或薄膜造成上下两面温差为3～10℃。横向拉伸包括膜的预热，拉伸和热定型段，预热段温度为165～175℃，拉伸段为162～170℃，热定型段为168～176℃，定型后的粗化温度高于拉伸温度5～15℃。薄膜的宽度用调幅机构加以改变，在横向拉伸机的尾部收膜拉开的边部切去并有收边装置，出横向拉伸机后已形成R型薄膜，经后处理机即可进入自动切割上卷机和收卷机。
本发明与已有的管膜法生产易浸型聚丙烯薄膜比较具有突出的优点(1)有利高速阔幅，平膜法机组的速度高达200米/分，幅宽可达6米，薄度可达8μ～4μ，而管膜法其速度和厚薄度幅宽受到限制。(2)平膜法纵横拉伸分别进行，工艺条件变更的自由度大，可分别对各自出现的问题加以调整工艺参数。而管膜法纵横拉伸一同进行，工艺条件苛刻，变更的自由度小。(3)生产薄膜厚度均匀和范围大，平膜法厚度公差可达±5%，而管膜法一般为±10%。(4)尺寸稳定性好，平膜法采用多次定型热处理最后的变形小。
本发明生产的易浸型聚丙烯薄膜不仅可作为电力电容器材料，同时亦可广泛用于电讯电容器及各种干式电容器。
本发明的最佳实施例如下本发明采用的设备是SL-2500双轴定向拉伸聚丙烯生产线。聚丙烯树脂的干燥采用SDG-200型塑料干燥机，电热功率为12.6千瓦，鼓风干燥，其温度控制为90±2℃，时间为15分钟。干燥后的粒料以气流输送至挤出机，挤出机为SJ-150型，长径比为25∶1。分八段控制温度进料段为120±4℃，压缩一段为160±4℃，压缩二段为200±3℃，压缩三段为240±3℃，塑化一段为240±2℃，塑化二段为250±2℃，塑化三段为250±2℃，混炼段为260±2℃。熔融树脂挤出后经过过滤和混合进入成型机头，其过滤温度为260±2℃，混合温度为250±2℃。成型机头的温度控制在240±2℃。出料的速度在生产厚12μ的薄膜时其螺杆转速为25转/分。从成型机头挤出的厚片进入厚片成型机冷却成型，厚片成型机车速为5米/分，其大小冷辊采用不同温度，小冷辊直径为320毫米，进水温度20～22℃，出水温度提高3℃，大冷辊直径为1000毫米，进水温度比小冷辊提高20℃。厚片成型后经储片器过渡进入纵向拉伸机，纵向拉伸机预热辊筒6个，其薄膜在预热辊筒上穿进时应控制上下两面辊筒温度，其上辊筒1的温度为110℃，大辊筒1的温度为110℃，上滚筒2的温度为145℃，下滚筒2的温度为110℃，上滚筒3的温度为150℃，下滚筒3的温度为155℃。预热辊筒的直径均为600毫米，全部采用油加热，在预热辊筒下面采用远红外辅助加热，其功率为6千瓦。快速辊组的温度全部控制为40℃，其直径均为300毫米。纵向拉伸倍数为5.5。从纵向拉伸机进入横向拉伸机后，经过预热、拉伸和热定型段。预热段温度为172℃，拉伸段温度为168℃，热定型段温度为173℃，所有加热上下面温差为3℃，在预热段采用远红外单面加热，功率为10千瓦，横向拉伸倍数为8倍。从横向拉伸机拉出的薄膜已是易浸型薄膜，经切边后再经过后处理机进入收卷机，在后处理时冷却辊通以20℃冷水冷却。已经过横拉伸风冷的薄膜，在张力状态下收卷，以保持较好的尺寸稳定性。本发明的最佳实施例拉膜工艺及聚丙烯易浸型薄膜的性能归纳如表1所示。
表1 拉膜工艺及聚丙烯薄膜性能
权利要求
1.一种双轴定向易浸型聚丙烯薄膜平膜生产工艺，由原料预热，挤出，过滤混合，机头挤出，厚片急冷成形，纵向拉伸，横向拉伸，热冷处理，收卷过程组成，其特征在于(a)聚丙烯颗粒预热温度为80～100℃，(b)挤出时采取分段控制温度，挤出机温度为120～280℃，(c)过滤混合温度为240～280℃，(d)成型机出片温度为240～250℃，(e)厚片成型机两辊采用不同温度冷却，小冷辊表面温度为25～35℃，大冷辊表面温度为40～60℃，(f)纵向拉伸对厚片上下两面采用不同温度控制，上滚筒1为110～120℃，上滚筒2为145～155℃，上滚筒3为150～160℃，下滚筒1为110～120℃，下滚筒2为110～120℃，下滚筒3为155～165℃，并且上滚筒预热面另设辅助加热，(g)横向拉伸采用热风系统和补助加热控制厚片或薄膜上下两面温差为3～10℃。
2.据权利要求
1所述的易浸型聚丙烯薄膜平膜生产工艺，其特征在于横向拉伸时定型段温度高于拉伸段温度3～15℃。
专利摘要
易浸型聚丙烯薄膜平膜生产工艺，它是利用生产非易浸型聚丙烯薄膜生产线改变工艺温度来实现的。本发明的聚丙烯颗粒预热温度为80～100℃，过滤混合温度为240～280℃，厚片成型机两面采用不同温度冷却，纵向提伸时对厚片上下两面不同温度控制，横向提伸采用热风循环系统并另有红外补助加热控制厚片或薄膜上下两面温差为3～10℃，定型段温度比拉伸段温度提高3～15℃。薄膜厚度为8μ-4μ，厚度公差可达±5％。本发明生产的易浸型聚丙烯薄膜不仅可作为电力电容器材料，同时亦可广泛用于电讯电容器及各种干式电容器。
文档编号C08J5/18GK86100352SQ86100352
公开日1986年7月16日 申请日期1986年1月31日
发明者曹贤民, 陈锦荣 申请人:曹贤民, 陈锦荣导出引文BiBTeX, EndNote, RefMan