专利名称：微孔膜生产方法及其设备的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种微孔膜的生产方法及其设备，尤指一种用于电池隔离膜的微孔膜的生产方法及其设备。
背景技术：
目前锂电池隔膜的生产方法主要分为两类干法制备与湿法制备。干法制备是指聚合物熔体首先通过熔融挤出得到单向管状取向膜，然后通过热处理提升材料的结晶结构，其次通过拉伸形成大量的微孔结构，最后在高温下热定型释放出内应力得到收缩率小的微孔膜。湿法制备是将高聚物与高沸点的化合物混溶形成均相溶液，然后经过押出、拉伸、萃取溶剂，最后经干燥得到微孔隔离膜。干法制备与湿法制备都需要经过拉伸形成微孔隔离膜。 实际生产中，于拉伸之前会将熔融挤出(或押出)的坯料膜材卷绕固定于放卷轴上再进行拉伸工艺。由于放卷轴承受压力限制，只可承受一定重量的卷料，但实际生产可能不止需要一卷坯料膜材，因此，会经常性地换一卷新的坯料膜材于放卷轴上，并将前一卷正进行拉伸的坯料膜材的卷尾与新的一卷坯料膜材的卷首进行接合，以便连续生产。传统的接膜方式为人工缠结薄膜，或双面胶或涂布胶进行接合。薄膜缠结会使得薄膜很长一段不能平展开，导致卷料的损耗，降低了生产率，此外，由于缠结会产生大的接头，轧辊需要打开，待接头过后合上，会影响到制程的稳定；拉伸过程中速差产生的张力可能会导致双面胶或涂布胶接合方式形成断膜现象，最终会影响制程稳定，若是待接合点出了热拉伸烘箱再设置拉伸速差，同样会降低生产率。
发明内容
因此，本发明的目的之一在于提供一种接膜方法，以解决上述微孔膜制备过程中的技术问题。本发明提供一种微孔膜生产方法，用于第一膜材与第二膜材的连续生产，其特征在于该方法包括步骤A.薄膜押出该第一膜材与该第二膜材；步骤B.连接该第一膜材与该第二膜材形成连接膜材；步骤C.拉伸该第二膜材。作为进一步可选的技术方案，在步骤B中，该方法具体包括步骤D.叠置该第一膜材的卷尾于该第二膜材的卷首；步骤E.热封该第一膜材与该第二膜材的叠置处。作为进一步可选的技术方案，在步骤B中，该方法具体包括步骤F.叠置一段第三膜材于该第一膜材的卷尾及该第二膜材的卷首；步骤G.热封该第一膜材与该第三膜材的叠置处及该第二膜材与该第三膜材的叠置处。作为进一步可选的技术方案，在步骤B后该方法还包括冷却该连接膜材至室温。作为进一步可选的技术方案，该方法为干式制备法，在步骤B前该方法还包括热处理该第一膜材与该第二膜材；步骤C所述的拉伸为冷拉伸。作为进一步可选的技术方案，该第一膜材处于拉伸步骤，该第二膜材已完成热处理步骤待进行拉伸步骤。作为进一步可选的技术方案，该方法为湿式制备法，步骤C所述的拉伸为单轴拉伸或双轴拉伸。作为进一步可选的技术方案，该第一膜材处于拉伸步骤，该第二膜材已完成薄膜押出步骤待进行拉伸步骤。本发明提供一种微孔膜生产设备，该设备包含热封机。作为进一步可选的技术方案，该设备包含拉伸机，该拉伸机前设置有放卷轴，进行接膜时，该热封机设置于放卷轴与该拉伸机之间；接膜结束时，该热封机离开该放卷轴与该拉伸机之间的位置。与现有技术相比，本发明的接膜方法通过将第一膜材与第二膜材直接进行热封接合，或通过第三膜材将第一膜材与第二膜材进行连接，实现了微孔膜生产中换卷过程的连 续生产，提高了制程的稳定性与生产效率。
图I为本发明干法制备微孔膜的一实施例的示意图。图2为本发明干法制备微孔膜的一实施例的流程图。图3A与图3B为本发明干法制备微孔膜的另一实施例的示意图。图4为本发明干法制备微孔膜的另一实施例的流程图。图5为本发明湿法制备微孔膜的一较佳实施例的流程图。图6为本发明湿法制备微孔膜的另一较佳实施例的流程图。
具体实施例方式为使对本发明的目的、构造、特征、及其功能有进一步的了解，兹配合实施例详细说明如下。本发明所述实施例的微孔膜是以电池隔离膜为例来进行说明，于其它实施例中，本方法亦适用于其它种类的微孔膜(如过滤、超滤等所用过滤膜)。以下皆以电池隔离膜的生产方法为例来进行说明，不再赘述。请参考图1，图I为干法制备微孔膜的一实施例的示意图。本发明的微孔膜生产方法用于第一膜材10与第二膜材20的连续性生产，第一膜材10夹持于冷拉伸机的轧辊3内，且第一膜材10亦已完成薄膜押出和热处理步骤，正处于冷拉伸步骤中，第一膜材10的前端卷料已进行或正处于冷拉伸工艺，而其卷尾则是未进行拉伸的坯料；实际生产中冷拉伸机的轧辊可能不止一组，本发明实施例皆以一组示意，且冷拉伸机机台前可能还有其它一些细微机构，此处亦未示出，即此处以一组轧辊3来示意冷拉伸机。第二膜材20缠绕于设置在冷拉伸机前的放卷轴I上，且第二膜材20已先后经过薄膜押出和热处理步骤，待进行冷拉伸步骤，第二膜材20是整卷未进行拉伸的坯料。以下即详细说明本方法连续生产第一膜材10与第二膜材20的具体生产流程。请参考图2，图2为本发明干法制备微孔膜的一实施例的流程图，具体包括以下步骤101 :薄膜押出第一膜材10与第二膜材20。
102 :热处理第一膜材10与第二膜材20。103 :叠置第一膜材10的卷尾于第二膜材20的卷首。如图I所示，第一膜材10的卷尾叠置于第二膜材20的卷首之上，当然，实际生产时亦可以将第二膜材20的卷首叠置于第一膜材10的卷尾之上。104 :热封第一膜材10与第二膜材20的叠置处，形成连接膜材。如图I所示，步骤103结束后，将热封机2移至放卷轴I与冷拉伸机的轧辊3之间的第一膜材10与第二膜材20的叠置处，开启热封机2，加热至封口温度将叠置处的膜材进行热压封口(即接膜)，使得第一膜材10与第二膜材20形成连接膜材。封口温度与第一膜材10及第二膜材20的材质相关。当第一膜材10与第二膜材20为相同材质时,热封温度需高于第一膜材10或第二膜材20的玻璃化温度，且低于第一膜材10或第二膜材20的熔点温度+10°C。举例来说， 假设第一膜材10的玻璃化温度为110°C，熔点为130°C，则热封温度的范围在110°C -140°C内。当第一膜材10与第二膜材20为不相同材质时，为达到第一膜材10与第二膜材20能够经加热熔合封口的目的，且考虑到生产微孔膜常用的材质性质，第一膜材10与第二膜材20的熔点需相差在40°C以内，当然，于实际生产中，对于其它不同材质的膜材进行接膜时，该熔点差并不以此为限。第一膜材10与第二膜材20其中之一具有较高熔点，于本实施例中，第一膜材10为具有较高熔点者，且亦具有较高的玻璃化温度，则热封温度高于第一膜材10的玻璃化温度且低于第一膜材10的熔点+10°C。假定第一膜材10的熔点为135°C、玻璃化温度为100°C，则热封温度在100°C _145°C之间。于其它实施例中，亦可以存在第二膜材20同时具有较高熔点与较高玻璃化温度，或第一膜材10其中之一具有较高熔点，其中另一具有较高玻璃化温度的情形，而热封温度则是以高于该较高玻璃化温度且低于该较高熔点+10°C来选取。105 :冷却连接膜材至室温。封口后的第一膜材10与第二膜材20需要先冷却至室温，待第一膜材10与第二膜材20的卷尾与卷首的叠置处的膜材稳定结合，才能进行后续的拉伸工艺，以防叠置处的膜材被拉伸致剥离。步骤105完成后，热封机2离开放卷轴I与冷拉伸机的轧辊3之间的位置，以避免阻碍第一膜材10与第二膜材20的后续生产。上述步骤103至步骤105即完成了连接第一膜材10与第二膜材20形成连接膜材的步骤，需要说明的是，在进行上述两膜材的连接步骤时，第一膜材10的前端卷料已进行冷拉伸步骤，而第二膜材20则已完成热处理步骤，正待进行冷拉伸，第一膜材10的卷尾与第二膜材20的卷首连接后形成了连接膜材，。106 :冷拉伸第二膜材20。此处需要说明的是，出于防剥离及第一膜材10与第二膜材20材质等的不同带来的拉伸速差的不同，对于连接膜材的叠置处及其附近膜材不设置速差进行拉伸，而是在该叠置处及其附近轧辊以相同速度带动叠置处的膜材，例如待该叠置处过后Im左右开始设置速差，对第二膜材20进行拉伸。当然，于实际生产中，需视第一膜材10与第二膜材20的结合程度来确定在叠置处过后多远距离再设置速差。107 :依次热拉伸与热定形第一膜材10与第二膜材20。上述步骤即完成了干法制备微孔膜的连续生产过程。请参看图3A与图3B，图3A与图3B为本发明干法制备微孔膜的另一实施例的示意图。与图I所示实施例不同之处在于，本实施例在第一膜材10与第二膜材20进行连接时，引入了一小段第三膜材30 (如图3A与图3B中阴影部分所示)。具体请参考图4，图4为本发明干法制备微孔膜的另一实施例的流程图，详细叙述了本实施例中，第一膜材10与第二膜材20的连接，具体包括201 :薄膜押出第一膜材10与第二膜材20。202 :热处理第一膜材10与第二膜材20。203 :叠置一段第三膜材30于第一膜材10的卷尾与第二膜材20的卷首之上。204 :热封第一膜材10与第三膜材30的叠置处及第二膜材20与第三膜材30的叠置处。
本实施例中，第三膜材30的长度需要以既与第一膜材10的卷尾重叠又与第二膜材20的卷首重叠为宜，如图3A与图3B所示，使得热封机2足以能够将第一膜材10与第三膜材30的叠置处热压封口(连接)到一起，且将第二膜材20与第三膜材30的叠置处热压封口到一起，达到将第一膜材10与第二膜材20通过第三膜材30连接起来的目的。在完成步骤203后，需将热封机2移至放卷轴I与轧辊3之间的膜材叠置处，分别对第一膜材10与第三膜材30的叠置处及第二膜材20与第三膜材30的叠置处进行接膜。于本实施例中，热封温度由第一膜材10、第二膜材20与第三膜材30的玻璃化温度与熔点决定。具体来讲，第一膜材10、第二膜材20与第三膜材30其中之一具有较高的玻璃化温度及较高的熔点，且第一膜材10、第二膜材20与第三膜材30的熔点温度相差在40°C以内，第一膜材10、第二膜材20与第三膜材30其中之一具有较高玻璃化温度，则热封温度高于该较高玻璃化温度且低于该较高熔点+10°C。于本实施例中，第一膜材10具有较高的熔点，且同时具有较高的玻璃化温度，假设第一膜材10的玻璃化温度为100°C、熔点为135°C，则热封温度范围为100°C -145°C。于其它实施例中，亦可能存在第二膜材20或第三膜材30同时具有较高的玻璃化温度与熔点，或第一膜材10、第二膜材20与第三膜材30其中之一具有较高的熔点，其中另一具有较高玻璃化温度的情形，而热封温度则仍是以高于该较高玻璃化温度且低于该较高熔点+10°C来确定。因此，本实施例所述的以第三膜材30来连接第一膜材10与第二膜材20的方法相较图I所示的第一膜材10与第二膜材20直接连接的方法具有更佳的实用性能，尤其是在第一膜材10与第二膜材20的熔点不同时，选用一种熔点介于第一膜材10与第二膜材20之间的第三膜材30，可使得第一膜材10与第二膜材20的连接更为坚固。205 :冷却连接膜材至室温。步骤205完成后，热封机2离开放卷轴I与冷拉伸机的轧辊3之间的位置，以避免阻碍第一膜材10与第二膜材20的后续生产。206 :冷拉伸第二膜材20。207 :依次热拉伸与热定形第一膜材10与第二膜材20。请参考图5，图5为本发明湿法制备微孔膜的一较佳实施例的流程图。本发明湿法制备微孔膜的具体步骤如下301 :高分子材料与溶剂混炼。302 :薄膜押出第一膜材10与第二膜材20。303 :叠置第一膜材10的卷尾于第二膜材20的卷首。
304 :热封叠置处的膜，形成连接膜材。305 :冷却连接膜材至室温。步骤303至步骤305与步骤103至步骤105的实施方法及设备的位置变化基本相同，即第一膜材10与第二膜材20的叠置、热压封口、封口温度的确定等与前述实施例遵循相同方法。区别在于本实施例为湿法制备微孔膜的方法，所使用的设备与干法制备时有所不同，请参看图1，本实施例仍以图I对本实施进行说明。本实施例所用设备皆为习知的湿法制备微孔膜所用的设备，即轧辊3为习知的湿法制备微孔膜常用的单轴拉伸或双轴拉伸用拉伸机的轧辊，放卷轴I亦是采用习知设备，而热封机2则与上述实施例中的热封机相同。另一区别在于第一膜材10与第二膜材20在接膜时所处的状态较前述实施例不同 。在进行步骤304时，第一膜材10的前端卷料正处于单轴拉伸或双轴拉伸步骤，而第二膜材20则已完成薄膜押出步骤待进行单轴拉伸或双轴拉伸。经过上述步骤形成连接膜材后，再对第一膜材10及第二膜材20进行湿法制备的后续步骤。306 :单轴或双轴拉伸第二膜材20。307 :依次溶剂萃取及干燥第一膜材10与第二膜材20。图6为本发明湿法制备微孔膜的另一较佳实施例的流程图。本实施例的流程与图5所示流程基本相同，不同在于在对第一膜材10与第二膜材20进行连接时亦弓I入了一段第三膜材30。请同时参照图3A与图3B，此时图3A与图3B中所示放卷轴I、拉伸机轧辊3皆为习知的湿法制备微孔膜所用的设备，热封机2则与上述实施例所用热封机相同。本实施例具体步骤如下401 :高分子材料与溶剂混炼。402 :薄膜押出第一膜材10与第二膜材20。403 :叠置一段第三膜材30于第一膜材10的卷尾与第二膜材20的卷首之上。404 :热封第一膜材10与第三膜材30的叠置处及第二膜材20与第三膜材30的叠置处。405 :冷却连接膜材至室温。406 :单轴或双轴拉伸第二膜材20。407 :依次溶剂萃取及干燥第一膜材10与第二膜材20。综上所述，本发明提供的微孔膜生产方法通过将第一膜材10与第二膜材20直接进行热封接合，或通过第三膜材30将第一膜材10与第二膜材20进行连接，实现了微孔膜生产中换卷过程的连续生产，提高了制程的稳定性与生产效率。本发明已由上述相关实施例加以描述，然而上述实施例仅为实施本发明的范例。必需指出的是，已揭露的实施例并未限制本发明的范围。相反地，在不脱离本发明的精神和范围内所作的更动与润饰，均属本发明的专利保护范围。
权利要求
1.一种微孔膜生产方法，用于第一膜材与第二膜材的连续生产，其特征在于该方法包括: 步骤A.薄膜押出该第一膜材与该第二膜材； 步骤B.连接该第一膜材与该第二膜材形成连接膜材； 步骤C.拉伸该第二膜材。
2.如权利要求I所述的微孔膜生产方法，其特征在于在步骤B中，该方法具体包括 步骤D.叠置该第一膜材的卷尾于该第二膜材的卷首； 步骤E.热封该第一膜材与该第二膜材的叠置处。
3.如权利要求I所述的微孔膜生产方法，其特征在于在步骤B中，该方法具体包括 步骤F.叠置一段第三膜材于该第一膜材的卷尾及该第二膜材的卷首； 步骤G.热封该第一膜材与该第三膜材的叠置处及该第二膜材与该第三膜材的叠置处。
4.如权利要求I所述的微孔膜生产方法，其特征在于在步骤B后该方法还包括冷却该连接膜材至室温。
5.如权利要求I所述的微孔膜生产方法，该方法为干式制备法，其特征在于在步骤B前该方法还包括热处理该第一膜材与该第二膜材；步骤C所述的拉伸为冷拉伸。
6.如权利要求5所述的微孔膜生产方法，其特征在于该第一膜材处于拉伸步骤，该第二膜材已完成热处理步骤待进行拉伸步骤。
7.如权利要求I所述的微孔膜生产方法，该方法为湿式制备法，其特征在于步骤C所述的拉伸为单轴拉伸或双轴拉伸。
8.如权利要求7所述的微孔膜生产方法，其特征在于该第一膜材处于拉伸步骤，该第二膜材已完成薄膜押出步骤待进行拉伸步骤。
9.一种微孔膜生产设备，其特征在于该设备包含热封机。
10.如权利要求9所述的微孔膜生产设备，该设备包含拉伸机，该拉伸机前设置有放卷轴，其特征在于进行接膜时，该热封机设置于放卷轴与该拉伸机之间；接膜结束时，该热封机尚开该放卷轴与该拉伸机之间的位置。
全文摘要
本发明提供一种微孔膜生产方法及设备，用于第一膜材与第二膜材的连续生产，其特征在于该方法包括步骤A.薄膜押出该第一膜材与该第二膜材；步骤B.连接该第一膜材与该第二膜材形成连接膜材；步骤C.拉伸该第二膜材。本发明的微孔膜生产方法通过将第一膜材与第二膜材直接进行热封接合，或通过第三膜材将第一膜材与第二膜材进行连接，实现了微孔膜生产中换卷过程的连续生产，提高了制程的稳定性与生产效率。
文档编号H01M2/14GK102881852SQ20121036997
公开日2013年1月16日 申请日期2012年9月28日 优先权日2012年9月28日
发明者詹福兴, 秦春虎 申请人:达尼特材料科技(芜湖)有限公司