拉伸薄膜生产线挤出系统及静电吸附装置

2020-10-10郭亮亮王秀梅赵瑜伯

制造业自动化 2020年9期

郭亮亮，刘扬，康钊，王秀梅，赵瑜伯

（北京机械工业自动化研究所有限公司，北京 100120）

0 引言

本文中介绍的是应用在BOPET光学膜生产线的挤出系统和静电吸附装置，该套挤出系统广泛运用到多个项目，并成功生产出高端光学膜，打破了只有国外设备生产高端光学膜产品的垄断。静电吸附装置具有制造成本低、使用方便等优点，被广泛应用于BOPET光学膜行业和BOPP锂电池隔膜行业。它对于提升生产线速度、改善薄膜表面质量是不可缺少的关键部件，本装置为连续移动型线状电极附片装置。在伺服电机驱动下，可以在直线导轨上平稳的同步前后移动和定位。下面结合附图对其结构原理和工作原理进行具体的描述。

1 挤出系统的组成及介绍

挤出系统主要由挤出机、计量泵、过滤器（熔体管线）、模头组成。挤出系统主要是将配送系统输送来的原料熔融挤出，通过计量泵控制熔体的供给量，再经过精过滤除去可能存在的杂质，最后熔体经模头唇口流出，成为具有一定宽度和厚度的高温熔体。

1.1 挤出机

型式：250单螺杆式挤出机；挤出能力：最大2300kg/h；

挤出机螺杆直径，L/D：40/1；螺杆转速：～70r/min；

加热/冷却区数量：加热11区、冷却10区；加热方式：电加热器；

加热功率：250kw；冷却方式：风冷；

主机传动功率AC 2x480kw 1500rpm；粗过滤：多孔板（挤出机出口）。

双向拉伸PET光学膜生产要求挤出机的挤出量稳定，出口压力波动范围小，熔体不发生过热和降解，使薄膜产品质量达到高水平。这就要求挤出均匀、熔体温度均匀、塑化均匀，消除气泡，料流无脉动，以及功率消耗低等。

图1 挤出系统

图2 挤出机

挤出机的温控精度：±1℃；

熔体温度：≤265℃；

出口处的熔体温度波动：±1℃；

出口处的熔体压力波动：±1.5kg/cm3；

熔体铸成的厚片色泽均匀，无晶点、无气泡、无黄色斑点。

1.2 计量泵（如图3所示）

图3 计量泵

为了提高生产效率和便于生产操作，本套挤出系统中采用的计量泵带有排料口，可以帮助操作者在生产过程中，快速地排出由挤出机产生的气泡。

1.3 过滤器：（如图4所示）

图4 过滤器

1.4 熔体管线

熔体管道是连接挤出机、计量泵、过滤器、模头重要部分，设计极为关键。任何熔体的温度或速度的不均匀都会影响到模头内的熔体分布，从而导致薄膜的误差。

设计时尽量缩短熔体管道的长度，尽量不用弯头。

采用热油加热应避免熔体管道产生过热或过冷，导致熔体塑化不均匀，熔体管导热油出入口为三层结构以保证加热均匀，防止死角。

为流经管道的熔体得到充分搅拌均匀，熔体管线内部配有静态混合器装置，活动式，方便拆卸。

主、辅挤出系统各有1套独立的热油循环装置，分别给过滤器和熔体管提供热源。该装置主要由循环泵、过滤器、加热器、调节阀、阀门、高位槽、油气分离装置及管道等组成。

1.5 模头（如图5所示）

图5 单流道衣架式T型自动模头

主、辅挤出的熔体通过连接块流入三层结构的分配器，经分配器流入内部流道镀铬、唇口永峰镀层，重型模身，模头为衣架式T型单层，采用最新研制的全自动模头，可以通过热膨胀螺栓精确调整唇口开度。模头熔体流道应该是光滑、流线型的。模头本体安装在重型稳固的横梁上，以减少模头的振动。模头顶部装有排气罩，用于排除熔体的热量及低分子挥发物，排气管接至室外。

2 静电吸附装置的组成及介绍

静电吸附装置主要由放丝箱、收丝箱、边部绝缘护套、机架、导轨、横向移动系统、垂直移动系统、导电滑环、高压电源、控制系统等组成。

静电附片装置的收放丝箱体、丝轮轴以及箱体内的所有零部件（丝轮为铝合金）均采用高强度绝缘材料－共聚甲醛（POM）制成，共聚甲醛俗称赛钢，既具备金属材料的强度、刚度，又具备非金属材料的绝缘性能，可以很好地保证静电附片装置的高电压、低电流的特性。

3 结构原理及工作原理

图6为静电吸附装置结构示意图，包括静电吸附丝、放置静电吸附丝的放丝盘和收集静电吸附丝的收丝盘组件，还包括两套调节机构，其一水平调节组件，包括水平放置的第一导轨，连接这一导轨上的丝杠机构和驱动丝杠机构的电机。其二垂直调节组件，包括升降机构，升降机构与放丝盘组件和收丝盘组件相连接。支撑架组件，包括滑动设置于第一导轨上的支撑臂，和垂直设置于支撑臂上的第二导轨；其中升降机构固定在支撑臂上，升降机构带动放丝盘组件和收丝盘组件沿第二导轨移动，支撑臂还连接在丝杠机构上，电机驱动丝杠机构带动支撑臂沿第一导轨移动。

图6 静电吸附装置结构示意图

图7为丝盘组件，丝盘组件包括绝缘盒，静电吸附丝放置于绝缘盒内。静电吸附装置还包括连接在绝缘盒外壁的护管伸缩组件，护管伸缩组件包括，护管、套管头、齿轮齿条组件、滑键及伸缩调钮，将套管头连接在绝缘盒上，齿轮齿条组件连接在套管头上，护管连接在齿轮齿条组件上，其中静电吸附丝从护管中导出，齿轮齿条组件在滑键上滑动并带动护管伸缩，通过齿轮齿条组件调节护管伸出长度，确保片材边部整齐又不过厚。

图7 丝盘组件

导电滑环安装在放丝箱的绝缘轴上，转体与金属放丝轮相连，壳体引线伸出放丝箱与高压电源相连，高压电流通过钼丝传到放丝轮上，保证在钼丝运行过程中电流不间断的作用。如图8结构图所示，收丝采用步进电机、精密行星齿轮减速机驱动，同时在收丝轮前配有摆线器，摆线器结构为伞齿轮组加凸轮摇杆机构构成，保证收丝排列整齐。放丝轴配有永磁铁制动器，可无级手动调节制动力矩，以保证收丝张力。边缘绝缘护套的位置可以通过齿轮齿条调节装置，在线调节其伸出长度，确保片材边部整齐又不过厚。极丝的材料为直径0.16mm的钼丝，工作电流为2～5毫安，电压为6KV～12KV。