[发明专利]一种三维拉伸制备聚四氟乙烯薄膜的设备及方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种制备聚四氟乙烯(PTFE)薄膜的设备及方法，特别是关于一种三维拉伸制备聚四氟乙烯薄膜的设备及方法。

背景技术

现有技术中，通常采用双向拉伸制备聚四氟乙烯薄膜，其方法为：聚四氟乙烯微粉和液体润滑剂→混合→过筛→成熟→压坯→推压→挤出→压延成基带→脱脂(纵向拉伸)→扩幅(横向拉伸)→烧结定型(固化)→成品膜。通常，聚四氟乙烯基带的脱脂采用单层喂入单节烘箱内，烘箱内设置有三个平行排列的扩幅辊，三个扩幅辊的转速不同，从而实现基带的纵向拉伸；聚四氟乙烯基带的扩幅采用如实用新型专利“塑料薄膜扩幅加热固化装置”(ZL99244710.0)中所述的装置进行，其特点为：采用卤素灯加热，采用梯形扩幅导轨进行扩幅，扩幅导轨上的薄膜夹持器为布铗，布铗在布铗链带动下作圆周运动；聚四氟乙烯基带的烧结定型通常在烘箱内进行，热源为红外线硅板。

上述方法中，聚四氟乙烯基带在扩幅时，伴随有加热系统，由于基带被横向拉伸，拉伸应力由基带两侧逐步向中央传递，因此，造成薄膜呈现出两侧薄、中间厚的趋势，进而造成薄膜横向上厚度的不均匀；为了提高薄膜的均匀性，通常采用卤素灯或其他加热设备对薄膜的两侧和中央进行不同温度的加热，即薄膜中央部位的加热温度高于薄膜两侧部位的加热温度，以便对薄膜的横向拉伸进行温度补充，使薄膜的中央和两侧扩幅均匀，但是实现这种不同温度加热的温度控制装置比较复杂，实现困难，因此，造成温度不能得到精确控制，进而造成薄膜微孔孔径难以控制，加工出的薄膜均匀性差。

本申请人曾申请了发明专利“一种制备双向拉伸的聚四氟乙烯薄膜的设备和方法”(CN101161446A)，该设备单元包括基带喂入单元、纵向拉伸单元、横向扩幅拉伸单元、固化定型单元、冷却单元五部分，可加工一层或多层薄膜，能耗低于传统的设备，微孔控制较好，且制备的薄膜层间粘结好，不容易分层；但实际生产过程中发现在横向扩幅过程中，还是会出现薄膜厚度不均匀的问题，温度控制的实现还是有一定困难。

发明内容

针对上述问题，本发明的目的是提供一种三维拉伸制备聚四氟乙烯薄膜的设备及方法，该设备及方法不需要在扩幅时对薄膜中央和两侧进行不同加热温度的控制，能显著提高薄膜的均匀性，薄膜微孔大小和分布易于控制，装置简单、能耗低、效率高，适用面广。

为实现上述目的，本发明采取以下技术方案：一种三维拉伸制备聚四氟乙烯薄膜的装置，它包括基带喂入单元、纵向拉伸单元、横向扩幅拉伸单元、固化定型单元和冷却单元，其特征在于：所述纵向拉伸单元与所述横向扩幅拉伸单元之间设置弧形拉伸单元，所述弧形拉伸单元包括若干与所述纵向拉伸单元相同的恒温箱，每节所述恒温箱内均设置有若干呈橄榄形的辊轮；所述辊轮两头细中间粗，所述辊轮的中心轴线与所述辊轮的中部凸起部位切线的夹角α为0～75°，且各所述辊轮的中心轴线与所述辊轮的中部凸起部位切线的夹角α沿基带的运行方向逐渐变大。

所述辊轮的中部凸起部位的轮廓线为圆弧线、抛物线、双曲线，以及两斜线之间倒圆角中的一种。

所述辊轮的中心轴线与所述辊轮的中部凸起部位切线的夹角α为10～60°。

所述弧形拉伸单元中的每一所述恒温箱内均设置有1～3个呈橄榄形的辊轮。

上述装置的一种三维拉伸制备聚四氟乙烯薄膜的方法，它包括基带喂入单元、纵向拉伸单元、横向扩幅拉伸单元、固化定型单元和冷却单元，其包括以下步骤：1)在纵向拉伸单元与横向扩幅拉伸单元之间设置弧形拉伸单元；2)将单层或多层基带通过基带喂入单元的一对喂入辊复合后，送入纵向拉伸单元；3)纵向拉伸单元中各个牵引辊的转速沿基带输送方向逐渐变大，将基带逐渐纵向拉伸脱脂后，送入弧形拉伸单元；4)通过弧形拉伸单元中呈橄榄形的辊轮进行向上或向下弧形拉伸，橄榄形的辊轮两头细中间粗，各辊轮的中部凸起沿基带输送方向逐渐变大，即各辊轮的中心轴线与辊轮中部凸起部位切线的夹角逐渐变大，在对基带进行向上或向下弧形拉伸的同时，使基带中部的厚度逐渐薄于两侧的厚度；5)将经弧形拉伸后的基带送入横向扩幅拉伸单元中，通过布铗沿逐渐变宽的布铗导轨运行，将基带逐渐往横向拉伸并往前传送；6)将经横向扩幅拉伸单元得到的薄膜经过固化定型单元和冷却单元后，得到微孔薄膜。

所述步骤4)中，呈橄榄形的辊轮转速为80～1200转/分钟，弧形拉伸单元中的加热温度一致，温度控制在300～400℃之间。