[发明专利]基于鞍形曲面过渡的薄膜无级双向拉伸方法

说明书

技术领域

本发明涉及高分子材料加工技术领域，特别涉及一种基于鞍形曲面过渡的薄膜无级双向拉伸方法及装置。

背景技术

采用双向拉伸技术生产塑料薄膜，可以提高薄膜的机械性能，降低对气体、水汽等的渗透性，提升薄膜的透明度、表面光泽度等光学性能，缩小厚度偏差、提高尺寸均匀性。

目前，生产双向拉伸薄膜的加工工艺可以分为两大类：双膜泡法和拉幅加工法。双膜泡法是将物料经挤出机熔融挤出形成初膜后骤冷，再经过加热二次吹胀拉伸制得薄膜产品。拉幅法生产加工双向拉伸薄膜的技术包含分步拉伸和同步拉伸。分步拉伸技术是由线速度不同的辊筒进行纵向拉伸；横向拉伸通常由两组夹子夹着薄膜沿着具有设定轨迹的导轨移动，实现薄膜的横向扩幅。但是，分步拉伸薄膜受力不均匀，拉伸的薄膜厚度不均匀，热收缩率大，各向异性差，薄膜品质均衡性差。

德国布鲁克纳公司将线性同步电机应用到薄膜的同步双向拉伸设备，利用线性同步电机精准的控制各夹子在导轨上的运动速度，使夹紧薄膜两侧的夹子运动位移保持高精度的同步，实现了薄膜同步双向拉伸。2007年，奥地利ANDRITZ公司推出了机械同步双向拉伸技术MESIM，利用具有伸缩性能的机械链夹，实现对薄膜的同步双向拉伸。申请号为201010612820.8的发明专利申请公开了一种塑料薄膜双向拉伸设备，其原理是利用拉伸段内侧轨与外侧轨的距离自前至后逐渐减小，实现外侧轨M形连杆结构的变化，从而改变拉伸段夹具间的距离，实现薄膜的同步双向拉伸。申请号为201310184357.5的发明专利申请公开了一种薄膜同步双向拉伸机，其原理是利用机械夹具夹持薄膜在圆周形导轨上运动，实现薄膜的同步双向拉伸，这与传统的机械夹持式同步双向拉伸没有多大区别，仅仅是把线性导轨布置成圆周导轨。

同步双向拉伸生产的薄膜比分步双向拉伸生产的薄膜综合性能更好，但是上述机械夹持式同步双向拉伸技术存在如下问题：(1)薄膜容易因拉伸不均匀产生严重的弓曲现象，弓曲现象将导致薄膜中部和边缘部位分子取向不同，并导致薄膜的光学性能、通透性、热收缩率有差异；(2)夹具组件中夹子是间隔分布，薄膜的拉伸过程属于间断拉伸，不是无级拉伸；(3)夹具组件中夹子呈点分布，拉伸过程中薄膜边缘受力不均匀，拉伸后薄膜的厚度不均匀，容易破膜，不能用于大角度拉伸；(4)夹具组件本身结构复杂，容易损坏，生产成本较高；(5)协同性较差，对基础工艺要求比较高，对导轨精度、电机驱动和控制系统的精度要求苛刻，导致薄膜生产线的成本高。

针对目前薄膜的双向拉伸方法及设备存在上述问题，开发一种新型的薄膜同步双向拉伸装置具有重大意义。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种原理简单、易于控制且薄膜综合性能优异的基于鞍形曲面过渡的薄膜无级双向拉伸方法。

本发明的另一目的在于提供一种用于实现上述方法的基于鞍形曲面过渡的薄膜无级双向拉伸装置。

本发明的技术方案为：一种基于鞍形曲面过渡的薄膜无级双向拉伸方法，薄膜曲面双向拉伸过程中，利用横向拉伸力和纵向拉伸力分别作用在不同切平面上，使薄膜在三维空间内由窄平面经鞍形曲面平滑过渡到宽平面，通过控制鞍形曲面的形状实现双向拉伸薄膜厚度均匀性的调控。

用于实现上述方法的基于鞍形曲面过渡的薄膜无级双向拉伸装置，包括人字轮单元和平行轮单元，人字轮单元中的两个横向拉伸轮之间设有可调的夹角，平行轮单元中的两个纵向拉伸轮平行设置；捆绑绳将薄膜左右两侧边缘捆紧在横向拉伸轮及纵向拉伸轮的圆周表面；横向拉伸轮的转动带动薄膜进行横向拉伸，横向拉伸轮与纵向拉伸轮之间的线速度差值带动薄膜进行纵向拉伸。其中，利用捆绑绳与横向拉伸轮及纵向拉伸轮的协同作用，使横向拉伸力和纵向拉伸力分别作用于薄膜曲面的不同切平面上，从而形成鞍形曲面。

所述人字轮单元包括对称设置的两个横向子单元，每个横向子单元中设有一个横向拉伸轮，两个对称设置的横向拉伸轮形成人字形，横向拉伸轮底部设有第一捆绑组件，横向拉伸轮外侧平行设有第一支板，横向拉伸轮的轮轴穿过第一支板，第一支板底部设有底板，第一支板垂直设于底板上；底板上，靠近人字轮单元入口处的一端设有拨叉定位柱，靠近人字轮单元出口的一端设有第一出口定位柱，拨叉定位柱处设有拨叉；各拨叉的末端通过相应的入口螺母与第一丝杆连接，各第一出口定位柱通过相应的第一出口螺母与第二丝杆连接。

所述第一捆绑组件包括第一捆绑绳、第一滑动轮和第一预紧轮，第一捆绑绳缠绕于多个第一滑动轮上，第一捆绑绳的外侧设有第一预紧轮；各第一滑动轮的轮轴穿过第一支板。