[发明专利]聚乙烯微多孔膜的高温铸片系统

说明书

聚乙烯微多孔膜的高温铸片系统，高温熔体采用热压辊热压附片、主冷却大热辊采用进液温度介于90‑105℃的高温冷却介质、辊面的两端采用毛面工艺，片材在从主冷却大热辊的辊面剥离前的料温控制介于95‑110℃、片材从辊面剥离后、辊面的中间镜面部分干净整洁、目视没有油膜或条状油道或油斑，不必采用常规低温铸片片材在辊面析出油后的刮油工艺，高温铸片系统可以实现稳定、一致铸片，生产的PE基膜产品均匀一致、收卷平整度好、生产合格率高。

技术领域

本发明属于聚乙烯微多孔膜制造领域，尤其属于锂电池隔膜领域。

背景技术

聚乙烯微多孔膜作为锂电池隔膜或过滤用多孔膜，常规采用热致相分离法制造，采用高分子量的聚乙烯粉料和造孔用的、高温下和聚乙烯相容的热力学溶剂---石蜡油溶剂混合后，采用双螺杆挤出机等高温混炼系统将熔体加热到165-195℃、混炼均匀成为均质热力学溶液后，经熔体过滤、熔体齿轮泵稳压后经熔体管道输送到平模头挤出，经平模头挤出后的高温熔体需要先在主冷却辊的辊面进行冷却、凝固、结晶，隔膜行业常称为“铸片”工艺，即铸造成片材的意思；铸片后一般继续采用同步双拉或分步双拉将片材双向热拉伸成薄膜，经二氯甲烷萃取抽提掉薄膜中的石蜡油并干燥挥发出二氯甲烷后，继续采用横向热拉伸、热定型，后冷却收卷成膜。

聚乙烯微多孔膜(PE基膜)作为锂电池隔膜等为主的应用，要求极高的厚度精度和材料组织均匀性，目前厚度精度希望控制均方差优于0.4微米，单卷PE基膜收卷长度希望大于2000米长、收卷平整，PE基膜展开后不能有波浪变形、弓形、凝胶、黑点、亮点、黑道、亮条等外观缺陷，而这些缺陷与铸片的质量一致性和片材的组织均匀性关系很大。

常规铸片采用说明书附图3所示的方式，熔体经平模头挤出后直接采用压延辊挤压在主冷却大辊上，主冷却大辊采用的冷却介质的进液温度一般介于15-40℃之间，熔体在主冷却大辊的辊面冷却、凝固、结晶，一般会在辊面析出大量的石蜡油，为避免石蜡油对铸片的影响、常规低温铸片工艺采用橡胶刮刀或挤油橡胶辊处理片材剥离后的辊面、将残存的石蜡油从辊面刮除，常规低温铸片工艺方法具有如下缺点：熔体冷却后、凝固收缩会有石蜡油从片材中被挤出、在辊面析出，由于橡胶刮刀和橡胶挤油辊本身的精度不够以及空气中粉尘的存在，刮油很难做到彻底、均匀一致，主冷却大辊的辊面会出现不均匀的残存油膜或条状油道，在辊面残存油膜/油道处后续的熔体在附着辊面后的冷却状态与附近的无油膜处的熔体会有差异、得到的凝固组织也会产生差异，与光滑干净的金属镜面辊相比、辊面部分残存油膜/油道的存在可能有以下两种机制会导致铸片组织不均匀：第一种可能性是残存的油膜/油道在浓度差作用下和压力作用下会扩散进与之贴附的熔体极薄层之内、从而导致这一极薄层在冷却、凝固后的组织状态与附近无油膜/油道处的不同；第二种可能性是残存的油膜/油道会影响熔体与辊面之间界面的传热速率，会导致熔体的冷却、凝固、结晶变慢、材料的凝固结晶等出现较大变异；在后面的拉膜后会出现局部薄亮条带型或局部亮点型的低孔隙率、低厚度缺陷区域，与临近的正常基膜的厚度极差甚至会大于3微米；熔体与辊面贴附不均匀导致传热不均匀或凝固后的组织不均匀、材料力学性能包括残余应力也会出现不一致，在随后的拉膜过程中，还容易出现波浪形、弓形等不一致缺陷、采用传统的低温铸片工艺生产的PE基膜单卷的收卷长度很难超过2000米，大卷基膜的外观平整性不够好、容易出现因为基膜宽度方向组织不均匀和残余应力分布不均等导致的弓形、波浪边等外观缺陷、并影响产品质量，PE基膜的生产合格率不高、并影响后续的涂布和分切的合格率。

低温铸片的第二个技术缺陷是刮油处容易因为空气中粉尘的介入，导致主冷却大辊的辊面划伤、划伤后的辊面铸片后更加不均匀，在双拉后得到的PE基膜的厚薄不均、组织不均，收卷平整性不好，很难收到单卷长度1500米以上，产品合格率更加降低。