拉伸薄膜生產線擠出系統及靜電吸附裝置

郭亮亮，劉 揚，康 釗，王秀梅，趙瑜伯

（北京機械工業自動化研究所有限公司，北京 100120）

0 引言

本文中介紹的是應用在BOPET光學膜生產線的擠出系統和靜電吸附裝置，該套擠出系統廣泛運用到多個項目，并成功生產出高端光學膜，打破了只有國外設備生產高端光學膜產品的壟斷。靜電吸附裝置具有制造成本低、使用方便等優點，被廣泛應用于BOPET光學膜行業和BOPP鋰電池隔膜行業。它對于提升生產線速度、改善薄膜表面質量是不可缺少的關鍵部件，本裝置為連續移動型線狀電極附片裝置。在伺服電機驅動下，可以在直線導軌上平穩的同步前后移動和定位。下面結合附圖對其結構原理和工作原理進行具體的描述。

1 擠出系統的組成及介紹

擠出系統主要由擠出機、計量泵、過濾器（熔體管線）、模頭組成。擠出系統主要是將配送系統輸送來的原料熔融擠出，通過計量泵控制熔體的供給量，再經過精過濾除去可能存在的雜質，最后熔體經模頭唇口流出，成為具有一定寬度和厚度的高溫熔體。

1.1 擠出機

型式：250單螺桿式擠出機；擠出能力：最大2300kg/h；

擠出機螺桿直徑，L/D：40/1；螺桿轉速：～70r/min；

加熱/冷卻區數量：加熱11區、冷卻10區；加熱方式：電加熱器；

加熱功率：250kw；冷卻方式：風冷；

主機傳動功率AC 2x480kw 1500rpm；粗過濾：多孔板（擠出機出口）。

雙向拉伸PET光學膜生產要求擠出機的擠出量穩定，出口壓力波動范圍小，熔體不發生過熱和降解，使薄膜產品質量達到高水平。這就要求擠出均勻、熔體溫度均勻、塑化均勻，消除氣泡，料流無脈動，以及功率消耗低等。

圖1 擠出系統

圖2 擠出機

擠出機的溫控精度：±1℃；

熔體溫度：≤265℃；

出口處的熔體溫度波動：±1℃；

出口處的熔體壓力波動：±1.5kg/cm3；

熔體鑄成的厚片色澤均勻，無晶點、無氣泡、無黃色斑點。

1.2 計量泵（如圖3所示）

圖3 計量泵

為了提高生產效率和便于生產操作，本套擠出系統中采用的計量泵帶有排料口，可以幫助操作者在生產過程中，快速地排出由擠出機產生的氣泡。

1.3 過濾器：（如圖4所示）

圖4 過濾器

1.4 熔體管線

熔體管道是連接擠出機、計量泵、過濾器、模頭重要部分，設計極為關鍵。任何熔體的溫度或速度的不均勻都會影響到模頭內的熔體分布，從而導致薄膜的誤差。

設計時盡量縮短熔體管道的長度，盡量不用彎頭。

采用熱油加熱應避免熔體管道產生過熱或過冷，導致熔體塑化不均勻，熔體管導熱油出入口為三層結構以保證加熱均勻，防止死角。

為流經管道的熔體得到充分攪拌均勻，熔體管線內部配有靜態混合器裝置，活動式，方便拆卸。

主、輔擠出系統各有1套獨立的熱油循環裝置，分別給過濾器和熔體管提供熱源。該裝置主要由循環泵、過濾器、加熱器、調節閥、閥門、高位槽、油氣分離裝置及管道等組成。

1.5 模頭（如圖5所示）

圖5 單流道衣架式T型自動模頭

主、輔擠出的熔體通過連接塊流入三層結構的分配器，經分配器流入內部流道鍍鉻、唇口永峰鍍層，重型模身，模頭為衣架式T型單層，采用最新研制的全自動模頭，可以通過熱膨脹螺栓精確調整唇口開度。模頭熔體流道應該是光滑、流線型的。模頭本體安裝在重型穩固的橫梁上，以減少模頭的振動。模頭頂部裝有排氣罩，用于排除熔體的熱量及低分子揮發物，排氣管接至室外。

2 靜電吸附裝置的組成及介紹

靜電吸附裝置主要由放絲箱、收絲箱、邊部絕緣護套、機架、導軌、橫向移動系統、垂直移動系統、導電滑環、高壓電源、控制系統等組成。

靜電附片裝置的收放絲箱體、絲輪軸以及箱體內的所有零部件（絲輪為鋁合金）均采用高強度絕緣材料－共聚甲醛（POM）制成，共聚甲醛俗稱賽鋼，既具備金屬材料的強度、剛度，又具備非金屬材料的絕緣性能，可以很好地保證靜電附片裝置的高電壓、低電流的特性。

3 結構原理及工作原理

圖6為靜電吸附裝置結構示意圖，包括靜電吸附絲、放置靜電吸附絲的放絲盤和收集靜電吸附絲的收絲盤組件，還包括兩套調節機構，其一水平調節組件，包括水平放置的第一導軌，連接這一導軌上的絲杠機構和驅動絲杠機構的電機。其二垂直調節組件，包括升降機構，升降機構與放絲盤組件和收絲盤組件相連接。支撐架組件，包括滑動設置于第一導軌上的支撐臂，和垂直設置于支撐臂上的第二導軌；其中升降機構固定在支撐臂上，升降機構帶動放絲盤組件和收絲盤組件沿第二導軌移動，支撐臂還連接在絲杠機構上，電機驅動絲杠機構帶動支撐臂沿第一導軌移動。

圖6 靜電吸附裝置結構示意圖

圖7為絲盤組件，絲盤組件包括絕緣盒，靜電吸附絲放置于絕緣盒內。靜電吸附裝置還包括連接在絕緣盒外壁的護管伸縮組件，護管伸縮組件包括，護管、套管頭、齒輪齒條組件、滑鍵及伸縮調鈕，將套管頭連接在絕緣盒上，齒輪齒條組件連接在套管頭上，護管連接在齒輪齒條組件上，其中靜電吸附絲從護管中導出，齒輪齒條組件在滑鍵上滑動并帶動護管伸縮，通過齒輪齒條組件調節護管伸出長度，確保片材邊部整齊又不過厚。

圖7 絲盤組件

導電滑環安裝在放絲箱的絕緣軸上，轉體與金屬放絲輪相連，殼體引線伸出放絲箱與高壓電源相連，高壓電流通過鉬絲傳到放絲輪上，保證在鉬絲運行過程中電流不間斷的作用。如圖8結構圖所示，收絲采用步進電機、精密行星齒輪減速機驅動，同時在收絲輪前配有擺線器，擺線器結構為傘齒輪組加凸輪搖桿機構構成，保證收絲排列整齊。放絲軸配有永磁鐵制動器，可無級手動調節制動力矩，以保證收絲張力。邊緣絕緣護套的位置可以通過齒輪齒條調節裝置，在線調節其伸出長度，確保片材邊部整齊又不過厚。極絲的材料為直徑0.16mm的鉬絲，工作電流為2～5毫安，電壓為6KV～12KV。

圖8 收絲組件

圖9 原理圖

4 靜電吸附裝置的工作原理

如圖9所示。1）高壓電源給鉬絲通電，當薄膜接近它時會形成電暈式的放電；2）發生的（+）電離子向陰極的薄膜側移動（放電）使薄膜表面得到吸附；3）急冷輥（-）電荷 被拋棄，兩者間以庫侖（Coulomb）效應為依據，使薄膜緊緊地貼附在急冷輥上。

5 結語

擠出系統和靜電吸附裝置在拉伸薄膜生產線中是非常重要的，雖然目前我們的設備還不能超越國外的先進技術，但通過多年的現場實踐經驗，我們對設備的理解和使用有了很大的提高，我們將不遺余力的去學習、改進、研發我們的設備，使其盡早的達到世界領先水平。