拉伸薄膜生產(chǎn)線技術(shù)研究

郭亮亮

GUO Liang-liang

（北京機(jī)械工業(yè)自動(dòng)化研究所，北京 100120）

1 拉伸薄膜生產(chǎn)線國(guó)內(nèi)的現(xiàn)狀及市場(chǎng)需求

近年來(lái)，由于國(guó)家政策對(duì)新能源項(xiàng)目的大力支持，得到各地投資商的廣泛關(guān)注，電池薄膜生產(chǎn)線項(xiàng)目在國(guó)內(nèi)迅速崛起，國(guó)內(nèi)涉足隔膜的企業(yè)已接近40家，規(guī)劃的產(chǎn)能達(dá)到8億多平米，已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出2014年全球的實(shí)際用量7億平米，而目前我國(guó)隔膜的年用量在2.5億平米，而且在中高端領(lǐng)域主要依賴進(jìn)口，進(jìn)口量達(dá)到1億平米，隨著產(chǎn)能的增大，市場(chǎng)對(duì)薄膜質(zhì)量的要求也越來(lái)越高，目前除少數(shù)隔膜領(lǐng)頭企業(yè)在初期取得可觀的盈利以外，大部分國(guó)產(chǎn)隔膜企業(yè)舉步維艱，價(jià)格低和下游付款周期長(zhǎng)導(dǎo)致市場(chǎng)走入惡性循環(huán)。目前國(guó)內(nèi)已經(jīng)在技術(shù)層面獲得了基本的突破，所以要想在激烈的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)中尋求發(fā)展，如何完善技術(shù)、控制質(zhì)量，產(chǎn)品性能穩(wěn)定和技術(shù)的提高才是隔膜行業(yè)的關(guān)鍵。

2 生產(chǎn)線的組成及共性問(wèn)題

拉膜生產(chǎn)線的配置可分為下面七個(gè)部分：擠出系統(tǒng)、鑄片系統(tǒng)、縱拉系統(tǒng)、橫拉系統(tǒng)、牽引系統(tǒng)和收卷系統(tǒng)、加熱系統(tǒng)（電加熱和油加熱）和控制系統(tǒng)等，此設(shè)備的排布也是根據(jù)產(chǎn)品的生產(chǎn)線工藝來(lái)定的，前三個(gè)系統(tǒng)是決定產(chǎn)品質(zhì)量的關(guān)鍵點(diǎn)，重中之重，當(dāng)然后面的系統(tǒng)也重要。

本文也是針對(duì)生產(chǎn)線重中之重中容易出現(xiàn)問(wèn)題的縱拉系統(tǒng)來(lái)討論，對(duì)于各生產(chǎn)廠家反映的共性問(wèn)題：

1）包氣：薄膜在通過(guò)拉伸輥筒時(shí)，在輥面與膜面間夾帶氣體的現(xiàn)象。

2）橫向條紋：在薄膜通過(guò)縱向拉伸后，在薄膜表面產(chǎn)生橫向的條紋。

3）厚度偏差大：通過(guò)取樣測(cè)量，在同一點(diǎn)橫向或者縱向測(cè)的厚度，比較這些數(shù)據(jù)得出來(lái)的偏差值，影響厚度的因素有很多。

3 分析問(wèn)題

“包氣、橫向條紋、厚度偏差大”的現(xiàn)象對(duì)于生產(chǎn)廠家在前期的生產(chǎn)調(diào)試過(guò)程中經(jīng)常遇到，其中包氣的產(chǎn)生是由于下面三個(gè)因素造成的：1）輥筒表面溫度的均勻性和生產(chǎn)工藝溫度的高低；2）拉伸區(qū)域輔助壓輥的壓力和位置；3）各輥筒間的安裝精度和輥筒的速度精度波動(dòng)大小等。橫向條紋的產(chǎn)生也是由于工藝的溫度高低和拉伸比值設(shè)定的是否合理、各輥筒間的安裝精度和輥筒的速度精度波動(dòng)大小等原因造成的。拉伸比值對(duì)于生產(chǎn)線生產(chǎn)車速、工藝路線的選擇至關(guān)重要，因此縱拉機(jī)拉伸區(qū)的主要任務(wù)就是確定縱向拉伸比（拉伸快輥線速度與拉伸慢輥線速度的比值）。隨著縱向拉伸比值的增加，取向程度變高，薄膜機(jī)械性能增加，透氣性和光澤度變好，但縱向拉伸比過(guò)高，橫向拉伸時(shí)破膜的幾率增加；縱向拉伸比過(guò)低，薄膜的機(jī)械性能下降，橫向出現(xiàn)條紋，導(dǎo)致薄膜縱向厚度偏差過(guò)大。所以縱向拉伸比大小的確定及拉伸輥速度的穩(wěn)定性就至關(guān)重要。

圖1 原方案圖

圖1 為原方案的驅(qū)動(dòng)方式，電機(jī)通過(guò)齒輪箱驅(qū)動(dòng)拉伸區(qū)的四根輥筒，1號(hào)電機(jī)驅(qū)動(dòng)慢拉1號(hào)輥筒和慢拉2號(hào)輥筒，2號(hào)電機(jī)驅(qū)動(dòng)快拉1號(hào)輥筒和快拉2號(hào)輥筒。

圖1中的1拖2驅(qū)動(dòng)方式，使得慢拉1號(hào)輥與慢拉2號(hào)輥、快拉1號(hào)輥和快拉2號(hào)輥的速度精度受齒輪箱精度的影響很大。這些影響是由齒輪箱的加工精度覺(jué)定的，是通過(guò)電氣控制無(wú)法彌補(bǔ)的，而且兩輥之間沒(méi)辦法單獨(dú)控制，也給調(diào)試帶來(lái)了許多問(wèn)題。

本文針對(duì)上述問(wèn)題通過(guò)大量的理論分析和現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試實(shí)踐，將原有的縱拉機(jī)拉伸區(qū)1拖2的輥筒驅(qū)動(dòng)電機(jī)反復(fù)拆卸和調(diào)整控制方式，最終找到了解決問(wèn)題的關(guān)鍵，研究制定了解決方案，重新設(shè)計(jì)驅(qū)動(dòng)方式，以保證各輥筒的速度精度，這樣不僅能有效的解決上述問(wèn)題，還能給生產(chǎn)工藝提供更好的實(shí)驗(yàn)環(huán)境，提升生產(chǎn)線的車速。

4 解決方案

圖2新方案圖為單獨(dú)驅(qū)動(dòng)的驅(qū)動(dòng)方式，把原有的大功率電機(jī)，按照工藝要求，合理分配給四根輥筒，使之能夠滿足設(shè)備的生產(chǎn)要求。

單獨(dú)驅(qū)動(dòng)是通過(guò)電機(jī)直接驅(qū)動(dòng)輥筒，去掉了中間的齒輪箱，也放開(kāi)了對(duì)慢拉1、2號(hào)輥筒間、快拉1、2號(hào)輥筒間的束縛。可以根據(jù)工藝要求調(diào)整各輥筒間的速差，通過(guò)控制每一臺(tái)電機(jī)的速度精度，使得各輥間的速差更加穩(wěn)定，同時(shí)也提升了設(shè)備運(yùn)行的穩(wěn)定性。

圖2 新方案圖

5 結(jié)束語(yǔ)

通過(guò)本文中問(wèn)題的研究及新方案的廣泛應(yīng)用，使得目前國(guó)內(nèi)雙拉生產(chǎn)線縱拉系統(tǒng)包氣、產(chǎn)生橫向條紋等問(wèn)題得到改善，同時(shí)增加了生產(chǎn)線的工作效率，降低了生產(chǎn)線的運(yùn)營(yíng)成本，大大提高了生產(chǎn)線的成品率。而且單獨(dú)的驅(qū)動(dòng)方式也拓寬了生產(chǎn)工藝路線范圍，使得可操作空間得到提升。單獨(dú)的驅(qū)動(dòng)方式能更精確的控制輥筒速度，各輥筒間的速度差更加穩(wěn)定，安裝、調(diào)試也變得更簡(jiǎn)單。

[1] 尹燕平.雙向拉伸塑料薄膜[M].化學(xué)工業(yè)出版社.

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[3] 陳振翼,等.張力控制系統(tǒng).第1版[M].北京:紡織工業(yè)出版社.

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