拉伸薄膜生產(chǎn)線技術研究

郭亮亮

GUO Liang-liang

（北京機械工業(yè)自動化研究所，北京 100120）

1 拉伸薄膜生產(chǎn)線國內(nèi)的現(xiàn)狀及市場需求

近年來，由于國家政策對新能源項目的大力支持，得到各地投資商的廣泛關注，電池薄膜生產(chǎn)線項目在國內(nèi)迅速崛起，國內(nèi)涉足隔膜的企業(yè)已接近40家，規(guī)劃的產(chǎn)能達到8億多平米，已經(jīng)遠遠超出2014年全球的實際用量7億平米，而目前我國隔膜的年用量在2.5億平米，而且在中高端領域主要依賴進口，進口量達到1億平米，隨著產(chǎn)能的增大，市場對薄膜質(zhì)量的要求也越來越高，目前除少數(shù)隔膜領頭企業(yè)在初期取得可觀的盈利以外，大部分國產(chǎn)隔膜企業(yè)舉步維艱，價格低和下游付款周期長導致市場走入惡性循環(huán)。目前國內(nèi)已經(jīng)在技術層面獲得了基本的突破，所以要想在激烈的市場競爭中尋求發(fā)展，如何完善技術、控制質(zhì)量，產(chǎn)品性能穩(wěn)定和技術的提高才是隔膜行業(yè)的關鍵。

2 生產(chǎn)線的組成及共性問題

拉膜生產(chǎn)線的配置可分為下面七個部分：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，此設備的排布也是根據(jù)產(chǎn)品的生產(chǎn)線工藝來定的，前三個系統(tǒng)是決定產(chǎn)品質(zhì)量的關鍵點，重中之重，當然后面的系統(tǒng)也重要。

本文也是針對生產(chǎn)線重中之重中容易出現(xiàn)問題的縱拉系統(tǒng)來討論，對于各生產(chǎn)廠家反映的共性問題：

1）包氣：薄膜在通過拉伸輥筒時，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：通過取樣測量，在同一點橫向或者縱向測的厚度，比較這些數(shù)據(jù)得出來的偏差值，影響厚度的因素有很多。

3 分析問題

“包氣、橫向條紋、厚度偏差大”的現(xiàn)象對于生產(chǎn)廠家在前期的生產(chǎn)調(diào)試過程中經(jīng)常遇到，其中包氣的產(chǎn)生是由于下面三個因素造成的：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大小等原因造成的。拉伸比值對于生產(chǎn)線生產(chǎn)車速、工藝路線的選擇至關重要，因此縱拉機拉伸區(qū)的主要任務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，薄膜機械性能增加，透氣性和光澤度變好，但縱向拉伸比過高，橫向拉伸時破膜的幾率增加；縱向拉伸比過低，薄膜的機械性能下降，橫向出現(xiàn)條紋，導致薄膜縱向厚度偏差過大。所以縱向拉伸比大小的確定及拉伸輥速度的穩(wěn)定性就至關重要。

圖1 原方案圖

圖1 為原方案的驅(qū)動方式，電機通過齒輪箱驅(qū)動拉伸區(qū)的四根輥筒，1號電機驅(qū)動慢拉1號輥筒和慢拉2號輥筒，2號電機驅(qū)動快拉1號輥筒和快拉2號輥筒。

圖1中的1拖2驅(qū)動方式，使得慢拉1號輥與慢拉2號輥、快拉1號輥和快拉2號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定的，是通過電氣控制無法彌補的，而且兩輥之間沒辦法單獨控制，也給調(diào)試帶來了許多問題。

本文針對上述問題通過大量的理論分析和現(xiàn)場調(diào)試實踐，將原有的縱拉機拉伸區(qū)1拖2的輥筒驅(qū)動電機反復拆卸和調(diào)整控制方式，最終找到了解決問題的關鍵，研究制定了解決方案，重新設計驅(qū)動方式，以保證各輥筒的速度精度，這樣不僅能有效的解決上述問題，還能給生產(chǎn)工藝提供更好的實驗環(huán)境，提升生產(chǎn)線的車速。

4 解決方案

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

單獨驅(qū)動是通過電機直接驅(qū)動輥筒，去掉了中間的齒輪箱，也放開了對慢拉1、2號輥筒間、快拉1、2號輥筒間的束縛?？梢愿鶕?jù)工藝要求調(diào)整各輥筒間的速差，通過控制每一臺電機的速度精度，使得各輥間的速差更加穩(wěn)定，同時也提升了設備運行的穩(wěn)定性。

圖2 新方案圖

5 結束語

通過本文中問題的研究及新方案的廣泛應用，使得目前國內(nèi)雙拉生產(chǎn)線縱拉系統(tǒng)包氣、產(chǎn)生橫向條紋等問題得到改善，同時增加了生產(chǎn)線的工作效率，降低了生產(chǎn)線的運營成本，大大提高了生產(chǎn)線的成品率。而且單獨的驅(qū)動方式也拓寬了生產(chǎn)工藝路線范圍，使得可操作空間得到提升。單獨的驅(qū)動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)試也變得更簡單。

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