專利名稱：一種薄膜鋪展輥組、薄膜鋪展裝置及薄膜鋪展方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及預(yù)浸帶生產(chǎn)線，具體涉及聚乙烯纖維單取向預(yù)浸帶生產(chǎn)線。
背景技術(shù)：
超高分子量聚乙烯(UHMWPE)纖維也稱高強(qiáng)高模聚乙烯(HSHMPE) 纖維或伸長(zhǎng)鏈(ECPE)聚乙烯纖維，是指相對(duì)分子質(zhì)量在(l 6)xl06的聚乙 烯，經(jīng)紡絲-超拉伸后制成的超高分子質(zhì)量聚乙烯纖維。它是繼碳纖維、芳綸 (Kevlar)纖維之后的第三代高性能纖維，本文簡(jiǎn)稱聚乙烯纖維。聚乙烯纖維 增強(qiáng)復(fù)合材料與其它纖維增強(qiáng)復(fù)合材料相比，具有質(zhì)量輕、耐沖擊、介電性能 高等優(yōu)點(diǎn)，在現(xiàn)代化戰(zhàn)爭(zhēng)和航空航天、海域防御、武器裝備等領(lǐng)域發(fā)揮著舉足 輕重的作用。同時(shí)，該纖維在汽車、船舶、醫(yī)療器械、體育運(yùn)動(dòng)器材等領(lǐng)域亦 有廣闊的應(yīng)用前景。因此，聚乙烯纖維自問(wèn)世起就倍受重視，發(fā)展很快。
目前制備聚乙烯纖維增強(qiáng)復(fù)合材料一般采用如下工藝步驟單取向預(yù)浸 帶的制備一單取向預(yù)浸帶的層壓成型一纖維增強(qiáng)復(fù)合材料的定型。單取向預(yù) 浸帶又稱無(wú)綿布(UD布)或經(jīng)向布，是指由聚乙烯纖維通過(guò)均勻、平行、 挺直排成連續(xù)帶之后對(duì)此進(jìn)行浸膠、干燥、獲得單取向纖維的連續(xù)預(yù)浸帶。 同經(jīng)綽紡織布相比，單取向預(yù)浸帶避免了經(jīng)綿紗線的交織，纖維不會(huì)發(fā)生多 次的折壓彎曲，因此不會(huì)降低纖維的原始力學(xué)性能；另外，經(jīng)鄉(xiāng)韋交織處容易 出現(xiàn)空隙，影響復(fù)合材料性能，而單取向預(yù)浸帶則是纖維平行排列，因此復(fù) 合材料會(huì)在最大程度上繼承纖維的力學(xué)性能。
制備預(yù)浸帶之后，通常采用層壓法制備聚乙烯纖維增強(qiáng)層壓布。預(yù)浸帶 層壓成型工藝是指按照需要將多層無(wú)綿薄布在一定的溫度和壓力下初步成 型，各層間纖維薄布疊層角度隨性能要求可呈(0/90。)n、 (0°)n、 (0/+45。 A45。/90。)n等多種分布。預(yù)浸帶進(jìn)行層壓成型后，再進(jìn)行一步的加壓固化制成 纖維增強(qiáng)復(fù)合材料。在對(duì)層壓布進(jìn)行固化定型時(shí)，為了保護(hù)復(fù)合材料防止與 外界摩擦而損傷，需要在層壓布的上、下兩面復(fù)合保護(hù)膜，作為復(fù)合保護(hù)膜 的材料一般為聚乙烯薄膜或聚丙烯薄膜。專利CN1291090C公開(kāi)了一種連續(xù) 制備聚乙烯纖維單取向預(yù)浸帶的方法，聚乙烯纖維分別經(jīng)過(guò)鋪展、上膠、干 燥工序連續(xù)制成單取向預(yù)浸帶。然后將多層預(yù)浸帶交錯(cuò)層壓復(fù)合制成層壓布，并在層壓布的兩側(cè)復(fù)合保護(hù)膜。
在現(xiàn)有技術(shù)下，在對(duì)聚乙烯纖維增強(qiáng)層壓布進(jìn)行固化成型時(shí)，為了提高 工作效率，需要將多張層壓布同時(shí)放在熱壓模板之間在一定溫度下加壓定型， 并在多張層壓布之間鋪設(shè)聚乙烯保護(hù)膜與層壓布復(fù)合。現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)是鋪 設(shè)薄膜需要手工鋪設(shè)，效率較低，而且由于薄膜非常柔軟，容易在鋪設(shè)時(shí)薄 膜與層壓布之間容易殘留空氣，不但造成產(chǎn)品外觀較差而且降低了薄膜對(duì)層 壓布的保護(hù)效果。
本發(fā)明人經(jīng)過(guò)研究發(fā)現(xiàn)，如果能夠在制備預(yù)浸帶時(shí)將保護(hù)膜直接與預(yù)浸 帶初步復(fù)合，然后將這種帶保護(hù)膜的預(yù)浸帶分別作為層壓布上、下兩面進(jìn)行 層壓成型，則可以有效地提高整個(gè)制備聚乙烯纖維復(fù)合材料的工作效率。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明解決的技術(shù)問(wèn)題在于，提供一種薄膜鋪展輥組、薄膜鋪展裝置及 薄膜鋪展方法。
為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明提供一種薄膜鋪展輥組，包括若干根鋪展 輥，所述鋪展輥具有沿著其表面呈螺旋線延伸的溝槽。
優(yōu)選的，所述溝槽是從鋪展輥中間向兩端對(duì)稱延伸的螺旋方向相反的溝槽。
優(yōu)選的，所述溝槽的螺旋線的導(dǎo)程角為15°~45°。
優(yōu)選的，所述若干根鋪展輥其相鄰的兩根鋪展輥上相對(duì)應(yīng)位置的溝槽的 螺旋方向相反。
優(yōu)選的，所述溝槽的橫截面為半圓形。
本發(fā)明在提供了具有以上特征的薄膜鋪展輥組之后，還提供了 一種薄膜 鋪展裝置，所述的薄膜鋪展裝置除了包括以上任意一項(xiàng)技術(shù)方案所述的薄膜 鋪展輥組，還包括薄膜供給裝置，所述薄膜供給裝置包括一個(gè)可旋轉(zhuǎn)的放巻 軸。
本發(fā)明還提供了一種薄膜鋪展方法，包括以下步驟 a)將薄膜巻筒放置在薄膜供給裝置的放巻軸上放開(kāi)； b )將薄膜巻筒的放開(kāi)端經(jīng)若干根鋪展輥后放置在連續(xù)供給的聚乙烯纖維 預(yù)浸帶上，所述鋪展輥具有沿著其表面呈螺旋線延伸的半圓形溝槽，所述螺旋線從鋪展輥中間向兩端對(duì)稱延伸并且螺旋方向相反。
優(yōu)選的，所述連續(xù)供給的聚乙烯纖維預(yù)浸帶已經(jīng)過(guò)上膠工序，未經(jīng)過(guò)干 燥工序。
優(yōu)選的，所述若干根鋪展輥其相鄰的兩根輥上相對(duì)應(yīng)位置的溝槽的螺旋 方向相反。
優(yōu)選的，所述螺旋線的導(dǎo)程角為15°~45°。
本發(fā)明提供的薄膜鋪展輥組適用于在連續(xù)制備聚乙烯纖維單取向預(yù)浸帶 時(shí)，在預(yù)浸帶經(jīng)過(guò)上膠之后將保護(hù)薄膜與預(yù)浸帶復(fù)合，帶有保護(hù)薄膜的預(yù)浸 帶可作為后續(xù)層壓布的上、下兩個(gè)面。本發(fā)明通過(guò)提供沿著薄膜鋪展輥表面 呈螺旋線延伸的溝槽，可以將薄膜完全鋪展開(kāi)，從而在和預(yù)浸帶復(fù)合時(shí)，不 會(huì)在薄膜與預(yù)浸帶之間殘留空氣，改變層壓布上下兩個(gè)表面的外觀。本發(fā)明
提供的薄膜鋪展方法可連續(xù)的將薄膜與預(yù)浸帶復(fù)合，整體提高制備聚乙烯纖
維增強(qiáng)復(fù)合材料的工作效率。


圖l是本發(fā)明提供的薄膜鋪展裝置工作示意圖； 圖2是本發(fā)明第一實(shí)施例提供的薄膜鋪展輥組示意圖； 圖3是本發(fā)明第二實(shí)施例提供的薄膜鋪展輥組示意圖。
具體實(shí)施例方式
本發(fā)明提供一種薄膜鋪展輥組、薄膜鋪展裝置及薄膜鋪展方法，為了更 好的理解本發(fā)明，下面結(jié)合實(shí)施例進(jìn)一步闡述本發(fā)明
參見(jiàn)圖1和圖2,圖1為本發(fā)明薄膜鋪展裝置工作方式示意圖，本圖中 只提供了連續(xù)制備聚乙烯纖維單取向預(yù)浸帶生產(chǎn)線局部示意圖，聚乙烯纖維 105經(jīng)過(guò)上膠裝置103涂敷上膠粘劑之后再經(jīng)過(guò)熱甬道104干燥，本發(fā)明的 薄膜鋪展裝置則設(shè)置在上膠裝置103與熱萄道104之間。圖2為本發(fā)明第一 實(shí)施例提供的薄膜鋪展裝置示意圖，省略了薄膜鋪展輥的支撐裝置。本實(shí)施 例中的薄膜鋪展裝置包括薄膜供給裝置和薄膜鋪展輥組102,薄膜供給裝置 為一個(gè)可旋轉(zhuǎn)的放巻軸101,工作時(shí)將薄膜巻筒套在放巻軸上放開(kāi)；薄膜鋪 展輥組102從上至下依次包括可旋轉(zhuǎn)的、直徑均為80mm、長(zhǎng)度均為1400mm 的第一薄膜鋪展輥102a、第二薄膜鋪展輥102b、第三薄膜鋪展輥102c及第四薄膜鋪展輥102d。第一薄膜鋪展輥的外表面具有一條以螺旋線延伸的溝
槽，溝槽截面是半徑為lmm的半圓形狀，螺旋溝槽的導(dǎo)程角為15°;第二薄 膜鋪展輥、第三薄膜鋪展輥和第四薄膜鋪展輥都具有和第薄膜鋪展輥相同形 狀的螺旋溝槽。
本實(shí)施例中，將具有支數(shù)為600根、強(qiáng)度大于35g/d、纖度為2.5d的一 組聚乙烯纖維紗錠經(jīng)過(guò)平鋪、采用上膠裝置103上膠，本實(shí)施例將KRATON G-1650按照重量比17%溶于120號(hào)溶劑油(2,3-丁二酮)中作為膠粘結(jié)溶液。 將一巻高密度聚乙烯薄膜(HDPE)巻筒套在放巻軸101上放開(kāi)，依次經(jīng)過(guò) 薄膜鋪展輥組的四根薄膜鋪展輥鋪展，為了在薄膜鋪展時(shí)對(duì)薄膜施加一定的 張力，因此薄膜需要錯(cuò)開(kāi)依次經(jīng)過(guò)每根薄膜鋪展輥，帶動(dòng)鋪展輥旋轉(zhuǎn)，為了 更好的理解本實(shí)施例鋪展輥的效果，對(duì)于薄膜只畫(huà)出了一條示意線106。
在本文中，錯(cuò)開(kāi)經(jīng)過(guò)鋪展輥也可以稱為鋸齒形經(jīng)過(guò)，是按照如下方法定 義的，分別定義薄膜的兩個(gè)面為里面和外面，當(dāng)里面與第一根棍接觸時(shí)，則 再經(jīng)過(guò)下一根輥時(shí)，則外面與下一根輥接觸，里面和外面依次錯(cuò)開(kāi)經(jīng)過(guò)薄膜 鋪展輥可以為薄膜施加一定的張力，更好的將薄膜鋪展。
本實(shí)施例提供的四根薄膜鋪展輥表面具有螺旋分布的溝槽，由于溝槽的 導(dǎo)向作用，薄膜會(huì)順著螺旋溝槽的推進(jìn)方向鋪展，而且由于薄膜內(nèi)積聚的空 氣會(huì)順著螺旋溝槽排走，因此進(jìn)一步起到鋪展薄膜的作用。由于相鄰兩根輥 旋轉(zhuǎn)方向相反，因此兩根輥的螺旋溝槽推進(jìn)方向也相反，兩根相鄰的薄膜鋪 展輥會(huì)將薄膜隨著螺旋溝槽的推進(jìn)量互相補(bǔ)償，因此如果只提供一個(gè)螺旋方 向的溝槽，則需要設(shè)置具有偶數(shù)個(gè)薄膜鋪展輥的薄膜鋪展裝置。
薄膜經(jīng)過(guò)鋪展后與預(yù)浸帶復(fù)合在一起，然后一起經(jīng)過(guò)熱甬道在55。C干 燥，由于溶劑120號(hào)溶劑油是高度揮發(fā)性物質(zhì)，雖然有聚乙烯薄膜蓋在預(yù)浸 帶的上面，^f旦在熱甬道中熱吹風(fēng)的作用下，溶劑汽油也能順利地?fù)]發(fā)出去， 膠粘劑初步固化與聚乙烯薄膜復(fù)合。在制備聚乙烯纖維層壓布時(shí)，帶有聚乙 烯薄膜的預(yù)浸帶可以作為層壓布的上下兩個(gè)表面層，聚乙烯保護(hù)膜可以防止 損傷層壓布。
參見(jiàn)圖3，圖3為本發(fā)明第二實(shí)施例提供的在制備聚乙烯纖維單取向預(yù) 浸帶中所用的薄膜鋪展裝置示意圖，其中對(duì)于鋪展輥的支撐裝置省略未畫(huà)出。
6本實(shí)施例中的薄膜鋪展輥組102依次包括可旋轉(zhuǎn)的、直徑均為80mm、長(zhǎng)度 均為1400mm的第一薄膜鋪展輥102e、第二薄膜鋪展輥102f、第三薄膜鋪展 輥102g及第四薄膜鋪展輥102h。其中第一薄膜鋪展輥102e的外表面具有兩 條自鋪展輥中間向輥的兩端對(duì)稱螺旋延伸的溝槽，溝槽截面是半徑為lmm的 半圓形狀，螺旋溝槽的導(dǎo)程角為20。；第二薄膜鋪展輥102f的外表面具有兩 條自鋪展輥中間向輥的兩端對(duì)稱螺旋延伸的溝槽，溝槽截面是半徑為1 mm的 半圓形狀，螺旋溝槽的導(dǎo)程角為20。，在和第一薄膜鋪展輥相對(duì)應(yīng)的位置處， 螺旋溝槽的螺旋方向相反；第三薄膜鋪展輥102g外表面具有和第一薄膜鋪展 輥相同形狀、螺旋方向相同的溝槽；第四薄膜鋪展輥102h外表面具有和第二 薄膜鋪展輥相同形狀、螺旋方向相同的溝槽。
在本實(shí)施例中，鋪展薄膜時(shí)，將具有支數(shù)為600根、強(qiáng)度大于35g/d、纖 度為2.5d的一組聚乙烯纖維紗錠經(jīng)過(guò)平鋪、采用上膠裝置103上膠，本實(shí)施 例將KRATON G-1650按照i量比17%溶于120號(hào)溶劑油(2,3-丁二酮)中作 為膠粘結(jié)溶液。將一巻高密度聚乙烯(HDPE)薄膜巻筒套在放巻軸101上 方開(kāi)，使薄膜依次錯(cuò)開(kāi)經(jīng)過(guò)每根薄膜鋪展輥，為了更好的理解本實(shí)施例鋪展 輥的效果，對(duì)于薄膜只畫(huà)出了一條示意線106。當(dāng)薄膜帶動(dòng)鋪展輥旋轉(zhuǎn)時(shí)， 第一薄膜鋪展輥和第三薄膜鋪展輥的旋轉(zhuǎn)方向相同，螺旋溝槽從鋪展輥中間 向兩端推進(jìn)；第二薄膜鋪展輥和第四薄膜鋪展輥旋轉(zhuǎn)方向與第 一薄膜鋪展輥 旋轉(zhuǎn)方向相反，螺旋溝槽也從輥中間向兩端推進(jìn)。薄膜經(jīng)過(guò)每根薄膜鋪展輥 時(shí)，都會(huì)在順著螺旋溝槽的推進(jìn)方向向兩端鋪展，經(jīng)過(guò)四根鋪展輥后，可將 薄膜完全鋪展。在本實(shí)施例中，鋪展輥能夠旋轉(zhuǎn)，也可以選擇不旋轉(zhuǎn)的鋪展 輥，在這種情況下，也要使薄膜按照螺旋溝槽向兩端推進(jìn)的方式鋪展薄膜。
薄膜經(jīng)過(guò)鋪展后與預(yù)浸帶復(fù)合在一起，然后一起經(jīng)過(guò)熱閨道在55。C干 燥，溶劑揮發(fā)后，膠粘劑經(jīng)過(guò)干燥固化與聚乙烯薄膜復(fù)合。
在本文中，對(duì)于螺旋溝槽的形狀并無(wú)具體限制，可以為三角形、弧形或 任何已知形狀，但是為了防止損傷薄膜，溝槽與輥的相交邊要倒成圓角并和 鋪展輥表面具有相同的表面粗糙度。在本文中，對(duì)于螺旋溝槽的導(dǎo)程和螺距 并無(wú)具體限制，可以為多組螺旋溝槽平行分布。本文提供導(dǎo)程角在15°~45° 之間的螺旋溝槽，導(dǎo)程角過(guò)大時(shí)，溝槽對(duì)薄膜的鋪展作用不明顯，導(dǎo)程角過(guò)小時(shí)，則溝槽占用的薄膜輥面積過(guò)大，也不利于薄膜的鋪展。另外，對(duì)于溝 槽的深度并無(wú)具體限制。本發(fā)明優(yōu)選截面為半圓形的螺旋溝槽，優(yōu)選的，螺
旋溝槽的半徑為0.5mm ~15mm。對(duì)于薄膜鋪展輥的數(shù)量，本發(fā)明亦無(wú)具體 限制，數(shù)量越多，越有利于薄膜的鋪展，但是考慮到數(shù)量過(guò)多，則會(huì)相應(yīng)增 加薄膜的張力，因此本發(fā)明優(yōu)選的技術(shù)方案提供2 20根薄膜鋪展輥，更優(yōu) 選的，薄膜鋪展輥的數(shù)量為4~8根。對(duì)于輥的大小，本發(fā)明無(wú)具體限制，優(yōu) 選的，輥直徑為50mm 150mm。另夕卜，本文中的薄膜鋪展輥可以為旋轉(zhuǎn)的 輥，也可以不;j走轉(zhuǎn)。
按照本發(fā)明，薄膜可以為高密度聚乙烯(HDPE )、低密度聚乙烯(LDPE )、 中密度聚乙烯(MDPE),聚丙烯等軟包裝薄膜。膠粘劑可以選用聚苯乙烯三 嵌段共聚體(SIS，苯乙烯-異戊二烯-苯乙烯)，如KARTOND-1107、 KARTON D-1161,或氫化聚苯乙烯三嵌段共聚體(SEBS,苯乙烯-乙烯-丁烯-苯乙烯)， 如KARTON G-1650、 KARTON D-1651。月交粘劑形式采用溶劑型膠粘劑，可 以選用的溶劑有溶劑汽油、工業(yè)酒精、甲苯、丙酮、環(huán)已烷等易揮發(fā)物質(zhì)。 膠粘劑與溶劑的重量比為15% ~ 35%: 85% ~ 65%。
以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，應(yīng)當(dāng)指出，對(duì)于本技術(shù)領(lǐng)域的普 通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可以做出若干改進(jìn)和潤(rùn) 飾，這些改進(jìn)和潤(rùn)飾也應(yīng)視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求
1、一種薄膜鋪展輥組，包括若干根鋪展輥，其特征在于所述鋪展輥具有沿著其表面呈螺旋線延伸的溝槽。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的薄膜鋪展輥組，其特征在于所述溝槽是從鋪展 輥中間向兩端對(duì)稱延伸的螺旋方向相反的溝槽。
3、 根據(jù)權(quán)利要求2所述的薄膜鋪展輥組，其特征在于所述溝槽的螺旋線 的導(dǎo)程角為15°~45°。
4、 根據(jù)權(quán)利要求3所述的薄膜鋪展輥組，其特征在于所述若干根鋪展輥 其相鄰的兩根鋪展輥上相對(duì)應(yīng)位置的溝槽的螺旋方向相反。
5、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的薄膜鋪展輥組，其特征在于所述溝槽的橫截面 為半圓形。
6、 一種包括權(quán)利要求1至4任一項(xiàng)所述的薄膜鋪展輥組的薄膜鋪展裝置， 其特征在于還包括薄膜供給裝置，所述薄膜供給裝置包括一個(gè)可旋轉(zhuǎn)的放巻 軸。
7、 一種薄膜鋪展方法，包括以下步驟a) 將薄膜巻筒放置在薄膜供給裝置上放開(kāi)；b) 將薄膜巻筒的放開(kāi)端經(jīng)若干根鋪展輥后放置在連續(xù)供給的聚乙烯纖維 預(yù)浸帶上，所述鋪展輥具有沿著其表面呈螺旋線延伸的半圓形溝槽，所述螺旋 線從鋪展輥中間向兩端對(duì)稱延伸并且螺旋方向相反。
8、 根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于所述連續(xù)供給的聚乙烯纖維 預(yù)浸帶已經(jīng)過(guò)上膠工序，未經(jīng)過(guò)干燥工序。
9、 根據(jù)權(quán)利要求7或8所述的方法，其特征在于所述若干根鋪展輥其相 鄰的兩根輥上相對(duì)應(yīng)位置的溝槽的螺旋方向相反。
10、 按照權(quán)利要求9所述的方法，其特征在于所述螺旋線的導(dǎo)程角為15° ~45。。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)一種薄膜鋪展輥組，包括若干根薄膜鋪展輥，在鋪展輥的外表面有呈螺旋線延伸的溝槽。本發(fā)明通過(guò)提供沿著薄膜鋪展輥表面呈螺旋線延伸的溝槽，可以將薄膜完全鋪展開(kāi)，從而在和預(yù)浸帶復(fù)合時(shí)，避免在薄膜與預(yù)浸帶之間殘留空氣。本發(fā)明同時(shí)公開(kāi)了一種薄膜鋪展方法，先將薄膜卷筒放置在薄膜供給裝置上放開(kāi)，然后將放開(kāi)端經(jīng)若干根鋪展輥后放置在預(yù)浸帶上，所述鋪展輥具有沿著其表面呈螺旋線延伸的半圓形溝槽，所述螺旋線從鋪展輥中間向兩端對(duì)稱延伸并且螺旋方向相反。本發(fā)明提供的薄膜鋪展方法可連續(xù)的將薄膜與預(yù)浸帶復(fù)合，整體提高制備聚乙烯纖維增強(qiáng)復(fù)合材料的工作效率。
文檔編號(hào)B32B38/18GK101525842SQ20081000
公開(kāi)日2009年9月9日 申請(qǐng)日期2008年3月7日 優(yōu)先權(quán)日2008年3月7日
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