拉伸薄膜生产线技术研究

郭亮亮

GUO Liang-liang

（北京机械工业自动化研究所，北京 100120）

1 拉伸薄膜生产线国内的现状及市场需求

近年来，由于国家政策对新能源项目的大力支持，得到各地投资商的广泛关注，电池薄膜生产线项目在国内迅速崛起，国内涉足隔膜的企业已接近40家，规划的产能达到8亿多平米，已经远远超出2014年全球的实际用量7亿平米，而目前我国隔膜的年用量在2.5亿平米，而且在中高端领域主要依赖进口，进口量达到1亿平米，随着产能的增大，市场对薄膜质量的要求也越来越高，目前除少数隔膜领头企业在初期取得可观的盈利以外，大部分国产隔膜企业举步维艰，价格低和下游付款周期长导致市场走入恶性循环。目前国内已经在技术层面获得了基本的突破，所以要想在激烈的市场竞争中寻求发展，如何完善技术、控制质量，产品性能稳定和技术的提高才是隔膜行业的关键。

2 生产线的组成及共性问题

拉膜生产线的配置可分为下面七个部分：挤出系统、铸片系统、纵拉系统、横拉系统、牵引系统和收卷系统、加热系统（电加热和油加热）和控制系统等，此设备的排布也是根据产品的生产线工艺来定的，前三个系统是决定产品质量的关键点，重中之重，当然后面的系统也重要。

本文也是针对生产线重中之重中容易出现问题的纵拉系统来讨论，对于各生产厂家反映的共性问题：

1）包气：薄膜在通过拉伸辊筒时，在辊面与膜面间夹带气体的现象。

2）横向条纹：在薄膜通过纵向拉伸后，在薄膜表面产生横向的条纹。

3）厚度偏差大：通过取样测量，在同一点横向或者纵向测的厚度，比较这些数据得出来的偏差值，影响厚度的因素有很多。

3 分析问题

“包气、横向条纹、厚度偏差大”的现象对于生产厂家在前期的生产调试过程中经常遇到，其中包气的产生是由于下面三个因素造成的：1）辊筒表面温度的均匀性和生产工艺温度的高低；2）拉伸区域辅助压辊的压力和位置；3）各辊筒间的安装精度和辊筒的速度精度波动大小等。横向条纹的产生也是由于工艺的温度高低和拉伸比值设定的是否合理、各辊筒间的安装精度和辊筒的速度精度波动大小等原因造成的。拉伸比值对于生产线生产车速、工艺路线的选择至关重要，因此纵拉机拉伸区的主要任务就是确定纵向拉伸比（拉伸快辊线速度与拉伸慢辊线速度的比值）。随着纵向拉伸比值的增加，取向程度变高，薄膜机械性能增加，透气性和光泽度变好，但纵向拉伸比过高，横向拉伸时破膜的几率增加；纵向拉伸比过低，薄膜的机械性能下降，横向出现条纹，导致薄膜纵向厚度偏差过大。所以纵向拉伸比大小的确定及拉伸辊速度的稳定性就至关重要。

图1 原方案图

图1 为原方案的驱动方式，电机通过齿轮箱驱动拉伸区的四根辊筒，1号电机驱动慢拉1号辊筒和慢拉2号辊筒，2号电机驱动快拉1号辊筒和快拉2号辊筒。

图1中的1拖2驱动方式，使得慢拉1号辊与慢拉2号辊、快拉1号辊和快拉2号辊的速度精度受齿轮箱精度的影响很大。这些影响是由齿轮箱的加工精度觉定的，是通过电气控制无法弥补的，而且两辊之间没办法单独控制，也给调试带来了许多问题。

本文针对上述问题通过大量的理论分析和现场调试实践，将原有的纵拉机拉伸区1拖2的辊筒驱动电机反复拆卸和调整控制方式，最终找到了解决问题的关键，研究制定了解决方案，重新设计驱动方式，以保证各辊筒的速度精度，这样不仅能有效的解决上述问题，还能给生产工艺提供更好的实验环境，提升生产线的车速。

4 解决方案

图2新方案图为单独驱动的驱动方式，把原有的大功率电机，按照工艺要求，合理分配给四根辊筒，使之能够满足设备的生产要求。

单独驱动是通过电机直接驱动辊筒，去掉了中间的齿轮箱，也放开了对慢拉1、2号辊筒间、快拉1、2号辊筒间的束缚。可以根据工艺要求调整各辊筒间的速差，通过控制每一台电机的速度精度，使得各辊间的速差更加稳定，同时也提升了设备运行的稳定性。

图2 新方案图

5 结束语

通过本文中问题的研究及新方案的广泛应用，使得目前国内双拉生产线纵拉系统包气、产生横向条纹等问题得到改善，同时增加了生产线的工作效率，降低了生产线的运营成本，大大提高了生产线的成品率。而且单独的驱动方式也拓宽了生产工艺路线范围，使得可操作空间得到提升。单独的驱动方式能更精确的控制辊筒速度，各辊筒间的速度差更加稳定，安装、调试也变得更简单。

[1] 尹燕平.双向拉伸塑料薄膜[M].化学工业出版社.

[2] 冯树铭.PET薄膜双向拉伸技术及发展方向[J].聚酯工业.

[3] 陈振翼,等.张力控制系统.第1版[M].北京:纺织工业出版社.

[4] 陈伯时.电力拖动自动控制系统.第2版[M].机械工业出版社.