连续卷绕CPP镀铝膜设备的部件功能和工作过程(1)

来源:真空技术网(www.chvacuum.com)兰州真空设备有限责任公司 作者:罗军文

      连续卷绕CPP膜镀铝设备主要由真空系统、真空室体、卷绕系统、送丝蒸发系统、水冷却系统、电控操作系统组成。

1 真空系统

       连续卷绕CPP膜镀铝设备真空工作腔体大、镀膜气载荷量高,要求真空系统抽气速率快。真空系统由两套相对独立的真空抽气机组组成,分别对上、下室体抽空,成为具有不同真空度的两个部分,用复合真空计分别进行压力测量。上室用油扩散喷射泵作为主抽气泵,在10-1 Pa 时有很大的抽气量,及时抽走随着卷材打开而放出的附着水汽等介质。下室用两套KC系列新型高真空油扩散泵作为主抽气泵,真空极限高、工作压力范围宽、抽速大、启动快,保证在镀膜时的高真空度和有效抽速。庞大的粗抽机组极大缩短了低真空抽气时间,快速启动高真空抽气,节约抽真空时间,提高产能。三台2X-15旋片泵分别作为三台主泵的维持泵,节约能源。抽空系统流程如图2 所示。

2 真空室体

        连续卷绕CPP膜镀铝设备的真空室体是φ2200×3016 mm 的圆筒形卧式结构。分隔为上层基材卷绕室、下层蒸发镀膜室两个工作室。室体正面设置了三个长条形观察窗,由于在工作状态中分别观察室体内的基材卷绕状况、镀膜质量及送丝蒸发系统工作状况。室体轴线方向的一端为同口径连接法兰,连接传动卷绕系统,另一端为异形接口,连接送蒸发系统。在上、下两个工作室内壁都设Meissner管,通过POLYCOLD低温冷凝系统制冷,高速捕集凝结镀膜时系统内残留水汽分子,可以降低20%~50%的高真空抽气时间,并改善真空室的工作环境,提高薄膜的附着力,保证镀膜质量。

抽空系统流程

图2 抽空系统流程

       独特的双室结构设计将卷绕与蒸镀分开,分别配置不同要求真空系统,使基材放出的大量气体首先从基材卷绕室中被排走,又不影响蒸发镀膜室的真空度;镀膜室的工作也不会污染卷绕室的传动机构。既保障镀膜质量,又降低成本、节约能源,并能缩短抽气时间,提高生产效率。

3 卷绕系统

       卷绕系统是连续卷绕镀膜设备的核心部件。传动平稳、线速度恒定是关键;提高速度、解决基材的跑偏和起皱是难点。系统主要由收卷和放卷机构、张力测量和控制机构、镀膜辊及速度控制机构、追踪导向及辅助部件等构成。整套传动系统安装在可移动柜车上,方便地整体进出真空室,便于装卸基材操作和维修。

      连续卷绕CPP膜镀铝设备采用两电机驱动的传动卷绕方式。收辊和镀膜辊采用德国交流变频电机控制,调速范围宽,力矩特性好。放卷采用美国Montalvo的双盘式气动制动器控制,简便可靠。张力测量和控制采用美国Montalvo的闭环数字张力控制技术,灵敏度高、响应速度快。具有张力自动检测、闭环自动反馈、锥度自动调节、断膜自动保护等功能,既可预设,又能数字显示,控制准确、操作方便。

       镀膜辊是设备关键件之一,是镀膜速度和张力检测和控制的基准,它的结构设计和加工质量直接影响镀膜质量。镀膜辊内部设计空心多头螺旋冷却通道,通过旋转接头外接冷热交换机组,提高冷却效果,使其工作温度保持在-15℃到-25℃,防止基材在镀膜前后受热变形。表面光洁度高,动平衡要求严格,是保证镀膜质量的必备条件。设备采用双冷却镀膜辊悬空平展镀膜结构(如图3),使受镀膜材(尤其是CPP)在经过蒸发源时平展悬空而过,并且只在两镀膜辊公切线部位进行镀膜。这种独特结构设计既增大了蒸发面积,提高镀膜速度,又可以增加薄膜在镀膜前后的冷却效果,减少热变形,防止卷绕传动过程中的拉伸起皱,更重要的是避免了二次蒸发造成的膜层重叠,从根本上解决了CPP 流延塑料薄膜镀膜过程中出现亮暗条纹线的难题。

悬空平展镀膜示意

图3 悬空平展镀膜示意

       设计双齿条同步传动光电跟踪机构,跟踪精度高,保证了收卷端面的平整度;镀膜前后均采用了同步传动的无摩擦展平,对薄膜在镀膜前、收卷前分别进行展平,保证薄膜在加工过程中的光、平、展效果。

4 送丝蒸发系统

      设计每组送丝独立执行机构,分别由微电机单独控制,既可以总调速,又可以独立调速,每组都有数字显示,这样就可适应因蒸发舟或蒸发材料等的不一致而实时调整送丝量,保证镀膜的均匀性。蒸发机构设计要综合考虑设备运行指标的各个条件,蒸发参数的优化选择很重要。蒸发距和蒸发间隔是影响镀膜均匀性、厚度、飞溅、速度等的主要因素。根据理论计算和实践经验总结合理安排蒸发距和蒸发间隔,在2500 mm 幅宽方向布置25 只蒸发坩埚,巧妙设计蒸发电极直接水冷,结构紧凑,提高了蒸发电极的使用寿命,改善蒸发工作性能。特别是首创自流式蒸发舟倾斜放置的设计(如图3),使蒸发源由点变成线,由线扩止面,增大蒸发面积,成倍提高蒸发速率,成为提高大型宽幅高真空连续卷绕镀膜设备生产效率的又一个亮点。

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