专利名称：一种薄膜铺展辊组、薄膜铺展装置及薄膜铺展方法
技术领域：
本发明涉及预浸带生产线，具体涉及聚乙烯纤维单取向预浸带生产线。
背景技术：
超高分子量聚乙烯(UHMWPE)纤维也称高强高模聚乙烯(HSHMPE) 纤维或伸长链(ECPE)聚乙烯纤维，是指相对分子质量在(l 6)xl06的聚乙 烯，经纺丝-超拉伸后制成的超高分子质量聚乙烯纤维。它是继碳纤维、芳纶 (Kevlar)纤维之后的第三代高性能纤维，本文简称聚乙烯纤维。聚乙烯纤维 增强复合材料与其它纤维增强复合材料相比，具有质量轻、耐冲击、介电性能 高等优点，在现代化战争和航空航天、海域防御、武器装备等领域发挥着举足 轻重的作用。同时，该纤维在汽车、船舶、医疗器械、体育运动器材等领域亦 有广阔的应用前景。因此，聚乙烯纤维自问世起就倍受重视，发展很快。
目前制备聚乙烯纤维增强复合材料一般采用如下工艺步骤单取向预浸 带的制备一单取向预浸带的层压成型一纤维增强复合材料的定型。单取向预 浸带又称无绵布(UD布)或经向布，是指由聚乙烯纤维通过均勻、平行、 挺直排成连续带之后对此进行浸胶、干燥、获得单取向纤维的连续预浸带。 同经绰纺织布相比，单取向预浸带避免了经绵纱线的交织，纤维不会发生多 次的折压弯曲，因此不会降低纤维的原始力学性能；另外，经乡韦交织处容易 出现空隙，影响复合材料性能，而单取向预浸带则是纤维平行排列，因此复 合材料会在最大程度上继承纤维的力学性能。
制备预浸带之后，通常采用层压法制备聚乙烯纤维增强层压布。预浸带 层压成型工艺是指按照需要将多层无绵薄布在一定的温度和压力下初步成 型，各层间纤维薄布叠层角度随性能要求可呈(0/90。)n、 (0°)n、 (0/+45。 A45。/90。)n等多种分布。预浸带进行层压成型后，再进行一步的加压固化制成 纤维增强复合材料。在对层压布进行固化定型时，为了保护复合材料防止与 外界摩擦而损伤，需要在层压布的上、下两面复合保护膜，作为复合保护膜 的材料一般为聚乙烯薄膜或聚丙烯薄膜。专利CN1291090C公开了一种连续 制备聚乙烯纤维单取向预浸带的方法，聚乙烯纤维分别经过铺展、上胶、干 燥工序连续制成单取向预浸带。然后将多层预浸带交错层压复合制成层压布，并在层压布的两侧复合保护膜。
在现有技术下，在对聚乙烯纤维增强层压布进行固化成型时，为了提高 工作效率，需要将多张层压布同时放在热压模板之间在一定温度下加压定型， 并在多张层压布之间铺设聚乙烯保护膜与层压布复合。现有技术的缺点是铺 设薄膜需要手工铺设，效率较低，而且由于薄膜非常柔软，容易在铺设时薄 膜与层压布之间容易残留空气，不但造成产品外观较差而且降低了薄膜对层 压布的保护效果。
本发明人经过研究发现，如果能够在制备预浸带时将保护膜直接与预浸 带初步复合，然后将这种带保护膜的预浸带分别作为层压布上、下两面进行 层压成型，则可以有效地提高整个制备聚乙烯纤维复合材料的工作效率。
发明内容
本发明解决的技术问题在于，提供一种薄膜铺展辊组、薄膜铺展装置及 薄膜铺展方法。
为解决上述技术问题，本发明提供一种薄膜铺展辊组，包括若干根铺展 辊，所述铺展辊具有沿着其表面呈螺旋线延伸的沟槽。
优选的，所述沟槽是从铺展辊中间向两端对称延伸的螺旋方向相反的沟槽。
优选的，所述沟槽的螺旋线的导程角为15°~45°。
优选的，所述若干根铺展辊其相邻的两根铺展辊上相对应位置的沟槽的 螺旋方向相反。
优选的，所述沟槽的横截面为半圆形。
本发明在提供了具有以上特征的薄膜铺展辊组之后，还提供了 一种薄膜 铺展装置，所述的薄膜铺展装置除了包括以上任意一项技术方案所述的薄膜 铺展辊组，还包括薄膜供给装置，所述薄膜供给装置包括一个可旋转的放巻 轴。
本发明还提供了一种薄膜铺展方法，包括以下步骤 a)将薄膜巻筒放置在薄膜供给装置的放巻轴上放开； b )将薄膜巻筒的放开端经若干根铺展辊后放置在连续供给的聚乙烯纤维 预浸带上，所述铺展辊具有沿着其表面呈螺旋线延伸的半圓形沟槽，所述螺旋线从铺展辊中间向两端对称延伸并且螺旋方向相反。
优选的，所述连续供给的聚乙烯纤维预浸带已经过上胶工序，未经过干 燥工序。
优选的，所述若干根铺展辊其相邻的两根辊上相对应位置的沟槽的螺旋 方向相反。
优选的，所述螺旋线的导程角为15°~45°。
本发明提供的薄膜铺展辊组适用于在连续制备聚乙烯纤维单取向预浸带 时，在预浸带经过上胶之后将保护薄膜与预浸带复合，带有保护薄膜的预浸 带可作为后续层压布的上、下两个面。本发明通过提供沿着薄膜铺展辊表面 呈螺旋线延伸的沟槽，可以将薄膜完全铺展开，从而在和预浸带复合时，不 会在薄膜与预浸带之间残留空气，改变层压布上下两个表面的外观。本发明
提供的薄膜铺展方法可连续的将薄膜与预浸带复合，整体提高制备聚乙烯纤
维增强复合材料的工作效率。
图l是本发明提供的薄膜铺展装置工作示意图； 图2是本发明第一实施例提供的薄膜铺展辊组示意图； 图3是本发明第二实施例提供的薄膜铺展辊组示意图。
具体实施例方式
本发明提供一种薄膜铺展辊组、薄膜铺展装置及薄膜铺展方法，为了更 好的理解本发明，下面结合实施例进一步阐述本发明
参见图1和图2,图1为本发明薄膜铺展装置工作方式示意图，本图中 只提供了连续制备聚乙烯纤维单取向预浸带生产线局部示意图，聚乙烯纤维 105经过上胶装置103涂敷上胶粘剂之后再经过热甬道104干燥，本发明的 薄膜铺展装置则设置在上胶装置103与热萄道104之间。图2为本发明第一 实施例提供的薄膜铺展装置示意图，省略了薄膜铺展辊的支撑装置。本实施 例中的薄膜铺展装置包括薄膜供给装置和薄膜铺展辊组102,薄膜供给装置 为一个可旋转的放巻轴101,工作时将薄膜巻筒套在放巻轴上放开；薄膜铺 展辊组102从上至下依次包括可旋转的、直径均为80mm、长度均为1400mm 的第一薄膜铺展辊102a、第二薄膜铺展辊102b、第三薄膜铺展辊102c及第四薄膜铺展辊102d。第一薄膜铺展辊的外表面具有一条以螺旋线延伸的沟
槽，沟槽截面是半径为lmm的半圆形状，螺旋沟槽的导程角为15°;第二薄 膜铺展辊、第三薄膜铺展辊和第四薄膜铺展辊都具有和第薄膜铺展辊相同形 状的螺旋沟槽。
本实施例中，将具有支数为600根、强度大于35g/d、纤度为2.5d的一 组聚乙烯纤维纱锭经过平铺、采用上胶装置103上胶，本实施例将KRATON G-1650按照重量比17%溶于120号溶剂油(2,3-丁二酮)中作为胶粘结溶液。 将一巻高密度聚乙烯薄膜(HDPE)巻筒套在放巻轴101上放开，依次经过 薄膜铺展辊组的四根薄膜铺展辊铺展，为了在薄膜铺展时对薄膜施加一定的 张力，因此薄膜需要错开依次经过每根薄膜铺展辊，带动铺展辊旋转，为了 更好的理解本实施例铺展辊的效果，对于薄膜只画出了一条示意线106。
在本文中，错开经过铺展辊也可以称为锯齿形经过，是按照如下方法定 义的，分别定义薄膜的两个面为里面和外面，当里面与第一根棍接触时，则 再经过下一根辊时，则外面与下一根辊接触，里面和外面依次错开经过薄膜 铺展辊可以为薄膜施加一定的张力，更好的将薄膜铺展。
本实施例提供的四根薄膜铺展辊表面具有螺旋分布的沟槽，由于沟槽的 导向作用，薄膜会顺着螺旋沟槽的推进方向铺展，而且由于薄膜内积聚的空 气会顺着螺旋沟槽排走，因此进一步起到铺展薄膜的作用。由于相邻两根辊 旋转方向相反，因此两根辊的螺旋沟槽推进方向也相反，两根相邻的薄膜铺 展辊会将薄膜随着螺旋沟槽的推进量互相补偿，因此如果只提供一个螺旋方 向的沟槽，则需要设置具有偶数个薄膜铺展辊的薄膜铺展装置。
薄膜经过铺展后与预浸带复合在一起，然后一起经过热甬道在55。C干 燥，由于溶剂120号溶剂油是高度挥发性物质，虽然有聚乙烯薄膜盖在预浸 带的上面，^f旦在热甬道中热吹风的作用下，溶剂汽油也能顺利地挥发出去， 胶粘剂初步固化与聚乙烯薄膜复合。在制备聚乙烯纤维层压布时，带有聚乙 烯薄膜的预浸带可以作为层压布的上下两个表面层，聚乙烯保护膜可以防止 损伤层压布。
参见图3，图3为本发明第二实施例提供的在制备聚乙烯纤维单取向预 浸带中所用的薄膜铺展装置示意图，其中对于铺展辊的支撑装置省略未画出。
6本实施例中的薄膜铺展辊组102依次包括可旋转的、直径均为80mm、长度 均为1400mm的第一薄膜铺展辊102e、第二薄膜铺展辊102f、第三薄膜铺展 辊102g及第四薄膜铺展辊102h。其中第一薄膜铺展辊102e的外表面具有两 条自铺展辊中间向辊的两端对称螺旋延伸的沟槽，沟槽截面是半径为lmm的 半圓形状，螺旋沟槽的导程角为20。；第二薄膜铺展辊102f的外表面具有两 条自铺展辊中间向辊的两端对称螺旋延伸的沟槽，沟槽截面是半径为1 mm的 半圆形状，螺旋沟槽的导程角为20。，在和第一薄膜铺展辊相对应的位置处， 螺旋沟槽的螺旋方向相反；第三薄膜铺展辊102g外表面具有和第一薄膜铺展 辊相同形状、螺旋方向相同的沟槽；第四薄膜铺展辊102h外表面具有和第二 薄膜铺展辊相同形状、螺旋方向相同的沟槽。
在本实施例中，铺展薄膜时，将具有支数为600根、强度大于35g/d、纤 度为2.5d的一组聚乙烯纤维纱锭经过平铺、采用上胶装置103上胶，本实施 例将KRATON G-1650按照i量比17%溶于120号溶剂油(2,3-丁二酮)中作 为胶粘结溶液。将一巻高密度聚乙烯(HDPE)薄膜巻筒套在放巻轴101上 方开，使薄膜依次错开经过每根薄膜铺展辊，为了更好的理解本实施例铺展 辊的效果，对于薄膜只画出了一条示意线106。当薄膜带动铺展辊旋转时， 第一薄膜铺展辊和第三薄膜铺展辊的旋转方向相同，螺旋沟槽从铺展辊中间 向两端推进；第二薄膜铺展辊和第四薄膜铺展辊旋转方向与第 一薄膜铺展辊 旋转方向相反，螺旋沟槽也从辊中间向两端推进。薄膜经过每根薄膜铺展辊 时，都会在顺着螺旋沟槽的推进方向向两端铺展，经过四根铺展辊后，可将 薄膜完全铺展。在本实施例中，铺展辊能够旋转，也可以选择不旋转的铺展 辊，在这种情况下，也要使薄膜按照螺旋沟槽向两端推进的方式铺展薄膜。
薄膜经过铺展后与预浸带复合在一起，然后一起经过热闺道在55。C干 燥，溶剂挥发后，胶粘剂经过干燥固化与聚乙烯薄膜复合。
在本文中，对于螺旋沟槽的形状并无具体限制，可以为三角形、弧形或 任何已知形状，但是为了防止损伤薄膜，沟槽与辊的相交边要倒成圆角并和 铺展辊表面具有相同的表面粗糙度。在本文中，对于螺旋沟槽的导程和螺距 并无具体限制，可以为多组螺旋沟槽平行分布。本文提供导程角在15°~45° 之间的螺旋沟槽，导程角过大时，沟槽对薄膜的铺展作用不明显，导程角过小时，则沟槽占用的薄膜辊面积过大，也不利于薄膜的铺展。另外，对于沟 槽的深度并无具体限制。本发明优选截面为半圓形的螺旋沟槽，优选的，螺
旋沟槽的半径为0.5mm ~15mm。对于薄膜铺展辊的数量，本发明亦无具体 限制，数量越多，越有利于薄膜的铺展，但是考虑到数量过多，则会相应增 加薄膜的张力，因此本发明优选的技术方案提供2 20根薄膜铺展辊，更优 选的，薄膜铺展辊的数量为4~8根。对于辊的大小，本发明无具体限制，优 选的，辊直径为50mm 150mm。另夕卜，本文中的薄膜铺展辊可以为旋转的 辊，也可以不;j走转。
按照本发明，薄膜可以为高密度聚乙烯(HDPE )、低密度聚乙烯(LDPE )、 中密度聚乙烯(MDPE),聚丙烯等软包装薄膜。胶粘剂可以选用聚苯乙烯三 嵌段共聚体(SIS，苯乙烯-异戊二烯-苯乙烯)，如KARTOND-1107、 KARTON D-1161,或氢化聚苯乙烯三嵌段共聚体(SEBS,苯乙烯-乙烯-丁烯-苯乙烯)， 如KARTON G-1650、 KARTON D-1651。月交粘剂形式采用溶剂型胶粘剂，可 以选用的溶剂有溶剂汽油、工业酒精、甲苯、丙酮、环已烷等易挥发物质。 胶粘剂与溶剂的重量比为15% ~ 35%: 85% ~ 65%。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普 通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润 饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
权利要求
1、一种薄膜铺展辊组，包括若干根铺展辊，其特征在于所述铺展辊具有沿着其表面呈螺旋线延伸的沟槽。
2、 根据权利要求1所述的薄膜铺展辊组，其特征在于所述沟槽是从铺展 辊中间向两端对称延伸的螺旋方向相反的沟槽。
3、 根据权利要求2所述的薄膜铺展辊组，其特征在于所述沟槽的螺旋线 的导程角为15°~45°。
4、 根据权利要求3所述的薄膜铺展辊组，其特征在于所述若干根铺展辊 其相邻的两根铺展辊上相对应位置的沟槽的螺旋方向相反。
5、 根据权利要求1所述的薄膜铺展辊组，其特征在于所述沟槽的横截面 为半圓形。
6、 一种包括权利要求1至4任一项所述的薄膜铺展辊组的薄膜铺展装置， 其特征在于还包括薄膜供给装置，所述薄膜供给装置包括一个可旋转的放巻 轴。
7、 一种薄膜铺展方法，包括以下步骤a) 将薄膜巻筒放置在薄膜供给装置上放开；b) 将薄膜巻筒的放开端经若干根铺展辊后放置在连续供给的聚乙烯纤维 预浸带上，所述铺展辊具有沿着其表面呈螺旋线延伸的半圓形沟槽，所述螺旋 线从铺展辊中间向两端对称延伸并且螺旋方向相反。
8、 根据权利要求7所述的方法，其特征在于所述连续供给的聚乙烯纤维 预浸带已经过上胶工序，未经过干燥工序。
9、 根据权利要求7或8所述的方法，其特征在于所述若干根铺展辊其相 邻的两根辊上相对应位置的沟槽的螺旋方向相反。
10、 按照权利要求9所述的方法，其特征在于所述螺旋线的导程角为15° ~45。。
全文摘要
本发明公开一种薄膜铺展辊组，包括若干根薄膜铺展辊，在铺展辊的外表面有呈螺旋线延伸的沟槽。本发明通过提供沿着薄膜铺展辊表面呈螺旋线延伸的沟槽，可以将薄膜完全铺展开，从而在和预浸带复合时，避免在薄膜与预浸带之间残留空气。本发明同时公开了一种薄膜铺展方法，先将薄膜卷筒放置在薄膜供给装置上放开，然后将放开端经若干根铺展辊后放置在预浸带上，所述铺展辊具有沿着其表面呈螺旋线延伸的半圆形沟槽，所述螺旋线从铺展辊中间向两端对称延伸并且螺旋方向相反。本发明提供的薄膜铺展方法可连续的将薄膜与预浸带复合，整体提高制备聚乙烯纤维增强复合材料的工作效率。
文档编号B32B38/18GK101525842SQ20081000
公开日2009年9月9日 申请日期2008年3月7日 优先权日2008年3月7日
发明者周成程 申请人:宁波荣溢化纤科技有限公司