一種側邊加強的聚醯胺酸薄膜、其製備方法及設施與流程

2023-11-10 21:21:01 2

本發明涉及聚醯亞胺薄膜製造技術，具體為一種側邊加強的聚醯胺酸薄膜、其製備方法及設施。

背景技術：
聚醯亞胺薄膜是具有高強度、高韌性、耐磨耗、耐高溫、耐腐蝕等優異性能的高分子材料，是製作各種中高檔電工電子元器件的主要絕緣材料，廣泛應用於電工電子行業。目前聚醯亞胺薄膜的製造工藝是以聚醯胺酸樹脂溶液為原料，在流涎機上流涎得到自支撐的聚醯胺酸薄膜，再經過加熱拉伸、高溫亞胺化、冷卻定型處理得到聚醯亞胺薄膜。隨著下遊應用產品輕、薄、短、小及高可靠性設計要求，市場需求的薄膜厚度規格趨於薄型化，對其製造技術、產品質量特別是產品良率均提出了更高的要求。聚醯亞胺薄膜製造過程中，常規採用拉伸定型或張緊定型的製造工藝達到所需要的厚度和常規性能。拉伸定型或張緊定型時均需要夾持固定聚醯亞胺薄膜半成品聚醯胺酸薄膜的兩個側邊，在高溫條件下依靠薄膜兩側的夾持裝置對薄膜施加橫向作用力，即對薄膜進行橫向拉伸。縱向拉伸時也需要夾持固定薄膜兩側邊，避免薄膜向中心收縮變形而減小寬度。例如聚醯亞胺薄膜生產時，通常是將聚醯胺酸樹脂通過流涎方式在流涎機上成型為聚醯胺酸薄膜，之後通過高溫爐進行亞胺化處理製得聚醯亞胺薄膜。亞胺化過程中要將半成品薄膜的雙側夾持固定，使薄膜在夾持狀態下進行橫向拉伸或張緊處理，並保持此狀態完成高溫亞胺化，以提高薄膜的常規性能。現有的薄膜生產線兩側的夾持裝置主要為安裝在環形導軌的鏈條上的鏈鋏或者針扣。縱橫向拉伸均要對薄膜進行高溫處理，特別是聚醯胺酸薄膜的亞胺化需要更高溫度的處理，最高處理溫度可達500℃。生產線中的鏈條及其上的鏈鋏或者針扣在高溫環境下溫度也隨之升高，在拉伸入口位置夾持薄膜時極易因為高溫造成薄膜側邊夾破或者撕裂，側邊破損的薄膜在後續的拉伸、亞胺化、定型以及開夾等工藝過程中容易在鏈鋏鋏口位置或針扣刺扣位置造成脫鋏或脫扣而被拉破，降低薄膜拉伸質量，甚至薄膜無法正常收卷，減少薄膜收率，嚴重影響薄膜生產線產量。同時，聚醯胺酸薄膜的邊緣由於太薄容易產生上翹現象，鏈鋏夾持時使薄膜側邊摺疊成雙層邊。雙層邊夾持過程中遇到高溫使得鏈鋏夾持位置薄膜容易撕裂，同樣導致產品不能正常收卷，降低產品收率。實際生產線上，聚醯亞胺薄膜的開鋏位置接近牽引收卷裝置，開鋏時薄膜受到拉伸應力、牽引張力及收卷張力等綜合作用容易出現裂邊、橫向斷裂等破膜現象，以致薄膜無法正常收卷，嚴重影響薄膜收率，降低了薄膜產量。為了解決聚醯亞胺薄膜製造過程中破邊、斷膜等問題，近年出現了相關的專利申請，如公告號為CN202245464U的中國實用新型專利「薄膜生產設備的入鋏引導裝置」、公開號為CN102441987A的中國發明專利「薄膜生產機械的鏈鋏冷卻裝置」、公開號為CN102431161A的中國發明專利「薄膜生產線的提前開鋏裝置」、公開號為CN102390112A的中國發明專利「薄膜拉伸定型或張緊定型設備的薄膜夾持裝置」、公告號為CN203236699U的中國實用新型專利「一種解決薄膜拉伸破膜及厚度均勻系統」，其中分別公開了入鋏引導裝置、鏈鋏冷卻裝置、提前開鋏裝置以及夾持裝置等，雖然使夾持裝置造成夾破或者撕裂薄膜側邊的問題有些減少，但並未能完全消除此類故障。而且這些裝置均需要對現有的生產線設備進行改造或者替換，裝置結構較為複雜，也需較高的改造成本，故難以廣泛實施應用。此外公開號為CN102416684A的中國發明專利「流涎機薄膜生產粘帶處置方法」、公開號為CN102303388A的中國發明專利「流涎機薄膜生產粘帶處理方法」、公告號為CN202147343U的中國實用新型專利「自動擦拭脫模劑的聚醯亞胺薄膜生產裝置」等是通過改進位造工藝處理流涎粘帶造成破膜、斷膜等異常，調節工藝參數較多，調節範圍大，特別是引入如擦拭脫模劑會造成薄膜過分光滑無法正常應用於下遊產品的副作用等。

技術實現要素：
本發明的目的是提供一種側邊加強的聚醯胺酸薄膜，薄膜橫向兩邊側部分一定寬度範圍內隨接近外緣溶劑含量逐漸減少，因邊側部分薄膜內溶劑含量的減少其強度增大，被夾持時不易發生夾破或者裂邊的故障，保證了薄膜的質量，提高薄膜收率。本發明的另一目的是提供一種側邊加強的聚醯胺酸薄膜的製備方法，改動熱風烘箱內1個或多個靜壓箱頂部邊側部分出風口，使1個或多個靜壓箱橫向的邊側部分一定寬度範圍內、隨接近靜壓箱內側壁風量逐漸增大，使薄膜邊側部分溶劑的蒸發量增大，以減少薄膜邊側部分的溶劑含量從而提高強度。本發明的再一目的是設計一種側邊加強的聚醯胺酸薄膜的製備設施，所配置的熱風烘箱內1個或多個靜壓箱頂部邊側部分的出風口隨接近靜壓箱內側壁、口徑逐漸加大，以提供更強的熱風。本發明提供的一種側邊加強的聚醯胺酸薄膜，薄膜橫向兩邊側部分寬X的範圍內隨接近外緣溶劑含量逐漸減少，所述X＝20～200mm。薄膜中部溶劑含量為Q，邊側部分溶劑含量為q，q＜Q，薄膜外緣溶劑含量q最小、為(0.2～0.6)Q。薄膜的溶劑含量分布以薄膜縱向中心線對稱。本發明提供的一種側邊加強的聚醯胺酸薄膜製備方法，合成的聚醯胺酸溶液經成型模具在鋼帶上流涎成型為聚醯胺酸液膜，載有聚醯胺酸液膜的鋼帶經過熱風烘箱乾燥成為自支撐的聚醯胺酸薄膜。改動流涎熱風烘箱內靜壓箱頂部邊側部分出風口，使靜壓箱橫向的邊側部分寬度Y範圍內、隨接近靜壓箱內側壁風量逐漸增大，所述Y＝20～200mm。靜壓箱中部薄膜表面的風壓為F，在靜壓箱邊側部分薄膜表面的風壓為f，f＞F,薄膜外緣的表面風壓f最大、為(1.2～3)F。薄膜表面的風壓分布以靜壓箱縱向中心平面對稱。為進一步提高聚醯胺酸薄膜兩側邊強度，自支撐聚醯胺酸薄膜從鋼帶上剝離後，在進入橫拉機前，薄膜邊側部分20～200mm的範圍內進行局部加熱，邊側部分薄膜表面加熱溫度為150～200℃，加熱時間為8秒～80秒。經過加熱的薄膜邊側部分因溶劑再次部分蒸發含量進一步減小、亞胺化率提高，其強度得到加強。本發明設計的一種側邊加強的聚醯胺酸薄膜的製備設施，包括成型模具，承載流涎成型聚醯胺酸液膜的循環鋼帶，有多個靜壓箱的熱風烘箱，1個或多個靜壓箱頂部有多排熱風出風口，各排出風口的中心線與靜壓箱縱向中心線垂直，本發明的靜壓箱邊側部分寬度Y範圍內的出風口口徑隨接近靜壓箱內側壁逐漸增大，所述Y＝20～200mm。中部出風口口徑為W，在Y範圍內出風口口徑為w，w＞W,靠近靜壓箱內側壁的出風口口徑w最大、為(1.2～3)W。靜壓箱頂部熱風出風口口徑以靜壓箱縱向中心平面對稱。聚醯胺酸薄膜從鋼帶上剝離後薄膜，在進入橫拉機前，薄膜行進過程中其橫向寬Z範圍內邊側部分的上方和/或下方安裝加熱管，所述Z＝20～200mm，在寬Z範圍內橫向等間距排列2～6列長度方向與薄膜行進方向平行的加熱管，加熱管列的長度L＝u*t，其中u表示薄膜行進速度、t表示薄膜處理時間，且0.5m/min≤u≤20.0m/min，8秒≤t≤80秒。加熱管與薄膜表面垂直距離為m，隨接近薄膜外緣m逐漸減小。在薄膜外緣上方和/或下方的加熱管與薄膜表面距離最小為M，M為10～30mm，m＝(1～8)M。在薄膜寬Z的邊側部分隨接近薄膜外緣加熱管與薄膜的間距逐漸減少，使邊側部分薄膜表面加熱溫度逐漸提高，為150～200℃。薄膜兩邊側部分上方和/或下方加熱管的安裝高度以薄膜縱向中心線上的鉛垂平面對稱。與現有技術相比，本發明一種側邊加強的聚醯胺酸薄膜、其製備方法及設施的優點為：1、聚醯胺酸薄膜兩邊側部分的溶劑含量減少，使之強度增加，即在此後拉伸或張緊時夾持裝置的鏈鋏或者扣針著力處薄膜的強度增加，使因夾破、拉破造成的脫鋏或脫扣故障不易發生，由實驗來看，破邊、斷膜的情況極少發生，薄膜產品收率大大提高；2、本製備方法易於實現，只需改動熱風烘箱靜壓箱邊側部分的熱風出風口口徑，即可加大邊側部分出風量，聚醯胺酸流涎液膜邊側部分的溶劑蒸發量增加、減少邊側部分薄膜的溶劑含量；3、熱風烘箱靜壓箱邊側部分的熱風出風口口徑的加大及加熱管的安裝僅為局部改造，易於實施。附圖說明圖1為本側邊加強的聚醯胺酸薄膜實施例薄膜橫截面上溶劑含量分布曲線圖。圖2為本側邊加強的聚醯胺酸薄膜的製備設施實施例1的熱風烘箱某個靜壓箱頂部一排出風口示意圖。圖3為本側邊加強的聚醯胺酸薄膜的製備設施實施例1自支撐聚醯胺酸薄膜從鋼帶上剝離後行進過程中的薄膜邊側部分上方局部加熱管示意圖。圖4為圖3某個邊側的橫截面圖。圖5為本側邊加強的聚醯胺酸薄膜的製備設施實施例2的熱風烘箱某個靜壓箱頂部出風口示意圖。圖中標號為：1、薄膜，2、靜壓箱頂，3、出風口，4、加熱管。具體實施方式側邊加強的聚醯胺酸薄膜實施例本側邊加強的聚醯胺酸薄膜實施例，薄膜1橫向的兩邊側部分、寬X＝100mm的範圍內隨接近外緣溶劑含量逐漸減小，薄膜1中部溶劑含量Q＝35％，薄膜1外緣溶劑含量最小為16％,薄膜1橫截面上溶劑含量分布如圖1所示。薄膜1溶劑含量變化以薄膜縱向中心線對稱。以溶劑含量均勻為Q＝35％的薄膜為對比例，與本實施例薄膜在相同的溫度相同的拉伸比條件下進行橫向拉伸、縱向拉伸以及張緊亞胺化的後續加工實驗，二者結果如表1所示：表1本實施例和對比例後續加工情況比較表從表1的結果可以看出，採用本實施例的側邊加強的聚醯胺酸薄膜在後續加工過程中橫拉工序的破邊數僅為常規薄膜的0.2％。縱拉和亞胺化工序中破邊次數也明顯降低，聚醯亞胺薄膜生產線上的總斷膜次數趨於0，產品收率趨於100.0％，產品良率高達99.0％。側邊加強的聚醯胺酸薄膜的製備設施實施例1本側邊加強的聚醯胺酸薄膜的製備設施實施例，包括成型模具，承載流涎成型聚醯胺酸液膜的循環鋼帶，有多個靜壓箱的熱風烘箱，1個或多個靜壓箱頂2部有多排熱風出風口3，某個靜壓箱頂2部的某排熱風出風口3如圖2所示，一排出風口3的中心線與靜壓箱縱向中心線垂直，本例靜壓箱部分寬度Y＝100mm範圍內的3個出風口3相互連通成為長形孔，隨接近靜壓箱內側壁該長形孔口徑逐漸增大。該排中部出風口3口徑W＝8.0mm，在Y範圍內出風口3口徑為w，靠近靜壓箱內側壁的出風口3口徑w最大、為2W。靜壓箱頂2部熱風出風口口徑以靜壓箱縱向中心平面對稱。聚醯胺酸薄膜1從鋼帶上剝離後，在進入橫拉機前，薄膜1行進過程中其橫向寬Z＝100mm範圍內邊側部分上方安裝加熱管4，如圖3所示，在寬100mm範圍內橫向等間距排列4列長度方向與薄膜1行進方向平行的加熱管4，本例加熱管4列的長度L＝u*t，其中u表示薄膜1行進速度，本例u＝6.0m/min、t表示薄膜1處理時間，本例t＝45秒；L＝4.5m。如圖4所示，本例在薄膜1外緣上方的加熱管4與薄膜1表面垂直距離最小M＝20mm，隨離開薄膜1外緣m逐漸加大，與薄膜1外緣水平距離100mm處的上方加熱管4與薄膜1表面的垂直距離為55.26mm。邊側部分上方的加熱管4使薄膜1邊側表面的溫度、隨接近薄膜1外緣逐漸提高，本例薄膜1外緣表面溫度達180℃。側邊加強的聚醯胺酸薄膜製備的設施實施例2本例的靜壓箱頂2部的出風口3稍有不同，其它結構與側邊加強的聚醯胺酸薄膜的製備設施實施例1相同。如圖5所示，出風口3為多條橫穿靜壓箱頂2部的狹縫，與靜壓箱縱向中心線垂直。各條出風口3狹縫中部縫寬為W＝8.0mm，兩邊側長Y＝100mm範圍內縫寬擴大為w，外端縫寬w最大、為16mm。靜壓箱頂2部各條出風口3狹縫縫寬以靜壓箱縱向中心平面對稱。側邊加強的聚醯胺酸薄膜製備方法實施例本例使用以上側邊加強的聚醯胺酸薄膜的製備設施實施例1。合成的聚醯胺酸溶液經成型模具在鋼帶上流涎成聚醯胺酸液膜，載有聚醯胺酸液膜的鋼帶經過熱風烘箱乾燥成為自支撐的聚醯胺酸薄膜1，靜壓箱橫向的邊側部分寬100mm範圍內、隨接近靜壓箱內側壁風量逐漸增大。靜壓箱中部薄膜1表面的風壓為F，在靜壓箱邊側部分寬100mm範圍內薄膜1表面的風壓為f，薄膜1外緣表面風壓f最大、為2F。薄膜1表面風壓以靜壓箱縱向中心平面對稱。本例從鋼帶上剝離的自支撐聚醯胺酸薄膜在進入橫拉機前，行進過程中薄膜1邊側部分被其上方安裝的加熱管進行局部加熱處理，本例薄膜1外緣表面加熱溫度達180℃，由邊緣向內薄膜1表面溫度逐漸下降至室溫。邊側部分局部加熱時間為60秒。經過加熱的薄膜1邊側部分因溶劑再次部分蒸發含量進一步減小、亞胺化率提高，其強度得到加強。薄膜1兩邊側部分上方加熱管的安裝高度以薄膜1縱向中心線上的鉛垂平面對稱。上述實施例，僅為對本發明的目的、技術方案和有益效果進一步詳細說明的具體個例，本發明並非限定於此。凡在本發明的公開的範圍之內所做的任何修改、等同替換、改進等，均包含在本發明的保護範圍之內。