[發(fā)明專利]具有三維約束的聚乙烯微多孔膜的鑄片系統(tǒng)

有效

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• 申請日: 2018-09-05
• 公開（公告）號: CN110877448B
• 公開（公告）日: 2023-06-02
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 李鑫;徐蘭;崔月明
• 申請（專利權(quán)）人: 北京沐昱新能源科技有限公司
• 主分類號: B29C48/31
• 分類號: B29C48/31;B29C48/88;B29C43/24;B29L7/00
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具有三微約束的聚乙烯微多孔膜的鑄片系統(tǒng)，鑄片系統(tǒng)主要包括：熔體擠出用平模頭；輥面兩端毛化的主冷卻大輥，鑄片時至少寬度方向兩邊各有20?30毫米寬被壓邊，主冷卻大輥的輥面中間部分仍然呈光滑鏡面、目視沒有油膜或油層；風(fēng)刀附片裝置；風(fēng)刀后面有壓邊用小冷卻壓輥，將熔體或片材的兩端壓附在主冷卻大輥的毛化區(qū)、中間部分懸空不壓；張力隔離輥的輥面直徑通體一樣、壓延前片材已經(jīng)實(shí)現(xiàn)基本凝固、溫度降低到140℃以下，張力隔離輥和剝離輥之間仍然含有壓邊用小冷卻壓輥，保證片材繼續(xù)均勻貼附在主冷卻大輥的輥面冷卻結(jié)晶、片材表面溫度降低到90℃以后再進(jìn)入剝離輥。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于聚乙烯微多孔膜制造領(lǐng)域，尤其屬于鋰電池隔膜領(lǐng)域。

背景技術(shù)

聚乙烯微多孔膜作為鋰電池隔膜或過濾用多孔膜，常規(guī)采用熱致相分離法制造，采用聚乙烯和造孔用的工藝溶劑---石蠟油溶劑，在180-210℃混煉均勻后，經(jīng)熔體過濾、熔體齒輪泵穩(wěn)壓后經(jīng)熔體管道輸送到平模頭擠出，擠出后的高溫熔體需要先冷卻、凝固、結(jié)晶，行業(yè)常稱為“鑄片”，即鑄造成片材的意思；鑄片后一般繼續(xù)采用同步雙拉或分步雙拉繼續(xù)將片材熱拉伸成薄膜，經(jīng)二氯甲烷萃取干燥后，繼續(xù)采用橫向熱拉伸、熱定型后冷卻收卷成膜。

聚乙烯微多孔膜作為鋰電池隔膜等應(yīng)用，要求極高的厚度精度和材料組織均勻性，目前厚度精度希望控制極差優(yōu)于正負(fù)0.5微米，成品膜展開后不能有波浪變形、弓形、凝膠、黑點(diǎn)、亮點(diǎn)、黑道、亮條等外觀不一致缺陷，而很多這些缺陷與鑄片的質(zhì)量和片材的組織形成的均勻性關(guān)系很大。

常規(guī)鑄片采用說明書附圖7所示的方式，熔體經(jīng)平模頭擠出后直接采用壓延輥擠壓在主冷卻大輥上，熔體在主冷卻大輥表面經(jīng)過冷卻后剝離再進(jìn)入下面的拉伸等工序，該方法鑄片具有如下缺點(diǎn)：

1、平模頭擠出后的熔體在寬度方向存在厚度不均勻，由于壓延輥的強(qiáng)制壓延平整作用，測厚儀測試片材的厚度不能有效反映模頭的出料狀態(tài)、因此不能通過測厚儀的反饋來控制模頭的熱膨脹螺栓、不能有效調(diào)節(jié)熔體從模頭擠出后在寬度方向的厚度均勻性；拉膜過程不穩(wěn)定、膜的均勻度不佳。

2、熔體在壓延時溫度仍然近200℃、局部較厚的熔體在壓延處容易出現(xiàn)局部積料，積料處的熔體一邊冷卻一邊微旋轉(zhuǎn)，冷卻到一定程度后這種夾生料可能會通過壓延區(qū)帶到后面，在后面的拉伸時容易出現(xiàn)黑點(diǎn)、黑斑甚至拉伸破膜。

3、該方法鑄片還容易在主冷卻大輥的輥面對應(yīng)熔體厚度較薄處出現(xiàn)油道現(xiàn)象，較薄處不能形成有效壓延作用，熔體冷卻后凝固收縮會有石蠟油在輥面的析出現(xiàn)象，在輥面出現(xiàn)油道處的片材的冷卻狀態(tài)與附近的無油道處的片材會有較大差異、與光滑干凈的金屬鏡面輥相比、油道的存在會導(dǎo)致熔體的冷卻、凝固、結(jié)晶變慢、材料的凝固結(jié)晶等出現(xiàn)較大變異，在后面的拉膜后會出現(xiàn)局部薄亮條帶型低孔隙率區(qū)域，厚度極差甚至?xí)笥?微米。

4、該方法鑄片時，熔體在主冷卻大輥冷卻凝固過程中貼附在輥面處先凝固、隨著輥?zhàn)拥霓D(zhuǎn)動，在金屬輥面對熔體及片材的傳熱作用下，凝固層逐漸加厚直至熔體在厚度方向全部凝固、由于先凝固的部分會出現(xiàn)局部收縮、加之熔體及片材兩側(cè)沒有采用有效的約束，局部收縮后的熔體不能保證很好地均勻貼附在主冷卻大輥表面，冷卻半凝固后的片材甚至?xí)霈F(xiàn)局部從鏡面輥微剝離、導(dǎo)致后續(xù)地傳熱出現(xiàn)不均勻現(xiàn)象，繼而導(dǎo)致厚度方向未凝固地部分熔體的凝固速度和結(jié)晶均出現(xiàn)較大變異、另外凝固后的片材在90-125℃高溫下還會繼續(xù)結(jié)晶、貼附不均勻?qū)е聜鳠岵痪鶆颉?dǎo)致凝固后的片材在輥面冷卻結(jié)晶不均勻、材料組織和力學(xué)性能也會出現(xiàn)不一致，在隨后的拉膜過程中，還容易出現(xiàn)波浪形、弓形、厚度精度不足等不一致缺陷。

為克服現(xiàn)有聚乙烯微多孔膜常規(guī)鑄片系統(tǒng)的缺點(diǎn)，特提出本發(fā)明。

發(fā)明內(nèi)容