[發(fā)明專利]聚乙烯微多孔膜的高溫鑄片系統(tǒng)

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201911099140.8
• 申請日: 2019-11-13
• 公開（公告）號: CN112791603B
• 公開（公告）日: 2023-04-14
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 李鑫;徐蘭;王健
• 申請（專利權(quán)）人: 李鑫
• 主分類號: B01D71/26
• 分類號: B01D71/26;B01D67/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

聚乙烯微多孔膜的高溫鑄片系統(tǒng)，高溫熔體采用熱壓輥熱壓附片、主冷卻大熱輥采用進(jìn)液溫度介于90?105℃的高溫冷卻介質(zhì)、輥面的兩端采用毛面工藝，片材在從主冷卻大熱輥的輥面剝離前的料溫控制介于95?110℃、片材從輥面剝離后、輥面的中間鏡面部分干凈整潔、目視沒有油膜或條狀油道或油斑，不必采用常規(guī)低溫鑄片片材在輥面析出油后的刮油工藝，高溫鑄片系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定、一致鑄片，生產(chǎn)的PE基膜產(chǎn)品均勻一致、收卷平整度好、生產(chǎn)合格率高。

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，采用高分子量的聚乙烯粉料和造孔用的、高溫下和聚乙烯相容的熱力學(xué)溶劑---石蠟油溶劑混合后，采用雙螺桿擠出機(jī)等高溫混煉系統(tǒng)將熔體加熱到165-195℃、混煉均勻成為均質(zhì)熱力學(xué)溶液后，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，經(jīng)平模頭擠出后的高溫熔體需要先在主冷卻輥的輥面進(jìn)行冷卻、凝固、結(jié)晶，隔膜行業(yè)常稱為“鑄片”工藝，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將片材雙向熱拉伸成薄膜，經(jīng)二氯甲烷萃取抽提掉薄膜中的石蠟油并干燥揮發(fā)出二氯甲烷后，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(PE基膜)作為鋰電池隔膜等為主的應(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均方差優(yōu)于0.4微米，單卷PE基膜收卷長度希望大于2000米長、收卷平整，PE基膜展開后不能有波浪變形、弓形、凝膠、黑點(diǎn)、亮點(diǎn)、黑道、亮條等外觀缺陷，而這些缺陷與鑄片的質(zhì)量一致性和片材的組織均勻性關(guān)系很大。

常規(guī)鑄片采用說明書附圖3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，主冷卻大輥采用的冷卻介質(zhì)的進(jìn)液溫度一般介于15-40℃之間，熔體在主冷卻大輥的輥面冷卻、凝固、結(jié)晶，一般會在輥面析出大量的石蠟油，為避免石蠟油對鑄片的影響、常規(guī)低溫鑄片工藝采用橡膠刮刀或擠油橡膠輥處理片材剝離后的輥面、將殘存的石蠟油從輥面刮除，常規(guī)低溫鑄片工藝方法具有如下缺點(diǎn)：熔體冷卻后、凝固收縮會有石蠟油從片材中被擠出、在輥面析出，由于橡膠刮刀和橡膠擠油輥本身的精度不夠以及空氣中粉塵的存在，刮油很難做到徹底、均勻一致，主冷卻大輥的輥面會出現(xiàn)不均勻的殘存油膜或條狀油道，在輥面殘存油膜/油道處后續(xù)的熔體在附著輥面后的冷卻狀態(tài)與附近的無油膜處的熔體會有差異、得到的凝固組織也會產(chǎn)生差異，與光滑干凈的金屬鏡面輥相比、輥面部分殘存油膜/油道的存在可能有以下兩種機(jī)制會導(dǎo)致鑄片組織不均勻：第一種可能性是殘存的油膜/油道在濃度差作用下和壓力作用下會擴(kuò)散進(jìn)與之貼附的熔體極薄層之內(nèi)、從而導(dǎo)致這一極薄層在冷卻、凝固后的組織狀態(tài)與附近無油膜/油道處的不同；第二種可能性是殘存的油膜/油道會影響熔體與輥面之間界面的傳熱速率，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)局部薄亮條帶型或局部亮點(diǎn)型的低孔隙率、低厚度缺陷區(qū)域，與臨近的正常基膜的厚度極差甚至?xí)笥?微米；熔體與輥面貼附不均勻?qū)е聜鳠岵痪鶆蚧蚰毯蟮慕M織不均勻、材料力學(xué)性能包括殘余應(yīng)力也會出現(xiàn)不一致，在隨后的拉膜過程中，還容易出現(xiàn)波浪形、弓形等不一致缺陷、采用傳統(tǒng)的低溫鑄片工藝生產(chǎn)的PE基膜單卷的收卷長度很難超過2000米，大卷基膜的外觀平整性不夠好、容易出現(xiàn)因?yàn)榛挾确较蚪M織不均勻和殘余應(yīng)力分布不均等導(dǎo)致的弓形、波浪邊等外觀缺陷、并影響產(chǎn)品質(zhì)量，PE基膜的生產(chǎn)合格率不高、并影響后續(xù)的涂布和分切的合格率。

低溫鑄片的第二個(gè)技術(shù)缺陷是刮油處容易因?yàn)榭諝庵蟹蹓m的介入，導(dǎo)致主冷卻大輥的輥面劃傷、劃傷后的輥面鑄片后更加不均勻，在雙拉后得到的PE基膜的厚薄不均、組織不均，收卷平整性不好，很難收到單卷長度1500米以上，產(chǎn)品合格率更加降低。