本发明涉及一种薄膜纤维制造设备，具体涉及一种聚四氟乙烯薄膜成纤机。
背景技术：
聚四氟乙烯(ptfe)纤维又称氟纶或特氯纶，由聚四氟乙烯为原料，经纺丝或原纤化或制成薄膜后切割而成。该聚四氟乙烯纤维的强度和延伸率高、化学稳定性好、耐腐蚀性优于其他合成纤维；其表面有蜡感，磨擦系数小(0.01～0.05)，实际使用的温度为-180～260℃，具有较好的耐气候性；另外聚四氟乙烯纤维孔隙率高，透气性好，由于其孔径小且均匀，故具有透气不透水，物理阻隔效果高，过滤性能好等特性；因此由聚四氟乙烯纤维制备的无纺布也具有聚四氟乙烯纤维的相关特性，即强度和延伸率高、化学稳定性好，透气性好，物理阻隔效果高，过滤性能好等，能够作为生产口罩以及防护服的关键过滤原料。
聚四氟乙烯纤维的加工方式有糊状挤出法、载体纺丝法、膜裂法等多种，其中膜裂法工艺较为成熟，可实现工业化规模生产。采用糊状挤出和膜裂法生产的聚四氟乙烯纤维，用分散树脂做生产原料价格较高，生产工艺较为复杂，过程控制要求较高，导致生产成本偏高，另外产品由于结晶度高，不具备密封、回弹性能。采用载体纺丝法制备过程中耗时耗能，导致生产成本较高。上述几种方法均需要多种设备结合使用，且部分设备结构复杂，且制备过程中对温度要求较高，至少在300℃以上。
另外就是采用分切机，是一种将宽幅纸张、云母带或薄膜分切成多条窄幅材料的机械设备，主要用于：云母带、各种医用口罩及防护服用无纺布、纸张、绝缘材料及薄膜分切、特别适宜于窄带(绝缘材料、云母带、薄膜等等)的分切。现有的薄膜分切机主要包括对称设置的壁板组件，壁板组件包括左壁板和右壁板，左壁板和右壁板之间依次设置有放卷机构、切刀机构和传送机构，将整张成卷的薄膜基材固定在放卷机构上，薄膜基材的传输方向为从放卷机构向传送机构方向进行传输，放卷机构与传送机构之间的切刀机构将整张的薄膜基材切分为多个小宽幅的薄膜。但现有的薄膜分切机在分切聚四氟乙烯薄膜时，由于聚四氟乙烯薄膜机械性质较软，分切容易产生变形、起皱，影响成纤质量和成纤尺寸，无法保证纤维品质。
由上述方法或设备生产聚四氟乙烯纤维时存在一些问题，或生产成本高，或制备过程复杂，或纤维质量无法保证；再加上近期由于新型冠状病毒引发的肺炎疫情在全国乃至全球蔓延，导致防护效果好的口罩以及防护服的需求量日益增大，因此起关键过滤效果的原料日益匮乏，价格大幅度上涨，而由于聚四氟乙烯纤维制成的无纺布也能作为起关键过滤效果的原料，因此导致聚四氟乙烯纤维的需求量激增。
综上所述，需要研发一种专门针对聚四氟乙烯薄膜成纤的设备，解决聚四氟乙烯薄膜在成纤过程中易变形、起皱的现象，保证纤维品质，满足成纤设备结构简单，使用便捷的要求，同时解决聚四氟乙烯纤维生产成本高的问题，能够大量供应聚四氟乙烯纤维，进而也解决口罩以及防护服的原料紧缺问题。
技术实现要素：
针对现有技术中存在的缺陷，本发明目的是提供一种聚四氟乙烯薄膜成纤机，能够保证聚四氟乙烯薄膜在成纤过程中不变形、不起皱；该设备结构简单，使用便捷，以聚四氟乙烯薄膜为原料，能够稳定、大批量生产聚四氟乙烯纤维，进而解决口罩以及防护服的原料紧缺问题。
为了实现上述目的，本发明采用如下的技术方案：
一种聚四氟乙烯薄膜成纤机，包括机架，
所述机架上设置有放卷机构、放卷辊、展平辊、压辊机构、同步赋能辊机构、切割机构和收卷装置；
所述放卷机构包括用于放置聚四氟乙烯薄膜的卷辊气涨轴；
所述压辊机构包括前压辊和后压辊；
所述同步赋能辊机构包括圆弧同步带、驱动同步带旋转的第二电机以及通过所述同步带连接的前同步辊与后同步辊，所述第二电机与所述同步带之间设置有磁粉张力器；所述后同步辊与第一同步副辊、第二同步副辊连接；
所述切割机构设置在所述前同步辊与所述后同步辊之间；所述切割机构包括下刀架和上刀架，所述下刀架与所述上刀架之间设置有过渡同步齿轮，所述下刀架上设置有若干个下刀片，所述上刀架上设置有若干个上刀片；
所述收卷装置为至少一个卷料辊；
所述辊轴相互平行；
所述卷辊气涨轴上的聚四氟乙烯薄膜通过放卷辊绕过展平辊，经前压辊与前同步辊进入上刀片与下刀片之间切割成纤维，由后同步辊、第一同步副辊、第二同步副辊与后压辊送入卷料辊缠绕收卷。
优选的，所述切割机构包括固定在所述机架上的刀架支撑板以及设置在所述刀架支撑板下部的刀架固定基板和上部的刀架活动基板；所述刀架固定板与所述刀架活动基板平行等距；
所述刀架活动基板上设置活动刀架，所述活动刀架通过设置在所述刀架活动基板上的x方向刀架定位旋钮与y方向刀架定位旋钮调节；所述活动刀架上设置有所述上刀架；
所述刀架固定基板上设置有固定刀架，所述固定刀架上设置有所述下刀架；所述下刀架与第三电机连接。
优选的，所述前压辊/后压辊固定在中间连杆上，所述中间连杆通过支撑套连轴与第二摆杆连接，所述第二摆杆与第二气缸连接。
优选的，所述卷辊气涨轴设置在放卷支架上，所述放卷支架设置在机架上，所述放卷支架上设置有第一摆杆，所述第一摆杆上连有第一气缸。
优选的，所述放卷辊上连有第一电机。
优选的，所述上刀片/下刀片一体成型，包括圆盘刀片本体、设于圆盘刀片本体边缘上的刀刃以及设于圆盘刀片本体上的隔垫。
优选的，所述上刀架上的每一个上刀片与所述下刀架每一个下刀片错位设置。
优选的，所述上刀片与所述下刀片平坦度≤0.003mm，硬度在hrc45-50度。
优选的，所述活动刀架设置有定位锁紧机构。
优选的，还包括plc控制器，所述plc控制器与驱动器、触摸屏、传感器相连。
本发明的有益效果为：
1.本发明的聚四氟乙烯薄膜成纤机的张力控制系统采用恒张力运行，保证薄膜在成纤过程中不变形，不起皱；
2.本发明的聚四氟乙烯薄膜成纤机的刀片一体成型，其上设有隔垫，能保证成纤均匀光滑，无飞口抽丝，以及成丝宽度；
3.本发明的聚四氟乙烯薄膜成纤机，通过plc控制各部分，实现自动控制，降低劳动强度，提高加工效率；
4.本发明的聚四氟乙烯薄膜成纤机，设备结构简单，使用便捷，能够稳定、大批量生产聚四氟乙烯纤维，进而解决解决口罩以及防护服的原料紧缺问题。
附图说明
通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：
图1为本发明的聚四氟乙烯薄膜成纤机功能示意图；
图2为本发明的聚四氟乙烯薄膜成纤机的放卷机构及放卷辊的功能示意图；
图3为本发明的聚四氟乙烯薄膜成纤机的压辊机构功能示意图；
图4为本发明的聚四氟乙烯薄膜成纤机的同步赋能辊机构功能示意图；
图5为本发明的聚四氟乙烯薄膜成纤机的成纤刀架功能示意图；
图6为本发明的聚四氟乙烯薄膜成纤机的上刀片/下刀片示意图；
图7为图6的k向示意图；
图8为本发明的聚四氟乙烯薄膜成纤机的上刀架与下刀架安装结构示意图。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。
实施例
为了便于描述，定义图5中的前方为前，后侧为后，上方为上，下方为下。如图1所示，本实施例中的聚四氟乙烯薄膜成纤机，包括机架1，机架1上设有放卷机构2、放卷辊3、展平辊4、压辊机构7、同步赋能辊机构8、切割机构6和收卷装置9。
如图2所示放卷机构2包括安装在机架1上的放卷支架22以及连接在放卷支架22上的卷辊气涨轴21，卷辊气涨轴21用于放置聚四氟乙烯薄膜，卷辊气胀轴21安装在放卷支架22的支撑杆221上，放卷支架22上设置有第一摆杆23，第一摆杆23通过第一轴承25与第一气缸24铰链。
如图2所示，放卷辊3通过固定在机架1的放卷辊支撑套31与第一电机32连接。当聚四氟乙烯薄膜5放置在卷辊气涨轴21时，第一气缸24通过第一摆杆23作用在卷辊气涨轴21上，使聚四氟乙烯薄膜5固定好；第一电机32驱动放卷辊3旋转，放卷辊3带动卷辊气涨轴21上的聚四氟乙烯薄膜5旋转放卷。
展平辊4将放卷机构2及放卷辊3喂入的聚四氟乙烯薄膜5进一步展平，参见图1。
如图1和图3所示，压辊机构7包括前压辊711和后压辊712；前压辊711或后压辊712固定在中间连杆72上，中间连杆72通过支撑套连轴73与第二摆杆74固定连接，第二摆杆74通过第二轴承76与第二气缸75铰链。压辊机构7通过第二气缸75带动第二摆杆74、中间连杆72，从而驱动前压辊711或后压辊712转动。
如图4所示，同步赋能辊机构8包括圆弧同步带85以及通过同步带85连接的前同步辊831、后同步辊832和驱动同步带85旋转的第二电机81，第二电机81与同步带85之间设置有变速过渡的磁粉张力器82；后同步辊832通过同步齿轮与第一同步附辊841和第二同步副辊842连接，带动第一同步副辊841和第二同步副辊842旋转。第二电机81通过驱动磁粉张力器82，从而带动同步带85运动，进而驱动前同步辊831与后同步辊832转动，后同步辊832通过同步齿轮带动第一同步附辊841和第二同步副辊842旋转。
如图5所示，切割机构6设置在压辊机构7与同步赋能辊机构8之间，具体在前压辊711和后压辊712以及前同步辊831和后同步辊832之间；切割机构6包括固定在机架1上的刀架支撑板61以及设置在刀架支撑板61下部的刀架固定基板64和刀架支撑板61上部的刀架活动基板65；刀架固定板64与刀架活动基板65平行等距。刀架活动基板65上设置有活动刀架651，活动刀架651通过设置在刀架活动基板65上设置的x方向刀架定位旋钮62与y方向刀架定位旋钮63调节；活动刀架651上设置有上刀架652，上刀架652上设置有若干个上刀片653；旋转x方向刀架定位旋钮62，使活动刀架651前后运动，从而使上刀架652前后运动；旋转y方向刀架定位旋钮63，可以使活动刀架651上下运动，从而使上刀架652上下运动；活动刀架651采用防跳动模式，通过刀架活动基板65上设置的定位锁紧机构来实现，即当活动刀架651相对于刀架活动基板65静止时，定位锁紧机构将活动刀架651锁紧。刀架固定基板64上设置有固定刀架641，固定刀架641上设置有下刀架642，下刀架642上设置有若干个下刀片643；下刀架642与上刀架652之间设置有过渡同步齿轮；下刀架642通过齿轮与第三电机66连接，第三电机66驱动下刀架642旋转，通过同步齿轮带动上刀架652旋转，使聚四氟乙烯薄膜5成纤；上刀片653/下刀片643包括圆盘刀片本体67、设于圆盘刀片本体67边缘上的刀刃671以及设于圆盘刀片本体67上的隔垫672；上刀片653/下刀片643，即圆盘刀片本体67、刀刃671以及隔垫672一体成型，具体参见图6-7；其中，上刀片653的刀刃671设置在下刀片643两相邻的刀刃671之间，上刀架652上的每一个上刀片653与下刀架642每一个下刀片643错位设置，具体参见图8。
收卷装置9包括至少一个卷料辊91，参见图1。
图1中聚四氟乙烯薄膜成纤机的各功能辊与电路部分的电机输出轴相连，各功能辊的辊轴相互平行。
为了使聚四氟乙烯薄膜成纤机能成纤，首先要确保传动机构的精度，类似于轴承、传动轴等相对运动机构，比如轴承的加工精度以及旋转精度、传动轴的加工精度等；其次在同步赋能辊机构8的恒张力作用下，均匀厚度的ptfe薄膜利用切割机构6上定位锁紧机构以及上下刀片进一步细分，从而保证分切达到成纤尺寸。
为了保证成纤质量，切割机构6的上刀片653与下刀片643加工时要采用超精密平面研磨机床研磨而成，并严格进行品质管制，保证所有成品厚度以及平坦度均≤0.003mm，硬度均在hrc45-50度；同时要根据聚四氟乙烯薄膜的强度、韧性以及成纤方向等，确定分切速度、分切方向、送料速度、分切宽度、刀片的切入角等具体参数，从而保证成纤均匀光滑，无飞口抽丝；成纤机的刀片一体成型，其上设有隔垫，能保证成丝所需要的宽度。
为了实现自动控制，本发明中的聚四氟乙烯薄膜成纤机还包括plc控制器、驱动器、触摸屏和传感器，plc控制器与触摸屏、驱动器、传感器相连，其中第一驱动器101设置在放卷机构2上，分别控制第一电机32和第一气缸24；第二驱动器102设置在压辊机构7上，控制第二气缸75；第三驱动器103设置在同步赋能辊机构上，控制第二电机81；第四驱动器104设置在切割装置6上，控制第三电机66。
本实施例中的聚四氟乙烯薄膜成纤机工作时，首先将长卷的聚四氟乙烯薄膜5安装在放卷机构2的卷辊气涨轴21处，聚四氟乙烯薄膜5通过放卷辊3驱动，依次经过展平辊4、前压辊711及前同步辊831，通过下刀架642的下刀片643及上刀架652的上刀片653高速切割后成纤维条，各条聚四氟乙烯薄膜5绕过后同步辊832、第一同步副辊841，由第二同步副辊842及后压辊712送入卷料装置9的卷料辊91缠绕收卷。
plc控制器可通过控制其内置的转速比例以及气缸压力等向驱动器发出命令，从而控制各部分动作，实现系统的自动控制。电机、气缸驱动各赋能辊，为各传动机构提供运动和动力；张力控制系统采用恒张力运行，保证薄膜在分切过程中不变形，不起皱；收卷张力控制系统采用恒转矩收卷，使收卷好的成品料卷松紧适当；触摸屏作为人机界面，接受操作者指令，设定和显示各种运行参数；传感器检测的信号送入plc控制器，记录分切后纤维的长度、卷径及各种运动状态，实现系统的自动控制。
本发明的聚四氟乙烯薄膜成纤机，其张力控制系统采用恒张力运行，保证薄膜在成纤过程中不变形，不起皱；其切割机构的刀片一体成型，刀片上设有隔垫，能保证成纤均匀光滑，无飞口抽丝，以及成丝宽度；通过plc控制各部分，实现自动控制，降低劳动强度，提高加工效率；该设备结构简单，使用便捷，能够稳定、大批量生产聚四氟乙烯纤维，进而解决解决口罩以及防护服的原料紧缺问题。
综上所述，上述实施例仅用于说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。
1.一种聚四氟乙烯薄膜成纤机，其特征在于，包括机架，
所述机架上设置有放卷机构、放卷辊、展平辊、压辊机构、同步赋能辊机构、切割机构和收卷装置；
所述放卷机构包括用于放置聚四氟乙烯薄膜的卷辊气涨轴；
所述压辊机构包括前压辊和后压辊；
所述同步赋能辊机构包括圆弧同步带、驱动同步带旋转的第二电机以及通过所述同步带连接的前同步辊与后同步辊，所述第二电机与所述同步带之间设置有磁粉张力器；所述后同步辊与第一同步副辊、第二同步副辊连接；
所述切割机构设置在所述前同步辊与所述后同步辊之间；所述切割机构包括下刀架和上刀架，所述下刀架与所述上刀架之间设置有过渡同步齿轮，所述下刀架上设置有若干个下刀片，所述上刀架上设置有若干个上刀片；
所述收卷装置为至少一个卷料辊；
所述辊轴相互平行；
所述卷辊气涨轴上的聚四氟乙烯薄膜通过放卷辊绕过展平辊，经前压辊与前同步辊进入上刀片与下刀片之间切割成纤维，由后同步辊、第一同步副辊、第二同步副辊与后压辊送入卷料辊缠绕收卷。
2.如权利要求1所述的聚四氟乙烯薄膜成纤机，其特征在于，所述切割机构包括固定在所述机架上的刀架支撑板以及设置在所述刀架支撑板下部的刀架固定基板和上部的刀架活动基板；所述刀架固定板与所述刀架活动基板平行等距；
所述刀架活动基板上设置活动刀架，所述活动刀架通过设置在所述刀架活动基板上的x方向刀架定位旋钮与y方向刀架定位旋钮调节；所述活动刀架上设置有所述上刀架；
所述刀架固定基板上设置有固定刀架，所述固定刀架上设置有所述下刀架；所述下刀架与第三电机连接。
3.如权利要求1所述的聚四氟乙烯薄膜成纤机，其特征在于，所述前压辊/后压辊固定在中间连杆上，所述中间连杆通过支撑套连轴与第二摆杆连接，所述第二摆杆与第二气缸连接。
4.如权利要求1所述的聚四氟乙烯薄膜成纤机，其特征在于，所述卷辊气涨轴设置在放卷支架上，所述放卷支架设置在机架上，所述放卷支架上设置有第一摆杆，所述第一摆杆上连有第一气缸。
5.如权利要求1所述的聚四氟乙烯薄膜成纤机，其特征在于，所述放卷辊上连有第一电机。
6.如权利要求1所述的聚四氟乙烯薄膜成纤机，其特征在于，所述上刀片/下刀片一体成型，包括圆盘刀片本体、设于圆盘刀片本体边缘上的刀刃以及设于圆盘刀片本体上的隔垫。
7.如权利要求6所述的聚四氟乙烯薄膜成纤机，其特征在于，所述上刀架上的每一个上刀片与所述下刀架每一个下刀片错位设置。
8.如权利要求7所述的聚四氟乙烯薄膜成纤机，其特征在于，所述上刀片与所述下刀片平坦度≤0.003mm，硬度在hrc45-50度。
9.如权利要求2所述的聚四氟乙烯薄膜成纤机，其特征在于，所述活动刀架设置有定位锁紧机构。
10.如权利要求1-7任一项所述的聚四氟乙烯薄膜成纤机，其特征在于，还包括plc控制器，所述plc控制器与驱动器、触摸屏、传感器相连。
技术总结