ITO 膜橫向拉伸(TDO) 製程拉幅定型平整機構改善計劃

製程現況:

1.目前ITO 膜每捲尺寸L49M X W 640 mm X t 125μm。

2.在L1500mm X W1300mm X H600mm烘烤箱，以IR紅外線加熱管升溫將ITO 膜至150℃(實際上IR加熱管需設定為180℃才能達到) 。

3.收料捲軸機速設定為0.6m/min，給料捲軸為被動式，當ITO 膜收料時產生拉力達到120N時，給料捲軸即轉動給料。

4.在烘烤箱(L1500mm X W1300mm X H600mm )前方600mm處(指給料捲軸端)，以150mm寬金屬耐熱鋏具(重量1.5KG)人工挾持ITO 膜側邊緣垂掛方式(需作業人員左右兩側邊緣各一名)，以自然重力產生幅向拉張力。

5.在烘烤箱(L1500mm X W1300mm X H600mm )後方1200mm處(指收料捲軸端) 兩側各一名作業人員將金屬耐熱鋏具取下收回後，以CUT裁切刀加滾輪方式將ITO膜邊緣兩側各切除70mm，只回收保留W500mm部份。

6.目前生產中烘烤箱拉幅定型平整製程設備現況總圖如下:

 

烘烤箱拉幅定型平整製程設備總成圖

改善參考方向:

1.以目前ITO 膜側邊緣垂掛方式作類似於薄膜TDO橫向拉伸原理，但需四名作業人員作掛載及收回金屬耐熱鋏具，不利於大量生產及保持穩定品質，需以機構自動化拉幅機構及數據化編碼感應調整系統，才能達成大量生產及穩定品質。

2.參考MDO (machine direction orienter)縱向拉伸  and TDO(transverse direction orienter)橫向拉伸，是BOPET(biaxially oriented polypropylene film)雙向拉伸薄膜生產中的重要工序。

3.參考以薄膜TDO橫向拉伸機構由烘箱、鏈夾和導軌、靜壓箱、鏈條張緊器、導軌寬度調節裝置、開閉夾器、熱風循環系統、潤滑系統及EPC等組成。其作用是將經過縱向拉伸的薄膜在橫拉機內分別通過預熱→拉幅→熱定型和冷卻而完成薄膜的橫向拉伸。

4.參考以塑膠人造加工、紡紗加工以耐熱定型機針板、針座、壓布夾、高溫鏈條，碳精滑軌等的相關零件符合製程設備改善之所需要(萬英工業可麗普公司) 。

5.以德國布魯克納(Brückner)、法國DMT和日本三菱重工三家等製造商的寬幅BOPP/BOPET成套生產線技術加以參考，舉例以德國布魯克納(Brückner)圖例如下列。

 圖例 1.德國布魯克納(Brückner) TDO橫向拉伸機構

圖例 2.德國布魯克納(Brückner) TDO橫向拉伸機構

圖例 3.德國布魯克納(Brückner) TDO橫向拉伸機構

德國布魯克納(Brückner) fok 4.4.4 TDO拉幅機

圖例 4. KM-BOPP/BOPET Flachfolienanlage

規劃主要參考:

1.法國DMT公司2009年新開發了第二代機械同步拉伸系統已經被應用在生產高端薄膜上同步拉伸系統簡稱“MESIM”，目前，市場上有幾種技術可將薄膜同時雙向（縱向和橫向）拉伸，即雙泡工藝、線性電機驅動同步拉伸技術及機械同步拉伸技術。其中，雙泡工藝是最古老的技術，不過這種技術不能生產高端膜。 線性電機驅動的拉伸系統也不能被廣泛地應用在這個領域，原因是投資太大，操作成本太高，而且在工藝上也有所限制。而只有機械同步拉伸技術可在成本增加不多 的條件下，使薄膜性能得到顯著改善。

2.兩條單軌間的距離決定縱向拉伸和/或縱向收縮比。單軌取材於特種高度撓性鋼帶MESIM的生產穩定性和正常生產時間與傳統的兩步拉伸工藝相似，而線性電機驅動系統的穩定性較差。這是因為：首先，任何變頻器故障都不可避免地導 致鏈夾卡住。其次，驅動鏈夾的超負荷會將夾子拖離原本的電機區域，從而使相關的驅動鏈夾立即撞擊非驅動鏈夾，即發生所謂的“撞火車”。在這種情況下必須停 機，以重新將所有鏈夾穿好，而此過程差不多需要0.5~1h。

3. MESIM系統的改進

    新開發的第二代MESIM技術基於機械縮放儀式系統，工程革新使拉伸比變得非常靈活，縱向和橫向拉伸比在生產速度高達300m/min時也可自由調整。MESIM非常適於低速生產，如它常被用於特種厚膜生產。從結構上來看，MESIM在低速運行上是沒有限制的。

4. MESIM的薄膜加工範圍極廣，可以用來生產各種不同類型的薄膜，包括收縮膜、高阻隔膜、低熱封膜、超薄膜、光學膜以及BOPP、BOPET、BOPE、BOPA和BOPLA膜等。

5.據測算，MESIM的能量消耗與逐次拉伸生產線相似，而線性電機系統則要高出近50%的能耗。

6..以法國DMT公司MESIM拉伸系統參考圖例，及薄膜生產夾板鏈組機構圖例，如下列。

 

法國DMT公司2009年新開發了第二代機械同步拉伸系統的縮放儀式鏈夾設計

左圖為縱向比調整，右圖為橫向比調整。

TDO橫拉機鏈夾機構 

針板式定型機機構

TDO鏈夾總成

構想方案:

1. 將經過縱向拉伸的薄膜在自行研發的橫拉機（TDO）機構內分別通過預熱→拉幅→熱定型和冷卻而完成薄膜的平整雙向拉伸。

2.規劃構想以三方面

   A.控制機構

   B.校正裝置

   C.檢測系統

   來完全自動化整個平整拉幅定型需要。

3.   A. 控制機構:

       1.以BOPET薄膜生產之夾板、夾座及鏈條組合件配合往返循環裝置，見如下列圖。

       2.以紡染生產之針板、針座及鏈條組合件配合往返循環裝置(萬英工業可麗普公司之針板座鏈組可調節拉幅裝置)。

       3.以雕刻機的比例連桿機構(以法國MDT公司MESIM系統為例)，自行改良研發作橫向拉幅縮放夾持的連桿組往返循環設計。

   B. 校正調整裝置:

       1.鏈夾總成和導軌、導軌寬度調節裝置及數據化編碼感應調整系統。

       2.另經過討論用氣、油壓缸以可調節電磁閥控制，經共通迴路方式來調壓穩流自動調節導軌寬度。

   C. 檢測系統:

       將可顯示數據及調整系統之主控面板或連接電腦，達成完全自動監控方式。

     

TDO鏈夾主要零件

 

參考德國布魯克納(Brückner) R-4 機型 自行開發之TDO鏈夾A 

參考德國布魯克納(Brückner) R-4機型 自行開發之TDO鏈夾B 

參考德國布魯克納(Brückner) R-4機型 自行開發之TDO鏈夾C

參考德國布魯克納(Brückner) R-4機型 自行開發之TDO鏈夾D

精實專案執行方案:

1.採取少量多變化的打樣方法中，以N.C.T(電腦沖床配合折床、雷射切割、氬焊、鉚接等)+簡易模治具，能任意做大幅度的低廉設計變更，是成本最低、價格最便宜的製作方式。

2.將自行開發之TDO鏈夾零件鈑金化，以3米折床配合雷射割外形或N.C.T電腦沖孔即可一次完成重複零件(長度一次可折2.5米長，再截斷分割切成所需零件) 。

3.以市售型材如不銹鋼方/扁/圓管材、T型鋼/H型鋼/L型鋼/角鋼等結構用鋼材，搭配上述之N.C.T打樣工藝，惟組合成機構零件時須以金屬結合劑作暫時黏合，經各項量測儀器工具校正達合乎尺寸精度要求後，方可做氬焊、鉚接等機械結合，再次做量測校正尺寸精度，此項要領非常重要不可疏忽不重視，亦為此機構成敗關鍵。

4.經過實際優化調整後，如有結構強度考量將剛性整體化增強，可以脫蠟鋁合金模具製作成本最低，將蠟模型淋殼模砂做成不銹鋼精密鑄造完成，並可考量申請機構運轉/結構機件等多項專利，替公司獲取最大效益。

1.以不銹鋼扁鋼/扁管等為結構材料,經N.C.T方式切割/沖孔/氬焊等製作成機構元件 A

 

2.以不銹鋼扁鋼/扁管等為結構材料,經N.C.T方式切割/沖孔/氬焊等製作成機構元件 B

 

3.以不銹鋼扁鋼/扁管等為結構材料,以N.C.T方式切割/沖孔/氬焊等製作成機構元件 C

 

4.以不銹鋼扁鋼/扁管等為結構材料,以N.C.T方式切割/沖孔/氬焊等製作成鏈鋏組件 D

 

5.以不銹T型鋼/扁圓管等為結構材料,以N.C.T方式切割/沖孔/氬焊等製作成鏈鋏組件 E

 

6.以不銹T型鋼/扁鋼等為結構材料,以N.C.T方式切割/沖孔/氬焊等製作成雙拉幅機構  F

 

7. 結合德國布魯克納(Brückner) R-4機型+法國DMT公司原理之新型式雙拉幅機構  G

 當今高科技產業的優勝劣敗局面，日、韓兩國的專利總數量均超越我國，如蘋果(MAC)與HTC(宏達電) 、三星(SAMSUNG)的侵權訴訟官司，甚而提出鉅額賠償金，殷鑑歷歷在目不可不慎而提防。

  鴻海集團更成立以專利發明團隊來限制削弱、打擊競爭對手，企業擁有的專利數量越多越廣泛，不僅僅單純是為產能效益的提升，亦為在競爭激烈的市場中”保護自己、擺脫競爭對手”的重要利器。

專利機構形式說明

1.專利一:

鋏爪”越抓越緊”設計機構 (機構專利1)

    運用”特殊設計壓縮雙彈簧裝置” (機構專利1)可自動調整鋏爪與鋏頭夾持時的左右壓力均衡，每個鏈鋏無須尺寸公差高精度要求，更能確保於生產作業中無懼於熱脹冷縮、鋏爪熱微量變形等致使鬆脫的不良惡劣因素干擾。

2.專利二:

新型雙層拉幅機構( new Double layer stenter system ) (機構專利2)

前後左右”四向均勻張力”設計機構(機構專利3 4)

    先以”雙軌拉幅機構設計”(機構專利2)穩定行進運轉後，更以”槓桿放大儀原理”作微量幅度自動四方向調整，於雙軌拉幅機構之前軌與後軌上，每個鏈鋏以”雙連桿機構設計”(機構專利3)產生橫向張力(T.D.O)並以”粗調整與微量調整裝置”(機構專利4)作張力調整 ，而縱向張力(M.D.O)經由雙連桿自動產生四方向調整，可對收放捲軸縱向運轉作微量緩衝效果，進而達到四向均勻張力消除荷葉邊緣、波浪不平坦效果。

專利機構形式說明

專利一:

鋏爪”越抓越緊” 機構設計

”特殊設計雙壓縮彈簧裝置” (機構專利1) 

 專利機構形式說明 

專利二:

 

A.新型雙層拉幅機構 New Double layer stenter system

”雙軌拉幅機構設計”(機構專利2) 

B.前後左右”四向均勻張力”設計機構(機構專利 3 4)

”雙連桿機構設計”(機構專利3)

”粗調整與微量調整裝置”(機構專利4)

 

新型雙層拉幅機構 New Double layer stenter system  A型

 

  新型雙層拉幅機構 New Double layer stenter system  B型 

新型雙層拉幅機構 New Double layer stenter system  C型

專利特殊無輥輪接觸無鏈條式鋏持循環機構

重力式楔斜面壓合夾持循環機構

簡化型單層拉幅機構 New Double layer stenter system  D型

無輥輪接觸無鏈條式鋏持循環機構 

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