CN100376383C - 一种纤维编织层加强的农用薄膜及其制备工艺 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种纤维编织层加强的农用薄膜，该薄膜包括上膜层与下膜层，所述的上膜层与下膜层为同一或不同材质，在所述的上膜层与下膜层中间夹有与上膜层和/或下膜层的材质相同或不同的芯层，其特征在于：所述薄膜包括一层或多层的芯层，所述的芯层包括至少一层由纤维材料双向交叉地编织而成的编织层，每层所述编织层的两面分别粘接着其它芯层或上膜层或下膜层；所述的上膜层和/或下膜层和/或芯层的本体是无色透光或半透光的。本发明提供一种既能保持其贴附的塑料膜的原有功能、又能使复合膜的整体机械强度以及耐磨损性能大幅提高的纤维编织层加强的农用薄膜。

Description

一种纤维编织层加强的农用薄膜及其制备工艺

【技术领域】

本发明涉及一种农用塑料膜制品及其生产工艺，更具体地说，本发明涉及一种纤维编织层加强的农用薄膜及其制备工艺。

【背景技术】

目前在农业、渔业、其他养殖行业中，塑料薄膜得到了广泛的应用，而且随着科学技术的发展，尤其是先进国家已经或正在对现有的薄膜进行一系列技术改进，赋予其越来越多的科技含量和先进功能，例如：转光薄膜、防雾薄膜、调温薄膜…等等。尽管在塑料薄膜领域，国内外的行家投入很多的注意和努力，但直到目前为止，塑料薄膜尚有一个基本的问题没有得到很好的解决，那就是其机械强度一直不能尽如人意。

到目前为止，对于农用塑料薄膜的生产而言，聚乙烯和聚丙烯塑料是既符合经济性又符合安全性的主要原料，而且这两大类塑料尤其适宜于添加各种各样的功能性助剂，同时便于加工，但因为其属于线状热塑性塑料，吹膜法或流延法加工生产出来的农用薄膜虽具有良好的塑性和各种功能特性，但是机械强度较小。对于环境条件变化很大的农牧业应用来说，这种薄膜仍然不理想，例如大面积收放时很容易被物件刺穿，遇到大风大雨冰雹等恶劣天气，在强风、雹击等外力作用下，很容易被撕裂、击穿或破损，即使在温和的天气中，反复频繁的轻风或周期性的外力作用下，也容易在其支撑结构与薄膜表面间产生摩擦损坏，从而大大缩短其使用寿命。

另外，光线的调节性能对于薄膜特别是用于作物种植的薄膜来说，也是非常重要的性能。传统上采用薄膜外加遮荫膜来调节光线的透过率，这一方面会导致增大劳动强度大，减低工作效率，另一方面还会增加材料成本，同时会产生更多的废料，带来更多的环保压力。

业界对于上述问题有所认识。中国专利93247247.8中公开了一种中空保温加强塑料膜，它是用两层或多层塑料膜中间复合一层或多层塑料网，在塑料膜中间形成中空的空间，该多层塑料网及其中空的空间具有保温兼加强的作用。据称该装置可提高塑料膜的强度、又可使单层塑料膜厚度减少，节省原材料消耗，并能使农业塑膜大棚内的温度提高5度以上。但是根据该文件所公开的文字和图纸资料难以肯定该装置的塑料网的增强作用，相反，如果塑料网的结构、形状、机械性能不适当、与两边所附的塑料膜的结合方式不好等，对于两边所附的塑料膜不但不能发挥增强作用，甚至还可能起到加速破坏的效果。

中国专利92231990.1的文件公开的可回收复用地膜，与上述文件特征类似，包括塑料薄膜和塑料薄膜下边带有的网格层，薄膜和网格层通过粘合剂或热合加工成为一体，形成双层结构的加强地膜，优点在于：透明度同普通地膜，强度高，可多次使用，使用后能彻底清理，回收省工省力，能减少地膜对土地的污染等。其缺点与上述分析类似，而且由于仅为二层，薄膜和网格层间的结合力更差、更为容易分离破坏，强度也无从谈起。

【发明内容】

针对现有技术的上述缺陷，本发明所要解决的技术问题是要提供一种既能保持其贴附的塑料膜的原有功能、又能使复合膜的整体机械强度以及耐磨损性能大幅提高、而且透光率适当的纤维编织层加强的农用薄膜。

为此，本发明的技术解决方案是一种纤维编织层加强的农用薄膜，该薄膜包括上膜层与下膜层，上膜层与下膜层可以为相同的材质或不同的材质，在上膜层与下膜层中间可以夹有与上膜层和/或下膜层的材质相同或不同的芯层，该芯层包括至少一层由纤维材料双向交叉编织而成的编织层，每层所述编织层的两面分别粘接着其它芯层或上膜层或下膜层；上膜层和/或下膜层和/或芯层的本体是无色透光或半透光的。本发明的加强芯层采用纤维材料交叉地编织成的编织层，这种编织层具有通常的光滑连续的增强膜层所不具备的机械增强特性：因为这种编织层能将复合膜某处的应力集中分散到其相关的经线和/或纬线的全长上，事实上，通过相互交叉编织的经纬线就能极大地缓解光滑膜层所受到的外力，提高复合膜的整体机械强度，同时这种编织层的弹性乃至塑性、柔顺性能等许多有关的机械性能与其贴合的光滑的上、下膜层极其相似，这为编织层的复合以及贴合带来许多便利和优点：编织层能获得与上、下膜层最大的贴合面积，结合力大大增加，而且更为重要的是：受到外力情况下，传统的加强芯层因与上、下膜层的应变变形差异太大而在面膜层上产生二次应力集中，结果往往不但不能增强复合膜的整体机械强度，反而恶化了面膜层的受力结构，导致复合膜整体机械强度的降低，而本发明能克服上述缺点：当复合膜受到外力作用时，编织层的应变变形与上、下膜层几乎相同或相似，因而本发明的编织层与上、下膜层复合后产生的综合抗力大大增强，经实验证实，本发明复合薄膜的抗拉断力指标较之单独状态下的原有薄膜层增加了6～7倍，在抗刺穿性能、抗梯形撕裂强度指标上也大幅提高。而为了保证薄膜的生物功能，本发明薄膜的透光率针对不同用途要求保证在25～60％。

为了使本发明的薄膜具有尽可能大机械强度指标，本发明采用会将聚合树脂机械强度特性向迥异方向发挥的两种不同的加工方法加工出聚合树脂膜或纤维，因此，本发明薄膜的上膜层和下膜层都是聚合树脂流延膜，而纤维材料为聚合树脂热拉伸定型扁丝。将机械强度最大的热拉伸定型扁丝置于复合层芯层，将机械强度强度最小但光滑的流延膜作为复合层外层，将其复合成一体，得到最佳的互补，生产出整体机械强度最大的复合薄膜。当然，薄膜的上膜层和下膜层还可以采用聚合树脂吹胀膜，对于撕裂应力方向较为明确或数值较小的情况也可适用。

为了达到所需强度和便于上织机编织，本发明的纤维材料横截面为扁平状，该纤维材料宽度为2.0～5.5mm。

为了适应不同应用场合，本发明的编织层面密度为25～120g/m²，上、下膜层的面密度为10～50g/m²。在最佳实施例下，编织层面密度为60～80g/m²，上、下膜层的面密度为20～30g/m²，复合薄膜的总面密度为110～140g/m²，优选为120～130g/m²。

本发明的膜层及芯层的原料性质为：上、下膜层和非编织芯层为低密度聚乙烯膜层、或低密度聚乙烯与高密度聚乙烯混炼料的流延膜层、或低密度聚乙烯与醋酸乙烯混炼料的流延膜层；纤维材料为高密度聚乙烯扁丝；农用薄膜由上膜层、编织层和下膜层彼此粘结复合而成。本发明的膜层及芯层的原料还可以是其他无毒透光的线型热塑性聚合树脂，或这样的几种树脂的混炼或接枝、交联、共聚产物。

相应地，本发明的另一技术解决方案是一种制备如上所述的纤维编织层加强的农用薄膜的工艺，该制备工艺包括拉丝工序、编织工序、复合工序，拉丝工序包括采用高密度聚乙烯和1％～9％树脂量的助剂为原料，通过混炼挤出、冷却、切丝、拉伸、热定型，生产出热拉伸定型扁丝；编织工序是以所述的热拉伸定型扁丝为原料，在圆织机或平织机上织造出经纬编织层；复合工序是通过流延涂敷机，在经纬编织层两面流延涂敷形成聚合树脂上、下面膜，该聚合树脂上、下面膜的原料包括如下之一的树脂和1％～15％树脂量的助剂：低密度聚乙烯、低密度聚乙烯与高密度聚乙烯混炼物、低密度聚乙烯与醋酸乙烯树脂混炼物。

拉丝工序中采用的助剂包括防老化剂和/或防雾滴剂，助剂的添加量优选为树脂量的2％～4％。更优选的助剂配方为加入防老化剂量为树脂量的2.5％～3.5％。

复合工序中采用的助剂包括防老化剂和/或防雾滴剂和/或转光剂，助剂的添加量优选为树脂量的4％～8％。更优选的助剂配方为加入防老化剂量为树脂量的5％～7％。拉伸扁丝的横截面宽度为2.0～2.6mm。添加了上述的防老化剂，经过Q-PAN加速老化实验仪300小时加速老化，相当于东北地区三年的连续光照时间，强度仍然保持95％以上。完全符合参农等农牧种养殖业的要求。本产品在选用PE、EVA等原料并加热助剂改性，使本发明的薄膜能够耐受-30～-35℃的低温，即使在东北地区寒冷冬季也不会出现冷冻破裂情况。

编织层面密度为25～120g/m²，上、下膜层的面密度为10～50g/m²。本发明的三层结构薄膜优化了薄膜的受光情况，提高了受光的均匀性，薄膜能够耐受10级以上大风，而且具有很高的抗撕裂、抗穿刺强度，使用寿命长，大棚扣棚简便、快捷，按照复合薄膜整体面密度，分为通用型≤130g/m²，加重型＞130g/m²。

以下结合附图和具体实施例对本发明的技术方案作进一步说明。

【附图说明】

图1为本发明的农用薄膜实施例的结构示意图。

图2为本发明农用薄膜的生产工艺实施例的流程框图。

【具体实施方式】

农用薄膜实施例

如图1所示：本发明的一种纤维编织层加强的农用薄膜，该薄膜包括上膜层1与下膜层2，上膜层1与下膜层2为同一或不同材质，在上膜层1与下膜层2中间夹有与上膜层1和/或下膜层2为相同或不同材质的一层芯层3，该芯层3是由纤维材料双向交叉地编织而成的编织层，编织层3的两面分别粘接着上膜层1和下膜层2；上膜层1和/或下膜层2和/或芯层3的本体是无色透光或半透光的。本实施例中农用薄膜由上膜层1、编织层3和下膜层2彼此粘结复合而成，其中，上膜层1和下膜层2为低密度聚乙烯流延膜，所述的纤维材料为聚合树脂热拉伸定型扁丝，该拉伸扁丝的宽度为2.5mm；编织层3的面密度分别为30、70、110g/m²，而上膜层1、下膜层2的面密度分别为15、25、40g/m²。不同面密度的编制层和不同面密度的上、下膜层的组合，可以得到各种型号的薄膜。

生产工艺实施例

如图2所示：一种制备如上所述的纤维编织层加强的农用薄膜的工艺，该制备工艺包括拉丝工序、编织工序、复合工序，具体如下：

1)拉丝工序：

原料配方：高密度聚乙烯HDPE(6094)100％+3％防老化剂。

将原料投入挤出机中混炼，温度分布如下：

机筒1  机筒2  机筒3  机筒4  机筒5  滤网区  连接头  模头×5温度℃150  200    230    240    250    250     250     250以上述工艺条件从挤出机中挤出平膜，将平膜以30～50℃温水冷却后分切成扁丝，然后再升温到100～500℃作热拉伸，拉伸倍数5.8，并在此温度下最后定型(100～500℃)得到宽度2.5mm的本色塑料扁丝，塑料扁丝的线密度为95±5tex，对抗强度≥0.32N/tex，伸长率15～30％。

2)编织工序：

采用六梭圆织机，将塑料扁丝编织成为折径2米的编织布，编织布的单层密度为70g/m²，将制得的编织布作开幅分切成为展开幅宽为4米的编织层，收卷。

3)复合工序：

将成卷编织层装上塑料涂覆机进行双面流延涂覆，其中，涂覆原料配方：低密度聚乙烯LDPE100％+6％防老化剂，将上述原料投入挤出机中混炼，温度分布如下：

机筒1  机筒2  机筒3  机筒4  机筒5  滤网区  连接头  模头×13温度℃150  230    280    300    300    310     310     310

涂覆流延膜单面密度：25g/m²。

复合膜整体面密度：150g/m²，

强度：经丝抗拉强度≥650N/5cm，纬丝抗拉强度≥550N/6cm.，

接缝拉断力≥300N/5cm²，CB及顶破强度≥2.68kg/m，

耐水压≥0.47Mpa.

将上述步骤制得复合膜收卷、分卷或拼幅、包装、进库。

Claims (7)

1.一种纤维编织层加强的农用薄膜，所述的农用薄膜包括上膜层与下膜层，所述的上膜层与下膜层为相同材质或不同材质，在所述的上膜层与下膜层中间夹有与上膜层和/或下膜层的材质相同或不同的芯层，其特征在于：所述农用膜还包括芯层，所述的芯层包括至少一层由纤维材料双向交叉地编织而成的编织层，该编织层的面密度为25～120g/m²；所述编织层的两面与芯层的其它结构或者上膜层和/或下膜层相粘接，上、下膜层的面密度分别为10～50g/m²；所述的纤维材料为聚合树脂的拉伸丝，在同一编织层中，平行相邻的拉伸丝的边缘相互紧贴；所述的上膜层和下膜层都是聚合树脂流延膜；所述的纤维材料横截面为扁平状，该纤维材料宽度为2.0～5.5mm；所述农用薄膜的总面密度为110～140g/m²。

2.如权利要求1所述的农用薄膜，其特征在于：所述的上膜层和下膜层为低密度聚乙烯膜层、低密度聚乙烯与高密度聚乙烯混炼料的流延膜层或者低密度聚乙烯与醋酸乙烯混炼料的流延膜层；所述的纤维材料为高密度聚乙烯扁丝。

3.如权利要求1所述的农用薄膜，其特征在于：所述的农用薄膜的透光率为25％-85％。

4.一种制备如权利要求1～3之一所述的纤维编织层加强的农用薄膜的工艺，该制备工艺包括如下步骤：

(1)拉丝工序，该工序以聚合树脂和1％～9％树脂量的助剂为原料，通过混炼挤出、冷却、切丝、拉伸、热定型，制备拉伸扁丝，所述的拉伸扁丝的横截面宽度为2.0～5.5mm；

(2)编织工序，该工序采用上述拉丝工序所得到的拉伸丝，在圆织机或平织机上织造出经纬编织层；

(3)复合工序，该工序将聚合树脂和1％～15％树脂量的助剂经流延涂覆机，在上述编制工序所得到的经纬编织层的两面上，流延涂敷，形成聚合树脂上膜层和下膜层。

5.如权利要求4所述的工艺，其特征在于：所述的拉丝工序中采用的助剂包括防老化剂和/或防雾滴剂，所述助剂的添加量为树脂量的2％～4％。

6.如权利要求4所述的工艺，其特征在于：所述的复合工序中采用的助剂包括防老化剂和/或防雾滴剂和/或转光剂，所述助剂的添加量为树脂量的4％～8％。

7.如权利要求4所述的工艺，其特征在于：在所述的编织工序中，将经纬编织层的面密度控制在25～120g/m²之间；在所述复合工序中，将聚合树脂上膜层和下膜层的面密度分别控制在10～50g/m²之间。