CN103496239B - 一种特殊wvtr透气膜及其生产工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种特殊WVTR透气膜及其生产工艺，其特征在于：所述的透气膜由三层共挤而成的薄膜层组成，三层薄膜层的组分与重量百分比为：第一层：占总体薄膜重量25%~30%（纳米级重质CaCO3重量百分比为45%~50%，PE重量百分比为50%~55%）；第二层：占总体薄膜重量40%~50%（纳米级重质CaCO3重量百分比为35%~40%，PE重量百分比为60%~65%）；第三层：占总体薄膜重量25%~30%（纳米级重质CaCO3重量百分比为45%~50%，PE重量百分比为50%~55%）。该透气膜生产步骤如下：配料混合→除湿干燥→熔融塑化→三层共挤→预热→多级拉伸→热定型→冷却定型→电晕处理→收卷切边→分切入库。本发明有效保证了透气膜的厚度及其均匀性，提高WVTR性能的稳定性，降低透气膜WVTR的波动范围。
Description
技术领域
本发明涉及一种透气膜及其生产工艺，尤其是一种特殊WVTR透气膜及其生产工艺。
背景技术
透气膜具有可透过水蒸气而不能透水的性能，被广泛应用于暖贴、雨衣、夹克、运动外套、特种工装、防寒服、登山服等行业，各种应用对透气膜的性能提出不同的要求。
据统计，2010年我国暖贴的市场规模已达5亿， 随着暖贴的国内市场需求不断增加，暖贴用透气膜的需求不断增大。然而，国内具备暖贴用透气膜生产能力的厂家不多，在工艺上仍采用普通透气膜的单层挤出、单级拉伸技术，致使国内厂家制造的暖贴用透气膜存在透气不稳定、透气量过大，后加工性能差等质量问题。目前国内知名企业生产的暖贴产品的核心包装材料基本以国外进口透气膜为主。
中国专利申请号为201110097335.6提出了一种连续式PE透气膜生产工艺，该专利提出将常规配比的聚乙烯、碳酸钙和添加剂三种材料放入拌料机混合均匀，然后送入混炼机的加料段加热熔融塑化，最后经过模头的模唇间隙被连续不断地挤出成薄膜，经成型装置、预热装置、拉抻装置、定型装置、测厚仪，牵引装置和收卷装置，被收卷成产品。该专利是所提出的方法是将聚乙烯、碳酸钙和添加剂三种材料按配比投放并搅拌均匀，并共同加热熔融塑化后挤出成膜。此方法为传统的单层挤出、单级拉伸成型技术，此方法虽然能够生产出透气膜，但是使用该方法所生产的透气膜存在的基重波动范围大，透气膜的厚度及其均匀性难以保证，由于只有一次拉伸成型，孔径极容易不均匀，WVTR波动范围很大等问题。
发明内容
本发明的目的是提供一种透气膜的基重波动范围小、透气膜厚度均匀、WVTR性能的稳定的特殊WVTR透气膜及其生产工艺。
为实现上述目的，本发明所采用的技术方案是：一种特殊WVTR透气膜，其特征在于：所述的透气膜由三层共挤而成的薄膜层组成，所述的三层薄膜层的组分与重量百分比为：
第一层：占总体薄膜重量的25%~30%，包括：纳米级重质CaCO3重量百分比45%~50%，PE重量百分比50%~55%；
第二层：占总体薄膜重量的40%~50%，包括：纳米级重质CaCO3重量百分比35%~40%，PE重量百分比60%~65%；
第三层：占总体薄膜重量的25%~30%，包括：纳米级重质CaCO3重量百分比45%~50%，PE重量百分比为50%~55%。
一种特殊WVTR透气膜的生产工艺，其特征在于：该生产工艺包括以下步骤：
步骤1：将通过清洁性、MFR、纯度以及水分含量检验的纳米级重质CaCO3、PE根据一定的配比量分别搅拌混合，每次原料混合重量小于等于100公斤，搅拌混合时间为15～20分钟；
步骤2：将搅拌完成后的混合原料放置于除湿干燥箱内进行除湿干燥，干燥温度设定为75~90℃，干燥时间为1~2小时；
步骤3：原料分别投放到三个螺杆挤出机喂料桶中，螺杆挤出机的温度设定按照从螺杆挤出机熔融塑化到连接管保温，再到模头流延的挤出流程逐层递增，计量泵控制塑料熔融料液的流量，使塑料熔融料在模头处汇合并充满整个模头腔体，最后熔料在模头出口三层共挤流延；
步骤4：经过三层共挤得到的熔料通过流延辊及橡胶压辊的碾压成型膜基材，流延辊及橡胶压辊同时对膜基材进行冷却、消光处理，所述流延辊与橡胶压辊的温度设定为25~30℃，流延辊与橡胶压辊之间的相互压紧力为4~6Kg/cm2；
步骤5：膜基材通过预热辊预加热，预加热温度为70～90℃，然后进入三级拉伸膜基材形成纳米级微孔；第一级拉伸温度为80～90℃，膜基材拉伸形成10～100nm微孔；第二级拉伸温度为90～100℃，将膜基材上的微孔进一步拉大到0.01～10μm；第三级拉伸温度为90～100℃，均匀分布膜基材上的纳米级微孔；
步骤6：经过三级拉伸后膜基材进行热定型处理，所述的热定型处理温度为105～120℃；
步骤7：冷却辊对完成拉伸工序后的膜基材进行冷却定型，所述的冷却定型的温度为25～35℃；
步骤8：牵引辊收卷成品薄膜、切除薄膜边料，并同时对薄膜的参数进行检测，根据检测结果对模头间隙进行调整；
步骤9：对成品薄膜卷进行分切、包装、入库。
优选的是，在所述的步骤3中，螺杆挤出机的温度设定为200~260℃，连接管的温度设定为230~240℃，模头温度设定为230~245℃。
优选的是，在所述的步骤8中，测量仪器将检测薄膜厚度以及基重所得的数据反馈到控制系统，通过控制系统的预设定，自动调整模头挤出间隙。
优选的是，在所述的步骤7与步骤8之间还设有电晕处理工序，该工序为通过电晕辊对薄膜表面进行电晕处理，电晕辊在薄膜表面滚压，并同时发出1万伏特的电火花使薄膜表面形成电蚀压花电晕，处理后的薄膜表面电晕达到36~42Dines/cm。
本发明针对单层共挤技术容易出现厚薄不均的现象，通过采用三层共挤流延技术，调整各层CaCO3的比例，严格控制偏差范围，有效保证了透气膜的厚度及其均匀性；通过多级分配拉伸技术对微孔成型和分布进行控制，并配合拉伸温度控制孔径及孔隙率，使其均衡分布，从而提高WVTR性能的稳定性；通过热定型温度和热定型时间对薄膜热收缩率进行控制，确定最佳热定型温度和热定型时间，从而降低透气膜热收缩率，方便后续加工。本发明以纳米级重质CaCO3为微孔核心物质，搭配不同型号、比例的PE共混改性，形成独特的微孔结构，从而使得成型后的薄膜具有低WVTR波动范围的功能。
附图说明
图1为本发明的生产流程图。
具体实施方式
下面结合附图以及具体实施方式对本发明作进一步详细说明：
实施例：
制备第一层重量比例为25%（含50%的纳米级重质CaCO3以及50%的PE），第二层重量比例为50%（含40%的纳米级重质CaCO3以及60%的PE），第三层重量比例为25%（含45%的纳米级重质CaCO3以及55%的PE）的特殊WVTR透气膜，其制备步骤为：将通过清洁性、MFR、纯度以及水分含量检验的纳米级重质CaCO3、PE根据设定的配比量分别搅拌混合20分钟；将搅拌完成后的混合原料放置于除湿干燥箱内进行除湿干燥2小时；干燥后的原料分别投放到三个螺杆挤出机喂料桶中，螺杆挤出机的温度设定按照从螺杆挤出机熔融塑化到连接管保温，再到模头流延的挤出流程逐层递增，计量泵控制塑料熔融料液的流量，使塑料熔融料在模头处汇合并充满整个模头腔体，最后熔料在模头出口三层共挤流延；经过三层共挤得到的熔料通过流延辊及橡胶压辊的碾压成型膜基材，流延辊及橡胶压辊同时对膜基材进行冷却、消光处理。
膜基材通过预热辊预加热，预加热温度为80℃，然后进入三级拉伸膜基材形成纳米级微孔；第一级拉伸温度为85℃，此时膜基材内部的纳米级重质CaCO3与PE 由于拉伸微分离形成10～100nm微孔，从而具备基本透气功能；第二级拉伸温度为100℃，此时将膜基材内部的纳米级重质CaCO3与PE进一步分离，微孔进一步拉大到0.01～10μm，膜基材透气率达到目标值（WVTR=1200±100g/㎡*24h）；第三级微拉伸温度为95℃，在微拉伸作用下，膜基材上的微孔孔距均匀分布。
经过三级拉伸后膜基材进行热定型处理，热定型处理温度为110℃；冷却辊对完成拉伸工序后的膜基材进行冷却定型，所述的冷却定型的温度为30℃。
经过冷却处理后的透气膜通过牵引辊进行收卷、切除薄膜边料等工序，并同时对薄膜的参数进行检测，根据检测结果对模头间隙进行调整；最后成品薄膜卷进行分切、包装、入库。
经过检测，以上实施例的各项检测数据如下：
1．纵向拉伸强度测试结果为2767cN/25mm，高于标准1200 cN/25mm的要求；
2．横向拉伸强度测试结果为841 cN/25mm，高于标准200 cN/25mm的要求；
3．纵向断裂伸长率测试结果为230%，高于标准200%的要求；
4．横向断裂伸长率测试结果为309%，高于标准300%的要求；
5．透湿量（WVTR）测试结果为1253g/㎡﹡24h，符合WVTR1200±100 g/㎡﹡24h的要求。
以上所述是本发明的优选实施方式而已，当然不能以此来限定本发明之权利范围，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，都不脱离本发明技术方案的保护范围。
Claims (1)
1.一种特殊WVTR透气膜，其特征在于：所述的透气膜由三层共挤而成的薄膜层组成，所述的三层薄膜层的组分与重量百分比为：
第一层：占总体薄膜重量的25%~30%，包括：纳米级重质CaCO3重量百分比45%~50%，PE重量百分比50%~55%；
第二层：占总体薄膜重量的40%~50%，包括：纳米级重质CaCO3重量百分比35%~40%，PE重量百分比60%~65%；
第三层：占总体薄膜重量的25%~30%，包括：纳米级重质CaCO3重量百分比45%~50%，PE重量百分比为50%~55%；
该生产工艺包括以下步骤：
步骤1：将通过清洁性、MFR、纯度以及水分含量检验的纳米级重质CaCO3、PE根据一定的配比量分别搅拌混合，每次原料混合重量小于等于100公斤，搅拌混合时间为15～20分钟；
步骤2：将搅拌完成后的混合原料放置于除湿干燥箱内进行除湿干燥，干燥温度设定为75~90℃，干燥时间为1~2小时；
步骤3：原料分别投放到三个螺杆挤出机喂料桶中，螺杆挤出机的温度设定按照从螺杆挤出机熔融塑化到连接管保温，再到模头流延的挤出流程逐层递增，计量泵控制塑料熔融料液的流量，使塑料熔融料在模头处汇合并充满整个模头腔体，最后熔料在模头出口三层共挤流延；
步骤4：经过三层共挤得到的熔料通过流延辊及橡胶压辊的碾压成型膜基材，流延辊及橡胶压辊同时对膜基材进行冷却、消光处理，所述流延辊与橡胶压辊的温度设定为25~30℃，流延辊与橡胶压辊之间的相互压紧力为4~6Kg/cm2；
步骤5：膜基材通过预热辊预加热，预加热温度为70～90℃，然后进入三级拉伸膜基材形成纳米级微孔；第一级拉伸温度为80～90℃，膜基材拉伸形成10～100nm微孔；第二级拉伸温度为90～100℃，将膜基材上的微孔进一步拉大到0.01～10μm；第三级拉伸温度为90～100℃，均匀分布膜基材上的纳米级微孔；
步骤6：经过三级拉伸后膜基材进行热定型处理，所述的热定型处理温度为105～120℃；
步骤7：冷却辊对完成拉伸工序后的膜基材进行冷却定型，所述的冷却定型的温度为25～35℃；
步骤8：牵引辊收卷成品薄膜、切除薄膜边料，并同时对薄膜的参数进行检测，根据检测结果对模头间隙进行调整；
步骤9：对成品薄膜卷进行分切、包装、入库；
在所述的步骤3中，螺杆挤出机的温度设定为200~260℃，连接管的温度设定为230~240℃，模头温度设定为230~245℃；
在所述的步骤8中，测量仪器将检测薄膜厚度以及基重所得的数据反馈到控制系统，通过控制系统的预设定，自动调整模头挤出间隙；
在所述的步骤7与步骤8之间还设有电晕处理工序，该工序为通过电晕辊对薄膜表面进行电晕处理，电晕辊在薄膜表面滚压，并同时发出1万伏特的电火花使薄膜表面形成电蚀压花电晕，处理后的薄膜表面电晕达到36~42Dines/cm。
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