CN104139561B - 膨体聚四氟乙烯复合膜及其应用的排气阀 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种防水透气膜，特别是一种膨体聚四氟乙烯复合膜，其生产方法：a、取3份聚苯乙烯或丙烯腈、1份丁二烯和1份苯乙烯的三者共聚物粉料1份溶于2份的四氢呋喃溶剂中，待完全溶解加入混合溶剂总量2%的乙醚，搅拌此溶液1.0h；b、无尘条件下将膨体聚四氟乙烯膜展开浸入到步骤a中制得的混合溶剂中停留1min，接着以50mm/min的速度提拉，并同高温拉伸基布单面复合在一起；c、最终进行烘干拉紧，并热压合冷却。其解决了膨体聚四氟乙烯复合膜生产过程中方便实现膨体聚四氟乙烯膜表面的疏水自洁性的技术问题，具备简单，效果好且处理成本低等优点。
Description
技术领域
本发明涉及一种防水透气膜，特别是一种膨体聚四氟乙烯复合膜及其生产工艺；同时本发明中还公开了一种采用了上述膨体聚四氟乙烯复合膜的排气阀及其生产工艺。
背景技术
随着户外工业产品不断向智能化、可控化、小型化的发展，其内部核心控制系统对外部保护壳体的防护要求也越来越高。如户外照明灯具，通信设备（如安装了有源电子器件的塔顶天线控制器）、精密电子设备等，对外部保护壳体的防护等级基本都达到IP68以上，这样就会存在着气密性问题（如内部凝露、密封条易老化失效等）。例如，电信行业所使用的设备承受着环境温度迅速波动的影响，同时还会接触各种颗粒，并始终暴露于风、雨、阳光照射等各种气候条件下。安装了有源电子器件的塔顶天线等设备在工作时，热量会在设备壳体内部积聚。这将导致压力增加，使得壳体密封条承受更大的应力。另外，一次突如其来的暴雨或强风可能导致气温骤降，随之在设备壳体内部形成200mbar（3psi）甚至更大的真空，这同样将使壳体密封条承受更大的应力。如果壳体内外压力不能实现平衡，外部环境中的水、潮气、灰尘和污物便会通过密封缝隙进入壳体内部。这有可能对通信设备的性能产生不良影响，造成更多的维修工作或更大的返修成本。
在这种情势下，一种新的既能透气，又可防水的膨体聚四氟乙烯膜（EPTFE膜）诞生了，上述的膨体聚四氟乙烯膜是由聚四氟乙烯树脂经高温膨化拉伸扩展而成的一种多微孔结构网状膜。但是上述中的这种EPTFE原始膜很薄，很脆弱，而且不耐水压，无法直接使用，必须和涤纶、无纺布等基材进行层压覆合，覆合前对聚四氟乙烯膜及基材进行拒油性、耐高温、阻燃、抗紫外线、疏水性、自洁性等处理，同时对膜进行韧性处理提高防水性能及拉伸强度。从而使得其防护等级基本都达到IP68以上。通过在户外工业产品的外部保护壳体上增设排气阀，然后通过上述的聚四氟乙烯复合膜来密封挡接排气孔，就能够保证保护壳体的防护等级，又能实现壳体内外压力平衡，从而有效地避免了出现外部环境中的水、潮气、灰尘和污物通过密封缝隙进入壳体内部的现象。但是，目前对于上述中的原始膜和基材进行疏水自洁性处理时，均是采用喷涂方式在原始膜和基材表面增加防水涂层，因此整个技术工艺复杂，效果也不佳，而且处理成本还很高。
发明内容
本发明的目的是为了解决上述现有技术的不足而提供一种疏水自洁性能好的膨体聚四氟乙烯复合膜及其生产方法。
为了实现上述目的，本发明所设计的一种膨体聚四氟乙烯复合膜，包括膨体聚四氟乙烯膜和基布，其中膨体聚四氟乙烯膜单面复合在基布上。
上述中的一种膨体聚四氟乙烯复合膜的生产方法，具体包括步骤如下：
a、取3份聚苯乙烯或丙烯腈、1份丁二烯和1份苯乙烯的三者共聚物粉料1份溶于2份的四氢呋喃溶剂中，待完全溶解后往上述混合溶剂中加入混合溶剂总质量2%的乙醚，搅拌此溶液1.0h；
b、无尘条件下将膨体聚四氟乙烯膜展开浸入到步骤a中制得的混合溶剂中停留1min，接着以50mm/min的速度提拉，并同高温拉伸基布单面复合在一起；
c、将步骤b中制得的复合膜进行烘干拉紧并热压合，其中烘箱温度为95~110℃，热压机上压辊温度110℃，下压辊温度150℃；
d、将步骤c中制得的复合膜进行冷却，并最终收卷。
上述步骤b中的基布可以为麻布或者棉布或者PP纺粘无纺布亦或者是其他；当然优选是具有良好的吸水亲油性，同时耐热、耐酸、耐碱和防霉防蛀，尺寸稳定性好，易于加工，便于回收利用的PP纺粘无纺布。
上述所提供的生产工艺中经过配比化学溶剂，将膨体聚四氟乙烯膜进行投泡、烘干拉紧，此溶剂投泡后，能使得膨体聚四氟乙烯膜外表面具备较强的疏水自洁性能；因为是采用高温拉伸基布复合，故对膨体聚四氟乙烯膜原来的微孔孔径尺寸影响非常小，提升防水防尘性能，最终使得本生产工艺制得的膨体聚四氟乙烯复合膜其防护等级基本都达到了IP68以上。
同时，本发明中还提供了一种排气阀，包括上述中的膨体聚四氟乙烯复合膜、阀体和护盖，所述的阀体分为中空结构的螺纹体部分和盘体部分，其中盘体部分上设有凹腔，螺纹体部分与该凹腔的底面之间形成一个贯通孔，膨体聚四氟乙烯复合膜以盖住该贯通孔的方式铺设在凹腔的底面上，并通过嵌入在上述凹腔内并与该凹腔为一体式结构的挡圈进行密封压合，护盖架设在上述盘体部分的顶面上，并且护盖的底面与盘体部分的顶面之间存在一个空间间隙。上述排气阀结构中膨体聚四氟乙烯复合膜在整个阀体内的结构稳定性及密封性好，从而使得上述整个排气阀在具体使用中防水透气性能佳，防护等级基本都达到了IP68以上。
作为优选，上述中护盖与阀体的盘体部分两者的具体连接结构是：在所述挡圈的外侧面上均匀环布有两个以上的支撑凸台，在所述的护盖上设有两个以上且与上述支撑凸台一一对应的凹槽，其中每个支撑凸台均插入其相对应的凹槽内。上述优选方案中护盖与阀体两者之间的拆装方便，间隙距离保持稳定。
还有，本发明中也公开了上述中排气阀的生产工艺，该生产工艺是基于相应的注塑系统和注塑模具来实施，首先采用PA66+GF25%材料分别进行阀体和护盖的注塑成型，其次将膨体聚四氟乙烯复合膜铺设在成型后阀体上螺纹体部分的凹腔内，然后在该凹腔内采用PA66+GF25%材料通过二次注塑成型挡圈，最后盖上护盖；其中所述挡圈注塑成型的具体步骤如下：
a、原料预处理：首先，采用带水汽过滤罩烘料箱对PA66+GF25%材料进行两阶段烘干处理，其中第一阶段为120℃满料烘4h，第二阶段为温度调整至80℃满料再烘2小时，之后将原材料冷却至50℃，吸入注塑机上的烘料筒，加温至100℃后，配合注塑机温度到达后，进行注塑；
b、合模：往注塑模具的定模型腔中预先置入阀体再进行合模；
c、螺筒和注塑模具的预处理：将螺筒主体预加热三个温度段，分别为第一温度段250~270℃，第二温度段260~270℃以及第三温度段280~310℃，并且螺筒喷嘴温度预加热到290~310℃；将注塑模具中的热流道预加热到280℃-310℃，并且其定模恒温到40℃-50℃，动模恒温到60℃-65℃；
d、塑化：将经步骤a预处理好的原材料添加到经步骤c预处理的螺筒中，加热到250℃，保持原材料熔融状态；
e、注射：将熔融状态的原材料通过经步骤c预处理的螺筒喷嘴以及热流道注射入加热后的注塑模具，其中注射压力为45Mpa-50Mpa；注射速度为30~35g/s；
f、保压：通过均匀注射进行保压，注射压力为45Mpa-50Mpa，保压时间0.8s；
g、冷却成型：冷却成型的时间为2s，射退距离2mm；
h、脱模、取件。
上述中的PA66+GF25%材料是一种常见工程塑料，其作为注塑原材料在注塑及相关领域内已经得到了广泛使用，故本发明中对上述该种材料不在进行详细介绍。
上述中的一些温度、时间以及压力等注塑参数选择，能够确保在二次注塑成型挡圈时，膨体聚四氟乙烯复合膜在挡圈内能够处于半熔融状态，使得两者之间的连接牢固度高，而且挡圈外壁又能够与阀座进行充分结合，提升排气阀整体的机构稳定性。
作为优选，上述步骤a中的原材料由PA66+GF25%材料100份、增韧剂0.5份、抗菌母粒0.1份、阻燃母料10份、抗紫外线剂0.25份和聚乙烯0.6份组成；其整个原料预处理过程中还包括混料，首先将已烘干并冷却至50℃的PA66+GF25%材料100份与增韧剂0.5份、抗菌母粒0.1份、阻燃母料10份和抗紫外线剂0.25份共同采用螺旋式混料机进行混合，混合时间为10min，之后往上述的混合料中再加入聚乙烯0.6份，进行二次混合，二次混合时间为5min，最后吸入注塑机上的烘料筒，加温至100℃后，配合注塑机温度到达后，进行注塑。上述各种附剂的添加能够使得注塑成型的挡圈能够具备拒油性、耐高温、阻燃、抗紫外线等一些列优点，从而提升排气阀整体的使用性能。
本发明得到的一种膨体聚四氟乙烯复合膜及其生产方法，其中对膨体聚四氟乙烯膜表面进行疏水自洁性处理技术简单，效果好，且处理成本较低，而且膨体聚四氟乙烯复合膜的防护等级也都在IP68以上；同时采用了上述膨体聚四氟乙烯复合膜的排气阀，其整体结构简单，性能以及结构牢固定好。
附图说明
图1是本发明中所提供一种膨体聚四氟乙烯复合膜的结构示意图；
图2是本发明中所提供一种排气阀的结构示意图。
图中：膨体聚四氟乙烯复合膜1、阀体2、螺纹体部分2-1、盘体部分2-2、凹腔2-3、贯通孔2-4、护盖3、凹槽3-1、挡圈4、支撑凸台4-1、空间间隙5、基布6、膨体聚四氟乙烯膜7。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
实施例1：
如图1所示，本实施例中所提供的的一种膨体聚四氟乙烯复合膜，包括膨体聚四氟乙烯膜7和PP纺粘无纺布，其中膨体聚四氟乙烯膜7单面复合在PP纺粘无纺布上。
上述一种膨体聚四氟乙烯复合膜的生产方法，具体包括步骤如下：
a、取15kg聚苯乙烯、5㎏丁二烯和5㎏苯乙烯的的三者共聚物粉料1份溶于310公升的四氢呋喃溶剂中，该四氢呋喃溶剂的密度为0.8892g/cm3，待完全溶解后往上述混合溶剂中加入混合溶剂总质量2%的乙醚，搅拌此溶液1.0h；
b、无尘条件下将膨体聚四氟乙烯膜7展开浸入到步骤a中制得的混合溶剂中停留1min，接着以50mm/min的速度提拉，并同高温拉伸PP纺粘无纺布单面复合在一起；
c、将步骤b中制得的复合膜进行烘干拉紧并热压合，其中烘箱温度为95℃，热压机上压辊温度110℃，下压辊温度150℃；
d、将步骤c中制得的复合膜进行冷却，并最终收卷。
同时，如图2所示，本实施例中还提供了一种排气阀，包括上述中的膨体聚四氟乙烯复合膜1、阀体2和护盖3，所述的阀体2分为中空结构的螺纹体部分2-1和盘体部分2-2，其中盘体部分2-2上设有凹腔2-3，螺纹体部分2-1与该凹腔2-3的底面之间形成一个贯通孔2-4，膨体聚四氟乙烯复合膜1以盖住该贯通孔2-4的方式铺设在凹腔2-3的底面上，并通过嵌入在上述凹腔2-3内并与该凹腔2-3为一体式结构的挡圈4进行密封压合，在所述挡圈4的外侧面上对称环布有两个支撑凸台4-1，在所述的护盖3上设有两个与上述支撑凸台4-1一一对应的凹槽3-1，其中每个支撑凸台4-1均插入其相对应的凹槽3-1内，同时护盖3的底面与盘体部分2-2的顶面之间存在一个空间间隙5。
上述排气阀结构中膨体聚四氟乙烯复合膜1在整个阀体2内的结构稳定性及密封性好，从而使得上述整个排气阀在具体使用中防水透气性能佳，防护等级基本都达到了IP68以上。
还有，本发明中也公开了上述中排气阀的生产工艺，该生产工艺是基于相应的注塑系统和注塑模具来实施，首先采用PA66+GF25%材料分别进行阀体2和护盖3的注塑成型，其次将膨体聚四氟乙烯复合膜1铺设在成型后阀体2上螺纹体部分2-1的凹腔2-3内，然后在该凹腔2-3内采用PA66+GF25%材料通过二次注塑成型挡圈4，最后盖上护盖3；其中所述挡圈4注塑成型的具体步骤如下：
a、原料预处理：首先，采用带水汽过滤罩烘料箱对PA66+GF25%材料进行两阶段烘干处理，其中第一阶段为120℃满料烘4h，第二阶段为温度调整至80℃满料再烘2小时，之后将原材料冷却至50℃，吸入注塑机上的烘料筒，加温至100℃后，配合注塑机温度到达后，进行注塑；
b、合模：往注塑模具的定模型腔中预先置入阀体2再进行合模；
c、螺筒和注塑模具的预处理：将螺筒主体预加热三个温度段，分别为第一温度段250℃，第二温度段260℃以及第三温度段280℃，并且螺筒喷嘴温度预加热到290℃；将注塑模具中的热流道预加热到280℃℃，并且其定模恒温到40℃，动模恒温到60℃；
d、塑化：将经步骤a预处理好的原材料添加到经步骤c预处理的螺筒中，加热到250℃，保持原材料熔融状态；
e、注射：将熔融状态的原材料通过经步骤c预处理的螺筒喷嘴以及热流道注射入加热后的注塑模具，其中注射压力为45Mpa；注射速度为30g/s；
f、保压：通过均匀注射进行保压，注射压力为45Mpa，保压时间0.8s；
g、冷却成型：冷却成型的时间为2s，射退距离2mm；
h、脱模、取件。
实施例2：
本实施例中所提供的一种膨体聚四氟乙烯复合膜及其生产方法，其中膨体聚四氟乙烯复合膜的结构与实施例1一致，但是膨体聚四氟乙烯复合膜的生产方法，具体包括步骤如下：
a、取15kg丙烯腈、5㎏丁二烯和5㎏苯乙烯的的三者共聚物粉料1份溶于310公升的四氢呋喃溶剂中，该四氢呋喃溶剂的密度为0.8892g/cm3，待完全溶解后往上述混合溶剂中加入混合溶剂总质量2%的乙醚，搅拌此溶液1.0h；
b、无尘条件下将膨体聚四氟乙烯膜7展开浸入到步骤a中制得的混合溶剂中停留1min，接着以50mm/min的速度提拉，并同高温拉伸PP纺粘无纺布单面复合在一起；
c、将步骤b中制得的复合膜进行烘干拉紧并热压合，其中烘箱温度为110℃，热压机上压辊温度110℃，下压辊温度150℃；
d、将步骤c中制得的复合膜进行冷却，并最终收卷。
同时，本实施例中也提供了一种排气阀及生产工艺，其排气阀的结构与实施例1一致，其工艺也与实施例1大体一致，只是本实施例所提供一种排气阀生产工艺中，其步骤c中螺筒为两个温度段，分别为第一温度段270℃和第二温度段310℃，并且螺筒喷嘴温度预加热到310℃；将注塑模具中的热流道预加热到310℃，并且其定模恒温到50℃，动模恒温到65℃；其步骤d中的注射压力为50kg/cm2；注射速度为35g/s；其步骤e中的注射压力也为50kg/cm2。
实施例3：
本实施例中所提供的一种膨体聚四氟乙烯复合膜及其生产方法，其大体均与实施例1一致，只是本实施例中膨体聚四氟乙烯复合膜的生产方法步骤b中烘箱温度为100℃。
同时，本实施例中也提供了一种排气阀及其生产工艺，其排气阀的结构与实施例1一致，该排气阀的生产工艺也与实施例1大体一致，只是本实施例所提供一种排气阀生产工艺中，其步骤c中螺筒的三个温度段，分别为第一温度段260℃、第二温度段265℃和第三温度段300℃，并且螺筒喷嘴温度预加热到300℃；将注塑模具中的热流道预加热到295℃，并且其定模恒温到45℃，动模恒温到62℃；其步骤d中的注射压力为43kg/cm2；注射速度为32g/s；其步骤e中的注射压力也为43kg/cm2。
实施例4：
本实施例中所提供的一种膨体聚四氟乙烯复合膜，包括膨体聚四氟乙烯膜7和棉布，其中膨体聚四氟乙烯膜7单面复合在棉布上。
上述中的膨体聚四氟乙烯复合膜的生产方法与实施例1一致。
Claims (7)
1.一种膨体聚四氟乙烯复合膜的生产方法，其特征是包括步骤如下：
a、取3份聚苯乙烯或丙烯腈、1份丁二烯和1份苯乙烯的三者共聚物粉料1份溶于2份的四氢呋喃溶剂中，待完全溶解后往上述混合溶剂中加入混合溶剂总质量2%的乙醚，搅拌此溶液1.0h；
b、无尘条件下将膨体聚四氟乙烯膜（7）展开浸入到步骤a中制得的混合溶剂中停留1min，接着以50mm/min的速度提拉，并同高温拉伸基布（6）单面复合在一起；
c、将步骤b中制得的复合膜进行烘干拉紧并热压合，其中烘箱温度为95~110℃，热压机上压辊温度110℃，下压辊温度150℃；
d、将步骤c中制得的复合膜进行冷却，并最终收卷。
2.一种根据权利要求1的方法得到的一种膨体聚四氟乙烯复合膜，其特征是包括基布（6）和膨体聚四氟乙烯膜（7），其中所述的膨体聚四氟乙烯膜（7）单面复合在基布（6）上。
3.根据权利要求2所述的一种膨体聚四氟乙烯复合膜，其特征是所述的基布（6）为PP纺粘无纺布。
4.一种排气阀，包括如权利要求3所述的膨体聚四氟乙烯复合膜（1）、阀体（2）和护盖（3），所述的阀体（2）分为中空结构的螺纹体部分（2-1）和盘体部分（2-2），其中盘体部分（2-2）上设有凹腔（2-3），螺纹体部分（2-1）与该凹腔（2-3）的底面之间形成一个贯通孔（2-4），膨体聚四氟乙烯复合膜（1）以盖住该贯通孔（2-4）的方式铺设在凹腔（2-3）的底面上，并通过嵌入在上述凹腔（2-3）内并与该凹腔（2-3）为一体式结构的挡圈（4）进行密封压合，护盖（3）架设在上述盘体部分（2-2）的顶面上，并且护盖（3）的底面与盘体部分（2-2）的顶面之间存在一个空间间隙（5）。
5.根据权利要求4所述的一种排气阀，其特征是所述护盖（3）与阀体（2）的盘体部分（2-2）两者的具体连接结构是：在所述挡圈（4）的外侧面上均匀环布有两个以上的支撑凸台（4-1），在所述的护盖（3）上设有两个以上且与上述支撑凸台（4-1）一一对应的凹槽（3-1），其中每个支撑凸台（4-1）均插入其相对应的凹槽（3-1）内。
6.一种如权利要求4所述排气阀的生产工艺，该生产工艺是基于相应的注塑系统和注塑模具来实施，其特征在于：首先采用PA66+GF25%材料分别进行阀体（2）和护盖（3）的注塑成型，其次将膨体聚四氟乙烯复合膜（1）铺设在成型后阀体（2）上螺纹体部分（2-1）的凹腔（2-3）内，然后在该凹腔（2-3）内采用PA66+GF25%材料通过二次注塑成型挡圈（4），最后盖上护盖（3）；其中所述挡圈（4）注塑成型的具体步骤如下：
a、原料预处理：首先，采用带水汽过滤罩烘料箱对PA66+GF25%材料进行两阶段烘干处理，其中第一阶段为120℃满料烘4h，第二阶段为温度调整至80℃满料再烘2小时，之后将原材料冷却至50℃，吸入注塑机上的烘料筒，加温至100℃后，配合注塑机温度到达后，进行注塑；
b、合模：往注塑模具的定模型腔中预先置入阀体（2）再进行合模；
c、螺筒和注塑模具的预处理：将螺筒主体预加热三个温度段，分别为第一温度段250~270℃，第二温度段260~270℃以及第三温度段280~310℃，并且螺筒喷嘴温度预加热到290~310℃；将注塑模具中的热流道预加热到280℃-310℃，并且其定模恒温到40℃-50℃，动模恒温到60℃-65℃；
d、塑化：将经步骤a预处理好的原材料添加到经步骤c预处理的螺筒中，加热到250℃，保持原材料熔融状态；
e、注射：将熔融状态的原材料通过经步骤c预处理的螺筒喷嘴以及热流道注射入加热后的注塑模具，其中注射压力为45Mpa-50Mpa；注射速度为30~35g/s；
f、保压：通过均匀注射进行保压，注射压力为45Mpa-50Mpa，保压时间0.8s；
g、冷却成型：冷却成型的时间为2s，射退距离2mm；
h、脱模、取件。
7.根据权利要求6所述的一种排气阀的生产工艺，其特征是所述步骤a中的原材料由PA66+GF25%材料100份、增韧剂0.5份、抗菌母粒0.1份、阻燃母料10份、抗紫外线剂0.25份和聚乙烯0.6份组成；其整个原料预处理过程中还包括混料，首先将已烘干并冷却至50℃的PA66+GF25%材料100份与增韧剂0.5份、抗菌母粒0.1份、阻燃母料10份和抗紫外线剂0.25份共同采用螺旋式混料机进行混合，混合时间为10min，之后往上述的混合料中再加入聚乙烯0.6份，进行二次混合，二次混合时间为5min，最后吸入注塑机上的烘料筒，加温至100℃后，配合注塑机温度到达后，进行注塑。
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN104139561A (zh) | 2014-11-12 |
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