CN105904811A - 一种各向同性抗拉抗撕裂膜及其制造方法 - Google Patents

Abstract

本专利了阐明了一种各向同性抗拉抗撕裂膜及其生产方法，通过管状同步拉伸技术生产出双向拉伸膜，并经过45°剖切，将原双向拉伸膜与45°剖切后的膜，经过接触式加热，直接复合从而产生了一种各向同性抗拉抗撕裂膜。这种膜最大限度的发挥了材料的拉伸性能和抗撕裂性能，力学损失小，工艺简单易行，实现了真正意义上的抗拉抗撕裂各向同性。

Description

一种各向同性抗拉抗撕裂膜及其制造方法

技术领域

本发明涉及的是一种各向同性抗拉抗撕裂膜及其制造方法，特别涉及一种近乎360°各方向抗拉抗撕裂强度等同的复合膜，其采用同步拉伸膜按照一定角度剖切成片状，通过直接接触式加热，快速融化表面，使至少两层片材直接热合粘结在一起，形成一种各向同性抗拉抗撕裂膜。

背景技术

交叉层压膜是塑料薄膜解决抗拉强度和抗撕裂强度强度并存的好办法，国际国内都采用单向拉伸薄膜交叉复合的方式来实现。如国内专利（专利号ZL200710050055.3）,此技术公开的是用单向拉伸膜沿15~75°斜向裁切成片，用粘结剂将至少两层膜粘接在一起的。由于聚乙烯是直链型结构，且无极性，任何粘结剂对聚乙烯的粘合效果都不是很好，所以此生产方法达不到预期的效果。而单向拉伸的薄膜只有一个方向抗拉强度高，与其垂直的方向抗撕裂强度高，其他方向的抗拉抗撕裂性能都很差，只有靠多层的复合才能解决各向同性问题，且对于任意一指定方向，总是只有一层在承受抗拉或抗撕裂，只能算作互补，综合性能的发挥效率很低。

再如美国专利（US3342657），采用多层共挤单向拉伸膜，共挤膜的外层采用熔融温度略低的材料，如EVA，这样，通过30~60°斜向裁切，两层以上的单向拉伸膜交叉热熔层压之后， 再进行纵向横向的逐步拉伸，形成抗拉抗撕裂膜。但这种复合膜的粘结受到低熔点聚合物强度的限制，粘结强度一般都很低；再就是二次拉伸过程实际上也是解取向的过程，对前一次拉伸过程产生的强度损失很大，在生产中发现一般损失超过30~40%，也很难具有良好的各向综合抗拉抗撕裂性能。

此外还有很多方法，如薄膜与无纺布复合，既增加了成本，也很难真正实现材料在抗拉抗撕裂方面的各向同性。

发明内容

本发明的目的就在于针对上述现有技术的缺陷而提供一种各向同性抗拉抗撕裂膜及其制造方法；与现有技术相比，本发明具有强度高、性能好的优点。

为达到上述目的，本发明采用如下技术手段：

一种各向同性抗拉抗撕裂膜，包括经双向拉伸的管状薄膜，在管状薄膜至少一侧与之一体热复合有先经双向拉伸后的、再经45度斜切后的斜切同步拉伸膜。

优选的，管状薄膜两侧各热复合有斜切同步拉伸膜。

一种各向同性抗拉抗撕裂膜的制造方法，

A、将塑化原料经挤出吹塑、激冷，控制结晶度，形成无定型状态，便于拉伸，成型为管状膜胚；

B、将上述的管状膜胚加热后进行横向以及纵向的同步拉伸，形成管状薄膜；

C、将上述的管状薄膜进行45度斜切，形成斜切同步拉伸膜；

D、在步骤B管状薄膜的至少一侧热复合步骤C的斜切同步拉伸膜，形成各向同性抗拉抗撕裂膜。

优选的，步骤A中的激冷为水冷，水温10℃±2℃，激冷时间10~30秒。

优选的，步骤B的加热为水浴加热，水温在最大结晶速度的±30摄氏度内，水浴加热时间1~5min。

优选的，所述的拉伸倍率为4-8倍。

优选的，热复合温度在熔融温度以上5-50摄氏度之间。

优选的，管状膜胚直径100-1000mm、厚0.1-5mm。

优选的，管状薄膜直径在管状膜胚直径的4-8倍，厚度在管状膜胚厚度的1/4—1/40之间。

一种各向同性抗拉抗撕裂膜的制造装置，包括：

挤出装置：包括顺次连接的塑料挤出机、塑料挤出机的端部设置有圆形螺旋管胚机头；圆形螺旋管坯机头的下端设有供挤出塑料管胚穿过的冷却风环；还包括有冷水池Ⅰ，冷水池Ⅰ内浸有一组牵引导向辊，牵引导向辊的前端设有人字架，牵引导向辊后设有至少三个导向辊，最后连接有收卷成型机。

拉伸装置：所述的拉伸装置由由下固定台、丝杠、人字架、上固定台、拉伸辊组、上牵引辊、扁嘴充气管构成；

其中上固定台位于下固定台的正上方，上下固定台之间设有竖向设置的丝杠；丝杠上配合设有拉伸辊组，通过丝杠旋转实现拉伸辊组的上下运动；拉伸辊组下端设有与之同步上下运动的人字架；上牵引辊位于上固定台的上方、且在上牵引辊的上方为扁嘴充气管，用于对管胚进行充气；

沿输送方向在输送辊组的前端设有过渡辊以及管状毛坯；在上牵引辊的后方设有导向辊以及收卷机；

设有冷水池Ⅱ，上述的下固定台、输送辊组浸于本冷水池Ⅱ中。

剖切装置：所述的剖切装置包括上下竖向设置的上固定架、下固定架；下固定架上端设有竖向设置的旋转轴，旋转轴的上端套设有旋转架，旋转架与旋转轴同步转动，旋转架上端旋转固定在上固定架的下端，旋转架内设有滚轴，滚轴上架设有双向拉伸膜；在旋转架的一侧设有剖刀和收卷架，剖刀和收卷架呈45度倾斜设置；双向拉伸膜经过剖刀沿旋转轴呈 45°方向进行旋转剖切，成与原拉伸方向呈45度的双向拉伸膜，最后由与旋转轴呈45°的收卷机收卷；

热复合装置，所述的热复合装置包括加热体，加热体的两侧设有导向轴，导向辊外侧各设有一个放卷机；在加热体的出口端设有顺次设有复合辊组、导向辊、收卷机；其中，加热体的外表面涂有防粘连的特氟隆涂层。

优选的，加热体前端为半椭圆形，通过高度变化来调节接触面积。

本发明的工艺过程以及有益效果体现在：

本发明将聚烯烃类聚合物经挤出吹塑、激冷成型为管状薄膜，经过同步拉伸机构，即同时在纵向和横向上进行拉伸，拉伸温度控制在最快结晶速度所需温度的±30℃范围内，纵横向拉伸倍率均在4~8之间，可以得到充分拉伸；再将上述经过拉伸的管状薄膜在与拉伸方向呈45°方向裁切成片状，然后，将上述经45°裁切的膜片材与原同步拉伸的膜片材进行加热复合，以取得各向同性的抗拉抗撕裂薄膜。

经双向拉伸后的薄膜可以实现各向同性；采用45度斜切，取得是薄膜双向取向最薄弱的位置，也是比较容易实现和控制的剖切方式，并且使双向膜的拉伸取向方向的再重新复合中得到改善，实现各向同性。

本发明的双向同步拉伸的管状薄膜经45°旋转剖切，再与未经旋转剖切的同步拉伸聚烯烃膜，经接触式热复合而成的各向同性抗拉抗撕裂膜及其制造方法。热合过程两层膜片直接快速熔融热合，结合层面牢固，可以减少材料的抗拉强度损失，保证了高性能的各向同性抗拉抗撕裂特性。

本发明所阐述的各向同性抗拉抗撕裂膜重量轻，抗拉强度高，抗撕裂性能好，耐钉刺防漏效果好，经久耐用，在360°方向上综合性能几乎完全一致，明显优于前面所述其他专利所制造的单向拉伸膜复合的抗撕裂膜。

每层膜都是双向同步拉伸的，强度高，抗撕裂性好，两层则可以解决各向抗拉抗撕裂同性性能，强强结合，保证了材料在抗拉抗撕裂方面最大效能的发挥。

各向同性抗拉抗撕裂膜，只需要两层双向拉伸膜复合就可以取得各向同性的高强度抗拉抗撕裂的复合膜，比单向拉伸的膜复合更科学，也更经济。

附图说明

图1为单边复合向同性抗拉抗撕裂膜；

图2为双边复合向同性抗拉抗撕裂膜；

图3 为挤出生产管状毛坯的挤出装置示意图；

图4为管状薄膜的同步拉伸生产过程状态示意1；

图5为管状薄膜的同步拉伸生产过程状态示意2；

图6为管状薄膜旋转剖切装置结构示意图；

图7为管状薄膜热复合装置结构示意图；

图8 为经双向拉伸后的扁平管状薄膜受力示意图；

图9为经45度斜切后的斜切同步拉伸膜受力示意图；

图10为各向同性抗拉抗撕裂膜示意图。

具体实施方式

这里将详细地对示例性实施例进行说明，其示例表示在附图中。下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本发明相一致的所有实施方式。相反，它们仅是与如所附权利要求书中所详述的、本发明的一些方面相一致的装置的例子。

一种各向同性抗拉抗撕裂膜，包括扁平管状薄膜，在扁平管状薄膜的至少一侧复合有斜切同步拉伸膜，图1为一侧复合设置，图2为两侧复合设置，图10为其各向受力方向。

上述的扁平管状薄膜为经过双向拉伸后形成，其受力方向如图8所示；

斜切同步拉伸膜先经双向拉伸后的、再经45度斜切后形成，其受力方向如图9所示；

复合形成采用热熔一体化复合工艺。

上述的扁平管状薄膜以及斜切同步拉伸膜生产工艺如下：

第一步、生产管状毛坯。

如图3所示，将塑化原料经挤出吹塑、激冷成型为管状膜胚，具体如下：

塑料原料——聚烯烃类聚合物在塑料挤出机1熔融塑化，通过圆形螺旋管胚机头2，冷却风环3，挤出塑料管胚4，管胚在冷水池Ⅰ中冷却，水温10℃±2℃，激冷时间10~30秒迅速结晶，定型，这是双向拉伸产品的关键生产工艺控制点。

经过浸在冷水池Ⅰ中的人字架5，一组牵引导向辊6，通过导向辊7、8、9导向，由收卷成型10收卷成型。

第二步、将上述的管状膜胚加热后进行横向以及纵向的同步拉伸，形成管状薄膜，具体如下：

如图4所示，经第一步收卷成型后的管状毛坯11在放棍架上通过过渡辊12、13，通过输送辊组14，进入管胚水箱Ⅱ中预热，上述的过渡辊13、输送辊组14位于管胚水箱Ⅱ中。

经预热后的管状毛坯然后进入拉伸机构；

拉伸机构由下固定台15，丝杠17，人字架18，上固定台19，拉伸辊组20，上牵引辊21，充气扁嘴管22构成；

其中上固定台位于下固定台15的正上方，上下固定台之间设有竖向设置的丝杠17；丝杠17上配合设有拉伸辊组20，通过丝杠旋转实现拉伸辊组20的上下运动，拉伸辊组20下端设有与之同步上下运动的人字架18。

上固定台的上方设有扁嘴充气管22，用于对管胚16进行充气。

如图4所示，首先由扁嘴充气管22对管胚16进行充足空气，保证管坯的直径。

通过丝杠旋转，将拉伸辊组20下移至如图5所示的位置，对管胚16进行压缩，压缩至原来高度的1/4—1/8，也就是对管胚进行横向拉伸，形成横向拉伸膜25，通过输送辊组14和拉伸辊组20之间的速度差来产生对管胚16的纵向拉伸，这样，就实现了对管胚16的纵向、横向同步拉伸，形成双向拉伸膜26，通过导向辊23，最后收卷成同步拉伸管状膜24。

第三步、双向拉伸膜的旋转剖切

同步拉伸管状膜通过旋转剖切装置进行有角度的剖切，剖切装置如图6所示，包括上下竖向设置的上固定架28，下固定架27；下固定架27上端设有竖向设置的旋转轴31，旋转轴31的上端套设有旋转架29，旋转架29与旋转轴31同步转动，旋转架架29上端旋转固定在上固定架28的下端，旋转架内设有滚轴，滚轴上设有双向拉伸膜30。在旋转架的一侧设有剖刀32和收卷架34，本实施例的剖刀32和收卷架34呈45度倾斜设置。

双向拉伸膜30经过剖刀32沿旋转轴31呈 45°方向进行旋转剖切，旋转架29和旋转轴31同步运行，从而剖切成与原拉伸方向呈45度的双向拉伸膜33，最后由与旋转轴31呈45°的收卷机34收卷。

第四步、双向拉伸膜复合成各向同性抗拉抗撕裂膜

本实施例的复合是通过热复合实现，热复合机构如图4所示，包括加热体39，加热体39的两侧设有导向轴38，导向辊38外侧各设有放卷机35、36；在加热体39的出口端设有顺次设有复合辊组40、41；导向辊42，收卷机43。

其中，加热体的外表面涂有防粘连的特氟隆涂层。

优选的，将该加热体设计成半椭圆形，可通过高度变化来调节接触面积。

如图5所示，将旋转剖切好的同步拉伸膜44和未经剖切的同步拉伸膜45分别放在放卷架35、36上，经小导向轴38转向，在加热体37的表面进行接触式加热，迅速的熔融薄膜的表面，并在复合辊组40、41的压力作用下，复合在一起，形成如图6所示的各向同性抗拉抗撕裂膜46。

实例1

高密度聚乙烯HDPE经过挤出下吹塑水冷却形成直径（直径一般在100—1000mm），厚2mm（厚度一般控制在0.1---5mm之间）的管状膜胚，在水浴（Ⅱ）（温度在最大结晶速度所需温度的±30℃）中进行加热，经过管状同步拉伸机构进行同步拉伸，产生直径（直径一般控制在管胚直径的4-8倍），厚度0.1mm（厚度一般控制在原来管胚厚度的1/4—1/40之间），经过45°剖切，形成宽度1250-1300mm的斜向同步拉伸膜，与未经旋转剖切的薄膜两层复合（复合温度一般根据速度控制在熔融温度以上5—50℃之间）的，形成抗拉抗撕裂各向同性的薄膜。

实例2

高密度聚乙烯MDPE经过挤出吹塑形成直径（直径一般在100—1000mm），厚1.8mm（厚度一般控制在0.1---5mm之间）的管状膜胚，在水浴（温度在最大结晶速度所需温度的±30℃）中进行加热，经过管状同步拉伸机构进行同步拉伸，产生直径（直径一般控制在管胚直径的4-8倍），厚度0.1mm（厚度一般控制在原来管胚厚度的1/4—1/40之间），经过45°剖切，形成宽度1050-1100mm的斜向同步拉伸膜，与未经旋转剖切的薄膜两层复合（复合温度一般根据速度控制在熔融温度以上5—50℃之间）的，形成抗拉抗撕裂各向同性的薄膜。

以上所述的本发明实施方式，并不构成对本发明保护范围的限定。任何在本发明的精神和原则之内所做的修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (11)

1.一种各向同性抗拉抗撕裂膜，其特征在于，包括经双向拉伸的管状薄膜，在管状薄膜至少一侧与之一体热复合有先经双向拉伸后的、再经45度斜切后的斜切同步拉伸膜。

2.根据权利要求1所述的各向同性抗拉抗撕裂膜，其特征在于，管状薄膜两侧各热复合有斜切同步拉伸膜。

3.一种各向同性抗拉抗撕裂膜的制造方法，其特征在于，

A、将塑化原料经挤出吹塑、激冷，控制结晶度，形成无定型状态，便于拉伸，成型为管状膜胚；

B、将上述的管状膜胚加热后进行横向以及纵向的同步拉伸，形成管状薄膜；

C、将上述的管状薄膜进行45度斜切，形成斜切同步拉伸膜；

D、在步骤B管状薄膜的至少一侧热复合步骤C的斜切同步拉伸膜，形成各向同性抗拉抗撕裂膜。

4.根据权利要求3所述的各向同性抗拉抗撕裂膜的制造方法，其特征在于，步骤A中的激冷为水冷，水温10℃±2℃，激冷时间10~30秒。

5.根据权利要求3所述的各向同性抗拉抗撕裂膜的制造方法，其特征在于，步骤B的加热为水浴加热，水温在最大结晶速度的±30摄氏度内，水浴加热时间1~5min。

6.根据权利要求3所述的各向同性抗拉抗撕裂膜的制造方法，其特征在于，所述的拉伸倍率为4-8倍。

7.根据权利要求3所述的各向同性抗拉抗撕裂膜的制造方法，其特征在于，热复合温度在熔融温度以上5-50摄氏度之间。

8.根据权利要求3所述的各向同性抗拉抗撕裂膜的制造方法，其特征在于，管状膜胚直径100-1000mm、厚0.1-5mm。

9.根据权利要求3或8所述的各向同性抗拉抗撕裂膜的制造方法，其特征在于，管状薄膜直径在管状膜胚直径的4-8倍，厚度在管状膜胚厚度的1/4—1/40之间。

10.一种各向同性抗拉抗撕裂膜的制造装置，其特征在于，包括：

挤出装置：包括顺次连接的塑料挤出机、塑料挤出机的端部设置有圆形螺旋管胚机头；圆形螺旋管坯机头的下端设有供挤出塑料管胚穿过的冷却风环；还包括有冷水池Ⅰ，冷水池Ⅰ内浸有一组牵引导向辊，牵引导向辊的前端设有人字架，牵引导向辊后设有至少三个导向辊，最后连接有收卷成型机；

拉伸装置：所述的拉伸装置由由下固定台、丝杠、人字架、上固定台、拉伸辊组、上牵引辊、扁嘴充气管构成；

其中上固定台位于下固定台的正上方，上下固定台之间设有竖向设置的丝杠；丝杠上配合设有拉伸辊组，通过丝杠旋转实现拉伸辊组的上下运动；拉伸辊组下端设有与之同步上下运动的人字架；上牵引辊位于上固定台的上方、且在上牵引辊的上方为扁嘴充气管，用于对管胚进行充气；

沿输送方向在输送辊组的前端设有过渡辊以及管状毛坯；在上牵引辊的后方设有导向辊以及收卷机；

设有冷水池Ⅱ，上述的下固定台、输送辊组浸于本冷水池Ⅱ中；

剖切装置：所述的剖切装置包括上下竖向设置的上固定架、下固定架；下固定架上端设有竖向设置的旋转轴，旋转轴的上端套设有旋转架，旋转架与旋转轴同步转动，旋转架上端旋转固定在上固定架的下端，旋转架内设有滚轴，滚轴上架设有双向拉伸膜；在旋转架的一侧设有剖刀和收卷架，剖刀和收卷架呈45度倾斜设置；双向拉伸膜经过剖刀沿旋转轴呈45°方向进行旋转剖切，成与原拉伸方向呈45度的双向拉伸膜，最后由与旋转轴呈45°的收卷机收卷；

热复合装置，所述的热复合装置包括加热体，加热体的两侧设有导向轴，导向辊外侧各设有一个放卷机；在加热体的出口端设有顺次设有复合辊组、导向辊、收卷机；其中，加热体的外表面涂有防粘连的特氟隆涂层。

11.根据权利要求10所述的一种各向同性抗拉抗撕裂膜的制造装置，其特征在于，加热体前端为半椭圆形，通过高度变化来调节接触面积。