CN106189189A - 由无机矿粉制成薄膜的制造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种由无机矿粉制成薄膜的制造方法，步骤A：称取各原料：依次将53％至60％重量的无机矿粉、20％至25％重量的聚氨酯、5％至10％重量的聚氨酯弹性体、10％至15％重量的聚氨酯纤维、3％至5％重量的分散剂以及1％至2％重量的加工助剂加入混合机中；步骤B：将步骤A得到的混合物料随之送入螺杆挤压机，熔融混炼，制成颗粒状材料；步骤C：将颗粒状材料投入由压出机及O字型模嘴成型机构的制压出机，控制压出机温度使颗粒状材料软化，经螺杆强压输送，熔融材料挤向吹膜模头，吹模模头制作薄膜，薄膜在风力的作用下吹出。本技术方案创新性地想到利用无机矿粉、聚氨酯、聚氨酯弹性体、聚氨酯纤维、分散剂及助剂，大大降低了胶带的加工成本。

Description

由无机矿粉制成薄膜的制造方法
技术领域
本发明涉及高分子材料改性和加工技术领域，尤其涉及由无机矿粉制成薄膜的制造方法。
背景技术
现有技术中，胶带通常是以BOPP双向拉伸聚丙烯薄膜为基材，经过加温均匀涂抹压敏胶乳液，使其形成胶层。胶带作为轻工类企业、公司、个人生活中不可缺少的用品；上述的压敏胶乳液主要成分是丁酯。
授权公告号为CN1105636C的中国专利，专利名称为环保纸的制造方法，其公开了一种环保纸及该环保纸生产的方法，其主要以石灰石矿产资源为主要原材料，以高分子聚合物为辅料，利用高分子界面化学原理和高分子改性的特点，经特殊工艺处理后，采用聚合物挤出、吹制成型；该环保纸即为石头纸，其具有与植物纤维纸同样的书写性能和印刷效果，企业具有塑料包装物所具有的性能。
由以上背景技术可知，现有的胶带均采用的是塑料基材，其在使用过程中具有以下缺点：低温下容易粘性急剧下降，影响使用性能；使用后，在高温状态下其容易在撕开后留下粘状物；成本高，且压敏胶乳液环保性能差且用量大。利用制造石头纸工艺原理，同时调整其组分和工艺，获得一种韧性高且环保的薄膜，进一步将该薄膜应用至胶带领域替代传统的BOPP双向拉伸聚丙烯薄膜，从而提高胶带性能的思路将会是未来胶带领域的一个重要研究方向。
发明内容
本发明的目的之一是针对现有技术的不足之处，提供一种由无机矿粉材料制成的薄膜，有效将无机矿粉应用至胶带领域，将其替代传统胶带的塑料基材，降低传统胶带的成本，节能环保，通用性好，解决了现有技术中胶带成本高且环保性能差问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种由无机矿粉制的薄膜，由包含以下成分且成分按照如下重量百分比制成：
无机矿粉 53％至60％；
聚氨酯 20％至25％；
聚氨酯弹性体 5％至10％；
聚氨酯纤维 10％至15％
分散剂 3％至5％；
加工助剂 1％至2％；
所述分散剂选自聚乙烯蜡、氧化聚乙烯蜡、塑化聚乙烯蜡或聚α-甲基苯乙烯；
所述薄膜的厚度为30至50微米。
在本技术方案中，所述基材为薄膜，该薄膜表面存在若干微孔，该微孔能够与胶粘层产生内在的连接，胶粘层能够发挥更好的胶粘作用。
在实际使用中，发明人发现胶粘层与本技术方案的薄膜进行结合后，其在低温下不易发生粘性失效的现象。
作为改进，所述聚氨酯弹性体为聚酯型或聚醚型。
作为改进，所述天然无机矿粉选自经煅烧或未煅烧的碳酸钙、硫酸钙、硫酸铜、高岭土、白土、云母粉、硅藻土、二氧化钛、氧化锌、玻璃纤维、空心玻璃微珠及其混合物。
作为改进，所述分散剂选自聚乙烯蜡、氧化聚乙烯蜡、塑化聚乙烯蜡或聚α-甲基苯乙烯。
作为改进，所述助剂选自甲基丙烯酸甲酯共聚物或α-甲基苯乙烯低聚物。
作为改进，所述碳酸钙的粒径为1000至5000目。
作为改进，所述碳酸钙的粒径为2500至3500目。
作为改进，所述聚氨酯纤维长度为30至50mm。
本发明还公开了一种由无机矿粉制成薄膜的工艺，包括以下所述步骤：
步骤A：称取各原料：依次将53％至60％重量的无机矿粉、20％至25％重量的聚氨脂、5％至10％重量的聚氨酯弹性体、10％至15％重量的聚氨酯纤维、3％至5％重量的分散剂以及1％至2％重量的加工助剂加入混合机中，混合8至10分钟，混合机转速为30-80r/min；
步骤B：造粒：将步骤A得到的混合物料随之送入螺杆挤压机，在150至180℃温度下熔融混炼，制成颗粒状材料；
步骤C：将颗粒状材料投入由压出机及O字型模嘴成型机构的制压出机，控制压出机温度使颗粒状材料软化，经螺杆强压输送，熔融材料挤向吹膜模头，吹模模头制作薄膜，与此同时，吹膜模头旋转，薄膜在风力的作用下吹出；
所述薄膜的的厚度范围为30至50微米。
作为改进，所述聚氨酯弹性体为聚酯型或聚醚型。
作为改进，所述天然无机矿粉选自经煅烧或未煅烧的碳酸钙、硫酸钙、硫酸铜、高岭土、白土、云母粉、硅藻土、二氧化钛、氧化锌、玻璃纤维、空心玻璃微珠及其混合物。
作为改进，所述分散剂选自聚乙烯蜡、氧化聚乙烯蜡、塑化聚乙烯蜡或聚α-甲基苯乙烯。
作为改进，所述助剂选自甲基丙烯酸甲酯共聚物或α-甲基苯乙烯低聚物。
作为改进，所述步骤A中混合机的转速为50-70/min。
作为改进，所述步骤B中螺杆转速为30至50r/min，挤出分段温度：150至160℃、160至170℃、170至180℃，机头温度160-170℃。
本发明还公开了一种由无机矿粉制成薄膜用作胶带的用途，将本技术方案中红的薄膜全部或部分替换传统的胶带基材使用。
本发明的有益效果在于：
(1)本技术方案创新性地想到利用无机矿粉、聚氨酯、聚氨酯弹性体、聚氨酯纤维、分散剂及助剂，利用吹膜机将其制成薄膜，利用该薄膜作为胶带的基材使用替代传统的基材，大大降低了胶带的原料成本，且在实际使用中发现，该薄膜在低温状态下的粘性保持时间长，不易变质；与此同时，薄膜作为基材生产的胶带在使用过程中基本不发生胶层粘附在使用面上的情况。
(2)在本技术方案中，该薄膜以无机矿粉、聚氨酯、聚氨酯弹性体及聚氨酯纤维为主要成分，其中无机矿粉具有可降解及成本低的特点，聚氨酯作为一种高分子材料，其为主链含—NHCOO—重复结构单元的一类聚合物，由异氰酸酯(单体)与羟基化合物聚合而成；由于含强极性的氨基甲酸酯基，不溶于非极性基团，具有良好的耐油性、韧性、耐磨性、耐老化性和粘合性；聚氨酯纤维是以聚氨酯为原料经干法纺丝或湿法纺丝制得的合成纤维，具有类似橡胶丝的高弹性回复率和高断裂伸长，其弹性伸长达400％～700％，当伸长为500％～600％时弹性回复率为97％～98％；聚氨酯弹性体，其分子基本上是线型的，没有或很少有化学交联。线型聚氨酯分子链之间存在着许多氢键构成的物理交联，氢键对其形态起到强化作用，从而赋予许多优良的性能，如高模量、高强度，优良的耐磨性、耐化学品、耐水解性、耐髙低温和耐霉菌性。针对以上四中组成的相互结合和促进，使得薄膜在环保性、抗撕裂性、耐腐蚀性、耐化学品及耐高低温等性能具有较强的优势，与此同时，因为无机矿粉的加入，该薄膜可降解。
(3)在本方案中，使用了聚氨酯弹性体和聚氨酯纤维，其能够在相对较低的温度和转速下完成熔融造粒工作，大大降低了造粒所需的能源，且薄膜的抗撕裂强度大大增强。
综上所述，该薄膜环保性能好，可降解，且抗撕裂及耐高低温，制作简单，原材料来源丰富，适用于制备胶带，具备很大的市场前景。
具体实施方式
下面结合具体实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地说明。
实施例中采用GB(国标)测定材料的各项性能，如无特别说明，组分的份数均为重量份数。
实施例一
步骤A：按原料配方比称原料，依次将55％重量的无机矿粉、20％重量的聚氨脂、5％重量的聚氨酯弹性体、15％重量的聚氨酯纤维、3％重量的分散剂以及2％重量的加工助剂加入混合机中，混合8分钟，混合机转速为80r/min；
所述加工助剂为：甲基丙烯酸甲酯共聚物。其中所述分散剂为：聚乙烯蜡。所述无机矿粉为：碳酸钙。所述碳酸钙的粒径为3000目。所述聚氨酯纤维长度为30至50mm。
步骤B：造粒：将步骤A得到的混合物料随之送入螺杆挤压机，在150℃温度下熔融混炼，制成颗粒状材料；
步骤C：将颗粒状材料投入由压出机及O字型模嘴成型机构的制压出机，控制压出机温度使颗粒状材料软化，经螺杆强压输送，熔融材料挤向吹膜模头，吹模模头制作薄膜，与此同时，吹膜模头旋转，薄膜在风力的作用下吹出。所述步骤B中螺杆转速为50r/min；挤出分段温度：150至160℃、160至170℃、170至180℃，机头温度160-170℃。
将所得的薄膜进行性能测试，其性能参数如下表1所示。
此外，在本实施例中，所述薄膜可以为单层薄膜，也可以为双层薄膜，甚至是三层薄膜；所述的单层薄膜、双层薄膜和三层薄膜可参考本文献背景技术中描述的公告号为CN1105636C的专利文献中的工作原理，其关于单层薄膜、双层薄膜和三层薄膜的具体描述和生产工艺，当然在此也不排除有四层薄膜、五层薄膜等；针对不同的使用场合，可对石头薄膜的厚度、密度和层数进行调整，以实现更好的使用效果；在本实施例一中所列举的数值包含但不局限于此，凡是利用本技术方案所提及的工作原理而进行的发明创造，均落在本专利的保护范围之内。
实施例二
步骤A：按原料配方比称原料，依次将56％重量的无机矿粉、22％重量的聚氨脂、7％重量的聚氨酯弹性体、10％重量的聚氨酯纤维、4％重量的分散剂以及1％重量的加工助剂加入混合机中，混合10分钟，混合机转速为80r/min；
所述加工助剂为：甲基丙烯酸甲酯共聚物。其中所述分散剂为：聚乙烯蜡。所述无机矿粉为：碳酸钙。所述碳酸钙的粒径为3000目。所述聚氨酯纤维长度为30至50mm。
步骤B：造粒：将步骤A得到的混合物料随之送入螺杆挤压机，在160温度下熔融混炼，制成颗粒状材料；
步骤C：将颗粒状材料投入由压出机及O字型模嘴成型机构的制压出机，控制压出机温度使颗粒状材料软化，经螺杆强压输送，熔融材料挤向吹膜模头，吹模模头制作薄膜，与此同时，吹膜模头旋转，薄膜在风力的作用下吹出。所述步骤B中螺杆转速为40r/min；挤出分段温度：150至160℃、160至170℃、170至180℃，机头温度160-170℃。
将所得的薄膜进行性能测试，其性能参数如下表1所示。
实施例三
步骤A：按原料配方比称原料，依次将53％重量的无机矿粉、25％重量的聚氨脂、5％重量的聚氨酯弹性体、11％重量的聚氨酯纤维、5％重量的分散剂以及1％重量的加工助剂加入混合机中，混合9分钟，混合机转速为80r/min；
所述加工助剂为：甲基丙烯酸甲酯共聚物。其中所述分散剂为：聚乙烯蜡。所述无机矿粉为：碳酸钙。所述碳酸钙的粒径为3000目。所述聚氨酯纤维长度为50mm。
步骤B：造粒：将步骤A得到的混合物料随之送入螺杆挤压机，在170℃温度下熔融混炼，制成颗粒状材料；
步骤C：将颗粒状材料投入由压出机及O字型模嘴成型机构的制压出机，控制压出机温度使颗粒状材料软化，经螺杆强压输送，熔融材料挤向吹膜模头，吹模模头制作薄膜，与此同时，吹膜模头旋转，薄膜在风力的作用下吹出。所述步骤B中螺杆转速为30r/min，挤出分段温度：150至160℃、160至170℃、170至180℃，机头温度160-170℃。
将所得的薄膜进行性能测试，其性能参数如下表1所示。
实施例四
步骤A：按原料配方比称原料，依次将60％重量的无机矿粉、20％重量的聚氨脂、5％重量的聚氨酯弹性体、10％重量的聚氨酯纤维、3％重量的分散剂以及2％重量的加工助剂加入混合机中，混合10分钟，混合机转速为80r/min；
所述加工助剂为：甲基丙烯酸甲酯共聚物。其中所述分散剂为：聚乙烯蜡。所述无机矿粉为：碳酸钙。所述碳酸钙的粒径为3000目。所述聚氨酯纤维长度为30至50mm。
步骤B：造粒：将步骤A得到的混合物料随之送入螺杆挤压机，在180℃温度下熔融混炼，制成颗粒状材料；
步骤C：将颗粒状材料投入由压出机及O字型模嘴成型机构的制压出机，控制压出机温度使颗粒状材料软化，经螺杆强压输送，熔融材料挤向吹膜模头，吹模模头制作薄膜，与此同时，吹膜模头旋转，薄膜在风力的作用下吹出。所述步骤B中螺杆转速为50r/min，挤出分段温度：150至160℃、160至170℃、170至180℃，机头温度160-170℃。
将所得的薄膜进行性能测试，其性能参数如下表1所示。
实施例五
步骤A：按原料配方比称原料，依次将55％重量的无机矿粉、20％重量的聚氨脂、10％重量的聚氨酯弹性体、10％重量的聚氨酯纤维、3％重量的分散剂以及2％重量的加工助剂加入混合机中，混合10分钟，混合机转速为80r/min；
所述加工助剂为：甲基丙烯酸甲酯共聚物。其中所述分散剂为：聚乙烯蜡。所述无机矿粉为：碳酸钙。所述碳酸钙的粒径为3000目。所述聚氨酯纤维长度为30至50mm。
步骤B：造粒：将步骤A得到的混合物料随之送入螺杆挤压机，在150至180℃温度下熔融混炼，制成颗粒状材料；
步骤C：将颗粒状材料投入由压出机及O字型模嘴成型机构的制压出机，控制压出机温度使颗粒状材料软化，经螺杆强压输送，熔融材料挤向吹膜模头，吹模模头制作薄膜，与此同时，吹膜模头旋转，薄膜在风力的作用下吹出。所述步骤B中螺杆转速为50r/min；挤出分段温度：150至160℃、160至170℃、170至180℃，机头温度160-170℃。
将所得的薄膜进行性能测试，其性能参数如下表1所示。
比较例一
不添加聚氨酯弹性体，其余与实施例四步骤相同。步骤A：按原料配方比称原料，依次将无机矿粉、聚氨脂、聚氨酯纤维、分散剂以及助剂按照实施例四中的比例成分加入混合机中，混合10至20分钟，混合机转速为20-150r/min；
所述加工助剂为：甲基丙烯酸甲酯共聚物。其中所述分散剂为：聚乙烯蜡。所述无机矿粉为：碳酸钙。所述碳酸钙的粒径为3000目。所述聚氨酯纤维长度为30至50mm。
步骤B：造粒：将步骤A得到的混合物料随之送入螺杆挤压机，在150至180℃温度下熔融混炼，制成颗粒状材料；
步骤C：将颗粒状材料投入由压出机及O字型模嘴成型机构的制压出机，控制压出机温度使颗粒状材料软化，经螺杆强压输送，熔融材料挤向吹膜模头，吹模模头制作薄膜，与此同时，吹膜模头旋转，薄膜在风力的作用下吹出；所述步骤A中混合机的转速为50-100/min。所述步骤B中螺杆转速为30至50r/min，挤出分段温度：150至160℃、160至170℃、170至180℃，机头温度160-170℃。
将所得的薄膜进行性能测试，其性能参数如下表1所示。
比较例二
不添加聚氨酯纤维，其余与实施例五步骤相同。按原料配方比称原料，依次将无机矿粉、聚氨脂、聚氨酯弹性体、分散剂以及加工助剂按照实施例五中的比例成分加入混合机中加入混合机中，混合10至20分钟，混合机转速为20-150r/min；
所述加工助剂为：甲基丙烯酸甲酯共聚物。其中所述分散剂为：聚乙烯蜡。所述无机矿粉为：碳酸钙。所述碳酸钙的粒径为3000目。所述聚氨酯纤维长度为30至50mm。
步骤B：造粒：将步骤A得到的混合物料随之送入螺杆挤压机，在150至180℃温度下熔融混炼，制成颗粒状材料；
步骤C：将颗粒状材料投入由压出机及O字型模嘴成型机构的制压出机，控制压出机温度使颗粒状材料软化，经螺杆强压输送，熔融材料挤向吹膜模头，吹模模头制作薄膜，与此同时，吹膜模头旋转，薄膜在风力的作用下吹出；所述步骤A中混合机的转速为50-100/min。所述步骤B中螺杆转速为30至50r/min，挤出分段温度：150至160℃、160至170℃、170至180℃，机头温度160-170℃。
将所得的薄膜进行性能测试，其性能参数如下表1所示。
比较例三
60％重量的天然无机矿粉，38％重量的聚乙烯以及2％重量的助剂。以上材料成分合计100％重量。经混合挤压混炼聚合后制成颗粒，投入纸膜制造机械，获得31至52微米的单层环保纸膜基材。
将所得的纸膜进行性能测试，其性能参数如下表1所示。
由表1所示，实施例二、实施例三及实施例五能够获得较好的薄膜，其具备较好的拉伸强度、伸长率及撕裂强度；比较例一因缺少聚氨酯弹性体，其拉伸强度显著降低；比较例二中因缺少聚氨酯纤维其伸长率和拉伸强度较低；实施例三因为成分不同，其拉伸强度较低，不能够作为胶带用基材使用。
表1 对比参数表
以上所述的薄膜并不局限于以上成分的薄膜，作为一种薄膜的优化产品或是由薄膜进一步深加工的深加工产品作为胶带基材使用也属于利用本发明的构思，均落在该专利的保护范围内。

Claims (7)

1.一种由无机矿粉制成薄膜的制造方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤A：称取各原料：依次将53％至60％重量的无机矿粉、20％至25％重量的聚氨脂、5％至10％重量的聚氨酯弹性体、10％至15％重量的聚氨酯纤维、3％至5％重量的分散剂以及1％至2％重量的加工助剂加入混合机中，混合8至10分钟，混合机转速为30-80r/min；
步骤B：造粒：将步骤A得到的混合物料随之送入螺杆挤压机，在80至100℃温度下熔融混炼，制成颗粒状材料；
步骤C：将颗粒状材料投入由压出机及O字型模嘴成型机构的制压出机，控制压出机温度使颗粒状材料软化，经螺杆强压输送，熔融材料挤向吹膜模头，吹模模头制作薄膜，与此同时，吹膜模头旋转，薄膜在风力的作用下吹出；
所述薄膜的厚度范围为30至50微米。
2.如权利要求1所述的由无机矿粉制成薄膜的制造方法，其特征在于，所述聚氨酯弹性体为聚酯型或聚醚型。
3.如权利要求1所述的由无机矿粉制成薄膜的制造方法，其特征在于，所述无机矿粉选自经煅烧或未煅烧的碳酸钙、硫酸钙、硫酸铜、高岭土、白土、云母粉、硅藻土、二氧化钛、氧化锌、玻璃纤维、空心玻璃微珠及其混合物。
4.如权利要求1所述的由无机矿粉制成薄膜的制造方法，其特征在于，所述分散剂选自聚乙烯蜡、氧化聚乙烯蜡、塑化聚乙烯蜡或聚α-甲基苯乙烯。
5.如权利要求1所述的由无机矿粉制成薄膜的制造方法，其特征在于，所述助剂选自甲基丙烯酸甲酯共聚物或α-甲基苯乙烯低聚物。
6.如权利要求1所述的由无机矿粉制成薄膜的制造方法，其特征在于，所述步骤A中混合机的转速为50-70/min。
7.如权利要求1所述的由无机矿粉制成薄膜的制造方法，其特征在于，所述步骤B中螺杆转速为30至50r/min，挤出分段温度：80至90℃、90至95℃、95至100℃，机头温度85-95℃。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN101831167A (zh) * 2010-05-28 2010-09-15 湖南科技大学 一种聚氨酯基石头纸的制备方法
CN102154949A (zh) * 2010-09-09 2011-08-17 黄俊腾 可回收再利用的石头纸的制造方法
CN104448780A (zh) * 2014-12-16 2015-03-25 湖南科技大学 一种耐候型合成纸的制备方法

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