CN106863736A - 一种生产tpu复合膜的设备和方法 - Google Patents

一种生产tpu复合膜的设备和方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种生产TPU复合膜的设备，包括：螺杆挤出机；所述螺杆挤出机包括螺杆料筒和连接螺杆的驱动装置；所述螺杆挤出机的数量大于等于2；分配器；所述分配器中设有分流道，所述分流道的入口连接所述螺杆挤出机的出口；T型模头；所述T型模头连接所述分流道的出口。所述设备调节各螺杆挤出机的出料流量比可以调节复合膜的厚度、层数和其中各组分的比例，从而实现功能可调的TPU复合膜生产需求，且本发明所述设备成本低、可操作性强，适合大批量复合产品，损耗可降低到0.5％以下，生产效率提高，自动化程度提高。

Description

一种生产TPU复合膜的设备和方法
技术领域
本发明涉及高分子材料加工技术领域，尤其涉及一种生产TPU复合膜的设备和方法。
背景技术
热塑性聚氨酯(TPU)拥有硬度范围宽(60HA～85HD)、耐磨、耐油、透明、弹性好等特性，是弹性体中比较特殊的一大类，性能范围很宽，所以TPU是介于橡胶和塑料的一类高分子材料，可加热塑化，化学结构上没有或很少交联，其分子基本是线性的，然而却存在一定的物理交联。目前，TPU已被广泛应用于：鞋材、成衣、充气玩具、水上及水下之运动器材、医疗器材、健身器材、汽车椅座材料、雨伞、皮箱、皮包等，无卤阻燃TPU还可以代替软质PVC以满足越来越多领域的环保要求。2015年我国TPU薄膜消费量约占TPU产品总消费量的20％，TPU薄膜平均销售价格约4万元/吨。按照2013年我国TPU产品消费量23万吨计算，TPU薄膜消费量约为4.6万吨，市场消费额约18.4亿元。预计，2013～2017年TPU市场规模年均增长速度为11.2％，2017年达到28.1亿元。
TPU薄膜是在TPU颗粒料基础上，经压延、流延、吹膜、涂覆等特殊工艺制成的薄膜。目前在运动鞋上应用极广泛：鞋底及鞋面上的商标装饰、气囊、气垫、油包等。而今，TPU薄膜可应用于高档建筑覆膜、汽车和火车车窗的贴膜、鞋材等。然而，单层TPU薄膜，其弹性、韧性、耐磨性、耐寒性等性能都不能满足特殊产品的要求，还容易产生龟裂、破裂、不防漏等其它一系列物性，对TPU薄膜的改性通常工艺复杂，损耗大，成本高，普适性差。因此需要开发一种损耗低，成本低、可操作性强，可大批量生产多功能TPU复合薄膜的设备和方法。
发明内容
鉴于现有技术中存在的问题，本发明的目的之一在于提供一种生产TPU复合膜的设备，包括螺杆挤出机、分配器和T型模头。
所述螺杆挤出机包括螺杆料筒和连接螺杆的驱动装置；所述螺杆机的数量大于等于2；所述分配器中设有分流道，所述分流道的入口连接所述螺杆机的出口；所述分流道的出口连接所述T型模头。
例如，所述螺杆挤出机的数量为2、3、4、5、6、7、8、9、10、11或12等。
通过设置多个螺杆挤出机，可以根据产品性能需要，将不同功能的高分子材料与TPU通过分流道在分配器的出口汇合，调节各螺杆机的出料流量比可以调节复合膜的厚度、层数和其中各组分的比例，从而实现功能可调的TPU复合膜生产需求，能够满足中高透防水透湿膜的需求，且本发明所述设备成本低、可操作性强，适合大批量复合产品，损耗可降低到0.5％以下。
本发明所述螺杆机与所述驱动装置可拆卸地连接。
优选地，所述螺杆机的出口处设有过滤网。
优选地，所述过滤网为不锈钢过滤网。
优选地，不锈钢过滤网的网孔为20～800目，例如20目、30目、50目、80目、100目、130目、150目、200目、240目、280目、300目、350目、380目、400目、430目、460目、500目、550目、600目、650目、700目、750目或800目等，优选100～200目。
优选地，所述过滤网可拆卸。
本发明所述分流道的入口与所述螺杆机的出口可拆卸地连接。
优选地，所述分流道为上凸的曲柱状空腔。上凸的曲柱状空腔分流道可以缩短熔融料到T型模头的时间使之趁热复合，进一步加强复合膜的层间作用力，从而进一步提高TPU复合膜的机械性能和耐候性，也有助于提高生产效率。
本发明所述分流道的出口与所述T型模头可拆卸地连接。
所述T型模头中设有可调节的宽度控制装置，用以控制挤出产品的宽度，减少浪费；夹具能够控制T型模头挤出的物料的量。
TPU薄膜宽度由T型模头及夹具来控制，且能够进一步降低原料损耗。
本发明所述设备还包括定型轮和/或冷却装置；所述定型轮位于所述T型模头的下游；所述冷却装置位于所述T型模头的下游；
优选地，所述设备还包括定型轮和冷却装置，所述冷却装置位于所述定型轮的下游。定型轮和冷却装置可进一步提高生产效率和TPU复合膜的稳定性。
本发明的目的之二在于提供一种利用如目的之一所述设备生产TPU复合膜的方法，包括如下步骤：
(1)将包括TPU的原料喂入螺杆挤出机，经加热、剪切、混炼，得到熔融料；所述螺杆挤出机的数量大于等于2个，例如2个、3个、4个、5个、6个、7个、8个、9个、10个、11个和12个；
(2)步骤(1)所得熔融料通过分配器的分流道进入T型模头后挤出得到复合熔融料；所述分流道的数量大于等于2个；
(3)步骤(2)所得复合熔融料经过流延，得到TPU复合膜。
本发明步骤(1)中所述包括TPU的原料还包括EVA、PVC、PE和PP中的任意一种或至少两种的组合，其中，典型但非限制性的组合为：EVA和PVC的组合；PVC和PE的组合；EVA和PE；PVC和PP的组合；PP、EVA和PE的组合、EVA、PVC、PE和PP的组合。
本发明步骤(2)中所述分流道的出口相同。
本发明步骤(2)中通过所述可调的宽度控制装置控制TPU复合膜的宽度。
优选地，步骤(3)中所述流延之后还包括：冷却成型。
本发明的目的之三在于提供一种利用如目的之一所述设备生产的TPU复合膜。所述薄膜的宽度为10mm～2000mm，例如10mm、20mm、50mm、100mm、200mm、300mm、400mm、500mm、600mm、700mm、800mm、900mm、1000mm、1200mm、1500mm、1800mm或2000mm等。
与现有技术相比，本发明至少具有如下有益效果：
通过设置多个螺杆机，可以根据产品性能需要，将不同功能的高分子材料与TPU通过分流道在分配器的出口汇合，调节各螺杆机的出料流量比可以调节复合膜的厚度、层数和其中各组分的比例，从而实现功能可调的TPU复合膜生产需求，能够满足中高透防水透湿膜的需求，且本发明所述设备成本低、可操作性强，适合大批量复合产品，损耗可降低到0.5％以下，提高了生产效率和自动化程度。
附图说明
图1为实施例1中设备的正视图。
图2为实施例1中设备的部分剖面图。
图3为实施例2中设备的正视图。
图4为实施例2中设备的部分剖面图。
附图标记说明
101、111、201、211、221：动力装置；
102、112、202、212、222：螺杆料筒；
103、113、203、213、223：过滤网；
12、23：分配器；
121、122、231、232、233：螺杆挤出机的出口；
13、24：T型模头；
14、25：定型轮；
15、26：冷却装置。
下面对本发明进一步详细说明。但下述的实例仅仅是本发明的简易例子，并不代表或限制本发明的权利保护范围，本发明的保护范围以权利要求书为准。
具体实施方式
下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。
为更好地说明本发明，便于理解本发明的技术方案，本发明的典型但非限制性的实施例如下：
实施例1
一种生产TPU复合膜的设备，如图1所示，包括第一螺杆挤出机，第一螺杆挤出机包括螺杆料筒102、连接螺杆料筒102中螺杆的驱动装置101和过滤网103；第二螺杆挤出机，第二螺杆挤出机包括螺杆料筒112、连接螺杆料筒112中螺杆的驱动装置111和过滤网113；分配器12；分配器12中设有分流道，包括第一分流道和第二分流道，其中第一分流道的入口连接第一螺杆挤出机的出口121，第二分流道的入口连接第二螺杆挤出机的出口122；T型模头13连接第一分流道和第二分流道的出口，如图2所示；定型轮14；冷却装置15。
实施例2
一种生产TPU复合膜的设备，如图3所示，包括第一螺杆挤出机，第一螺杆挤出机包括螺杆料筒202、连接螺杆料筒202中螺杆的驱动装置201和过滤网203；第二螺杆挤出机，第二螺杆挤出机包括螺杆料筒212、连接螺杆料筒212中螺杆的驱动装置211和过滤网213；第三螺杆挤出机，第一螺杆挤出机包括螺杆料筒222、连接螺杆料筒222中螺杆的驱动装置221和过滤网223；分配器23；分配器23中设有分流道，包括第一分流道、第二分流道和第三分流道，其中第一分流道的入口连接第一螺杆挤出机的出口231，第二分流道的入口连接第二螺杆挤出机的出口232，第三分流道的入口连接第三螺杆挤出机的出口233；T型模头24连接第一分流道、第二分流道和第三分流道的出口，如图4所示；定型轮25；冷却装置26。
实施例3
利用实施例1的设备生产TPU薄膜的方法，包括如下步骤：
第一螺杆挤出机内安装网孔为400目的不锈钢过滤网103，第二螺杆挤出机内安装网孔为100目的不锈钢过滤网113，将TPU喂入第一螺杆挤出机，将EVA喂入第二螺杆挤出机，TPU和EVA质量比为1:1经加热、剪切、混炼，得到的TPU熔融料和EVA熔融料通过分配器12的分流道流入T型模头13后挤出，同时通过夹具控制挤出模的宽度，紧接着经过成型轮14成膜后在冷却装置15中冷却至室温，得到EVA/TPU复合膜。原料损耗为0.06％。
得到的EVA/TPU复合膜厚度为0.8mm，宽度为1410mm，最大拉伸强度50MPa，扯断伸长率620％，撕裂强度75kgf/cm。
实施例4
利用实施例1的设备生产TPU薄膜的方法，包括如下步骤：
第一螺杆挤出机内安装网孔为200目的不锈钢过滤网103，第二螺杆挤出机内安装网孔为300目的不锈钢过滤网113，将质量比为1:1的TPU喂入第一螺杆挤出机和第二螺杆挤出机，经加热、剪切、混炼，得到的TPU熔融料通过分配器12的分流道流入T型模头13后挤出，同时通过夹具控制挤出模的宽度，紧接着经过成型轮14成膜后在冷却装置15中冷却至室温，得到双层TPU复合膜。原料损耗为0.05％。
得到的双层TPU复合膜厚度为0.5mm，宽度为1380mm，最大拉伸45MPa，扯断伸长率600％，撕裂强度80kgf/cm。
实施例5
利用实施例2的设备生产TPU薄膜的方法，包括如下步骤：
第一螺杆挤出机内安装网孔为200目的不锈钢过滤网203，第二螺杆挤出机内安装网孔为100目的不锈钢过滤网213，第三螺杆挤出机内安装网孔为200目的不锈钢过滤网223；将TPU喂入第一螺杆挤出机，将PE喂入第二螺杆挤出机，将PVC喂入第三螺杆挤出机，TPU、PE和PVC的质量比为3:1:1，经加热、剪切、混炼，得到的TPU熔融料、PE熔融料和PVC熔融料通过分配器23的分流道流入T型模头24后挤出，同时通过夹具控制挤出模的宽度，紧接着经过成型轮25成膜后在冷却装置26中冷却至室温，得到TPU/PE/PVC复合膜。原料损耗为0.07％。
得到的EVA/TPU复合膜厚度为1.3mm，宽度为1510mm，最大拉伸60MPa，扯断伸长率580％，撕裂强度78kgf/cm。
实施例6
第一螺杆挤出机内安装网孔为100目的不锈钢过滤网203，第二螺杆挤出机内安装网孔为100目的不锈钢过滤网213，第三螺杆挤出机内安装网孔为100目的不锈钢过滤网223；将质量比为1:1的TPU喂入第一螺杆挤出机和第二螺杆挤出机，将PP喂入第三螺杆挤出机，PP质量与TPU总质量的比例为1:4，经加热、剪切、混炼，得到的TPU熔融料和PP熔融料通过分配器23的分流道流入T型模头24后挤出，同时通过夹具控制挤出模的宽度，紧接着经过成型轮25成膜后在冷却装置26中冷却至室温，得到TPU/PP复合膜。原料损耗为0.06％。
得到的TPU/PP复合膜厚度为1.0mm，宽度为1350mm，最大拉伸50MPa，扯断伸长率610％，撕裂强度82kgf/cm。
申请人声明，本发明通过上述实施例来说明本发明的详细工艺设备和工艺流程，但本发明并不局限于上述详细工艺设备和工艺流程，即不意味着本发明必须依赖上述详细工艺设备和工艺流程才能实施。所属技术领域的技术人员应该明了，对本发明的任何改进，对本发明产品各原料的等效替换及辅助成分的添加、具体方式的选择等，均落在本发明的保护范围和公开范围之内。

Claims (10)

1.一种生产TPU复合膜的设备，包括螺杆挤出机、分配器和T型模头；
所述螺杆挤出机包括螺杆料筒和连接螺杆的驱动装置；所述螺杆机的数量大于等于2；所述分配器中设有分流道，所述分流道的入口连接所述螺杆机的出口；所述分流道的出口连接所述T型模头。
2.如权利要求1所述的设备，其特征在于，所述螺杆挤出机与所述驱动装置可拆卸地连接；
优选地，所述螺杆挤出机的出口处设有过滤网；
优选地，所述过滤网为不锈钢过滤网；
优选地，不锈钢过滤网的网孔为20～800目，优选100～200目；
优选地，所述过滤网可拆卸。
3.如权利要求1或2所述的设备，其特征在于，所述分流道的入口与所述螺杆挤出机的出口可拆卸地连接；
优选地，所述分流道为上凸的曲柱状空腔。
4.如权利要求1～3任一项所述的设备，其特征在于，所述分流道的出口与所述T型模头可拆卸地连接；
所述的T型模头设有可调的宽度控制装置。
5.如权利要求1～4任一项所述的设备，其特征在于，所述设备还包括定型轮和/或冷却装置；所述定型轮位于所述T型模头的下游；所述冷却装置位于所述T型模头的下游；
优选地，所述设备还包括定型轮和冷却装置，所述冷却装置位于所述定型轮的下游。
6.一种利用如权利要求1～5任一项所述设备生产TPU复合膜的方法，其特征在于，包括如下步骤：
(1)将包括TPU的原料喂入螺杆挤出机，经加热、剪切、混炼，得到熔融料；所述螺杆挤出机的数量大于等于2个；
(2)步骤(1)所得熔融料通过分配器的分流道进入T型模头后挤出得到复合熔融料；所述分流道的数量大于等于2个；
(3)步骤(2)所得复合熔融料经过流延，得到TPU复合膜。
7.如权利要求6所述的方法，其特征在于，步骤(1)中所述包括TPU的原料还包括EVA、PVC、PE和PP中的任意一种或至少两种的组合。
8.如权利要求6或7所述的方法，其特征在于，步骤(2)中所述分流道的出口相同。
9.如权利要求6～8任一项所述的方法，其特征在于，步骤(2)中通过所述可调的宽度控制装置控制TPU复合膜的宽度；
优选地，步骤(3)中所述流延之后还包括：冷却成型。
10.一种利用如权利要求1～5任一项所述设备生产的TPU复合膜。
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