CN107139563A - 一种双色透气膜及其生产工艺与应用 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种双色透气膜及其生产工艺，其特征在于：所述的透气膜由双层共挤而成的透气膜层组成，两层透气膜层的组分与重量百分比为：第一层：占总体薄膜重量10%～50%（CaCO3重量比为20%～40%，色母重量比为5%～20%，PE重量百分比为40%～75%）;第二层：占总体薄膜重量50%～90%（CaCO3重量比为20%～40%，色母重量比为0%～20%，PE重量百分比为40%～80%）；该透气膜生产步骤如下：配料混合→挤出造粒→熔融塑化→双层共挤→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。本发明在降低色母使用的情况下提高透气膜颜色的均匀性，且制成具有防伪效果的双色透气膜。
Description
技术领域
本发明涉及塑料膜生产技术领域，尤其涉及是种双色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，被广泛应用于卫生巾、纸尿裤、暖贴、雨衣等行业，各种应用对透气膜的性能提出不同的要求。
据统计，2014年我国的卫生巾及纸尿裤的市场规模已达300亿，随着纸尿裤及卫生巾等一次性卫生用品的发展，对于具有不同颜色透气膜的需求也在增大。然而国内具备生产彩色透气膜生产能力的厂家不多，并且普遍采用透气膜单层挤出的工艺。而使用单层挤出工艺制作透气膜过程中，是在制膜的部分才加入色母，一方面由于透气料含有50%以上的碳酸钙，需要添加大量的色母才能显示出颜色且颜色无法太均匀，另外一方面只能做单一的一种颜色，且成本较高，限制了其市场的应用。
发明内容
本发明的目的是解决现有透气膜生产技术存在的单层挤出工艺，以及在单层挤出的工艺中碳酸钙、色母添加量大，且透气膜颜色不均匀的缺陷，提供一种采用双层共挤且色母料、添加量均较低且颜色均匀的双色透气膜。
为实现上述目的，本发明所采用的技术方案是：所述的双色透气膜由通过双层共挤的第一透气膜层、第二透气膜层复合而成，按质量百分比计：
1）所述第一透气膜层的质量占所述双色透气膜质量的10%～50%，按相对于所述第一透气膜层质量的百分比计，所述第一透气膜层的组分及含量为：
CaCO3为20%～40%；
第一色母为5%～20%；
PE为40%～75%。
2）所述第二透气膜层的质量占所述双色透气膜质量的50%～90%，按相对于所述第二透气膜层质量的百分比计，所述第二透气膜层的组分及含量为：
CaCO3为20%～40%；
第二色母为0%～20%；
PE为40%～80%。
所述第一色母、第二色母为异色的彩色色母。作为进一步的优选，所述CaCO3选择重质CaCO3。
在所述双色透气膜上均匀分布有纳米微孔，所述纳米微孔从第一透气膜层的表层向下贯穿第二透气膜层的底层。
本发明还提供一种上述的双色透气膜的生产工艺，包括以下步骤：
步骤1：将重质CaCO3、色母、PE分别进行清洁性、MFR、纯度以及水分含量检验，然后按质量百分比计，将重质CaCO3、第一色母、PE分别按20%～40%、5%～20%、40%～75%进行配料，并搅拌混合，获得第一混合料；将重质CaCO3、第二色母、PE分别按20%～40%、0%～20%、40%～80%进行配料，同样进行搅拌混合，获得第二混合料。
在本步骤第一色母与第二色母为颜色不同的色母粒，且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：将步骤1混合好的第一混合料、第二混合料分别投放到两台双螺杆造粒机，经加热熔融挤出分别可得两种不同颜色的第一透气粒子、第二透气粒子。
步骤3：将步骤2制成的第一透气粒子、第二透气粒子分别放置于除湿干燥机进行干燥，干燥温度设定为75～100℃。
步骤4：设定螺杆挤出机的温度为200～260℃，连接管的温度为230～240℃，模头温度为230～250℃，然后将步骤3制得的第一透气粒子、第二透气粒子分别投放到两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。
在本步骤，采用计量泵控制塑料粒子（第一透气粒子、第二透气粒子）的塑料熔融料液的流量，使塑料熔融料经AB型分配器在模头处汇合并充满整个模头腔体，最后熔料在模头出口双层共挤流延。
步骤5：采用流延辊、橡胶压辊将经过双层共挤得到的溶料碾压成双色膜基材，所述的流延辊及橡胶压辊同时对双色膜基材进行冷却、消光处理。
在本步骤，所述流延辊与橡胶压辊的温度设定为20～30℃，流延辊与橡胶压辊之间的相互压紧力为4～6Kg/cm2。
步骤6：双色膜基材通过预热辊预加热，热加热温度为70～90℃，然后将双色膜基材通过三级拉伸形成纳米级微孔，获得双色透气膜。
在所述的三级拉伸形成纳米级微孔的工艺中，包括第一级拉伸温度为80～90℃，该级拉伸将双色膜基材拉伸形成10～100nm的微孔；第二级拉伸温度为90～100℃，该级拉伸将双色膜基材上的微孔孔径进一步扩孔至0.01～0.1μm；第三级拉伸温度为90～100℃，并形成孔径＜0.2μm的微孔。
步骤7：对双色透气膜进行热定型处理，所述的热定型处理温度为105～120℃。
步骤8：冷却辊对完成拉伸工序后的双色透气膜进行冷却定型，所述的冷却定型的温度为25～35℃。
步骤9：牵引辊收卷成品双色透气膜、切除双色透气膜边料，并同时对双色透气膜的参数进行检测。
步骤10：对成品双色透气膜卷进行分切、包装、入库。
在具体的实施方式中，在所述的步骤8与步骤9之间还设有电晕处理工艺，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。
本发明还提供一种前述双色透气膜的应用技术方案，所述的双色透气膜在一次性吸收制品、包装制品以及雨衣中的应用。其中，所述一次性吸收制品包括不透液性底层，所述不透液性底层使用双色透气膜，包括双色透气膜或由双色透气膜与非织造布复合而成的复合双色透气膜。
本发明实现的有益效果：本发明针对单层挤出技术需要添加大量的色母粒并且着色很不均匀的现象，通过采用双层共挤流延技术，分别在第一、二层添加不同颜色的色母,在降低色母的使用量的情况下制成双色透气膜，提高透气膜颜色的均匀性且制成的双色透气膜具有防伪效果；通过多级拉伸技术对微孔成型和分布进行控制，确定最佳热定型温度和热定型时间，从而降低透气膜的热收缩率，方便后续加工。
附图说明
图1为双色透气膜的横截面结构示意图。
图2为本发明双色透气膜的生产流程图。
具体实施方式
术语“双色透气膜”，指以一定比例混合的重质CaCO3、PE混合料为基料，在两份基料中分布加入两种不同颜色的色母后，并分别经螺杆造粒机加热熔融挤出，得到两种不同颜色的透气粒子，如第一透气粒子、第二透气粒子，再将该两种不同颜色的透气粒子熔融形成两种不同颜色的流动性熔体，在计量泵控制下，两种不同颜色的流动性熔体经AB型分配器在模头处汇合并充满整个模头腔体，最后熔料在模头出口双层共挤复合、流延，再经多级拉伸形成纳米级微孔而形成的双色透气膜。
术语“彩色色母”，指除了黑色色母之外的有色色母统称为彩色色母。色母是一种色母粒，是高分子材料专用着色剂，主要由颜色或染料、载体和添加剂组成。色母颜色包括红色系列、黄色系列、绿色系列、蓝色系列、紫色系列，如粉红色、橙色；浅黄色、深黄色；绿色；蓝色；紫色。
本发明所述的第一色母、第二色母为异色的彩色色母，如第一色母为红色系列，第二色母为蓝色系列。但在另一些可能的实施方式中，所述第一色母与第二色母为同色的彩色色母。在另一些可行的实施方式中，所述第一色母与第二色母为异色的抗菌色母。
本发明所述的重质CaCO3目数不小于400目，白度大于90，要求高温加热后白度不变，能提高塑料薄膜制品的表面光泽度和表面平整性。
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1
如附图1所示，所述的双色透气膜20由通过双层共挤的第一透气膜层1、第二透气膜层2复合而成，按质量百分比计：
1）所述第一透气膜层1的质量占所述双色透气膜20质量的10%～50%，按相对于所述第一透气膜层1质量的百分比计，所述第一透气膜层1的组分及含量为：
CaCO3为20%～40%；
第一色母为5%～20%；
PE为40%～75%。
2）所述第二透气膜层2的质量占所述双色透气膜20质量的50%～90%，按相对于所述第二透气膜层2质量的百分比计，所述第二透气膜层2的组分及含量为：
CaCO3为20%～40%；
第二色母为0%～20%；
PE为40%～80%。
在具体实施方式中，第一透气膜层1的第一色母与第二透气膜层2的第二色母为异色色母粒。色母颜色包括红色系列、黄色系列、绿色系列、蓝色系列、紫色系列，如粉红色、橙色；浅黄色、深黄色；绿色；蓝色；紫色。在另一些可行的实施方式中，所述第一色母与第二色母为异色的抗菌色母。
本发明中所述的第一色母、第二色母、重质CaCO3以及PE 均为现有技术材料，均可通过市售获得。
实施例2
本实施例是在实施例1的基础上提供进一步的优选实施方式，如附图1所示，所述的双色透气膜20由通过双层共挤的第一透气膜层1、第二透气膜层2复合而成，按质量百分比计，其中：
1）所述第一透气膜层1的质量占所述双色透气膜20质量的35%，按相对于所述第一透气膜层1质量的百分比计，所述第一透气膜层1的组分及含量为：重质CaCO3为40%；第一色母为10%；PE为50%。其中第一色母为蓝色母粒。
2）所述第二透气膜层2的质量占所述双色透气膜20质量的65%，按相对于所述第二透气膜层2质量的百分比计，所述第二透气膜层2的组分及含量为：重质CaCO3为48%；第二色母为2%；PE为50%。其中，本层第二色母采用粉红色母粒。
本实施例的CaCO3选择重质CaCO3。
在双色透气膜20上均匀分布有纳米微孔4，所述纳米微孔4从第一透气膜层的表层向下贯穿第二透气膜层的底层，形成上下连通的纳米微孔4，所述纳米微孔的孔径为0.01～10μm。
实施例3
本实施例依据实施例2的配方体系制备双色透气膜20，如附图2所示，本实施例的双色透气膜20的生产工艺流程包括：配料混合5→挤出造粒6→熔融塑化7→双层共挤8→预热9→三级拉伸10→热冷定型11→电晕处理12→收卷切边13→分切入库14，具体生产工艺包括如下步骤：
步骤1：将重质CaCO3、蓝色母粒、粉红色母粒、PE分别进行清洁性、MFR、纯度以及水分含量检验，然后分别按所述的第一透气膜层1、第二透气膜层2的配方体系进行配料，并进行搅拌混合，分别获得第一混合料、第二混合料。
在本步骤，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：将步骤1混合好的第一混合料、第二混合料分别投放到两台双螺杆造粒机，经加热熔融挤出分别可得两种不同颜色的第一透气粒子、第二透气粒子。
步骤3：将步骤2制成的第一透气粒子、第二透气粒子分别放置于除湿干燥机进行干燥，干燥温度设定为75～100℃。
步骤4：设定螺杆挤出机的温度为200～260℃，连接管的温度为230～240℃，模头温度为230～250℃，然后将步骤3制得的第一透气粒子、第二透气粒子分别投放到两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。
在本步骤，采用计量泵控制塑料粒子（第一透气粒子、第二透气粒子）的塑料熔融料液的流量，使塑料熔融料经AB型分配器在模头处汇合并充满整个模头腔体，最后熔料在模头出口双层共挤流延。
步骤5：采用流延辊、橡胶压辊将经过双层共挤得到的溶料碾压成双色膜基材，所述的流延辊及橡胶压辊同时对双色膜基材进行冷却、消光处理。
在本步骤，所述流延辊与橡胶压辊的温度设定为20～30℃，流延辊与橡胶压辊之间的相互压紧力为4～6Kg/cm2。
步骤6：双色膜基材通过预热辊预加热，热加热温度为70～90℃，然后将双色膜基材通过三级拉伸形成纳米级微孔，获得双色透气膜。
在所述的三级拉伸形成纳米级微孔的工艺中，包括第一级拉伸温度为80～90℃，该级拉伸将双色膜基材拉伸形成10～100nm的微孔；第二级拉伸温度为90～100℃，该级拉伸将双色膜基材上的微孔孔径进一步扩孔至0.01～0.1μm；第三级拉伸温度为90～100℃，并形成微孔孔径＜0.2μm的双色透气膜。
步骤7：对双色透气膜进行热定型处理，所述的热定型处理温度为105～120℃。
步骤8：冷却辊对完成拉伸工序后的双色透气膜进行冷却定型，所述的冷却定型的温度为25～35℃。
步骤9：牵引辊收卷成品双色透气膜、切除双色透气膜边料，并同时对双色透气膜的参数进行检测。
步骤10：对成品双色透气膜卷进行分切、包装、入库。
对本实施例的双色透气膜20进行检测，其各项检测数据如下：
1）双色透气膜颜色分散均匀；
2）透湿量（WVTR）测试结果为2633g/m2*24h，符合1800 g/m2*24h<WVTR<3200 g/m2*24h的要求；
3）纵向拉伸强度测试结果为5.4N/25cm，高于标准4N/25cm的要求；
4）横拉拉伸强度测试结果为2.2N/25cm，高于标准2N/25cm的要求；
5）纵向断裂延伸率测试结果为350%，高于标准200%的要求；
6）横向断裂延伸率测试结果为408%，高于标准300%的要求。
实施例4
本实施例是在实施例1的基础上提供另一种的优选实施方式，如附图1所示，本实施例的双色透气膜20结构同实施例1，本实施例的双色透气膜20由通过双层共挤的第一透气膜层1、第二透气膜层2复合而成，按质量百分比计，其中：
1）所述第一透气膜层1的质量占所述双色透气膜20质量的10%，按相对于所述第一透气膜层1质量的百分比计，所述第一透气膜层1的组分及含量为：重质CaCO3为20%；第一色母为5%；PE为75%。其中第一色母为蓝色母粒。
2）所述第二透气膜层2的质量占所述双色透气膜20质量的90%，按相对于所述第二透气膜层2质量的百分比计，所述第二透气膜层2的组分及含量为：重质CaCO3为20%； PE为80%；第二色母为0%，即本层不加色母粒。
在双色透气膜20上均匀分布有纳米微孔4，所述纳米微孔4从第一透气膜层的表层向下贯穿第二透气膜层的底层，形成上下连通的纳米微孔4，所述纳米微孔的孔径为0.01～10μm。
对本实施例的双色透气膜20进行检测，其各项检测数据如下：
1）双色透气膜颜色分散均匀；
2）透湿量（WVTR）测试结果为2413g/m2*24h，符合1800 g/m2*24h<WVTR<3200 g/m2*24h的要求；
3）纵向拉伸强度测试结果为5.3N/25cm，高于标准4N/25cm的要求；
4）横拉拉伸强度测试结果为2.8N/25cm，高于标准2N/25cm的要求；
5）纵向断裂延伸率测试结果为383%，高于标准200%的要求；
6）横向断裂延伸率测试结果为440%，高于标准300%的要求。
实施例5
如附图1所示，本实施例的双色透气膜20结构同实施例2，本实施例的双色透气膜20由通过双层共挤的第一透气膜层1、第二透气膜层2复合而成，按质量百分比计，其中：
1）所述第一透气膜层1的质量占所述双色透气膜20质量的50%，按相对于所述第一透气膜层1质量的百分比计，所述第一透气膜层1的组分及含量为：重质CaCO3为40%；第一色母为20%；PE为40%。其中，第一色母采用紫色母粒。
2）所述第二透气膜层2的质量占所述双色透气膜20质量的50%，按相对于所述第二透气膜层2质量的百分比计，所述第二透气膜层2的组分及含量为：重质CaCO3为40%；第二色母为20%；PE为40%。其中，第二色母采用粉红色母粒。
在双色透气膜20上均匀分布有纳米微孔4，所述纳米微孔4从第一透气膜层的表层向下贯穿第二透气膜层的底层，形成上下连通的纳米微孔4，所述纳米微孔的孔径为0.01～10μm。
对本实施例的双色透气膜20进行检测，其各项检测数据如下：
1）双色透气膜颜色分散均匀；
2）透湿量（WVTR）测试结果为2587g/m2*24h，符合1800 g/m2*24h<WVTR<3200 g/m2*24h的要求；
3）纵向拉伸强度测试结果为4.9N/25cm，高于标准4N/25cm的要求；
4）横拉拉伸强度测试结果为2.1N/25cm，高于标准2N/25cm的要求；
5）纵向断裂延伸率测试结果为342%，高于标准200%的要求；
6）横向断裂延伸率测试结果为400%，高于标准300%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 (10)
1.一种双色透气膜，其特征在于：所述的双色透气膜由通过双层共挤的第一透气膜层、第二透气膜层复合而成，按质量百分比计：
1）所述第一透气膜层的质量占所述双色透气膜质量的10%～50%，按相对于所述第一透气膜层质量的百分比计，所述第一透气膜层的组分及含量为：
CaCO3为20%～40%；
第一色母为5%～20%；
PE为40%～75%；
2）所述第二透气膜层的质量占所述双色透气膜质量的50%～90%，按相对于所述第二透气膜层质量的百分比计，所述第二透气膜层的组分及含量为：
CaCO3为20%～40%；
第二色母为0%～20%；
PE为40%～80%。
2.根据权利要求1所述的双色透气膜，其特征在于：在所述双色透气膜上均匀分布有纳米微孔，所述纳米微孔从第一透气膜层的表层向下贯穿第二透气膜层的底层。
3.根据权利要求1或2所述的双色透气膜，其特征在于：所述CaCO3为重质CaCO3；所述的第一色母、第二色母为异色的彩色色母。
4.一种如权利要求1-3任一所述的双色透气膜的生产工艺，包括以下步骤：
步骤1：将重质CaCO3、色母、PE分别进行清洁性、MFR、纯度以及水分含量检验，然后按质量百分比计，将重质CaCO3、第一色母、PE分别按20%～40%、5%～20%、40%～75%进行配料，并搅拌混合，获得第一混合料；将重质CaCO3、第二色母、PE分别按20%～40%、0%～20%、40%～80%进行配料，同样进行搅拌混合，获得第二混合料；
在本步骤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：将步骤1混合好的第一混合料、第二混合料分别投放到两台双螺杆造粒机，经加热熔融挤出分别可得两种不同颜色的第一透气粒子、第二透气粒子；
步骤3：将步骤2制成的第一透气粒子、第二透气粒子分别放置于除湿干燥机进行干燥，干燥温度设定为75～100℃；
步骤4：将步骤3制得的第一透气粒子、第二透气粒子分别投放到两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，使塑料熔融料经AB型分配器在模头处汇合并充满整个模头腔体，最后熔料在模头出口双层共挤流延；
步骤5：采用流延辊、橡胶压辊将经过双层共挤得到的溶料碾压成双色膜基材，所述的流延辊及橡胶压辊同时对双色膜基材进行冷却、消光处理；
步骤6：双色膜基材通过预热辊预加热，热加热温度为70～90℃，然后将双色膜基材通过三级拉伸形成纳米级微孔，获得双色透气膜；
步骤7：对双色透气膜进行热定型处理，所述的热定型处理温度为105～120℃；
步骤8：冷却辊对完成拉伸工序后的双色透气膜进行冷却定型，所述的冷却定型的温度为25～35℃；
步骤9：牵引辊收卷成品双色透气膜、切除双色透气膜边料，并同时对双色透气膜的参数进行检测；
步骤10：对成品双色透气膜卷进行分切、包装、入库。
5.根据权利要求4所述的双色透气膜的生产工艺，其特征在于：在所述的步骤4中，设定螺杆挤出机的温度为200～260℃，连接管的温度为230～240℃，模头温度为230～250℃。
6.根据权利要求4所述的双色透气膜的生产工艺，其特征在于：在所述的步骤8与步骤9之间还设有电晕处理工艺，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。
7.根据权利要求4所述的双色透气膜的生产工艺，其特征在于：在所述的步骤5中，所述流延辊与橡胶压辊的温度设定为20～30℃，流延辊与橡胶压辊之间的相互压紧力为4～6Kg/cm2。
8.根据权利要求4所述的双色透气膜的生产工艺，其特征在于：在所述步骤6的三级拉伸形成纳米级微孔的工艺中，包括第一级拉伸温度为80～90℃，该级拉伸将双色膜基材拉伸形成10～100nm的微孔；第二级拉伸温度为90～100℃，该级拉伸将双色膜基材上的微孔孔径进一步扩孔至0.01～0.1μm；第三级拉伸温度为90～100℃，并形成微孔孔径＜0.2μm的双色透气膜。
9.一种如权利要求1-3任一所述的双色透气膜在一次性吸收制品、包装制品以及雨衣中的应用。
10.根据权利要求9所述的应用，其特征在于：所述一次性吸收制品包括不透液性底层，所述不透液性底层使用双色透气膜或由双色透气膜与非织造布复合而成的复合双色透气膜。
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