CN1075977C - 塑料薄膜制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种形成具有均匀孔径的微细孔的塑料薄膜制造方法。在一对电极间加以高电压脉冲，该电极间隙通过塑料薄膜，利用所测得的该高电压脉冲中的一个脉冲内的穿孔放电火花，以及在其后所产生的放电火花，相应地控制穿孔放电火花后所产生的放电火花次数。

Description

塑料薄膜制造方法

本发明是有关塑料薄膜的制造方法。具体而言，本发明是利用被控制的高电压放电火花，使塑料薄膜具有穿透成均匀孔径的微细小孔的制造方法。

塑料薄膜，根据其用途，多希望具有一定的透气性。因此往往都选择一些所希望的具有透气性材质的塑料薄膜，但是塑料薄膜限于其本身的性质，有时在既满足不了所要求的透气性情况下，而从强度方面又要求具有一定的厚度，其结果总是不能充分地满足保持透气性。鉴于这种情况，就开始利用机械的、电的和光学等方法，对塑料薄膜进行穿孔，近几年来，在这些办法中，广泛地采用通过高电压脉冲进行穿孔。

过去利用高电压脉冲穿孔，是在一对电极间使塑料薄膜通过，电极间加以高电压脉冲，通过其放电而实现穿孔。此方法是通过所加高电压的脉冲时间和高电压脉冲的电压来控制其穿透的孔径。但是，由于在高电压脉冲的一个脉冲期间内，有多个放电火花发生而穿透一个孔，如比较厚的薄膜，穿透一个孔仅是电极间存在的空气层被破坏了绝缘，即放电火花发生数次后，塑料薄膜方产生穿孔放电火花。因此，仅控制高电压脉冲所加时间，是不可能得到均匀的孔径。此外就高电压脉冲电压而言，在电极间所加的电压，是不能大于电极间空气层和塑料薄膜被破坏绝缘的电压，因此必须要求超过该电压时，利用高电压脉冲电压来控制孔径是不可能的。

本发明的目的是提供一种通过被控制的状态下，能够实现具有均匀孔径的微细小孔的塑料薄膜制造方法。

本发明人为解决上述课题，经过反复研究，终于发现可通过控制高电压脉冲中一个脉冲内的穿孔放电火花后所产生的放电火花次数，来实现在塑料薄膜上形成均匀的孔径，并在此思路的基础上完成其发明。

即，本发明提供的是：

(1)一种塑料薄膜制造方法，其特征是在一对电极间加以高电压脉冲，在该电极间的间隙处供给塑料薄膜，使塑料薄膜形成放电的穿孔，从而实现有孔的塑料薄膜制造方法，通过检测该高电压脉冲中的一个脉冲内的穿孔放电火花和其后所产生的放电火花，控制穿孔放电火花后所产生的放电火花次数。

(2)根据上述的塑料薄膜制造方法，将电极间隙以加高电压脉冲而使侧电极出现部分放电火花时的压降电压值取为A，将穿孔放电火花时的压降电压值取为B，并将其临界值取为S，则通过

B＋(A－B)/3＜S＜B＋2(A－B)/3的设定，可检测出高电压脉冲中一个脉冲内的穿孔放电火花和其后所产生的放电火花。

(3)根据上述的塑料薄膜制造方法，电极间隙的距离为2～30mm。

采用本发明方法所制造的塑料薄膜，对其薄膜材质无特殊限制，例如可举出再生纤维素薄膜、二乙酸纤维素和三乙酸纤维素等半合成塑料薄膜、聚乙烯薄膜、聚丙烯薄膜、聚苯乙烯薄膜、聚氯乙烯薄膜、聚偏二氯乙烯薄膜、聚醋酸乙烯薄膜、聚乙烯醇薄膜、尼龙6薄膜、尼龙66薄膜、聚脂薄膜、聚碳酸脂薄膜和氟素树脂薄膜等合成塑料薄膜。此外，本发明的方法，还可适用于只由一种塑料薄膜组成的单层塑料薄膜，两种以上的塑料薄膜混成的混合塑料薄膜，或由两种以上的塑料膜层而组成的多层塑料薄膜。多层塑料薄膜，可由单层塑料薄膜的层压板，或通过一起挤压而进行制造。

采用本发明方法所制造的塑料薄膜，对其膜的厚度无特别限制，通过放电电压等控制，即可对具有广泛厚度的塑料薄膜进行穿孔，当然塑料薄膜的厚度最好介于10～150μm，如在20～70μm更好。

以下通过附图对本发明进行说明。

图1所示是本发明塑料薄膜制造方法的一种形式的说明图；

图2所示是通过高压分压器测得上电极电压的放电电压概略图。

图1所示是本发明塑料薄膜制造方法一种形式的说明图。在本图的装置中，脉冲发生装置1、高压变压器2、电阻3和上电极4相连接，在上电极之间隔有电极间隙5，并设有地电极6。在电阻和上电极之间，装有上电极电压测量用的高压分压器7，将测得上电极电压的信号，传送到脉冲发生装置。塑料薄膜8通过导辊引向电极间的间隙。

本发明方法是将在脉冲装置1中所产生的脉冲，通过高压变压器2生成的高电压脉冲，在电极间隙中产生放电火花，从而对塑料薄膜8进行穿孔。图2是通过高压分压器，所测得上电极电压的放电电压概略图。从图2可见，开始所出现的放电火花，仅是由于在电极间隙中的空气层破坏绝缘而产生部分放电火花9，但在产生部分放电火花9时，上电极电压并未降到接地电平10以下。而在电极间隙的塑料薄膜和空气层的绝缘被破坏的穿孔放电火花11中，如通过该放电火花对塑料薄膜进行穿孔，当进行放电火花时，上电极电压已降到接地电平。而且穿孔放电火花以后的放电火花，由于通过塑料薄膜的孔向地电极6飞溅而形成通孔放电火花12，13，所以同穿孔放电火花相比，放电电压显然就低了。

如上所述，正因在进行部分放电火花和穿孔放电火花时，上电极电压的下降电压值出现差值，因此可借助高压分压器对上电极电压进行观测，我们可在部分放电火花时下降的电压值A和穿孔放电火花时的下降电压值B之间，设定一个临界值S，即设定B＋(A－B)/3＜S＜B＋2(A－B)/3，从而可满意地检测出穿孔放电火花。而通过穿孔放电火花后所产生的通孔放电火花，同样也可满意地检出所产生的放电火花。

塑料薄膜被穿孔的孔径，它是随着通孔放电火花的次数的增加而逐渐增大。因此，可通过限定检测所定次数通孔放电火花时间的某一点来控制通孔放电火花所规定的次数，通孔放电火花的次数已定，则可实现均匀孔径的穿孔加工。

塑料薄膜被每一个电极所穿孔的个数，是根据高压脉冲的频率和薄膜走速来控制的。因此高压脉冲的频率始终跟踪薄膜的走速，即使薄膜走速有所变化，也可实现加工被设定个数的穿孔。

在本形式中，通过电极间隙的距离，可实现对放电电压更精确的控制。当电极间隙的距离缩短时，则通孔放电电压降低，由于一次通孔放电火花，而使被扩展孔的孔径减小。当电极间隙的距离增大时，则通孔放电电压增高，由于一次通孔放电火花，而使被扩展孔的孔径增大。电极间隙的距离可根据所加工的塑料薄膜材质、厚度和所要求的孔径等来适当地选择，但通常最好是2～30mm，当然2～20mm更佳。例如对厚度为30μm的延展聚丙烯薄膜，欲进行孔径为50μm的穿孔加工时，电极间隙的距离最好定为10mm左右。

下面列举实施例对本发明进行详细说明，但本发明不限于这些实施例。

实施例1

对厚度为30μm、宽为800mm的两轴延展聚丙烯薄膜进行了放电穿孔加工。所使用的装置，是在薄膜的横向等距离的装有四个如图1的装置。上电极和接地电极是由直径为2mm的圆柱形不锈钢制成，电极间隙的距离设定为12mm。穿孔加工的脉冲电压为50kV，脉冲宽度为5ms，频率为50Hz，电阻为8MΩ，而通孔放电火花的次数设定为0次，薄膜在电板间隙处不接触电极，薄膜的行走速度为50米/分。

穿孔加工后的薄膜，通过扫描电子显微镜观察，孔径为30～50μm，薄膜长度为1m，每一个电极的孔数为60个。

实施例2

除通孔放电火花次数被设定2次外，其它均与实施例1相同的反复操作。穿孔加工后的薄膜孔径为40～60μm，薄膜长度为1m，每一个电极的孔数为60个。

比较例1

根据现有方法所进行的放电穿孔加工，即通过控制高电压脉冲所加时间和脉冲电压的方法所得结果。

穿孔加工所使用的塑料薄膜与实施例1相同，厚度为30μm，宽为800mm的两轴延展聚丙烯薄膜。电极间隙的距离为12mm，脉冲电压为50kV，脉冲宽度为5ms，频率为50Hz，电阻为8MΩ，薄膜在电极间隙处不接触电极，薄膜的行走速度为50米/分。

穿孔加工后的薄膜，通过扫描电子显微镜观察，其孔径为70～200μm，薄膜长度为1m，每一个电极的孔数为60个。

表1示出实施例1、2和比较例1的结果。表1

	实施例1	实施例2	比较例1
				加工薄膜	两轴延展聚丙烯薄膜
薄膜厚度(μm)	30
				脉冲电压(kV)	50	50	50
脉冲宽度(ms)	5	5	5
				频率(Hz)	50	50	50
电阻(MΩ)	8	8	8
				电极间隙(mm)	12	12	12
通孔放电火花次数	0	2	—
				孔尺寸(μm)	30～50	40～60	70～200
孔数目(个/米·电极)	60	60	60

通过实施例1和实施例2的比较结果，可见通孔放电火花次数从0到2次，其孔径从30～50μm增大到40～60μm，因此可实现通过通孔放电火花的次数，对其孔径进行控制，而且得知随着通孔放电火花次数的增加，其孔径也可随之增大。此外，实施例1和2的薄膜孔径，其最大和最小之差为20μm，这从均匀的孔径而言，比较例1的薄膜孔径为70～200μm，其孔径不但大，且其离散的范围也大。

实施例3

对厚度为30μm、宽度为800mm的无延展聚丙烯薄膜进行了放电穿孔加工。穿孔加工所使用的装置，是在薄膜的横向等距离的装有四个如图1的装置。上电极和接地电极是由直径为2mm圆柱形不锈钢制成，电极间隙的距离设定为7mm。脉冲电压为50kV，脉冲宽度为5ms，频率为60Hz，电阻为8MΩ，而通孔放电火花次数设定为0次，薄膜通过电极间隙不接触电板，薄膜的行走速度为100米/分。

穿孔加工后的薄膜，通过扫描电子显微镜观察，孔径为20～40μm，薄膜长度为1m，每一个电极的孔数为36个。

实施例4

除通孔放电火花次数设定为4次外，其它与实施例3相同的进行反复操作。

穿孔加工后的薄膜，经扫描电子显微镜观察，孔径为40～60μm，薄膜长度为1m，每一个电极的孔数为36个。

比较例2

采用现有方法进行了放电穿孔加工，即通过对高电压脉冲所加时间和脉冲电压的控制进行放电穿孔加工。

穿孔加工使用的塑料薄膜，同实施例3一样，也是采用厚度为30μm、宽度为800mm的无延展聚丙烯薄膜。电极间隙的距离设定为7mm，脉冲电压为50kV，脉冲宽度为5ms，频率为60Hz，电阻为8MΩ，薄膜通过电极间隙不与电极相接触，薄膜的行走速度为100米/分。

穿孔加工后的薄膜，经扫描电子显微镜观察的结果，孔径为50～110μm，薄膜长度为1m，每一个电极的孔数为36个。

表2表示出实施例3、4和比较例2的结果。表2

	实施例3	实施例4	比较例2
				加工薄膜	无延展聚丙烯薄膜
薄膜厚度(μm)	30
				脉冲电压(kV)	50	50	50
脉冲宽度(ms)	5	5	5
				频率(Hz)	60	60	60
电阻(MΩ)	8	8	8
				电极间隙(mm)	7	7	7
通孔放电火花次数	0	4	—
				孔尺寸(μm)	20～40	40～60	50～110
孔数目(个/米·电极)	36	36	36

从实施例3和实施例4的比较结果，可见随着通孔放电火花次数从0次到4次，其孔径也随之从20～40μm增大到40～60μm。因此是可以通过通孔放电火花的次数来控制其孔径，而且也可知随着通孔放电火花次数的增加，其孔径也可增大。同时通过实施例3、4和比较例2相比较，实施例3和4的薄膜孔径，其最小和最大的差值为20μm，这对形成均匀的孔径而言，比较例2的薄膜孔径为50～110μm，其孔径不但大，而且其离散范围也大。

采用本发明塑料薄膜的制造方法，可使塑料薄膜形成具有可控制孔径的均匀且微小的穿孔，也可制造出控制气体透过量的塑料薄膜。

Claims (2)

1.一种塑料薄膜制造方法，是在一对电极间加以高电压脉冲，使供给至该电极间的间隙(5)处的塑料薄膜(8)放电穿孔，从而完成有孔的塑料薄膜制造方法，其特征在于通过对于在电极间隙(5)处加以高电压脉冲而使侧电极(4)出现部分放电火花(9)时的压降电压值设为A，以及使塑料薄膜(8)穿孔的穿孔放电火花(11)出现时的压降电压值设为B，将临界值设为S，则通过

B＋(A－B)/3＜S＜B＋2(A－B)/3的设定，可检测出高电压脉冲中的一个脉冲内所产生的穿孔放电火花和其后所产生通过该孔的放电火花，控制穿孔放电火花后所产生的放电火花次数。

2.根据权利要求1所述的塑料薄膜制造方法，电极间隙的距离为2～30mm。

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