CN107746467B - 一种使用多次涂覆成膜工艺制备聚乙烯醇薄膜的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种使用多次涂覆成膜工艺制备聚乙烯醇薄膜的方法。该方法包括如下步骤：（1）通过精密涂覆模头，将聚乙烯醇水溶液精密涂布在PET薄膜上，通过热风干燥通道干燥；（2）重复步骤（1）操作1次以上，剥离脱膜，强化干燥，定型，收卷，得到聚乙烯醇薄膜。本发明方法能有效改善和解决现有生产聚乙烯醇薄膜技术中存在的不足和缺陷，使生产速度和效率提高30%以上，且公差精度提高，薄膜厚度公差≤5%；同时，本发明方法不添加脱膜剂，采用PET薄膜作为基膜，干燥后容易顺利脱膜，提高了聚乙烯醇薄膜的外观质量，同时保障了聚乙烯醇薄膜正常的热封性能和印刷性能。
Description
技术领域
本发明涉及流延法生产聚乙烯醇薄膜的技术领域，特别涉及一种使用多次涂覆成膜工艺制备聚乙烯醇薄膜的方法。
背景技术
由于聚乙烯醇（PVA）的水解和生物降解特性，以及水溶特性，使其成为一种安全、绿色的环保材料；聚乙烯醇（PVA）除了突出的水可溶特性外，由于具有高结晶性所以同时具有致密性好、粘接力高的特点，由其制备的薄膜不但柔韧平滑、极性非带电，而且耐油耐溶剂、耐磨耗、气体阻隔性优异。因此被广泛应用于电脑绣花，水转印，农药、化肥、颜料、燃料、清洁剂、水处理剂、矿物添加剂、洗涤剂、混凝土添加剂、摄影化学试剂等的包装；也可用于植物种子袋、服装包装袋、食品袋、医院洗涤袋等，近年来对聚乙烯醇生产的水溶性包装薄膜的应用越来越广泛。
目前生产聚乙烯醇水溶性薄膜比较成熟的工艺和方法均是采取聚乙烯醇溶液流延法生产，即先把聚乙烯醇材料均匀溶于水中，然后添加各种成膜辅助助剂，再经模头流延到钢带模板或钢辊上进行干燥成膜、脱膜、收卷。
聚乙烯醇流延法生产薄膜的工艺和方法就二种：一种是以钢带作为干燥成膜的模板，聚乙烯醇水溶液通过模头均匀流延到钢带上，钢带进入一个分区控温的干燥通道通过热风进行干燥；钢带由动力辊带动，一直做连续往返的运动，此法称为钢带流延法。第二种是辊筒流延法，聚乙烯醇水溶液经模头流延到加热的钢辊上进行干燥，由于辊筒也是连续循环转动的，所以这二种方法和工艺都是属于连续性生产方式。
上述二种聚乙烯醇薄膜的生产工艺和方法都存在以下几个缺陷和不足：（1）效率低下；产能低；（2）生产的薄膜精度低，公差大；（3）脱膜难。主要是：（1）由于聚乙烯醇水溶液的固含量低，粘度较高，一般只有15-25%；流延到模板上后，干燥温度过高容易产生气泡，温度低干燥速度则慢；尤其是生产较厚的水溶薄膜时，其生产速度和效率低下尤为明显；（2）由于均采用狭缝式模头进行流延，受溶液粘度、溶液压力及温度等影响较大，流延速度、厚度不易控制，所以干燥成膜后的公差偏大，一般均≥12%；（3）由于聚乙烯醇属于极性水溶性高分子，当聚乙烯醇溶液流延到具有极性的钢带或钢辊上干燥成膜后，与钢带或钢辊表面粘接力很强，不容易从钢带或钢辊上剥离脱膜，容易造成聚乙烯醇薄膜在剥离脱膜时变形甚至扯坏，严重影响薄膜的外观质量和尺寸稳定性，不易生产出高外观质量的聚乙烯醇薄膜，而添加脱膜剂辅助剥离脱膜又极易使薄膜产生油斑、火山口、针眼等瑕疵；甚至影响薄膜后期使用的一些使用性能，如薄膜的热封性降低、印刷性变差等等。
发明内容
本发明的目的在于针对现有技术的不足，提供了一种使用多次涂覆成膜工艺制备聚乙烯醇薄膜的方法。该方法能有效改善和解决现有生产聚乙烯醇薄膜技术中存在的不足和缺陷，使生产速度和效率提高30%以上，且公差精度得到提高，使用本专利发明技术生产的薄膜厚度公差≤5%；同时，本发明方法中不需使用脱膜剂，采用PET薄膜作为基膜，干燥后容易顺利脱膜，提高了聚乙烯醇薄膜的外观质量，同时保障了聚乙烯醇薄膜正常的热封性能和印刷性能。
本发明的目的通过如下技术方案实现。
一种使用多次涂覆成膜工艺制备聚乙烯醇薄膜的方法，包括如下流程：（1）多次精密涂覆-干燥；（2）薄膜脱离-强化干燥-定型-收卷。
一种使用多次涂覆成膜工艺制备聚乙烯醇薄膜的方法，包括如下步骤：
（1）通过精密涂覆模头，将聚乙烯醇水溶液精密涂布在PET薄膜上，通过热风干燥通道干燥；
（2）重复步骤（1）操作1次以上，剥离脱膜，强化干燥，定型，收卷，得到聚乙烯醇薄膜。
进一步地，步骤（1）中，所述聚乙烯醇水溶液的固含量为15-25%。
进一步地，步骤（1）中，所述涂布的厚度为5-15μm，涂布采用的模头为精密涂覆模头和精密涂覆辊组成，使涂布精密度得到加强。
进一步地，步骤（1）中，所述PET薄膜的厚度为30-100μm，宽幅为300-1500mm，PET薄膜具有耐热性，且可回收重复使用。
进一步地，步骤（1）中，所述热风干燥通道为分段控温烘干通道，具体分段温度为6段，按通过次序，温度段控制依次为80-100℃、100-120℃、120-140℃、140-160℃、160-180℃、100-120℃。
进一步地，步骤（1）中，通过热风干燥通道的速度为30m/min-50m/min。
进一步地，步骤（1）中，通过热风干燥通道干燥后，聚乙烯醇薄膜中的水分含量≤15 wt %。
重复步骤（1）的次数使涂覆的膜厚度达到所需厚度要求后，即进入剥离脱膜和强化干燥的成膜工艺过程。
进一步地，步骤（2）中，所述强化干燥的温度为80-120℃。
进一步地，步骤（2）中，所述定型是在冷却定型辊中冷却至温度20-35℃进行定型。
进一步地，最终得到的聚乙烯醇薄膜中，水分含量≤5 wt %。
进一步地，最终得到的聚乙烯醇薄膜的厚度公差为≤5%。
与现有技术相比，本发明具有如下优点与技术效果：
（1）本发明方法采用流延法多次涂覆成膜制备聚乙烯醇薄膜，通过多次涂覆，由于多次涂覆中每次涂覆成膜厚度仅为5-15µm，使得每次涂覆成膜厚度得到降低，能大幅提高干燥速度，从而提高成膜效率；特别是制备厚度≥30µm的聚乙烯醇薄膜，生产效率能提高30%以上；
（2）本发明方法采用精密模头进行涂覆，涂覆精度提高且稳定，成膜后薄膜公差精度得到提高，薄膜厚度公差≤5%；
（3）本发明方法采用PET薄膜为涂覆基膜，经涂覆干燥后的聚乙烯醇薄膜与PET薄膜基膜间的粘接力大幅降低，可以轻易剥离脱膜，在不使用脱膜剂情况下，使制备的聚乙烯醇薄膜外观质量大幅提高，且保障了聚乙烯醇薄膜正常的热封性能和印刷性能。
附图说明
图1为具体实施例中采用的精密涂覆制膜的工艺示意图；
图2为具体实施例中采用的剥离脱膜及强化干燥成膜的工艺示意图。
具体实施方式
以下结合具体实施例及附图对本发明技术方案作进一步详细说明，但本发明的实施和保护范围不限于此。
具体实施例中，使用多次涂覆成膜工艺制备聚乙烯醇薄膜的方法包括如下流程：（1）多次精密涂覆-干燥；（2）薄膜脱离-强化干燥-定型-收卷；其中，精密涂覆制膜的工艺示意图如图1所示，剥离脱膜及强化干燥成膜的工艺示意图如图2所示；
如图1所示，精密涂覆制膜的工艺过程，将PET薄膜安装在PET放卷辊1-1上，PET薄膜经展平辊1-2展平后进入精密涂布辊1-3和精密涂布模头1-4组成的精密涂布区，将聚乙烯醇水溶液精密涂布在PET薄膜上；聚乙烯醇水溶液精密涂布在PET薄膜上后，将PET薄膜送入热风干燥通道1-5中分6段控温进行连续干燥；干燥后，经冷却辊1-6冷却后由收卷辊1-7收卷；
制膜的传送速度为30m/min-50m/min；
重复精密涂覆制膜步骤1次以上，包括：采用2个以上图1所示的工艺模块进行串联涂覆；或者只采用1个图1所示的工艺模块，将涂覆并收卷后的膜重装于放卷辊1-1上继续放卷涂覆，并重复1次以上；
经收卷后的膜进入图2所示的剥离脱膜及强化干燥成膜的工艺，将制备的卷膜2-1安装在放卷辊上，经放卷进入剥离辊2-2并经气刀2-4剥离脱膜；剥离出的PET薄膜由PET薄膜回收辊2-3进行回收，剥离出的聚乙烯醇薄膜经加热辊2-5进行强化干燥，再进入冷却辊2-6冷却定型，最后经展平辊展平后，由聚乙烯醇薄膜收卷辊2-7收卷，得到聚乙烯醇薄膜。
具体实施例中，采用的PET薄膜的厚度为30-100μm，宽幅为300-1500mm。
实施例1
使用多次涂覆成膜工艺制备聚乙烯醇薄膜，采用2个图1所示的工艺模块串联进行2次精密涂覆制膜，具体包括如下步骤：
（1）通过精密涂覆模头，将聚乙烯醇水溶液（固含量18%）精密涂布在PET薄膜（厚度为30μm，宽幅为1200mm）上，二组工艺模块串联精密涂覆成膜厚度均为10µm（经二次涂覆成膜后厚度为20µm），涂覆宽度均为1200mm；通过热风干燥通道干燥，均分6段温度控温进行干燥，按通入次序，分段温度依次均为80/100/120/140/160/120℃，干燥后冷却至30℃；
PET薄膜传送速度均50m/ min，最终在PET薄膜上成膜厚度为20µm的聚乙烯醇薄膜；形成的聚乙烯醇薄膜中，水分含量为8wt %；
（2）聚乙烯醇薄膜成膜后，进行剥离脱膜；脱出的聚乙烯醇薄膜经过温度80℃强化干燥后水含量为3.2 wt %，再于冷却定型辊中冷却至35℃进行定型，收卷，得到聚乙烯醇薄膜。
制备的聚乙烯醇薄膜的厚度为20μm，实测薄膜厚度公差为4.3%，最终成膜薄膜中水分含量3.2 wt %；而如果使用目前钢带式流延成膜设备生产此规格薄膜，成膜速度≤15m/分，所得聚乙烯醇薄膜公差≥12%，薄膜水分含量6.5 wt %。
实施例2
使用多次涂覆成膜工艺制备聚乙烯醇薄膜，采用3个图1所示的工艺模块串联进行3次精密涂覆制膜，具体包括如下步骤：
（1）通过精密涂覆模头，将聚乙烯醇水溶液（固含量15%）精密涂布在PET薄膜（厚度为60μm，宽幅为1500mm）上，精密涂覆成膜厚度均为10µm（经三次涂覆成膜后厚度为30µm），涂覆宽度均为1500mm；通过热风干燥通道干燥，均分6段温度控温进行干燥，按通入次序，第一和第三个工艺模块中，分段温度依次为90/105/125/145/165/120℃，第二个工艺模块分段温度依次为100/120/140/150/160/120℃，干燥后冷却至28℃；
PET薄膜传送速度为40m/ min，最终在PET薄膜上成膜厚度为30µm的聚乙烯醇薄膜；形成的聚乙烯醇薄膜中，水分含量为6 wt %；
（2）聚乙烯醇薄膜成膜后，进行剥离脱膜；脱出的聚乙烯醇薄膜经过温度110℃强化干燥后水含量为2.1 wt %，再于冷却定型辊中冷却至20℃进行定型，收卷，得到聚乙烯醇薄膜。
制备的聚乙烯醇薄膜的厚度为30μm，实测薄膜厚度公差为4.0%，薄膜中水分含量2.1 wt %；而如果使用目前钢带式流延成膜设备生产此规格薄膜，成膜速度≤10m/分，所得聚乙烯醇薄膜公差≥15%，薄膜水分含量6.3 wt %。
实施例3
使用多次涂覆成膜工艺制备聚乙烯醇薄膜，采用1个图1所示的工艺模块进行重复3次精密涂覆制膜，具体包括如下步骤：
（1）通过精密涂覆模头，将聚乙烯醇水溶液（固含量25%）精密涂布在PET薄膜（厚度为100μm，宽幅为300mm）上，精密涂覆成膜厚度为15µm（经三次涂覆成膜后厚度为45µm），涂覆宽度为300mm；通过热风干燥通道干燥，分6段温度控温进行干燥，按通入次序，分段温度依次为100/120/140/160/180/120℃，干燥后冷却至25℃；
（2）重复步骤（1）的操作2次，涂布成膜厚度均为15μm，其余条件相同；
PET薄膜传送速度为30m/ min，最终在PET薄膜上成膜厚度为45µm的聚乙烯醇薄膜；形成的聚乙烯醇薄膜中，水分含量为10wt %；
（3）聚乙烯醇薄膜成膜后，进行剥离脱膜；脱出的聚乙烯醇薄膜经过温度120℃强化干燥后水含量为3.9wt%，再于冷却定型辊中冷却至25℃进行定型，收卷，得到聚乙烯醇薄膜。
制备的聚乙烯醇薄膜的厚度为45μm，实测薄膜厚度公差为4.6%，薄膜中水分含量3.9 wt %；而如果使用目前钢带式流延成膜设备生产此规格薄膜，成膜速度≤6m/分，所得聚乙烯醇薄膜公差≥16%，薄膜水分含量6.8 wt %。
实施例4
使用多次涂覆成膜工艺制备聚乙烯醇薄膜，采用1个图1所示的工艺模块进行重复5次精密涂覆制膜，具体包括如下步骤：
（1）第1次涂覆成膜5µm：通过精密涂覆模头，将聚乙烯醇水溶液（固含量20%）精密涂布在PET薄膜（厚度为80μm，宽幅为1000mm）上，精密涂覆成膜厚度为5µm，涂覆宽度为1000mm；通过热风干燥通道干燥，分6段温度控温进行干燥，按通入次序，分段温度依次为80/100/120/140/160/120℃，干燥后冷却至25℃；PET薄膜传送速度为50m/ min；
（2）第2次涂覆成膜10µm：在步骤（1）成膜后，通过精密涂覆模头，将聚乙烯醇水溶液（固含量20%）继续重复精密涂布在步骤（1）成膜后的基膜上，精密涂覆成膜厚度为10µm，涂覆宽度为1000mm；通过热风干燥通道干燥，分6段温度控温进行干燥，按通入次序，分段温度依次为100/120/140/150/160/120℃，干燥后冷却至25℃；PET薄膜基膜传送速度为50m/min；
（3）第3次涂覆成膜15µm：在步骤（2）成膜后，通过精密涂覆模头，将聚乙烯醇水溶液（固含量20%）继续重复精密涂布在步骤（2）成膜后的基膜上，精密涂覆成膜厚度为15µm，涂覆宽度为1000mm；通过热风干燥通道干燥，分6段温度控温进行干燥，按通入次序，分段温度依次为100/120/140/150/160/120℃，干燥后冷却至25℃；PET薄膜基膜传送速度为40m/min；
（4）第4次涂覆成膜15µm：在步骤（3）成膜后，完全重复步骤（3）的涂布成膜1次；
（5）第5次涂覆成膜10µm：在步骤（4）成膜后，完全重复步骤（2）的涂布成膜1次；
经过（1）-（5）涂覆成膜工艺后，最终在PET薄膜上成膜厚度为55µm，形成的聚乙烯醇薄膜中，水分含量为12wt %；
（6）上述聚乙烯醇薄膜成膜后，进行剥离脱膜；脱出的聚乙烯醇薄膜经过温度120℃强化干燥后水含量为3.5wt%，再于冷却定型辊中冷却至25℃进行定型，收卷，得到聚乙烯醇薄膜。
经5次涂覆工艺制备的聚乙烯醇薄膜的厚度为55μm，实测薄膜厚度公差为4.8%，薄膜中水分含量3.5 wt %；而如果使用目前钢带式流延成膜设备生产此规格薄膜，成膜速度≤5m/分，所得聚乙烯醇薄膜公差≥18%，薄膜水分含量7.5wt %。
以上实施例仅为本发明较优的实施方式，仅用于解释本发明，而非限制本发明，本领域技术人员在未脱离本发明精神实质下所作的改变、替换、修饰等均应属于本发明的保护范围。
Claims (9)
1.一种使用多次涂覆成膜工艺制备聚乙烯醇薄膜的方法，其特征在于，包括如下步骤：
（1）通过精密涂覆模头，将聚乙烯醇水溶液精密涂布在PET薄膜上，通过热风干燥通道干燥；所述聚乙烯醇水溶液的固含量为15-25%；
（2）重复步骤（1）操作1次以上，剥离脱膜，强化干燥，定型，收卷，得到聚乙烯醇薄膜。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤（1）中，所述涂布的厚度为5-15µm。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤（1）中，所述热风干燥通道为分段控温烘干通道，具体分段温度为6段，按通过次序，温度段控制依次为80-100℃、100-120℃、120-140℃、140-160℃、160-180℃、100-120℃，通过热风干燥通道干燥后冷却至≤30℃。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤（1）中，通过热风干燥通道的速度为30m/min-50m/min。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤（1）中，通过热风干燥通道干燥后，聚乙烯醇薄膜中的水分含量≤15 wt %。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤（2）中，所述强化干燥的温度为80-120℃。
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤（2）中，所述定型是在冷却定型辊中冷却至温度20-35℃进行定型。
8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，最终得到的聚乙烯醇薄膜中，水分含量≤5wt %。
9.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，最终得到的聚乙烯醇薄膜的厚度公差≤5%。
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