CN110951150A - 一次性取暖片用透气膜及其制造方法和应用 - Google Patents

一次性取暖片用透气膜及其制造方法和应用 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一次性取暖片用透气膜及其制造方法和应用。具体地，本发明公开了一种一次性取暖片用透气膜，所述透气膜包含5％的低密度聚乙烯、8‑10％的线性低密度聚乙烯、23‑30％的茂金属线性低密度聚乙烯、30‑40％的碳酸钙等成分；本发明还公开了该透气膜的制造方法。所述透气膜具有透气膜拉力更好、透气度更均匀等诸多优点，可用于制造一次性取暖片。

Description

一次性取暖片用透气膜及其制造方法和应用
技术领域
本发明属于高分子材料领域，具体地，涉及一种一次性取暖片用透气膜及其制造方法和应用。
背景技术
现有的用于一次性取暖片的透气膜生产过程中会出现左右与中间透气度和透湿量波动比较大的情况，这样的透气膜使用时会出现左右膜发热快慢不均匀，从而导致取暖片发热时间长短不一致的缺陷。
发明内容
本发明的目的在于提供一种整体透气、透湿更均匀的一次性取暖片用透气膜。
本发明的目的还在于提供上述一次性取暖片用透气膜的制造方法和应用。
为了实现上述目的，本发明提供了以下技术方案：
本发明第一方面提供了一种一次性取暖片用透气膜，所述透气膜包含以下成分：
Figure BDA0002327841780000011
在另一优选例中，所述线性低密度聚乙烯为八碳线性低密度聚乙烯。
在另一优选例中，所述碳酸钙为D97<5微米的碳酸钙。
在另一优选例中，所述碳酸钙为粒径1.5-3微米的含量超过80％的碳酸钙。
在另一优选例中，所述茂金属线性低密度聚乙烯为熔融指数为4的茂金属线性低密度聚乙烯和熔融指数为2的茂金属线性低密度聚乙烯。
在另一优选例中，所述树脂包含：
Figure BDA0002327841780000021
在另一优选例中，所述抗氧化剂选自下组：抗氧剂1010、抗氧剂1076、抗氧剂168、抗氧剂264、抗氧剂1098、抗氧剂2246、抗氧剂300、抗氧剂311、抗氧剂B102或其组合。
本发明第二方面提供了一种第一方面所述的一次性取暖片用透气膜的制造方法，所述方法包括步骤：
(1)、按照上述比例将各个成分混合后依次进行密炼、辊压、破碎、挤出、造粒，从而得到聚烯烃透气膜用树脂颗粒；
(2)、将得到的树脂颗粒加入透气膜挤出机；螺杆加热至240±10℃，然后将树脂颗粒熔融、挤出得到薄膜；
(3)、采用烘箱加热挤出得到的薄膜使薄膜表面受热；然后将受热的薄膜进行拉伸，拉伸比例为1.84±0.2倍；冷却定型后得到所述一次性取暖片用透气膜。
在另一优选例中，步骤(3)中，所述采用烘箱加热挤出得到的薄膜使薄膜表面受热包括以下步骤：加热烘箱内的加热圈，热至80±10℃，将加热后的空气吹至挤出得到的薄膜表面使薄膜表面受热。
在另一优选例中，步骤(3)中，所述拉伸分五次进行；一次拉伸的速度为37±2m/min，二次拉伸的速度为42.5±2m/min，三次拉伸的速度为50±2m/min，四次拉伸的速度为58±2m/min，五次拉伸的速度为68±2m/min。
在另一优选例中，所述步骤(1)包括以下步骤：
(a)、将碳酸钙和抗氧化剂在高速捏合机中进行捏合；
(b)、捏合后，按上述比例加入其它成分混合；混合后将得到的混合物在加压式密炼机中进行密炼；
(c)、密炼后，将得到的混合物在双辊炼胶机中进行辊压；将辊压得到的薄片后进入破碎机进行粉碎；
(d)、粉碎后，将粉碎得到的物料经过双螺杆挤出机挤出、造粒，从而得到所述的聚烯烃透气膜用树脂颗粒。
在另一优选例中，所述捏合的转速为1000±100rpm。
在另一优选例中，所述捏合的温度为105±2℃。
在另一优选例中，所述密炼的温度为135±3℃。
在另一优选例中，所述辊压得到的薄片的厚度为3±0.5mm。
在另一优选例中，所述粉碎得到的物料的尺寸为3±0.5mm x 4±0.5mm。
在另一优选例中，所述双螺杆挤出机为同向双螺杆挤出机。
在另一优选例中，所述双螺杆挤出机共设置12个温区，温度分别为240℃、240℃、245℃、245℃、235℃、190℃、185℃、180℃、175℃、170℃、165℃、165℃。
在另一优选例中，所述双螺杆挤出机的模头温度为155℃。
在另一优选例中，所述双螺杆挤出机的模头转速为465rpm。
在另一优选例中，所述双螺杆挤出机的模头处装有过滤网用于过滤物料内的杂质。
在另一优选例中，步骤(d)之后，将得到的聚烯烃透气膜用树脂粒进行一次干燥、分筛和二次干燥。
在另一优选例中，所述二次干燥的温度为80℃。
本发明第三方面提供了本发明第一方面所述的一次性取暖片用透气膜的用途，所述透气膜用于制造一次性取暖片。
本发明的主要优点包括：
本发明的一次性取暖片用透气膜的制造方法解决了现有方法制造的透气膜的左右与中间的透湿量偏差大、左右两侧与中间的透气度波动大的问题。
本发明的一次性取暖片用透气膜的制造方法用烘箱加热代替了原有的导热油加热辊筒的方法，保证膜表面整体受热均匀，从而达到左右中间的透湿量、透气度的均匀性。
本发明的一次性取暖片用透气膜整体的透湿量和透气度均匀性更好，通过控制透气膜的透气孔与分子结构，可以稳定吸收空气，从而保证使用时空气能均匀进入一次性取暖片；不会出现突然大量空气进入导致一次性取暖片发热过快，瞬间温度过高导致无法长时间保持一定温度；不会出现空气过少进入导致一次性取暖片无法发热，一定时间内无法达到需要的使用温度。
应理解，在本发明范围内中，本发明的上述各技术特征和在下文(如实施例)中具体描述的各技术特征之间都可以互相组合，从而构成新的或优选的技术方案。限于篇幅，在此不再一一累述。
具体实施方式
下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。下列实施例中未注明具体条件的实验方法，通常按照常规条件，或按照制造厂商所建议的条件。除非另外说明，否则百分比和份数是重量百分比和重量份数。以下实施例中所用的实验材料和试剂如无特别说明均可从市售渠道获得。
缩写表示：茂金属线性低密度聚乙烯(mLLDPE)；低密度聚乙烯(LDPE)；线性低密度聚乙烯(LLDPE)；聚烯烃弹性体(POE)；聚合物多元醇(POP)；聚丙烯(PP)。MI表示熔融指数。
实施例1聚烯烃透气膜用树脂
原料来源：LDPE、八碳LLDPE、mLLDPE(MI为4)、mLLDPE(MI为2)、POE、POP、PP、抗氧化剂均市售可得。
选用粒径为1.5-3微米的含量超过总重量的80％；D97<5微米的碳酸钙。
1、聚烯烃透气膜用树脂的配方如下：
Figure BDA0002327841780000051
2、聚烯烃透气膜用树脂颗粒的制造
2.1、碳酸钙颗粒25kg置于高速捏合机中，转速为1000rpm，温度为105±2℃，捏合20分钟。然后加入抗氧化剂，捏合15分钟，再加入LDPE、八碳LLDPE、mLLDPE(MI为4)、mLLDPE(MI为2)、POE、POP、PP，按比例加入，混合5分钟后进入加压式密炼机中在135±3℃下密炼10分钟后，置于双辊炼胶机中辊压成3mm的薄片，经过冷却后进入破碎机，粉碎成3x 4mm左右的颗粒料再经过双螺杆挤出机；
2.2、使用同向双螺杆，螺杆共12个温区，温度分别为(从1区温区开始)240℃、240℃、245℃、245℃、235℃、190℃、185℃、180℃、175℃、170℃、165℃、165℃；模头温度155℃。1区区域开始进入粉碎完成的原料；
2.3、在10区装有真空泵，使用真空泵将原料在熔融时产生的水蒸气利用真空将其抽取。真空压力为0.08pa；
2.4、使用同向双螺杆将熔融原料将其推至出料模头处(转速为465rpm)，模头装有过滤网用于过滤原料内杂质(滤网压力一般控制在5mpa以内)。原料经过过滤后，通过模头处孔洞呈圆柱形挤出，模口挤出部分装有切刀(电机带动，转速为20.7rpm)，将挤出原料切成颗粒装，切刀处装有循环水，用于冷却高温挤出的粒子；
2.5、将冷却后粒子利用风机与管道将其吹入甩干机内，将粒子表面水分进行甩干。甩干后再次利用风机与管道将其吹入振动筛，将切粒不合格的过大的与过小的分离出；
2.6、最后将合格的粒子使用真空吸料机吸入干燥筒内，设定干燥筒内温度为80℃，将粒子表面水分烘干，得到聚烯烃透气膜用树脂颗粒。
对比例1对比树脂
选取粒径为1.5-3微米的含量为总重量的10％左右的碳酸钙。
1、对比树脂配方如下：
LDPE 10％
mLLDPE(MI为2) 40％
碳酸钙 50％
2、对比树脂颗粒的制造过程：
参照实施例1步骤2的制造过程，区别在于步骤2.1中，本对比例中直接将三种成分按比例混合后进行密炼、辊压和破碎等操作来制造对比树脂颗粒。
实施例2树脂性能测试
采用测试标准ASTM D 1238以及量测仪器熔液指数计(MeltIndexer)测试本发明的聚烯烃透气膜用树脂颗粒和对比树脂颗粒。
结果发现实施例1制造的聚烯烃透气膜用树脂颗粒熔融指数达到了5g/10min；而对比树脂颗粒的熔融指数仅为3g/10min左右。
实施例3本发明透气膜的制备
使用实施例1制造的聚烯烃透气膜用树脂颗粒。
将该树脂颗粒加入透气膜挤出机；挤出机中，螺杆加热至240℃，然后将颗粒熔融、挤出得到厚度为0.4mm的薄膜；将烘箱内加热圈加热至80℃，使用鼓风机将加热后空气均匀吹至挤出得到的薄膜表面，使得薄膜受热，然后进行拉伸。一次拉伸的速度为37m/min，二次拉伸的速度为42.5m/min，三次拉伸的速度为50m/min，四次拉伸的速度为58m/min，五次拉伸的速度为68m/min。拉伸比例为1.84倍。利用速度差将受热后的薄膜进行拉伸，将薄膜内聚乙烯进行延伸，碳酸钙四周聚乙烯延伸后，出现肉眼不可见的可透气的孔洞，冷却定型后得到本发明的透气膜。
对比例2对比透气膜的制备
使用对比例1制造的对比树脂颗粒。
将该树脂颗粒加入透气膜挤出机；挤出机中，螺杆加热至240℃，然后将颗粒熔融、挤出得到厚度为0.4mm的薄膜；利用油温机对导热油进行加热，将加热后导热油转导至辊筒内；利用加热后导热油将由内之外将辊筒表面进行加热，再由辊筒表面温度将挤出得到的薄膜在经过该辊筒时将温度传导至薄膜表面，使得薄膜受热，然后进行拉伸；一次拉伸的速度为37m/min，二次拉伸的速度为48.1m/min，三次拉伸的速度为68m/min。拉伸比例1.84倍，冷却定型后得到对比透气膜。
实施例4透气膜的性能测试
对本发明实施例3制备的透气膜和对比例2的对比透气膜的各项性能(例如，克重、拉伸强度、延伸率、耐水压、透湿量、透气度、血压表测试秒数、温度)进行测试，比较结果如下表1或表2所示。
下述1、2、3、4、5的标识表示同一张膜从左至右(横向)的测试点；1为最左边的测试点；5为最右边的测试点。
表1本发明透气膜测试结果
Figure BDA0002327841780000071
Figure BDA0002327841780000081
表2对比透气膜测试结果
Figure BDA0002327841780000082
结论：
5.1、从上述王研式透气度仪器的测试结果可以看出：对比透气膜的透气性能不均匀：最大值达到27000，而最小值只有7500，两者相差19500。本发明透气膜的最大值17782与最小值16640之间仅仅相差1142。可见本发明透气膜的左右透气性能波动较小，性能更一致。
5.2、从上述单膜温度测试结果可以看出：对比透气膜的发热不稳定。15分钟时，有些点发热较快，有些点发热较慢；60分钟后，高温处降温较明显，低温有出现未持续发热。本发明透气膜发热较稳定，持续缓慢加热，更有利于一次性取暖片的成品使用。
5.3、从使用血压表进行空气通过时长(秒)测试的秒数可以看出：对比透气膜在相同气压大小下，空气的透过速率左右差异较大。最快15秒渗透完，最慢70秒渗透完。因为一次性取暖片为空气进入取暖片内与加热粉发生化学反应进行发热，因此，空气透过速率的不同导致透气膜渗透速度慢的地方发热速度变慢，渗透速度快的地方发热速度快。而本发明透气膜的空气渗透速度更一致，因此取暖片的发热速度更一致。
5.4、从上述透湿量数据可以看出：对比透气膜左右的透湿量以及中间的透湿量波动较大，空气与湿气渗透快慢不同。而本发明透气膜的透湿量整体比较稳定，空气与湿气的渗透更均匀。
5.5、热压封合是加热封口处的材料使其达到粘流状态后加压使之粘封。经测试发现，本发明透气膜的热封性更好、范围更广，其热封温度为85-150℃。而对比透气膜的热封温度仅为110-120℃。
5.6、采用本发明透气膜制作的一次性取暖片的发热时间更长，温度在45℃以上的时间可以维持15h以上。
5.7、本发明的制造方法中，加工温度更低170℃-210℃(螺杆表面需要加热温度)；熔体温度保持180℃(螺杆内原料溶化后，原料的温度)。
在本发明提及的所有文献都在本申请中引用作为参考，就如同每一篇文献被单独引用作为参考那样。此外应理解，在阅读了本发明的上述讲授内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。

Claims (10)

1.一种一次性取暖片用透气膜，其特征在于，所述透气膜包含以下成分：
Figure FDA0002327841770000011
2.如权利要求1所述的一次性取暖片用透气膜，其特征在于，所述线性低密度聚乙烯为八碳线性低密度聚乙烯。
3.如权利要求1所述的一次性取暖片用透气膜，其特征在于，所述碳酸钙为D97<5微米的碳酸钙。
4.如权利要求1所述的一次性取暖片用透气膜，其特征在于，所述碳酸钙为粒径1.5-3微米的含量超过80％的碳酸钙。
5.如权利要求1所述的一次性取暖片用透气膜，其特征在于，所述茂金属线性低密度聚乙烯为熔融指数为4的茂金属线性低密度聚乙烯和熔融指数为2的茂金属线性低密度聚乙烯。
6.如权利要求1所述的一次性取暖片用透气膜，其特征在于，所述树脂包含：
Figure FDA0002327841770000012
Figure FDA0002327841770000021
7.如权利要求1所述的一次性取暖片用透气膜的制造方法，其特征在于，所述方法包括步骤：
(1)、按照上述比例将各个成分混合后依次进行密炼、辊压、破碎、挤出、造粒，从而得到聚烯烃透气膜用树脂颗粒；
(2)、将得到的树脂颗粒加入透气膜挤出机；螺杆加热至240±10℃，然后将树脂颗粒熔融、挤出得到薄膜；
(3)、采用烘箱加热挤出得到的薄膜使薄膜表面受热；然后将受热的薄膜进行拉伸，拉伸比例为1.84±0.2倍；冷却定型后得到所述一次性取暖片用透气膜。
8.如权利要求7所述的制造方法，其特征在于，步骤(3)中，所述采用烘箱加热挤出得到的薄膜使薄膜表面受热包括以下步骤：加热烘箱内的加热圈，热至80±10℃，将加热后的空气吹至挤出得到的薄膜表面使薄膜表面受热。
9.如权利要求7所述的制造方法，其特征在于，步骤(3)中，所述拉伸分五次进行；一次拉伸的速度为37±2m/min，二次拉伸的速度为42.5±2m/min，三次拉伸的速度为50±2m/min，四次拉伸的速度为58±2m/min，五次拉伸的速度为68±2m/min。
10.如权利要求1所述的一次性取暖片用透气膜的用途，其特征在于，所述透气膜用于制造一次性取暖片。
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