CN111533933A - 一种透气性均匀的微孔复合膜制备方法 - Google Patents

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Abstract

一种透气性均匀的微孔复合膜制备方法，采用聚烯烃基材、表面改性剂、碳酸钙、无纺布、复合胶作为制备的原料，拉伸工艺和复合工艺制得成品微孔复合膜；复合工艺采用胶辊复合设备作为加工的设备；复合工艺采用的胶辊复合设备其使用的胶辊包括金属辊芯和包覆层，包覆层环形分布包裹在金属辊芯的外层，包覆层的表面环形分布间隔距离具有若干凹槽，金属辊芯安装在胶辊复合设备的安装工位上；拉伸工艺将聚烯烃基材、表面改性剂、碳酸钙原材料制备而得微孔透气膜半成品；复合工艺将微孔透气膜和无纺布、复合胶，通过胶辊复合设备经上胶压制复合处理而得成品微孔复合膜。本发明微孔复合膜成品的透气性分布均匀，使用的终端产品工作性能更加稳定可靠。

Description

一种透气性均匀的微孔复合膜制备方法
技术领域
本发明涉及透气膜制备方法领域，特别是一种透气性均匀的微孔复合膜制备方法。
背景技术
微孔透气膜是一种高分子材料。微孔透气膜广泛应用在工业及民用领域中，在实际应用中，微孔透气膜密封一侧端的气体可以透出到另一侧，从而微孔透气膜发生透过气体现象。现有技术中，微孔透气膜的制备主要采用拉伸工艺进行制备。拉伸工艺制备过程一般包括流延挤出、挤压、拉伸、热定型成膜工序。其中，流延挤出工序是将原材料共混挤出造粒，制得透气粒子；挤压工序是将透气粒子经流延挤出机挤压熔融，熔体经过流延机T型模头的模唇间隙被连续不断地挤出成薄膜；拉伸工序是对薄膜进行单轴向一步法或两步法拉伸；热定型成膜工序是将拉伸后的薄膜经定型机进行定型，即得到聚烯烃微孔透气膜成品。受到现有拉伸工艺限制，制备过程中，由于透气膜的中部和两边受力不均匀且收缩率不同，会产生膜整体拉伸率和厚度的不均匀，导致透气膜的中部比两边的透气量大，从而引起透气膜产品透气性分布不均的问题，尤其是横向方向出现中间比两边透气性高的缺点，影响透气膜的均匀性和应用透气膜的相关终端产品稳定性。
胶辊转移方法是采用胶辊复合设备(现有的胶辊复合设备对加工的产品进行复合时、能自动对两个产品之间进行上胶，使两者复合在一起)对不同两个产品用胶进行压制复合处理的设备，能有效实现两个产品之间的结合。无纺布具有透气性分布均匀的优点，因此提供一种将拉升工艺制备后微孔透气膜复合无纺布，提高成品自身强度，且通过胶辊复合设备对微孔透气膜及无纺布进行复合，并能有效保证制得的微孔复合膜成品中间及两侧端透气均匀的微孔复合膜制备方法显得尤为必要。
现有的胶辊复合设备的胶辊是胶辊复合设备的主要部件，胶辊是以金属或其他材料为芯，外覆橡胶经硫化而制成的辊状制品，按用途可分为造纸胶辊、印染胶辊、印刷胶辊、砻谷胶辊、冶金胶辊及油印胶辊等；按料又可分为丁基胶辊、丁腈胶辊、聚氨酯胶辊及硅橡胶胶辊等。由于现有胶辊的结构限制，不具有和微孔透气膜相适应的微孔，这样直接将制取的微孔透气膜与无纺布进行上胶压制复合后，获得的微孔复合膜成品同样存在透气性分布不均的问题，难以满足其他应用透气膜的相关终端产品稳定性。因此现有的胶辊复合设备还无法直接用于无纺布和微孔透气膜的复合。
发明内容
为了克服现有拉伸工艺制备的微孔透气膜存在透气性分布不均的缺点，以及现有的胶辊复合设备因其胶辊结构所限，不具有和拉伸工艺制备的微孔透气膜相适应的微孔，直接将拉伸、热定型成膜工序制取的微孔透气膜与无纺布进行复合，获得的微孔复合膜成品同样存在透气膜产品透气性分布不均，难以满足其他应用透气膜的相关终端产品稳定性的弊端，本发明提供了结合现有拉伸工艺制备的微孔透气膜，并采用无纺布作为复合的材料，提高了产品强度，且对现有的胶辊复合设备进行了改进，通过改变胶辊复合设备的胶辊表面外侧凹槽的分布密度、来调节微孔透气膜与无纺布复合制备中的透气度，并在生产中，通过胶的用量来补偿透气膜透气率的偏差，能够有效的调节控制透气膜的整体稳定性以及缩小中间和两边透气度的分布差异，从而使得微孔复合膜成品的透气性分布均匀，使用复合膜制造的终端产品性能更加稳定可靠的一种透气性均匀的微孔复合膜制备方法。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：
一种透气性均匀的微孔复合膜制备方法，其特征在于采用聚烯烃基材、表面改性剂、碳酸钙、无纺布、复合胶作为制备的原料，使用拉伸工艺和复合工艺制得成品微孔复合膜；所述复合工艺采用胶辊复合设备作为加工的设备；所述复合工艺采用的胶辊复合设备其使用的胶辊包括金属辊芯和包覆层，包覆层环形分布包裹在金属辊芯的外层，包覆层的表面环形分布间隔距离具有若干凹槽，金属辊芯安装在胶辊复合设备的胶辊安装工位上；所述拉伸工艺包括流延挤出、挤压、拉伸、热定型成膜四道工序；所述复合工艺包括上胶和压制两道工序；所述拉伸工艺将聚烯烃基材、表面改性剂、碳酸钙原材料制备而得聚烯烃微孔透气膜半成品；所述复合工艺将聚烯烃微孔透气膜半成品和无纺布、复合胶，通过胶辊复合设备经上胶压制复合处理而得成品微孔复合膜。
进一步地，所述胶辊复合设备其使用的胶辊包覆层表面凹槽密度从中间向两端方向呈梯度减少，包覆层表面相邻的两个凹槽的宽度为5μm～10μm。
进一步地，所述聚烯烃基材是50-52重量份的低密度聚乙烯和线性低密度聚乙烯，低密度聚乙烯和线性低密度聚乙烯，用量各一半。
进一步地，所述碳酸钙填料和表面改性剂混合，形成表面处理过的碳酸钙填料，碳酸钙填料的重量份为48-50，碳酸钙的粒径为2.5μm～3.5μm。
进一步地，所述表面改性剂为硬脂酸甘油酯及钛酸酯中的一种，碳酸钙和表面改性剂的重量比为100:1.0～2.0。
进一步地，所述复合胶采用单组份聚氨酯胶，复合胶的用量为4.4-5.3g/m2。
本发明有益效果是：本发明结合现有拉伸工艺制备的微孔透气膜，并采用无纺布等作为复合的材料，提高了产品强度，且对现有的胶辊复合设备进行了改进，制备中，经拉伸工艺的流延挤出、挤压、拉伸、热定型成膜工序制得的微孔透气膜，结合无纺布、复合胶等，通过胶辊复合设备进行上胶压制复合处理后、制得成品微孔复合膜。本发明中，包覆层表面的凹槽宽度及深度和拉伸、热定型成膜工序制备后透气膜表面分布的微孔间隙大小及深度接近一致，通过改变胶辊复合设备的胶辊表面凹槽的分布密度来调节微孔透气膜与无纺布复合制备中的透气度，并在复合工艺中，通过胶的用量来补偿透气膜透气率的偏差，能够有效的调节控制透气膜的整体稳定性以及缩小中间和两边透气度的分布差异，从而使得微孔复合膜成品的透气性分布均匀，使用复合膜制造的终端产品工作性能更加稳定可靠。基于上述，本发明具有好的应用前景。
附图说明
图1为本发明的微孔复合膜组成及制备工艺框图示意。
图2为现有微孔透气膜的透气度横向分布的曲线图。
图3为本发明微孔复合膜的透气度横向分布的曲线图。
具体实施方式
图1中所示，一种透气性均匀的微孔复合膜制备方法，采用聚烯烃基材、表面改性剂、碳酸钙、无纺布、复合胶作为制备的原料，使用拉伸工艺和复合工艺制得成品微孔复合膜；所述复合工艺采用胶辊复合设备(如上海华迪机械有限公司，生产的型号为RWT-110的胶辊复合设备)作为加工的设备；所述复合工艺采用的胶辊复合设备其使用的胶辊包括金属辊芯和包覆层，包覆层环形分布包裹在金属辊芯的外层，包覆层的表面环形分布间隔一定距离具有若干凹槽，金属辊芯安装在胶辊复合设备的胶辊安装工位上；所述拉伸工艺包括流延挤出、挤压、拉伸、热定型成膜四道工序；所述复合工艺包括上胶和压制两道工序；所述拉伸工艺将聚烯烃基材、表面改性剂、碳酸钙原材料制备而得聚烯烃微孔透气膜半成品；所述复合工艺将聚烯烃微孔透气膜半成品和无纺布、复合胶，通过胶辊复合设备经上胶压制复合处理而得成品微孔复合膜。
图1中所示，胶辊复合设备其使用的胶辊包覆层表面凹槽密度从中间向两端方向呈梯度减少，包覆层表面相邻的两个凹槽21的宽度为5μm～10μm(本实施例为7μm)，包覆层材料为经硫化后的橡胶。聚烯烃基材是50-52重量份的低密度聚乙烯和线性低密度聚乙烯，低密度聚乙烯和线性低密度聚乙烯，用量各一半。碳酸钙和表面改性剂混合，形成表面处理过的碳酸钙填料，碳酸钙填料的重量份为48-50(本实施例为49)，碳酸钙的粒径为2.5μm～3.5μm之间均可。表面改性剂为硬脂酸甘油酯及钛酸酯中的一种，碳酸钙和表面改性剂的重量比为100:1.0～2.0(本实施例为100:1.0)。复合胶采用单组份聚氨酯胶，复合胶的用量为4.4-5.3g/m2(本实施例为4.7g/m2)。
图1中所示，本发明制备过程如下。(1)将聚烯烃基材和表面处理过的碳酸钙填料采用流延挤出工序共混挤出造粒，制得透气粒子；(2)透气粒子通过挤压工序，采用流延挤出机挤压熔融，保持熔体温度在250℃左右，熔体经过流延机T型模头的模唇间隙被连续不断地挤出成薄膜；(3)对步骤(2)制得的薄膜采用拉伸工序进行单轴向一步法或两步法拉伸，拉伸比控制在2左右；(4)将拉伸获得的膜经热定型成膜工序、进行热定型处理，热定型温度控制在80℃，即得聚烯烃微孔透气膜；(5)采用胶辊复合设备(胶辊复合设备自身具有控制胶量的功能)经复合工艺(通过上胶和压制两道工序)将聚烯烃微孔透气膜半成品和无纺布、复合胶通过上胶压制复合处理、而得成品微孔复合膜成品。
图1中所示，本发明结合现有拉伸工艺制备的微孔透气膜，并采用无纺布等作为复合的材料，制得的成品提高了产品强度，且对现有的胶辊复合设备进行了改进，制备中，经拉伸工艺的流延挤出、挤压、拉伸、热定型成膜工序制得的微孔透气膜半成品，结合无纺布、复合胶等，通过胶辊复合设备进行上胶压制复合处理后、制得成品微孔复合膜。本发明中，包覆层表面的凹槽宽度及深度和拉伸、热定型成膜工序制备后透气膜表面分布的微孔间隙大小及深度接近一致，复合工艺中，通过改变胶辊复合设备的胶辊表面凹槽的分布密度，来调节微孔透气膜与无纺布复合制备中的透气度，并在通过胶的用量来补偿透气膜透气率的偏差，能够有效的调节控制透气膜的整体稳定性以及缩小中间和两边透气度的分布差异，从而使得微孔复合膜成品的透气性分布均匀，使用复合膜制造的终端产品性能更加稳定可靠。)
图1、2、3中，为了对本发明制得的成品进行性能验证，本发明分别采用10组不同克重的聚氨酯胶将微孔透气膜与无纺布分别进行复合，10组聚氨酯胶的量分别为4.4、4.5、4.6......5.3克每平方米，得到的10组不同胶量复合后的微孔复合膜和现有微孔透气膜的透气度进行检测对比。检测方法根据日本工业标准JIS P8117进行；透气度定义为：固定压力下100毫升空气通过6.42平方厘米面积的时间，并根据工业标准采用测试设备来测定膜的透气度。检测过程如下。(1)准备宽度为1m的由传统方法制取的微孔透气膜10组、与通过上述采用不同聚氨酯胶量制取的10组微孔复合膜，分别在传统微孔透气膜与通过本方法制取的微孔复合膜，在横向10cm、30cm、50cm、70cm、90cm上进行透气度的测定，分别得到传统微孔透气膜与通过本方法制取的微孔复合膜的透气度分布曲线图。经过图2和图3的比较，可以看出传统微孔透气膜其透气度呈现出中部大两边小的分布趋势，通过本方法制取的微孔复合膜其透气度在中部与两边已基本一致。(2)准备宽1m，长100m的由传统方法制取的微孔透气膜和通过本方法制取的微孔复合膜各一份，分别在其在横向10cm、30cm、50cm、70cm、90cm处，纵向10m、20m、30m、40m、50m、60m、70m、80m、90m、100m处的交叉点上进行透气度的测定，分别得到各交叉点的透气度测试数值，再计算其平均值、标准方差和偏差，从而得到传统微孔透气膜与通过本方法制取的微孔复合膜的透气度测试数值分布表，如表1、表2所示。
Figure BDA0002486718920000061
表1
Figure BDA0002486718920000062
表2
比较两者的偏差，可以看出传统微孔透气膜的偏差为19.8％，其偏差较大，通过本方法制取的微孔复合膜的偏差为10.3％，其偏差较小，透气度已经比较均匀。综上所述，通过本发明的制备方法，将微孔透气膜与无纺布进行复合，通过胶的用量来补偿透气膜透气率的偏差，能够有效的调节控制透气膜的整体稳定性以及缩小中间和两边透气度的分布差异，从而使得复合膜产品的透气性分布均匀，使用复合膜制造的终端产品性能更加稳定可靠。
以上显示和描述了本发明的主要特征及本发明的优点，对于本领域技术人员而言，显然本发明限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。
此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims (6)

1.一种透气性均匀的微孔复合膜制备方法，其特征在于采用聚烯烃基材、表面改性剂、碳酸钙、无纺布、复合胶作为制备的原料，使用拉伸工艺和复合工艺制得成品微孔复合膜；所述复合工艺采用胶辊复合设备作为加工的设备；所述复合工艺采用的胶辊复合设备其使用的胶辊包括金属辊芯和包覆层，包覆层环形分布包裹在金属辊芯的外层，包覆层的表面环形分布间隔距离具有若干凹槽，金属辊芯安装在胶辊复合设备的胶辊安装工位上；所述拉伸工艺包括流延挤出、挤压、拉伸、热定型成膜四道工序；所述复合工艺包括上胶和压制两道工序；所述拉伸工艺将聚烯烃基材、表面改性剂、碳酸钙原材料制备而得聚烯烃微孔透气膜半成品；所述复合工艺将聚烯烃微孔透气膜半成品和无纺布、复合胶，通过胶辊复合设备经上胶压制复合处理而得成品微孔复合膜。
2.根据权利要求1所述的一种透气性均匀的微孔复合膜制备方法，其特征在于，胶辊复合设备其使用的胶辊包覆层表面凹槽密度从中间向两端方向呈梯度减少，包覆层表面相邻的两个凹槽的宽度为5μm～10μm。
3.根据权利要求1所述的一种透气性均匀的微孔复合膜制备方法，其特征在于，聚烯烃基材是50-52重量份的低密度聚乙烯和线性低密度聚乙烯，低密度聚乙烯和线性低密度聚乙烯，用量各一半。
4.根据权利要求1所述的一种透气性均匀的微孔复合膜制备方法，其特征在于，碳酸钙填料和表面改性剂混合，形成表面处理过的碳酸钙填料，碳酸钙填料的重量份为48-50，碳酸钙的粒径为2.5μm～3.5μm。
5.根据权利要求1所述的一种透气性均匀的微孔复合膜制备方法，其特征在于，表面改性剂为硬脂酸甘油酯及钛酸酯中的一种，碳酸钙和表面改性剂的重量比为100:1.0～2.0。
6.根据权利要求1所述的一种透气性均匀的微孔复合膜制备方法，其特征在于，复合胶采用单组份聚氨酯胶，复合胶的用量为4.4-5.3g/m2。
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