CN114434768A - 一种采用三泡成型法制备尼龙表层筒膜的工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种采用三泡成型法制备尼龙表层筒膜的工艺，其特征在于：依次包括如下步骤：一泡通过多层共挤膜头挤出筒膜并向膜泡内充气、二泡加热吹涨筒膜、三泡筒膜定型、筒膜收卷；所述二泡加热吹涨筒膜过程中还包括对筒膜表层进行加湿增韧处理，三泡定型过程中包括对筒膜表层进行烘干加热步骤；所述加湿增韧处理包括采用醇类增韧对筒膜表层进行处理。本发明可实现改变热收缩膜外观，尺寸变化率变小，膜的收缩率变小且更稳定，穿刺强度大，热封效果好。
Description
技术领域
本发明涉及尼龙材料技术领域，具体涉及一种采用三泡成型法制备尼龙表层筒膜的工艺。
背景技术
一般的尼龙材料容易吸水，含有亲水酰胺基，尼龙6(PA6)，尼龙66(PA66)，是一种结晶性热塑性材料；对结晶性聚合物而言，在吹塑加工时很迅速的冷却使得尼龙材料无法自然结晶定型。在加工成型以后产品表层的尼龙非常容易吸收到空气中的水份。表层尼龙吸收水份后会对产品的外观、尺寸、收缩率等物理指标带来的了很大的影响，膜卷的宽度收缩严重，卷表不平整，袋子的长度和宽度的尺寸变化大，表面暴露在空气中一定的时间后就会有变皱的现象，影响膜卷和袋子的外观和质量，同时还影响一些其他物理性能的指标。另外产品的包装、储存、运输等方面会由于这一问题而非常麻烦。
考虑让表层尼龙材料在生产加工过程中提前吸收水份，并达到饱和的方式来解决表层尼龙材料产品吹塑后在产品表面后收缩不可控的问题。并将研究方向和新增装置设计在二泡生产过程和三泡生产过程中。在二泡生产时通过加装加湿设备提前让表层吸水，但是由于二泡的距离较长，且是由下向上运行，加湿设备无法做到稳定和均匀，产品表面多余的水分也无法被及时收集和处理。
因此研究一种薄膜外观好，平整度佳尺寸变化率小，伸缩率低的三泡法表层尼龙热收缩膜的成型加工工艺是本领域技术人员亟待解决的技术问题。
发明内容
本发明的目的在于，克服现有技术中存在的缺陷，提供一种三泡法表层尼龙热收缩膜的成型加工工艺，可实现改变热收缩膜外观，尺寸变化率变小，膜的收缩率变小且更稳定，穿刺强度大，热封效果好。
为实现上述目的，本发明的技术方案是一种采用三泡成型法制备尼龙表层筒膜的工艺，依次包括如下步骤：一泡通过多层共挤膜头挤出筒膜并向膜泡内充气、二泡加热吹涨筒膜、三泡筒膜定型、筒膜收卷；所述二泡加热吹涨筒膜过程中还包括对筒膜表层进行加湿增韧处理，三泡定型过程中包括对筒膜表层进行烘干加热步骤；所述加湿增韧处理包括采用醇类增韧对筒膜表层进行处理。
进一步的技术方案是，所述对筒膜表层进行加湿增韧处理包括通过蒸汽对筒膜表层进行加湿处理。蒸汽加湿的方式，热值高，加湿效果好，均匀速度快。
进一步的技术方案是，所述对筒膜表层进行蒸汽加湿处理过程中使用的醇类为甲醇、乙醇、叔丁醇、异丙醇中的一种或几种，所述醇类占蒸汽体积比为1-5％。蒸汽与醇类混合加热，加湿增韧同步进行，热值稳定，传质迅速、穿透性强，促进醇类物质与尼龙材料表面产生化学作用，尼龙热收缩膜产生显著的增韧效果。
进一步的技术方案是，在所述对筒膜表层进行加湿增韧处理步骤中，在筒膜表层附近设置有蒸汽管道，蒸汽管道外设有外壳，所述蒸汽管道为圆筒状盘旋分布结构，在所述蒸汽管道内侧壁与尼龙表层筒膜相对位置开设有蒸汽排出孔。蒸汽管道、外壳材质为304不锈钢，蒸汽管道排出孔的设置，能在膜泡上实现均匀的喷洒。依靠蒸汽压力作用将雾状的有温度的蒸汽和醇混合气体吹到膜的表面，让膜的表面吸收到水分，通过调整蒸汽的压力和控制温度来达到蒸汽的均匀度。圆筒状盘旋蒸汽管道与膜卷尼龙表层筒膜接触紧密，接触时间1-3秒，充分吸潮，尺寸均匀、稳定。解决了环形膜表面的加水增韧浪费大、效果差的问题，优于现在的平法吸潮。
进一步的技术方案是，所述蒸汽排出孔的开口位置处设有多孔状或网状结构挡片。多孔状或网状结构挡片可以均匀的将蒸汽气体更加分散均匀施加于热收缩膜表面，受热均匀，传质效果好。
进一步的技术方案是，所述蒸汽管道接入口处设置有手动阀，控制蒸汽流量为8-15L/min。手动阀可以用于控制蒸汽流量。
进一步的技术方案是，所述蒸汽管道底部安装有环形接水盘，蒸汽管道上方设置有废气回收系统。环形接水盘的设置用于收集和排出液化的醇水物质，防止污染环境，液化的醇水物质还可以回用。废气回收系统用于回收有机蒸汽，防止污染环境。
进一步的技术方案是，所述蒸汽温度为40-100℃，压力为0.2-0.6MPa，蒸汽与尼龙表层筒膜表面的接触时间为1-3秒。该工艺的难度在于对蒸汽压力和温度的控制，如果蒸汽压力过大，蒸汽会过量，膜的表层的水分会过于饱和吸收不了，过多的蒸汽变成水溢出来的现象，造成能源资源浪费，同时影响后续烘干操作，造成能耗增加，产量下降。如果蒸汽太少膜吸收不均匀和不饱和的情况下，则无法解决产品表面后收缩不可控的技术性难题。膜卷和袋子的表面还会有不平整的现象，膜吸收水分之后再进入烘箱定型，收卷，让膜在有水分有张力的情况下进行形变，使产品在熟化完成后再进行后道加工和使用，这样才更稳定。
进一步的技术方案是，所述烘干加热步骤采用红外加热方式，烘干温度为150-300℃。红外线是指波长大约在0.77-1000μm范围的电磁波。对工业加热而言，利用波长2.5-15μm电磁波加热即为红外加热，习惯上也称之为远红外加热。由于大多数有机化合物对远红外线有强烈的吸收特性，因此，利用红外线加热会有较高的热效率。吸潮后的膜卷进入红外加热，吸干表面，去除游离水，而与尼龙吸湿的水分为结合水，在红外烘干温度控制下，则不受影响，保证了尼龙材料的结晶定型。
进一步的技术方案是，在所述收卷步骤后筒膜需要放置48-72小时再进行后续处理步骤。三泡定型前产品经过水蒸汽的处理，然后再定型、收卷成品膜。让薄膜提前吸收到水分并达到饱和状态，在一定的张力下收卷，放置48-72个小时(熟化后结晶过程)之后再放卷进行后续加工，此时膜的外观、尺寸、收缩率得到很好的改善。包装、储存、运输也相应的得到解决。
本发明的优点和有益效果在于：解决了尼龙材料产品吹塑后在产品表面后收缩不可控的技术性难题。改变热收缩膜外观，薄膜平整度变得更好。原来尺寸变化率为12-15％，现在能够控制在4-6％左右。膜的收缩率更稳定。原来的收缩率变化7-8％，现在控制在2-3％。由于膜的平整度提高给后续的加工带来了成品率的提高，目前提高到5％。后续的加工生产调整之前是每分钟20米，由于膜的平整度改善现在每分钟35-40米。穿刺强度变大，大于45N，同时后续产品热封效果好。三泡定型前产品经过水蒸汽加醇类的增韧处理，然后再定型、收卷成品膜。让薄膜提前吸收到水分并达到饱和状态，在一定的张力下收卷，放置48-72个小时(熟化后结晶过程)之后再放卷进行后续加工，此时膜的外观、尺寸、收缩率得到很好的改善。包装、储存、运输也相应的得到解决。本发明易于操作实施，效果显著，具有较强的应用前景。
附图说明
图1是本发明一种采用三泡成型法制备尼龙表层筒膜的工艺流程图；
图2是本发明一种采用三泡成型法制备尼龙表层筒膜的工艺蒸汽管道结构示意图；
图3是本发明一种采用三泡成型法制备尼龙表层筒膜的工艺多孔状结构挡片；
图4是本发明一种采用三泡成型法制备尼龙表层筒膜的工艺网状结构挡片；
图中：1、一泡筒膜挤出膜管；2、二泡加热吹涨筒膜；3、红外加热；4、接水盘；5、三泡筒膜定型；6、筒膜收卷；7、外壳；8、蒸汽排出孔；9、尼龙表层筒膜；10、蒸汽管道；11、多孔状结构挡片；12、网状结构挡片；13、废气回收系统；14、蒸汽加湿增韧。
具体实施方式
下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。
实施例1
如图1至图3所示，一种采用三泡成型法制备尼龙表层筒膜的工艺，依次包括如下步骤：一泡通过多层共挤膜头挤出筒膜并向膜泡内充气、二泡加热吹涨筒膜、三泡筒膜定型、筒膜收卷；所述二泡加热吹涨筒膜过程中还包括对筒膜表层进行加湿增韧处理，三泡定型过程中包括对筒膜表层进行烘干加热步骤；所述加湿增韧处理包括采用醇类增韧对筒膜表层进行处理。所述对筒膜表层进行加湿增韧处理包括通过蒸汽对筒膜表层进行加湿处理。所述对筒膜表层进行蒸汽加湿处理过程中使用的醇类为甲醇，甲醇占蒸汽体积比为1％。在所述对筒膜表层进行加湿增韧处理步骤中，在筒膜表层附近设置有蒸汽管道，蒸汽管道外设有外壳，所述蒸汽管道为圆筒状盘旋分布结构，在所述蒸汽管道内侧壁与尼龙表层筒膜相对位置开设有蒸汽排出孔。所述蒸汽排出孔的开口位置处设有多孔状结构挡片。所述蒸汽管道接入口处设置有手动阀，控制蒸汽流量为8L/min。所述蒸汽管道底部安装有环形接水盘，蒸汽管道上方设置有废气回收系统。所述蒸汽温度为40℃，压力为0.2MPa，蒸汽与尼龙表层筒膜表面的接触时间为1秒。所述烘干加热步骤采用红外加热方式，烘干温度为150℃。所述收卷后放置48小时再进行后续处理步骤。
实施例2
如图1、图2、图4所示，一种采用三泡成型法制备尼龙表层筒膜的工艺，依次包括如下步骤：一泡通过多层共挤膜头挤出筒膜并向膜泡内充气、二泡加热吹涨筒膜、三泡筒膜定型、筒膜收卷；所述二泡加热吹涨筒膜过程中还包括对筒膜表层进行加湿增韧处理，三泡定型过程中包括对筒膜表层进行烘干加热步骤；所述加湿增韧处理包括采用醇类增韧对筒膜表层进行处理。所述对筒膜表层进行加湿增韧处理包括通过蒸汽对筒膜表层进行加湿处理。所述对筒膜表层进行蒸汽加湿处理过程中使用的醇类为乙醇，乙醇占蒸汽体积比为5％。在所述对筒膜表层进行加湿增韧处理步骤中，在筒膜表层附近设置有蒸汽管道，蒸汽管道外设有外壳，所述蒸汽管道为圆筒状盘旋分布结构，在所述蒸汽管道内侧壁与尼龙表层筒膜相对位置开设有蒸汽排出孔。所述蒸汽排出孔的开口位置处设有网状结构挡片。所述蒸汽管道接入口处设置有手动阀，控制蒸汽流量为15L/min。所述蒸汽管道底部安装有环形接水盘，蒸汽管道上方设置有废气回收系统。所述蒸汽温度为100℃，压力为0.6MPa，蒸汽与尼龙表层筒膜表面的接触时间为3秒。所述烘干加热步骤采用红外加热方式，烘干温度为300℃。所述收卷后放置72小时再进行后续处理步骤。
实施例3
如图1至图3所示，一种采用三泡成型法制备尼龙表层筒膜的工艺，依次包括如下步骤：一泡通过多层共挤膜头挤出筒膜并向膜泡内充气、二泡加热吹涨筒膜、三泡筒膜定型、筒膜收卷；所述二泡加热吹涨筒膜过程中还包括对筒膜表层进行加湿增韧处理，三泡定型过程中包括对筒膜表层进行烘干加热步骤；所述加湿增韧处理包括采用醇类增韧对筒膜表层进行处理。所述对筒膜表层进行加湿增韧处理包括通过蒸汽对筒膜表层进行加湿处理。所述对筒膜表层进行蒸汽加湿处理过程中使用的醇类为叔丁醇，叔丁醇占蒸汽体积比为3％。在所述对筒膜表层进行加湿增韧处理步骤中，在筒膜表层附近设置有蒸汽管道，蒸汽管道外设有外壳，所述蒸汽管道为圆筒状盘旋分布结构，在所述蒸汽管道内侧壁与尼龙表层筒膜相对位置开设有蒸汽排出孔。所述蒸汽排出孔的开口位置处设有多孔状结构挡片。所述蒸汽管道接入口处设置有手动阀，控制蒸汽流量为10L/min。所述蒸汽管道底部安装有环形接水盘，蒸汽管道上方设置有废气回收系统。所述蒸汽温度为100℃，压力为0.2MPa，蒸汽与尼龙表层筒膜表面的接触时间为3秒。所述烘干加热步骤采用红外加热方式，烘干温度为200℃。所述收卷后放置72小时再进行后续处理步骤。
实施例4
如图1、图2、图4所示，一种采用三泡成型法制备尼龙表层筒膜的工艺，依次包括如下步骤：一泡通过多层共挤膜头挤出筒膜并向膜泡内充气、二泡加热吹涨筒膜、三泡筒膜定型、筒膜收卷；所述二泡加热吹涨筒膜过程中还包括对筒膜表层进行加湿增韧处理，三泡定型过程中包括对筒膜表层进行烘干加热步骤；所述对筒膜表层进行蒸汽加湿处理使用乙醇wt％：异丙醇wt％＝3:1的醇类，所述醇类占蒸汽体积比为4％。在所述对筒膜表层进行加湿增韧处理步骤中，在筒膜表层附近设置有蒸汽管道，蒸汽管道外设有外壳，所述蒸汽管道为圆筒状盘旋分布结构，在所述蒸汽管道内侧壁与尼龙表层筒膜相对位置开设有蒸汽排出孔。所述蒸汽排出孔的开口位置处设有网状结构挡片。所述蒸汽管道接入口处设置有手动阀，控制蒸汽流量为12L/min。所述蒸汽管道底部安装有环形接水盘，蒸汽管道上方设置有废气回收系统。所述蒸汽温度为40℃，压力为0.6MPa，蒸汽与尼龙表层筒膜表面的接触时间为1秒。所述烘干加热步骤采用红外加热方式，烘干温度为250℃。所述收卷后放置48小时再进行后续处理步骤。
实施例5
如图1、图2、图4所示，一种采用三泡成型法制备尼龙表层筒膜的工艺，依次包括如下步骤：一泡通过多层共挤膜头挤出筒膜并向膜泡内充气、二泡加热吹涨筒膜、三泡筒膜定型、筒膜收卷；所述二泡加热吹涨筒膜过程中还包括对筒膜表层进行加湿增韧处理，三泡定型过程中包括对筒膜表层进行烘干加热步骤；所述对筒膜表层进行蒸汽加湿处理使用的醇类为乙醇，乙醇占蒸汽体积比为1％。在所述对筒膜表层进行加湿增韧处理步骤中，在筒膜表层附近设置有蒸汽管道，蒸汽管道外设有外壳，所述蒸汽管道为圆筒状盘旋分布结构，在所述蒸汽管道内侧壁与尼龙表层筒膜相对位置开设有蒸汽排出孔。所述蒸汽排出孔的开口位置处设有网状结构挡片。所述蒸汽管道接入口处设置有手动阀，控制蒸汽流量为8L/min。所述蒸汽管道底部安装有环形接水盘，蒸汽管道上方设置有废气回收系统。所述蒸汽温度为70℃，压力为0.4MPa，蒸汽与尼龙表层筒膜表面的接触时间为3秒。所述烘干加热步骤采用红外加热方式，烘干温度为250℃。所述收卷后放置60小时再进行后续处理步骤。
实施例6
如图1至图3所示，一种采用三泡成型法制备尼龙表层筒膜的工艺，依次包括如下步骤：一泡通过多层共挤膜头挤出筒膜并向膜泡内充气、二泡加热吹涨筒膜、三泡筒膜定型、筒膜收卷；所述二泡加热吹涨筒膜过程中还包括对筒膜表层进行加湿增韧处理，三泡定型过程中包括对筒膜表层进行烘干加热步骤；所述加湿增韧处理包括采用醇类增韧对筒膜表层进行处理。所述对筒膜表层进行加湿增韧处理包括通过蒸汽对筒膜表层进行加湿处理。所述对筒膜表层进行蒸汽加湿处理过程中使用的醇类为异丙醇，异丙醇占蒸汽体积比为2％。在所述对筒膜表层进行加湿增韧处理步骤中，在筒膜表层附近设置有蒸汽管道，蒸汽管道外设有外壳，所述蒸汽管道为圆筒状盘旋分布结构，在所述蒸汽管道内侧壁与尼龙表层筒膜相对位置开设有蒸汽排出孔。所述蒸汽排出孔的开口位置处设有多孔状结构挡片。所述蒸汽管道接入口处设置有手动阀，控制蒸汽流量为15L/min。所述蒸汽管道底部安装有环形接水盘，蒸汽管道上方设置有废气回收系统。所述蒸汽温度为60℃，压力为0.5MPa，蒸汽与尼龙表层筒膜表面的接触时间为2.5秒。所述烘干加热步骤采用红外加热方式，烘干温度为150℃。所述收卷6后放置55小时再进行后续处理步骤。
对比例
对比例以实施例6为基础，区别在于，对比例1中尼龙表层筒膜未进行醇类增韧处理，对比例2中尼龙表层筒膜采用加湿器加入异丙醇加湿。
实施例1-6的发明与对比例实验结果
| 测试项目 | 外观 | 尺寸变化率 | 收缩率 | 穿刺强度(N) | 热封性能 |
| 实施例1 | 平整 | 4.5％ | 2％ | 45.1 | 良好 |
| 实施例2 | 平整 | 4.0％ | 2％ | 48.4 | 良好 |
| 实施例3 | 平整 | 5.3％ | 3％ | 49.7 | 良好 |
| 实施例4 | 平整 | 5.2％ | 2％ | 54.3 | 良好 |
| 实施例5 | 平整 | 6.0％ | 3％ | 47.9 | 良好 |
| 实施例6 | 平整 | 5.7％ | 3％ | 49.2 | 良好 |
| 对比例1 | 变形 | 13.2％ | 8％ | 25.6 | 破开 |
| 对比例2 | 变形 | 10.6％ | 7％ | 37.2 | 起皱 |
通过上表数据可以看出实施例1-6的发明尼龙表层筒膜外观平整，而对比例1尼龙表层筒膜未进行醇类增韧处理，对比例2尼龙表层筒膜采用加湿器加入异丙醇加湿它们在外观上均发生了变形的现象。发明的尺寸变化率最高6％，而对比例1尺寸变化率达到了13.2％，对比例2虽然采用了加湿器加湿，但是其传质能力差，加湿效率低，利用湿度平衡传递，产品尺寸变化率达到10.6％。发明的产品收缩率在2-3％，对比例1的收缩率达到8％，差距明显，也明显优于对比例2。发明的穿刺强度大于45N，对比例1尼龙表层筒膜穿刺强度仅有25.6N。发明具有良好的热封性能，对比例1热封时破开，而对比例2热封时起皱，实施例1-6的加工工艺具有明显优势。
综上所述本发明解决了尼龙材料产品吹塑后在产品表面后收缩不可控的技术性难题。改变热收缩膜外观，薄膜平整度变得更好。原来尺寸变化率为12-15％，现在能够控制在4-6％左右。膜的收缩率更稳定。原来的收缩率变化7-8％，现在控制在2-3％。由于膜的平整度提高给后续的加工带来了成品率的提高，目前提高到5％。后续的加工生产调整之前是每分钟20米，由于膜的平整度改善现在每分钟35-40米。穿刺强度变大，大于45N，同时后续产品热封效果好。三泡定型前产品经过水蒸汽加醇类的增韧处理，然后再定型、收卷成品膜。让薄膜提前吸收到水分并达到饱和状态，在一定的张力下收卷，放置48-72个小时(熟化后结晶过程)之后再放卷进行后续加工，此时膜的外观、尺寸、收缩率得到很好的改善。包装、储存、运输也相应的得到解决。本发明易于操作实施，效果显著，具有较强的应用前景。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种采用三泡成型法制备尼龙表层筒膜的工艺，其特征在于：依次包括如下步骤：一泡通过多层共挤膜头挤出筒膜并向膜泡内充气、二泡加热吹涨筒膜、三泡筒膜定型、筒膜收卷；所述二泡加热吹涨筒膜过程中还包括对筒膜表层进行加湿增韧处理，三泡定型过程中包括对筒膜表层进行烘干加热步骤；所述加湿增韧处理包括采用醇类增韧对筒膜表层进行处理。
2.根据权利要求1所述的一种采用三泡成型法制备尼龙表层筒膜的工艺，其特征在于：所述对筒膜表层进行加湿增韧处理包括通过蒸汽对筒膜表层进行加湿处理。
3.根据权利要求2所述的一种采用三泡成型法制备尼龙表层筒膜的工艺，其特征在于：所述对筒膜表层进行蒸汽加湿处理过程中使用的醇类为甲醇、乙醇、叔丁醇、异丙醇中的一种或几种，所述醇类占蒸汽体积比为1-5％。
4.根据权利要求3所述的一种采用三泡成型法制备尼龙表层筒膜的工艺，其特征在于：在所述对筒膜表层进行加湿增韧处理步骤中，在筒膜表层附近设置有蒸汽管道，蒸汽管道外设有外壳，所述蒸汽管道为圆筒状盘旋分布结构，在所述蒸汽管道内侧壁与尼龙表层筒膜相对位置开设有蒸汽排出孔。
5.根据权利要求4所述的一种采用三泡成型法制备尼龙表层筒膜的工艺，其特征在于：所述蒸汽排出孔的开口位置处设有多孔状或网状结构挡片。
6.根据权利要求5所述的一种采用三泡成型法制备尼龙表层筒膜的工艺，其特征在于：所述蒸汽管道接入口处设置有手动阀，控制蒸汽流量为8-15L/min。
7.根据权利要求6所述的一种采用三泡成型法制备尼龙表层筒膜的工艺，其特征在于：所述蒸汽管道底部安装有环形接水盘，蒸汽管道上方设置有废气回收系统。
8.根据权利要求7所述的一种采用三泡成型法制备尼龙表层筒膜的工艺，其特征在于：所述蒸汽温度为40-100℃，压力为0.2-0.6MPa，蒸汽与尼龙表层筒膜表面的接触时间为1-3秒。
9.根据权利要求8所述的一种采用三泡成型法制备尼龙表层筒膜的工艺，其特征在于：所述烘干加热步骤采用红外加热方式，烘干温度为150-300℃。
10.根据权利要求9所述的一种采用三泡成型法制备尼龙表层筒膜的工艺，其特征在于：在所述收卷步骤后筒膜需要放置48-72小时再进行后续处理步骤。
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