CN107553942A - 一种各向同性抗拉抗撕裂膜的制造方法及制造装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种各向同性抗拉抗撕裂膜的制造方法及制造装置，该方法包括以下步骤：S1、聚烯烃类聚合物经挤出吹塑、激冷成型为管状薄膜;S2、将步骤S1中的管状薄膜同时在纵向和横向上进行同步拉伸；S3、将步骤S2中拉伸后的薄膜以拉伸方向45°的角度裁切成片状薄膜；S4、将步骤S3中的片状薄膜与步骤S2中拉伸后的薄膜进行加热复合。本发明中复合后的薄膜，每层膜都是双向同步拉伸的，并且拉伸方向相互成45°角，强度高，抗撕裂性好，两层则可以解决各向抗拉抗撕裂同性性能，强强结合，保证了材料在抗拉抗撕裂方面最大效能的发挥。

Description

一种各向同性抗拉抗撕裂膜的制造方法及制造装置

技术领域

本发明涉及同性抗拉抗撕裂膜生产技术领域，尤其涉及一种各向同性抗拉抗撕裂膜的制造方法及制造装置。

背景技术

交叉层压膜是塑料薄膜解决抗拉强度和抗撕裂强度强度并存的好办法，国际国内都采用单向拉伸薄膜交叉复合的方式来实现。如国内专利（专利号zl200710050055.3）,此技术公开的是用单向拉伸膜沿15~75°斜向裁切成片，用粘结剂将至少两层膜粘接在一起的。由于聚乙烯是直链型结构，且无极性，任何粘结剂对聚乙烯的粘合效果都不是很好，所以此生产方法达不到预期的效果。而单向拉伸的薄膜只有一个方向抗拉强度高，与其垂直的方向抗撕裂强度高，其他方向的抗拉抗撕裂性能都很差，只有靠多层的复合才能解决各向同性问题，且对于任意一指定方向，总是只有一层在承受抗拉或抗撕裂，只能算作互补，综合性能的发挥效率很低。

再如美国专利（US3342657），采用多层共挤单向拉伸膜，共挤膜的外层采用熔融温度略低的材料，如EVA，这样，通过30~60°斜向裁切，两层以上的单向拉伸膜交叉热熔层压之后， 再进行纵向横向的逐步拉伸，形成抗拉抗撕裂膜。但这种复合膜的粘结受到低熔点聚合物强度的限制，粘结强度一般都很低；再就是二次拉伸过程实际上也是解取向的过程，对前一次拉伸过程产生的强度损失很大，在生产中发现一般损失超过30~40%，也很难具有良好的各向综合抗拉抗撕裂性能。

此外还有很多方法，如薄膜与无纺布复合，既增加了成本，也很难真正实现材料在抗拉抗撕裂方面的各向同性。

发明内容

本发明的第一目的主要是解决现有技术中所存在的技术问题，从而提供一种生产成本较低，并且具有良好的各向综合抗拉抗撕裂性能的各向同性抗拉抗撕裂膜的制造方法。

本发明的第二目的是提供一种根据上述各向同性抗拉抗撕裂膜制造方法的制造装置。

为了实现本发明的第一目的，本发明采用的技术方案如下：

一种各向同性抗拉抗撕裂膜的制造方法，包括以下步骤：

S1、聚烯烃类聚合物经挤出吹塑、激冷成型为管状薄膜;

S2、将步骤S1中的管状薄膜同时在纵向和横向上进行同步拉伸；

S3、将步骤S2中拉伸后的薄膜以拉伸方向45°的角度裁切成片状薄膜；

S4、将步骤S3中的片状薄膜与步骤S2中拉伸后的薄膜进行加热复合。

进一步地，所述步骤S2中，拉伸温度控制在最快结晶速度所需温度的±30℃范围内，纵横向拉伸倍率均在4~8之间。

进一步地，复合温度为熔融温度以上5～50℃。

为了实现本发明的第二目的，本发明采用的技术方案如下：

一种根据上述各向同性抗拉抗撕裂膜的制造方法的制造装置，包括以下部件：

管状薄膜生产装置，用于将聚烯烃类聚合物吹塑、激冷成型为管状薄膜；

同步拉伸装置，用于将管状薄膜在纵向和横向上进行同步拉伸；

旋转剖切装置，用于将拉伸后的管状薄膜以拉伸方向45°进行旋转剖切；

拉伸膜复合装置，用于将剖切后的片状薄膜与拉伸后的管状薄膜复合成同性抗拉抗撕裂薄膜；

所述管状薄膜生产装置、同步拉伸装置、旋转剖切装置、拉伸膜复合装置依次设置。

进一步地，所述管状薄膜生产装置包括塑料挤出机、螺旋管胚机头、冷却风环、第一人字架、牵引导向辊、第一管胚水箱、第一导向辊、第一收卷滚筒，所述螺旋管胚机头安装在所述塑料挤出机出口处，所述第一人字架、牵引导向辊均安装在第一管胚水箱中，所述螺旋管胚机头与所述牵引导向辊之间依次设置有所述冷却风环和第一人字架，通过牵引导向辊后的管状薄膜通过多个第一导向辊后由第一收卷滚筒收卷成型。

进一步地，所述同步拉伸装置包括放辊架、过度辊、输送辊组、第二管胚水箱、第二人字架、下固定台、丝杠、上固定台、拉伸辊组、上牵引辊、充气嘴管、第二导向辊、第二收卷滚筒,所述放辊架上的管状薄膜依次通过过渡辊、输送滚组、拉伸辊组、上牵引辊、第二导向辊后由第二收卷滚筒收卷，所述输送辊组和所述下固定台均安装在所述第二管胚水箱中，所述充气嘴管、上牵引辊、上固定台、下固定台、输送辊组由上至下依次层叠设置，所述上固定台和下固定台之间安装有所述丝杠，所述拉伸辊组安装在所述丝杠上，所述第二人字架连接在所述拉伸辊组下部。

进一步地，所述旋转剖切装置包括相对设置的第一固定架、第二固定架、旋转架、第一拉伸膜辊子、旋转辊轴、斜向剖刀、第三收卷滚筒，所述第一固定架与所述第二固定架相对设置，且所述第一固定架上安装有旋转架、所述旋转架中安装有可旋转的第一拉伸膜辊子，所述第二固定架上安装有旋转辊轴，所述旋转辊轴的轴线与旋转架的旋转轴线重合，所述第一拉伸膜辊子的轴线与旋转棍轴的轴线垂直，所述斜向剖刀的裁切方向与旋转辊轴的轴线夹角为45°，被剖且后的片状薄膜由第三收卷滚筒收集，所述第三收卷滚筒轴线与所述斜向剖刀的裁切方向垂直。

进一步地，拉伸膜复合装置包括第一放卷机、第二放卷机、加热装置、导向轴、复合辊组、导向辊、收卷机，所述加热装置设置在复合辊组上部，第一放卷机、第二放卷机设置在加热装置两侧，第一放卷机、第二放卷机与加热装置之间均设置有导向轴，所述导向轴压向所述加热装置上的加热表面，被复合辊组复合后的抗拉抗撕裂薄膜通过导向辊后由收卷机收集。

进一步地，所述加热装置两侧的加热表面均为圆弧形。

与现有技术相比，本发明的优点在于：首先生产出管状薄膜，然后将管状薄膜同时在纵向和横向上同步拉伸，拉伸后的薄膜以拉伸方向45°的角度裁切，裁切后的薄膜与未裁切的拉伸薄膜再进行加热复合，以取得各向同性的抗拉抗撕裂薄膜。复合后的薄膜中，每层膜都是双向同步拉伸的，并且拉伸方向相互成45°角，强度高，抗撕裂性好，两层则可以解决各向抗拉抗撕裂同性性能，强强结合，保证了材料在抗拉抗撕裂方面最大效能的发挥。

本发明所阐述的各向同性抗拉抗撕裂膜重量轻，抗拉强度高，抗撕裂性能好，耐钉刺防漏效果好，经久耐用，在360°方向上综合性能几乎完全一致，明显优于前面所述其他专利所制造的单向拉伸膜复合的抗撕裂膜。

每层膜都是双向同步拉伸的，强度高，抗撕裂性好，两层则可以解决各向抗拉抗撕裂同性性能，强强结合，保证了材料在抗拉抗撕裂方面最大效能的发挥。

各向同性抗拉抗撕裂膜，只需要两层双向拉伸膜复合就可以取得各向同性的高强度抗拉抗撕裂的复合膜，比单向拉伸的膜复合更科学，也更经济。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明的各向同性抗拉抗撕裂膜的制造方法的方法流程图；

图2是本发明的同性抗拉抗撕裂膜的制造装置的结构简图；

图3是本发明中管状薄膜生产装置的结构简图；

图4是本发明中同步拉伸装置的拉伸辊组上升后的结构简图；

图5是本发明中同步拉伸装置的拉伸辊组下降后的结构简图；

图6是本发明中旋转剖切装置的结构简图；

图7是本发明中拉伸膜复合装置的结构简图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的优选实施例进行详细阐述，以使本发明的优点和特征能更易于被本领域技术人员理解，从而对本发明的保护范围做出更为清楚明确的界定。

参阅图1所示，本发明提供的一种各向同性抗拉抗撕裂膜的制造方法，包括以下步骤：

S1、聚烯烃类聚合物经挤出吹塑、激冷成型为管状薄膜;

S2、将步骤S1中的管状薄膜同时在纵向和横向上进行同步拉伸；为了提高拉伸后管状薄膜的力学性能，拉伸温度控制在最快结晶速度所需温度的±30℃范围内，纵横向拉伸倍率均在4~8之间。

S3、将步骤S2中拉伸后的薄膜以拉伸方向45°的角度裁切成片状薄膜；

S4、将步骤S3中的片状薄膜与步骤S2中拉伸后的薄膜进行加热复合。为了提高两种薄膜的复合能力，复合温度一般为熔融温度以上5～50℃。

首先生产出管状薄膜，然后将管状薄膜同时在纵向和横向上同步拉伸，拉伸后的薄膜以拉伸方向45°的角度裁切，裁切后的薄膜与未裁切的拉伸薄膜再进行加热复合，以取得各向同性的抗拉抗撕裂薄膜。复合后的薄膜中，每层膜都是双向同步拉伸的，并且拉伸方向相互成45°角，强度高，抗撕裂性好，两层则可以解决各向抗拉抗撕裂同性性能，强强结合，保证了材料在抗拉抗撕裂方面最大效能的发挥。

参阅图2所示，本发明还提供一种根据上述各向同性抗拉抗撕裂膜的制造方法的制造装置，包括以下部件：

管状薄膜生产装置100，用于将聚烯烃类聚合物吹塑、激冷成型为管状薄膜；

同步拉伸装置200，用于将管状薄膜在纵向和横向上进行同步拉伸；

旋转剖切装置300，用于将拉伸后的管状薄膜以拉伸方向45°进行旋转剖切；

拉伸膜复合装置400，用于将剖切后的片状薄膜与拉伸后的管状薄膜复合成同性抗拉抗撕裂薄膜；

管状薄膜生产装置100、同步拉伸装置200、旋转剖切装置300、拉伸膜复合装置400依次设置。

参阅图3管状薄膜生产装置100包括塑料挤出机1、螺旋管胚机头2、冷却风环3、第一人字架5、牵引导向辊6、第一管胚水箱4、第一导向辊7、第一收卷滚筒10，螺旋管胚机头2安装在塑料挤出机1出口处，第一人字架5、牵引导向辊6均安装在第一管胚水箱4中，螺旋管胚机头2与牵引导向辊6之间依次设置有冷却风环3和第一人字架5，通过牵引导向辊6后的管状薄膜通过多个第一导向辊7后由第一收卷滚筒10收卷成型。塑料原料在塑料挤出机1内熔融塑化，通过圆形螺旋管胚机头2后再通过冷却风环3冷却，挤出塑料管胚4，管胚在第一管胚水箱4中的冷水中冷却，迅速结晶，定型，经过第一人字架5，一组牵引导向辊6，再依次通过第一导向辊7、8、9导向，由收卷成型10收卷成型。

参阅图4、图5所示，同步拉伸装置200包括放辊架11、过度辊12、输送辊组14、第二管胚水箱13、第二人字架18、下固定台15、丝杠17、上固定台19、拉伸辊组20、上牵引辊21、充气嘴管22、第二导向辊23、第二收卷滚筒24,放辊架11上的管状薄膜依次通过过渡辊12、输送滚组14、拉伸辊组20、上牵引辊21、第二导向辊23后由第二收卷滚筒24收卷，输送辊组14和下固定台15均安装在第二管胚水箱13中，充气嘴管22、上牵引辊21、上固定台19、下固定台15、输送辊组14由上至下依次层叠设置，上固定台19和下固定台15之间安装有丝杠17，拉伸辊组20安装在丝杠17上，第二人字架18连接在拉伸辊组20下部。

放辊架11上的管状薄膜通过过渡辊12，再通过输送辊组14，进入第二管胚水箱13中预热，然后进入拉伸机构；拉伸机构由下固定台15，丝杠17，第二人字架18，上固定台19，拉伸辊组20，上牵引辊21，充气扁嘴管22构成；参阅图4所示，首先由扁充气嘴管22对管状薄膜16进行充足空气，通过丝杠17旋转，将拉伸辊组20下移至图5所示的位置，对管状薄膜16进行压缩，压缩至原来高度的1/4—1/8，也就是对管胚进行横向拉伸，形成横向拉伸膜25，通过输送辊组14和拉伸辊组20之间的速度差来产生对管状薄膜16的纵向拉伸，这样，就实现了对管胚16的纵向、横向同步拉伸，形成双向拉伸膜26，通过第二导向辊23，最后由第二收卷滚筒24收卷。

参阅图6所示，旋转剖切装置300包括相对设置的第一固定架28、第二固定架27、旋转架29、第一拉伸膜辊子30、旋转辊轴31、斜向剖刀32、第三收卷滚筒34，第一固定架28与第二固定架27相对设置，且第一固定架28上安装有旋转架29、旋转架29中安装有可旋转的第一拉伸膜辊子30，第二固定架27上安装有旋转辊轴31，旋转辊轴31的轴线与旋转架29的旋转轴线重合，第一拉伸膜辊子30的轴线与旋转棍轴31的轴线垂直，斜向剖刀32的裁切方向与旋转辊轴31的轴线夹角为45°，被剖且后的片状薄膜由第三收卷滚筒34收集，第三收卷滚筒34轴线与斜向剖刀32的裁切方向垂直。

第一拉伸膜辊子30放置在旋转架29内，并套装在旋转轴31上，经过剖刀32沿旋转轴31呈 45°方向进行旋转剖切，旋转架29和旋转轴31同步运行，从而剖切成与原拉伸方向呈45度的双向拉伸膜33，最后由与旋转轴31呈45°的收卷机34收卷。

参阅图7所示，拉伸膜复合装置400包括第一放卷机35、第二放卷机36、加热装置37、导向轴38、复合辊组40、导向辊42、收卷机43，加热装置37设置在复合辊组40上部，第一放卷机35、第二放卷机36设置在加热装置37两侧，第一放卷机35、第二放卷机36与加热装置37之间均设置有导向轴38，导向轴38压向加热装置37上的加热表面，被复合辊组40复合后的抗拉抗撕裂薄膜通过导向辊42后由收卷机43收集。

其中，加热装置37上的加热表面涂有防粘连的特氟隆涂层。将旋转剖切好的同步拉伸膜和未经剖切的同步拉伸膜分别放在第一放卷机35和第二放卷机36上，经导向轴38转向，在加热装置37的表面进行接触式加热，迅速的熔融薄膜的表面，并在复合辊组40、41的压力作用下，复合在一起，形成各向同性抗拉抗撕裂膜。

优选的，加热装置37两侧的加热表面均为圆弧形。可通过调整导向轴38高度变化来调节薄膜与加热装置37接触面积。从而薄膜被加热的温度。

在本发明的一个具体实施例中，高密度聚乙烯HDPE经过挤出下吹塑水冷却形成直径ø300（直径一般在100—1000mm），厚2mm（厚度一般控制在0.1---5mm之间）的管状膜胚，在第二管胚水箱13（温度在最大结晶速度所需温度的±30℃）中进行加热，经过同步拉伸机构200进行同步拉伸，产生直径ø1800（直径一般控制在管胚直径的4-8倍），厚度0.1mm（厚度一般控制在原来管胚厚度的1/4—1/40之间），经过45°剖切，形成宽度1250-1300mm的斜向同步拉伸膜，与未经旋转剖切的薄膜两层复合（复合温度一般根据速度控制在熔融温度以上5—50℃之间）的，形成抗拉抗撕裂各向同性的薄膜。

在本发明的另一个具体实施例中，高密度聚乙烯MDPE经过挤出吹塑形成直径ø280（直径一般在100—1000mm），厚1.8mm（厚度一般控制在0.1---5mm之间）的管状膜胚，在第二管胚水箱13（温度在最大结晶速度所需温度的±30℃）中进行加热，经过同步拉伸机构200进行同步拉伸，产生直径ø1500（直径一般控制在管胚直径的4-8倍），厚度0.1mm（厚度一般控制在原来管胚厚度的1/4—1/40之间），经过45°剖切，形成宽度1050-1100mm的斜向同步拉伸膜，与未经旋转剖切的薄膜两层复合（复合温度一般根据速度控制在熔融温度以上5—50℃之间）的，形成抗拉抗撕裂各向同性的薄膜。

本发明的优点在于：本发明所阐述的各向同性抗拉抗撕裂膜重量轻，抗拉强度高，抗撕裂性能好，耐钉刺防漏效果好，经久耐用，在360°方向上综合性能几乎完全一致，明显优于前面所述其他专利所制造的单向拉伸膜复合的抗撕裂膜。

每层膜都是双向同步拉伸的，强度高，抗撕裂性好，两层则可以解决各向抗拉抗撕裂同性性能，强强结合，保证了材料在抗拉抗撕裂方面最大效能的发挥。

各向同性抗拉抗撕裂膜，只需要两层双向拉伸膜复合就可以取得各向同性的高强度抗拉抗撕裂的复合膜，比单向拉伸的膜复合更科学，也更经济。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何不经过创造性劳动想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求书所限定的保护范围为准。

Claims (9)

1.一种各向同性抗拉抗撕裂膜的制造方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、聚烯烃类聚合物经挤出吹塑、激冷成型为管状薄膜;

S2、将步骤S1中的管状薄膜同时在纵向和横向上进行同步拉伸；

S3、将步骤S2中拉伸后的薄膜以拉伸方向45°的角度裁切成片状薄膜；

S4、将步骤S3中的片状薄膜与步骤S2中拉伸后的薄膜进行加热复合。

2.根据权利要求1所述的各向同性抗拉抗撕裂膜的制造方法，其特征在于：所述步骤S2中，拉伸温度控制在最快结晶速度所需温度的±30℃范围内，纵横向拉伸倍率均在4~8之间。

3.根据权利要求1所述的各向同性抗拉抗撕裂膜的制造方法，其特征在于：复合温度为熔融温度以上5～50℃。

4.一种根据权利要求1所述各向同性抗拉抗撕裂膜的制造方法的制造装置，其特征在于：包括以下部件：

管状薄膜生产装置（100），用于将聚烯烃类聚合物吹塑、激冷成型为管状薄膜；

同步拉伸装置（200），用于将管状薄膜在纵向和横向上进行同步拉伸；

旋转剖切装置（300），用于将拉伸后的管状薄膜以拉伸方向45°进行旋转剖切；

拉伸膜复合装置（400），用于将剖切后的片状薄膜与拉伸后的管状薄膜复合成同性抗拉抗撕裂薄膜；

所述管状薄膜生产装置（100）、同步拉伸装置（200）、旋转剖切装置（300）、拉伸膜复合装置（400）依次设置。

5.根据权利要求4所述的制造装置，其特征在于：所述管状薄膜生产装置（100）包括塑料挤出机（1）、螺旋管胚机头（2）、冷却风环（3）、第一人字架（5）、牵引导向辊（6）、第一管胚水箱（4）、第一导向辊（7）、第一收卷滚筒（10），所述螺旋管胚机头（2）安装在所述塑料挤出机（1）出口处，所述第一人字架（5）、牵引导向辊（6）均安装在第一管胚水箱（4）中，所述螺旋管胚机头（2）与所述牵引导向辊（6）之间依次设置有所述冷却风环（3）和第一人字架（5），通过牵引导向辊（6）后的管状薄膜通过多个第一导向辊（7）后由第一收卷滚筒（10）收卷成型。

6.根据权利要求4所述的制造装置，其特征在于：所述同步拉伸装置（200）包括放辊架（11）、过度辊（12）、输送辊组（14）、第二管胚水箱（13）、第二人字架（18）、下固定台（15）、丝杠（17）、上固定台（19）、拉伸辊组（20）、上牵引辊（21）、充气嘴管（22）、第二导向辊（23）、第二收卷滚筒（24）,所述放辊架（11）上的管状薄膜依次通过过渡辊（12）、输送滚组（14）、拉伸辊组（20）、上牵引辊（21）、第二导向辊（23）后由第二收卷滚筒（24）收卷，所述输送辊组（14）和所述下固定台（15）均安装在所述第二管胚水箱（13）中，所述充气嘴管（22）、上牵引辊（21）、上固定台（19）、下固定台（15）、输送辊组（14）由上至下依次层叠设置，所述上固定台（19）和下固定台（15）之间安装有所述丝杠（17），所述拉伸辊组（20）安装在所述丝杠（17）上，所述第二人字架（18）连接在所述拉伸辊组（20）下部。

7.根据权利要求4所述的制造装置，其特征在于：所述旋转剖切装置（300）包括相对设置的第一固定架（28）、第二固定架（27）、旋转架（29）、第一拉伸膜辊子（30）、旋转辊轴（31）、斜向剖刀（32）、第三收卷滚筒（34），所述第一固定架（28）与所述第二固定架（27）相对设置，且所述第一固定架（28）上安装有所述旋转架（29）、所述旋转架（29）中安装有可旋转的第一拉伸膜辊子（30），所述第二固定架（27）上安装有所述旋转辊轴（31），所述旋转辊轴（31）的轴线与旋转架（29）的旋转轴线重合，所述第一拉伸膜辊子（30）的轴线与旋转棍轴（31）的轴线垂直，所述斜向剖刀（32）的裁切方向与旋转辊轴（31）的轴线夹角为45°，被剖且后的片状薄膜由第三收卷滚筒（34）收集，所述第三收卷滚筒（34）轴线与所述斜向剖刀（32）的裁切方向垂直。

8.根据权利要求4所述的制造装置，其特征在于：拉伸膜复合装置（400）包括第一放卷机（35）、第二放卷机（36）、加热装置（37）、导向轴（38）、复合辊组（40）、导向辊（42）、收卷机（43），所述加热装置（37）设置在复合辊组（40）上部，第一放卷机（35）、第二放卷机（36）设置在加热装置（37）两侧，第一放卷机（35）、第二放卷机（36）与加热装置（37）之间均设置有导向轴（38），所述导向轴（38）压向所述加热装置（37）上的加热表面，被复合辊组（40）复合后的抗拉抗撕裂薄膜通过导向辊（42）后由收卷机（43）收集。

9.根据权利要求8所述的制造装置，其特征在于：所述加热装置（37）两侧的加热表面均为圆弧形。