CN86104079A - 改进型一步法塑料不织布的生产方法 - Google Patents

Abstract

本发明是对现有一步法和二步法塑料不织布成型方法的改进。已有一步法系挤出熔融轧花，纵、横向热拉伸、粘合一步成布，但制得的不织布纵、横向强度和花纹结构不一致，且不适用于聚乙烯塑料。而已有二步法，又有经、纬向网状丝直角正交组合机的结构复杂，经纬同步配位困难的缺点。

本发明系用聚烯烃为原料，经挤出成膜，切割，纵、横拉伸，顺向贴合热粘合制成具有纵横向强度和网格一致的直交塑料不织布的成塑方法。

Description

本发明是关于塑料不织布生产方法的新改进。详细地说，本发明是采用以高低密度聚乙烯为原料制成复合薄膜，经切割后，一部分作为纵向热拉伸，一部分作为横向热拉伸，从而分别制得纵向和横向具有网状结构的扁平丝，将经纬网状扁平丝，顺向相对贴合并热粘合制得具有纵横两向网格结构的塑料不织布的成型方法。

本发明所指的不织布是一种采用结晶性高分子聚合物为原料制成复合薄膜经过切割、拉伸而制得具有纵横向网状结构的扁丝，然后顺向积层粘合的一种不需经过纺纱、编织而成布的新型包装材料，这种不织布具有重量轻（50克/平方米）强度大、透气等特点，将它与纸、塑料薄膜、泡沫塑料、金属箔等复合后制成各种复合包装材料，使原来强度比较低的材料得到增强提高使用价值，广泛应用于化肥农药。特别是代替传统的牛皮纸水泥袋，从而可以节约大量的外汇和木材，并且可以减少水泥的破包率和包装成本。此外，与薄膜复合以后还可以用于育苗大棚、雨蓬等，其用途是十分广泛的。由于制造这种不织布，不需纺纱织布，从而可以大大简化工艺和设备，减少厂房面积和劳力，减少能耗和投资，而效率却比传统的编织机高50～100倍。

现有技术，例如美国专利号uspat371950的一步法等，其基本方法是，将热塑性塑料熔融挤出，然后分别通过一对轧花辊，其中一只刻有横向凹凸花纹和纵向凹凸花纹的轧花辊，另一只为光辊。辊内均通冷水冷却，分别制得具有横向凹凸花纹和纵向凹凸的花纹的网状薄膜，然后再分别经过横向扩幅拉伸和纵向单轴拉伸而制得纵、横向网状结构的扁丝。上述方法的另一实施方案是将挤出的熔融料通过一对具有斜向角度（45°）角的凹凸花纹的轧花辊，制得具有45°角的网状薄膜，然后先经纵向拉伸，接着又进行横向扩幅拉伸而制得了具有45°角的网状扁丝，将这种网状丝互成90°角相对贴合铺迭粘合成为45°偏角的直交不织布。这种偏角直交不织布不宜用作重包装制品，因为受到拉应力后，45°偏角产生的分力而使粘合后的两层扁丝相剥离。破坏了网状结构和不织布的完整性。以上方法通常称为一步法工艺。

但是上述的成型方法存在着以下的缺点：

1.现有融轧花工艺的一步法通常需要用粘合剂粘合，故工艺过程较复杂。

2.熔融轧花制得的凹凸花纹平膜其冷却方法必须十分注意，往往由于冷却不善而使平膜内部形成的球晶直径较大，影响了平膜的质量。

3.熔融轧花工艺，只适用于挤出平膜法工艺，不适用于管状膜法工艺。

4.熔融轧花形成的凹凸花纹不可能切割透彻见亮，往往凹进部分留有连接的薄膜，虽对拉伸无多大影响，但拉伸后的网状扁丝，外观欠佳，最为突出的问题是：用上述方法制得的不织布纵向和横向的网格结构和强度不一致，影响了使用范围。

现在已有采用以高低密度聚乙烯为原料，制成具有高低熔点的两层共挤出的复合薄膜，由于高低密度聚乙烯具有结构上的相似特点和较好的化学亲和力，故制成的复合薄膜具有较好的粘结力，而且由于熔点上的高低之差，例如低密度聚乙烯可在低于高密度聚乙烯20至30℃下熔化，而又可以冷却时瞬间凝固，从而解决了纵横向网状扁丝的粘合问题。加之以高密度聚乙烯为主要原料，具有较好的抗拉强度。

可惜的是这种原料还未见在一步法不织布成型方法中应用。但已经在二步法成型方法中成功地应用。所谓二步法就是只用一种复合薄膜，首先经过纵向切割，纵向单轴拉伸制得网状扁丝，第二步再将这种拉伸网状扁丝分别作为经向和纬向基材，用一台经纬直角正交组合机进行铺迭积层热粘合而制得不织布，这一方法首先由日本高分子加工研究所发明并获得专利权，其在美国的专利号为uspat    4052242，这一成功的发明为利用高密度聚乙烯为原料的不织布成型工艺打开了一个新的途经，这一方法就是新日本石油化学公司所用的制造“日石瓦力夫”割布的方法，这种二步法成型方法的最大优点，一是采用了高低密度聚乙烯复合膜的热粘合，二是可制得经纬向网格结构和强度一致的不织布。

但是现有二步法仍有以下的不足之处

1、由于经纬向的网状扁丝系经过拉伸变细变薄，因而当纬向切断输送和铺迭及粘合的过程中很容易被弄乱，而且经向和纬向同步配位动作较多，难以使组合铺迭的高速度进行。

2、经、纬组合机的结构较为复杂，在纬向切断和输送是依靠拈有粘性液体和浮动输送带拈起或借助于机械的方法进行直交铺迭，然后连续输送进入粘合辊进行热粘合，制成塑料不织布，同时还要将粘性液性洗去等过程故工序较复杂。

本发明旨在利用已有融轧花横向扩幅拉伸和纵向单轴拉伸一步法制不织布的高速度积层铺迭的特点，又利用了二步法中高低熔点的复合膜热粘合的优点，既克服现有一步法中塑料不织布的经纬向网格结构和强度不一致的缺点，又避开使用结构较为复杂的经纬直角正交组合机。由此可见本发明是对现有一步法和二步法工艺的一种改进。

本发明的基本方法是：

1、采用高密度聚乙烯（熔点约137℃）为主要原料，而低密度的聚乙烯（熔点105～110℃）作为粘合膜制成复合薄膜，具有高低熔点之差，这样在粘合时，就可以在粘合工序中克服使用化学粘合剂或热熔胶粘合剂成本高工序多的缺点。

2、利用横向扩幅拉伸与纵向单轴拉伸，然后纵横向网状扁丝连续一步顺向贴合，低熔点膜层在加热条件下首先熔化使经纬向网丝熔成一体，然后经过冷却固化后而使经、纬向网粘合起来成为塑料不织布。

3、本发明之纵横向拉伸的切割网状膜是用同一切割装置和刀具进行切割。故其网状结构的花纹完全相同，而且可以使横向的网膜和纵向网膜都是只经单轴拉伸取向就可使得制得的不织布经纬向强度一致和网格花纹一致。实施的方法是：供横向拉伸网状薄膜只是用纵向切割后切断成为一定宽度的一块块网状薄膜，将这种一块一块切断的网状膜。按九十度角转换方向，并输送进入到扩幅拉伸，这样实际上就使得纵横向都只是经过单轴取向拉伸。

4、由于将未拉伸的网状切割膜切块后进行九十度角换方向，故有挺括，幅面小，不易弄乱，比较二步法中用已拉伸的轻而薄的网状扁丝来方便得多，效率也高得多。这就为高速度生产提供了有利条件。

5、由于本发明的横向网状扁丝是在扩幅机夹子的夹持状态下与从扩幅机下部进入的，并处于拉紧状态的纵向网状扁丝沿着同一运行方向积层贴合。（即铺迭）然后又在此状态下加热使低熔点膜融化后经压合冷却凝固粘合成为塑料不织布，适当调整横向切割花纹和纵向的网格密度就可制得多种花样和多种产品的不织布。

本发明的主要特点是，它避免使用二步法中结构复杂的经纬组合机，同时又发挥了一步法中使纬向网在夹持状态下与其成直角正交的处于张力状态下的经向网的高速顺向贴合积层粘合从而保持了网格结构的规整性一致性，再次本发明纵横向拉伸都是只使用同一种复合膜和相同结构的切割花纹，故产品具有纵横强度一致。网格结构一致，因此本发明具有实用价值。

为了达到上述各项目的，本发明通过以下方法来实现：

1.原料选用：

上述高密度聚乙烯（HDPE）可以用国产辽阳化工厂的产品。牌号为GF7750或进口原料，例如日本产的5000S，西德原料GF7750等。几种原料技术参数如下：

牌号    熔融指数    密度    熔点℃    生产厂

GF7750    0.5-0.4    0.940-0.950    137    中国辽阳化工厂

5000S    0.75    0.955    135    日本

GF7750    0.5    0.95    137    西德赫斯特

要求HDPE原料有较高的分子量（10万左右）较窄的分子量分布范围。较小的密度梯度和较高结晶度。

LDPE一般可用国产的低密度聚乙烯，其熔点要求在105-110℃之间，MI在3～5之间，高低密度聚乙烯之间熔融粘度相接近。

2.制膜：

（1）为了制得两层共挤出的复合薄膜，除选择合适的原料之外，还应选择合理的机头结构和温控***。

（2）用共挤出吹塑工艺或挤出平膜工艺制成复合管状膜和复合平膜。

（3）管状膜应采用下吹法，经一次风环冷却再经水环冷却，平膜用直接水冷法，提高冷却效果，提高薄膜质量。

3.切割：

管状膜和平膜，均可以采用本人发明的“带刺型切割刀具”进行切割。

4.横向拉伸网膜块的切断换方向：

将上述已切割的网状膜中之一卷先在沿横向上用电热刀具切块成为规定宽度的网状膜块，然后通过换方向机构进入横向扩幅拉伸机。

横向网状膜块的切块和换向，可用以下两种方法。一是先将上述作为横向拉伸的纵向切割网状膜，按每隔160至180mm距离切断。并堆积成一定的高度（注意使低熔点一面朝下）然后换方向放置在扩幅拉伸机前端之添片槽内，由添片机将上述已换方向的网状膜块，一块接着一块地送入扩幅机的夹持带的夹子中，并迅速地被夹持住，进入预热区，此法叫间歇添片法，较为简单易行。

二是将上述已切割成纵向花纹的网状膜连续地送入旋转的电热切割刀具中，被切成相隔160至180mm的膜块，接着由输送带输送到末端，并通过斜板滑入到沿九十度角的换向输送的滑槽之中。然后迅速地被循环压持带压持住，进入到扩幅机两边的夹子带的夹子中被夹持，然后进入预热段，此法叫连续添片法。

5.为了使纵向和横向拉伸的网状膜的网状花纹结构完全相同，本发明推荐以下两种方法：第一种方法是管状膜法，将管状膜对折展平成为双层薄膜，一次双层切割成为一定花纹的双层网状膜。然后分上下两层，上层作为横向切块换向和横向扩幅拉伸，下层供纵向单轴拉伸。

第二种方法，是平膜法，用一组挤出机（二台）在稳定条件下挤出冷却后进行冷切割，收卷成卷，然后将二卷网状膜分别用作横向和纵向的拉伸网状膜。或者用二组挤出机（各二台）一组供横向拉伸，一组供纵向拉伸，使二组挤出速度、切割刀具花纹结构和刀具的旋转速度完全一致，同样可制得两组花纹一致的网状膜。

以上方法中以管状膜法更能取得花纹结构的完全一致。

6.为了达到拉伸倍数一致，从而使纵横向的网状扁丝的强度一致。横向的扩幅拉伸的倍数是固定的，只要调整纵向拉伸倍数就可以使拉伸后的纵横向拉伸网状扁丝的强度一致。

7.为了将作为横向拉伸的网状膜切割花纹由纵向切割花纹转换为横向的切割花纹，必须将纵向切割花纹的薄膜先沿横向切成宽度为160至180mm的一块块网状膜，然后进行九十度角换方向使切割花纹转换到沿横向排列，这样进行纵向单轴拉伸和向扩幅拉伸，都只是单轴拉伸。

图一所示就是这种切断和换向机构的示意图，已切割成纵向花纹的网状膜（1）由牵引辊（2）牵引放卷，经过输送带（3）进入合金钢刀具（6）合金钢刀具用电热器（7）加热，当网状膜通过刀具时，刀具由旋转架（5）旋转到切割的中心点（正位），网状膜在衬垫辊（8）和刀口之间被加热融化切断，切断的网膜块，由压持输送辊（10）的牵引而脱开网状膜卷。被切断的网状膜块由输送带（14）运送到输送带的末端，通过斜板（15）滑入横向输送槽（16）内。输送槽内设有横向输送带（18）当网膜块由斜板滑入横向输送槽时，即由输送带（18）输送离开横向槽，当网状块的一头输出横向槽后，即由一夹持输送带（25）夹持着向横向扩幅机输送，快速被扩幅机两边轨道上张开口子的夹持带（22）上的夹子夹持住，然后依次进入到预热段（38）扩幅拉伸段（39）、热定型段（40），而制得横向拉伸的网状扁平丝（41）。

当采用间歇添片法时，可按图二所示进行：网状膜的切块与上述方法完全相同，只是把切块的网块堆积到一定高度后，送入添片装置，（36）为装网块的堆积槽，由止逆（棘轮）的推动橡胶轮（29）的来回推动使网状膜块（35），一块一块地送入横向输送带（25），浮动辊（37）是可以升降的，当堆积网块低于输送带夹辊时，由浮动辊上升，将网块导入输送带（25）的，由输送带（25）和夹持输送带（27）使网状膜一块接着一块快速连续输送到扩幅机两边的夹子带（23）中间。同时网状块两侧分别被左右两夹子带（23）上的夹子（22）夹持住，並进入预热段（38）。扩幅拉伸段（39）和热定型段（40），而制得横向拉伸的网状扁丝（41）。

以下是本发明的实施方案举例：

实例一：由管状复合膜切割制纤的一步法成型方法：

如图三所示，将高、低密度聚乙烯（HDPE和LDPE）分别加入两台挤出机（43a和43b）。在外加热和螺杆的旋转磨擦下使塑料熔融并挤出进入到一只环形的共挤出机头（44）中挤出成为管状复合薄膜，经过冷却（45）并经过夹辊对折为双层膜（46），一次切割（47）然后在两边剖开成为上下两层的复合薄膜（48），下层切割网膜沿挤出方向进行纵向单轴热拉伸（52）制得纵向拉伸的网状扁平丝，而上层切割网膜，由45°角的导向辊（49）进行90°角的换向输送后在水平面上沿横向被切块（50），成为一块一块等宽的网膜块，然后通过槽型输送带，作90°角换向输送（51），而进入到横向扩幅拉伸机（53）。制得横向花纹的网状扁平丝。然后进入到热定型段与从下面进入的纵向拉伸的网状扁平丝沿前进方向顺向贴合此时纵向横向网成直角正交，相互贴合的低熔点膜层受热熔化成一体，经过冷却压合辊冷却（56），使纵、横向初步粘合成为不织布，离开扩幅机后需经过再次热粘合（55）、冷却（56）、切边（57）。收卷成为塑料不织布（58），这种不织布每平方米约重50克、宽度1100mm、厚度0.06至0.08mm，经纬密度6×6根/吋平方。

实例二、复合平膜法

将高低密度聚乙烯分别加入到二台挤出机（59a和59b）内，挤出之熔料进入到一只宽幅的衣架型共挤出机头（60）。挤出之平膜熔料立即进入到冷却水槽进行冷却（61），制得复合平膜，然后进行纵向花纹的切割（62），制成网状结构的切割薄膜收卷成筒。分别送往纵向和横向的拉伸机。上述已切割的网膜一卷在纵向拉伸的放卷轴上放卷，进入拉伸前的预热辊被加热到（95-110℃）后，进行热拉伸（65），经过上述纵向拉伸的网膜已成为延伸的网状扁平丝。并导入扩幅机的热定型段，与此同时，另一卷网状膜被送到换向切块输送机，进入到横向切断机进行切块（64），切块后的网膜被输送到切断机的末端，并落入换向输送槽，被换向输送带进行90°角换向，迅速离开换向输送槽，进入到横向扩幅机的夹子带始端立即被夹子夹持住，然后进行横向扩幅拉伸到一定的倍数后，进入到扩幅机之热定型段。此时从下面进入扩幅机热定型段的纵向网状扁丝，也同时进入热定型段，同时进行热定型。并使纵横向网的低熔点膜熔化，相对贴合，通过一对冷却压合辊压合和冷却使低熔点膜凝固而初步粘结成为塑料不织布。然后离开扩幅机进入到热合辊进行再热粘合，冷却、切边、收卷成为塑料不织布成品。

也可用二组挤出机（四台）分别制得花纹一致的切割网膜。然后分别按上述方法进行纵向和横向拉伸而一步制成不织布，用这种方法时，要注意使两套机组制得的网膜的网状花纹结构一致。

图一为横向网块的切断和换向输送示意图：

1.为切割的网膜;2.牵引辊;3.前置输送带;4.压缩弹簧;5.旋转轴;6.刀具;7.电热器;8.切割衬垫辊;9.止逆棘轮;10.引离辊;11.夹紧输送带;12.压辊;13.14.导向夹辊;15.斜向滑板;16.横向输送槽;17.已换向的网块;18.横向输送带;19.导辊;20.重块;21.引出导辊;22.夹子;23.夹子输送带;24.下导辊;25.夹持输送带;26.上导辊;38.预热段;39.扩幅段;40.热定型段;41.横向网状扁丝;42.冷却压合辊。

图二为间歇添片机示意图

27.输送带;28.添片推进轮;29.止逆棘轮;30.半周齿轮;31.推动条齿;32.推动滑杆;33.拉紧弹簧;34.滑槽;35.堆积槽;36.已换向的网块;37.升降浮动辊。

图三为实例一（管膜法）工艺流程示意图

43_a43_b.挤出;44.环形机头成膜;45.冷却;46.对折为双层复合膜;47.双层一次切割;48.两边剖开;49.90°角换向输送;50.横向切块;51.90°角再换向;52.经向单轴拉伸;53.横向扩幅拉伸;54.纵横贴合初粘合;55.热粘合;56.冷却;57.切边;58.不织布成品。

图四是实例二（平膜法）工艺流程示意图：

59.a59.b.挤出;60.衣架型机头成膜;61.冷却;62.切割63、纵向拉伸;64、切块;65、90°角换向输送，66、横向扩幅拉伸;67、纬向网状扁平丝;68、纵向网状扁平丝;69、连续贴合;70、热粘合;71、冷却;72、切边;73、不织布成品。

Claims (5)

1、一种由结晶性高分子聚合物制塑料不织布的改进型一步法成型方法，其特征在于纵、横向拉伸的网状扁平丝互成直角顺向积层贴合热粘合一步连续制得纵、横向网格花纹一致，强度一致的塑料不织布，

2、按照权利要求1所述的成型方法，其特征在于纵横向拉伸所用的切割制得的切割网状薄膜。而这种复合薄膜可以是平膜，也可以是管状膜。

3、按权利要求1、2所述的成型方法，其特征在于横向扩幅拉伸系由纵向切割花纹的网状膜进行切块，按九十度角换向输送进入扩幅机进行横向扩幅拉伸到与纵向相同的倍数。

4、按权利要求3所述的成型方法其特征在于横向拉伸的网膜直角换向系由一台带有快速旋转的电热切刀和由一台与切割机成九十度角的滑槽型输送机快速输送来完成。

5、按权利要求4所述的换向输送机，其特征是输送可以是连续的，也可以是间歇添片式的，但横向扩幅始终是连续的。

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