專利名稱：一種梯度孔隙結(jié)構(gòu)透氣膜及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種梯度孔隙結(jié)構(gòu)透氣膜及其制造方法。
背景技術(shù)：
填充-拉伸透氣膜是一種將熱塑性聚合物與一定比例的剛性礦物填料混合、擠出流延或吹塑成填充薄膜，并經(jīng)縱向或雙向拉伸得到的微孔材料。這種透氣膜成孔的原理是填充薄膜在后拉伸時(shí)，聚合物/剛性填料弱接觸界面脫落剝離，塑性的聚合物(典型的聚合物是聚乙烯)在外力作用下延展在弱界面的應(yīng)力集中區(qū)誘導(dǎo)下形成三維貫穿的孔道。通過改變聚合物的牌號(hào)、填料顆粒(包括種類、大小和形貌)、填充量及流延和拉伸等工藝條件可以控制透氣膜的孔隙結(jié)構(gòu)與孔隙率。這種相互貫穿的孔隙結(jié)構(gòu)允許小分子氣態(tài)物質(zhì)透過 (如水蒸氣、空氣等)。如果采用疏水性聚烯烴作為聚合物原料，通過上述方法得到的透氣膜由于表面張力的作用液態(tài)水等極性液體將無法滲透，從而得到透氣不透水的特性?？紤]到生產(chǎn)成本、可加工性和使用性能等因素，聚烯烴常被用于制備透氣膜。一般認(rèn)為，聚乙烯透氣膜具備有透氣而不漏水的特點(diǎn)的同時(shí)，還具有良好的彈性、柔軟性、拉伸性能和延展性，已廣泛應(yīng)用于醫(yī)療衛(wèi)生、食品包裝、農(nóng)作物保鮮、建筑防水和水處理等領(lǐng)域。 在日常生活中，透氣膜用于個(gè)人衛(wèi)生用品(如嬰兒尿布、婦女衛(wèi)生巾等)。據(jù)有關(guān)機(jī)構(gòu)統(tǒng)計(jì)， 2005年我國(guó)一次性衛(wèi)生用品的銷售額約為159億元，其中婦女衛(wèi)生巾115億元，嬰兒尿布 38億元，成人失禁尿布6億元。在醫(yī)療領(lǐng)域，可制成醫(yī)用防護(hù)服、醫(yī)用床單、醫(yī)用隔離罩、一次性手術(shù)衣、一次性床墊等，歐美國(guó)家對(duì)于一次性隔離衣和手術(shù)衣和一次性防護(hù)服已經(jīng)相當(dāng)普及。關(guān)于普通型聚烯烴透氣膜的制備方法的報(bào)道已有許多。專利CN101747M8A公開了一種用于制備高強(qiáng)度聚烯烴透氣膜的復(fù)合物及其制備方法。由如下重量份數(shù)的組分組成聚烯烴樹脂35-65，微米級(jí)無機(jī)填料30-60，納米級(jí)無機(jī)填料1-10，抗氧劑0. 2-0. 5，加工助劑0. 1-1.0，偶聯(lián)劑0. 1-3.0。該專利通過填充納米無機(jī)粒子提高聚烯烴透氣膜的機(jī)械性能，生產(chǎn)時(shí)容易引起模口阻塞，透氣膜低孔率，從而降低了透氣性能，忽視了對(duì)于透氣膜輕量化的要求，同時(shí)在生產(chǎn)前需用偶聯(lián)劑對(duì)納米級(jí)無機(jī)填料進(jìn)行表面處理，進(jìn)一步增加了透氣膜的生產(chǎn)成本。專利CN101870389A公開了一種透氣性可調(diào)節(jié)、可熱成型的共擠薄膜。 該共擠薄膜至少包含A層塑料膜、B層可熱封塑料膜和具有透氣性的C層粘結(jié)塑料膜，其中 C層粘結(jié)塑料膜位于A層塑料膜與B層熱封塑料膜之間，在A層塑料膜與B層熱封塑料膜之間還可以插入其它塑料層，上述塑料膜通過共擠設(shè)備擠出成膜。專利CN1414900A公開了一種透氣彈性多層膜，它包含一層由第一彈性體與至少一種填料構(gòu)成的芯層和至少一層由第二彈性體構(gòu)成的皮層；其中，所述第一彈性體是聚烯烴，所述第二彈性體選自熱塑性聚氨酯、聚醚酰胺、嵌段共聚物，以及它們的組合物?；蛘咴诙鄬幽ど线€可以粘結(jié)上至少一層支持層。上述專利使用粘結(jié)塑料膜作為中間層粘結(jié)內(nèi)外兩表層膜，一方面如果粘結(jié)層要是過薄，會(huì)與內(nèi)外兩表層膜不能很好地復(fù)合，復(fù)合后會(huì)產(chǎn)生剔離，這就造成了該透氣膜容易在使用過程會(huì)產(chǎn)生內(nèi)外兩表層膜脫落，降低其物理機(jī)械性能，另一方面，如果粘結(jié)層過厚，粘結(jié)層可能會(huì)透過內(nèi)外兩表層膜，污染透氣膜兩表面。同時(shí)該膜過厚，引起透氣性差、不符合輕量化要求的問題，類似的專利還有CN1080192C等。為了提高透氣膜產(chǎn)品的柔軟性和降低生產(chǎn)成本，透氣膜輕量化已經(jīng)成為一種趨勢(shì)，韓國(guó)及國(guó)內(nèi)基本上采用的是20-22g/m2的透氣膜用于衛(wèi)生行業(yè)，同時(shí)鑒于透氣膜的“防水透氣”性能，要求透氣膜更高的孔率，使水汽更易滲透，提高使用舒適性。透氣膜的生產(chǎn)技術(shù)已經(jīng)是公知的，如專利CN101643559A公開了一種超薄、高透氣薄膜及其制備方法，類似的專利還有CN1014794B等。但是眾所周知，現(xiàn)有的填充_拉伸法制備的單層微孔透氣薄膜在制備輕量化透氣膜時(shí)存在如下缺點(diǎn)微孔薄膜的透氣性是通過改變硬質(zhì)礦物的填充率和牽伸比手段獲得，為了得到高透氣率的薄膜，往往需要提高透氣膜母料中硬質(zhì)填充粒子的含量或者是提高牽伸比，其結(jié)果是所獲得的薄膜表面的易破損產(chǎn)生缺陷，同時(shí)薄膜的中出現(xiàn)大量的大孔徑的孔洞，降低了薄膜的阻隔性能。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供了一種梯度孔隙結(jié)構(gòu)透氣膜及其制造方法，該方法是對(duì)現(xiàn)有透氣膜的制備方法的改進(jìn)并且以克服現(xiàn)有方法提高透氣膜透氣性的同時(shí)犧牲膜的防滲性和阻隔性的缺點(diǎn)為目標(biāo)。通過本發(fā)明方法生產(chǎn)的薄膜材料能保證膜材料高透氣性能的同時(shí)兼有優(yōu)異的阻隔性能，而且能滿足強(qiáng)度和輕量化要求。相比于現(xiàn)在普遍的單層透氣膜生產(chǎn)，大大降低了高破損、多缺陷的風(fēng)險(xiǎn)。為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案是
一種梯度孔隙結(jié)構(gòu)透氣膜，所述的透氣膜采用三層式結(jié)構(gòu)，每層結(jié)構(gòu)均以聚乙烯(PE) 和CaCO3S原料一起復(fù)合而成，且其上、中和下三層結(jié)構(gòu)具有不同的孔率，其中上層結(jié)構(gòu)孔率為40 50% ；中層結(jié)構(gòu)孔率為50 60% ；下層結(jié)構(gòu)孔率為60 70%。所述透氣膜由于聚乙烯(PE)和CaCO3之間的配比不同形成三層膜孔率不同；其中上層結(jié)構(gòu)聚乙烯(PE)和CaCO3之間的重量份比為45 50 ；中層結(jié)構(gòu)聚乙烯(PE)和CaCO3之間的重量份比為40 60 ；下層結(jié)構(gòu)聚乙烯(PE)和CaCO3之間的重量份比為30 :70。所述的聚乙烯(PE)采用線性低密度聚乙烯LLDPE (生產(chǎn)廠商是Exxonmobil)和低密度聚乙烯LDPE (生產(chǎn)廠商是Hanwha)。一種梯度孔隙結(jié)構(gòu)透氣膜的制作方法，其特征在于包括如下步驟
1)透氣膜母料造粒按上述三種不同比例分別獲取聚乙烯(PE)和CaCO3原料，并分別加入助劑后成為三種不同配比的母料配方，然后分別經(jīng)捏合擠出加熱塑化，冷卻切粒，脫水干燥，后制成三種不同比例的母料；所述的擠出步驟采用雙螺桿擠出機(jī)造粒，其中擠出機(jī)的加工溫度為加料段:110-180°C ；熔融段:140-2100C ；均化段:150-200°C ；模頭溫度 160-250°C。2)透氣膜擠出成型將步驟1)中三種不同比例的母料在計(jì)量喂料后從具有三層的分配器分流后經(jīng)模頭一起擠出、流延復(fù)合成較厚的樹脂片材，再經(jīng)過15-30°C的水冷卻、定型后進(jìn)入預(yù)熱環(huán)節(jié)，使片材在40-65°C溫度下預(yù)熱軟化，然后在60-75°C溫度下進(jìn)行單向拉伸，最后冷卻定型得到該種透氣膜；所述的成型步驟中擠出機(jī)的加工溫度為加料段:150-1900C ；熔融段:160-2500C ；均化段:180-250°C ；模頭溫度:200-250°C ；牽伸比150-300%ο所述的助劑采用塑性助劑和成膜助劑，且助劑的加入量占聚乙烯(PE)和CaCO3總重量的3%-5%。所述的塑性助劑采用010 (生產(chǎn)廠商Clariant)，成膜助劑采用聚乙烯蠟(生產(chǎn)廠胃 Clariant)0本發(fā)明的有益效果是(1)本發(fā)明制得的透氣膜孔隙結(jié)構(gòu)具有梯度分布，一側(cè)表面低孔隙結(jié)構(gòu)，保證了透氣膜高強(qiáng)度，相比于多層復(fù)合的透氣膜，具有輕量化的特點(diǎn)。內(nèi)部高孔隙結(jié)構(gòu)，使得透氣膜具有高的孔率，水氣更易滲透，提高使用舒適性。(2)該種透氣膜擠出成型時(shí)，經(jīng)精密設(shè)計(jì)的三層共擠出，實(shí)現(xiàn)了一次性擠出拉伸成型，生產(chǎn)工藝簡(jiǎn)單，大大提高了生產(chǎn)效率。綜上所述，本發(fā)明克服現(xiàn)有微孔透氣薄膜制造方法的缺點(diǎn)，解決現(xiàn)有工藝制備的透氣薄膜在薄膜阻隔性和透氣性之間的不可調(diào)和的矛盾；這種薄膜材料在保證高透氣性能的同時(shí)有優(yōu)異的阻隔性能，而且能滿足強(qiáng)度和輕量化要求。相比于現(xiàn)在普遍的單層透氣膜生產(chǎn)，大大降低了高破損、多缺陷的風(fēng)險(xiǎn)。這種具有三層結(jié)構(gòu)的微孔透氣膜可廣泛應(yīng)用于嬰兒紙尿褲、成人衛(wèi)生用品和醫(yī)療衛(wèi)生用材料，具有現(xiàn)實(shí)的經(jīng)濟(jì)效益。
具體實(shí)施例方式以下結(jié)合具體實(shí)施例更詳細(xì)地說明，但所述實(shí)施例不構(gòu)成對(duì)本發(fā)明的限制。實(shí)施例1
本實(shí)施例的一種梯度孔隙結(jié)構(gòu)透氣膜，其制造方法為1)透氣膜母料造粒其中各原料配比如下
母料1 第一層母料的原料及其重量份比見表1所示； 母料2 第二層母料的原料及其重量份比見表2所示； 母料3 第三層母料的原料及其重量份比見表3所示；
按上述三種不同比例分別獲取聚乙烯和CaCO3原料，并分別加入助劑后成為三種不同配比的母料配方，然后分別經(jīng)捏合擠出加熱塑化，冷卻切粒，脫水干燥，后制成三種不同比例的母料；所述的擠出步驟采用雙螺桿擠出機(jī)造粒，其中擠出機(jī)的加工溫度為加料段 110-180°C ；熔融段=140-2100C ；均化段:150-200°C ；模頭溫度160-250°C。2)透氣膜擠出成型將步驟1)中三種不同比例的母料在計(jì)量喂料后從具有三層的分配器分流后經(jīng)模頭一起擠出、流延復(fù)合成較厚的樹脂片材，再經(jīng)過15-30°C的水冷卻、 定型后進(jìn)入預(yù)熱環(huán)節(jié)，使片材在40-65°C溫度下預(yù)熱軟化，然后在60-75°C溫度下進(jìn)行單向拉伸，最后冷卻定型得到該種透氣膜；所述的成型步驟中擠出機(jī)的加工溫度為加料段 150-190°C ；熔融段:160-250°C ；均化段:180-250°C ；模頭溫度:200-250°C ；牽伸比150%。測(cè)試項(xiàng)目結(jié)果如表4所示，表4為實(shí)施例1的透氣膜性能指標(biāo)。實(shí)施例2
本實(shí)施例的制造工藝和原料配比與實(shí)施例1相同，唯一不同的是變牽伸比變?yōu)?00%， 透氣膜制備后的性能參數(shù)如下表5所示，表5為實(shí)施例2的透氣膜性能指標(biāo)。實(shí)施例3
本實(shí)施例的制造工藝和原料配比與實(shí)施例1相同，唯一不同的是變牽伸比變?yōu)?50%，
權(quán)利要求
1.一種梯度孔隙結(jié)構(gòu)透氣膜，其特征在于所述的透氣膜采用三層式結(jié)構(gòu)，每層結(jié)構(gòu)均以聚乙烯和CaCO3S原料一起復(fù)合而成，且其上、中和下三層結(jié)構(gòu)具有不同的孔率，其中上層結(jié)構(gòu)孔率為40 50% ；中層結(jié)構(gòu)孔率為50 60% ；下層結(jié)構(gòu)孔率為60 70%。
2.如權(quán)利要求1所述的一種梯度孔隙結(jié)構(gòu)透氣膜，其特征在于所述透氣膜由于聚乙烯和&0)3之間的配比不同形成三層膜孔率不同；其中上層結(jié)構(gòu)聚乙烯和CaCO3之間的重量份比為45 50沖層結(jié)構(gòu)聚乙烯和CaCO3之間的重量比份為40 60 ；下層結(jié)構(gòu)聚乙烯和CaCO3 之間的重量份比為30 :70。
3.如權(quán)利要求1或2所述的一種梯度孔隙結(jié)構(gòu)透氣膜，其特征在于所述的聚乙烯采用線性低密度聚乙烯和低密度聚乙烯。
4.一種如權(quán)利要求2所述的梯度孔隙結(jié)構(gòu)透氣膜的制作方法，其特征在于包括如下步驟1)透氣膜母料造粒按上述三種不同比例分別獲取聚乙烯和CaCO3原料，并分別加入助劑后成為三種不同配比的母料配方，然后分別經(jīng)捏合擠出加熱塑化，冷卻切粒，脫水干燥，后制成三種不同比例的母料；所述的擠出步驟采用雙螺桿擠出機(jī)造粒，其中擠出機(jī)的加工溫度為加料段110-180°C ；熔融段140-210°C ；均化段150-200°C ；模頭溫度 160-250°C ；2)透氣膜擠出成型將步驟1)中三種不同比例的母料在計(jì)量喂料后從具有三層的分配器分流后經(jīng)模頭一起擠出、流延復(fù)合成較厚的樹脂片材，再經(jīng)過15-30°C的水冷卻、 定型后進(jìn)入預(yù)熱環(huán)節(jié)，使片材在40-65°C溫度下預(yù)熱軟化，然后在60-75°C溫度下進(jìn)行單向拉伸，最后冷卻定型得到該種透氣膜；所述的成型步驟中擠出機(jī)的加工溫度為加料段:150-1900C ；熔融段:160-2500C ；均化段:180-250°C ；模頭溫度:200-250°C ；牽伸比 150-300%ο
5.如權(quán)利要求4所述的一種梯度孔隙結(jié)構(gòu)透氣膜的制作方法，其特征在于所述的助劑采用塑性助劑和成膜助劑，且助劑的加入量占聚乙烯和CaCO3總重量的3%-5%。
6.如權(quán)利要求5所述的一種梯度孔隙結(jié)構(gòu)透氣膜的制作方法，其特征在于所述的塑性助劑采用010，成膜助劑采用聚乙烯蠟。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種梯度孔隙結(jié)構(gòu)透氣膜及其制造方法，所述的透氣膜采用三層式結(jié)構(gòu)，每層結(jié)構(gòu)均以聚乙烯和CaCO3為原料一起復(fù)合而成，且其上、中和下三層結(jié)構(gòu)具有不同的孔率，其中上層結(jié)構(gòu)孔率為40～50%；中層結(jié)構(gòu)孔率為50～60%；下層結(jié)構(gòu)孔率為60～70%。本發(fā)明生產(chǎn)的薄膜材料在保證高透氣性能的同時(shí)有優(yōu)異的阻隔性能，而且能滿足強(qiáng)度和輕量化要求。相比于現(xiàn)在普遍的單層透氣膜生產(chǎn)，大大降低了高破損、多缺陷的風(fēng)險(xiǎn)。
文檔編號(hào)B32B27/32GK102555313SQ201210002490
公開日2012年7月11日 申請(qǐng)日期2012年1月6日 優(yōu)先權(quán)日2012年1月6日
發(fā)明者張 誠(chéng), 王建黎, 金華江 申請(qǐng)人:浙江越韓科技透氣材料有限公司