聚烯烴微孔透氣膜及其制備方法
【專利摘要】本發明公開了一種聚烯烴微孔透氣膜及其制備方法；所述微孔透氣膜由聚烯烴基材填充表面處理過的碳酸鈣填料，經流延擠出、拉伸、熱定型成膜工序制成。制備時，將聚烯烴和表面處理過的碳酸鈣填料共混擠出造粒，制得透氣粒子；該透氣粒子經流延擠出機擠壓熔融，保持熔體溫度在240～255℃，熔體經過流延機T型模頭的模唇間隙被連續不斷地擠出成薄膜；對該薄膜進行單軸向一步法或兩步法拉伸，拉伸比控制在1.5～2.5；將拉伸獲得的膜進行熱定型處理，熱定型溫度控制在70～85℃，即可。本發明的聚烯烴微孔透氣膜既能保證微孔透氣膜的高透氣性能和力學性能，同時不影響產品的加工性能，而且又提高了薄膜耐高溫高壓特性。
【專利說明】聚烯烴微孔透氣膜及其制備方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及透氣微孔膜的生產工藝【技術領域】，特別涉及一種具有高透氣性且耐高溫高壓的聚烯烴微孔透氣膜及其制備方法。本發明生產的材料，主要應用于一次性的醫療和特種工業防護產品，但不局限于以上應用。
【背景技術】
[0002]隨著醫療和特種工業防護技術的進步，一次性防護制品的使用量及使用范圍逐步擴大。為了滿足要有液體阻隔性、固體塵埃阻隔性、使用者得到的舒適感比不透氣材料所允許的更大同時控制產品成本的要求，以多層PP無紡布與高透氣性薄膜經噴膠法復合或涂膠法復合制成高透氣性多層復合材料的生產工藝被廣泛應用。
[0003]然而，以這種工藝生產的多層復合材料，在生產防護制品過程中，有個致命的弱點，那就是由于纖維是聚丙烯纖維材料，而復合使用的高透氣性薄膜材料普遍是以聚乙烯為基材填充無機填料，這兩種材料由于熔融溫度的不同，無法采用普通熔融縫合工藝生產防護制品，因為聚乙烯基材高透氣膜熔融溫度偏低，當處于普通熔融縫高溫高壓的工藝環境下易發生樹脂遷移致使透氣膜材熔斷、收縮型變，導致縫合部位強度太低極易滲漏，極端情況下發生復合材料破裂。長期以來，因高透氣性薄膜性能的原因致使此類多層復合材料生產的防護制品通常采用針式縫紉設備加工，因此難于避免縫紉加工時形成的針孔，而防護制品使用環境中的污染滲透物的直徑大都小于針孔直徑，污染微粒很輕易地通過針孔滲入污染穿著者，無法起到真正的防護作用。為解決上述缺點，加工過程中其縫合部位幾乎都采用了膠粘劑、膠粘帶等材料進行密封，一方面，使得防護制品重量增大，使用舒適性下降；另一方面，大量密封膠粘材料的使用，給防護制品引入了新的污染源，并極大的提高了防護制品的成本。
【發明內容】
[0004]本發明的目的在于克服上述因高透氣性薄膜不能滿足熔融縫合高溫高壓的工藝環境，造成選用針式縫紉設備加工后存在的諸多不足之處，提供一種既能保證聚烯烴微孔透氣膜的高透氣性能和力學性能，同時又不影響產品的加工性能，而且又提高了薄膜耐高溫高壓特性的聚烯烴微孔透氣膜及其制備方法；本發明生產得到的聚烯烴微孔透氣膜，主要應用于一次性的醫療和特種工業防護產品，但不局限于以上應用。
[0005]本發明的目的是通過以下技術方案來實現的:
[0006]第一方面，本發明涉及一種聚烯烴微孔透氣膜，所述微孔透氣膜由聚烯烴基材填充表面處理過的碳酸鈣 填料，經流延擠出、拉伸、熱定型成膜工序制成。
[0007]優選地，所述聚烯烴為無規共聚聚丙烯、線性低密度聚乙烯、低密度聚乙烯中的一種或幾種的混合物。
[0008]優選地，所述表面處理過的碳酸鈣填料為:將碳酸鈣和表面改性劑混合，形成的表面處理過的碳酸鈣填料；所述碳酸鈣和表面改性劑的重量比為100:1.0~2.0。[0009]優選地，所述表面改性劑為硬脂酸甘油酯或鈦酸酯。
[0010]第二方面，本發明涉及一種上述的聚烯烴微孔透氣膜的制備方法，所述方法包括如下步驟:
[0011]A、將聚烯烴和表面處理過的碳酸鈣填料共混擠出造粒，制得透氣粒子；
[0012]B、所述透氣粒子經流延擠出機擠壓熔融，保持熔體溫度在240~255°C，熔體經過流延機T型模頭的模唇間隙被連續不斷地擠出成薄膜；
[0013]C、對所述薄膜進行單軸向一步法或兩步法拉伸，拉伸比控制在1.5~2.5 ;
[0014]D、將拉伸獲得的膜進行熱定型處理，熱定型溫度控制在70~85°C，即得所述聚烯烴微孔透氣膜。
[0015]上述加工過程中，為了提高該共混體在微孔透氣膜制備中的加工性，需先把共混體通過雙螺桿擠出機擠出造粒形成顆粒狀共混物，簡稱透氣粒子，然后以擠出流延拉伸熱定型成膜工藝制成微孔透氣膜。最終制成的聚烯烴微孔透氣膜具有高透氣性且耐高溫高壓。
[0016]優選地,所述聚烯烴包括60~95重量份的無規共聚聚丙烯、5~25重量份的線性低密度聚乙烯以及O~15重量份的低密度聚乙烯；所述聚烯烴與表面處理過的碳酸鈣填料的重量比為100:100~250。
[0017]優選地，所述聚烯烴包括75~95重量份的無規共聚聚丙烯、5~15重量份的線性低密度聚乙烯以及O~5重量份的低密度聚乙烯；所述聚烯烴與表面處理過的碳酸鈣填料的重量比為100:150~200。該優選后的聚烯烴與表面處理過的碳酸鈣填料形成的共混體在微孔透氣膜制備過程中既不出現不均勻拉伸，也不產生`薄膜斷裂。
[0018]優選地，所述無規共聚聚丙烯的熔融指數為0.5~10g/10min，密度為0.890~
0.915g/cm3 ;所述線性低密度聚乙烯熔融指數為I~4g/10min，密度為0.915~0.940g/cm3 ;所述低密度聚乙烯熔融指數為2~7g/10min，密度為0.910~0.925g/cm3。
[0019]第三方面，本發明涉及一種上述的聚烯烴微孔透氣膜在制備一次性醫療和特種工業防護產品中的用途。
[0020]本發明與現有技術相比，具有如下有益效果:
[0021](I)本發明克服了傳統微孔透氣膜在普通熔融縫合工藝環境下無法耐受較高溫度、壓力及較長的壓合時間的弊病，通過對聚烯烴與碳酸鈣共混體組分的調整配合相適應的薄膜加工工藝既提高了微孔透氣膜在普通熔融縫合工藝中使用的工藝區間，又不影響薄膜的加工性能、透氣性能、薄膜外觀。
[0022](2)采用本發明制得的高透氣性且耐高溫高壓的聚烯烴微孔透氣膜其水蒸氣透過率不低于5000g/m2 *24h，最高可耐受170°C熱封封頭溫度、250KPa熱封封頭上下壓合壓力、
1.0sec熱封壓合時間的普通熔融縫合工藝環境，不發生薄膜熔斷、明顯的收縮形變、樹脂遷移致使的薄膜減薄。
[0023](3)采用本發明制得的微孔透氣膜生產的多層PP無紡布與高透氣性薄膜經噴膠法復合或涂膠法復合制成高透氣性多層復合材料因滿足普通熔融縫合工藝的生產條件從而無需再按傳統工藝方法生產防護制品，工藝流程中減少了縫制和膠粘密封的步驟，進而加快了制成品產出速度同時減少了人力與物耗的使用，產生了極大的經濟效益。
[0024]( 4 )微孔透氣膜價格低廉，在涉及普通熔融縫合工藝應用的產品中，采用本發明生產的微孔透氣膜可有選擇性的替代具有相似功能的功能性材料，如杜邦? Tyvek?，從而產生一定的經濟效益。
[0025](5)因普通微孔透氣膜耐溫性的局限，導致大部分多層復合透氣材料選擇基材時局限性較大，采用本發明生產的微孔透氣膜，將使多層復合透氣材料基材選擇面有極大的擴充。
【具體實施方式】
[0026]下面結合具體實施例對本發明進行詳細說明。以下實施例將有助于本領域的技術人員進一步理解本發明，但不以任何形式限制本發明。應當指出的是，對本領域的普通技術人員來說，在不脫離本發明構思的前提下，還可以做出若干變形和改進。這些都屬于本發明的保護范圍。
[0027]實施例1
[0028]本實施例涉及的聚烯烴微孔透氣膜由聚烯烴基材填充表面經涂覆方法處理過的碳酸鈣填料經擠出流延拉伸熱定型成膜工藝制成。從組分上來說，由無規共聚聚丙烯、線性低密度聚乙烯、低密度聚乙烯、表面經涂覆方法處理過的碳酸鈣填料共混體組成；其中，無規共聚聚丙烯的熔融指數為0.5~10g/10min，密度為0.890~0.915g/cm3 ;線性低密度聚乙烯的熔融指數為I~4g/10min，密度為0.915~0.940g/cm3 ;低密度聚乙烯的熔融指數為2~7g/10min，密度為0.910~0.925g/cm3 ;具體各組分用量如表1所示。
[0029]本實施例的聚烯烴微孔透氣膜的制備過程，具體包括如下步驟:
[0030]首先，使用一個高速混合機將碳酸鈣和表面改性劑以常用方法進行混合，形成表面經涂覆方法處理過的碳酸鈣填料，該操作的目的為改善碳酸鈣在聚烯烴樹脂體系中的分散，提高可加工性，減少碳酸鈣對薄膜性能的影響。所述的表面改性劑為硬脂酸甘油酯或鈦酸酯；所述的表面改性劑添加量以碳酸鈣為100重量份計，可為1.0~2.0重量份，本實施例中選用1.5重量份。
[0031]將改性后碳酸鈣與無規共聚聚丙烯、線性低密度聚乙烯、低密度聚乙烯按表1所述的組分比例置于高速混合機初混，再通過雙螺桿擠出機熔融共混擠出造粒，制備成適用于擠出流延拉伸熱定型成膜工藝的透氣粒子。
[0032]將通過上述步驟制得的透氣粒子送入單螺桿流延機，透氣粒子經流延擠出機擠壓熔融，保持熔體溫度在240~245°C，該熔體經過流延機T型模頭的模唇間隙被連續不斷地擠出成薄膜。將上述薄膜經單軸向2.0倍率兩步法拉伸。為更顯著地提高透氣性和降低熱收縮性，經上述拉伸獲得的膜需再經過熱定型處理，熱定型溫度控制在85°C。
[0033]對所制得基重為55gsm微孔透氣膜進行有關性能測試，結果見表1。
[0034]實施例2
[0035]本實施例涉及的聚烯烴微孔透氣膜及其制備方法同實施例1，所不同之處在于:
[0036]1、組分用量不同，具體見表1 ;
[0037]2、透氣粒子經流延擠出機擠壓熔融，保持熔體溫度在245~250°C ；
[0038]3、熱定型溫度控制在85°C ;
[0039]4、對薄膜進行單軸向兩步法拉伸，拉伸比控制在2.0。
[0040]對所制得基重為55gsm微孔透氣膜進行有關性能測試，結果見表1。[0041]實施例3
[0042]本實施例涉及的聚烯烴微孔透氣膜及其制備方法同實施例1，所不同之處在于:
[0043]1、組分用量不同,具體見表1 ;
[0044]2、透氣粒子經流延擠出機擠壓熔融，保持熔體溫度在250~255 °C ；
[0045]3、熱定型溫度控制在70°C ；
[0046]4、對薄膜進行單軸向兩步法拉伸，拉伸比控制在2.5。
[0047]對所制得基重為55gsm微孔透氣膜進行有關性能測試，結果見表1。 [0048]實施例4
[0049]本實施例涉及的聚烯烴微孔透氣膜及其制備方法同實施例1，所不同之處在于:
[0050]1、組分用量不同，具體見表1 ;
[0051]2、透氣粒子經流延擠出機擠壓熔融，保持熔體溫度在240~245 °C ；
[0052]3、熱定型溫度控制在80°C ;
[0053]4、對薄膜進行單軸向兩步法拉伸，拉伸比控制在2.5。
[0054]對所制得基重為55gsm微孔透氣膜進行有關性能測試，結果見表1。
[0055]實施例5
[0056]本實施例涉及的聚烯烴微孔透氣膜及其制備方法同實施例1，所不同之處在于:
[0057]1、組分用量不同，具體見表1 ;
[0058]2、透氣粒子經流延擠出機擠壓熔融，保持熔體溫度在245~250°C ；
[0059]3、熱定型溫度控制在70°C ；
[0060]4、對薄膜進行單軸向一步法拉伸，拉伸比控制在2.0。
[0061]對所制得基重為55gsm微孔透氣膜進行有關性能測試，結果見表1。
[0062]實施例6
[0063]本實施例涉及的聚烯烴微孔透氣膜及其制備方法同實施例1，所不同之處在于:
[0064]1、組分用量不同，具體見表1 ;
[0065]2、透氣粒子經流延擠出機擠壓熔融，保持熔體溫度在245~250°C ；
[0066]3、熱定型溫度控制在70°C ；
[0067]4、對薄膜進行單軸向一步法拉伸，拉伸比控制在1.5。
[0068]對所制得基重為55gsm微孔透氣膜進行有關性能測試，結果見表1。
[0069]對比例I
[0070]按照表1所示的重量比，將經表面改性劑改性后碳酸鈣(同實施例1)與線性低密度聚乙烯、低密度聚乙烯置于高速混合機初混，再通過雙螺桿擠出機熔融共混擠出造粒，制備成適用于擠出流延拉伸熱定型成膜工藝的透氣粒子。
[0071]將通過上述步驟制得的透氣粒子送入單螺桿流延機，透氣粒子經流延擠出機擠壓熔融，保持熔體溫度在230°C，該熔體經過流延機T型模頭的模唇間隙被連續不斷地擠出成薄膜。將上述薄膜進行單軸向兩步法拉伸，拉伸比控制在2.0，經上述拉伸獲得的膜再經過熱定型處理，熱定型溫度控制在80°C，所制得基重為55gsm微孔透氣膜進行有關性能測試，結果見表1。
[0072]表1
[0073]
【權利要求】
1.一種聚烯烴微孔透氣膜，其特征在于，所述微孔透氣膜由聚烯烴基材填充表面處理過的碳酸鈣填料，經流延擠出、拉伸、熱定型成膜工序制成。
2.如權利要求1所述的聚烯烴微孔透氣膜，其特征在于，所述聚烯烴為無規共聚聚丙烯、線性低密度聚乙烯、低密度聚乙烯中的一種或幾種的混合物。
3.如權利要求1所述的聚烯烴微孔透氣膜，其特征在于，所述表面處理過的碳酸鈣填料為:將碳酸鈣和表面改性劑混合，形成的表面處理過的碳酸鈣填料；所述碳酸鈣和表面改性劑的重量比為100:1.0~2.0。
4.如權利要求3所述的聚烯烴微孔透氣膜，其特征在于，所述表面改性劑為硬脂酸甘油酷或欽Ife酷。
5.一種如權利要求1~4中任一項所述的聚烯烴微孔透氣膜的制備方法，其特征在于，所述方法包括如下步驟: A、將聚烯烴和表面處理過的碳酸鈣填料共混擠出造粒，制得透氣粒子； B、所述透氣粒子經流延擠出機擠壓熔融，保持熔體溫度在240~255°C，熔體經過流延機T型模頭的模唇間隙被連續不斷地擠出成薄膜； C、對所述薄膜進行單軸向一步法或兩步法拉伸,拉伸比控制在1.5~2.5 ; D、將拉伸獲得的膜進行熱定型處理，熱定型溫度控制在70~85°C，即得所述聚烯烴微孔透氣膜。
6.如權利要求5所述的聚烯烴微孔透氣膜的制備方法，其特征在于，所述聚烯烴包括60~95重量份的無規共聚聚丙烯、5~25重量份的線性低密度聚乙烯以及O~15重量份的低密度聚乙烯；所述聚烯烴與表面處理過的碳酸鈣填料的重量比為100:100~250。
7.如權利要求6所述的聚烯烴微孔透氣膜的制備方法，其特征在于，所述聚烯烴包括75~95重量份的無規共聚聚丙烯、5~15重量份的線性低密度聚乙烯以及O~5重量份的低密度聚乙烯；所述聚烯烴與表面處理過的碳酸鈣填料的重量比為100:150~200。
8.如權利要求6所述的聚烯烴微孔透氣膜的制備方法，其特征在于，所述無規共聚聚丙烯的熔融指數為0.5~10g/10min，密度為0.890~0.915g/cm3 ;所述線性低密度聚乙烯熔融指數為I~4g/10min，密度為0.915~0.940g/cm3 ;所述低密度聚乙烯熔融指數為2~7g/10min,密度為 0.910 ~0.925g/cm3。
9.一種如權利要求1所述的聚烯烴微孔透氣膜在制備一次性醫療或特種工業防護產品中的用途。
【文檔編號】C08L23/14GK103739962SQ201410001930
【公開日】2014年4月23日 申請日期:2014年1月2日 優先權日:2014年1月2日
【發明者】許雍, 張愛華, 汪洋 申請人:上海紫華企業有限公司