一種製備雙向拉伸的聚四氟乙烯薄膜的設備和方法
2023-10-06 13:43:59 1
專利名稱：一種製備雙向拉伸的聚四氟乙烯薄膜的設備和方法
技術領域：
本發明涉及一種製備雙向拉伸的聚四氟乙烯薄膜的設備和方法，該設備用於制 備包括聚四氟乙烯在內的單層或多層薄膜。
背景技術：
雙向拉伸的聚四氟乙烯薄膜通常採用以下方法進行製備聚四氟乙烯微粉十液體潤滑劑一混合一過篩一成熟一壓坯一推壓一擠出一壓延 成基帶一脫脂(或縱向拉伸)—擴幅一燒結定型(或固化)一成品膜。通常聚四氟乙烯基帶的脫脂採用單層餵入單節烘箱內，其中有三個平行排列的擴 幅輥，三輥的轉速不同，從而實現基帶的縱向拉伸，同時在一定溫度下可將液體潤 滑劑除去。傳統的聚四氟乙烯脫脂設備結構示意圖見附圖1。以前，擴幅採用如實用新型"塑料薄膜擴幅加熱固化裝置"(ZL99244710.0)中所 描述的裝置進行，其特點是採用滷素燈加熱、梯形擴幅導軌、導軌上薄膜夾持器為 布鋏、布鋏在布鋏鏈帶動下作圓周運動等。燒結定型通常在烘箱內進行，熱源為遠 紅外線矽板。這樣加工的薄膜往往均勻性差，微孔孔徑難以控制。為滿足特殊需要，本申請人發明了聚四氟乙烯/聚氨酯複合膜，並申請了專利"聚 氨酯/聚四氟乙烯共同拉伸複合膜的製備方法"(申請號03100830.5)，它是一種基 於聚四氟乙烯/聚氨酯共同擴幅和燒結定型的技術。發明了用於水除菌的聚四氟乙烯 微孔薄膜，申請了專利"一種用於水除菌的聚四氟乙烯微孔薄膜及其製備方法"(申 請號200410084446.3)，所涉及到的部分技術是採用多層聚四氟乙烯基帶同時餵入 脫脂單元、同時縱向拉伸、同時擴幅和燒結定型。另外，本申請人還發明了聚四氟 乙烯基帶與聚乙烯、聚丙烯、聚氨酯等熱塑性透溼薄膜同時餵入脫脂單元、同時縱 向拉伸、同時擴幅和燒結定型，加工聚四氟乙烯複合膜，用作防護材料。上述加工 的材料，採用傳統的工藝及設備已不能滿足需要。在此背景下，本發明發明了一種用於雙向拉伸的聚四氟乙烯薄膜加工工藝和設 備，該設備單元包括基帶餵入複合單元、縱向拉伸單元、橫向拉伸單元、固化定型 單元、冷卻單元五部分，可加工一層或多層薄膜，能耗低於傳統的設備，適用面廣, 生產效率高，且所製備的薄膜層間粘結好，不容易分層。 發明內容本發明的目的在於提供一種製備雙向拉伸的聚四氟乙烯薄膜的設備，該設備能 耗低於傳統的設備，可製備單層或多層聚四氟乙烯薄膜，薄膜層間粘結好，不容易 分層，適用面廣，生產效率高。本發明所提供的設備包括基帶餵入複合單元、縱向拉伸單元、橫向拉伸單元、 固化定型單元、冷卻單元五部分，其特徵在於所述的基帶餵入複合單元包括多層退膜裝置和複合裝置，退膜裝置為1~6層， 在複合輥L處疊合同時進入縱向拉伸單元；所述的縱向拉伸單元包括三節烘箱和9根平行的擴幅輥；所述的橫向拉伸單元、固化定型單元和冷卻單元在一臺帶布鋏導軌的橫向擴幅 裝置中進行，布鋏在布鋏鏈帶動下作圓周運動，速度可變頻控制在0 50米/分鐘， 該橫向擴幅裝置包括預熱段(A區)、橫向擴幅段(B區)、穩定段(C區)、固化定 型段(D區)和冷卻段(E區)，見附圖3。本發明所提供的設備的餵入複合單元和縱向拉伸單元的結構示意圖見附圖2。本發明所提供的設備，其中，所述的縱向拉伸單元中，烘箱採用電加熱，溫度 控制在80 280。C之間，每節烘箱溫度單獨控制；擴幅輥均為主動輥，輥外徑80~120 釐米，其速度在80 1200轉/分鐘之間可調。本發明中通過調節前後輥速度差，可使 基帶縱向拉伸2 15倍。本發明所提供的設備，其中所述的橫向拉伸單元中A區採用可控矽板加熱，表面溫度為300 80(TC，薄膜 在此區內寬度基本不變；B區、C區和D區在一密封保溫烘箱內；B區為梯形橫向拉幅區，箱體內溫度為80 25(TC;此區可通過電加熱和導熱油 加熱空氣實現控制，熱空氣經過上下兩層噴嘴對吹到薄膜上，以保證薄膜不致於吹 破或吹離軌道等，其薄膜經過此區將被拉伸2 15倍；C區為穩定區，溫度為120 250°C;薄膜經過此區幅寬保持不變，在上下熱風 作用下逐步使內部結構均勻化；D區為固化定型區，溫度控制在250 35(TC，薄膜固化定型時間為10 70秒鐘； 薄膜經過此區高溫處理後其幅寬、微孔等結構保持穩定，同時提高了薄膜的均勻性
和強度，此區採用上下對吹熱風加熱，熱風採用煤油燃燒器直接加熱空氣形成。 E區為薄膜冷卻區，在烘箱外邊，可通過風冷、冷水輥及自然冷卻方式使薄膜降 溫到室溫。本發明所提供的設備，其中所述的基帶餵入複合單元、縱向拉伸單元、橫向拉 伸單元、固化定型單元、冷卻單元五部分可單獨使用或組合使用。本發明的另一目的在於提供一種應用本發明所提供的設備製備雙向拉伸的聚四 氟乙烯薄膜的方法，其特徵在於，該方法包括如下步驟(1) 將聚四氟乙烯粉末按照本領域常用的方法加工成聚四氟乙烯基帶；(2) 將聚四氟乙烯基帶或多層聚四氟乙烯基帶或聚四氟乙烯基帶和熱塑性透溼 薄膜通過基帶餵入複合單元同時餵入，在複合輥L處進入縱向拉伸單元進行脫脂；(3) 將脫脂後的聚四氟乙烯基帶或多層聚四氟乙烯基帶或聚四氟乙烯基帶和熱 塑性透溼薄膜放入擴幅裝置上的布鋏上，在布鋏帶動下作圓周運動，並分別通過預 熱段A區、橫向擴幅段B區、穩定段C區、固化定型段D區和冷卻段E區五個階段後得到單層聚四氟乙烯微孔薄膜或多層聚四氟乙烯薄膜或聚四氟乙烯基帶/熱塑 性透溼薄膜。上述步驟2)中所述的縱向拉伸單元在三節烘箱中進行，烘箱採用電加熱，溫 度控制在80 28(TC之間，每節烘箱溫度單獨控制，烘箱中的擴幅輥均為主動輥，輥 外徑80-120釐米，其速度在80 1200轉/分鐘之間可調。上述步驟3)中布鋏速度為0 5 0米/分鐘，A區溫度控制在300 800。C， B 區溫度控制在80~250°C ， C區溫度控制在120 250°C ， D區溫度控制在250 350 °C，薄膜固化定型時間為10 70秒鐘。本發明所提供的設備和方法與傳統的設備和方法相比，具有如下優點-(1 )本發明所提供的設備生產效率高，能耗低；(2 )利用本發明所提供的設備和方法可加工多層聚四氟乙烯薄膜，所製成的薄 膜層間粘結好，不容易分層；(3) 利用本發明所提供的設備和方法可將多種薄膜複合拉伸，適應面廣；(4) 採用本發明所提供的設備和方法所製成的薄膜厚薄均勻、結構均勻，微孔 及幅寬可控。
圖1為傳統的聚四氟乙烯脫脂設備結構示意圖；6 圖2為本發明設備的餵入複合單元和縱向拉伸單元結構示意圖； 圖3為本發明設備的橫向擴幅裝置結構示意圖。
具體實施方式
以下為本發明的具體實施方式
，所述的實施例是為了進一步描述發明而不是限 制本發明。[實施例1]採用本發明設備製備單層聚四氟乙烯微孔薄膜 具體步驟如下1、 將聚四氟乙烯粉末按照本領域常用的方法加工成聚四氟乙烯基帶；2、 將聚四氟乙烯基帶通過基帶餵入複合單元餵入，在複合輥L處進入縱向拉伸 單元進行脫脂；3、 將脫脂後的聚四氟乙烯基帶放入擴幅裝置上的布鋏上，在布鋏帶動下作圓周 運動，並分別通過預熱段(A區)、橫向擴幅段(B區)、穩定段(C區)、固化定型 段(D區)和冷卻段(E區)五個階段後得到單層聚四氟乙烯微孔薄膜，其中布鋏速 度為30米/分鐘，A區溫度控制在6 0 (TC， B區溫度控制在180°C， C區溫度控 制在22 0 °C， D區溫度控制在31 (TC，薄膜固化定型時間為3 0秒鐘。所製成的聚四氟乙烯薄膜具有一定的防水透溼、防風保暖能力能力，可與織物 複合後製成各種防護材料。[實施例2]採用本發明設備製備雙層聚四氟乙烯微孔薄膜 具體步驟如下1、 將聚四氟乙烯粉末按照本領域常用的方法加工成聚四氟乙烯基帶；2、 將聚四氟乙烯基帶/聚四氟乙烯基帶通過基帶餵入複合單元同時餵入，在復 合輥L處疊合進入到縱向拉伸單元進行脫脂；3、 將脫脂後的雙層聚四氟乙烯基帶放入擴幅裝置上的布鋏上，在布鋏帶動下作 圓周運動，並分別通過預熱段(A區)、橫向擴幅段(B區)、穩定段(C區)、固化 定型段(D區)和冷卻段(E區)五個階段後得到雙層聚四氟乙烯微孔薄膜，其中布 鋏速度為2 0米/分鐘，A區溫度控制在5 0 (TC， B區溫度控制在l 5 (TC, C區 溫度控制在2 0 0'C， D區溫度控制在3 2(TC，薄膜固化定型時間為5 0秒鐘。所製成的雙層聚四氟乙烯薄膜5微米 15微米，孔隙率達到90%以上，透氣量
大可與織物或無紡布複合後製成各種粉塵過濾材料。[實施例3 ]採用本發明設備製備聚四氟乙烯/聚氨酯彈性薄膜 具體步驟如下1、 將聚四氟乙烯粉末按照本領域常用的方法加工成聚四氟乙烯基帶；2、 將聚四氟乙烯基帶和聚氨酯通過基帶餵入複合單元同時餵入，在複合輥L處 疊合進入縱向拉伸單元進行脫脂；3、 將脫脂後的聚四氟乙烯/聚氨酯基帶放入擴幅裝置上的布鋏上，聚氨酯部分朝 上，在布鋏帶動下作圓周運動，並分別通過預熱段(A區)、橫向擴幅段(B區)、 穩定段(C區)、固化定型段(D區)和冷卻段(E區)五個階段後得到聚四氟乙烯/ 聚氨酯彈性薄膜，其中布鋏速度為2 0米/分鐘，A區溫度控制在8 0 (TC， B區溫 度控制在2 1 (TC， C區溫度控制在2 5 (TC， D區溫度控制在3 5 (TC，薄膜固化 定型時間為45秒鐘。所製成的聚四氟乙烯/聚氨酯薄膜具有一定的彈性恢復能力，與針織品粘合後可 用於保暖內衣，與針刺無紡布粘合後可作為鞋靴、防寒服等的保暖層。[實施例4 ]採用本發明設備製備三層聚四氟乙烯/聚四氟乙烯/聚四氟乙烯薄膜 具體步驟如下1、 將聚四氟乙烯粉末按照本領域常用的方法加工成聚四氟乙烯基帶；2、 將三層聚四氟乙烯基帶通過基帶餵入複合單元同時餵入，在複合輥L處疊合 進入縱向拉伸單元進行脫脂；3、 將脫脂後的三層聚四氟乙烯基帶放入擴幅裝置上的布鋏上，在布鋏帶動下作 圓周運動，並分別通過預熱段(A區)、橫向擴幅段(B區)、穩定段(C區)、固化 定型段(D區)和冷卻段(E區)五個階段後得到三層聚四氟乙烯/聚四氟乙烯/聚四 氟乙烯薄膜，其中布鋏速度為9米/分鐘，A區溫度控制在3 0 (KC， B區溫度控制 在15(TC， C區溫度控制在190'C， D區溫度控制在29 0°C，薄膜固化定型時間 為70秒鐘。所加工的三層聚四氟乙烯薄膜孔徑小，可用於空氣和水體系除菌。
權利要求
1、一種製備雙向拉伸的聚四氟乙烯薄膜的設備，該設備包括基帶餵入複合單元、縱向拉伸單元、橫向拉伸單元、固化定型單元和冷卻單元五部分，其特徵在於所述的基帶餵入複合單元包括多層退膜裝置和複合裝置，退膜裝置為1～6層，在複合輥L處疊合同時進入縱向拉伸單元；所述的縱向拉伸單元包括三節烘箱和9根平行的擴幅輥；所述的橫向拉伸單元、固化定型單元和冷卻單元均在一臺帶布鋏導軌的橫向擴幅裝置中。
2、 根據權利要求l所述的設備，其特徵在於所述的橫向擴幅裝置包括預熱段A 區、橫向擴幅段B區、穩定段C區、固化定型段D區和冷卻段E區，其布鋏在布鋏 鏈帶動下作圓周運動，速度可控制在0 50米/分鐘，拉伸倍數為2 15倍。
3、 根據權利要求1所述的設備，其特徵在於所述的基帶餵入複合單元中的複合輥壓力為0.1 10kg/cm2。
4、 根據權利要求3所述的設備，其特徵在於所述的縱向拉伸單元在三節烘箱中進行，烘箱採用電加熱，溫度控制在80 28(TC之間，每節烘箱溫度單獨控制；擴幅輥 均為主動輥，輥外徑80~120釐米，其速度在80 1200轉/分鐘之間可調，縱向拉伸倍 數為2 15。
5、 根據權利要求2所述的設備，其特徵在於所述的A區採用可控矽板加熱，表面溫度可控300 80(TC; 所述的B區、C區和D區在一密封保溫烘箱內； 所述的B區為梯形橫向拉幅區，箱體內溫度為80~250°C ; 所述的C區為穩定區，此區溫度為120 250°C;所述的D區為固化定型區，溫度控制在250 35(TC，薄膜固化定型時間為10 70秒鐘，此區採用上下對吹熱風加熱，熱風採用煤油燃燒器直接加熱空氣形成；E區為薄膜冷卻區，在烘箱外邊，通過風冷、冷水輥或自然冷卻方式使薄膜降溫 到室溫。
6、 根據權利要求l-5任意一項所述的設備，其特徵在於所述的基帶餵入複合單元、 縱向拉伸單元、橫向拉伸單元、固化定型單元、冷卻單元五部分單獨使用。
7、 根據權利要求1 5任意一項所述的設備，其特徵在於所述的基帶餵入複合單元、 縱向拉伸單元、橫向拉伸單元、固化定型單元、冷卻單元五部分組合使用。
8、 一種應用如權利要求1 5任意一項所述的設備製備雙向拉伸的聚四氟乙烯薄膜的 方法，其特徵在於，該方法包括如下步驟1) 將聚四氟乙烯粉末按照本領域常用的方法加工成聚四氟乙烯基帶；2) 將聚四氟乙烯基帶或多層聚四氟乙烯基帶或聚四氟乙烯基帶和熱塑性透溼薄 膜通過基帶餵入複合單元同時餵入，在複合輥L處疊合進入縱向拉伸單元進行脫脂；3) 將脫脂後的聚四氟乙烯基帶或多層聚四氟乙烯基帶或聚四氟乙烯和熱塑性透 溼薄膜複合基帶放入擴幅裝置上的布鋏上，在布鋏帶動下作橫向拉伸，並分別通過 預熱段A區、橫向擴幅段B區、穩定段C區、固化定型段D區和冷卻段E區五個 階段後得到單層聚四氟乙烯微孔薄膜或多層聚四氟乙烯薄膜或聚四氟乙烯基帶/熱 塑性透溼薄膜。
9、 根據權利要求8所述的方法，其特徵在於步驟2)中所述的縱向拉伸單元在三 節烘箱中進行，烘箱採用電加熱，溫度控制在80 280'C之間，每節烘箱溫度單獨控 制，烘箱中的擴幅輥均為主動輥，輥外徑80 120釐米，其速度為80 1200轉/分鐘， 縱向拉伸倍數2 15倍。
10、 根據權利要求8或9所述的方法，其特徵在於步驟3)中布鋏速度為0 5 0米/分鐘，A區溫度控制在300 800°C， B區溫度控制在80~250°C ， C區溫度控 制在120 250°C， D區溫度控制在150 350°C，薄膜固化定型時間為10 70 秒鐘，橫向拉伸倍數為2 15倍。
全文摘要
本發明涉及一種製備雙向拉伸的聚四氟乙烯薄膜的設備和方法，該設備包括基帶餵入複合單元、縱向拉伸單元、橫向拉伸單元、固化定型單元和冷卻單元五部分。其中所述的基帶餵入複合單元為單層或多層基帶餵入；縱向拉伸單元包括三節烘箱和9根平行排列的擴幅輥；橫向拉伸和單元在固化定型烘箱內進行，確保薄膜均勻受熱。利用本發明所述的設備加工聚四氟乙烯薄膜的能耗低於傳統的加工設備，並可加工多層聚四氟乙烯薄膜，層間粘結好，不容易分層，適用面廣，生產效率高。
文檔編號B29C55/14GK101161446SQ20071019379
公開日2008年4月16日 申請日期2007年11月27日 優先權日2007年11月27日
發明者張建春, 巖 王, 郝新敏 申請人:中國人民解放軍總後勤部軍需裝備研究所;寧波澳泰克氟膜科技有限公司