專利名稱：一種梯度孔隙結構透氣膜及其制造方法
技術領域：
本發明涉及一種梯度孔隙結構透氣膜及其制造方法。
背景技術：
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，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力集中區誘導下形成三維貫穿的孔道。通過改變聚合物的牌號、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構與孔隙率。這種相互貫穿的孔隙結構允許小分子氣態物質透過 (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水等極性液體將無法滲透，從而得到透氣不透水的特性。考慮到生產成本、可加工性和使用性能等因素，聚烯烴常被用于制備透氣膜。一般認為，聚乙烯透氣膜具備有透氣而不漏水的特點的同時，還具有良好的彈性、柔軟性、拉伸性能和延展性，已廣泛應用于醫療衛生、食品包裝、農作物保鮮、建筑防水和水處理等領域。 在日常生活中，透氣膜用于個人衛生用品(如嬰兒尿布、婦女衛生巾等)。據有關機構統計， 2005年我國一次性衛生用品的銷售額約為159億元，其中婦女衛生巾115億元，嬰兒尿布 38億元，成人失禁尿布6億元。在醫療領域，可制成醫用防護服、醫用床單、醫用隔離罩、一次性手術衣、一次性床墊等，歐美國家對于一次性隔離衣和手術衣和一次性防護服已經相當普及。關于普通型聚烯烴透氣膜的制備方法的報道已有許多。專利CN101747M8A公開了一種用于制備高強度聚烯烴透氣膜的復合物及其制備方法。由如下重量份數的組分組成聚烯烴樹脂35-65，微米級無機填料30-60，納米級無機填料1-10，抗氧劑0. 2-0. 5，加工助劑0. 1-1.0，偶聯劑0. 1-3.0。該專利通過填充納米無機粒子提高聚烯烴透氣膜的機械性能，生產時容易引起模口阻塞，透氣膜低孔率，從而降低了透氣性能，忽視了對于透氣膜輕量化的要求，同時在生產前需用偶聯劑對納米級無機填料進行表面處理，進一步增加了透氣膜的生產成本。專利CN101870389A公開了一種透氣性可調節、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層粘結塑料膜，其中 C層粘結塑料膜位于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成的芯層和至少一層由第二彈性體構成的皮層；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。或者在多層膜上還可以粘結上至少一層支持層。上述專利使用粘結塑料膜作為中間層粘結內外兩表層膜，一方面如果粘結層要是過薄，會與內外兩表層膜不能很好地復合，復合后會產生剔離，這就造成了該透氣膜容易在使用過程會產生內外兩表層膜脫落，降低其物理機械性能，另一方面，如果粘結層過厚，粘結層可能會透過內外兩表層膜，污染透氣膜兩表面。同時該膜過厚，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。為了提高透氣膜產品的柔軟性和降低生產成本，透氣膜輕量化已經成為一種趨勢，韓國及國內基本上采用的是20-22g/m2的透氣膜用于衛生行業，同時鑒于透氣膜的“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。透氣膜的生產技術已經是公知的，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存在如下缺點微孔薄膜的透氣性是通過改變硬質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填充粒子的含量或者是提高牽伸比，其結果是所獲得的薄膜表面的易破損產生缺陷，同時薄膜的中出現大量的大孔徑的孔洞，降低了薄膜的阻隔性能。

發明內容
本發明的目的在于提供了一種梯度孔隙結構透氣膜及其制造方法，該方法是對現有透氣膜的制備方法的改進并且以克服現有方法提高透氣膜透氣性的同時犧牲膜的防滲性和阻隔性的缺點為目標。通過本發明方法生產的薄膜材料能保證膜材料高透氣性能的同時兼有優異的阻隔性能，而且能滿足強度和輕量化要求。相比于現在普遍的單層透氣膜生產，大大降低了高破損、多缺陷的風險。為了達到上述目的，本發明的技術方案是
一種梯度孔隙結構透氣膜，所述的透氣膜采用三層式結構，每層結構均以聚乙烯(PE) 和CaCO3S原料一起復合而成，且其上、中和下三層結構具有不同的孔率，其中上層結構孔率為40 50% ；中層結構孔率為50 60% ；下層結構孔率為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；其中上層結構聚乙烯(PE)和CaCO3之間的重量份比為45 50 ；中層結構聚乙烯(PE)和CaCO3之間的重量份比為40 60 ；下層結構聚乙烯(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 (生產廠商是Exxonmobil)和低密度聚乙烯LDPE (生產廠商是Hanwha)。一種梯度孔隙結構透氣膜的制作方法，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造粒，其中擠出機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量喂料后從具有三層的分配器分流后經模頭一起擠出、流延復合成較厚的樹脂片材，再經過15-30°C的水冷卻、定型后進入預熱環節，使片材在40-65°C溫度下預熱軟化，然后在60-75°C溫度下進行單向拉伸，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 (生產廠商Clariant)，成膜助劑采用聚乙烯蠟(生產廠胃 Clariant)0本發明的有益效果是(1)本發明制得的透氣膜孔隙結構具有梯度分布，一側表面低孔隙結構，保證了透氣膜高強度，相比于多層復合的透氣膜，具有輕量化的特點。內部高孔隙結構，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，經精密設計的三層共擠出，實現了一次性擠出拉伸成型，生產工藝簡單，大大提高了生產效率。綜上所述，本發明克服現有微孔透氣薄膜制造方法的缺點，解決現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和的矛盾；這種薄膜材料在保證高透氣性能的同時有優異的阻隔性能，而且能滿足強度和輕量化要求。相比于現在普遍的單層透氣膜生產，大大降低了高破損、多缺陷的風險。這種具有三層結構的微孔透氣膜可廣泛應用于嬰兒紙尿褲、成人衛生用品和醫療衛生用材料，具有現實的經濟效益。
具體實施例方式以下結合具體實施例更詳細地說明，但所述實施例不構成對本發明的限制。實施例1
本實施例的一種梯度孔隙結構透氣膜，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造粒，其中擠出機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量喂料后從具有三層的分配器分流后經模頭一起擠出、流延復合成較厚的樹脂片材，再經過15-30°C的水冷卻、 定型后進入預熱環節，使片材在40-65°C溫度下預熱軟化，然后在60-75°C溫度下進行單向拉伸，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%。測試項目結果如表4所示，表4為實施例1的透氣膜性能指標。實施例2
本實施例的制造工藝和原料配比與實施例1相同，唯一不同的是變牽伸比變為200%， 透氣膜制備后的性能參數如下表5所示，表5為實施例2的透氣膜性能指標。實施例3
本實施例的制造工藝和原料配比與實施例1相同，唯一不同的是變牽伸比變為250%，
權利要求
1.一種梯度孔隙結構透氣膜，其特征在于所述的透氣膜采用三層式結構，每層結構均以聚乙烯和CaCO3S原料一起復合而成，且其上、中和下三層結構具有不同的孔率，其中上層結構孔率為40 50% ；中層結構孔率為50 60% ；下層結構孔率為60 70%。
2.如權利要求1所述的一種梯度孔隙結構透氣膜，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；其中上層結構聚乙烯和CaCO3之間的重量份比為45 50沖層結構聚乙烯和CaCO3之間的重量比份為40 60 ；下層結構聚乙烯和CaCO3 之間的重量份比為30 :70。
3.如權利要求1或2所述的一種梯度孔隙結構透氣膜，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。
4.一種如權利要求2所述的梯度孔隙結構透氣膜的制作方法，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造粒，其中擠出機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量喂料后從具有三層的分配器分流后經模頭一起擠出、流延復合成較厚的樹脂片材，再經過15-30°C的水冷卻、 定型后進入預熱環節，使片材在40-65°C溫度下預熱軟化，然后在60-75°C溫度下進行單向拉伸，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.如權利要求4所述的一種梯度孔隙結構透氣膜的制作方法，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.如權利要求5所述的一種梯度孔隙結構透氣膜的制作方法，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
本發明公開了一種梯度孔隙結構透氣膜及其制造方法，所述的透氣膜采用三層式結構，每層結構均以聚乙烯和CaCO3為原料一起復合而成，且其上、中和下三層結構具有不同的孔率，其中上層結構孔率為40～50%；中層結構孔率為50～60%；下層結構孔率為60～70%。本發明生產的薄膜材料在保證高透氣性能的同時有優異的阻隔性能，而且能滿足強度和輕量化要求。相比于現在普遍的單層透氣膜生產，大大降低了高破損、多缺陷的風險。
文檔編號B32B27/32GK102555313SQ201210002490
公開日2012年7月11日 申請日期2012年1月6日 優先權日2012年1月6日
發明者張 誠, 王建黎, 金華江 申請人:浙江越韓科技透氣材料有限公司