一种微孔薄膜的制备设备及加工方法技术

一种微孔薄膜的制备设备及加工方法，所述设备包括机架及其上设置的放卷机、导向辊、收卷机、机械打孔机构、隧道式远红外烘箱。热收缩薄膜由放卷机输出，受导向辊导向后运动至针辊与垫辊之间，在针辊和垫辊向内滚动相切过程中，针辊表面钢针或硬质颗粒将位于针辊与垫辊相交处的热收缩薄膜压印成孔。随后，薄膜进入已预热至适宜温度的隧道式烘箱内。因热收缩薄膜具有热收缩性，因此发生纵向和横向收缩，使前述机械打孔所得孔径进一步缩小，并增加孔密度。再经过导向辊导向及冷却后，最终收卷在收卷机上。本发明专利技术可以大幅缩小物理机械法所得微孔薄膜的孔径及增加孔密度，快速有效地加工出各种不同孔径的微孔膜，且所得微孔的周边平滑无毛边。

Preparation and processing method of a microporous film

A preparation device and a processing method of a microporous film, the equipment includes a frame and a reel machine, a guide roller, a winding machine, a mechanical perforating mechanism and a tunnel type far infrared oven. The heat shrinkable film is output by the coiler, which is driven by the guiding roll and between the needle roller and the cushion roll. During the inward rolling of the needle roller and the cushion roll, the needle roller surface steel needle or hard particle will be pressed into the hole in the heat shrinkable film at the intersection of the needle roller and the cushion roll. Subsequently, the film enters the tunnel oven which has been preheated to a suitable temperature. Due to the thermal shrinkage of the heat shrinkable film, longitudinal and transverse shrinkage occurs, resulting in further narrowing of the apertures and the increase of pore density. After the guide roller is guided and cooled, the final winding is carried on the winding machine. The pore size and pore density of the microporous membrane obtained by the physical and mechanical method can be greatly reduced, and the microporous membranes with various pore sizes can be quickly and effectively processed, and the edges of the micropores are smooth and free of the edges.

【技术实现步骤摘要】
一种微孔薄膜的制备设备及加工方法
本专利技术公开了一种微孔薄膜的制备设备及加工方法，属于对成型热收缩塑料薄膜制品的后处理加工领域。
技术介绍
微孔膜是指孔径在5nm至1mm之间的多孔膜，随着经济的飞速发展，微孔膜的应用领域不断扩大，广泛应用于化工、食品、医疗、电子、纺织、劳动保护等各个领域。如：将微孔膜用于化工膜分离过程；透气不透水的微孔塑料薄膜用于食品包装；无纤维超微孔薄膜作为吸声材料应用于建筑声学工程中；0.5μm至2μm之间的尘粒是引起尘肺病的主要原因，利用微孔膜制成的口罩能够很好的过滤煤尘等颗粒；大部分的细菌粒度约为0.5μm，用0.4μm孔径的微孔膜几乎能滤除全部细菌，因此可利用微孔膜进行无菌控制；利用微孔膜进行果蔬气调包装，可以加强包装内外的气体交换，保持一定比例的气体浓度和湿度，延长果蔬的储存时间；使用微孔膜覆盖作物有纳雨补墒、通气调温、以及防虫传病毒病的功效。微孔直径范围根据不同的微孔制备加工技术而不同，微孔薄膜的制备加工技术主要有：机械穿孔技术、激光打孔技术、无机填料高聚物拉伸技术、半结晶高聚物拉伸技术、化学发泡技术、相转化法、径迹蚀刻法等。相对其他微孔薄膜加工技术而言，物理机械穿孔技术成本低，快速高效，容易大规模生产，但是其孔径相对较大，无法满足某些应用场景的需求。形状记忆高分子材料在加工成型为原始形状以后，在一定条件下可以暂时将自身的形状改变为第二形状并保持。只要将保持第二形状的形状记忆高分子材料暴露在适当的刺激条件之下，它又会迅速转变为加工成型的原始形状，就是形状记忆高分子材料的“记忆效应”。根据刺激形状记忆高分子产生形状转变的条件不同，又可以分为热致型，光致型，电致型，磁致型和化学感应型等五大类。目前研究的最多和应用最广泛的就是热致型形状记忆高分子材料。热收缩薄膜是热致型形状记忆高分子材料的具体应用实例。若将薄膜加热至高聚物的高弹态温度时，对薄膜进行拉伸，大分子链就会沿外力作用方向(拉伸方向)，进行有规则的定向排列。这时，对薄膜进行冷却，分子链段的定向就被冻结起来。当重新对薄膜进行加热时，由于分子链段的活动，高聚物有一种恢复其拉伸前尺寸的趋势(记忆功能)，被拉伸定向的薄膜产生应力松弛，已定向的薄膜发生解取向，薄膜就沿原来拉伸方向，收缩恢复到初始尺寸。薄膜的收缩性是在取向过程中薄膜受到的拉伸程度来决定的，热收缩率反映热收缩性能，分为纵向(MD)收缩率和横向(TD)收缩率。加热温度和时间是影响热收缩率的重要因素。聚烯烃类聚合物是目前研究最多的形状记忆热收缩材料，包括聚乙烯(PE)、乙烯-醋酸乙烯共聚物(EVA)、聚氯乙烯(PVC)和聚四氟乙烯(PTFE)等，其应用也最广泛。如今，热收缩材料已经发展成为包括热收缩套管、热收缩补口带、热收缩包装薄膜等几大类产品的巨大产业。
技术实现思路
本专利技术提供一种微孔薄膜的制备设备及加工方法，本专利技术将热收缩薄膜技术与物理机械微孔加工技术相结合，进一步缩小物理机械微孔加工技术所得微孔薄膜的孔径和孔距，满足应用要求。微孔薄膜的制备设备包括机架以及其上设置的放卷机、导向辊、收卷机、机械打孔机构、隧道式烘箱。放卷机由卷厚传感器、张力控制器和放料辊组成，料辊组成，张力控制器和放料辊由同步带连接，可以根据卷厚传感器的数据精确控制热收缩膜的放料张力。放卷机出料侧设有机械打孔机构，所述机械打孔机构包括针辊、垫辊和同步驱动机构，由同步驱动机构驱动针辊和垫辊相对转动，针辊面和垫辊面滚动相切。针辊表面设有硬质颗粒。针辊和垫辊的宽度略大于热收缩薄膜的宽度。机械打孔结构后设置隧道式烘箱，烘箱内设置多组远红外加热管和红外测温传感器。红外传感器用于实时测量烘箱内不同位置的热缩膜温度，多组红外加热管可独立控制，用于精确控制烘箱内不同部位热收缩膜的温度。收卷机由卷厚传感器、收料辊和线速度控制器组成，线速度控制器与收料辊由同步带连接，可根据卷厚传感器的数据精确控制收卷辊的转速，使热收缩膜的运动速度保持稳定。微孔薄膜的加工方法如下：热收缩薄膜由放卷机输出，受导向辊导向后运动至针辊与垫辊之间，在针辊和垫辊向内滚动相切过程中，针辊表面钢针或硬质颗粒便将位于针辊与垫辊相交处的热收缩薄膜刺出孔来。随后，薄膜在收卷机的带动下，以一定移动速度进入已预热至适宜温度的隧道式烘箱内。通过控制烘箱温度及热收缩薄膜的移动速度，调节薄膜的加热温度和时间，以达到所需的热收缩率。因热收缩薄膜具有热收缩性，因此发生纵向和横向收缩，使前述机械打孔所得孔径进一步缩小，并增加孔密度。再经过导向辊导向及冷却后，最终收卷在收卷机上。本专利技术的优点和有益效果在于，可以大幅缩小物理机械法所得微孔薄膜的孔径，并增加孔密度，快速有效地加工出各种不同孔径的微孔膜，且所得微孔的周边平滑无毛边；生产工艺简单，加工快速高效，与现有物理机械法微孔薄膜生产工艺兼容性好，且可以和现有的薄膜制造设备同步使用。附图说明图1是微孔薄膜制备设备的结构示意图。其中：1-1张力控制器，1-2放料辊，1-3卷厚传感器，1-4同步带，2导向辊，3-1针辊，3-2垫辊，3-3同步驱动机构，3-4同步带，4-1温控仪，4-2红外测温传感器，4-3远红外加热管，4-4隧道式烘箱箱体，5导向辊，6-1卷厚传感器，6-2收料辊，6-3线速度控制器，6-4同步带，7机架，8热收缩薄膜。图2是针辊表面钢针的扫描电子显微镜(SEM)照片。图3是0.03mm厚透明PVC热收缩薄膜经图2所示钢针打孔后的SEM照片。图4是图3所示薄膜在110℃加热30s后的SEM照片。图5是0.03mm厚透明PVC热收缩薄膜经正四棱锥金刚石压头打孔后的SEM照片。图6是图5所示薄膜在110℃加热30s后的SEM照片。具体实施方式下面结合附图对本专利技术做进一步说明。具体实施方式一：如图1所示，本实例描述的微孔薄膜制备设备，包括机架7以及其上设置的放卷机、导向辊、收卷机、机械打孔机构、隧道式远红外烘箱。放卷机由卷厚传感器1-3、张力控制器1-1和放料辊1-2组成，张力控制器1-1和放料辊1-2由同步带1-4连接，可以根据卷厚传感器1-3的数据精确控制热收缩薄膜8的放料张力。机械打孔机构包括针辊3-1、垫辊3-2和同步驱动机构3-3，针辊3-1和垫辊3-2由同步驱动机构3-3通过同步带3-4驱动同步相对转动，针辊3-1面和垫辊3-2面滚动相切。针辊3-1表面焊有密集排列的细钢针(见图2)，垫辊3-2为硬质材料上覆20μm厚硅胶层。针辊和垫辊的宽度略大于热收缩薄膜8的宽度。隧道式远红外烘箱稳定温区长度为3米，烘箱箱体4-4中的12根远红外加热管4-3平行排列于烘箱顶部和底部，并与隧道所在平面平行。每两根远红外加热管中间设置红外测温传感器4-2，用于实时测量烘箱内不同位置的热收缩薄膜温度。多组远红外加热管可通过温控仪4-1独立控制，用于精确控制烘箱内不同部位热收缩薄膜的温度。收卷机由卷厚传感器6-1、收料辊6-2和线速度控制器6-3组成，线速度控制器6-3与收料辊6-2由同步带6-4连接，可根据卷厚传感器6-1的数据精确控制收料辊6-2的转速，使热收缩薄膜的运动速度保持稳定。本方案的工作过程如下：0.03mm厚透明PVC热收缩薄膜由放卷机输出，受导向辊2导向后运动至针辊3-1与垫辊3-2之间，由同步驱动机本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种微孔薄膜制备设备，包括机架(7)、放卷机、导向辊、收卷机、机械打孔机构、隧道式远红外烘箱，其特征在于：放卷机由卷厚传感器(1‑3)、张力控制器(1‑1)和放料辊(1‑2)组成，张力控制器(1‑1)和放料辊(1‑2)由同步带(1‑4)连接，可以根据卷厚传感器(1‑3)的数据精确控制热收缩膜的放料张力；收卷机由卷厚传感器(6‑1)、收料辊(6‑2)和线速度控制器(6‑3)组成，线速度控制器(6‑3)与收料辊(6‑2)由同步带(6‑4)连接，可根据卷厚传感器(6‑1)的数据精确控制收料辊(6‑2)的转速，使热收缩膜的运动速度保持稳定；机械打孔机构包括针辊(3‑1)、垫辊(3‑2)和同步驱动机构(3‑3)；针辊(3‑1)和垫辊(3‑2)由同步驱动机构(3‑3)通过同步带(3‑4)驱动同步相对转动，针辊(3‑1)面和垫辊(3‑2)面滚动相切；针辊表面设有硬质颗粒；隧道式烘箱箱体(4‑4)内设置多组远红外加热管(4‑3)、红外测温传感器(4‑2)和温控仪(4‑1)；多组远红外加热管(4‑3)可通过温控仪(4‑1)独立控制。

【技术特征摘要】
1.一种微孔薄膜制备设备，包括机架(7)、放卷机、导向辊、收卷机、机械打孔机构、隧道式远红外烘箱，其特征在于：放卷机由卷厚传感器(1-3)、张力控制器(1-1)和放料辊(1-2)组成，张力控制器(1-1)和放料辊(1-2)由同步带(1-4)连接，可以根据卷厚传感器(1-3)的数据精确控制热收缩膜的放料张力；收卷机由卷厚传感器(6-1)、收料辊(6-2)和线速度控制器(6-3)组成，线速度控制器(6-3)与收料辊(6-2)由同步带(6-4)连接，可根据卷厚传感器(6-1)的数据精确控制收料辊(6-2)的转速，使热收缩膜的运动速度保持稳定；机械打孔机构包括针辊(3-1)、垫辊(3-2)和同步驱动机构(3-3)；针辊(3-1)和垫辊(3-2)由同步驱动机构(3-3)通过同步带(3-4)驱动同步相对转动，针辊(3-1)面和垫辊(3-2)面滚动相切；针辊表面设有硬质颗粒；隧道式烘箱箱体(4-4)内设置多组远红外加热管(4-3)、红外测温传感器(4-2)和温控仪(4-1)；多组远红外加热管(4-3)可通过温控仪(4-1)独立控制。2.根据权利要求1所述的一种微孔薄膜制备设备，其特征在于，硬质颗粒为钢针。3.根据权利要求1所述的一种微...

【专利技术属性】
技术研发人员：马硕远，
申请(专利权)人：马硕远，
类型：发明
国别省市：河北,13