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CN111040279A - 一种聚烯烃微孔透气膜的制备方法 - Google Patents

一种聚烯烃微孔透气膜的制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种聚烯烃微孔透气膜的制备方法；本发明的方法在现有技术的基础上进行了工艺的改良，将流延工艺改为吹膜工艺，并且意外地发现，当采用特定配方的聚烯烃基材，且吹膜工艺采用特定的参数时能够获得基重更低，且仍保持优良的高透湿性能的微孔透气膜；不仅如此，还意外发现，本发明的聚烯烃微孔透气膜的耐静水压还有进一步提高，防渗漏性能更好，可更有效地保证卫生用品使用时的安全性。

Description

一种聚烯烃微孔透气膜的制备方法
技术领域
本发明涉及一种聚烯烃微孔透气膜的制备方法，属于有机高分子薄膜技术领域。
背景技术
近年来，各类个人卫生用品使用越来越普及；卫生用品中使用具有调节湿度作用的底膜即聚烯烃微孔透气膜也越来越普及；主要的目的是改善卫生用品使用时的潮湿闷热感。
中国专利CN106397918B公开了一种高透湿聚烯烃微孔透气膜，其实现了基重范围18～25gsm，并且在GB/T 1037测试中水蒸气透过率可达8000g/m2·24h以上，该膜首小时水蒸气透过率可达到1000g/m2·h。该高透湿聚烯烃微孔透气膜针对卫生用品的使用环境，有效提升了卫生用品的湿度调节能力，改善了使用者的使用体验。
然而，在目前的“限塑”、“减塑”的大环境下，降低塑料制品使用量的需求愈发突出，卫生用品也不例外。因此，在不降低材料性能的前提下，聚烯烃微孔透气膜能否降低克重(也称基重)，减少塑料使用量，成为了卫生用品企业的迫切诉求。
综上，针对聚烯烃微孔透气膜，如何在保持高透湿性能的同时，降低基重，减少塑料使用量，是本领域亟待解决的技术问题。
发明内容
为了解决上述技术问题，本发明一方面提供了一种聚烯烃微孔透气膜的制备方法，其中，
该制备方法包括以下步骤：
步骤1)，共混挤出：将聚烯烃基材与无机填料按照9:11～1:1的重量比混合，经共混挤出工艺制得复合材料，再造粒工艺获得复合材料颗粒；
所述聚烯烃基材为茂金属聚乙烯与线性低密度聚乙烯按照重量比1:1的混合物；所述茂金属聚乙烯的熔融指数为0.25～1.5g/10min，密度为0.918～0.927g/cm3；所述线性低密度聚乙烯的熔融指数为0.8～1g/10min，密度为0.917～0.935g/cm3；
所述无机填料为碳酸钙、氧化钙、氢氧化钙或二氧化钛中的一种或几种的混合物；且所述无机填料的98％以上颗粒的粒径分布于1～8μm；
步骤2)，吹膜挤出：将步骤1)获得的所述复合材料颗粒，经吹膜挤出工艺制得薄膜；其中，所述吹膜挤出工艺的熔融阶段的熔体温度为200～230℃；
步骤3)，拉伸：将步骤2)获得的所述薄膜进行单轴向一步法拉伸，拉伸比为3.1～5.5；
步骤4)，高温热定型处理：将步骤3)获得的经拉伸后的薄膜进行高温热定型处理，且处理温度控制在100～120℃，即获得所述的聚烯烃微孔透气膜。
优选的，所述无机填料为碳酸钙和二氧化钛按照重量比50：1的混合物。
本发明还一方面提供了上述制备方法获得的聚烯烃微孔透气膜在一次性卫生用品中的应用。
优选的，所述聚烯烃微孔透气膜作为防渗漏底膜或防渗漏功能层应用于一次性卫生用品中。
优选的，所述一次性卫生用品包括卫生巾、卫生护垫、婴儿尿裤、拉拉裤、尿片、成人尿裤、一次性床垫、失禁垫、护理垫或防溢乳垫。
本发明的聚烯烃微孔透气膜的制备方法，在现有技术的基础上进行了工艺的改良，将流延工艺改为吹膜工艺，并且意外地发现，当采用特定配方的聚烯烃基材，且吹膜工艺采用特定的参数时能够获得基重更低，且仍保持优良的高透湿性能的微孔透气膜；不仅如此，还意外发现，本发明的聚烯烃微孔透气膜的耐静水压还有进一步提高，防渗漏性能更好，可更有效地保证卫生用品使用时的安全性。
具体实施方式
以下通过实施例对本发明作进一步的说明，但本发明并不限于这些具体实施方式。
实施例1-3
本实施例的聚烯烃微孔透气膜的制备过程如下：
步骤1)，共混挤出：将聚烯烃基材与无机填料按照1:1的重量比混合，经共混挤出工艺制得复合材料，再造粒工艺获得复合材料颗粒；
实施例1-3使用的聚烯烃基材为茂金属聚乙烯与线性低密度聚乙烯按照重量比1:1的混合物；其中，茂金属聚乙烯的熔融指数为1.3g/10min，密度为0.927g/cm3，为购自Exxon公司的Exceed系列产品；线性低密度聚乙烯的熔融指数为1.0g/10min，密度为0.930g/cm3，为购自DOW公司的DOWLEX系列产品；
实施例1-3使用的无机填料为碳酸钙和二氧化钛按照重量比50：1的混合物，且无机填料的98％以上颗粒的粒径分布于1～8μm，为购自Imerys公司的Filmlink系列产品。
步骤2)，吹膜挤出：将步骤1)获得的复合材料颗粒，经吹膜挤出工艺制得薄膜；其中，吹膜挤出工艺的熔融阶段的熔体温度为200-230℃；具体的，将复合材料颗粒送入吹膜挤出机进行挤压熔融，熔体经过吹膜机环型模头的模唇间隙连续不断地挤出成薄膜；
步骤3)，拉伸：将步骤2)获得的薄膜进行单轴向一步法拉伸；
步骤4)，高温热定型处理：将步骤3)获得的经拉伸后的薄膜进行高温热定型处理，且处理温度控制在约为100-120℃，即获得聚烯烃微孔透气膜；
实施例1，上述步骤3)中，拉伸比约为5.5，制得基重为10gsm的微孔透气膜；
实施例2，上述步骤3)中，拉伸比约为4.5，制得基重为12gsm的微孔透气膜；
实施例3，上述步骤3)中，拉伸比约为3.5，制得基重为15gsm的微孔透气膜；
分别对上述实施例1-3的制得的微孔透气膜进行有关性能测试。
实施例4-6
本实施例的聚烯烃微孔透气膜的制备过程如下：
步骤1)，共混挤出：将聚烯烃基材与无机填料按照9:11的重量比混合，经共混挤出工艺制得复合材料，再造粒工艺获得复合材料颗粒；
实施例4-6使用的聚烯烃基材为茂金属聚乙烯与线性低密度聚乙烯按照重量比1:1的混合物；其中，茂金属聚乙烯的熔融指数为0.5g/10min，密度为0.920g/cm3，为购自Exxon公司的Exceed系列产品；线性低密度聚乙烯的熔融指数为0.85g/10min，密度为0.926g/cm3，为购自DOW公司的ELITE系列产品；
实施例4-6使用的无机填料为碳酸钙和二氧化钛按照重量比50：1的混合物，且无机填料的98％以上颗粒的粒径分布于1～8μm，为购自Imerys公司的Filmlink系列产品。
步骤2)，吹膜挤出：将步骤1)获得的复合材料颗粒，经吹膜挤出工艺制得薄膜；其中，吹膜挤出工艺的熔融阶段的熔体温度约为200-230℃；具体的，将复合材料颗粒送入吹膜挤出机进行挤压熔融，熔体经过吹膜机环型模头的模唇间隙连续不断地挤出成薄膜；
步骤3)，拉伸：将步骤2)获得的薄膜进行单轴向一步法拉伸；
步骤4)，高温热定型处理：将步骤3)获得的经拉伸后的薄膜进行高温热定型处理，且处理温度控制在约为100-120℃，即获得聚烯烃微孔透气膜。
实施例4，上述步骤3)中，拉伸比约为5.0，制得基重为10gsm的微孔透气膜；
实施例5，上述步骤3)中，拉伸比约为4.1，制得基重为12gsm的微孔透气膜；
实施例6，上述步骤3)中，拉伸比约为3.5，制得基重为15gsm的微孔透气膜；
分别对上述实施例4-6的制得的微孔透气膜进行有关性能测试。
对比例1
中国专利CN106397918B公开文件中的实施例1制备获得的聚烯烃微孔透气膜(基重为18gsm)。
对比例2
采用中国专利CN106397918B公开文件中的实施例1的制备方法，调整拉伸比，制备获得基重为15gsm的微孔透气膜。
另注：采用中国专利CN106397918B公开文件中的实施例1的制备方法，调整拉伸比，尝试着制备基重为10和12gsm的微孔透气膜，但因拉伸过度，薄膜断裂；因而，尝试失败，无法制备出合格的产品。
对比例3
采用常规原料(广州合诚化学有限公司生产的Touch343BF01型号的聚烯烃基材)，按照上述实施例1的制备方法，且拉伸比约为4.5，制得基重为15gsm的微孔透气膜。
对上述实施例1-6和对比例1-3进行水蒸气透过率检测(根据GB1037测试)、渗透测试一(单次挤压渗透测试法)、渗透测试二(多次挤压渗透测试法)以及耐静水压检测(根据GB/T 4744测试)。
其中，单次挤压渗透测试法和多次挤压渗透测试法的具体操作可以参见中国专利CN106397918B公开文件，具体不再赘述。
检测结果参见下表1。
表1
Figure BDA0002340918700000051
Figure BDA0002340918700000061
从上述表1的结果可以看出，首先，对比例1和对比例2都采用了中国专利CN106397918B公开文件中的实施例1的制备方法，其中，对比例2通过调整拉伸比制备出了基重更低的微孔透气膜(从对比例1的18gsm下降到了对比例2的15gsm)，但由于基重下降，薄膜更薄了，其抗渗漏性能受到影响(对比例2的微孔透气膜的渗漏测试一及渗漏测试二的结果都非常差，均劣于对比例1)。
不仅如此，若在对比例1和2的方法基础上制备基重为10和12gsm的微孔透气膜，薄膜因拉伸过度而断裂，无法制备出合格的产品。
因此，这说明，在中国专利CN106397918B所公开的技术方案基础之上很难通过再拉伸的方式降低基重了，如果降低基重则必然会带来抗渗漏性能的下降，甚至薄膜的断裂。
本申请的发明人也曾尝试着将中国专利CN106397918B所公开的技术方案中的流延工艺改为吹膜工艺，但发现行不通(获得的微孔透气膜产品的质量和性能与对比例1和2的相比更差)；本申请的发明人在原材料、工艺、以及工艺参数上进行了多方面的调整和尝试，意外地发现，当采用特定配方的聚烯烃基材，吹膜工艺采用特定的参数时能够获得基重更低，且仍保持优良的高透湿性能的微孔透气膜。
参见表1，本发明通过改进工艺获得的实施例1-6的微孔透气膜与对比例1的微孔透气膜(18gsm)相比，基重下降了，但高透湿性能并未下降(实施例1-6的微孔透气膜的水蒸气透过率可达8000g/m2·24h以上，首小时水蒸气透过率可达到1000g/m2·h，达到和对比例1持平的水平)。
若将本发明实施例3和6的微孔透气膜与对比例2和3进行比较，虽然都具有15gsm的基重，但本发明实施例3和6具有更佳的高透湿性能。
另外，本发明实施例1-6的微孔透气膜与对比例1的微孔透气膜(18gsm)相比，薄膜更薄了(基重下降了)；按本领域的常理和公识，薄膜变薄，耐静水压一般会下降，薄膜更容易出现渗透的情况。
然而，本申请发明人意外地发现，本发明实施例1-6的微孔透气膜的耐静水压还有进一步提高；参见表1，本发明实施例1-6的微孔透气膜的耐静水压为80～100cm/H2O，高于现有技术对比例1-3的50-70cm/H2O。
综上，本发明实施例1-6的微孔透气膜，与现有技术的微孔透气膜相比，在保持高透湿性能的同时，基重更低，并且耐静水压还有进一步提高，防渗漏性能更好，可更有效地保证卫生用品使用时的安全性。
应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施方式中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。
上文所列出的一系列的详细说明仅仅是针对本发明的可行性实施方式的具体说明，它们并非用以限制本发明的保护范围，凡未脱离本发明技艺精神所作的等效实施方式或变更均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种聚烯烃微孔透气膜的制备方法，其特征在于：
该制备方法包括以下步骤：
步骤1)，共混挤出：将聚烯烃基材与无机填料按照9:11～1:1的重量比混合，经共混挤出工艺制得复合材料，再造粒工艺获得复合材料颗粒；
所述聚烯烃基材为茂金属聚乙烯与线性低密度聚乙烯按照重量比1:1的混合物；所述茂金属聚乙烯的熔融指数为0.25～1.5g/10min，密度为0.918～0.927g/cm3；所述线性低密度聚乙烯的熔融指数为0.8～1g/10min，密度为0.917～0.935g/cm3；
所述无机填料为碳酸钙、氧化钙、氢氧化钙或二氧化钛中的一种或几种的混合物；且所述无机填料的98％以上颗粒的粒径分布于1～8μm；
步骤2)，吹膜挤出：将步骤1)获得的所述复合材料颗粒，经吹膜挤出工艺制得薄膜；其中，所述吹膜挤出工艺的熔融阶段的熔体温度为200～230℃；
步骤3)，拉伸：将步骤2)获得的所述薄膜进行单轴向一步法拉伸，拉伸比为3.1～5.5；
步骤4)，高温热定型处理：将步骤3)获得的经拉伸后的薄膜进行高温热定型处理，且处理温度控制在100～120℃，即获得所述的聚烯烃微孔透气膜。
2.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于：
所述无机填料为碳酸钙和二氧化钛按照重量比50：1的混合物。
3.如权利要求1或2的制备方法制备获得的聚烯烃微孔透气膜在一次性卫生用品中的应用。
4.如权利要求3所述应用，其特征在于：所述聚烯烃微孔透气膜作为防渗漏底膜或防渗漏功能层应用于一次性卫生用品中。
5.如权利要求3或4所述应用，其特征在于：
所述一次性卫生用品包括卫生巾、卫生护垫、婴儿尿裤、拉拉裤、尿片、成人尿裤、一次性床垫、失禁垫、护理垫或防溢乳垫。
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