[發明專利]制造聚四氟乙烯定向膜的成套設備及其方法

無效

• 申請號: 201110394960.7
• 申請日: 2011-12-02
• 公開（公告）號: CN102431176A
• 公開（公告）日: 2012-05-02
• 發明（設計）人: 潘建農;闕福明
• 申請（專利權）人: 常州市東新華福氟塑材料有限公司
• 主分類號: B29C69/00
• 分類號: B29C69/00;B29C43/24
• 代理公司: 北京市惠誠律師事務所 11353
• 代理人: 王美華

技術領域

本發明涉及一種制造聚四氟乙烯定向膜的成套設備及其方法。

背景技術

聚四氟乙烯(PTFE)樹脂具有耐高溫、耐酸堿、耐日曬、抗氧化、抗水解以及優良的電絕緣性能，是塑料樹脂中性能最好的。然而由于其加工難度相當大，加工技術含量高，我國在應用PTFE這一高性能的特種工程塑料方面，也是塑料中最少的，遠遠落后于發達國家。高技術含量，高難度的加工以及我國有關方面對其重視不夠，技術研究少，科研投入不足等制約了我國PTFE材料的生產和應用以及發展。

近年來，隨著我國科學技術水平以及加工制造技術的提高，PTFE產品越來越多地被開發出來，在工業上的應用越來越廣泛。PTFE定向膜在我國是近幾年才能生產的產品，就PTFE薄膜本事而言，市場用途就極廣，它還可以深加工衍生其它產品，如利用PTFE定向膜通過膜裂法可以生產高強度的PTFE長絲、PTFE縫紉線、PTFE布，還可生產PTFE短纖維等等，這些衍生產品市場用途更廣，需求量更大，可以用市場潛力十分巨大來形容。

由于PTFE的熱熔融溫度很高(≥330℃)，而且熔融后的狀態仍像凝膠沒有流動性，所以根本無法像其它高分子樹脂一樣采用熔融擠出法來加成型，只能采用類似粉末冶金的加工方法——模壓成型法。

PTFE定向膜的制造方法目前采用的是將PTFE分散樹脂粉料經過預處理后進行模壓成為圓柱形坯，再將型坯推壓由模口擠出一定直徑的圓棒料，隨后再將圓棒料喂入壓延機壓出一定厚度和寬度的薄膜，然后將薄膜經過數次的加熱拉伸，定型而制成PTFE定向膜。只在縱向(長度方向)加熱拉伸生產出來的膜，分子結構呈縱向線性排列，具有纖維化特征、拉伸強度較高的定向膜，也稱單向膜，既在縱向拉伸又在寬度方向拉伸可制成雙向拉伸膜，也叫微孔膜。本發明只討論分析PTFE的單向(定向)膜的制造工藝方法。

上述制造PTFE定向膜的工藝中，將推壓出來的PTFE圓棒進入壓延機壓延成薄膜，其最大的缺點是在成膜的機理過程中，嚴重破壞了在推壓過程中形成的PTFE鏈狀分子結構，即在縱向成纖維化的定向排列的形態，從而降低了定向膜的強度，增加了后道工序的難度。

制造PTFE定向膜，必須用分散樹脂。PTFE分散樹脂具有成纖性，即在剪切力的作用下，PTFE細粉顆粒會產生纖維化。PTFE分散料經模壓，推壓成為圓棒料。在這個過程中，細粉顆粒都是沿縱向(長度方向)運動擠壓、摩擦。產生剪切力，產生纖維化并呈縱向排列。特別是推壓工藝過程，在高壓縮比的作用下產生較大的剪切力，使分子結構取向一致，成纖維化率提高。經過推壓出的制品內部分子結構成纖維化率都很高，并且都是沿長度方向取向排列，這對制造縱向定向膜是極為有利的。定向薄膜的拉伸強度主要受分子取向影響，分子取向度高，成纖性好，拉伸強度就高；分子取向度低，則拉伸強度就低。

然而，當推壓出的圓棒喂入壓延機壓成薄膜后(如圖1、圖2所示)，內部分子結構成纖化的取向被改變，縱向排列被打亂，因為較小的圓棒直徑Φ中，要比壓出的成膜寬度b小得多，受壓時物料向寬度方向擠壓運動，在寬度方向受到剪切力，分子取向在寬度方向而不是在縱向(長度方向)。推壓出的圓棒直徑為Φ，進入上下兩輥之間被壓延成厚度為δ、寬度為b的薄膜，所以厚度壓縮比為Φ/δ，寬度擴展比為b/Φ，長度延伸比為Φ²π/4δb；

以上三個比值分別表示了壓前、壓后的厚度、寬度、橫截面積和長度的變化程度，厚度壓縮比對分子的縱向排列取向影響較小，長度延伸比對分子縱向取向有利，寬度擴展比對縱向分子取向影響很大，具有顛覆性的破壞。

如圖1所示，當直徑為Φ的料棒進入兩壓輥之間被壓成厚度為δ的過程中，物料向寬度方向擴展，受擠壓產生剪切力。在剪切力的作用下產生就寬度方向的分子纖維化取向，并且將原來由推壓形成的縱向分子取向也改變成與縱向垂直的寬度方向或者其它方向的分子取向。如圖2所示，寬度擴展比越大，即壓出的膜越寬，縱向的分子取向受到的破壞程度就越大，縱向取向就越少，對膜的縱向拉伸強度影響越大，并且直接影響后道加熱拉伸的順利進行和最終定向膜的拉伸程度。

一般用圓棒料壓延成薄膜的寬度擴展比在10～15倍之間，如果過小，將影響成膜的寬度，達不到產品的尺寸規格要求，對產量、效率都不利，所以寬度擴展比無法下降，質量與產品效率相互矛盾是目前現有工藝的一個突出技術問題和缺陷。

發明內容

本發明要解決的技術問題是：為了解決質量與產品效率相互矛盾的技術問題，本發明提供一種制造聚四氟乙烯定向膜的成套設備及其方法。