Структурні характеристики та технологічний процес виробництва ПЕ-дихальної мембрани

ПЕ-повітропроникна мембрана — це новий тип водонепроникного полімерного матеріалу. З точки зору виробничого процесу, технічні вимоги до неї набагато вищі, ніж до загальних водонепроникних матеріалів. Одночасно, з погляду якості, повітропроникна мембрана також має функціональність, якої немає у інших водонепроникних матеріалів.

ПЕ-повітропроникна плівка — це новий матеріал, що швидко розвивається у світі. Її називають повітропроникною плівкою. Вона широко застосовується у різних галузях завдяки своїм повітропроникним та водонепроникним властивостям.

1. Структура ПЕ-повітропроникної мембрани

Основним компонентом ПЕ-повітропроникної мембрани є поліетилен, який є полімерним матеріалом, синтезованим з поліетилену. У виробництві поліетилену додається невелика кількість 4-вуглецевого або 8-вуглецевого α-олефіну як комономер. Проте, оскільки кількість використаного α-олефіну мінімальна, багато характеристик поліетилену все ж зберігаються.

Поліетилен — це білий восковий напівпрозорий матеріал, гнучкий та стійкий; його можна поділити на поліетилен низької щільності (LDPE) та поліетилен високої щільності (HDPE).

LDPE отримують з етилену під високим тиском (98–250 МПа), його щільність становить близько 0,91–0,92 г/м³. HDPE виробляють з етилену, полімеризованого під тиском 1,0 МПа, його щільність вища — всюди 0,94–0,96 г/м³.

Поліетилен не токсичний і має чудові діелектричні властивості. Температура переходу в скло становить близько -125℃. Поліетилен має відмінну хімічну стійкість, може протистояти кислотам і лугам при кімнатній температурі, але легко окислюється під дією світла та тепла і також піддається фотодеградації під ультрафіолетовим випромінюванням. Поліетилен також має чудові механічні властивості. Кристалічна частина надає поліетилену більшу міцність, а некристалічна частина забезпечує йому добру гнучкість.

2. Особливості ПЕ-повітропроникної мембрани

У порівнянні з неповітропроникними мембранами, ПЕ-повітропроникні мембрани мають такі особливості:

1. Вона пропускає газ, але не пропускає воду, тому можна використовувати як водонепроникний матеріал з вологостійкістю;

2. Вона може відповідно покращувати конвекцію повітря в середовищі користувача, що сприяє диханню шкіри;

3. Завдяки властивостям вихідних матеріалів, ПЕ-повітропроникна мембрана є новим екологічно чистим матеріалом і не забруднює навколишнє середовище.

3. Технологічний процес ПЕ-повітропроникної плівки

З точки зору технології обробки, існують два основні методи обробки повітропроникних мембран: метод лиття плоскої плівки та метод вдування плівки, з яких метод лиття більше використовується.

Основний технологічний процес методу лиття виглядає так:

Сировина ПЕ + суміш порогену, дозування, грануляція, екструзія, лиття, розтягування та закріплення, охолодження, обрізка, намотування.

У процесі виробництва ПЕ-повітропроникної плівки процес розтягування має значний вплив на характеристики плівки. Лінія для виробництва дихаючої плівки з поліетилену значно впливає на характеристики плівки.

Під час процесу розтягування, коли зв’язуюча сила між частинками порогену caco3 та навколишнім полімером ПЕ менша за силу деформації полімеру ПЕ, спричинену розтягуванням, полімер розпадається вздовж країв caco3, утворюючи дрібні частинки. Пори не пропускають рідкі молекули, а лише газові молекули, тому розтягнута плівка має водонепроникні та повітропроникні властивості.

Розмір пор можна регулювати залежно від технологічних умов, таких як розмір, форма, метод розтягування та коефіцієнт розтягування частинок caco3.

Коли температура розтягування знаходиться на певному значенні, зі збільшенням коефіцієнта розтягування діаметр пор ПЕ-повітропроникної плівки збільшується, а повітропроникність зростає, при цьому властивості розтягування погіршуються; зі збільшенням товщини повітропроникність зменшується.

4. Проблеми та заходи протидії, що часто зустрічаються у процесі виробництва ПЕ-повітропроникної плівки.

1 Композит не міцний

Композитна міцність ПЕ-повітропроникної плівки дуже низька або нульова, що взагалі не відповідає вимогам клієнтів, що призводить до відхилення продукції. Через специфіку процесу виробництва ПЕ-повітропроникної плівки низьке поверхневе натягнення, висока кількість змащувального агента та забруднення поверхні можуть призвести до слабкого композиту.

Низьке поверхневе натягнення

За нормальних умов поверхневе натягнення ПЕ-повітропроникної плівки для сухого композиту має бути вище 38 дин/см, щоб її можна було використовувати.

Практика довела, що якщо значення поверхневого натягу ПЕ-повітропроникної мембрани нижче 38 дин/см, це може спричинити явище низької композитної міцності. При значенні нижче 36 дин/см композитна міцність буде надзвичайно низькою або нульовою.

Одночасно, композитна міцність також залежить від товщини ПЕ-повітропроникної плівки. Якщо товщина менша за 30 мікрон, композит можна виконати лише при значенні поверхневого натягу 36–38 дин/см. Коли товщина становить 30–50 мікрон, а значення поверхневого натягу — 37 дин/см, композитна структура вважається достатньою. Наприклад, OPP/PE, композитний ефект може відповідати вимогам. Але коли товщина перевищує 50 мікрон, плівка непридатна до використання, якщо товщина менша за 38 дин/см.

Ось кілька наборів даних для ознайомлення:

Значення поверхневого натягу ПЕ-повітропроникної мембрани величезне відразу після виробництва, але з часом воно поступово знижується. Зазвичай ПЕ-повітропроникну мембрану можна зберігати 3–6 місяців, але влітку її можна зберігати 3–6 місяців. У вологий сезон термін зберігання краще не перевищувати двох місяців.

Практика довела, що значення поверхневого натягу ПЕ-повітропроникної плівки має тісний зв'язок з її товщиною та навколишнім середовищем. Чим вища температура та вологість навколишнього середовища, тим швидше знижується значення поверхневого натягу, і чим товщі плівка, тим швидше відбувається зниження.

Тому зберігання ПЕ-повітропроникної плівки загалом не повинно перевищувати трьох місяців, особливо у дощовий сезон. Більше уваги потрібно приділяти провітрюванню та вентиляції при зберіганні, якщо термін зберігання з якихось причин занадто довгий. При повторному використанні, крім перевірки рулонів, необхідно комплексно оцінити, чи продовжувати використання композитного продукту відповідно до призначення змішаного продукту, щоб уникнути втрат.

Вплив добавок

При формуванні ПЕ-повітропроникної плівки у кіно, певні добавки, такі як антистатики, змащувальні агенти та антистатики, зазвичай необхідно додавати відповідно до її використання.

Ці добавки не є статичними після формування плівки або композиту, особливо змащувальні агенти, які зазвичай використовують ерукамід або олеамід.

Існують дві причини зниження композитної міцності через змащувальні агенти:

① Після короткого зберігання ПЕ-повітропроникної плівки змащувальний агент мігрує на поверхню ПЕ-повітропроникної плівки, утворюючи тонкий щільний шар. Цей щільний шар блокує зв’язок клею та характеру ПЕ-повітропроникної плівки, що призводить до того, що зв’язок не взаємодіє з поверхнею ПЕ-повітропроникної плівки. Молекули ПЕ контактує, початкова адгезія композиту є неглибокою; зі збільшенням часу затвердіння композитна міцність не змінюється сильно, і композитна міцність завжди залишається низькою або нульовою.

Для спеціальних вимог необхідно використовувати ПЕ-повітропроникну плівку з високим змащуванням, і в звичайних умовах її не слід залишати надто довго. Якщо ПЕ-повітропроникну мембрану використовують тривалий час з якихось причин, найкраще зберігати ПЕ-повітропроникну мембрану при температурі 60–70℃ більше 8 годин перед композитуванням. У цей час змащувальний агент частково розпадається, тому повторно зверніться до цього моменту. Ламінування не має проблеми низької композитної міцності, але ПЕ-повітропроникні мембрани більше не мають високих змащувальних властивостей.

② Початкова адгезія композиту є прийнятною, але зі збільшенням часу затвердіння композитна міцність стає все нижчою, і між двома шарами з’являється біла порошкоподібна речовина.

Це пояснюється тим, що при виробництві ПЕ дихальної плівки використовуються сировини з високою ковзкістю. Через високий вміст агента для ковзання у плівці рух молекул агента для ковзання в плівці посилюється під час процесу відвертання при високих температурах (40–50℃). Велика кількість молекул агента для ковзання мігрує на обидва боки плівки. Зі збільшенням часу кількість міграції на поверхню поступово зростає. Ця міграція порушує процес фізичного зв'язку між клейовими і ПЕ молекулами та утворюється слабкий зв'язок. Чим довше триває цей процес, тим сильніше його руйнівна дія і тим нижчою стає композитна міцність.

У цьому випадку загалом застосовується підвищення температури відвертання, щоб прискорити швидкість зшивання клейового матеріалу, таким чином, щоб швидкість реакції перевищувала швидкість міграції агента для ковзання, щоб компенсувати надлишок агента для ковзання в ПЕ дихальній плівці. Негативний вплив.

Забруднення поверхні

ПЕ дихальні мембрани зазвичай не забруднюються під час виробничого процесу, проте один із них легко можна не помітити: забруднення динової рідини.

Багато виробників ПЕ дихальних мембран використовують самостійно приготовлені динові розчини для перевірки поверхневого натягу мембрани. Динова рідина, як правило, являє собою суміш етиленгліколь-моноетилового ефіру — безбарвної та прозорої рідини. Якщо вона випадково забруднюється через повільну летючість провідним роликом, плівка піддається деградації під час проходження через провідний ролик. Диновий розчин проникає на поверхню ПЕ дихальної мембрани та міцно з’єднується з ПЕ молекулами. Він не зшиватиметься з молекулами клейового матеріалу після композиції, що призводить до локальної композитної міцності, рівної нулю. Таку ситуацію складно виявити на попередньому контролі.

2 Композитні білі точки.

Цей феномен легко виникає на ПЕ молочнобілій плівці; зазвичай молочнобіла плівка додається з певною кількістю білої маточини: концентрованого діоксиду титану. Через різну якість кольорової маточини розмір частинок і твердість міститься діоксиду титану відрізняються, що призводить до різної якості молочнобілої плівки, отриманої після композиції, та різної яскравості поверхні. Якщо поверхня молочнобілої плівки відчувається грубуватою і має вм'ятини з боку, більшість продуктів, складених з такої плівки, матимуть білі плями. Звичайні рішення цієї проблеми наступні: По-перше, збільшити кількість клейового матеріалу. По-друге, перепечатати шар білого чорнила. Незалежно від того, який метод використовується, вартість зросте, тому ПЕ плівку необхідно строго перевіряти перед використанням.

3 Після композиції готовий продукт стає терпким

Цей феномен спостерігається у багатьох виробників. Автоматична упаковувальна машина для композитного продукту працює неспокійно, або пакет, що виготовлений, важко відкривається.

Суха композиція зазвичай використовує двокомпонентні реактивні клейові матеріали, які повинні затвердіти при високій температурі після композиції, щоб досягти найвищої композитної міцності. Агент для ковзання в ПЕ дихальній плівці змінюватиметься через зміну температури відвертання. При певній температурі агент для ковзання зазнає хімічних змін і втрачає свій ковзний ефект. Чим вище температура, тим значніша різниця. Чим більше втрата, тим більше терпкість кінцевого продукту і тим менше його можливості використання.

Тому температуру камери відвертання необхідно строго контролювати близько 40℃ і не можна збільшувати її довільно. Крім того, залежно від різних видів використання продукту, слід вибирати інші компоненти, щоб уникнути терпкості продукту через неправильний вибір марок смол.

4 Погана термозапайка

Після того, як композиція потрапляє до останнього обробника і потрапляє до рук клієнта, іноді локальна температура термозапайки занадто висока, запайка не відповідає нормам тощо, що в серйозних випадках неможливо виправити. Причини такого результату включають коронний розряд, високий вміст агента для ковзання та надмірне додавання вторинних матеріалів.

Коронний розряд

Коли ПЕ дихальна плівка проходить через високовольтний розрядний ролик під час виробництва, це може спричинити частковий розряд плівки через різні причини. Цей феномен часто має вигляд поздовжньої смуги, і його положення зазвичай фіксоване. Значення поверхневого натягу зазвичай дуже високе. Оскільки розрядний гарячий покриття утворює речовину з полярними групами, подібною до поверхні композиту, ця речовина не має термозапайки. Тому вона буде використовуватися при виготовленні пакетів або автоматичній упаковці. Сталася погана часткова термозапайка. ПЕ дихальна мембрана додає пункт тестування значення поверхневого натягу при вході на завод для перевірки, щоб уникнути цього феномену.

Високий вміст агента для ковзання

Через високий вміст агента для ковзання у термозапайному шарі ПЕ дихальної плівки це спричинить велику кількість його осадження на поверхні ПЕ дихальної плівки, що утворює щільний шар, який заважає термозапайці ПЕ дихальної плівки.

Це може статися, якщо використовується ПЕ дихальна плівка з закінченим терміном придатності. Тому необхідно вибирати відповідні марки смол згідно з конкретними вимогами клієнтів і намагатися не використовувати мертві плівки для продуктів з високою ковзкістю. Після появи цього феномену рекомендується використовувати розчинник для повторного протирання гарячого покриття, і ефективність покращиться.

Надмірне додавання вторинних матеріалів

З метою економії коштів до виробництва ПЕ дихальних мембран часто додається певна кількість вторинних матеріалів. Вторинні матеріали зазвичай регенеруються при високих температурах не менше двох разів. У них є певна кількість домішок. Після повторного виготовлення плівки її термозапайна здатність значно покращується. Температура термозапайки зазвичай зростає на 5–10℃. Експерименти показують, що коли додавання регенерованого матеріалу до термозапайного шару становить 30%, температура термозапайки ПЕ дихальної плівки зростає на 3–5℃. Коли додавання становить 50%, температура термозапайки зростає на 6–10℃, і зазвичай виробники плівок не рекомендують додавати вторинні матеріали до термозапайного шару.

5. Область застосування ПЕ дихальної мембрани

Завдяки своїм м'яким і комфортним фізичним та механічним властивостям ПЕ дихальна мембрана має відмінні характеристики розтягування та подовження.

Типові області застосування:

• Потреби щоденного життя: дощовик, чохол для костюма, маска для очей, скатертини, шапка для душу, штора для душу, водяна сумка, скатертини тощо;
• Гігієнічні товари: паперові підгузки, гігієнічні прокладки, медично-хірургічні халати, спеціальна упаковка для медичного використання та упаковка для харчових продуктів тощо;
• Упаковочні матеріали: комп’ютери, кондиціонери, пилозахисні чохли, автомобільні чохли, м’яка косметична упаковка, пакети для покупок, подарункові пакети, файлові папки тощо;
• Модна упаковка: косметичні сумки, високоякісні канцелярські товари, сумки для слинок, шафи, риболовні сумки, сумочки та сумки тощо.