[发明专利]制造聚四氟乙烯定向膜的成套设备及其方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种制造聚四氟乙烯定向膜的成套设备及其方法。

背景技术

聚四氟乙烯(PTFE)树脂具有耐高温、耐酸碱、耐日晒、抗氧化、抗水解以及优良的电绝缘性能，是塑料树脂中性能最好的。然而由于其加工难度相当大，加工技术含量高，我国在应用PTFE这一高性能的特种工程塑料方面，也是塑料中最少的，远远落后于发达国家。高技术含量，高难度的加工以及我国有关方面对其重视不够，技术研究少，科研投入不足等制约了我国PTFE材料的生产和应用以及发展。

近年来，随着我国科学技术水平以及加工制造技术的提高，PTFE产品越来越多地被开发出来，在工业上的应用越来越广泛。PTFE定向膜在我国是近几年才能生产的产品，就PTFE薄膜本事而言，市场用途就极广，它还可以深加工衍生其它产品，如利用PTFE定向膜通过膜裂法可以生产高强度的PTFE长丝、PTFE缝纫线、PTFE布，还可生产PTFE短纤维等等，这些衍生产品市场用途更广，需求量更大，可以用市场潜力十分巨大来形容。

由于PTFE的热熔融温度很高(≥330℃)，而且熔融后的状态仍像凝胶没有流动性，所以根本无法像其它高分子树脂一样采用熔融挤出法来加成型，只能采用类似粉末冶金的加工方法——模压成型法。

PTFE定向膜的制造方法目前采用的是将PTFE分散树脂粉料经过预处理后进行模压成为圆柱形坯，再将型坯推压由模口挤出一定直径的圆棒料，随后再将圆棒料喂入压延机压出一定厚度和宽度的薄膜，然后将薄膜经过数次的加热拉伸，定型而制成PTFE定向膜。只在纵向(长度方向)加热拉伸生产出来的膜，分子结构呈纵向线性排列，具有纤维化特征、拉伸强度较高的定向膜，也称单向膜，既在纵向拉伸又在宽度方向拉伸可制成双向拉伸膜，也叫微孔膜。本发明只讨论分析PTFE的单向(定向)膜的制造工艺方法。

上述制造PTFE定向膜的工艺中，将推压出来的PTFE圆棒进入压延机压延成薄膜，其最大的缺点是在成膜的机理过程中，严重破坏了在推压过程中形成的PTFE链状分子结构，即在纵向成纤维化的定向排列的形态，从而降低了定向膜的强度，增加了后道工序的难度。

制造PTFE定向膜，必须用分散树脂。PTFE分散树脂具有成纤性，即在剪切力的作用下，PTFE细粉颗粒会产生纤维化。PTFE分散料经模压，推压成为圆棒料。在这个过程中，细粉颗粒都是沿纵向(长度方向)运动挤压、摩擦。产生剪切力，产生纤维化并呈纵向排列。特别是推压工艺过程，在高压缩比的作用下产生较大的剪切力，使分子结构取向一致，成纤维化率提高。经过推压出的制品内部分子结构成纤维化率都很高，并且都是沿长度方向取向排列，这对制造纵向定向膜是极为有利的。定向薄膜的拉伸强度主要受分子取向影响，分子取向度高，成纤性好，拉伸强度就高；分子取向度低，则拉伸强度就低。

然而，当推压出的圆棒喂入压延机压成薄膜后(如图1、图2所示)，内部分子结构成纤化的取向被改变，纵向排列被打乱，因为较小的圆棒直径Φ中，要比压出的成膜宽度b小得多，受压时物料向宽度方向挤压运动，在宽度方向受到剪切力，分子取向在宽度方向而不是在纵向(长度方向)。推压出的圆棒直径为Φ，进入上下两辊之间被压延成厚度为δ、宽度为b的薄膜，所以厚度压缩比为Φ/δ，宽度扩展比为b/Φ，长度延伸比为Φ²π/4δb；

以上三个比值分别表示了压前、压后的厚度、宽度、横截面积和长度的变化程度，厚度压缩比对分子的纵向排列取向影响较小，长度延伸比对分子纵向取向有利，宽度扩展比对纵向分子取向影响很大，具有颠覆性的破坏。

如图1所示，当直径为Φ的料棒进入两压辊之间被压成厚度为δ的过程中，物料向宽度方向扩展，受挤压产生剪切力。在剪切力的作用下产生就宽度方向的分子纤维化取向，并且将原来由推压形成的纵向分子取向也改变成与纵向垂直的宽度方向或者其它方向的分子取向。如图2所示，宽度扩展比越大，即压出的膜越宽，纵向的分子取向受到的破坏程度就越大，纵向取向就越少，对膜的纵向拉伸强度影响越大，并且直接影响后道加热拉伸的顺利进行和最终定向膜的拉伸程度。

一般用圆棒料压延成薄膜的宽度扩展比在10～15倍之间，如果过小，将影响成膜的宽度，达不到产品的尺寸规格要求，对产量、效率都不利，所以宽度扩展比无法下降，质量与产品效率相互矛盾是目前现有工艺的一个突出技术问题和缺陷。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：为了解决质量与产品效率相互矛盾的技术问题，本发明提供一种制造聚四氟乙烯定向膜的成套设备及其方法。