专利名称：超高分子量聚乙烯膜片复合粘膜的产品及其方法和设备的制作方法
技术领域：
本发明涉及超高分子量聚乙烯膜片间的粘接方法，是一种超高分子量聚乙烯膜片复合粘膜的方法及设备。
背景技术：
由于超高分子量聚乙烯是饱和分子链结构，分子量在100万单位以上，因此，其饱和结构和超长的分子链使分子链两端的极性分子极少，很难与其他物质分子发生化学和物理作用，极性几乎为零。目前，世界各国本领域技术人员都在努力研究能够工业化生产的用超高分子量聚乙烯材料制作的产品间的粘结技术，但是，至今没有较好的技术能够使超高分子量聚乙烯产品间的粘合达到工程质量要求，导致所有超高分子量聚乙烯产品因无法与其它材料牢固粘接使应用范围受到限制。工业上采用超高分子量聚乙烯材料制作的产品间的粘合方法一般为两种一种是焊接法，即将超高分子量聚乙烯产品加热至190°C以上，在几十分钟后使其各部位温度均匀达到200°C以后，再采用外力加压使其粘接，这种方法的不足是当超高分子量聚乙烯产品被加热至190°C以上时，产生回缩，破坏了其本身具有的拉伸性能，使产品的性能大幅降低；另一种方法是采用双组份胶粘接，这种方法的不足是粘接强度低，剥离强度平均值一般为45N/ cm左右，在使用中易出现开裂等现象，并且粘接工艺复杂，操作时间需要24小时以上，生产效率低。这两种方法粘接质量均无法达到工程质量要求。
发明内容
本发明的目的是提供一种超高分子量聚乙烯膜片复合粘膜的产品及其方法和设备，在超高分子量聚乙烯膜片表面复合一层高强度粘膜，使其与超高分子量聚乙烯膜片表面牢固粘合。本发明为实现上述目的，通过以下技术方案实现超高分子量聚乙烯膜片复合粘膜的产品，超高分子量聚乙烯膜片长度方向的表面上设有一层低密度聚乙烯或共聚物底胶的高强度粘膜，高强度粘膜的厚度小于超高分子量聚乙烯膜片的厚度。高强度粘膜的厚度为0. 3-2. 5晕米。所述超高分子量聚乙烯膜片复合高强度粘膜的方法，包括下述步骤
①取线性低密度聚乙烯或共聚物底胶备用；
②采用喷火枪对超高分子量聚乙烯膜片表面进行加热活化处理，即将喷火枪的喷头对准超高分子量聚乙烯膜片表面喷射火焰，超高分子量聚乙烯膜片在行走中通过火焰；
③将步骤①的备用胶加热至200-260°C后涂覆至超高分子量聚乙烯膜片表面；
④对步骤③涂胶后的超高分子量聚乙烯膜片表面进行加压，超高分子量聚乙烯膜片在行走中加压；
⑤对加压后行走中的超高分子量聚乙烯膜片进行压光；
⑥将压光后的超高分子量聚乙烯膜片置入冷却箱内进行冷却，冷却液低于25°C；⑦将经过冷却后的超高分子量聚乙烯膜片进行收卷。步骤③中所述备用胶采用胶粘剂挤出机涂覆在超高分子量聚乙烯膜片上。超高分子量聚乙烯膜片从步骤②至步骤⑦整个过程均在行走中进行，超高分子量聚乙烯膜片的行走速度为20-30厘米/秒，喷火枪喷出的火焰温度为600°C -800°C，喷火枪的喷头距超高分子量聚乙烯膜片表面的垂直距离为2. 5-3. 5厘米。步骤④中所述的对超高分子量聚乙烯膜片表面加压，采用加热的轧辊进行加压，轧辊的表面温度为160°C -175°C。超高分子量聚乙烯膜片复合高强度粘膜的方法中使用的设备，包括胶粘剂挤出机，胶粘机挤出机上安装胶粘剂挤出管，胶粘剂挤出管一端安装胶粘剂模具，胶粘剂挤出机一侧安装支架，支架一端安装超高分子量聚乙烯膜片卷，支架另一端安装超高分子量聚乙烯膜片收卷机电机，支架上自安装膜片卷一端起依次安装第一轧辊组、主轧辊、第二轧辊组及冷却箱导辊，膜片卷上的超高分子量聚乙烯膜片经过第一轧辊组、主轧辊、冷却箱导辊卷入收卷机上，在第一轧辊组与主轧辊之间安装喷火枪，喷火枪的喷头位于超高分子量聚乙烯膜片上表面的上方，胶粘剂挤出管的出胶端口位于喷火枪与主轧辊之间，第二轧辊组与收卷机之间安装冷却箱。冷却箱设置在支架下面，冷却箱内部底部安装两个冷却箱导轮，两 个冷却箱导轮平行布置。在支架上冷却箱与收卷机之间安装导轮。主轧辊内部安装电加热管，电加热管对主轧辊表面加热，主轧辊表面温度为160°C _175°C，主轧辊表面涂覆聚四氟乙烯层。本发明所述的超高分子量聚乙烯膜片复合高强度粘膜的产品，由于在超高分子量聚乙烯膜片的表面上复合了一层高强度粘膜，因此能使超高分子量聚乙烯膜片做为产品直接出售，彻底解决了用户在使用超高分子量聚乙烯膜片时，需要现场焊接或涂胶等各种操作工艺，用户可直接使用这种超高分子量聚乙烯膜片做成各种产品。将超高分子量聚乙烯膜片上的高强度粘膜层加热至110-130°C即可与金属材料粘合，或与超高分子量聚乙烯膜片间粘合使用。超高分子量聚乙烯膜片的产品上的高强度粘膜可以分别是两种材料构成，一种是低密度聚乙烯，另一种是共聚物底胶。当用超高分子量聚乙烯膜片与金属粘合时，选用高强度粘膜是共聚物底胶的超高分子量聚乙烯膜片，当超高分子量聚乙烯膜片间粘合时，选用高强度粘膜是低密度聚乙烯的超高分子量聚乙烯膜片。本发明所述超高分子量聚乙烯膜片复合高强度粘膜的产品为本领域提供了一种使用方便、操作简单的超高分子量聚乙烯膜片，扩大了超高分子量聚乙烯膜片的应用范围，因此，可使用超高分子量聚乙烯膜片制作矿车车箱、工程管道等各种工业产品，能使各种工业产品的使用寿命大幅提高，并同时降低了生产成本，将超高分子量聚乙烯产品的应用推向繁盛阶段。本发明所述的超高分子量聚乙烯膜片复合粘膜的方法，能在超高分子量聚乙烯膜片的表面复合一层高强度粘膜，粘膜的厚度一般为0. 3-2. 5毫米左右即可，这层粘膜能够与超高分子量聚乙烯膜片表面牢固粘合，使其抗剥离强度平均值达到170N/cm，完全达到工程质量要求，能使采用超高分子量聚乙烯膜片制成的产品应用在各处工程中，并使产品的使用寿命大幅延长。本发明所述的方法，在超高分子量聚乙烯膜片表面复合高强度粘膜的过程中，使超高分子量聚乙烯膜片不产生收缩、变形的现象，不破坏超高分子量聚乙烯膜片本身的拉伸性能，复合高强度粘膜后的超高分子量聚乙烯膜片的拉伸强度仍大于200 MPa,弹性模量大于I. 3GPa。采用本发明所述的设备在超高分子量聚乙烯膜片表面复合高强度粘膜，保证了粘膜的均匀性及较高的生产效率，使粘膜的厚度可控、胶粘剂的温度可控、超高分子量聚乙烯膜片在涂胶前的表面活化温度可控，从而进一步保证了超高分子量聚乙烯膜片在复合高强度粘膜的过程中，即能达到高抗剥离强度及抗冲击强度的同时，又能保证超高分子量聚乙烯膜片本身的各种性能不发生改变，使采用超高分子量聚乙烯膜片制成的产品能够达到工程使用的质量要求。
附图I是本发明所述超高分子量聚乙烯膜片复合粘膜的方法中使用的设备结构示意图；附图2是超高分子量聚乙烯膜片复合粘膜的产品结构示意图。附图3是附图2中的A-A剖视结构示意图。
具体实施例方式本发明的超高分子量聚乙烯膜片复合粘膜的产品，超高分子量聚乙烯膜片长度方向的表面上设有一层低密度聚乙烯或共聚物底胶的高强度粘膜，高强度粘膜的厚度小于超高分子量聚乙烯膜片的厚度。高强度粘膜的厚度为0. 3-2. 5毫米。
本发明的超高分子量聚乙烯膜片复合粘膜的方法，包括下述步骤
①取线性低密度聚乙烯或共聚物底胶备用；
②采用喷火枪对超高分子量聚乙烯膜片表面进行加热活化处理，即将喷火枪的喷头对准超高分子量聚乙烯膜片表面喷射火焰，超高分子量聚乙烯膜片在行走中通过火焰；
③将步骤①的备用胶加热至200-260°C后涂覆至超高分子量聚乙烯膜片表面；
④对步骤③涂胶后的超高分子量聚乙烯膜片表面进行加压，超高分子量聚乙烯膜片在行走中加压；
⑤对加压后行走中的超高分子量聚乙烯膜片进行压光；
⑥将压光后的超高分子量聚乙烯膜片置入冷却箱内进行冷却，冷却液低于25°C；
⑦将经过冷却后的超高分子量聚乙烯膜片进行收卷。本发明步骤③中所述备用胶采用胶粘剂挤出机涂覆在超高分子量聚乙烯膜片上。本发明所述超高分子量聚乙烯膜片由步骤②至步骤⑦整个过程均在行走中进行，超高分子量聚乙烯膜片的行走速度为20-30厘米/秒，喷火枪喷出的火焰温度为6000C _800°C，喷火枪的喷头距超高分子量聚乙烯膜片表面的垂直距离为2. 5-3. 5厘米。本发明步骤④中所述的对超高分子量聚乙烯膜片表面加压，采用加热的轧辊进行加压，轧辊的表面温度为160°C -175°C。
本发明步骤⑦中所述的收卷采用收卷机收卷，收卷过程中的拉力为8-11吨。本发明超高分子量聚乙烯膜片复合粘膜的方法中使用的设备，包括胶粘剂挤出机2，胶粘机挤出机2上安装胶粘剂挤出管19，胶粘剂挤出管19 一端安装胶粘剂模具7，胶粘剂挤出机2 —侧安装支架20，支架20 —端安装超高分子量聚乙烯膜片卷I，支架20另一端安装超高分子量聚乙烯膜片收卷机电机16，支架20上自安装膜片卷一端起依次安装第一轧辊组4、主轧辊8、第二轧辊组9及冷却箱导辊11，膜片卷I上的超高分子量聚乙烯膜片经过第一轧辊组4、主轧辊8、冷却箱导辊卷入收卷机上，在第一轧辊组4与主轧辊8之间安装 喷火枪6,喷火枪6的喷头位于超闻分子量聚乙烯膜片上表面的上方,胶粘剂挤出管19的出胶端口位于喷火枪6与主轧辊8之间，第二轧辊组9与收卷机15之间安装冷却箱10。
本发明所述冷却箱10设置在支架20下面，冷却箱10内部底部安装两个冷却箱导轮11，两个冷却箱导轮11平行布置，保持复合了高强度粘膜的超高分子量聚乙烯膜片进入冷却箱并被完全冷却，冷却箱10内的冷却液为自来水，为循环式流动，保持冷却液温度低于 25。。。本发明在支架20上冷却箱10与收卷机15之间安装导轮13，便于超高分子量聚乙烯膜片进入收卷机。所述主轧辊8内部安装电加热管，电加热管对主轧辊8表面加热，使主轧辊8表面温度保持在160°C _175°C，便于在加压时保持超高分子量聚乙烯膜片的温度，以增加粘膜与超高分子量聚乙烯膜片的粘结牢固度。 为了使主轧辊8表面与粘膜间产生粘合现象，在主轧辊8表面涂覆聚四氟乙烯层。本发明所述的方法中，喷火枪的喷头距离超高分子量聚乙烯膜片的垂直高度为2. 5-3. 5厘米，这种距离是基于超高分子量聚乙烯膜片行走速度为20-30厘米/秒，喷火枪 喷出的火焰温度为600°C -800°C的基础上设置的，这组参数是一种比较好的实施方案，当然，为了对超高分子量聚乙烯膜片表面进行加热活化处理，也可对本发明所述的超高分子量聚乙烯膜片的行走速度和喷火枪喷出的火焰温度及喷火枪的喷头距膜片的垂直高度的参数进行改变，以达到活化处理的目的。对超高分子量聚乙烯膜片表面进行活化处理的目的是，通过火焰喷射，使超高分子量聚乙烯膜片表面在高温火焰作用下，材料表面的一些化学分子键发生断裂，形成小分子产物或被氧化成CO、CO2等，使材料表面的极性大幅增加，同时，超高分子量聚乙烯膜片表面分子链断裂后产生新的自由基和双键等活性基团，随之产生表面交联、接枝等反应，并在分子链间产生横向连接，形成网状结构，有利于粘合材料分子的渗入与结合。另外，超高分子量聚乙烯膜片表面变得凹凸不平、粗糙度增加，其中的孔囊增加了超高分子量聚乙烯膜片的表面积，从而使超高分子量聚乙烯膜片与粘合材料间产生了固牢的粘结。所述的粘合材料即为线性低密度聚乙烯或共聚物底胶。这两种胶均为现有技术，其组份性能不做详述。这两种粘结材料涂覆在超高分子量聚乙烯膜片上是根据超高分子量聚乙烯膜片与其相粘接的材料确定当超高分子量聚乙烯膜片需要与金属材料相粘接时，采用共聚物底胶，共聚物底胶在涂覆时的温度为220°C _260°C，当超高分子量聚乙烯膜片间相粘接时，采用线性低密度聚乙烯，线性低密度聚乙烯在涂覆时的温度为240°C _260°C。采用本发明所述的方法在超高分子量聚乙烯膜片表面复合高强度粘膜后，使用时，对粘膜表面加热至130°C后将两者压合即可。本发明所述的喷火枪结构是现有技术。喷火枪的喷头为可调式结构，火焰的大小可根据需要调节。本发明所述的主轧辊用于将涂覆在超高分子量聚乙烯膜片上的胶进行加热、加压。本发明所述设备上使用的第一轧辊组4为上下两个导轮，超高分子量聚乙烯膜片缠绕在上下两个导轮后行走，第一轧辊组4将超高分子量聚乙烯膜片压光，便于下一步的活化处理。第二轧辊组9有3个导线上下排列组成，超高分子量聚乙烯膜片进入上端与中间两个导轮间压合后再进入中间和下端两个导轮间压合，然后进入冷却箱12内冷却。第一轧辊组4和第二轧辊9均分别安装在框架内，如图I所示，框架上方安装轧辊松紧调节柄，第一轧辊组4的框架上端安装如图I所示第一松紧调节柄5，第二轧辊组9的框架上端安装第二松紧调节柄21，两个松紧调节柄的结构相同，均由丝杆和手柄组成。图中3是电机，14是超高分子量聚乙烯膜片，17是冷却液进水管，18是冷却液出水管，22是高强度粘膜，23是超高分子量聚乙烯 膜片。
权利要求
1.超高分子量聚乙烯膜片复合粘膜的产品，其特征在于超高分子量聚乙烯膜片长度方向的表面上设有一层低密度聚乙烯或共聚物底胶的高强度粘膜，高强度粘膜的厚度小于超高分子量聚乙烯膜片的厚度。
2.根据权利要求I所述的一种超高分子量聚乙烯膜片复合粘膜的产品，其特征在于高强度粘膜的厚度为0. 3-2. 5毫米。
3.超高分子量聚乙烯膜片复合粘膜的方法，其特征在于包括下述步骤 ①取线性低密度聚乙烯或共聚物底胶备用； ②采用喷火枪对超高分子量聚乙烯膜片表面进行加热活化处理，即将喷火枪的喷头对准超高分子量聚乙烯膜片表面喷射火焰，超高分子量聚乙烯膜片在行走中通过火焰； ③将步骤①的备用胶加热至200-260°C后涂覆至超高分子量聚乙烯膜片表面； ④对步骤③涂胶后的超高分子量聚乙烯膜片表面进行加压，超高分子量聚乙烯膜片在行走中加压； ⑤对加压后行走中的超高分子量聚乙烯膜片进行压光； ⑥将压光后的超高分子量聚乙烯膜片置入冷却箱内进行冷却，冷却液低于25°C； ⑦将经过冷却后的超高分子量聚乙烯膜片进行收卷。
4.根据权利要求3所述的超高分子量聚乙烯膜片复合粘膜的方法，其特征在于步骤③中所述备用胶采用胶粘剂挤出机涂覆在超高分子量聚乙烯膜片上。
5.根据权利要求3所述的超高分子量聚乙烯膜片复合粘膜的方法，其特征在于超高分子量聚乙烯膜片从步骤②至步骤⑦整个过程均在行走中进行，超高分子量聚乙烯膜片的行走速度为20-30厘米/秒，喷火枪喷出的火焰温度为600°C -800°C，喷火枪的喷头距超高分子量聚乙烯膜片表面的垂直距离为2. 5-3. 5厘米。
6.根据权利要求3所述的超高分子量聚乙烯膜片复合粘膜的方法，其特征在于步骤④中所述的对超高分子量聚乙烯膜片表面加压，采用加热的轧辊进行加压，轧辊的表面温度为 1600C -175。。。
7.超高分子量聚乙烯膜片复合粘膜的方法中使用的设备，其特征在于包括胶粘剂挤出机(2 )，胶粘机挤出机(2 )上安装胶粘剂挤出管(19 )，胶粘剂挤出管(19 ) 一端安装胶粘剂模具(7 )，胶粘剂挤出机(2 ) 一侧安装支架(20 )，支架(20 ) —端安装超高分子量聚乙烯膜片卷(1)，支架(20)另一端安装超高分子量聚乙烯膜片收卷机电机(16)，支架(20)上自安装膜片卷一端起依次安装第一轧辊组(4)、主轧辊(8)、第二轧辊组(9)及冷却箱导辊(11)，膜片卷(I)上的超高分子量聚乙烯膜片经过第一轧辊组(4)、主轧辊(8)、冷却箱导辊卷入收卷机上，在第一轧辊组(4)与主轧辊(8)之间安装喷火枪(6)，喷火枪(6)的喷头位于超高分子量聚乙烯膜片上表面的上方，胶粘剂挤出管(19)的出胶端口位于喷火枪(6)与主轧辊(8)之间，第二轧辊组(9)与收卷机(15)之间安装冷却箱(10)。
8.根据权利要求7所述的超高分子量聚乙烯膜片复合粘膜的方法中使用的设备，其特征在于冷却箱(10)设置在支架(20)下面，冷却箱(10)内部底部安装两个冷却箱导轮(11)，两个冷却箱导轮(11)平行布置。
9.根据权利要求7所述的超高分子量聚乙烯膜片复合粘膜的方法中使用的设备，其特征在于在支架(20)上冷却箱(10)与收卷机(15)之间安装导轮(13)。
10.根据权利要求7所述的超高分子量聚乙烯膜片复合粘膜的方法中使用的设备，其特征在于主轧辊(8)内部安装电加热管，电加热管对主轧辊(8)表面加热，主轧辊(8)表面温度为160°C _175°C，主 轧辊(8)表面涂覆聚四氟乙烯层。
全文摘要
本发明提供了一种超高分子量聚乙烯膜片复合粘膜的产品及其方法和设备，超高分子量聚乙烯膜片复合高强度粘膜的产品，超高分子量聚乙烯膜片长度方向的表面上设有一层低密度聚乙烯或共聚物底胶的高强度粘膜。所述方法包括下述步骤取线性低密度聚乙烯或共聚物底胶备用；采用喷火枪对膜片表面进行加热活化处理，将备用胶加热涂覆至膜片表面；对膜片在行走中加压；将压光后的膜片置入冷却箱内进行冷却，冷却后的膜片进行收卷。所述设备采用胶粘剂挤出机。本发明在超高分子量聚乙烯膜片表面复合一层高强度粘膜，使其与超高分子量聚乙烯膜片表面牢固粘合。
文档编号B32B37/15GK102729564SQ201210180
公开日2012年10月17日 申请日期2012年6月4日 优先权日2012年6月4日
发明者刘阜东, 牟其善 申请人:刘阜东, 牟其善