專利名稱：一種纖維編織層加強(qiáng)的農(nóng)用薄膜及其制備工藝的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種農(nóng)用塑料膜制品及其生產(chǎn)工藝，更具體地說，本發(fā)明涉及一種纖維編織層加強(qiáng)的農(nóng)用薄膜及其制備工藝。
背景技術(shù)：
目前在農(nóng)業(yè)、漁業(yè)、其他養(yǎng)殖行業(yè)中，塑料薄膜得到了廣泛的應(yīng)用，而且隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，尤其是先進(jìn)國(guó)家已經(jīng)或正在對(duì)現(xiàn)有的薄膜進(jìn)行一系列技術(shù)改進(jìn)，賦予其越來越多的科技含量和先進(jìn)功能，例如轉(zhuǎn)光薄膜、防霧薄膜、調(diào)溫薄膜…等等。盡管在塑料薄膜領(lǐng)域，國(guó)內(nèi)外的行家投入很多的注意和努力，但直到目前為止，塑料薄膜尚有一個(gè)基本的問題沒有得到很好的解決，那就是其機(jī)械強(qiáng)度一直不能盡如人意。
到目前為止，對(duì)于農(nóng)用塑料薄膜的生產(chǎn)而言，聚乙烯和聚丙烯塑料是既符合經(jīng)濟(jì)性又符合安全性的主要原料，而且這兩大類塑料尤其適宜于添加各種各樣的功能性助劑，同時(shí)便于加工，但因?yàn)槠鋵儆诰€狀熱塑性塑料，吹膜法或流延法加工生產(chǎn)出來的農(nóng)用薄膜雖具有良好的塑性和各種功能特性，但是機(jī)械強(qiáng)度較小。對(duì)于環(huán)境條件變化很大的農(nóng)牧業(yè)應(yīng)用來說，這種薄膜仍然不理想，例如大面積收放時(shí)很容易被物件刺穿，遇到大風(fēng)大雨冰雹等惡劣天氣，在強(qiáng)風(fēng)、雹擊等外力作用下，很容易被撕裂、擊穿或破損，即使在溫和的天氣中，反復(fù)頻繁的輕風(fēng)或周期性的外力作用下，也容易在其支撐結(jié)構(gòu)與薄膜表面間產(chǎn)生摩擦損壞，從而大大縮短其使用壽命。
另外，光線的調(diào)節(jié)性能對(duì)于薄膜特別是用于作物種植的薄膜來說，也是非常重要的性能。傳統(tǒng)上采用薄膜外加遮蔭膜來調(diào)節(jié)光線的透過率，這一方面會(huì)導(dǎo)致增大勞動(dòng)強(qiáng)度大，減低工作效率，另一方面還會(huì)增加材料成本，同時(shí)會(huì)產(chǎn)生更多的廢料，帶來更多的環(huán)保壓力。
業(yè)界對(duì)于上述問題有所認(rèn)識(shí)。中國(guó)專利93247247.8中公開了一種中空保溫加強(qiáng)塑料膜，它是用兩層或多層塑料膜中間復(fù)合一層或多層塑料網(wǎng)，在塑料膜中間形成中空的空間，該多層塑料網(wǎng)及其中空的空間具有保溫兼加強(qiáng)的作用。據(jù)稱該裝置可提高塑料膜的強(qiáng)度、又可使單層塑料膜厚度減少，節(jié)省原材料消耗，并能使農(nóng)業(yè)塑膜大棚內(nèi)的溫度提高5度以上。但是根據(jù)該文件所公開的文字和圖紙資料難以肯定該裝置的塑料網(wǎng)的增強(qiáng)作用，相反，如果塑料網(wǎng)的結(jié)構(gòu)、形狀、機(jī)械性能不適當(dāng)、與兩邊所附的塑料膜的結(jié)合方式不好等，對(duì)于兩邊所附的塑料膜不但不能發(fā)揮增強(qiáng)作用，甚至還可能起到加速破壞的效果。
中國(guó)專利92231990.1的文件公開的可回收復(fù)用地膜，與上述文件特征類似，包括塑料薄膜和塑料薄膜下邊帶有的網(wǎng)格層，薄膜和網(wǎng)格層通過粘合劑或熱合加工成為一體，形成雙層結(jié)構(gòu)的加強(qiáng)地膜，優(yōu)點(diǎn)在于透明度同普通地膜，強(qiáng)度高，可多次使用，使用后能徹底清理，回收省工省力，能減少地膜對(duì)土地的污染等。其缺點(diǎn)與上述分析類似，而且由于僅為二層，薄膜和網(wǎng)格層間的結(jié)合力更差、更為容易分離破壞，強(qiáng)度也無(wú)從談起。

發(fā)明內(nèi)容針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的上述缺陷，本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是要提供一種既能保持其貼附的塑料膜的原有功能、又能使復(fù)合膜的整體機(jī)械強(qiáng)度以及耐磨損性能大幅提高、而且透光率適當(dāng)?shù)睦w維編織層加強(qiáng)的農(nóng)用薄膜。
為此，本發(fā)明的技術(shù)解決方案是一種纖維編織層加強(qiáng)的農(nóng)用薄膜，該薄膜包括上膜層與下膜層，上膜層與下膜層可以為相同的材質(zhì)或不同的材質(zhì)，在上膜層與下膜層中間可以?shī)A有與上膜層和/或下膜層的材質(zhì)相同或不同的芯層，該芯層包括至少一層由纖維材料雙向交叉編織而成的編織層，每層所述編織層的兩面分別粘接著其它芯層或上膜層或下膜層；上膜層和/或下膜層和/或芯層的本體是無(wú)色透光或半透光的。本發(fā)明的加強(qiáng)芯層采用纖維材料交叉地編織成的編織層，這種編織層具有通常的光滑連續(xù)的增強(qiáng)膜層所不具備的機(jī)械增強(qiáng)特性因?yàn)檫@種編織層能將復(fù)合膜某處的應(yīng)力集中分散到其相關(guān)的經(jīng)線和/或緯線的全長(zhǎng)上，事實(shí)上，通過相互交叉編織的經(jīng)緯線就能極大地緩解光滑膜層所受到的外力，提高復(fù)合膜的整體機(jī)械強(qiáng)度，同時(shí)這種編織層的彈性乃至塑性、柔順性能等許多有關(guān)的機(jī)械性能與其貼合的光滑的上、下膜層極其相似，這為編織層的復(fù)合以及貼合帶來許多便利和優(yōu)點(diǎn)編織層能獲得與上、下膜層最大的貼合面積，結(jié)合力大大增加，而且更為重要的是受到外力情況下，傳統(tǒng)的加強(qiáng)芯層因與上、下膜層的應(yīng)變變形差異太大而在面膜層上產(chǎn)生二次應(yīng)力集中，結(jié)果往往不但不能增強(qiáng)復(fù)合膜的整體機(jī)械強(qiáng)度，反而惡化了面膜層的受力結(jié)構(gòu)，導(dǎo)致復(fù)合膜整體機(jī)械強(qiáng)度的降低，而本發(fā)明能克服上述缺點(diǎn)當(dāng)復(fù)合膜受到外力作用時(shí)，編織層的應(yīng)變變形與上、下膜層幾乎相同或相似，因而本發(fā)明的編織層與上、下膜層復(fù)合后產(chǎn)生的綜合抗力大大增強(qiáng)，經(jīng)實(shí)驗(yàn)證實(shí)，本發(fā)明復(fù)合薄膜的抗拉斷力指標(biāo)較之單獨(dú)狀態(tài)下的原有薄膜層增加了6～7倍，在抗刺穿性能、抗梯形撕裂強(qiáng)度指標(biāo)上也大幅提高。而為了保證薄膜的生物功能，本發(fā)明薄膜的透光率針對(duì)不同用途要求保證在25～60％。
為了使本發(fā)明的薄膜具有盡可能大機(jī)械強(qiáng)度指標(biāo)，本發(fā)明采用會(huì)將聚合樹脂機(jī)械強(qiáng)度特性向迥異方向發(fā)揮的兩種不同的加工方法加工出聚合樹脂膜或纖維，因此，本發(fā)明薄膜的上膜層和下膜層都是聚合樹脂流延膜，而纖維材料為聚合樹脂熱拉伸定型扁絲。將機(jī)械強(qiáng)度最大的熱拉伸定型扁絲置于復(fù)合層芯層，將機(jī)械強(qiáng)度強(qiáng)度最小但光滑的流延膜作為復(fù)合層外層，將其復(fù)合成一體，得到最佳的互補(bǔ)，生產(chǎn)出整體機(jī)械強(qiáng)度最大的復(fù)合薄膜。當(dāng)然，薄膜的上膜層和下膜層還可以采用聚合樹脂吹脹膜，對(duì)于撕裂應(yīng)力方向較為明確或數(shù)值較小的情況也可適用。
為了達(dá)到所需強(qiáng)度和便于上織機(jī)編織，本發(fā)明的纖維材料橫截面為扁平狀，該纖維材料寬度為2.0～5.5mm。
為了適應(yīng)不同應(yīng)用場(chǎng)合，本發(fā)明的編織層面密度為25～120g/m2，上、下膜層的面密度為10～50g/m2。在最佳實(shí)施例下，編織層面密度為60～80g/m2，上、下膜層的面密度為20～30g/m2，復(fù)合薄膜的總面密度為110～140g/m2，優(yōu)選為120～130g/m2。
本發(fā)明的膜層及芯層的原料性質(zhì)為上、下膜層和非編織芯層為低密度聚乙烯膜層、或低密度聚乙烯與高密度聚乙烯混煉料的流延膜層、或低密度聚乙烯與醋酸乙烯混煉料的流延膜層；纖維材料為高密度聚乙烯扁絲；農(nóng)用薄膜由上膜層、編織層和下膜層彼此粘結(jié)復(fù)合而成。本發(fā)明的膜層及芯層的原料還可以是其他無(wú)毒透光的線型熱塑性聚合樹脂，或這樣的幾種樹脂的混煉或接枝、交聯(lián)、共聚產(chǎn)物。
相應(yīng)地，本發(fā)明的另一技術(shù)解決方案是一種制備如上所述的纖維編織層加強(qiáng)的農(nóng)用薄膜的工藝，該制備工藝包括拉絲工序、編織工序、復(fù)合工序，拉絲工序包括采用高密度聚乙烯和1％～9％樹脂量的助劑為原料，通過混煉擠出、冷卻、切絲、拉伸、熱定型，生產(chǎn)出熱拉伸定型扁絲；編織工序是以所述的熱拉伸定型扁絲為原料，在圓織機(jī)或平織機(jī)上織造出經(jīng)緯編織層；復(fù)合工序是通過流延涂敷機(jī)，在經(jīng)緯編織層兩面流延涂敷形成聚合樹脂上、下面膜，該聚合樹脂上、下面膜的原料包括如下之一的樹脂和1％～15％樹脂量的助劑低密度聚乙烯、低密度聚乙烯與高密度聚乙烯混煉物、低密度聚乙烯與醋酸乙烯樹脂混煉物。
拉絲工序中采用的助劑包括防老化劑和/或防霧滴劑，助劑的添加量?jī)?yōu)選為樹脂量的2％～4％。更優(yōu)選的助劑配方為加入防老化劑量為樹脂量的2.5％～3.5％。
復(fù)合工序中采用的助劑包括防老化劑和/或防霧滴劑和/或轉(zhuǎn)光劑，助劑的添加量?jī)?yōu)選為樹脂量的4％～8％。更優(yōu)選的助劑配方為加入防老化劑量為樹脂量的5％～7％。拉伸扁絲的橫截面寬度為2.0～2.6mm。添加了上述的防老化劑，經(jīng)過Q-PAN加速老化實(shí)驗(yàn)儀300小時(shí)加速老化，相當(dāng)于東北地區(qū)三年的連續(xù)光照時(shí)間，強(qiáng)度仍然保持95％以上。完全符合參農(nóng)等農(nóng)牧種養(yǎng)殖業(yè)的要求。本產(chǎn)品在選用PE、EVA等原料并加熱助劑改性，使本發(fā)明的薄膜能夠耐受-30～-35℃的低溫，即使在東北地區(qū)寒冷冬季也不會(huì)出現(xiàn)冷凍破裂情況。
編織層面密度為25～120g/m2，上、下膜層的面密度為10～50g/m2。本發(fā)明的三層結(jié)構(gòu)薄膜優(yōu)化了薄膜的受光情況，提高了受光的均勻性，薄膜能夠耐受10級(jí)以上大風(fēng)，而且具有很高的抗撕裂、抗穿刺強(qiáng)度，使用壽命長(zhǎng)，大棚扣棚簡(jiǎn)便、快捷，按照復(fù)合薄膜整體面密度，分為通用型≤130g/m2，加重型＞130g/m2。
以下結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案作進(jìn)一步說明。

圖1為本發(fā)明的農(nóng)用薄膜實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖2為本發(fā)明農(nóng)用薄膜的生產(chǎn)工藝實(shí)施例的流程框圖。
具體實(shí)施方式農(nóng)用薄膜實(shí)施例如圖1所示本發(fā)明的一種纖維編織層加強(qiáng)的農(nóng)用薄膜，該薄膜包括上膜層1與下膜層2，上膜層1與下膜層2為同一或不同材質(zhì)，在上膜層1與下膜層2中間夾有與上膜層1和/或下膜層2為相同或不同材質(zhì)的一層芯層3，該芯層3是由纖維材料雙向交叉地編織而成的編織層，編織層3的兩面分別粘接著上膜層1和下膜層2；上膜層1和/或下膜層2和/或芯層3的本體是無(wú)色透光或半透光的。本實(shí)施例中農(nóng)用薄膜由上膜層1、編織層3和下膜層2彼此粘結(jié)復(fù)合而成，其中，上膜層1和下膜層2為低密度聚乙烯流延膜，所述的纖維材料為聚合樹脂熱拉伸定型扁絲，該拉伸扁絲的寬度為2.5mm；編織層3的面密度分別為30、70、110g/m2，而上膜層1、下膜層2的面密度分別為15、25、40g/m2。不同面密度的編制層和不同面密度的上、下膜層的組合，可以得到各種型號(hào)的薄膜。
生產(chǎn)工藝實(shí)施例如圖2所示一種制備如上所述的纖維編織層加強(qiáng)的農(nóng)用薄膜的工藝，該制備工藝包括拉絲工序、編織工序、復(fù)合工序，具體如下
1)拉絲工序原料配方高密度聚乙烯HDPE(6094)100％+3％防老化劑。
將原料投入擠出機(jī)中混煉，溫度分布如下機(jī)筒1 機(jī)筒2 機(jī)筒3 機(jī)筒4 機(jī)筒5 濾網(wǎng)區(qū) 連接頭 模頭×5溫度℃ 150200230240250 250 250 250以上述工藝條件從擠出機(jī)中擠出平膜，將平膜以30～50℃溫水冷卻后分切成扁絲，然后再升溫到100～500℃作熱拉伸，拉伸倍數(shù)5.8，并在此溫度下最后定型(100～500℃)得到寬度2.5mm的本色塑料扁絲，塑料扁絲的線密度為95±5tex，對(duì)抗強(qiáng)度≥0.32N/tex，伸長(zhǎng)率15～30％。
2) 編織工序采用六梭圓織機(jī)，將塑料扁絲編織成為折徑2米的編織布，編織布的單層密度為70g/m2，將制得的編織布作開幅分切成為展開幅寬為4米的編織層，收卷。
3) 復(fù)合工序?qū)⒊删砭幙棇友b上塑料涂覆機(jī)進(jìn)行雙面流延涂覆，其中，涂覆原料配方低密度聚乙烯LDPE100％+6％防老化劑，將上述原料投入擠出機(jī)中混煉，溫度分布如下機(jī)筒1 機(jī)筒2 機(jī)筒3 機(jī)筒4 機(jī)筒5 濾網(wǎng)區(qū) 連接頭 模頭×13溫度℃ 150230280300300310 310 310涂覆流延膜單面密度25g/m2。
復(fù)合膜整體面密度150g/m2，強(qiáng)度經(jīng)絲抗拉強(qiáng)度≥650N/5cm，緯絲抗拉強(qiáng)度≥550N/6cm.，接縫拉斷力≥300N/5cm2，CB及頂破強(qiáng)度≥2.68kg/m，
耐水壓≥0.47Mpa.
將上述步驟制得復(fù)合膜收卷、分卷或拼幅、包裝、進(jìn)庫(kù)。
權(quán)利要求
1.一種纖維編織層加強(qiáng)的農(nóng)用薄膜，所述的農(nóng)用薄膜包括上膜層與下膜層，所述的上膜層與下膜層為相同材質(zhì)或不同材質(zhì)，在所述的上膜層與下膜層中間夾有與上膜層和/或下膜層的材質(zhì)相同或不同的芯層，其特征在于所述農(nóng)用膜還包括芯層，所述的芯層包括至少一層由纖維材料雙向交叉地編織而成的編織層，該編織層的面密度為25～120g/m2；所述編織層的兩面與芯層的其它結(jié)構(gòu)或者上膜層和/或下膜層相粘接，上、下膜層的面密度分別為10～50g/m2；所述的纖維材料為聚合樹脂的拉伸絲，在同一編織層中，平行相鄰的拉伸絲的邊緣相互緊貼。
2.如權(quán)利要求1所述的農(nóng)用薄膜，其特征在于所述的上膜層和下膜層都是聚合樹脂流延膜。
3.如權(quán)利要求1所述的農(nóng)用薄膜，其特征在于所述的纖維材料橫截面為扁平狀，該纖維材料寬度為2.0～5.5mm。
4.如權(quán)利要求1所述的農(nóng)用薄膜，其特征在于所述的上膜層和下膜層為低密度聚乙烯膜層、低密度聚乙烯與高密度聚乙烯混煉料的流延膜層或者低密度聚乙烯與醋酸乙烯混煉料的流延膜層；所述的纖維材料為高密度聚乙烯扁絲。
5.如權(quán)利要求1所述的農(nóng)用薄膜，其特征在于所述的農(nóng)用薄膜的透光率為25％-85％。
6.一種制備如權(quán)利要求1～5之一所述的纖維編織層加強(qiáng)的農(nóng)用薄膜的工藝，該制備工藝包括如下步驟(1)拉絲工序，該工序以聚合樹脂和1％～9％樹脂量的助劑為原料，通過混煉擠出、冷卻、切絲、拉伸、熱定型，制備拉伸絲；(2)編織工序，該工序采用上述拉絲工序所得到的拉伸絲，在圓織機(jī)或平織機(jī)上織造出經(jīng)緯編織層；(3)復(fù)合工序，，該工序?qū)⒕酆蠘渲?％～15％樹脂量的助劑經(jīng)流延涂覆機(jī)，在上述編制工序所得到的經(jīng)緯編織層的兩面上，流延涂敷，形成聚合樹脂上膜層和下膜層。
7.如權(quán)利要求6所述的工藝，其特征在于所述的拉絲工序所制備的拉伸絲為拉伸扁絲，所述的拉伸扁絲的橫截面寬度為2.0～5.5mm。
8.如權(quán)利要求6所述的工藝，其特征在于所述的拉絲工序中采用的助劑包括防老化劑和/或防霧滴劑，所述助劑的添加量為樹脂量的2％～4％。
9.如權(quán)利要求6所述的工藝，其特征在于所述的復(fù)合工序中采用的助劑包括防老化劑和/或防霧滴劑和/或轉(zhuǎn)光劑，所述助劑的添加量為樹脂量的4％～8％。
10.如權(quán)利要求6所述的工藝，其特征在于在所述的編織工序中，將經(jīng)緯編織層的面密度控制在25～120g/m2之間；在所述復(fù)合工序中，將聚合樹脂上膜層和下膜層的面密度分別控制在10～50g/m2之間。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種纖維編織層加強(qiáng)的農(nóng)用薄膜，該薄膜包括上膜層與下膜層，所述的上膜層與下膜層為同一或不同材質(zhì)，在所述的上膜層與下膜層中間夾有與上膜層和/或下膜層的材質(zhì)相同或不同的芯層，其特征在于所述薄膜包括一層或多層的芯層，所述的芯層包括至少一層由纖維材料雙向交叉地編織而成的編織層，每層所述編織層的兩面分別粘接著其它芯層或上膜層或下膜層；所述的上膜層和/或下膜層和/或芯層的本體是無(wú)色透光或半透光的。本發(fā)明提供一種既能保持其貼附的塑料膜的原有功能、又能使復(fù)合膜的整體機(jī)械強(qiáng)度以及耐磨損性能大幅提高的纖維編織層加強(qiáng)的農(nóng)用薄膜。
文檔編號(hào)A01G13/02GK1608834SQ20031011187
公開日2005年4月27日 申請(qǐng)日期2003年10月23日 優(yōu)先權(quán)日2003年10月23日
發(fā)明者李永鴻, 趙照 申請(qǐng)人:佛山塑料集團(tuán)股份有限公司