CN109895485A - 一种聚乙烯醇缩丁醛复合膜及其制备工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明属于安全防爆膜领域，提供了一种可见光透过率高、对玻璃粘结力强，提高玻璃安全性的中间膜产品：聚乙烯醇缩丁醛复合膜。聚乙烯醇缩丁醛复合膜的膜层结构依次为：第一PVB膜层、第一胶水涂层、透明膜层、第二胶水涂层、第二PVB膜层，该复合膜适合用作汽车前挡风玻璃夹胶、建筑幕墙安全玻璃夹胶等。
Description
技术领域
本发明属于安全防爆膜领域，尤其涉及一种用作中间膜的聚乙烯醇缩丁醛复合膜，以及该种中间膜的制备工艺。
背景技术
玻璃材料在如今的生活中运用广泛，市面上可见的玻璃种类各异，其中常见的浮法平板玻璃、单片半钢化玻璃等都不属于安全玻璃。这些玻璃破碎时，整片玻璃裂纹从受击点开始扩展至边部，形成放射状散片，碎片尖锐，容易伤人。而目前市面上的安全玻璃主要有：钢化玻璃、夹层玻璃、半钢化夹层玻璃、钢化夹层玻璃。其中，钢化夹层玻璃是两片钢化安全玻璃通过夹层形成的钢化夹层安全玻璃。在碎裂时，玻璃将碎成钝角小颗粒。碎片将牢固地粘附在透明的粘结材料上，不易伤人。但在两片玻璃同样碎裂的情况下，可能出现整块夹层玻璃垂落出框架的情况。
目前，钢化夹层玻璃的应用成为主流，但传统的PVB膜夹胶玻璃，特别是高层建筑夹胶玻璃抗风压差。尤其是沿海地区在抵抗台风时，建筑玻璃随风压方向出现弯曲，变形破裂。因此，市场对安全玻璃提出了更高的要求。而相应的，玻璃市场对防爆安全膜也提出了更高的要求。
国际上，美国杜邦公司开发了更高强度的玻璃中间膜SGP（离子聚合物膜）和日本积水开发高强度PVB中间膜替代传统PVB中间膜，提高了玻璃的安全性，但也形成了相应的市场垄断。
而本发明则是避开杜邦和积水公司的技术，从复合膜材料的设计出发，设计多层复合膜，复合膜材料的表层材料保障与玻璃强的粘结性和透明性，复合膜的芯层材料提供高强度高模量，抵抗风压，提高安全性能。
发明内容
本发明是为了解决背景技术中的问题，提供一种聚乙烯醇缩丁醛(PVB)复合膜。
一种聚乙烯醇缩丁醛复合膜,该复合膜依次包括第一PVB膜层、第一胶水涂层、透明膜层、第二胶水涂层、第二PVB膜层；
所述第一PVB膜层与第二PVB膜层厚度为200~1000微米，表面粗糙度Rz=5~55微米，所述第一PVB膜层与所述第二PVB膜层是由聚乙烯醇缩丁醛所制备；
所述第一胶水涂层与所述第二胶水涂层厚度为1~15微米，所述第一胶水涂层和所述第二胶水涂层的材质为一种含有丙烯酸的水溶性胶水；
透明膜层为材料为PMMA、PET、PE、PC、SGP、TPU、PVB、EVA、POM、PI中的一种光学透明薄膜，所述透明膜层的厚度为50~200微米，可见光透光率大于85%，雾度小于1%。
一种聚乙烯醇缩丁醛复合膜的制备工艺，所述聚乙烯醇缩丁醛复合膜是采用卷对卷涂布复合工艺获得的，具体包含以下步骤：
S1、将聚乙烯醇缩丁醛树脂、增塑剂和添加剂充分混合、均化、塑化形成PVB膜，并检查所述PVB膜层表面是否存在污垢或异物，所述PVB膜用作聚乙烯醇缩丁醛复合膜的第一PVB膜层与第二PVB膜层；
S2、将所述透明膜依次经过放卷、两面涂布形成第一胶水涂层和第二胶水涂层、烘干固化、牵引和张力控制、两面分别与放卷出的PVB膜接触、主复合单元80~100℃、0.2~0.6MPa的条件下双面复合、复合单元牵伸复合PE保护膜、收卷工序，最终获得所述聚乙烯醇缩丁醛复合膜。
优选的步骤S1中，所述增塑剂为碳原子数量6~8个的三甘醇酯。
优选的，步骤S1中，所述均化过程为：使用厚度扫描及厚度自动控制系统对PVB膜的厚度进行精密的控制，然后将所述PVB膜经过拉伸、定型并使之达到目标厚度200~1000微米，表面粗糙度Rz=5~55微米，再将所述PVB膜卷绕成卷。
优选的，步骤S1中，通过表面视像检测系统与技术人员目测检查膜是否存在污垢或异物。
优选的，步骤S1的卷绕过程中，需对卷绕环境中额空气进行净化并进行空气湿度控制，空气湿度为25%~40%
优选的，步骤S2中，所述两面涂布为在所述透明膜（3）的两面涂上材质为一种含有丙烯酸的水溶性胶水，单面涂布厚度1~15微米。
采用这样的结构以后：聚乙烯醇缩丁醛复合膜与传统PVB膜比较，最基本的光学性能保持一致。但是，其机械强度大幅提升，拉伸强度提升2-7倍，抗穿透性能提升30%以上。复合膜可作为安全玻璃中间膜，可应用领域为汽车前挡风玻璃夹胶，建筑幕墙安全玻璃夹胶。
以下结合附图对本发明进行更进一步详细的说明。
附图说明
图1为本发明的聚乙烯醇缩丁醛复合膜的工艺流程图；
图2为本发明的聚乙烯醇缩丁醛复合膜的结构示意图；
图3为比较例中抗穿透性测试结果图；
图4为实施例1中抗穿透性测试结果图；
图5为实施例2中抗穿透性测试结果图；
图6为实施例3中抗穿透性测试结果图；
图7为实施例4中抗穿透性测试结果图。
具体实施方式
下面，通过示例性的实施方式对本发明具体描述。然而应当理解，在没有进一步叙述的情况下，一个实施方式中的原件、结构和特征也可以有益地结合到其他实施方式中。
一种聚乙烯醇缩丁醛复合膜依次包括该复合膜依次包括PVB膜层1、第一胶水涂层2、透明膜层3、第二胶水涂层4、第二PVB膜层5。
第一PVB膜层1与第二PVB膜层5厚度为200~1000微米，表面粗糙度Rz=5~55微米，所述第一PVB膜层1与第二PVB膜层5是由聚乙烯醇缩丁醛所制备；
第一胶水涂层2与第二胶水涂层4厚度为1~15微米，第一胶水涂层2和第二胶水涂层4的材质为一种含有丙烯酸的特制水溶性胶水；
透明膜层3为光学透明薄膜PMMA、PET、PE、PC、SGP、TPU、PVB、EVA、POM、PI中的一种，所述透明膜层3的厚度为50~200微米，可见光透光率大于85%，雾度小于1%。
一种聚乙烯醇缩丁醛复合膜的制备工艺，包含以下步骤：
S1、制备PVB膜：
PVB膜的原材料为：聚乙烯醇缩丁醛树脂（PVB树脂）、增塑剂和添加剂。PVB树脂为白色粉末，当单独形成膜时十分坚硬，无法用在夹胶安全玻璃的中间膜，必须与增塑剂混合使用。PVB树脂与增塑剂的相容性主要取决于PVB树脂的分子构成。适合的增塑剂类型和数量决定膜的特性。特定用途最重要的特性是机械特性、耐寒特性、吸水能力以及膜在玻璃上的粘结力。其中，含6至8个碳原子碳酸的三甘醇酯可广泛应用于高弹性产品的生产。
制备时，首先是将PVB树脂、增塑剂和一些添加剂注入挤出机，在挤出机中所有成分充分混合形成混合物并塑化。在这个过程中，因为混合物不均匀将影响产品的机械和光学性能，因此均化十分重要。在制备时通过一个模头挤出上述混合物。为了使整个幅宽达到精确的厚度，使用厚度扫描及厚度自动控制系统，对PVB胶片的厚度进行精密的控制，然后经过拉伸、定型、卷绕成卷。除表面视像检测系统外，目测检查膜是否存在污垢或异物也是非常重要的。卷绕室需装有净化空调并进行湿度控制，避免膜的水分含量发生变化，下卷后要立即包装。PVB膜的厚度为200~1000微米，表面粗糙度Rz=5~55微米。
这些制备出的PVB膜用作聚乙烯醇缩丁醛复合膜的第一PVB膜层1与第二PVB膜层5。
、生产聚乙烯醇缩丁醛复合膜：
复合膜的生产工艺采用卷对卷涂布复合工艺获得，工艺路线图1所示。将所述透明膜3依次经过放卷、两面涂布形成第一胶水涂层2和第二胶水涂层4、干燥烘箱烘干固化、牵引和张力控制、两面分别与放卷出的PVB膜接触、主复合单元双面复合、复合单元牵伸复合PE保护膜、收卷工序，最终获得所述聚乙烯醇缩丁醛复合膜。
其中，两面涂布工艺为在所述透明膜3的两面涂上材质为一种含有丙烯酸的特制水溶性胶水，单面涂布厚度1~15微米。
以下提供实施例1~实施例4，以阐述本发明的聚乙烯醇缩丁醛复合膜及其制备工艺的具体内容。
实施例1：
一种聚乙烯醇缩丁醛(PVB)复合膜结构如图2所示。复合膜包括厚度为380微米，表面粗糙度Rz=10微米的第一PVB膜层1、第一胶水涂层2、透明膜层3、第二胶水涂层4和厚度为380微米，表面粗糙度Rz=10微米的第二PVB膜层5。
聚乙烯醇缩丁醛(PVB)复合膜实现的工艺流程为：采用厚度50微米的PET材质透明膜3依次经过放卷、在透明膜3两面同时涂布厚度1微米的PVB胶水，形成第一胶水涂层2和第二胶水涂层4、透明膜经干燥烘箱烘干固化、牵引单元的牵引和张力控制、PET两面涂胶水层分别与放卷出来的第一PVB膜层1和第二PVB膜层5接触，经主复合单元80~100℃、0.2~0.6MPa的条件下双面复合、复合单元牵伸复合PE保护膜、收卷等工序最终获得本发明产品。
本实施例产品的光学透光率88.2%，符合国家标准GB/T32020-2015要求，满足夹胶玻璃最基本的透明性要求。
按照国家标准GB9656-2003对本发明实施例进行抗穿透性测试，使用2.27kg钢球从高空坠落，玻璃的抗穿透性高度5.4米，比较例穿透高度为4.1米，本发明实施例的抗穿透性能较传统PVB膜提升31.7%。
按照国家标准GB/T32020-2015对本发明实施例进行拉伸强度测试，拉伸强度76.67Mpa，拉伸强度性能是比较例28.85Mpa的2.65倍。
实施例2：
一种聚乙烯醇缩丁醛(PVB)复合膜。复合膜包括厚度为380微米，表面粗糙度Rz=25微米的第一PVB膜层1、第一胶水涂层2、透明膜层3、第二胶水涂层4和厚度为380微米，表面粗糙度Rz=25微米的第二PVB膜层5。
聚乙烯醇缩丁醛(PVB)复合膜实现的工艺流程为：采用厚度100微米，材质为PET的透明膜3依次经过放卷、在透明膜3两面同时涂布厚度5微米的聚氨酯胶水，形成第一胶水涂层2和第二胶水涂层4。透明膜3经干燥烘箱烘干固化、牵引单元的牵引和张力控制、PET两面涂胶水层分别与放卷出来的第一PVB膜层1和第二PVB膜层5接触、经主复合单元80~100℃、0.2~0.6MPa的条件下双面复合、复合单元牵伸复合PE保护膜、收卷等工序最终获得本发明产品。
本实施例产品光学透光率88.4%，符合国家标准GB/T32020-2015要求，满足夹胶玻璃最基本的透明性要求。
按照国家标准GB9656-2003对本发明实施例进行抗穿透性测试，使用2.27kg钢球从高空坠落，玻璃的抗穿透性高度5.6米，比较例穿透高度为4.1米，本发明实施例的抗穿透性能较传统PVB膜提升36.5%。
按照国家标准GB/T32020-2015对本发明实施例进行拉伸强度测试，拉伸强度152.67Mpa，拉伸强度性能是比较例28.85Mpa的5.3倍。
实施例3：
一种聚乙烯醇缩丁醛(PVB)复合膜。复合膜包括厚度为200微米，表面粗糙度Rz=5微米的第一PVB膜层1、第一胶水涂层2、透明膜层3、第二胶水涂层4和厚度为200微米，表面粗糙度Rz=5微米的第二PVB膜层5。
聚乙烯醇缩丁醛(PVB)复合膜实现的工艺流程为：采用厚度125微米、材质为PC的透明膜3依次经过放卷、在透明膜3两面同时涂布厚度15微米的丙烯酸胶水，形成第一胶水涂层2和第二胶水涂层4。透明膜3经干燥烘箱烘干固化、牵引单元的牵引和张力控制、PC两面涂胶水层分别与放卷出来的PVB膜层1和第二PVB膜层5接触，再经主复合单元80~100℃、0.2~0.6MPa的条件下双面复合、复合单元牵伸复合PE保护膜、收卷等工序最终获得本发明产品。
本实施例产品光学透光率88.6%，符合国家标准GB/T32020-2015要求，满足夹胶玻璃最基本的透明性要求。
按照国家标准GB9656-2003对本发明实施例进行抗穿透性测试，使用2.27kg钢球从高空坠落，玻璃的抗穿透性高度6.1米，比较例穿透高度为4.1米，本发明实施例的抗穿透性能较传统PVB膜提升48.7%。
按照国家标准GB/T32020-2015对本发明实施例进行拉伸强度测试，拉伸强度162.33Mpa，拉伸强度性能是比较例28.85Mpa的5.62倍。
实施例4：
一种聚乙烯醇缩丁醛(PVB)复合膜。复合膜包括厚度为380微米，表面粗糙度Rz=30微米的第一PVB膜层1、第一胶水涂层2、透明膜层3、第二胶水涂层4和厚度为380微米，表面粗糙度Rz=30微米的第二PVB膜层5。
聚乙烯醇缩丁醛(PVB)复合膜实现的工艺流程为：采用厚度200微米、材质为PMMA的透明膜3依次经过放卷、在透明膜3两面同时涂布厚度15微米的丙烯酸胶水，形成第一胶水涂层2和第二胶水涂层4。透明膜3经干燥烘箱烘干固化、牵引单元的牵引和张力控制、PC两面涂胶水层分别与放卷出来的PVB膜层1和第二PVB膜层5接触，再经主复合单元80~100℃、0.2~0.6MPa的条件下双面复合、复合单元牵伸复合PE保护膜、收卷等工序最终获得本发明产品。
本实施例产品光学透光率88.6%，符合国家标准GB/T32020-2015要求，满足夹胶玻璃最基本的透明性要求。
按照国家标准GB9656-2003对本发明实施例进行抗穿透性测试，使用2.27kg钢球从高空坠落，玻璃的抗穿透性高度6.5米，比较例穿透高度为4.1米，本发明实施例的抗穿透性能较传统PVB膜提升58.5%。
按照国家标准GB/T32020-2015对本发明实施例进行拉伸强度测试，拉伸强度172.61Mpa，拉伸强度性能是比较例28.85Mpa的5.98倍。
为了阐述本发明技术与市场一般技术的不同，提供比较例：
比较例：
样品为不做复合技术处理的传统PVB膜，厚度0.76mm，表面粗糙度Rz=35微米。PVB膜的光学透光率按国家标准GB/T32020-2015测试为88.5%，符合国标要求。
按照国家标准GB9656-2003对本发明中的实施例1至4以及比较例进行抗穿透性测试，使用2.27kg钢球从高空坠落，比较例中的玻璃的抗穿透性高度为4.1米。按照国家标准GB/T32020-2015对本发明中的实施例1至4以及比较例进行拉伸强度测试，比较例的拉伸强28.25Mpa。比较例与实施例的抗穿透效果如图3至7所示。
从表1可知，本发明的实施例的拉伸强度是比较例的2-7倍，机械强度大幅提升；按照国家标准GB9656-2003对本发明实施例进行抗穿透性测试，使用2.27kg钢球从高空坠落，玻璃的抗穿透性高度均大于5米，比较例穿透高度为4.1米，本发明实施例的抗穿透性能较传统PVB膜提升30%以上。
表1抗穿透性测试与拉伸强度测试结果
从表2可知，本发明的实施例与比较例的透光率均大于85%，符合国家标准GB/T32020-2015要求，满足夹胶玻璃最基本的透明性要求，本发明在安全玻璃中应用不会影响玻璃的透明性。
表2光学性能测试结果
以上具体实施例仅仅是对本发明的解释，其并不是对本发明的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本发明的权利要求范围内都受到专利法的保护。
Claims (8)
1.一种聚乙烯醇缩丁醛复合膜, 其特征在于：该复合膜依次包括第一PVB膜层（1）、第一胶水涂层（2）、透明膜层（3）、第二胶水涂层（4）、第二PVB膜层（5）；
所述第一PVB膜层（1）与第二PVB膜层（5）厚度为200~1000微米，表面粗糙度Rz=5~55微米，所述第一PVB膜层（1）与所述第二PVB膜层（5）是由聚乙烯醇缩丁醛所制备；
所述第一胶水涂层（2）与所述第二胶水涂层（4）厚度为1~15微米，所述第一胶水涂层（2）和所述第二胶水涂层（4）为一种含有丙烯酸的水溶性胶水；
透明膜层（3）为材料为PMMA、PET、PE、PC、SGP、TPU、PVB、EVA、POM、PI中的一种光学透明薄膜，所述透明膜层（3）的厚度为50~200微米，可见光透光率大于85%，雾度小于1%。
2.一种如权利要求1所述的聚乙烯醇缩丁醛复合膜的制备工艺，其特征在于，所述聚乙烯醇缩丁醛复合膜是采用卷对卷涂布复合工艺获得的，具体包含以下步骤：
S1、将聚乙烯醇缩丁醛树脂、增塑剂和添加剂充分混合、均化、塑化形成PVB膜，并检查所述PVB膜层表面是否存在污垢或异物，所述PVB膜用作聚乙烯醇缩丁醛复合膜的第一PVB膜层（1）与第二PVB膜层（2）；
S2、将所述透明膜（3）依次经过放卷、两面涂布形成第一胶水涂层（2）和第二胶水涂层（4）、烘干固化、牵引和张力控制、两面分别与放卷出的PVB膜接触、主复合单元双面复合、复合单元牵伸复合PE保护膜、收卷工序，最终获得所述聚乙烯醇缩丁醛复合膜。
3.根据权利要求2所述的一种聚乙烯醇缩丁醛复合膜, 其特征在于：步骤S1中，所述增塑剂为碳原子数量6~8个的三甘醇酯。
4.根据权利要求3所述的一种聚乙烯醇缩丁醛复合膜的制备工艺，其特征在于：步骤S1中，所述均化过程为：使用厚度扫描及厚度自动控制系统对PVB膜的厚度进行精密的控制，然后将所述PVB膜经过拉伸、定型并使之达到目标厚度200~1000微米，表面粗糙度Rz=5~55微米，再将所述PVB膜卷绕成卷。
5.根据权利要求4所述的一种聚乙烯醇缩丁醛复合膜的制备工艺，其特征在于：步骤S1中，通过表面视像检测系统与技术人员目测检查膜是否存在污垢或异物。
6.根据权利要求5所述的一种聚乙烯醇缩丁醛复合膜的制备工艺，其特征在于：步骤S1的卷绕过程中，需对卷绕环境中额空气进行净化并进行空气湿度控制，空气湿度为25%~40%。
7.根据权利要求2~6任一所述的一种聚乙烯醇缩丁醛复合膜的制备工艺，其特征在于：步骤S2中，所述两面涂布为在所述透明膜（3）的两面涂上一种含有丙烯酸的水溶性胶水，单面涂布厚度1~15微米。
8.根据权利要求7任一所述的一种聚乙烯醇缩丁醛复合膜的制备工艺，其特征在于：步骤S2中，主复合单元在80~100℃、0.2~0.6MPa的条件下进行双面复合。
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