CN102963000B - 一种超高分子量聚乙烯膜片与金属板的粘结方法 - Google Patents
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Abstract
本发明的提供了一种超高分子量聚乙烯膜片与金属板的粘结方法，包括下述步骤：①取覆有共聚物底胶的超高分子量聚乙烯膜片裁剪成块状备用；②将金属材料制成的板面或箱体的表面打磨成粗糙状表面；③将步骤②中的粗糙状表面加热至190℃-250℃；④将步骤①的块状超高分子量聚乙烯膜片逐一贴合在步骤③加热后的粗糙表面，对块状超高分子量聚乙烯膜片加压，使其与加热后的金属粗糙表面紧密贴合，加压时间为金属粗糙表面温度冷却至50℃-60℃为止。本发明能够将超高分子量聚乙烯膜片与金属材料紧密粘结，从而提高超高分子量聚乙烯膜片与金属粘结后的产品使用寿命，扩大超高分子量聚乙烯膜片的应用范围。
Description
技术领域
本发明涉及粘结方法，是一种超高分子量聚乙烯膜片与金属板的粘结方法。
背景技术
由于超高分子量聚乙烯膜片耐磨性是钢材的4-7倍、吸收冲击能力也大幅超过钢铁，并具有极高的耐腐蚀性，表面光滑度与冰面基本相当等许多优点，所以，它可以用于贴覆在矿车车箱、煤仓、轮船外壳吃水线下部分及潜水艇等多种领域及产品的表面上，其应用效果极其显著。但是，这种超高分子量聚乙烯膜片由于采用超高分子量聚乙烯材料制作，所以它极难与金属材料粘结。目前如何解决超高分子量聚乙烯产品与金属材料粘结是一个世界性难题，各国技术人员都在努力研究，但至今仍未解决，仍在沿用螺柱螺母连接的方法，而这种方法的不足在于：劳动强度大，工作效率低，连接效果差，使用寿命短，并且有许多产品无法使用，导致超高分子量聚乙烯膜片的应用受到较大限制。
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与金属板的粘结方法，使它能够将超高分子量聚乙烯膜片与金属材料紧密粘结，从而提高超高分子量聚乙烯膜片与金属粘结后的产品使用寿命，扩大超高分子量聚乙烯膜片的应用范围。
本发明为实现上述目的，通过以下技术方案实现：一种超高分子量聚乙烯膜片与金属板的粘结方法，包括下述步骤：
①取覆有共聚物底胶的超高分子量聚乙烯膜片裁剪成块状备用；
②将金属材料制成的板面或箱体的表面打磨成粗糙状表面；
③将步骤②中的粗糙状表面加热至190℃-250℃；
④将步骤①的块状超高分子量聚乙烯膜片逐一贴合在步骤③加热后的粗糙表面，对块状超高分子量聚乙烯膜片加压，使其与加热后的金属粗糙表面紧密贴合，加压时间为金属粗糙表面温度冷却至50℃-60℃为止。步骤③中的加热设备是超高频感应机，该机的频率为200KHz左右，功率为20-30KW。超高频感应机采用加热头与主机分离的可移动式加热头，加热头与主机用软性同轴电缆连接。
所述的一种超高分子量聚乙烯膜片与金属板的粘结方法，步骤①中所述的已覆有共聚物底胶的超高分子量聚乙烯膜片的覆胶方法是：
①取共聚物底胶备用；
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℃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℃；
⑦将经过冷却后的超高分子量聚乙烯膜片进行收卷。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℃左右，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，采用加热的聚四氟轧辊进行加压，轧辊的表面温度为160℃-175℃。
所述的一种超高分子量聚乙烯膜片与金属板的粘结方法，步骤①-⑦的方法采用覆膜机完成，覆膜机的结构为：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℃-175℃，主轧辊表面涂覆聚四氟乙烯层。
本发明的方法能使超高分子量聚乙烯膜片与金属牢固粘结，将超高分子量聚乙烯膜片上的高强度粘膜层加热至110-130℃即可与金属材料粘合，粘合后可做成各种产品，用本发明方法将超高分子量聚乙烯膜片与金属粘结后的板材或箱体等各种产品使用寿命长，比现有技术延长20-25倍，解决了现有技术中粘结牢固性差、工作效率低、劳动强度大等多种不足。经检测：超高分子量聚乙烯膜片与金属粘结后的剥离强度平均值大于170N/cm。用本发明方法将超高分子量聚乙烯膜片与金属粘接的产品，可应用于矿车、煤仓、轮船及潜水艇等各种领域。本发明方法易于工业化操作。
本发明方法中在超高分子量聚乙烯膜片的表面复合的高强度粘膜，该粘膜的厚度一般为0.3-1.5毫米左右，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，在高强度粘膜的复合过程中，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，在本发明方法中使用的设备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。
本发明的关键在于利用高频感应的趋肤效应将金属的加热层控制在表层内，使超高膜片表面的胶体迅速熔化，迅速与金属粘结又迅速冷却，从而克服超高膜片加热时间过长使膜片本体变形的关键性难题，同时大幅度提高复合效率，降低加热功耗。
附图说明
附图1是本发明所述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结构示意图；附图2是超高分子量聚乙烯膜片复合高强度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。
具体实施方式
本发明的一种超高分子量聚乙烯膜片与金属板的粘结方法，包括下述步骤：
①取覆有共聚物底胶的超高分子量聚乙烯膜片裁剪成块状备用；
②将金属材料制成的板面或箱体的表面打磨成粗糙状表面；
③将步骤②中的粗糙状表面加热至190℃-250℃；
④将步骤①的块状超高分子量聚乙烯膜片逐一贴合在步骤③加热后的粗糙表面，对块状超高分子量聚乙烯膜片加压，使其与加热后的金属粗糙表面紧密贴合，加压时间为金属粗糙表面温度冷却至50℃-60℃为止。
本发明所述步骤③中的加热设备是超高频感应机，该机的频率为200KHz左右，功率为20-30KW。
超高频感应机采用加热头与主机分离的可移动式加热头，加热头与主机用软性同轴电缆连接。
本发明步骤①中所述的已覆有共聚物底胶的超高分子量聚乙烯膜片的覆胶方法是：
①取共聚物底胶备用；
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℃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℃；
⑦将经过冷却后的超高分子量聚乙烯膜片进行收卷。
所述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℃-800℃，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℃-175℃。
本发明所述方法中步骤⑤所述的对块状超高分子量聚乙烯膜片加压的方法一般有下述方法：当在水平金属板上贴合超高分子量聚乙烯膜片时，采用压辊在超高分子量聚乙烯膜片表面加压，使超高分子量聚乙烯膜片与水平金属表面紧密贴合；当在竖直金属板上贴超高分子量聚乙烯膜片时，可采用电磁铁压板对超高分子量聚乙烯膜片表面加压，使超高分子量聚乙烯膜片与竖直金属板表面紧密贴合；当需要贴合的表面面积较小，无法使用器械等工具设备时，可采用手工方法隔热按压至金属粗糙表面温度冷却至50℃-60℃为止。
本发明的一种超高分子量聚乙烯膜片与金属板的粘结方法，步骤①-⑦的方法采用覆膜机完成，覆膜机的结构为：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20一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1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。
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℃-175℃，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℃左右的基础上设置的，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牢固的粘结。所述的粘合材料即为共聚物底胶。这种胶为现有技术，其组份性能不做详述。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℃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1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1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。
Claims (8)
1.一种超高分子量聚乙烯膜片与金属板的粘结方法，其特征在于：包括下述步骤：
①取覆有共聚物底胶的超高分子量聚乙烯膜片裁剪成块状备用；
②将金属材料制成的板面或箱体的表面打磨成粗糙状表面；
③将步骤②中的粗糙状表面加热至190℃-250℃；
④将步骤①的块状超高分子量聚乙烯膜片逐一贴合在步骤③加热后的粗糙表面，对块状超高分子量聚乙烯膜片加压，使其与加热后的金属粗糙表面紧密贴合，加压时间为金属粗糙表面温度冷却至50℃-60℃为止；
覆有共聚物底胶的超高分子量聚乙烯膜片的覆胶方法是：
①取共聚物底胶备用；
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℃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℃；
⑦将经过冷却后的超高分子量聚乙烯膜片进行收卷；
所述的超高分子量聚乙烯膜片覆胶方法采用覆膜机完成，覆膜机的结构为：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）一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（1）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）。
2.根据权利要求1所述的一种超高分子量聚乙烯膜片与金属板的粘结方法，其特征在于：所述的超高分子量聚乙烯膜片与金属板的粘结方法中使用的加热设备是超高频感应机，该机的频率为200KHz左右，功率为20-30KW。
3.根据权利要求2所述的一种超高分子量聚乙烯膜片与金属板的粘结方法，其特征在于：超高频感应机采用加热头与主机分离的可移动式加热头，加热头与主机用软性同轴电缆连接。
4.根据权利要求1所述的一种超高分子量聚乙烯膜片与金属板的粘结方法，其特征在于：所述的超高分子量聚乙烯膜片覆胶方法中的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℃左右，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。
5.根据权利要求1所述的一种超高分子量聚乙烯膜片与金属板的粘结方法，其特征在于：所述的超高分子量聚乙烯膜片覆胶方法中的步骤④中所述的对超高分子量聚乙烯膜片表面加压，采用加热的聚四氟轧辊进行加压，轧辊的表面温度为160℃-175℃。
6.根据权利要求1所述的一种超高分子量聚乙烯膜片与金属板的粘结方法，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辊（11），两个冷却箱导辊（11）平行布置。
7.根据权利要求1所述的一种超高分子量聚乙烯膜片与金属板的粘结方法，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）。
8.根据权利要求1所述的一种超高分子量聚乙烯膜片与金属板的粘结方法，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℃-175℃，主轧辊（8）表面涂覆聚四氟乙烯层。
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