Изобретение относится к способу изготовления ориентированных нарезаемых пленочных лент, включающему следующие шаги: экструдирование расплавленного полимера через головку (2); одновременное охлаждение и протягивание расплавленного полимера в охлаждающем устройстве для формирования листа (3) пленки; разрезание исходного листа пленки на множество относительно узких нарезаемых пленочных лент (4); растягивание (8) при повышенной температуре посредством пропускания нарезаемых пленочных лент через нагревательную среду (7) с температурой несколько ниже температуры размягчения пленочных лент; отжиг и охлаждение ориентированных нарезаемых пленочных лент (10, 11); намотку нарезаемых пленочных лент (13). Способ отличается тем, что перед шагом растягивания предусмотрен шаг предварительного растягивания (108), осуществляемый посредством пропускания нарезаемых пленочных лент через один набор нагреваемых поддерживающих валов (107), вращающихся с заданной скоростью, и через один набор охлаждаемых валов предварительного растягивания (109), вращающихся быстрее по сравнению с нагреваемыми поддерживающими валами, причем по меньшей мере один вал из набора поддерживающих валов нагревается, а по меньшей мере один вал из набора валов предварительного растягивания охлаждается. Изобретение также относится к устройству для осуществления данного способа и к продуктам, получаемым указанным способом.

 

(57) Реферат / Формула:
относится к способу изготовления ориентированных нарезаемых пленочных лент, включающему следующие шаги: экструдирование расплавленного полимера через головку (2); одновременное охлаждение и протягивание расплавленного полимера в охлаждающем устройстве для формирования листа (3) пленки; разрезание исходного листа пленки на множество относительно узких нарезаемых пленочных лент (4); растягивание (8) при повышенной температуре посредством пропускания нарезаемых пленочных лент через нагревательную среду (7) с температурой несколько ниже температуры размягчения пленочных лент; отжиг и охлаждение ориентированных нарезаемых пленочных лент (10, 11); намотку нарезаемых пленочных лент (13). Способ отличается тем, что перед шагом растягивания предусмотрен шаг предварительного растягивания (108), осуществляемый посредством пропускания нарезаемых пленочных лент через один набор нагреваемых поддерживающих валов (107), вращающихся с заданной скоростью, и через один набор охлаждаемых валов предварительного растягивания (109), вращающихся быстрее по сравнению с нагреваемыми поддерживающими валами, причем по меньшей мере один вал из набора поддерживающих валов нагревается, а по меньшей мере один вал из набора валов предварительного растягивания охлаждается. Изобретение также относится к устройству для осуществления данного способа и к продуктам, получаемым указанным способом.

 

---

СПОСОБ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ОРИЕНТИРОВАННЫХ НАРЕЗАЕМЫХ ПЛЕНОЧНЫХ ЛЕНТ
5 Область техники, к которой относится изобретение
Настоящее изобретение относится к способу изготовления ориентированных нарезаемых пленочных лент, к устройству для осуществления этого способа и к продуктам, полученным этим способом.
10 Предшествующий уровень техники
Нарезаемые пленочные ленты, также известные как пленочные ленты, полосы, ленты пленки, ленты рафии, пленочные нити и одноосные ориентированные ленты, определяются как ориентированные в одном направлении термопластичные изделия с большим отношением ширины к толщине.
15 Нарезаемые пленочные ленты, изготовленные из полиолефинов, таких как
полипропилен (РР), полиэтилен высокой плотности (HDPE), линейный полиэтилен низкой плотности (LLDPE) и из других аналогичных полимерных материалов, широко известны и имеют различные применения. Основные области применения включают в себя плетеные мешки, большие промышленные мешки и упаковочные
20 материалы, геотекстильные материалы, веревки и бечевки, и различные промышленные тканые материалы.
Нарезаемые из пленки ленты могут быть изготовлены из прессованных отлитых или рукавных (раздувных) пленок. Раздувная пленка является оптимальной для определенных типов тонких нитей из нарезаемой пленочной ленты. Большая
25 часть нарезаемых пленочных лент изготавливается из отлитых пленок. Обычно нарезаемые пленочные ленты производятся путем разрезания экструдированного пленочного листа с последующим растягиванием с использованием одного из двух известных процессов: растягивания всей пленки вместе одним комплектом или по отдельности несколькими группами/комплектами лент.
30 Пример многоэтапного растягивания приведен в патенте US 4,113,935,
который относится к процессу изготовления пленочных лент с низкой усадкой. В этом способе желаемая ориентация в нарезаемой пленочной ленте достигается использованием последовательности валов с увеличивающимися скоростями и температурой. После того, как нарезаемые из пленки ленты были растянуты в
35 машинном направлении, их можно разогреть на наборе нагреваемых валов и охладить на наборе охлаждаемых валов с целью уменьшения остаточной усадки.
Способ многоэтапного растягивания, описанный в документе US 4,113,935, используется редко, и даже если используется, то в основном для нарезаемых пленочных лент с низкой усадкой. Подавляющее большинство нарезаемых пленочных лент изготавливаются с использованием одноэтапного растягивания. 5 Способ и устройство, использующие несколько комплектов нарезаемых
пленочных лент, описаны в публикации WO 2006/037571. Согласно этому способу, до вытягивания группа нарезаемых пленочных лент (полос) разделяется на несколько подгрупп нарезаемых пленочных лент, а затем подгруппы протягиваются по отдельности с большой скоростью. Однако для этого способа требуется новое и
10 дорогое оборудование.
Приведенный выше способ не следует путать с процессом растягивания всех нарезаемых пленочных лент вместе как одной группы с использованием обычного и сравнительно недорогого оборудования.
Известное ранее традиционное одноэтапное производственное
15 оборудование и способы включают следующее, как показано на фиг. 1.
Как правило, расплавленный полиолефин экструдируется через соответствующую экструзионную головку с формированием листа требуемой толщины, который надлежащим образом охлаждается с помощью такого устройства, как водяной охладитель или охлаждаемый вал (валы). Затем по
20 существу аморфный лист доставляется под натяжением к соответствующему режущему устройству для нарезания на пленочные ленты. Нарезаемые пленочные ленты одноосно ориентированы путем протягивания в продольном направлении в условиях нагрева, с получением нарезаемой пленочной ленты, которую можно характеризовать на основе степени ориентации, иногда называемой также степенью
25 протягивания или степенью растяжения.
Таким образом, в предшествующем уровне техники реализуется способ, включающий
экструзию расплавленного полимера через головку;
одновременное охлаждение и протягивание расплавленного полимера в 30 охлаждающем устройстве для формирования листа пленки;
разрезание листа пленки на множество относительно узких нарезаемых пленочных лент;
растягивание при повышенной температуре путем пропускания нарезаемых пленочных лент через нагревательную среду с температурой несколько ниже 35 температуры размягчения нарезаемых из пленки лент;
отжиг и охлаждение ориентированных нарезаемых пленочных лент;
намотку нарезаемых пленочных лент.
Быстродействие линий, растягивающих нарезаемые пленочные ленты, возросло благодаря усовершенствованию полимеров, технологий и рыночных требований. Пятнадцать лет назад максимальное быстродействие составляло 5 порядка 240 м/мин, тогда как сейчас традиционное оборудование для обработки нарезаемых пленочных лент может работать на скоростях до 450 м/мин в зависимости от состава материала (полимеров и примесей) и от спецификации конечного продукта, т.е. нарезаемых пленочных лент.
Нерастянутые нарезаемые пленочные ленты в процессе протягивания или
10 растягивания нагреваются с помощью нагревательных аппаратов горячего воздуха до температуры чуть ниже, чем температура размягчения. С увеличением скорости обработки для того, чтобы обеспечить увеличение времени нагревания, длина нагревательных аппаратов горячего воздуха также увеличилась от примерно 4 метров до примерно 6 метров.
15 Однако существует практический предел длины нагревательного аппарата
горячего воздуха, обусловленный необходимостью работы с не поддерживаемой длиной нарезаемых пленочных лент в нагревательном аппарате. Таким образом, основной принцип способов уровня техники заключается в проведении процесса одиночного или многоэтапного растягивания при повышенных температурах, и
20 ограничивается работой на максимальных скоростях до 450 м/мин, что влечет за собой множество недостатков при увеличении скорости обработки свыше 450 м/мин.
Кроме того, специалистам в данной области хорошо известно, что с увеличением скорости обработки возрастает тенденция отдельных нарезаемых
25 пленочных лент к разрыву при растягивании. Такие нарезаемые пленочные ленты обычно "сматываются" обратно, и процесс продолжается без значительного прерывания, но разорванные нарезаемые пленочные ленты идут в отходы до тех пор, пока не будут смотаны обратно оператором, тем самым уменьшается эффективность установки и образуются отходы, которые нельзя использовать.
30 При скоростях выше 450 м/мин, тенденция разрыва отдельных нарезаемых
пленочных лент возрастает выше допустимых пределов, что иногда приводит к полной остановке работы и, как результат, к производственным убыткам и увеличению количества отходов.
Еще одним недостатком способов уровня техники является то, что при более
35 высоких скоростях и подходящих общих относительных удлинениях, начало образования шейки или так называемое "геометрическое возникновение
растяжения" постепенно смещается из нагревательного аппарата горячего воздуха назад в зону, где температура ниже, чем требуемая температура при растягивании. Это приводит к неконтролируемому "холодному растягиванию" и, помимо того, что вызывает разрывы, как описано выше, приводит к нарушенной ориентации молекул 5 полимерной цепи и ухудшению механических свойств, таких как прочность, растяжимость и других соответствующих параметров качества нарезаемых пленочных лент.
Таким образом, необходим способ обработки нарезаемых пленочных лент с улучшенной стабильностью при нормальных современных производительностях, 10 допускающий скорости обработки выше 450 м/мин, ориентировочно до 750 м/мин, без сопутствующих недостатков.
Сущность изобретения
Одной из задач изобретения является предложение способа обработки 15 нарезаемых пленочных лент совместно как одной группы с использованием традиционного и сравнительно недорогого оборудования.
Другой задачей изобретения является предложение способа обработки нарезаемых пленочных лент с улучшенной стабильностью, то есть с уменьшенной частотой разрыва ленты. 20 Еще одной задачей изобретения является предложение способа обработки
нарезаемых пленочных лент, допускающего скорости обработки выше 450 м/мин, ориентировочно до 750 м/мин.
Еще одной задачей настоящего изобретения является предложение улучшенного устройства обработки нарезаемой пленочной ленты, которое 25 отличается от существующего и широко используемого оборудования уровня техники не коренным образом и, следовательно, может быть изготовлено с разумной стоимостью.
Задачам настоящего изобретения удовлетворяют способ и устройство согласно прилагаемой формуле изобретения. 30 Изобретение относится к способу обработки нарезаемых пленочных лент и
содержит следующие шаги:
экструдирование расплавленного полимера через головку экструдера; одновременное охлаждение и протягивание расплавленного полимера в охлаждающем устройстве для формирования листа пленки; 35 разрезание исходного листа пленки на множество относительно узких
нарезаемых пленочных лент;
растягивание при повышенной температуре путем пропускания нарезаемых пленочных лент через нагревательную среду с температурой несколько ниже температуры размягчения нарезаемых пленочных лент;
отжиг и охлаждение ориентированных нарезаемых пленочных лент; 5 намотку нарезаемых пленочных лент;
и при этом отличается тем, что перед шагом растягивания предусмотрен шаг предварительного растягивания, осуществляемый посредством пропускания нарезаемых пленочных лент через один набор нагреваемых поддерживающих валов, вращающихся с заданной скоростью, и через один набор охлаждаемых 10 валов предварительного растягивания, вращающихся быстрее по сравнению с подогреваемыми поддерживающими валами, причем нагревают по меньшей мере один вал из набора поддерживающих валов, и охлаждают по меньшей мере один вал из набора валов предварительного растягивания.
Вкладом нового способа и устройства относительно существующего 15 стандартного способа и устройства является улучшение стабильности процесса и скорости обработки нарезаемых пленочных лент, недостижимое ранее при использовании традиционного оборудования.
Согласно изобретению по меньшей мере один вал из набора поддерживающих валов нагревается до температуры, не превышающей 85°С, 20 предпочтительно до температуры, не превышающей 70°С, а по меньшей мере один вал из набора валов предварительного растягивания охлаждается до температуры от 15°С до 45°С, предпочтительно от 20°С до 40°С.
Согласно изобретению степень предварительного растяжения находится в интервале от 20% до 80%, предпочтительно от 35% до 70 % от общей степени 25 растяжения, а общая степень растяжения принимает значения от 3 до 12, предпочтительно от 4 до 8.
В предпочтительном варианте осуществления скорость обработки составляет более 425 м/мин и предпочтительно более 600 м/мин. Вкладом новых конфигураций по сравнению с известными стандартными конфигурациями является 30 повышение скорости обработки нарезаемых пленочных лент, недостижимое ранее. Согласно способу по изобретению возможно обрабатывать нарезаемые пленочные ленты на скоростях, превышающих 425 м/мин, что в числе прочих преимуществ может увеличить скорость производства и помочь снизить расходы.
Изобретение также относится к устройству для осуществления указанного 35 выше способа. Устройство содержит следующие элементы: экструдер с головкой, охлаждающее устройство, узел нарезания пленки, поддерживающий узел,
нагревательное устройство и узел растягивания и отжига; при этом поддерживающий узел содержит поддерживающие валы, выполненные с возможностью нагревания. Более того, между поддерживающим узлом и нагревательным устройством дополнительно предусмотрен узел предварительного 5 растягивания, состоящий из охлаждаемых валов предварительного растягивания, выполненных с возможностью охлаждения.
Охлаждающее устройство может представлять собой водяную ванну, включающую охлаждающий вал; альтернативно, охлаждающее устройство может являться охлаждаемыми валами. 10 Устройство согласно изобретению и способ его работы позволяют вести
обработку нарезаемых пленочных лент с лучшей стабильностью и лучшими механическими свойствами, чем те, которые можно получить при стандартной обработке и устройстве при заданном наборе параметров (тип и марка полиолефина, характеристики нарезаемой пленочной ленты и скорости обработки 15 до 450 м/мин), и позволяют обеспечить скорости обработки выше 450 м/мин, предпочтительно 600 м/мин.
Изобретение также относится к продукции, полученной согласно приведенному выше способу или при использовании описанного выше устройства.
Предпочтительно способ по изобретению применим к полиолефинам, таким 20 как полипропилен (РР), полиэтилен высокой плотности (HDPE), линейный полиэтилен низкой плотности (LLDPE) и к другим подобным полимерным материалам.
Такой материал может быть использован как "чистый полимер" или смешан с примесями, такими как антифибрилляционный компонент, ультрафиолетовый 25 стабилизатор, цветная маточная смесь, повторно используемый полимер и т.д.
Определения
Если не оговорено иначе, все упоминания терминов "протягивание", "степень вытягивания", "растягивание", "степень растяжения", "ориентация" или 30 "степень ориентации" относятся к растягиванию или протягиванию полимерной ленты в продольном или машинном направлении.
Ориентация в продольном или машинном направлении может быть достигнута посредством использования двух наборов последовательно расположенных валов, так что второй или быстрый набор валов работает на 35 скорости, отношение которой к скорости медленного набора валов соответствует
требуемой степени ориентации. Предполагается, что набор валов содержит два или более валов.
В процессе растягивания нарезаемых пленочных лент в машинном направлении они нагреваются с помощью нагревательного устройства, такого как 5 нагреваемые валы или нагреваемая пластина или, предпочтительно, конвекционное нагревательное устройство, как правило, нагревательный аппарат горячего воздуха, в диапазоне температур от 95°С до 175°С.
В процессе протягивания нарезаемых пленочных лент через нагревательный аппарат горячего воздуха набор медленных поддерживающих валов может 10 работать на любой подходящей скорости, обычно в диапазоне от 10 до 120 м/мин на производственной линии. Набор быстрых растягивающих валов работает на подходящей скорости, обычно от 120 до 500 м/мин на производственной линии, чтобы обеспечить окружную скорость втрое или в большее количество раз превышающую скорость набора медленных поддерживающих валов для того, чтобы 15 ориентировать нарезаемые пленочные ленты в машинном направлении.
"Степень общего растяжения" представляет собой отношение, полученное путем деления окружной скорости быстрых растягивающих валов на окружную скорость медленных поддерживающих валов, которое, как правило, имеет значение от 3 до 12, предпочтительно от 4 до 8. 20 Протянутые нарезаемые пленочные ленты далее отжигаются, обычно с
использованием набора отжигающих валов с температурой окружающей среды или, предпочтительно, нагреваемых отжигающих валов, работающих с практически той же скоростью, что и растягивающие валы, а затем охлаждаются на наборе охлаждаемых отжигающих валов, работающих с окружной скоростью, уменьшенной 25 по сравнению с растягивающими валами, что дает окончательную скорость линии в диапазоне от 100 до 450 м/мин.
"Степень отжига" представляет собой отношение окружных скоростей охлаждаемых отжигающих валов и нагреваемых отжигающих валов, и обычно принимает значение от 0,90 до 0,98. 30 "Скорость обработки" равна окружной скорости охлаждаемого отжигающего
вала.
Нарезаемые пленочные ленты обычно имеют ширину от 0,8 мм до 60 мм, толщину от 0,015 мм до 0,1 мм и денье от 250 до 45000. Предпочтительно ширина находится в пределах от 2 мм до 5 мм, толщина в пределах от 0,025 мм до 0,07 мм, 35 а денье принимает значения от 500 до 1500.
Перечень Фигур чертежей
Далее настоящее изобретение будет описано со ссылкой на сопроводительные чертежи, где
фиг. 1 иллюстрирует одноэтапный способ растягивания согласно способам 5 уровня техники; и
фиг. 2 иллюстрирует способ с этапом предварительного растягивания согласно изобретению.
Сведения, подтверждающие возможность осуществления изобретения 10 Одноэтапное растягивание и оборудование
На фиг. 1 представлена линейная диаграмма традиционного оборудования для одноэтапного растягивания нарезаемой пленочной ленты. Способ работы состоит в следующем.
Червячный экструдер 1, оборудованный соответствующей экструзионной 15 головкой 2, производит из полимера плоский расплавленный лист S пленки. Этот исходный плоский расплавленный лист S пленки, выходя из головки 2, опускается в охлаждающее устройство 3, такое как вода в водяной ванне, и застывает в виде листа пленки. Лист S пленки протягивается в расплавленном состоянии между губкой матрицы 2 и охлаждающим валом. Затем лист S с помощью валов над 20 водяной ванной подается под натяжением в узел 4 нарезания пленки. Узел 4 нарезания пленки разрезает исходный лист S пленки на множество сравнительно узких нарезаемых пленочных лент Т.
Нарезаемые пленочные ленты Т направляются в поддерживающий узел 5 с подачей через первый набор валов 6, известных как поддерживающие валы, 25 которые, как правило, имеют температуру окружающей среды.
Нарезаемые пленочные ленты Т затем подаются через нагревательное устройство 7, такое как нагревательная пластина, нагреваемые валы или конвекционное нагревательное устройство, предпочтительно нагревательный аппарат горячего воздуха, на набор валов 8, работающих с большей скоростью, 30 обычно называемых растягивающими валами. Степень общего растяжения имеет значение от 3 до 12. Нагревательный аппарат горячего воздуха обычно работает при температуре, находящейся в диапазоне от 95°С до 175°С. При этом процессе нарезаемые пленочные ленты Т полностью растягиваются, как следствие, полностью протягиваются/ориентируются. 35 Протянутые нарезаемые пленочные ленты затем отжигаются, обычно путем
их пропускания через набор нагреваемых валов или валов с температурой
окружающей среды, при этом предпочтительно, чтобы нагреваемые валы 10 вращались практически с той же скоростью, что и растягивающие валы 8, а затем через набор охлаждаемых валов 11, работающих с меньшей окружной скоростью, нежели чем растягивающие валы 8. 5 Растягивающие валы 8, отжигающие валы с температурой окружающей
среды или нагреваемые отжигающие валы 10 и охлаждаемые отжигающие валы 11 могут быть установлены на отдельных каркасах или на общем каркасе, и все вместе составляют узел 9 растягивания и отжига.
На последнем вале поддерживающего узла 5 и узла 9 растягивания и отжига
10 обычно предусмотрен вспомогательный прижимной вал, лежащий на нарезаемых пленочных лентах при нормальной работе, чтобы обеспечить более контролируемую подачу с последнего вала каждого устройства к следующей операции; этот вал можно поднять и развернуть в одну сторону при заправке нарезаемых пленочных лент.
15 Нагреваемые отжигающие валы 10 обычно нагреваются до температуры в
диапазоне от 90°С до 130°С. Охлаждаемые отжигающие валы обычно охлаждаются до температуры в диапазоне от 15°С до 25°С. Степень отжига находится в диапазоне от 0,90 до 0,98.
Затем нарезаемые пленочные ленты наматываются на цилиндрические
20 бобины в устройстве 12 намотки, состоящем из нескольких катушек 13.
Многоэтапное растягивание
В оборудовании уровня техники для производства нарезаемых пленочных лент в случае многоэтапного растягивания, оно обычно производится с 25 использованием последовательных этапов растягивания, причем на каждом этапе температура выше, чем на предыдущем этапе, а минимальная температура составляет 95°С.
Изобретение
30 Настоящее изобретение вносит изменения в способы уровня техники за счет
добавления этапа предварительного растягивания, причем нарезаемые пленочные ленты охлаждаются после их предварительного растягивания, что позволяет стабилизировать молекулярную структуру нарезаемых пленочных лент после операции предварительного растягивания и перед одноэтапным или многоэтапным
35 растягиванием. Следствием этого является то, что требуемое качество продукции
наряду со стабильностью процесса сохраняется даже при увеличении скорости обработки до 750 м/мин, более предпочтительно до 600 м/мин.
На фиг. 2 изображена линейная диаграмма устройства согласно изобретению.
5 Червячный экструдер 1, оборудованный соответствующей экструзионной
головкой 2, производит из полимера плоский расплавленный лист S пленки. Этот исходный плоский расплавленный лист S пленки, выходя из головки 2, опускается в охлаждающее устройство 3, такое как вода в водяной ванне, и застывает в виде листа пленки. Лист S пленки протягивается в расплавленном состоянии между
10 губкой головки 2 и охлаждающим валом в водяной ванне. Затем лист S с помощью валов над водяной ванной подается под натяжением в узел 4 нарезания пленки. Узел 4 нарезания пленки разрезает исходный лист S пленки на множество сравнительно узких нарезаемых пленочных лент Т.
Нарезаемые пленочные ленты Т направляются в поддерживающий узел 5 с
15 подачей через первый набор валов 107, известных как поддерживающие валы. Согласно изобретению по меньшей мере один вал из набора поддерживающих валов 107 нагревается до температуры, не превышающей 85°С.
Нагретые нарезаемые пленочные ленты Т пропускаются через узел 108 предварительного растягивания, где они проходят через набор валов 109
20 предварительного растягивания, вращающихся быстрее, нежели чем поддерживающие валы 107, при этом по меньшей мере один из этих валов предварительного растягивания охлаждается до температуры в диапазоне от 15°С до 45°С.
Таким образом, осуществляется предварительное растягивание нарезаемых 25 пленочных лент за счет прохождения через набор нагреваемых поддерживающих валов 107 при температуре, значительно более низкой, чем температура размягчения нарезаемых пленочных лент Т, и через один набор охлаждаемых валов 109 предварительного растягивания, причем по меньшей мере один вал из набора поддерживающих валов нагревается, а по меньшей мере один вал из 30 набора валов предварительного растягивания охлаждается.
Хотя заявители не желают быть связанными какой-либо теорией, считается, что при растягивании пленочных лент при температуре, значительно меньшей, чем температура размягчения, высвобождается энергия, посредством чего пленочные ленты самонагреваются, обычно, но не всегда, до температуры более высокой, чем 35 температура нагреваемых поддерживающих валов. Путем охлаждения второго набора валов (валов предварительного растягивания), указанное тепло отбирается,
тем самым стабилизируя нарезаемые пленочные ленты перед обычным растягиванием, что приводит к большей стабильности процесса, обеспечивает меньшую частоту разрыва лент и/или возрастание скоростей обработки.
В рамках настоящего изобретения "степень предварительного растяжения" 5 определяется как отношение окружных скоростей валов 109 предварительного растягивания и поддерживающих валов 107, и согласно настоящему изобретению степень предварительного растяжения принимает значения в диапазоне от 20% до 80% от степени общего растяжения.
В предпочтительной реализации степень предварительного растяжения
10 составляет от 35% до 70% от степени общего растяжения. Далее, по меньшей мере один вал из набора поддерживающих валов нагревается до температуры, не превышающей 85°С, предпочтительно до температуры, не превышающей 70°С, а по меньшей мере один вал из набора валов предварительного растягивания охлаждается до температуры в диапазоне от 15°С до 45°С, предпочтительно в
15 диапазоне от 20°С до 40°С.
Затем предварительно растянутые частично ориентированные нарезаемые пленочные ленты Т подаются через нагревательное устройство 7, такое как нагревательная пластина, нагреваемые валы или конвекционное нагревательное устройство, предпочтительно нагревательный аппарат горячего воздуха, в набор
20 растягивающих валов 8, имеющих более высокую скорость.
Степень общего растяжения имеет значение от 3 до 12. Нагревательный аппарат горячего воздуха обычно функционирует при температуре от 95°С до 175°С. В этом процессе нарезаемые пленочные ленты Т полностью растягиваются, как следствие, полностью протягиваются/ориентируются.
25 Протянутые нарезаемые пленочные ленты затем отжигаются, обычно путем
их пропускания через набор нагреваемых валов или валов с температурой окружающей среды, при этом предпочтительно, чтобы нагреваемые отжигающие валы 10 вращались практически с той же скоростью, что и растягивающие валы 8, а затем через набор охлаждаемых отжигающих валов 11, работающих с меньшей
30 окружной скоростью, нежели чем растягивающие валы 8.
Растягивающие валы 8, отжигающие валы с температурой окружающей среды или нагреваемые отжигающие валы 10 и охлаждаемые отжигающие валы 11 могут быть установлены на отдельных каркасах или на общем каркасе, и все вместе составляют узел 9 растягивания и отжига.
35 На последнем вале поддерживающего узла 5 и узла 9 растягивания и отжига
может быть предусмотрен вспомогательный прижимной вал, лежащий на
нарезаемых пленочных лентах при нормальной работе, чтобы обеспечить более контролируемую подачу с последнего вала каждого устройства к следующей операции; этот вал можно поднять и развернуть в одну сторону при заправке нарезаемых пленочных лент. 5 Нагреваемые отжигающие валы 10 обычно нагреваются до температуры в
диапазоне от 90°С до 130°С. Охлаждаемые отжигающие валы обычно охлаждаются до температуры в диапазоне от 15°С до 25°С. Степень отжига находится в диапазоне от 0,90 до 0,98.
Затем нарезаемые пленочные ленты наматываются на цилиндрические 10 бобины в устройстве 12 намотки, состоящем из нескольких катушек 13.
Таким образом, в зависимости от полиолефина, образующего пленку, от добавок и от требуемых свойств нарезаемых пленочных лент согласно конечному применению, параметры могут варьироваться следующим образом: температура поддерживающего вала вплоть до 85°С, 15 степень предварительного растяжения от 20% до 80% от степени общего
растяжения,
температура вала предварительного растягивания от 15°С до 45°С, и степень общего растяжения от 3 до 12.
Изобретение также относится к устройству для осуществления приведенного 20 выше способа. Указанное устройство содержит следующие элементы: экструдер 1 с головкой 2, охлаждающее устройство 3, узел 4 нарезания пленки, поддерживающий узел 5, нагревательное устройство 7 и узел 9 растягивания и отжига, при этом поддерживающий узел содержит поддерживающие валы 107, выполненные с возможностью нагревания. Кроме того, между поддерживающим узлом 5 и 25 нагревательным устройством 8 дополнительно содержится узел 108 предварительного растягивания, состоящий из валов 109 предварительного растягивания, выполненных с возможностью охлаждения.
Следующие примеры предназначены для пояснения и обеспечения лучшего понимания изобретения, и не суживают или ограничивают объем его охраны.
Примеры
Полимер полипропилен, использованный в экспериментах, продается компанией Reliance Industries Limited, Индия, под названием REPOL, марка H030SG, серийный номер JO610090 с индексом текучести расплава 3 г/10 мин, согласно 35 ASTM D1238. Антифибрилляционный концентрат продается компанией Superpack, Индия, марка PLAST WHITE.
В экспериментах использовалось следующее оборудование, усовершенствованное согласно изобретению:
Линия растягивания пленки: LOREX, фирмы Lohia Starlinger Limited; эта линия включает в себя червячный экструдер, экструзионную головку, водяную ванну, узел 5 нарезания пленки, поддерживающий узел, нагревательный аппарат горячего воздуха, узел растягивания и отжига.
Намоточные машины: LS250HS, фирмы Lohia Starlinger Limited.
В экспериментах прочность и растяжимость при разрыве были определены согласно стандарту BS EN ISO 2062:1995.
Сравнительный пример 1
В этом примере согласно уровню техники нарезаемые пленочные ленты состоят на 90% из полипропилена и на 10% из антифибрилляционного компонента. Исходный лист пленки, изготовленный на соответствующих устройствах,
15 оборудованных экструзионной головкой, экструдируется из щели между губками головки размером 0,4 мм при температуре плавления 260°С и опускается в водяную ванну с зазором порядка 40 мм между губкой головки и уровнем воды, и застывает в виде листа пленки, находясь в воде. Затем пленка протягивается вокруг охлаждающего вала в водяной ванне и подается с помощью других валов в узел
20 нарезания пленки. Экструдированная пленка нарезается на единый комплект из 170 нарезаемых пленочных лент. Нарезаемые пленочные ленты имеют толщину 0,064 мм и ширину 5,7 мм до протягивания.
Затем пленка подвергается одноэтапному однонаправленному растягиванию за счет помещения в нагревательный аппарат горячего воздуха длиной 6 метров с
25 температурой 165°С. Поддерживающие валы перед нагревательным аппаратом вращаются со скоростью 83,8 м/мин; а за нагревательным аппаратом растягивающие валы вращаются со скоростью 424 м/мин, задавая степень общего растяжения равной 5,06. Далее нарезаемые пленочные ленты отжигаются на нагреваемом отжигающем вале с температурой 130°С и затем отпускаются со
30 степенью отжига 0,94. Скорость охлаждаемых отжигающих валов, температура которых поддерживается равной 25°С, составляет 400 м/мин. Наконец, нарезаемые пленочные ленты перекрестно наматываются на катушки в устройстве намотки. Скорость обработки при этом составляет 400 м/мин. В этом способе происходит, в среднем, от 8 до 10 разрывов в час.
35 Полученные нарезаемые пленочные ленты имеют следующие
характеристики.
Ширина: 2,5 мм Толщина: 0,029 мм Линейная плотность: 610 денье. Прочность на разрыв: 5,3 гр/денье. 5 Растяжение при разрыве: 23%
Сравнительный пример 2
В этом примере нарезаемые пленочные ленты состоят на 95,2% из полипропилена и на 4,8% из антифибрилляционного компонента.
10 Исходный лист пленки, изготовленный на соответствующих устройствах,
оборудованных экструзионной головкой, экструдируется из щели между губками головки размером 0,4 мм при температуре плавления 260°С и опускается в водяную ванну с зазором порядка 40 мм между губкой головки и уровнем воды, и застывает в виде листа пленки, находясь в воде. Затем пленка протягивается вокруг
15 охлаждающего вала в водяной ванне и подается с помощью других валов в узел нарезания пленки. Экструдированная пленка нарезается на единый комплект из 170 нарезаемых пленочных лент. Нарезаемые пленочные ленты имеют толщину 0,089 мм и ширину 5,8 мм до протягивания.
Затем пленка подвергается одноэтапному однонаправленному растягиванию
20 за счет помещения в нагревательный аппарат горячего воздуха длиной 6 метров с температурой 165°С. Поддерживающие валы перед нагревательным аппаратом вращаются со скоростью 80 м/мин; а за нагревательным аппаратом растягивающие валы вращаются со скоростью 425 м/мин, задавая степень общего растяжения равной 5,31.
25 Далее нарезаемые пленочные ленты отжигаются на нагреваемом
отжигающем вале с температурой 130°С и затем отпускаются со степенью отжига 0,94. Скорость охлаждаемых отжигающих валов, температура которых поддерживается равной 25°С, составляет 400 м/мин. Наконец, нарезаемые пленочные ленты перекрестно наматываются на катушки в устройстве намотки. 30 Скорость обработки при этом составляет 400 м/мин. В этом способе происходит, в среднем, от 6 до 8 разрывов в час.
Полученные нарезаемые пленочные ленты имеют следующие характеристики.
Ширина: 2,5 мм 35 Толщина: 0,039 мм
Линейная плотность: 804 денье.
Прочность на разрыв: 5,2 гр/денье. Растяжение при разрыве: 25%
Пример 1
5 В этом примере согласно изобретению нарезаемые пленочные ленты
состоят на 90% из полипропилена и на 10% из антифибрилляционного компонента, как в сравнительном примере 1. Экструдированная пленка нарезается в единый комплект из 170 нарезаемых пленочных лент. Нарезаемые пленочные ленты имеют толщину 0,064 мм и ширину 5,7 мм до протягивания. 10 Затем пленка подвергается однонаправленному растягиванию за счет
помещения в нагревательный аппарат горячего воздуха длиной 6 метров с температурой 154°С. Все поддерживающие валы с температурой 48°С перед нагревательным аппаратом вращаются со скоростью 84 м/мин; все валы предварительного растягивания с температурой 30°С вращаются со скоростью 15 209,7 м/мин, задавая степень предварительного растяжения, равную 2,46, а за нагревательным аппаратом растягивающие валы вращаются со скоростью 424 м/мин, задавая степень общего растяжения равную 5,05.
Далее нарезаемые пленочные ленты отжигаются на нагреваемом отжигающем вале с температурой 130°С и затем отпускаются со степенью отжига 20 0,95. Скорость охлаждаемых отжигающих валов, температура которых поддерживается равной 25°С, составляет 401 м/мин. Наконец, нарезаемые пленочные ленты перекрестно наматываются на катушки в устройстве намотки. Скорость обработки при этом составляет 401 м/мин. В данном примере происходит, в среднем, от 1 до 2 разрывов в час, что показывает, что при сохранении той же 25 скорости обработки среднее число разрывов может быть значительно уменьшено. Полученные пленочные ленты имеют следующие характеристики. Ширина: 2,5 мм Толщина: 0,029 мм Линейная плотность: 611 денье. 30 Прочность на разрыв: 5,9 гр/денье.
Растяжение при разрыве: 25%
Пример 2
В этом примере согласно изобретению нарезаемые пленочные ленты 35 состоят на 90% из полипропилена и на 10% из антифибрилляционного компонента, как в сравнительном примере 1. Экструдированная пленка нарезается в единый
комплект из 166 нарезаемых пленочных лент. Нарезаемые пленочные ленты имеют толщину 0,066 мм и ширину 5,5 мм до протягивания.
Затем пленка подвергается однонаправленному растягиванию за счет помещения в нагревательный аппарат горячего воздуха длиной 6 метров с 5 температурой 160°С. Все поддерживающие валы с температурой 50°С перед нагревательным аппаратом вращаются со скоростью 130,6 м/мин; все валы предварительного растягивания с температурой 30°С вращаются со скоростью 311,7 м/мин, задавая степень предварительного растяжения равную 2,39, а за нагревательным аппаратом растягивающие валы вращаются со скоростью 630 10 м/мин, задавая степень общего растяжения равную 4,82.
Далее нарезаемые пленочные ленты отжигаются на нагреваемом отжигающем вале с температурой 140°С и затем отпускаются со степенью отжига 0,95. Скорость охлаждаемых отжигающих валов, температура которых поддерживается равной 25°С, составляет 600 м/мин. Наконец, нарезаемые 15 пленочные ленты перекрестно наматываются на катушки в устройстве намотки. Скорость обработки при этом составляет 600 м/мин. В данном примере происходит, в среднем, от 6 до 8 разрывов в час, что показывает, что при сохранении того же среднего числа разрывов скорость обработки может быть значительно увеличена.
Полученные нарезаемые пленочные ленты имеют следующие 20 характеристики.
Ширина: 2,5 мм
Толщина: 0,028 мм
Линейная плотность (титр): 606 денье. Прочность на разрыв: 5,4 гр/денье. 25 Растяжение при разрыве: 27%
Пример 3
В этом примере согласно изобретению нарезаемые пленочные ленты состоят на 95,2% из полипропилена и на 4,8% из антифибрилляционного 30 компонента, как в сравнительном примере 2. Экструдированная пленка нарезается в единый комплект из 170 нарезаемых пленочных лент. Нарезаемые пленочные ленты имеют толщину 0,090 мм и ширину 5,7 мм до протягивания.
Затем пленка подвергается однонаправленному растягиванию за счет помещения в нагревательный аппарат горячего воздуха длиной 6 метров с 35 температурой 155°С. Все поддерживающие валы с температурой 49°С перед нагревательным аппаратом вращаются со скоростью 82 м/мин; все валы
предварительного растягивания с температурой 28°С вращаются со скоростью 204 м/мин, задавая степень предварительного растяжения равную 2,49, а за нагревательным аппаратом растягивающие валы вращаются со скоростью 424 м/мин, задавая степень общего растяжения равную 5,17. 5 Далее нарезаемые пленочные ленты отжигаются на нагреваемом
отжигающем вале с температурой 130°С и затем отпускаются со степенью отжига 0,95. Скорость охлаждаемых отжигающих валов, температура которых поддерживается равной 25°С, составляет 402 м/мин. Наконец, нарезаемые пленочные ленты перекрестно наматываются на катушки в устройстве намотки.
10 Скорость обработки при этом составляет 402 м/мин. В данном примере происходит, в среднем, от 1 до 2 разрывов в час, что показывает, что при сохранении той же скорости обработки среднее число разрывов может быть значительно уменьшено.
Полученные нарезаемые пленочные ленты имеют следующие характеристики.
15 Ширина: 2,5 мм
Толщина: 0,039 мм
Линейная плотность (титр): 806 денье. Прочность на разрыв: 5,5 гр/денье. Растяжение при разрыве: 27%
Пример 4
В этом примере согласно изобретению нарезаемые пленочные ленты состоят на 95,2% из полипропилена и на 4,8% из антифибрилляционного компонента, как в сравнительном примере 2. Экструдированная пленка нарезается
25 в единый комплект из 166 нарезаемых пленочных лент. Нарезаемые пленочные ленты имеют толщину 0,092 мм и ширину 5,6 мм до протягивания.
Затем пленка подвергается однонаправленному растягиванию за счет помещения в нагревательный аппарат горячего воздуха длиной 6 метров с температурой 160°С. Все поддерживающие валы с температурой 50°С перед
30 нагревательным аппаратом вращаются со скоростью 129,5 м/мин; все валы предварительного растягивания с температурой 28°С вращаются со скоростью320 м/мин, задавая степень предварительного растяжения равную 2,47, а за нагревательным аппаратом растягивающие валы вращаются со скоростью 634 м/мин, задавая степень общего растяжения равную 4,90.
35 Далее нарезаемые пленочные ленты отжигаются на нагреваемом вале с
температурой 140°С и затем отпускаются со степенью отжига 0,95. Скорость
охлаждаемых валов, температура которых поддерживается равной 25°С, составляет 601 м/мин. Наконец, нарезаемые пленочные ленты перекрестно наматываются на катушки в устройстве намотки. Скорость обработки при этом составляет 601 м/мин. В этом примере происходит, в среднем, от 4 до 6 разрывов в 5 час, что показывает, что при сохранении того же среднего числа разрывов, скорость обработки может быть значительно увеличена.
Полученные нарезаемые пленочные ленты имеют следующие характеристики.
Ширина: 2,5 мм 10 Толщина: 0,039 мм
Линейная плотность (титр): 805 денье.
Прочность на разрыв: 5,3 гр/денье.
Растяжение при разрыве: 26%
15 Промышленная применимость
Способ и устройство согласно изобретению могут применяться для производства на высоких скоростях нарезаемых пленочных лент, используемых при изготовлении плетеных мешков, больших промышленных мешков и упаковочных материалов, геотекстильных материалов, веревок и бечевок, и различных 20 промышленных тканых материалов.
Необходимо понимать, что на основе раскрытия изобретения, приведенного выше, возможны модификации и вариации не выходящие за пределы существа и объема охраны изобретения.
Список ссылочных обозначений
1 - Червячный экструдер
2 - Экструзионная головка
3 - Охлаждающее устройство, водяная ванна
4 - Узел нарезания пленки
5 - Поддерживающий узел
6 - Первый набор валов, поддерживающие валы
7 - Нагревательное устройство
8 - Растягивающие валы
9 - Узел растягивания и отжига
10 - Нагреваемые отжигающие валы
11 - Охлаждаемые отжигающие валы
12 - Устройство намотки
13 - Катушки
107 - Нагреваемые поддерживающие валы
108 - Узел предварительного растягивания
109 - Охлаждаемые валы предварительного растягивания S - Лист пленки
Т - Нарезаемые пленочные ленты
ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ
1. Способ изготовления ориентированных нарезаемых пленочных лент, 5 состоящий в том, что
экструдируют расплавленный полимер через головку экструдера;
одновременно охлаждают и протягивают расплавленный полимер в охлаждающем устройстве для формирования листа пленки;
разрезают исходный лист пленки на множество относительно узких 10 нарезаемых пленочных лент;
осуществляют растягивание при повышенной температуре путем пропускания нарезаемых пленочных лент через нагревательную среду с температурой несколько ниже температуры размягчения нарезаемых пленочных лент;
15 отжигают и охлаждают ориентированные нарезаемые пленочные ленты;
осуществляют намотку нарезаемых пленочных лент;
причем перед растягиванием выполняют предварительное растягивание путем пропускания нарезаемых пленочных лент через набор поддерживающих валов, вращающихся с заданной скоростью, и через набор валов предварительного 20 растягивания, вращающихся быстрее по сравнению с поддерживающими валами, при этом нагревают, по меньшей мере, один вал из набора поддерживающих валов и охлаждают, по меньшей мере, один вал из набора валов предварительного растягивания.
2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что, по меньшей мере, один вал из 25 набора поддерживающих валов нагревают до температуры, не превышающей 85°С,
предпочтительно не превышающей 70°С.
3. Способ по любому из предшествующих пунктов, отличающийся тем, что, по меньшей мере, один вал из набора валов предварительного растягивания охлаждают до температуры в диапазоне от 15°С до 45°С, предпочтительно в
30 диапазоне от 20°С до 40°С.
4. Способ по любому из предшествующих пунктов, отличающийся тем, что степень предварительного растяжения принимает значения в диапазоне от 20% до 80%, предпочтительно в диапазоне от 35% до 70% от степени общего растяжения.
5. Способ по любому из предшествующих пунктов, отличающийся тем, что 35 степень общего растяжения принимает значения в диапазоне от 3 до 12,
предпочтительно в диапазоне от 4 до 8.
6. Способ по любому из предшествующих пунктов, отличающийся тем, что скорость обработки превышает 425 м/мин.
7. Способ по любому из предшествующих пунктов, отличающийся тем, что скорость обработки превышает 600 м/мин.
5 8. Устройство для осуществления способа, охарактеризованного в любом из
предшествующих пунктов, содержащее экструдер (1) с головкой (2), охлаждающее устройство (3), узел (4) нарезания пленки, поддерживающий узел (5), нагревательное устройство (7) и узел (9) растягивания и отжига, отличающееся тем, что поддерживающий узел включает поддерживающие валы (107), выполненные с 10 возможностью нагрева, причем между поддерживающим узлом (5) и нагревательным устройством (7) выполнен узел (108) предварительного растягивания, состоящий из валов (109) предварительного растягивания, выполненных с возможностью охлаждения.
9. Устройство по п. 8, отличающееся тем, что охлаждающее устройство 15 представляет собой водяную ванну, содержащую охлаждающий вал.
10. Устройство по п. 9, отличающееся тем, что охлаждающее устройство представляет собой охлаждаемые валы.
11. Изделие, полученное способом согласно любому из п.п. 1-7 или с использованием устройства согласно п. 8.
20 12. Изделие по п. 11, отличающееся тем, что оно представляет собой
нарезаемые пленочные ленты, изготовленные из полиолефина, который выбран из группы, включающей в себя полипропилен, полиэтилен высокой плотности, линейный полиэтилен низкой плотности и аналогичные полимеры.
ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ
1. Способ изготовления ориентированных нарезаемых пленочных лент, 5 состоящий в том, что
экструдируют расплавленный полимер через головку экструдера;
одновременно охлаждают и протягивают расплавленный полимер в охлаждающем устройстве для формирования листа пленки;
разрезают исходный лист пленки на множество относительно узких 10 нарезаемых пленочных лент;
осуществляют растягивание при повышенной температуре путем пропускания нарезаемых пленочных лент через нагревательную среду с температурой несколько ниже температуры размягчения нарезаемых пленочных лент;
15 отжигают и охлаждают ориентированные нарезаемые пленочные ленты;
осуществляют намотку нарезаемых пленочных лент;
причем перед растягиванием выполняют предварительное растягивание путем пропускания нарезаемых пленочных лент через набор поддерживающих валов, вращающихся с заданной скоростью, и через набор валов предварительного 20 растягивания, вращающихся быстрее по сравнению с поддерживающими валами, при этом, по меньшей мере, один вал из набора поддерживающих валов нагревают до температуры, не превышающей 85°С, а, по меньшей мере, один вал из набора валов предварительного растягивания охлаждают до температуры в диапазоне от 15°С до 45°С.
25 2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что, по меньшей мере, один вал из
набора поддерживающих валов нагревают до температуры, не превышающей 70°С.
3. Способ по любому из предшествующих пунктов, отличающийся тем, что, по меньшей мере, один вал из набора валов предварительного растягивания охлаждают до температуры в диапазоне от 20°С до 40°С.
30 4. Способ по любому из предшествующих пунктов, отличающийся тем, что
степень предварительного растяжения принимает значения в диапазоне от 20% до 80%, предпочтительно в диапазоне от 35% до 70% от степени общего растяжения.
5. Способ по любому из предшествующих пунктов, отличающийся тем, что степень общего растяжения принимает значения в диапазоне от 3 до 12,
35 предпочтительно в диапазоне от 4 до 8.
6. Способ по любому из предшествующих пунктов, отличающийся тем, что скорость обработки превышает 425 м/мин.
7. Способ по любому из предшествующих пунктов, отличающийся тем, что скорость обработки превышает 600 м/мин.
5 8. Способ по любому из предшествующих пунктов, отличающийся тем, что
указанные нарезаемые пленочные ленты изготавливают из полиолефина, который выбирают из группы, включающей в себя полипропилен, полиэтилен высокой плотности и линейный полиэтилен низкой плотности.
9. Устройство для осуществления способа, охарактеризованного в любом из
10 предшествующих пунктов, содержащее экструдер (1) с головкой (2), охлаждающее устройство (3), узел (4) нарезания пленки, поддерживающий узел (5), нагревательное устройство (7) и узел (9) растягивания и отжига, при этом поддерживающий узел включает набор поддерживающих валов (107), причем, по меньшей мере, один вал из набора поддерживающих валов работает при
15 температуре, не превышающей 85°С, а между поддерживающим узлом (5) и нагревательным устройством (7) выполнен узел (108) предварительного растягивания, состоящий из набора валов (109) предварительного растягивания, при этом, по меньшей мере, один вал из набора валов предварительного растягивания работает при температуре в диапазоне от 15°С до 45°С.
20 10. Устройство по п. 9, отличающееся тем, что охлаждающее устройство
представляет собой водяную ванну, содержащую охлаждающий вал.
11. Устройство по п. 9, отличающееся тем, что охлаждающее устройство представляет собой охлаждаемые валы.
ФИГ. 1
ФИГ. 2