способ получения упаковочного шпагата из полиэтилентерефталата

Формула изобретения

1. Способ получения упаковочного шпагата из полиэтилентерефталата, включающий плоскощелевую экструзию расплава полимера, охлаждение полимерной пленки, ее разрезание на полоски, протяжку разрезанной пленки первой приводной группой со скоростью 14-20 м/мин, первую термообработку в ориентирующей термовоздушной ванне при 80-140°С, протяжку ориентированных полосок второй приводной группой со скоростью 40-92 м/мин, вторую термообработку в термофиксирующей воздушной ванне при 110-190°С, протяжку третьей приводной группой со скоростью 60-110 м/мин, последующую фибрилляцию полосок и скручивание их в шпагат.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве исходного полимера используют дробленую полиэтилентерефталатную бутылку.

3. Способ по пп.1 и 2, отличающийся тем, что в сырье для экструзии добавляют 2-30 мас.% дробленой бутылочной пробки из полиэтилена.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к технологии производства волоконных изделий из полиэфирного сырья, преимущественно шпагатов, применяемых в упаковочных целях, в частности в сельском хозяйстве для увязывания тюков сена, подвязывания растений и т.д.

Шпагаты, используемые в сельском хозяйстве, первоначально изготавливались из волокон растительного происхождения - манильской пеньки, сизаля. С развитием технологии химического синтеза в обиход вводились изделия из химических волокон и т.н. сеновязальные шпагаты стали изготавливать из полимерного сырья. Шпагаты из растительного сырья постепенно стали вытесняться шпагатами из более дешевого сырья - полипропилена. Кроме более низкой цены полипропиленовые волоконные изделия обладают и целым рядом технических преимуществ. Полипропиленовые шпагаты изготавливаются в основном из фибриллированной расщепляющейся пленки (www.kona.ru/publications/10, опубл. 26.09.79).

Преимущественным методом изготовления полипропиленовой пленки является плоскощелевая экструзия расплавленного полипропилена, далее образованное пленочное полотно поступает в охлаждающее устройство, затем в тянущее, обрезное и намоточное («Получение волокон из пленок», Обзорная информация, серия: синтетические волокна, М., НИИТЭХИМ, 1977).

Наиболее близким к заявляемому является способ получения пленочных нитей, используемых для производства канатов, шпагатов и т.д., включающий плоскощелевую экструзию расплава, например, полиэфира (полиэтилентерефталата), охлаждение полученной пленки, разрезание ее на полоски, термообработку при протяжке, фибрилляцию полосок и скручивание («Получение волокон из пленок». Обзорная информация, серия: синтетические волокна, М., НИИТЭХИМ, 1977, с.9-14).

Известное техническое решение, как показали эксперименты, проведенные заявителем, не обеспечивает получение шпагата из полиэтилентерефталата с достаточной для эксплуатации прочностью.

Задачей настоящего изобретения является повышение прочности шпагата, полученного из полиэтилентерефталата. Из литературы известен целый ряд сведений о влиянии различных условий термообработки и вытяжки на прочность химических волокон, однако практических данных об упрочнении экструдированных нитей из полиэтилентерефталата в доступных источниках не обнаружено

Поставленная задача решается в заявляемом решении за счет того, что в известном способе, включающем плоскощелевую экструзию расплава полимера, охлаждение полимерной пленки, ее разрезание на полоски, протяжку разрезанной пленки первой приводной группой, первую термообработку в ориентирующей термовоздушной ванне, протяжку ориентированных полосок второй приводной группой, вторую термообработку в термофиксирующей воздушной ванне, протяжку термофиксированных полосок третьей приводной группой, последующую фибрилляцию полосок и скручивание шпагата, в качестве исходного полимера используют полиэтилентерефталат, в т.ч. в виде дробленой полиэтилентерефталатной бутылки, протяжку разрезанной на полоски пленки первой приводной группой ведут со скоростью 14-20 м/мин, первую термообработку полосок в ориентирующей термовоздушной ванне ведут при температуре 80-140°С, протяжку ориентированных полосок второй приводной группой ведут со скоростью 40-92 м/мин, вторую термообработку полосок в термофиксирующей воздушной ванне ведут при температуре 110-190°С, а протяжку полосок третьей приводной группой ведут со скоростью 60-110 м/мин. С целью повышения пластичности полимера в сырье для экструзии может быть добавлено 2-30 %(мас) полиэтилена, например дробленой пробки от тех же полиэтилентерефталатных бутылок.

Сущность заявляемого способа заключается в следующем. Из головки плоскощелевого экструдера непрерывно выходит пленка расплавленного полимера (полиэтилентерефталат либо его композиция с полиэтиленом) с температурой в пределах 250-300°С. Температуру пленки снижают на водоохлаждаемом барабане, охлажденную пленку на барабане же разрезают прижатыми к нему резцами на полоски шириной 100 мм. Обрезанные неровные края возвращают в шихту экструдера. Полоски заправляют в первую приводную группу, состоящую из семи валков, вращение которых обеспечивает скорость протягивания в пределах 14-20 м/мин, при этом полоски получают первое растяжение. Частично растянутые полоски поступают в первую камеру воздушного нагрева (камера ориентации), где нагреваются до температуры 80-140°С. Нагретые полоски поступают во вторую приводную группу, состоящую также из семи валков и обеспечивающую скорость протягивания 40-92 м/мин, здесь полоски получают второе растяжение. Полоски направляют во вторую термовоздушную камеру, где они подвергаются термофиксации при 110-190°С. Термофиксированные полоски вытягиваются третьей приводной группой, состоящей также из семи валков, со скоростью 60-110 м/мин. Далее растянутые полоски фибриллируют и направляют на скручивание известными методами. Количество валков в приводной группе обусловлено свойствами полимера - при меньшем количестве валков обеспечивается менее надежный захват полосок и менее эффективное растяжение.

Заявляемый способ иллюстрируется следующими примерами выполнения.

Пример 1. Высушенные до влажности 0,02% отходы полиэтилентерефталата (дробленая бутылка) загружали в обогреваемый одношнековый плоскощелевой экструдер. Головку экструдера подогревали до 280°С и производили экструзию полимера. Пленку толщиной 0,15-0,25 мм охлаждали на водоохлаждаемом барабане до температуры +60°С и разрезали на 7 полосок шириной 100 мм. Нарезанные полоски заправляли в первую приводную группу из семи валков диаметром 240 мм, откуда направляли в первую камеру воздушного нагрева. Нагретые полоски заправляли в валки (7 шт) второй приводной группы, откуда подавали во вторую камеру воздушного нагрева. После второй камеры нагретые полоски заправляли в валки (7 шт) третьей приводной группы для окончательного растяжения. Далее растянутые полоски фибриллировали и подавали на крутильные машины, на которых получали шпагат плотностью 2200 текс диаметром 2,2 мм. Шпагат испытывали на прочность на разрыв на динамометре. Результаты экспериментов приведены в таблице 1.

Пример 2. Эксперименты проводили в вышеописанном порядке, только в шихту экструдера добавляли 2-30% (мас.) дробленой полиэтиленовой пробки от полиэтилентерефталатных бутылок. Результаты приведены в таблице 2.

Из табл.2 видно, что добавка полиэтилена действительно положительно влияет на пластичность шпагата, однако удовлетворительную прочность шпагат имеет только при добавке 2-30% (мас.) полиэтилена.

Результаты экспериментов показывают, что заявляемые режимные параметры способа получения шпагата из полиэтилентерефталатного сырья обеспечивают осуществимость способа и решение поставленной задачи. Подтверждено также положительной влияние на прочность шпагата добавок полиэтилена к исходному сырью.

Способ испытан в промышленных условиях, результаты положительные.

Таблица 1 Результаты экспериментов по отработке режима протяжки ПЭТФ-полосок
№ п/п	Скорость протяжки в первой группе валков, м/мин	Температура в первой камере нагрева, °С	Скорость протяжки во второй группе валков, м/мин	Температура во второй камере нагрева, °С	Скорость протяжки в третьей группе валков, м/мин	Прочность шпагата на разрыв, кг
1	12	70	30	100	55	45,6
2	14	110	60	150	80	88,4
3	17	110	60	150	80	93,7
4	20	110	60	150	80	97.5
5	22	110	60	150	80	68,8
6	16	80	60	150	80	63,3
5	16	90	60	150	80	90,6
6	16	100	60	150	80	93,3
7	16	110	60	150	80	95,8
8	16	120	60	150	80	96,5
9	16	130	60	150	80	98.2
10	16	140	60	150	80	96,3
11	16	150	60	150	80	76,9
12	16	120	40	150	80	69,9
13	16	120	60	150	80	94,4
14	16	120	80	150	80	92,8
15	16	120	90	150	80	94,3
16	16	120	95	150	80	80,1
17	16	120	60	100	80	63,5
18	16	120	60	110	80	88,6
19	16	120	60	120	80	90,4
20	16	120	60	130	80	89,7
21	16	120	60	140	80	88,9
22	16	120	60	160	80	97,3
23	16	120	60	170	80	98,6
24	16	120	60	180	80	95,4
25	16	120	60	190	80	89,8
26	16	120	60	200	80	68,3
27	16	120	60	150	50	56,9
28	16	120	60	150	60	88,4
29	16	120	60	150	70	87,6
30	16	150	60	150	80	90,2
31	16	120	60	150	90	94,4
32	16	120	60	150	100	98,5
33	16	120	60	150	110	91,7
34	16	120	60	150	120	69,6

Таблица 2 Результаты экспериментов по изучению влияния добавок полиэтилена
№ п/п	Добавка полиэтилена, мас.%	Пластичность по 5 балльной системе	Прочность на разрыв, кг
1	1	0	81,3
2	2	1	95,0
3	15	2	96,2
4	30	4	97,9
5	32	5	75.4