СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ УПАКОВОЧНОГО ШПАГАТА ИЗ ПОЛИЭТИЛЕНТЕРЕФТАЛАТА Российский патент 2008 года по МПК D01D5/42 D01F13/04 D01F6/62 D07B1/02 

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/пСкорость протяжки в первой группе валков, м/минТемпература в первой камере нагрева, °ССкорость протяжки во второй группе валков, м/минТемпература во второй камере нагрева, °ССкорость протяжки в третьей группе валков, м/минПрочность шпагата на разрыв, кг11270301005545,6214110601508088,4317110601508093,7420110601508097.5522110601508068,861680601508063,351690601508090,6616100601508093,3716110601508095,8816120601508096,5916130601508098.21016140601508096,31116150601508076,91216120401508069,91316120601508094,41416120801508092,81516120901508094,31616120951508080,11716120601008063,51816120601108088,61916120601208090,42016120601308089,72116120601408088,92216120601608097,32316120601708098,62416120601808095,42516120601908089,82616120602008068,32716120601505056,92816120601506088,42916120601507087,63016150601508090,23116120601509094,432161206015010098,533161206015011091,734161206015012069,6

Таблица 2
Результаты экспериментов по изучению влияния добавок полиэтилена№ п/пДобавка полиэтилена, мас.%Пластичность по 5 балльной системеПрочность на разрыв, кг11081,322195,0315296,2430497,9532575.4

Изобретение относится к технологии производства шпагатов из полиэтилентерефталата. Расплав полиэтилентерефталата, в т.ч. возможно из использованных бутылок из-под напитков, экструдируют при 250-300°С через щелевую фильеру. Разрезают полученную пленку на полоски и подвергают стадийной термообработке с вытягиванием. Растянутую пленку фибриллируют и известными способами скручивают в шпагат. Полученный шпагат плотностью 2200 текс имеет при толщине 2,2 мм прочность на разрыв до 100 кгс. и более длительный срок службы даже в суровых зимних условиях. 2 з.п. ф-лы, 2 табл.

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.