BR112018001704B1 - Método para produzir um filme estirável fundido - Google Patents

Abstract

A presente invenção refere-se a métodos (100) para a produção (200) de um filme estirável são proporcionados, incluindo a disposição de um ou mais extrusores (210) em comunicação de fluido com um estoque de resina virgem (240); aquecendo a resina virgem até um estado fundido; distribuição da resina virgem fundida em uma matriz (230); e extrudando a resina virgem fundida através da matriz em um rolo de fundição, assim, criando um filme estirável fundido. Métodos para a distribuição da resina virgem fundida em um rolo de fundição (250) de tamanhos variáveis e temperaturas estabelecidas; e de movimentação de um filme resultante em um rolo de refrigeração secundário (260) de tamanhos variáveis e temperaturas estabelecidas também são proporcionados. Finalmente, métodos para movimentação do filme do rolo de fundição do rolo de refrigeração secundário em um conjunto de corte; divisão do filme usando corte mais interiores ou mais exteriores e, então, capturando e reunindo o resíduo de aparas, mas não reintroduzindo o resíduo de aparas de volta no processo de produção são também divulgados.

Description

CAMPO

[001] A presente invenção refere-se, de um modo geral, os filmes estiráveis flexíveis duráveis, de alta qualidade, e reduzir formações de gel quando produzindo um filme estirável fundido a partir de resinas virgens introduzidas em um processo de extrusão de passagem única sem introdução prévia, posterior ou contemporânea de material de filme reprocessado tal como apara de borda ou aparas centrais e/ou material repeletizado (repellitized). O filme resultante proporciona um produto acabado contendo uma pluralidade de camadas de polímero possuindo apenas uma única história de calor.

ANTECEDENTES

[002] No processo de filme estirável fundido quando uma trama fundida sai de uma matriz, as bordas da trama se estiram em direção ao centro da matriz devido à tensão de fusão inerente dos polímeros e ao relaxamento da trama no estado fundido. Esse fenômeno é comumente referido como "estreitamento".

[003] Os produtores de filmes extensíveis, tipicamente, precisam remover esta região afetada da trama (geralmente um mínimo de 4-5 polegadas (10,2-13 cm)) para tornar o filme tão uniforme quanto possível em espessura através da trama. Em geral, quanto mais uniforme a trama, melhor a geometria do rolo e a conformidade. A geometria pobre do rolo afeta a capacidade do rolo para desenrolar uniformemente e estirar até um nível prescrito, e aumenta a chance de falha no filme quando é esticado ou aplicado a uma carga.

[004] Nas operações de produção de filmes estiráveis fundidos, o material de estreitamento para dentro, juntamente com quaisquer aparas centrais (filme removido entre os rolos adjacentes), é enviado para um moedor ou um repeletizador. Este material geralmente representa até 20% da produção total das linhas de produção. Atualmente, todos os produtores de filmes estiráveis fundidos comerciais conhecidos reintroduzem este material de volta ao processo para reduzir custos e tornar a produção do filme comercialmente viável.

[005] A grande maioria dos produtores de filmes converte o material aparado em "fluff" (cortando a fita de filme em pedaços pequenos) e, em seguida, reinserindo o fluff de volta em um extrusor maior, onde é combinado em uma tremonha de compactação especial com pastilhas de resina antes de entrar na passagem estreita de alimentação do extrusor.

[006] O fluff também pode ser enviado para um extrusor de composição auxiliar para ser convertido no que é geralmente referido como grânulos reprocessados ou "repro". Algumas instalações têm a capacidade de enviar as aparas de borda diretamente para um extrusor de repeletização e depois retornar o repro para a reintrodução no processo.

[007] Em cada uma das operações acima mencionadas, o material reprocessado resultante é de menor qualidade do que o das resinas virgens porque o repro é uma mistura de todas as resinas no filme. Quando as resinas reprocessadas são misturadas com as resinas virgens de uma camada distinta do filme, as propriedades de filme desejadas são impactadas negativamente. A mistura de resina reprocessada em produtos virgens pode ser aceitável para filmes de menor qualidade, mas tem o potencial de degradar significativamente as características de desempenho de filmes de grau superior.

[008] Um dos efeitos negativos associados à mistura de material reprocessado é que o material reprocessado apresenta múltiplas histórias de calor e cisalhamento. Devido às altas temperaturas exigidas no processo de filme estirável fundido (muitas vezes maior do que 500°F/260 C ou mais), a extrusão de passagens múltiplas resulta em uma degradação significativa dos polímeros devido à oxidação, reticulação e corte na corrente.

[009] Outros defeitos associados a estes produtos degradados são a gelificação, a acumulação de rebarbas, as linhas de fluxo entupidas e a produção incidental de carbono. Por exemplo, quando o filme é produzido em uma linha típica de produção de filme estirável comercial sob condições de extrusão de estado constante, um retorno de aparas de cerca de 18% por iteração produz múltiplas histórias de calor/cisalhamento nas percentagens a seguir: Primeira passagem -18% Segunda passagem - 3,24% Terceira passagem - 0,58% Quarta passagem - 0,10% Quinta passagem - 0,02%

[0010] Devido ao potencial de contaminação durante o manuseio do filme aparado, o material reprocessado é menos flexível, menos durável e menor do que os filmes produzidos apenas com resinas virgens.

[0011] O documento WO 2015/077711 revela um filme estirável incluindo pelo menos uma primeira camada e uma segunda camada, em que a primeira camada inclui um polietileno linear metaloceno de baixa densidade (m-LLDPE) com resina de ramificação de cadeia longa incorporada e uma resina m-LLDPE de menor densidade e a segunda camada inclui uma resina m-LLDPE de índice de fusão mais baixo.

[0012] O documento US 2015037557 descreve composições e artigos de filmes sustentáveis, incluindo elastômero reciclado. As composições compreendem um ou mais polímeros virgens. Opcionalmente, os filmes também podem incluir um ou mais compatibilizantes com compatibilidade com os polímeros e um elastômero termoplástico (TPE), tal como um copolímero em bloco com um bloco duro e um bloco macio. Filmes multicamadas ou monocamada são possíveis. Os filmes são úteis para embalar filmes ou filmes componentes para produtos de consumo.

[0013] O documento WO 2007/ 057923 revela um método para a produção de fitas de filme de fenda orientada, compreendendo as seguintes etapas: extruir polímero fundido através de uma matriz; resfriar simultânea e estirar por fusão o polímero fundido no dispositivo de resfriamento para formar uma folha de filme; cortar a folha de filme inicial em uma pluralidade de fitas de filme de fenda relativamente estreitas; estirar a temperatura elevada, passando as fitas de filme cortado através de um meio de aquecimento a uma temperatura imediatamente abaixo da temperatura de amolecimento das fitas de filme cortado; y recozimento e resfriamento das fitas de filme de fenda orientada; enrolar as fitas de filme cortado; em que antes da etapa de estiramento, possui uma etapa de pré-estiramento feita passando as fitas de filme de fenda por um conjunto de rolos de retenção aquecidos girando a uma determinada velocidade e um conjunto de rolos de pré- estiramento resfriados girando mais rápido do que os rolos de retenção aquecidos, em que pelo menos um dos rolos do conjunto de rolos de retenção é aquecido e pelo menos um dos rolos do conjunto de rolos de pré-estiramento é resfriado.

[0014] O documento WO 2007/ 057923 também revela um aparelho para realizar este método e aos produtos obtidos pelo referido método.

[0015] O documento WO 2010/023606 revela uma fita multicamada de fita de filme de fenda feita de resina de polímero e enchimentos inorgânicos, compreendendo pelo menos uma camada central com uma alta proporção de enchimento inorgânico, preferencialmente um masterbatch de carbonato de cálcio disponível comercialmente e camadas externas com alta proporção de resina de polímero, preferencialmente poliolefina.

[0016] O documento WO 2010/023606 também revela um processo e aparelho para fazer tais fitas de filme de fenda. As fitas de filme cortado deste documento têm propriedades mecânicas e térmicas adequadas para uso na indústria de tecido de fita de filme cortado.

[0017] O documento US 4,129,632 revela um processo de extrusão- fibrilação de filme e extrusão de filme-corte estreito para preparação de fita termoplástica fibrilada ou de largura estreita. O processo conduz o estágio de orientação de extrusão e o estágio de corte ou fibrilação como operações separadas, minimizando assim as interrupções do processo causadas por defeitos e quebra do filme e ainda por certas modificações de encolhimento do filme e tratamento térmico que facilitam tal operação de estágio separado. As fitas fibriladas podem ser torcidas em produtos de cordame. As fitas de largura estreita são usadas para fazer forro de carpete e carpete interno-externo.

[0018] O documento US 2007054086 revela um dispositivo de rufo substancialmente não metálico com uma espessura de folha particular para fornecer funcionalidade aprimorada em certos ambientes, como uma camada de barreira para um poste de madeira tratada ou rufo para uma placa de registro que é montada em um edifício. Em certas modalidades, a folha de rebarbo substancialmente não metálica pode ter uma espessura de folha vantajosa que fornece a oportunidade para operações de acabamento de superfície particulares durante a fabricação, ao mesmo tempo em que fornece a oportunidade para um usuário dobrar manualmente a folha para formar linhas de dobra permanentes em locais desejados. Em modalidades particulares, a folha de rebarbo substancialmente não metálica pode incluir um acabamento fosco em um primeiro lado e um acabamento brilhante em um segundo lado, permitindo assim que o usuário final selecione uma aparência de superfície adequada no local de trabalho.

[0019] O documento US3119150 revela rolos lisos e planos de filme sintético, particularmente, filmes de polímeros termoplásticos, e métodos e aparelhos para produzir tais filmes e seus rolos.

[0020] Existe, portanto, uma necessidade de longa data ainda não atendida de filmes estiráveis de alto grau que tenham flexibilidade e durabilidade aprimoradas e melhores métodos de fabricação das mesmas.

SUMÁRIO

[0021] Então, é proporcionado um método para reduzir formações de gel quando produzindo um filme estirável fundido, o método incluindo pelo menos: descartar um ou mais extrusores em comunicação de fluido com um estoque de resina virgem; aquecer a resina virgem para um estado fundido; distribuir a resina virgem fundida uma matriz; e extrudar a resina virgem fundida através da matriz para um rolo de fundição, criando, assim, um filme estirável fundido.

[0022] Em outras modalidades, o método inclui a distribuição da resina virgem fundida em uma matriz através de um ou mais tubos de transferência.

[0023] Em outras modalidades, o método inclui um ou mais de: mover a resina da matriz para um rolo de fundição; mover a resina da matriz para um rolo de fundição par; mover a resina da matriz para um rolo de fundição par de, aproximadamente, 30-mesh; mover a resina da matriz para um rolo de fundição tendo uma temperatura ajustada; mover a resina da matriz para um rolo de fundição tendo uma temperatura ajustada entre cerca de 75°F e cerca de 100°F; e mover a resina da matriz para um rolo de fundição tendo uma temperatura ajustada de cerca de 90°F.

[0024] Em outras modalidades adicionais, o método inclui um ou mais de: mover o filme resultante do rolo de fundição para um rolo de refrigeração secundário; mover o filme do rolo de fundição para um rolo de refrigeração de aproximadamente 20 polegadas (51 cm); mover o filme do rolo de fundição para um rolo de refrigeração secundário com uma temperatura ajustada; mover o filme do rolo de fundição para um rolo de refrigeração secundário com uma temperatura ajustada entre cerca de 65°F e cerca de 90°F; e mover o filme do rolo de fundição para um rolo de refrigeração secundário com uma temperatura ajustada de cerca de 85°F.

[0025] Em outras modalidades ainda, o método inclui um ou mais de: mover o filme do rolo de fundição para um conjunto de corte; usando o conjunto de corte para formar uma ou mais fendas interiores, criando, assim, um filme residual que não é reciclado de volta para o processo de produção; e usar o conjunto de corte para formar uma ou mais fendas exteriores, criando, assim, um filme residual que não é reciclado de volta para o processo de produção.

[0026] Ainda em outras modalidades, o método inclui um ou mais de: mover o filme do rolo de refrigeração secundário para um conjunto de corte; usando o referido conjunto de corte para formar uma ou mais fendas interiores, criando assim um filme residual que não é reciclado de volta para o processo de produção; e usar o referido conjunto de corte para formar uma ou mais fendas exteriores, criando, assim, um filme residual que não é reciclado de volta para o processo de produção.

[0027] Ainda em outras modalidades, o método inclui um ou mais de: omitir a introdução de qualquer material residual na resina virgem antes dos processos de fusão e extrusão; e omissão da introdução de qualquer material residual na resina virgem durante os processos de fusão e extrusão.

BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS

[0028] Para uma melhor compreensão da natureza, dos objetos e das vantagens da presente invenção, deve ser feita referência à descrição a seguir, lida em conjunto com os seguintes desenhos, em que os numerais de referência semelhantes indicam elementos semelhantes e em que:

[0029] A figura 1 ilustra as etapas para a produção de filmes estiráveis fundidos em processo de acordo com uma modalidade da presente invenção; e

[0030] A figura 2 ilustra um meio para produzir filmes estiráveis fundidos de acordo com uma modalidade da presente invenção.

DESCRIÇÃO DETALHADA

[0031] A descrição detalhada a seguir não é limitativa, mas oferecida apenas com a finalidade de ilustrar várias modalidades exemplificativas.

[0032] A capacidade de produzir filmes utilizando apenas uma extrusão de passagem única proporciona uma melhoria significativa em propriedades de desempenho, removendo as resinas misturadas que são reintroduzidas em camadas de resina virgem de passagem única, ao mesmo tempo que reduzem muitos dos defeitos associados ao material reprocessado devido à reticulação, oxidação e contaminação.

[0033] Nota-se que, para os fins deste pedido, o termo "resina virgem" compreende uma resina que não é misturada, processada antes da extrusão em conjunto ou contaminada por resinas residuais reprocessadas.

[0034] Fazendo referência, de um modo geral, à figura 1, são ilustradas as etapas 100 para produzir um filme estirável fundido de acordo com um aspecto da invenção. Especificamente, as etapas compreendem a produção de um filme a partir de resinas virgens fundidas 110, medição do filme 120, oscilação do filme 130, corte, longitudinalmente, do filme em múltiplas seções 140 e enrolamento do filme sobre um rolo de filme 150. Em algumas modalidades, todas as etapas são realizadas ao longo de uma única linha de produção. No entanto, também é considerado que as etapas podem ser realizadas em uma ordem diferente, e podem ser adicionadas ou eliminadas etapas sem se afastar do escopo das reivindicações abaixo. Em qualquer caso, o filme de resíduos e aparas não é reprocessado de volta para a primeira etapa 110.

[0035] Conforme mostrado na figura 2, um meio para produzir um filme estirável fundido a partir de resinas virgens fundidas 200 compreende um ou mais extrusores 210 ligados por tubos de transferência 220 a uma matriz 230. O número de extrusores 210 utilizados no aparelho depende da composição desejada do filme.

[0036] Por exemplo, para produzir um filme de três camadas, são utilizados três extrusores 210. Em outro exemplo de modalidade, para produzir um filme de cinco camadas, são utilizados três, quatro ou mesmo cinco extrusores 210.

[0037] De acordo com outras modalidades exemplificativas, os extrusores 210 estão ligados a uma fonte 240 de resina virgem de estoque. Os extrusores 210 aquecem a resina virgem de estoque para um estado fundido e distribuem a resina virgem fundida para a matriz 230 através dos tubos de transferência 220. Em modalidades exemplificativas, o filme é extrudado através da matriz 230 para um rolo de fundição 250. Em outras modalidades exemplificativas, o rolo de fundição 250 é um rolo de fundição par de 30 polegadas (76 cm) de diâmetro rolo tendo uma temperatura definida. Em outras modalidades exemplificativas, a temperatura ajustada do rolo de fundição varia de cerca de 75°F a 100°F; em uma modalidade presentemente preferida, o rolo de fundição tem uma temperatura ajustada de cerca de 90°F.

[0038] Em outras modalidades exemplificativas o filme se move do rolo de fundição 250 para um rolo de refrigeração secundário 260. De acordo com modalidades exemplificativas, o rolo de refrigeração secundário é um rolo de refrigeração secundário de acabamento com espelho de 20 polegadas (51 cm) de diâmetro com uma temperatura ajustada. Como outra modalidade exemplificativa, a temperatura ajustada do rolo de refrigeração secundário varia de cerca de 65°F a 90°F, com um valor preferido de cerca de 85°F.

[0039] Em algumas modalidades, o filme é, então, passado do rolo de rodízio ou do rolo de refrigeração para um conjunto de corte. Uma vez que os conjuntos de corte são geralmente conhecidos na técnica, a presente descrição compreende qualquer conjunto de corte previamente conhecido (ou qualquer outro conjunto de corte que funcione de forma semelhante, subsequentemente concebida) usado para cortar o filme em várias seções, por exemplo, em uma ou mais seções de fenda interior e uma ou mais seções de fenda exterior.

[0040] Uma fenda interior é definida como uma fenda feita em algum lugar dentro da largura original do filme, resultando em várias seções de largura menor. Por exemplo, se uma folha de filme for dividida usando uma única fenda interna, serão criadas duas folhas menores com aproximadamente a metade da largura da largura original da folha. Ao dividir a folha, podem ser criados resíduos de filmes que podem ser capturados e reunidos com resíduos de filmes adicionais para criar uma fonte de resina reprocessada que pode ser posteriormente fundida no fornecimento de resina posteriormente extrudada pela matriz.

[0041] Uma fenda exterior é definida como uma fenda feita ao longo de uma das bordas da largura original do filme. Assim, mesmo que uma folha não seja dividida por um cortador, pelo menos duas fendas exteriores ainda são possíveis, ou seja, uma de cada lado da folha de filme. Se uma folha for dividida uma ou mais vezes, fendas exteriores adicionais podem resultar como cada nova subseção da folha novamente compreende duas bordas externas. Em qualquer caso, qualquer filme aparado durante o processo de corte exterior é tipicamente recolhida e adicionada a outros resíduos para o reprocessamento na linha de produção durante a fusão da fase de alimentação de resina.

[0042] Em contraste com a técnica anterior, no entanto, em nenhum ponto do processo reivindicado no presente documento é a resina virgem fundida misturada, processada em conjunto ou de outra forma contaminada por qualquer resíduo reprocessado ou resinas de aparas obtidas a partir do processo de fundição ou de uma fonte externa. Em outras palavras, nem o resíduo capturado e recolhido durante um determinado processo, nem o resíduo previamente obtido ou combinado com resíduos similares de outras fontes externas, é usado no estágio de fusão e extrusão ou em qualquer outro momento durante a produção. Ao evitar esta etapa, obtém-se o estiramento com melhorias importantes em relação aos filmes produzidos utilizando os métodos de reprocessamento da técnica anterior.

[0043] Por exemplo, através de uma experimentação detalhada, demonstrou-se que os defeitos em um filme resultante da formação de gel atribuível ao filme de resíduos reprocessados podem ser reduzidos pela metade utilizando apenas materiais de resina virgem no rebordo do processo. Uma vez que as formações de gel mencionadas são prejudiciais à estabilidade do filme e causam falhas no filme sob cargas de tensão, tais defeitos devem ser evitados ou minimizados sempre que possível.

[0044] Em um experimento em que um filme estirável de aproximadamente 7.000 pés (2,1 km) com uma largura de aproximadamente 15 polegadas (38,1 cm), a taxa de defeito medida por formação de gel no filme estirável resultante era 28.301 formações de gel de vários tamanhos identificados dentro da amostra, ou 3.22654 casos totais de formação de gel por pé quadrado. Em contraste, em uma etapa concorrente das mesmas dimensões em que apenas o filme virgem foi processado, a taxa de defeito medida por formação de gel no filme estirável resultante foi de 13.865 formações de gel de vários tamanhos identificados dentro da amostra, ou 1.581014 casos totais de formação de gel por pé quadrado.

[0045] Esta análise demonstra que usando somente filme virgem no processo executado e eliminando a adição de qualquer filme reprocessado, casos de ambas as formações de gel de vários tamanhos e formações de gel total dentro da amostra em uma base por pé quadrado são mais do que reduzidas pela metade. Uma vez que a formação do gel pode ser diretamente responsável pela falha do filme sob cargas de tensão, o filme resultante produzido usando apenas materiais virgens é demonstravelmente superior.

Claims (13)

1. Método (100) para produzir um filme estirável fundido, o método compreendendo as etapas de: descartar um ou mais extrusores (210) em comunicação de fluido com um estoque de resina virgem (200); aquecer a referida resina virgem (200) até um estado fundido; distribuir a referida resina virgem (200) fundida para uma matriz (230); extrudar a referida resina virgem (200) fundida através da dita matriz sobre um rolo de fundição (250), criando, desse modo, um filme estirável fundido; mover o filme a partir do rolo de fundição (250) em um conjunto de corte; e usar o referido conjunto de corte: - para formar uma ou mais fendas interiores, criando, assim, um filme residual que não é reciclado de volta para o processo de produção, e/ou - para formar uma ou mais fendas exteriores, criando assim um filme residual que não é reciclado de volta ao processo de produção, caracterizado pelo fato de que formações de gel de vários tamanhos e formações totais de gel por pé quadrado são reduzidas em mais da metade usando apenas filme virgem no processo.

2. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que ainda compreende: mover o filme partir do referido rolo de fundição (250) para um rolo de refrigeração secundário (260); e mover o filme do rolo de refrigeração secundário (260) para um conjunto de corte.

3. Método, de acordo com a reivindicação 1 ou 2, caracterizado pelo fato de que ainda compreende distribuir a referida resina virgem (200) fundida para uma matriz (230) através de um ou mais tubos de transferência (220).

4. Método, de acordo com a reivindicação 1 ou 2, caracterizado pelo fato de que ainda compreende mover a referida resina (200) da matriz (230) sobre um rolo de fundição par (250).

5. Método, de acordo com a reivindicação 4, caracterizado pelo fato de que ainda compreende mover a referida resina da matriz para um rolo de fundição par (250), em que o referido rolo de fundição par (250) é um rolo de fundição par de 762 mm.

6. Método, de acordo com a reivindicação 1 ou 2, caracterizado pelo fato de que ainda compreende mover a referida resina da matriz para um rolo de fundição (250) tendo uma temperatura ajustada.

7. Método, de acordo com a reivindicação 6, caracterizado pelo fato de que o referido rolo de fundição (250) tem uma temperatura ajustada entre 23,9° C e 37,8° C.

8. Método, de acordo com a reivindicação 7, caracterizado pelo fato de que o referido rolo de fundição (250) tem uma temperatura ajustada de 32,2° C.

9. Método, de acordo com a reivindicação 2, caracterizado pelo fato de que o referido rolo de refrigeração secundário (260) é um rolo de refrigeração de 508 mm.

10. Método, de acordo com a reivindicação 2, caracterizado pelo fato de que o referido rolo de refrigeração secundário (260) tem uma temperatura ajustada.

11. Método, de acordo com a reivindicação 10, caracterizado pelo fato de que o referido rolo de refrigeração secundário (260) tem uma temperatura ajustada entre 18,3° C e 32,2° C.

12. Método, de acordo com a reivindicação 11, caracterizado pelo fato de que o referido rolo de refrigeração secundário (260) tem uma temperatura ajustada de 29,4° C.

13. Método, de acordo como a reivindicação 1 ou 2, caracterizado pelo fato de que ainda compreende omitir a introdução de qualquer material residual na resina virgem (200) antes dos processos de fusão e extrusão.

Images