CN102802921A - 用于制造包装在热塑性薄膜中的高粘制品的连续条带的方法和设备 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种自密封制品的连续条带的制造方法，所述条带具有非常低的硬度，非常有弹性和具有高粘度，且所述条带用于供应转化机，其中所述方法包括将热塑性保护膜沉积在条带的表面并且包括以下步骤：挤出了具有第一横截面(S0)的自密封制品(P)的条带；在挤出模(10)的出口处，通过将热塑性薄膜(20)熔接至其本身而利用该热塑性薄膜(20)在所述条带的整个周长范围内将该条带围绕；在将所述薄膜(20)围绕所述条带沉积之后，滚压所述条带从而使其具有小于第一横截面的第二横截面(S2)。

Description

用于制造包装在热塑性薄膜中的高粘制品的连续条带的方法和设备
技术领域
本发明的领域涉及使用高粘弹性体制品生产出的成型元件的制造和制备，该成型元件例如用于形成定位于陆用车辆的轮胎中的自密封橡胶水。
背景技术
这些材料以非常低的硬度、弹性性质和软化温度为特征，弹性性质就是说，其在变形（即使是较大幅度的变形）之后，能够恢复到其初始的形状，而在大于软化温度时其变得具有可塑性，从而便于加工。
为了更清楚的理解本说明书，按照定义和惯例，当制品在交联态或完成态时被认为具有非常低的硬度是指，根据ASTM D-2240(1986)标准测量其硬度小于10肖式A，当制品在交联态或完成态时被认为非常有弹性是指，根据ASTM D-412(1998)标准测量，其断裂伸长率大于500%，而当制品在非交联态时被认为具有高粘度是指，在滚球粘着性测试仪上其移动的距离小于5cm。所述的自密封橡胶水具有这三种特性。
使用滚球粘着性测试仪来测量粘着性的测试（参考附图3，本说明书中给出了该方法的描述）并不是一种标准化的标准。这种方法在于测量被赋予了给定的初始速度的滚球B在待测量的材料表面移动的自由长度L。所述粘着性测试仪由相对于水平面呈13°+/-0.08°的角度的倾斜面形成，其上被
Figure BDA00002134499000011
类型的光滑材料覆盖。这个标刻度的，100CR6光滑滚球B由质量为80.2+/-0.2g和直径为26.98+/-0.05mm的40级钢制成。待测量的材料M形成具有恒定厚度的层。该材料被定位在用水平仪校准后的水平平坦表面上，且倾斜面放置在待测量材料的表面上从而为所述材料的空闲表面留下足够的长度。预先使用干布用乙醇清洁过的滚球被放置在倾斜面上，从而使得形成待测材料表面的面和与所述滚球的上极点相切的水平面之间的高度H等于63.5+/-0.5mm。在被释放之后，越过倾斜面而获得动量的滚球在待测制品的平坦表面上自由滚动长度L。该测量是在环境温度Ta和湿度RH的条件下进行的。(Ta=23°C+/-2°C,RH=50%+/-10%)。
这些制品可以具有作为基质的热塑性弹性体(TPEs),特别是苯乙烯热塑性弹性体(TPS),如苯乙烯/丁二烯(SB),苯乙烯/异戊二烯(SI),苯乙烯/异丁烯(SIB),苯乙烯/乙烯/丙烯(SEP),苯乙烯/乙烯/丁烯(SEB),或其他苯乙烯/丁二烯/苯乙烯(SBS),苯乙烯/异戊二烯/苯乙烯(SIS),苯乙烯/丁二烯/异戊二烯/苯乙烯(SBIS),苯乙烯/异丁烯/苯乙烯(SIBS),苯乙烯/乙烯/丁烯/苯乙烯(SEBS),苯乙烯/乙烯/丙烯/苯乙烯(SEPS)、苯乙烯/乙烯/乙烯/丙烯/苯乙烯(SEEPS)嵌段共聚物以及这些共聚物的混合物,如在专利申请WO 2008/080557和WO 2009/059709中所描述的可用在充气轮胎中的有关自密封组合物。
他们也可以具有作为基质的二烯弹性体,所述二烯弹性体尤其选自聚丁二烯、天然橡胶、合成聚异戊二烯、丁二烯共聚物、异戊二烯共聚物和这些弹性体的混合物,如在专利申请WO 2010/009849和WO 2010/009851中所描述的用于充气轮胎的自密封组合物。
为了获得非常低的硬度，他们可以包括较高比例的增量油，特别是对于弹性体基质为热塑性塑料的制品来说。在后面的例子中，增量油引入的比例为200phr（以重量计每百份弹性体）或更高。
但是，为了对这些制品进行转换，它们的存储、加工和制备都有很多具体的困难。这是因为必须生产连续条带形式的中间制品，而这些条带的横截面适合于能够被用作为被引入到加工过程和转换过程的制品。冒着势必遇到缺陷的风险，不可能在没有特定的预防措施下生产出这种条带，所述缺陷是有关这些自密封制品的高粘性和可变形性的缺陷。
表述“连续条带”应当被理解为是指，条带的长度比条带的横截面和所述长度之间的比率大若干数量级。作为表示，应考虑当条带的长度比该条带的横截面和其长度的比率大一百倍的时候，连续条带被进行处理。
在工业加工阶段，为了避免所述制品与它们的支撑物或邻近的制品凝聚，现有技术公知将粘性制品包装在覆盖整个制品表面的薄膜中。
照惯例，这些薄膜被选择从而使它们的配制材料可与自密封制品相容，这就避免用户在制品的转化过程中将薄膜去除的需求。更具体地，其被设置为使得在通常大于薄膜的温度下使用这种制品期间薄膜与自密封制品完全熔化或混合。
因此选择了这种聚合物薄膜，其组合物可与上面描述的自密封制品相容。当混合物的玻璃转变温度(Tgm)具有单一最大值时，制品被认为是物理可相容的。所述玻璃转移温度通过差示扫描量热法(或DSC)来确定。通过将自密封制品的玻璃转移温度表示为Tgp，且将薄膜的玻璃转移温度表示为Tgf，根据Fox等式可以看出，两种组分的混合物具有的玻璃转移温度Tgm在Tgp和Tgf之间，使得1/Tgm=a/Tgp+(1-a)/Tgf（其中Tg以开尔文表示），并且自密封制品的玻璃转移温度Tgp和薄膜的玻璃转移温度Tgf在所述混合物中不能被检测。
特别适合于这种应用的包装薄膜是主要取材于乙烯醋酸乙烯酯（EVA）的薄膜，更特别地是例如主要取材于聚烯烃弹性体（POE）或聚烯烃塑性体(POP)的这一族薄膜。
使用任何种类的包装薄膜所产生的问题是，当这些材料以大于一定比例存在时，充分改变了使用这些材料所包装的热塑性制品的性质，例如，弹性模数或伸长模数。因此，当期望在这些材料的表面放置保护膜时必须给予特殊的关注。
对于所考虑的制品和薄膜来说，可接受的稀释率以体积计必须小于1%，并且通常小于0.5%，优选小于0.3%。
因此，为了减小稀释率，应试图尽可能的减小用于包装这些自密封制品的薄膜的厚度。
为了满足这种需求，并且在一方面为了摆脱由于市场上没有非常小厚度的薄膜可供应而造成的困难，另一方面，为了摆脱由于使用非常小厚度的薄膜具有非常低的机械强度的困难，一个解决方案就是，将连续条带的横截面调节为使得自密封制品和薄膜之间的体积比保持在上面限定的可接受的比率范围内。
由此得出，条带的横截面和其周长之间的比率必须大于给定的量值且与条带的厚度成比例。因此，对于给定的薄膜厚度来说，越要试图减小稀释率，条带的横截面就越得增加。实际上，条带的横截面和其周长之间的比率被设置为大于或等于薄膜厚度的100倍，且更优选大于或等于薄膜厚度的330倍。
这种情况具有的效果是，对于给定的薄膜厚度，限制了自密封制品的条带的横截面。然而，可以看出，这种技术选择可能在这些条带挤出期间产生热力学控制的问题，但是也可能由于其过于庞大的尺寸而导致条带难以使用在下游的转换过程中。
发明内容
本发明的一个目的是提出一种适于解决上述问题的方法和设备。
根据本发明，一种基于弹性体的自密封制品的连续条带的制造方法，所述条带用于供应转化机，并且在供应期间，热塑性保护膜被沉积在条带的表面上，所述方法包括下列步骤：
将自密封制品的条带挤出第一横截面，
在挤出模的出口处，通过将热塑性薄膜熔接至其本身而利用热塑性薄膜来在条带的整个周长范围内将该条带围绕。
这个方法的特征在于，在将薄膜围绕所述条带放置之后，压延所述条带从而将其减小为小于第一横截面的第二横截面。
通过以这种方式加工，优选当条带仍然热的时候，可以在挤出模处调整所述条带的横截面从而使其具有期望的稀释率，并且条带的横截面被减小为能够使条带核心达到更均匀冷却的横截面，且该横截面对应于条带被意图供应的转换设备的供应装置所限制的横截面。
本发明还提供了一种挤出和包装设备，其能够实施根据本发明的方法。这种设备意在生产自密封制品的连续条带，其包括具有给定横截面S0的挤出模和薄膜应用装置，该薄膜应用装置能够围绕所述条带的周长放置薄膜。
这种设备的特征在于，在薄膜应用装置的下游定位一组或多组辊轮，每组包含形成夹持部的至少两个辊轮，并且所述辊轮的轴线设置在同一个平面并限定了闭合的横截面(S1,S2,)，条带在其内部行进，所述辊轮被放置使得所述横截面的面积小于模的横截面，且小于紧接着放置在条带行进方向的上游的辊轮组的横截面。
这种设备不会不利地影响自密封材料的薄膜的稀释率，且能够从对应于挤出模的横截面的第一横截面中将条带的横截面减小为对应于转换装置的横截面的第二横截面。
附图说明
下面的描述将能使本发明得到更好的理解，其中，附图1至3中：
-图1表示了根据本发明的设备。
-图2表示了根据本发明的一个优选实施方案的一组辊轮。
-图3表示了滚球粘着性测试仪的示意图。
具体实施方式
图1描述的挤出和包装设备包括通向挤出模10的挤出装置1，自密封制品P通过所述挤出模10流动。该制品P离开的横截面S0对应于模10的横截面且对应于所述第一横截面。
薄膜应用装置2定位在挤出装置的下游。热塑性薄膜20从存储装置21解绕并在自密封制品的条带的整个周长范围内连续缠绕，如视图AA所示。
通过将薄膜的一部分覆盖在其自身上来实现完整的包装。在这个阶段，选择一种这样的薄膜可证明是非常有利的，这种薄膜具有的熔点低于在薄膜绕着条带包装的时候自密封制品离开模的温度。以这种方式，通过简单的使薄膜的纵向边缘重叠来进行所述薄膜与其自身的熔接而无需使用任何特别的装置。事实上，将选择熔点低于110°C且优选低于80°C的薄膜。介于60°C和90°C之间的熔点似乎对应于最常观测到的的自密封制品的条带的挤出模出口的温度范围。
一旦薄膜沉积在自密封制品的条带上，就能够进行压延阶段和减小条带的横截面的阶段，以便使其适合于用于条带的转换装置的供应条件。
条带的横截面借助于一组或多组辊轮31,、32来减小。同一组辊轮的轴线被放置在同一个平面上，且所述辊轮限定了夹持部320，如图2所示，覆盖有其保护膜20的自密封制品的条带在所述夹持部320内部行进。
包含在一个组中的辊轮的数量取决于期望给予自密封制品的条带的最终形状。一组两个辊轮就能够通过将条带挤入来执行压延，但是必须在紧接着这组辊轮的下游定位一组另外的两个辊轮，该一组另外的两个辊轮的轴线以不同的方向定向以便获得期望的效果，即条带横截面的减小。
优选地，最合适的实施方案在于每组使用基本为圆柱形的四个辊轮(321,322,323,324)。辊轮321,322,323,324具有属于同一平面的轴线，辊轮324与323的轴线和辊轮321与322的轴线分别是彼此平行的，且两对轴线彼此垂直。它们限定了闭合的矩形横截面的夹持部320，对应于图2的阴影区域。然后设置使得该夹持部S1的横截面小于条带在模出口处的横截面。
而对于包含两个、三个或四个辊轮或多个辊轮的组来说，通过改变辊轮母线的形状和凹度，也能够产生具有最优紧密度的基本为圆形横截面的条带。并且，为了获得具有给定轮廓的横截面的条带，本领域技术人员很容易确定限定夹持部的辊轮的数量和最优形状。
通过以这种方式设置一组或多组辊轮，辊轮的横截面在条带的行进方向上减小，条带的横截面逐渐减小直到获得期望的第二横截面。第一组辊轮31限定矩形横截面S1等于E×H，而位于第一组辊轮31下游的一组辊轮32限定矩形横截面S2等于e×h，S2小于S1。
优选地，自密封制品的条带的横截面的压延和减小的操作是在热的条件下进行的，以便利用自密封材料在这些温度下的塑性，但是也允许热塑性薄膜的延伸。换句话说，采用多种设置方式以便选择具有下述条件的软化点的热塑性薄膜，即软化点低于条带已经被减小到所述第二横截面之后的自密封制品的温度。事实上，将会选择维卡VICAT软化点在40°C和60°C之间的薄膜。
将调整压延辊的机动化从而根据条带横截面的减小来改变辊轮的圆周速度（对应于条带的行进速度(Vb-b,Vc-c)），该圆周速度与横截面的变化成反比。
在将条带减小为所述第二横截面(S2)之后,将条带冷却到环境温度。

Claims (14)

1.一种自密封制品的连续条带的制造方法，所述条带具有非常低的硬度，非常有弹性和具有高粘度，且所述条带用于供应转化机，并且在供应期间，热塑性保护膜被沉积在所述条带的表面上，所述方法包括下列步骤：
-将自密封制品P的条带挤出第一横截面(S0)，
-在挤出模(10)的出口处，通过将热塑性薄膜(20)自身熔接而利用热塑性薄膜(20)该在所述条带的整个周长的范围内将该条带围绕，
其特征在于，
-在将所述薄膜(20)围绕所述条带沉积之后，压延所述条带从而将其减小为小于第一横截面(S0)的第二横截面(S2)。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，在压延步骤期间，自密封制品的所述条带具有高于所述薄膜的软化点的温度。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其中所述条带的第一横截面(S0)被限定使得所述条带的横截面和其周长的比率大于或等于所述薄膜厚度的100倍，并且优选大于或等于所述薄膜厚度的330倍。
4.根据权利要求1至3任一项所述的方法，其中选择熔点低于110°C、优选低于80°C的热塑性薄膜，并且在薄膜的应用步骤期间，所述自密封制品的温度高于保护性薄膜的熔点。
5.根据权利要求4所述的方法，其中将所述薄膜自身熔接是通过将薄膜与所述自密封制品相接触来执行的。
6.根据权利要求1至5任一项所述的方法，其中在将所述条带减小为所述第二横截面(S2)之后,将所述条带冷却到环境温度。
7.根据权利要求1至6任一项所述的方法，其中所述自密封制品包括作为主要弹性体的苯乙烯热塑性弹性体，所述苯乙烯热塑性弹性体选自下列弹性体：
-苯乙烯/丁二烯(SB),
-苯乙烯/异戊二烯(SI),
-苯乙烯/异丁烯(SIB),
-苯乙烯/乙烯/丙烯(SEP),
-苯乙烯/乙烯/丁烯(SEB),
-苯乙烯/丁二烯/苯乙烯(SBS),
-苯乙烯/异戊二烯/苯乙烯(SIS),
-苯乙烯/丁二烯/异戊二烯/苯乙烯(SBIS),
-苯乙烯/异丁烯/苯乙烯(SIBS),
-苯乙烯/乙烯/丁烯/苯乙烯(SEBS),
-苯乙烯/乙烯/丙烯/苯乙烯(SEPS),
-苯乙烯/乙烯/乙烯/丙烯/苯乙烯(SEEPS)
-和这些共聚物的混合物。
8.根据权利要求1至7任一项所述的方法，其中所述自密封制品包括作为主要弹性体的二烯弹性体，所述二烯弹性体选自下列弹性体：
-聚丁二烯,
-天然橡胶,
-合成聚异戊二烯,
-丁二烯共聚物,
-异戊二烯共聚物,
-和这些弹性体的混合物。
9.根据权利要求1至8任一项所述的方法，其中包装薄膜主要取材于乙烯醋酸乙烯酯。
10.根据权利要求1至9任一项所述的方法，其中包装薄膜主要取材于聚烯烃弹性体。
11.一种挤出和包装设备，所述设备意在生产自密封制品的连续条带，所述设备包括具有给定横截面(S0)的挤出模和薄膜应用装置(2)，该薄膜应用装置(2)能够围绕所述条带的周长来将薄膜(20)进行沉积，其特征在于，在薄膜应用装置(2)的下游定位了一组或多组辊轮(31,32)，每组包含形成夹持部的至少两个辊轮，并且这些辊轮的轴线设置在同一个平面内并限定了闭合的横截面(S1,S2,)，所述条带用于在所述闭合的横截面内部行进，所述辊轮被放置使得所述横截面(S1,S2)的面积小于所述模的横截面(S0)，且小于与放置在条带行进方向的上游相紧挨的辊轮组的横截面。
12.根据权利要求11所述的设备，该设备包括由四个辊轮(321,322,323,324)形成的至少一组辊轮，所述辊轮被定位使得由该组辊轮限定的夹持部(320)具有矩形横截面。
13.根据权利要求12所述的设备，该设备包括由大量辊轮(321,322,323,324)形成的至少一组辊轮，所述辊轮被定位使得由该组辊轮限定的夹持部(320)具有基本为圆形的横截面。
14.根据权利要求11或12所述的设备，该设备包括辊轮机动化装置，其辊轮的圆周速度被适配为使得其运行速度的增大相对于所述条带的横截面的减小成比例。
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