CN105542401B - 一种pet防草布及生产方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种PET防草布，包括PET原料、助剂和纳米银；助剂包括抗氧剂、填充剂、增粘剂、增韧剂、色母料；或抗氧剂、填充剂、增韧剂、色母料；PET原料、抗氧剂、填充剂、增粘剂、增韧剂、色母料和纳米银的重量比为88‑89:2:3：1：3：3：0.1，拉伸强度提高30‑50%；户外使用2‑3年不破损；提高地温1‑3度，产量提高20‑40%；氧指数在26以上，光泽度≥110%。

Description

一种PET防草布及生产方法
技术领域
本发明涉及一种PET防草布及生产方法，具体地说,涉及一种用废旧PET塑料瓶片或PET切片生产防草布的方法,属于园艺应用技术领域。
背景技术
防草布是由抗紫外线的聚乙烯、聚丙烯扁丝经高密度编织而成的一种既耐摩擦又抗老化的膜状地面覆盖材料，主要用于地面防草、排水、保持地面清洁、地面标记与导引等目的。目前，防草布覆盖措施已应用于葡萄、梨、柑桔等多种果树，覆盖可抑制果园杂草生长，保持土壤水分，降低管理人工成本。
在聚乙烯、聚丙烯防草布使用过程中，发现其存在以下缺点：强度、耐老化性、耐穿刺性能较差，遭遇大风大雨、冰雹时容易破损，保温性能差，聚乙烯、聚丙烯的扁丝在编织过程中容易裂丝，同时，聚乙烯、聚丙烯原料价格较高，从而导致聚乙烯、聚丙烯防草布的成本较高，制约了防草布的市场推广。而PET的力学性能、抗紫外性能、耐候性能等都比PP和PE好，除此之外PET原料来源广泛，回收废弃的PET瓶材料破碎后也可重复利用，因此PET材料具有巨大潜在利用价值。
但是由于PET是一种半结晶形高聚物，Tg较高，熔体粘度比PP、PE低，分子刚性强，重排运动缓慢，导致其结晶速率较低，而现有技术中关于PET的拉丝方式都是沿用PP、PE的生产方式，挤出-流延-水冷成膜-裂膜分丝-加热拉伸-定型-卷曲，由于PET遇水易降解，使得PET拉丝过程中容易出现断丝，使其无法连续正常生产，而且这样生产的PET扁丝存在强度低、易脆性断裂、易回缩变性等缺点，不利于PET防草布的使用。
发明内容
本发明要解决的技术问题是针对以上不足，提供一种PET防草布的生产方法, 克服现有技术中PET防草布强度低、拉伸易断裂及拉伸后易变形的不足，采用以上生产方法，可以实现以下目的：
1、拉伸强度高。
2、耐候性、抗老化性好,使用寿命长。
3、有良好的隔热保温性，可有效地提高地温，减少水分蒸发，提高作物产量。
4、原材料也可由废旧PET塑料瓶获得，环保无污染；
5、PET防草布具有优良的自熄性，燃烧不产生有毒物质污染土壤。
6、较高的强度和刚度，耐虫咬。
7、PET防草布光泽度≥110%，具有驱虫、反光的作用。
8、耐穿刺、耐冲击，抗磨损能力强，园艺施工不易破损。
为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：一种PET防草布，其特征在于，包括PET原料、助剂和纳米银；
助剂包括抗氧剂、填充剂、增粘剂、增韧剂、色母料；
或抗氧剂、填充剂、增韧剂、色母料；
所述PET原料、抗氧剂、填充剂、增粘剂、增韧剂、色母料和纳米银的重量比为88-89:2:3：1：3：3：0.1。
一种优化方案，PET防草布的基布克重（g/m2）：82.3-83.1；径向拉伸强度（N/5cm）：788.4-812.8；纬向拉伸强度（N/5cm）：863.5-897.9；光照144小时抗拉强度保持率（%）：93.1-95.2；光泽度45°：≥125%-132%；透光率≤4%；氧指数为26.6-27.2；除草率＞99%。
进一步地，该生产方法包括：
将PET膜片经预热、拉伸、热定型、冷却步骤后经切刀切成宽度均匀的PET扁丝。
进一步地，所述膜片预热步骤：
PET膜片经一组预热辊相接触从60℃逐级梯度递增到90℃，预热辊为8只直径为200mm的钢辊上下交叉排列组成，表面镀铬，后4只预热辊表面涂覆陶瓷；
8只预热辊的温度依次为60℃、63℃、67℃、72℃、79℃、82℃、88℃、90℃。
进一步地，所述膜片拉伸步骤：
拉伸辊两点拉伸，一次拉伸为1.5～2倍，加热温度为90～130℃；
二次拉伸为2.5～3.5倍，加热温度为150～180℃，拉伸辊表面镀铬，钢辊直径为180mm；
在拉伸区薄膜的两侧，另外配置有红外加热器，对薄膜进行补充加热，在拉伸区红外加热灯管对薄膜表面的加热温度控制在180℃以下，红外灯管横向温差要求不大于2℃。
进一步地，所述膜片热定型步骤：
采用烘箱加热，加热温度为180～230℃。
进一步地，还包括膜片制备步骤：
将PET原料、助剂、纳米银经干燥或预结晶步骤后加入挤出机，经挤出、过滤、计量、模头流延至冷却辊冷却，得到PET膜片，经切刀切成宽度均匀的PET扁丝；
挤出温度在255-280℃，冷却辊直径800mm，冷却辊冷却温度在20～28℃。
进一步地，所述PET原料为废弃的PET瓶片料或纤维级PET切片。
进一步地，所述干燥步骤：
真空转鼓干燥，干燥温度在120-150℃；
还包括编织步骤：
PET扁丝经收卷机形成纱管；
将管装入圆织机或平织机，按照经纬比1︰1织布，得到PET防草布。
进一步地，PET扁丝的线密度（tex）：103.5-104.3；强力（N）：54.2-55.1；伸长率（%）：16.8-17.7。
本发明采用以上技术方案，与现有技术相比，具有以下优点：PET扁丝强度高、结晶度高，克服了PET扁丝织物由于应力的存在而产生回缩、变形问题；PET扁丝的线密度（tex）：103.5-104.3；强力（N）：54.2-55.1；伸长率（%）：16.8-17.7。
PET防草布的基布克重（g/m2）：82.3-83.1；径向拉伸强度（N/5cm）：788.4-812.8；纬向拉伸强度（N/5cm）：863.5-897.9；光照144小时抗拉强度保持率（%）：93.1-95.2；光泽度45°：≥125%-132%；透光率≤4%；氧指数为26.6-27.2；除草率＞99%；基布编织目数为10×10目/英寸，基布克重100～105g/㎡。
经试验对比，拉伸强度高，拉伸强度比PP、PE防草布提高30-50%；耐候性、抗老化性好,耐穿刺、耐冲击，抗磨损能力强，户外使用2-3年不破损；有良好的隔热保温性，提高地温1-3度，有利于作物生长，作物亩产量提高20-40%；PET防草布编织所用的扁丝不仅可以使用纤维级PET切片生产，也可由废旧PET塑料瓶获得，环保无污染，真正实现变废为宝；PET防草布具有优良的自熄性，氧指数在26以上，燃烧不产生有毒物质污染土壤；较高的强度和刚度，耐虫咬；PET防草布光泽度高，光泽度≥110%，具有驱虫、反光的作用；用于园艺美化，美学效果突出。
下面结合实施例对本发明进行详细说明。
具体实施方式
应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。
实施例1，一种PET防草布及生产方法，包括以下步骤：
（1）将纤维级PET切片（IG703,仪征化纤，特性粘度0.80～1.0dL/g）89份、3份固体增韧剂（国内某公司产固体增韧剂）、2份抗氧剂(PolyOne,CC10008704WE)、3份填充剂（PET专用填充母料，TOYO INK Group）及色3份母料(FG-010-1802, Astra Polymers)和0.1份纳米银混合，纳米银用聚丙烯包被，在真空干燥罐120-150℃下预结晶，然后加入挤出机，挤出机温度为265～280℃，原料经挤出机成熔融状态经计量泵、熔体过滤器到模头，并从模头的窄缝中挤出，流延到20-28℃冷却辊上骤冷形成PET膜片；
（2）冷却后得到的膜片经一组8只预热辊从60℃预热到90℃，8只预热辊的温度依次为60℃、63℃、67℃、72℃、79℃、82℃、88℃、90℃，8只直径为200mm的钢辊上下交叉排列组成，表面镀铬，后4只预热辊表面涂覆陶瓷；再通过拉伸辊进行两次拉伸，一次拉伸为1.5～2倍，加热温度为90～130℃，二次拉伸为2.5～3.5倍,加热温度为150～180℃，在拉伸辊上方设有红外加热器，保持PET膜片上下两层温度均匀，使得两次拉伸顺利进行，拉伸辊表面镀铬，钢辊直径为180mm；在拉伸区薄膜的两侧，另外配置有红外加热器，对薄膜进行补充加热，在拉伸区红外加热灯管对薄膜表面的加热温度控制在180℃以下，红外灯管横向温差要求不大于2℃，拉伸后的膜片通过180～230℃的加热烘箱进行热定型，得到高结晶度的PET膜片后冷却，经切刀切成宽度均匀的PET扁丝，再经收卷机形成经纬纱管。
（3）将得到的PET纱管装入圆织机或平织机，按照经纬比1：1织布，得到编织目数为10×10目/英寸的PET防草布，编织布克重82.7g/㎡。
实施例2，一种PET防草布及生产方法，包括以下步骤：
（1）将纤维级PET切片（IG703,仪征化纤，特性粘度0.70～1.0dL/g）89份、3份固体增韧剂（AX8900，Arkema）、2份抗氧剂(PolyOne,CC10008704WE)、3份填充剂（PET专用填充母料，TOYO INK Group）及色3份母料(FG-010-1802, Astra Polymers) 和0.1份纳米银混合，纳米银用聚丙烯包被，在真空干燥罐120-150℃下预结晶，然后加入挤出机，挤出机温度为265～280℃，原料经挤出机成熔融状态经计量泵、熔体过滤器到模头，并从模头的窄缝中挤出，流延到20-28℃冷却辊上骤冷形成PET膜片；
（2）冷却后得到的膜片经一组8只预热辊从60℃预热到90℃，8只预热辊的温度依次为60℃、63℃、67℃、72℃、79℃、82℃、88℃、90℃，8只直径为200mm的钢辊上下交叉排列组成，表面镀铬，后4只预热辊表面涂覆陶瓷；再通过拉伸辊进行两次拉伸，一次拉伸为1.5～2倍，加热温度为90～130℃，二次拉伸为2.5～3.5倍,加热温度为150～180℃，在拉伸辊上方设有红外加热器，保持PET膜片上下两层温度均匀，使得两次拉伸顺利进行，拉伸辊表面镀铬，钢辊直径为180mm；在拉伸区薄膜的两侧，另外配置有红外加热器，对薄膜进行补充加热，在拉伸区红外加热灯管对薄膜表面的加热温度控制在180℃以下，红外灯管横向温差要求不大于2℃，拉伸后的膜片通过180～230℃的加热烘箱进行热定型，得到高结晶度的PET膜片后冷却，经切刀切成宽度均匀的PET扁丝，再经收卷机形成经纬纱管。
（3）将得到的PET纱管装入圆织机或平织机，按照经纬比1：1织布，得到编织目数为10×10目/英寸的PET防草布，编织布克重82.3g/㎡。
实施例3, 一种PET防草布及生产方法，包括以下步骤：
（1）将废旧PET瓶片（特性粘度0.65～0.72dL/g）88份、3份固体增韧剂（国内某公司产固体增韧剂）、2份抗氧剂(CC10008704WE,PolyOne)、1份增粘剂（公司自产环氧类增粘剂）、3份填充剂（PET专用填充母料，TOYO INK Group）及3份色母料(FG-010-1802, AstraPolymers) 和0.1份纳米银混合，纳米银用聚丙烯包被，在真空干燥罐120-150℃下预结晶，然后加入挤出机，挤出机温度为255～275℃，PET经反应挤出后特性粘数增粘至0.88-1.1dL/g，原料经挤出机成熔融状态经计量泵、熔体过滤器到模头，并从模头的窄缝中挤出，流延到20-28℃冷却辊上骤冷形成PET膜片；
（2）冷却后得到的膜片经一组8只预热辊从60℃预热到90℃，8只预热辊的温度依次为60℃、63℃、67℃、72℃、79℃、82℃、88℃、90℃，8只直径为200mm的钢辊上下交叉排列组成，表面镀铬，后4只预热辊表面涂覆陶瓷；再通过拉伸辊进行两次拉伸，一次拉伸为1.5～2倍，加热温度为90～130℃，二次拉伸为2～3倍,加热温度为150～180℃，在拉伸辊上方设有红外加热器，保持PET膜片上下两层温度均匀，使得两次拉伸顺利进行，拉伸辊表面镀铬，钢辊直径为180mm；在拉伸区薄膜的两侧，另外配置有红外加热器，对薄膜进行补充加热，在拉伸区红外加热灯管对薄膜表面的加热温度控制在180℃以下，红外灯管横向温差要求不大于2℃，拉伸后的膜片通过180～230℃的加热烘箱进行热定型，得到高结晶度的PET膜片后冷却，经切刀切成宽度均匀的PET扁丝，再经收卷机形成经纬纱管。
（3）将得到的PET纱管装入圆织机或平织机，按照经纬比1︰1织布，得到编织目数为10×10目/英寸的PET防草布，编织布克重范围83.1g/㎡。
实施例4, 一种PET防草布及生产方法，包括以下步骤：
（1）将废旧PET瓶片（特性粘度0.65～0.72dL/g）88份，3份固体增韧剂（AX8900，Arkema）、2份抗氧剂(CC10008704WE,PolyOne)、1份增粘剂（ADR4370S，BASF）、3份填充剂（PET专用填充母料，TOYO INK Group）及3份色母料(FG-010-1802, Astra Polymers) 和0.1份纳米银混合，在真空干燥罐120-150℃下预结晶，然后加入挤出机，挤出机温度为255～275℃，PET经反应挤出后特性粘数增粘至0.91-1.13dL/g，原料经挤出机成熔融状态经计量泵、熔体过滤器到模头，并从模头的窄缝中挤出，经切刀切成宽度均匀的PET扁丝，挤出温度在255-280℃，流延到20-28℃冷却辊上骤冷形成PET膜片；
2）冷却后得到的膜片经一组8只预热辊从60℃预热到90℃，8只预热辊的温度依次为60℃、63℃、67℃、72℃、79℃、82℃、88℃、90℃，8只直径为200mm的钢辊上下交叉排列组成，表面镀铬，后4只预热辊表面涂覆陶瓷；再通过拉伸辊进行两次拉伸，一次拉伸为1.5～2倍，加热温度为90～130℃，二次拉伸为2～3倍,加热温度为150～180℃，在拉伸辊上方设有红外加热器，保持PET膜片上下两层温度均匀，使得两次拉伸顺利进行，拉伸辊表面镀铬，钢辊直径为180mm；在拉伸区薄膜的两侧，另外配置有红外加热器，对薄膜进行补充加热，在拉伸区红外加热灯管对薄膜表面的加热温度控制在180℃以下，红外灯管横向温差要求不大于2℃，拉伸后的膜片通过180～230℃的加热烘箱进行热定型，得到高结晶度的PET膜片后冷却，经切刀切成宽度均匀的PET扁丝，再经收卷机形成经纬纱管。
（3）将得到的PET纱管装入圆织机或平织机，按照经纬比1︰1织布，得到编织目数为10×10目/英寸的PET防草布，编织布克重范围82.8g/㎡。
经试验，以上实施例中，真空干燥罐内结晶温度135±2℃、挤出机温度270±2℃、冷却辊的温度22±1℃、一次拉伸为1.7倍，加热温度为110℃，二次拉伸为2.8倍,加热温度为167±1℃，加热烘箱温度190±2℃时，所得PET扁丝及PET防草布性能最好，在相应范围内所得PET防草布性能尽管比最有条件差，但仍然比传统防草布性能指标好。
根据GB/T 8946、GB/T9344、ASTM D2457、ASTM D3884、GB/T 2406进行PET扁丝及PET防草布力学性能、抗老化性能、表面光泽度、耐磨性能、燃烧性能测试，并与PP防草布、PE防草布对比，检测结果如表1、表2、表3、表4、表5所示。
表1：塑料扁丝的力学性能
表2：塑料编织布的力学性能
表3：塑料编织布的抗老化性能
表4塑料编织布的表面光泽度、氧指数
表5塑料编织布的耐磨性能测试结果
以上实施例所得PET防草布的透光率≤4%，氧指数在26以上，自熄效果明显。
从以上五个表格可以看出，本发明实施例所得PET扁丝、PET防草布的各项指标比目前常用产品具有显著的优势。
在试验中，以上实施例所得PET防草布均具有良好的除草效果，达到98.6%-100%，其中实施例2的效果最好，以下试验采用该实施例所得PET防草布。
对比试验
番茄、彩椒，试验时间：2014年10月-12月，地点：山东省寿光市某种植大棚。
采取5种除草方式，分别为（1）覆白色地膜（市售）；（2）覆黑色地膜（市售）；（3）PET防草布（直接铺设，搭接处搭接长度不小于10cm）；（4）空白对照；（5）化学除草，土表撒施除草醚药土，亩用25%除草醚可湿性粉剂450-550g。大棚内环境条件一致，将大棚分为20个试验区，每种蔬菜种植10个试验区，采用以上除草方式对以上试验区平均进行处理，统计平均值进行比较。
结果表明：采用铺设PET防草布的番茄试验区中杂草为零，除草效果达100%；采用铺设PET防草布的彩椒试验区中杂草密度为0.12株/m2，鲜草重量为2.54g，除草效果达到99.1%。具体结果见下表。
从上表看出，无论种植番茄还是彩椒，其除草效果均依次为PET防草布＞人工除草＞化学除草＞黑膜＞白膜。
在试验中，还发现不同除草方式下，作物的生长指标也不同，调查结果表明：铺设PET防草布可提高番茄、彩椒在整个生育期的株高、冠直径、节间长度、鲜重、叶片数，但其作用早期比较明显。规律呈PET防草布＞白膜＞人工除草＞化学除草，结果见下表。
另发现铺设PET防草布的地温高于其他除草方式，高出白膜1-2度、空白对照2-3度。
铺设PET防草布的番茄、彩椒的单株产量都明显高于其他除草方式，本实施例中应用的本发明PET防草布的除草方法，番茄产量分别高出白膜24.1%、人工除草29.6%、化学除草41.5%；彩椒产量分别高出白膜18.4%、人工除草24.0%、化学除草32.7%。
最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (1)

1.一种PET防草布的生产方法，其特征在于，包括PET原料、助剂和纳米银；
助剂包括抗氧剂、填充剂、增粘剂、增韧剂、色母料；
所述PET原料、抗氧剂、填充剂、增粘剂、增韧剂、色母料和纳米银的重量比为88-89:2:3：1：3：3：0.1；
PET防草布的基布克重g/m2：82.3-83.1；径向拉伸强度N/5cm：788.4-812.8；纬向拉伸强度N/5cm：863.5-897.9；光照144小时抗拉强度保持率%：93.1-95.2；光泽度45°：≥125%-132%；透光率≤4%；氧指数为26.6-27.2；除草率＞99%；
所述PET防草布的生产方法，包括：
将PET膜片经预热、拉伸、热定型、冷却步骤后经切刀切成宽度均匀的PET扁丝；
所述膜片预热步骤：
PET膜片经一组预热辊相接触从60℃逐级梯度递增到90℃，预热辊为8只直径为200mm的钢辊上下交叉排列组成，表面镀铬，后4只预热辊表面涂覆陶瓷；
8只预热辊的温度依次为60℃、63℃、67℃、72℃、79℃、82℃、88℃、90℃；
所述膜片拉伸步骤：
拉伸辊两点拉伸，一次拉伸为1.5～2倍，加热温度为90～130℃；
二次拉伸为2.5～3.5倍，加热温度为150～180℃，拉伸辊表面镀铬，钢辊直径为180mm；
在拉伸区薄膜的两侧，另外配置有红外加热器，对薄膜进行补充加热，在拉伸区红外加热灯管对薄膜表面的加热温度控制在180℃以下，红外灯管横向温差要求不大于2℃；
所述膜片热定型步骤：
采用烘箱加热，加热温度为180～230℃；
还包括膜片制备步骤：
将PET原料、助剂、纳米银经干燥或预结晶步骤后加入挤出机，经挤出、过滤、计量、模头流延至冷却辊冷却，得到PET膜片，经切刀切成宽度均匀的PET扁丝；
挤出温度在255-280℃，冷却辊直径800mm，冷却辊冷却温度在20～28℃；
所述PET原料为废弃的PET瓶片料或纤维级PET切片；
所述干燥步骤：
真空转鼓干燥，干燥温度在120-150℃；
还包括编织步骤：
PET扁丝经收卷机形成纱管；
将管装入圆织机或平织机，按照经纬比1︰1织布，得到PET防草布；
PET扁丝的线密度tex：103.5-104.3；强力N：54.2-55.1；伸长率%：16.8-17.7。
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