PL180805B1

PL180805B1 - Sposób wytwarzania laminatu wytłocznego z wstęgi włókniny i folii termoplastycznej

Info

Publication number: PL180805B1
Application number: PL94310625A
Authority: PL
Inventors: Pai-Chuan Wu
Original assignee: Clopay Plastic Products Co
Priority date: 1993-03-12
Filing date: 1994-03-09
Publication date: 2001-04-30
Also published as: CZ223095A3; NO953424D0; US5382461B1; AU670870B2; JP2625263B2; CZ286127B6; NZ263664A; CA2156888C; DK0688263T3; DE69411895T2; HU218554B; CN1120827A; US5382461A; CN1039682C; NO953424L; HUT73719A; AU6444294A; ATE168628T1; GR3027683T3; ES2120030T3

Abstract

1. Sposób wytwarzania laminatu w ytlocznego z wstegi wlókniny 1 folii termoplastycznej, w którym wytwarza sie wstege wlókniny, wprowadza sie te wste- ge w chwyt walców, wytlacza sie w ten chwyt termop- lastyczne tloczywo w temperaturze powyzej jego temperatury mieknienia i spaja sie jedna powierzchnie wstegi wlókniny z powstala folia termoplastyczna, przy czym reguluje sie sile sciskajaca pomiedzy wstega wlókniny, a tloczywem w chwycie walców, znamien- ny tym, ze przed wprowadzeniem wstegi wlókniny w chwyt walców, rozciaga sie te wstege z sila przylozona wzdluz linii przebiegajacych równomiernie w poprzek wstegi 1 na jej grubosci, przy czym stosuje sie sile rozciagajaca stopniowo wzrastajaca, az do wartosci powodujacej uwalnianie licznych konców w lókien z powierzchni wstegi wlókniny, natomiast rozciaganie wstegi wlókniny, wytlaczanie termoplastycznego two- rzywa w chwyt walców 1 spajanie jednej powierzchni wstegi wlókniny z folia termoplastyczna prowadzi sie z predkoscia 152-305 m/min, zas spajaniu poddaje sie po- wierzchnie wstegi wlókniny majacej gramature 6-85 g/m2 z warstwa folii termoplastycznej o grubosci 6,4-200 µm. FIG.6 PL PL PL PL

Description

Przedmiotem wynalazku jest sposób wytwarzania laminatu wytłocznego z wstęgi włókniny i folii termoplastycznej.

Są znane sposoby spajania wstęgi włókniny z folią termoplastyczną oraz sposoby wytwarzania folii termoplastycznych do laminowania nie rozciągniętych wstęg włókniny. Wytłoczone laminowanie nie rozciągniętych wstęg włókniny jest znane z opisów patentowych Stanów Zjednoczonych nr 2 714 5713 058 863,4 522 203,4614 679,4 692 368,4 753 840 i 5 035 941. Opisy patentowe nr 3 058 863 i 4 692 368 dotyczą rozciągania wytłaczanej folii polimerowej przed laminowaniem z nie rozciągniętymi wstęgami włókniny w chwytach pomiędzy walcami dociskowymi. Opisy patentowe nr 4 552 203 i 5 035 941 dotyczą równoczesnego wytłaczania wielu folii polimerowych z nie rozciągniętymi wstęgami włókniny w chwytach walców dociskowych. Opis patentowy nr 4 753 840 dotyczy wstępnego kształtowania polimerowych włóknin przed laminowaniem wytłocznym z foliami w celu polepszenia spojenia pomiędzy włókniną, a foliami. W szczególności opis patentowy nr 4 753 840 dotyczy konwencjonalnych sposobów gofrowa180 805 nia, w celu utworzenia zagęszczonych i nie zagęszczonych obszarów w pierwotnych warstwach włókniny przed laminowaniem wytłocznym, aby polepszyć spojenie pomiędzy wstęgami włókniny, a foliami za pomocą obszarów zagęszczonych włókien. Z opisu patentowego nr 5 035 941 jest znane, że wstęgi nie rozciągniętej włókniny które są laminowane wytłocznie jednowarstwowymi foliami polimerowymi, są podatne na powstawanie mikroskopijnych otworków powodowanych przez włókna odstające zasadniczo pionowo od płaszczyzny podłoża włóknistego, w związku z czym publikacja ta opisuje stosowanie wielu współwytłaczanych warstw folii, aby uniknąć problemów związanych z mikroskopijnymi otworkami. Ponadto sposoby spajania luźnych włókien włókniny z folią polimerową są przedstawione w opisach patentowych Stanów Zjednoczonych nr 3 622 422, 4 379 192 oraz 4 725 473.

Jest znane również rozciąganie wstęg włókniny za pomocą zazębiających się walców, aby zmniejszyć gramaturę, np. z opisów patentowych Stanów Zjednoczonych nr 4 153 664 i 4 517 714. Z opisu patentowego nr 4153 664jest znany sposób narastającego rozciągania wstęg włókniny w kierunku poprzecznym (CD) lub kierunku ruchu maszyny (MD), przy użyciu pary grzebieniowo sprzęgających się walców, by wzmacniać i zmiękczać wstęgi włókniny. Opis ten ujawnia również rozwiązanie, w którym wstęgę włókniny laminuje się folią termoplastyczną przed rozciąganiem przez sprzężone walce.

Z opisu patentowego Stanów Zjednoczonych nr 4 673 615 jest znany sposób wytwarzania sztywnego, odpornego na ścieranie materiału laminowanego, zawierającego wytłoczony arkusz sztywnego termoplastycznego polimeru laminowany pomiędzy dwiema warstwami igłowanej termoplastycznej włókniny podczas wytłaczania arkusza. Warstwy włókniny zostają spojone z arkuszem przez sprzężenie włókien z osnową arkusza. Z materiałem tym jest związany problem rozluźniania spojeń warstwy z arkuszem i w opisie zaproponowano stosowanie wspólnych polimerów na arkusz i na warstwy, w celu pokonania tych problemów.

Z Poradnika Inżyniera i Technika „Kleje i klejenie”, pod red. Charlesa V. Cagle'a. WNT 1977 r., str. 94-96, jest znane, że na właściwości laminatów ma wpływ orientacja włókien oraz układ splotów stosowanych materiałów włókienniczych. W przypadku przędzy, najlepszą przyczepność do żywicy ma ta przędza, w której z głównej nitki wystają „włoski” niezbyt duże.

Z książki Zb. Szatkowskiego pt. „Technologia i struktura włóknin”, WNT 1982, są znane sposoby wytwarzania termoplastycznych włóknin puszystych (str. 288-297). Jest również znany sposób wytwarzania laminatu, polegający na wprowadzaniu folii z termoplastycznego tworzywa, wraz z wstęgą włókniny, w chwyt walców i spajaniu w podwyższonej temperaturze (str. 326-327).

Z Poradnika Inżyniera „Włókienmctwo”, WNT 1988, jest znany sposób powlekania wyrobów włókienniczych tworzywem polimerowym, w którym to sposobie stapia się granulat tworzywa między rozgrzanymi walcami, formuje się z niego folię i wprasowuje się tę folię w podawany jednocześnie wyrób włókienniczy.

Celem wynalazku jest sposób wytwarzania laminatu z wstęgi włókniny i folii termoplastycznej, pozwalający na osiągnięcie zadowalającej wytrzymałości spojenia pomiędzy podłożem z włókniny, a folią z tworzywa sztucznego, przy równoczesnym zapewnieniu wystarczającej absorpcyjności i miękkości wstęgi włókniny. Jest bardzo pożądane opracowanie sposobu szybkiego spajania wstęgi włókniny z folią termoplastyczną, w celu wytworzenia laminatu posiadającego miękką absorpcyjną warstwę i wystarczającą wytrzymałość spojenia, bez mikroskopijnych otworków w folii. Celem wynalazku jest również opracowanie sposobu, który mógłby być realizowany z zastosowaniem szybkiego urządzenia produkcyjnego.

Sposób wytwarzania laminatu wytłocznego z wstęgi włókniny i folii termoplastycznej, w którym wytwarza się wstęgę włókniny, wprowadza się tę wstęgę w chwyt walców, wytłacza się w ten chwyt termoplastyczne tłoczywo w temperaturze powyżej j ego temperatury mięknienia i spaja się jedną powierzchnię wstęgi włókniny z powstałą folią termoplastyczną, przy czym reguluje się siłę ściskającą pomiędzy wstęgą włókniny, a tłoczywem w chwycie walców, według wynalazku charakteryzuje się tym, że przed wprowadzeniem wstęgi włókniny w chwyt walców, rozciąga się tę wstęgę z siłą przyłożoną wzdłuż linii przebiegających równomiernie w poprzek

180 805 wstęgi i na jej grubości, przy czym stosuje się siłę rozciągającą stopniowo wzrastającą, aż do wartości powodującej uwalnianie licznych końców włókien z powierzchni wstęgi włókniny, natomiast rozciąganie wstęgi włókniny, wytłaczanie termoplastycznego tworzywa w chwyt walców i spajanie jednej powierzchni wstęgi włókniny z folią termoplastyczną prowadzi się z prędkością 152-305 m/min, zaś spajaniu poddaje się powierzchnię wstęgi włókniny mającej gramaturę 6-85 g/m² z warstwą folii termoplastycznej o grubości 6,4-200 pm.

Korzystnie, stosuje się wstęgę włókniny zawierającą włókna poliolefinowe.

Jako surowiec na termoplastyczną folię stosuje się, korzystnie, tłoczywo poliolefinowe, zwłaszcza tłoczywo z polietylenu lub polipropylenu, albo ich kopolimeru.

Stosuje się wstęgę włókniny zawierającą, ewentualnie, włókna polipropylenowe, polietylenowe, poliestrowe, celulozowe, jedwabne lub nylonowe, albo mieszaniny dwóch lub więcej wymienionych włókien.

Korzystnie, stosuje się wstęgę włókniny wykonaną z polimeru podlegającego rozkładowi biologicznemu oraz jako tłoczywo na folię termoplastyczną stosuje się polimer podlegający rozkładowi biologicznemu, zwłaszcza jako polimer podlegający rozkładowi biologicznemu stosuje się alkohol poliwinylowy, polikaprolakton lub polimer skrobiowy i ich mieszaniny.

Stosuje się, w szczególności, wstęgę utworzoną z włókien ciętych lub włókien połączonych przez przędzenie.

Sposobem według wynalazku uzyskuje się spojenie wstęgi z folią termoplastyczną o nieoczekiwanej wytrzymałości. W wytworzonym laminacie końce włókien z wstęgi wchodząw folię w celu spojenia wstęgi z folią, ale nie przechodzą poprzez tę folię, zaś końce włókien odchodzące od drugiej powierzchni wstęgi tworzą miękką, włóknistą teksturę laminatu. Laminat wytworzony sposobem według wynalazku nie przepuszcza cieczy przez folię termoplastyczną. Laminat taki nadaje się zatem do wielu zastosowań, takich jak fartuchy chirurgiczne, prześcieradła, ubrania, wyroby higieniczne itp.

Stosowana folia termoplastyczna korzystnie jest typu poliolefinowego i może być wykonana z dowolnego materiału z klasy termoplastycznych polimerów poliolefinowych, które nadają się do przetwarzania w folię do bezpośredniego laminowania przez wytłaczanie w stanie roztopionym na wstęgę włókniny. Odpowiednie polimery termoplastyczne mogą ulegać rozkładowi biologicznemu lub rozkładowi w środowisku. Polimerami termoplastycznymi podlegającymi rozkładowi biologicznemu, odpowiednimi do stosowania w sposobie według wynalazku, są normalnie występujące w postaci stałej polimery oksyalkanoilowe lub dialkanoilowe reprezentowane przez polikaprolaktany lub polietylenoandypiniany, polisacharydy lub modyfikowane polisacharydy, takie jak kompozycje skrobia-żywica, z których można wytwarzać folię. Odpowiednie polimery termoplastyczne, które mogą również podlegać rozkładowi w środowisku, obejmują polimery na bazie poliolefin, z których można wytwarzać folię nierozpuszczalną w wodzie i nieprzepuszczalną dla wody do stosowania jako materiał barierowy przy wytwarzaniu wielu wyrobów użytkowych, takich jak pieluszki, podpaski, opakowania, materiały dekoracyjne itp. Polimery na bazie olefin obejmują najpospolitsze polimery na bazie etylenu lub propylenu, takie jak polietylen, polipropylen i kopolimery, takie jak octan etyleno-winylowy (EVA), akrylan etyleno-metylowy (EMA) i kwas etyleno-akrylowy (EAA) lub mieszaniny takich poliolefin. Olefiny, które mogąbyć polimeryzowane oddzielnie lub po zmieszaniu z innymi etylenowo nienasyconymi monomerami, obejmują przykładowo etylen, propylen, 1-buten, izobuten, 1-penten, chlorowcowane olefiny, takie jak chloropren, winylobenzeny i naftaleny, takie jak naftalen styrenowy lub winylowy, halogenki winylu lub winylidenu, takie jak chlorek winylu i chlorek winylidenu, estry winylu, takie jak octan winylu i benzoesan winylu, kwasy akrylowe i metakrylowe (zwane również poliakrylanami lub metakrylanami) oraz ich estry lub amidy, jak również dieny, takie jak butadien, izopren i cyklopentadien. inne przykłady polimerów nadających się do użycia w postaci folii w arkuszu kompozytowym według wynalazku znane są z wymienionych wyżej opisów patentowych, przedstawiających rozwiązania stanowiące stan techniki niniejszego wynalazku.

180 805

Wstęga włókniny może zawierać włókna polietylenu, polipropylenu, poliestrów, jedwabiu, celulozy, nylonu lub mieszaniny takich włókien. Włókna występują zwykle jako włókna cięte lub włókna ciągłe. Określenie: „wstęga włókniny” zastosowano tu jako nazwę rodzajową zasadniczo płaskiej struktury, którajest stosunkowo płaska, elastyczna i porowata, i złożona jest z włókien ciętych lub włókien ciągłych. Szczegółowy opis włóknin - patrz „Nonwoven Fabric Primer and Reference Sampler”, E. A.Vaughn, Association of the Nonwoven Fabrics Industry, 3 wydanie (1992).

Do rozciągania początkowej lub pierwotnej wstęgi włókniny można stosować wiele różnych rozciągarek i sposobów rozciągania. Zgrzebne wstęgi włókniny z włókien odcinkowych lub wstęgi włókniny spojone przez przędzenie mogą być rozciągane za pomocą następujących rozciągarek i sposobów rozciągania.

Rozciągarka ze sprzężeniem diagonalnym złożona jest z dwóch elementów podobnych do walcowych kół zębatych o zębach skośnych, lewego i prawego, na równoległych osiach. Osie te są umieszczone pomiędzy dwiema płytami bocznymi maszyny, przy czym dolna oś jest umieszczona w nieruchomych łożyskach, a górna oś jest umieszczona w łożyskach w członach przesuwnych pionowo. Te przesuwne człony sąprzestawne w kierunku pionowym za pomocąklinowych elementów poruszanych śrubami regulacyjnymi. Wykręcanie lub wkręcanie klinów powoduje przemieszczanie przesuwnych pionowo członów odpowiednio do dołu łub do góry, aby bardziej lub mniej sprzęgać zęby górnego walca z dolnym współpracującym walcem. Śruby mikrometryczne zamontowane na bocznych ramach służą do wskazywania głębokości sprzężenia zębów współpracujących walców.

Zastosowano siłowniki pneumatyczne do przytrzymywania przesuwnych członów w położeniu sprzężenia pewnie przy klinach regulacyjnych, aby przeciwdziałać skierowanej do góry sile wywieranej przez rozciągany materiał. Siłowniki te mogą być również odwodzone w celu zlikwidowania wzajemnego sprzężenia górnego i dolnego walca, aby móc przewlec materiał poprzez chwyt walców, albo w połączeniu z układem bezpieczeństwa, który będzie otwierać wszystkie punkty chwytu maszyny, gdy zostanie uruchomiony.

Zwykle do napędzania walca stosuje się zespół napędowy. Jeżeli górny walec ma być odłączony dla przewleczenia materiału przez maszynę lub ze względów bezpieczeństwa, wówczas korzystne jest zastosowanie pomiędzy górnym, a dolnym walcem przekładni z kompensacją luzu międzyzębowego, aby przy ponownym sprzęganiu zęby jednego walca zawsze wchodziły pomiędzy zęby drugiego walca i aby uniknąć ewentualnego uszkadzania fizycznego kontaktu pomiędzy wierzchołkami współpracujących zębów. Jeżeli współpracujące walce mają pozostawać w stałym sprzężeniu, wówczas górny walec nie musi być napędzany. Napęd może być realizowany poprzez walec napędzany za pośrednictwem rozciąganego materiału.

Współpracujące walce dokładnie przypominają walcowe koła zębate z zębami skośnymi o małym module. W korzystnym przykładzie realizacji walce mają średnicę 15,075 cm, kąt pochylenia zębów 45°, podziałkę normalną0,254 cm, ilość zębów przypadająca na 2,54 cm średnicy podziałowej koła zębatego - 30, kąt przypora 14,5° i są to zasadniczo koła zębate o długich wierzchołkach zębów. Zapewnia to wąski, głęboki profil zęba, który umożliwia zazębienie do około 0,229 cm i około 0,013 cm luzu po bokach zęba, dla grubości materiału. Zęby nie są przeznaczone do przenoszenia momentu obrotowego i nie mają styku metal-metal przy normalnej operacji rozciągania.

Urządzenie do rozciągania w kierunku poprzecznym (CD) jest identyczne jak rozciągarka diagonalna, przy czym różnice występują w konstrukcji współpracujących walców i innych mniej ważnych cechach, o których mowa poniżej. Ponieważ elementy współpracujące przy rozciąganiu poprzecznym są zdolne do zapewniania dużych głębokości sprzężenia, ważne jest, że urządzenie to zawiera środki powodujące, że osie dwóch współpracujących walców pozostają względem siebie równoległe, kiedy górna oś podnosi się lub obniża. Jest to konieczne dla zapewnienia, aby zęby jednego współpracującego walca zawsze przypadały pomiędzy zębami drugiego współpracującego walca i aby unikać ewentualnego uszkodzenia wskutek fizycznego kontaktu pomiędzy współpracującymi zębami. Ten równoległy ruch zapewniony jest przez me6

180 805 chanizm zębatkowy, w którym nieruchoma zębatka jest przymocowana do każdej ramy bocznej naprzeciwko pionowo przesuwnych członów. Oś przechodzi przez te raimy boczne i pracuje w łożysku w każdym z pionowo przesuwnych członów. Na każdym końcu tej osi znajduje się koło zębate, które pracuje w sprzężeniu z zębatkami, aby powodować żądany ruch równoległy.

Napęd rozciągarki CD musi poruszać zarówno górny jak i dolny walec poza przypadkiem rozciągania materiałów mających stosunkowo duży współczynnik tarcia. Układ napędowy nie musi mieć automatycznej kompensacji luzu międzyzębowego, ponieważ niewielkie przestawienie kierunku maszyny lub niewielki poślizg napędu nie będzie stanowić problemu. Przyczyna tego stanie się oczywista po zapoznaniu się z opisem elementów współpracujących rozciągarki CD.

Elementy współpracujące rozciągarki CD sąwykonane z litego materiału, ale najlepiej można je opisać jako naprzemienny stos dwóch tarcz o różnej średnicy. W korzystnym przykładzie realizacji współpracujące tarcze mają średnicę 15,24 cm, grubość 0,079 cm i mają pełen promień na swej krawędzi. Tarcze dystansowe, przedzielające zazębiające się ze sobą tarcze, mają średnicę 13,97 cm i grubość 0,175 cm. Dwa walce o tym kształcie mająmożliwość zazębienia do 0,587 cm z pozostawieniem luzu 0,048 cm na materiał, na wszystkich stronach. Podobnie jak przy rozciągarce diagonalnej ta konfiguracja elementów współpracujących rozciągarki CD ma podziałkę 0,254 cm.

Urządzenie do rozciągania w kierunku maszyny (MD) jest identycznejak rozciągarka diagonalna za wyjątkiem konstrukcji współpracujących walców. Zazębiające się walce do rozciągania w kierunku maszyny przypominają koła zębate czołowe o drobnej podziałce. W korzystnym przykładzie realizacji walce te mająśrednicę 15,07 cm, podziałkę 0,254 cm, ilość zębów przypadająca na 2,54 cm średnicy podziałowej koła zębatego - 30, kąt natarcia 14,5° i są zasadniczo kołami zębatymi o długich wierzchołkach. Drugie przejście zostało wykonane na tych walcach z przesunięciem obwiedniowym 0,025 cm, aby zapewnić węższy ząb z większym luzem. Przy sprzężeniu około 0,229 cm konfiguracja ta będzie mieć luz około 0,025 cm po bokach dla grubości materiału.

Opisane powyżej rozciągarki diagonalna, CD lub MD mogą być wykorzystywane do wytwarzania narastająco rozciąganej wstęgi włókniny, która służy do wytwarzania laminatu sposobem według wynalazku. Operacja rozciąganiajest zwykle przeprowadzana na wstędze włókniny z włókien ciętych lub włókien połączonych przez przędzenie. Przykładowo, wstęga włókniny z włókien spojonych przez przędzenie może być narastająco rozciągana w celu uzyskania bardzo miękkiego włóknistego wykończenia laminatu, który ma wygląd zgrzebnych włókien o doskonałej wytrzymałości spojenia. Wstęga włókniny jest narastająco rozciągana np. za pomocą rozciągarki CD z jednym przejściem przez rozciągarkę z głębokością sprzężenia walców około 0,229 cm do 0,305 cm przy prędkościach od około 152 do 305 metrów na minutę lub więcej. W wyniku takiego narastającego rozciągania CD powstają liczne końce włókien odchodzące na zewnątrz od obu powierzchni wstęgi i na całej głębokości wstęgi, aby zapewnić lepsze wytrzymałości spojenia i miękką teksturę włóknistą.

Sposób według wynalazku jest dokładniej opisany, w przykładach wykonania, z wykorzystaniem rysunku, na którym fig. 1 przedstawia, schematycznie, urządzenie do wytłocznego laminowania, przeznaczone do stosowania w sposobie według wynalazku, fig. 2 przedstawia, schematycznie, współpracujące walce w przekroju wzdłuż linii 2-2 z fig. 1, fig. 3 przedstawia wstęgę włókniny, schematycznie, w przekroju z powiększeniem, aby pokazać włókna przed rozciągnięciem, fig. 4 przedstawia wstęgę włókniny z fig. 3, schematycznie, w powiększeniu po narastającym rozciągnięciu, fig. 5 przedstawia wstęgę włókniny z fig. 3, schematycznie, w powiększeniu po laminowaniu, aby pokazać słabe spojenie pomiędzy włóknami włókniny, a powierzchnią folii z tworzywa sztucznego, a fig. 6 przedstawia wstęgę włókniny z fig. 4, schematycznie, z powiększeniem po laminowaniu, aby pokazać lepsze spojenie wielu odstających końców włókien utworzonych przez narastające rozciąganie i wprowadzonych w powierzchnię folii z tworzywa sztucznego.

Przykłady operacyjne i porównawcze IA i IB.

Laminowanie wytłoczne folii z lekkiego polietylenu (LDPE) i narastająco rozciąganej włókniny polipropylenowej, przeprowadzono dla bezpośredniego porównania z laminowaniem wytłocznym nie rozciąganej włókniny polipropylenowej z LDPE.

180 805

A. Wytwarzanie laminatu wytłocznego z narastająco rozciąganej wstęgi z włókniny i folii termoplastycznej.

Wstęgę zgrzebnej włókniny polipropylenowej o gramaturze 21,5 g/m² narastająco rozciągano za pomocą rozciągarki CD, jak opisano powyżej, przed laminowaniem wytłocznym folią termoplastyczną LDPE o grubości około 13,2 gm. Pokazano to schematycznie na fig. 1, gdzie początkowa wstęga 12 przepuszczana jest przez walce 10 i 11 rozciągarki CD, przy głębokości sprzężenia walców około 2,3 mm i przy prędkości 152-305 m/min. Sprzęgające się ze sobą walce 10 i 11 są przedstawione schematycznie na fig. 2, aby pokazać równomierne rozciąganie wzdłuż linii przebiegających w poprzek wstęgi i na głębokości wstęgi. Po rozciągnięciu wstęga 9 ma gramaturę 14,3 g/m2. W przekroju poprzecznym początkowa wstęga 12 pokazana jest schematycznie na fig. 3 przed rozciągnięciem, a rozciągnięta wstęga 9 jest pokazana na fig. 4. Narastająco rozciągnięta wstęga 9 jest następnie nieprzerwanie przeprowadzana, z prędkością urządzenia produkcyjnego około 152-305 m/min, poprzez luźny walec 13 do chwytu pomiędzy gumowym walcem 5, a metalowym walcem 4. Alternatywnie można zastosować dwa walce metalowe ze stałą szczeliną. Metalowy walec 4 w chwycie może mieć ponadto wzór do gofrowania wytłaczanej folii plastikowej podczas laminowania jej na rozciągniętej wstędze 9 w chwycie z gumowym walcem 5. Folia 3 z LDPE jest wytłaczana z wytłaczarki 1 poprzez dyszę 2 w chwyt, przy równoczesnym wprowadzaniu narastająco rozciąganej wstęgi 9. Zwykle, przy prędkościach większych niż 152 m/min polietylenowa folia 3, o grubości rzędu około 6,4-200 (im, jest laminowana przy temperaturach roztapiania rzędu około 260-330°C, aby tworzyć laminat 8, któryjest następnie odbierany przez walec 7. Siła ściskająca chwytujest sterowana tak, że jedna strona wstęgi jest spajana z poliolefinowąfoliąbez powstawania mikroskopijnych otworków w folii i z zachowaniem włóknistego odczucia przy dotknięciu włóknistej powierzchni laminatu 8. Ciśnienia rzędu około 70-550 kPa są wystarczające dla uzyskania zadowalającego spojenia dla wstęg włókniny o gramaturze około 6-85 g/m2. W przykładzie tym początkowa wstęga 12 została rozciągnięta do uzyskania rozciągniętej wstęgi 9, mającej gramaturę około 14,3 g/m2, spojonej z folią polietylenową 3, aby uzyskać laminat mający doskonałą wytrzymałość spojenia mierzoną przez siłę zrywania w mN na cm. Siłę zrywania mierzono za pomocą urządzenia Instron Tensile Tester w mN potrzebnych do rozerwania laminatu. Laminat 8, wytworzony sposobem według wynalazku, wykazywał pełne spojenie, to znaczy nie można było oderwać wstęgi 9 od folii 3 bez zniszczenia jej. Mierzono ponadto miękkość laminatu w mN w kierunku CD za pomocą urządzenia Handle-O-Meter. Urządzenie to mierzyło elastyczność po stronie włóknistej wstęgi wynoszącą około 22 mN, co oznacza, że wstęga była bardzo elastyczna i miękka. Ponadto laminat nie miał mikroskopijnych otworków.

B. Przykład porównawczy

Nie rozciągniętą wstęgę 12 zgrzebnej włókniny polipropylenowej o gramaturze 21,5 g/m2, pokazaną na fig. 3, laminowano wytłocznie termoplastyczną folią LDPE w sposób opisany w przykładzie IA powyżej, z tym wyjątkiem, że nie była ona rozciągana.

W odniesieniu do powyższego operacyjnego przykładu IA i porównawczego przykładu IB oraz o fig. 3-6 poczyniono pewną liczbę obserwacji. Po pierwsze, niezgodnie z oczekiwaniem zmniej szonej wytrzymałości spoj enia pomiędzy rozciągniętą wstęgą 9, a folią 3 laminatu 8, wytrzymałość spojenia znacznie przewyższała wytrzymałość spojenia nie rozciągniętego laminatu włókninowego 19 z fig. 5. Podczas gdy nie rozciągnięty włókninowy laminat 19 z fig. 5 miał wytrzymałość spojenia 240 mN/cm, w przypadku laminatu z rozciągmętąwłókniną (fig. 6) osiągnięto pełne spojenie, jak podano powyżej. W odniesieniu do fig. 3-4 badanie powierzchni wstęgi włókniny przed i po rozciąganiu wykazało, że narastające rozciąganie utworzyło we wstędze 9 wiele końców 20 włókien wystających na zewnątrz z obu powierzchni włókniny. Schematycznie pokazano to na fig. 3 i 4.

Te wystające końce 20 włókien, utworzone przez narastające rozciąganie, przyczyniają się do lepszej wytrzymałości spojenia po laminowaniu wytłocznym, jak to demonstrują wytrzymałości pełnego spojenia bez powstawania mikroskopijnych otworków. Na fig. 5 i 6 przedstawiono, schematycznie, stan rozciągniętego laminatu 8 i nie rozciągniętego laminatu 19, aby zilustrować zwiększone wytrzymałości spojenia, które można przypisać wpływowi wielu wy8

180 805 stających końców włókien wchodzących w wytłaczaną folię laminatu, jak zaznaczono przez 21. Przy badaniu próbek po ostrożnym oderwaniu wstęgi włókniny od powierzchni folii termoplastycznej stwierdzono, że znacznie więcej włókien, być może setki na powierzchni kilkunastu kilkudziesięciu cm2, było rzeczywiście zatopionych w folii w miejscach 21 przy stosowaniu rozciągniętej wstęgi 9 włókniny w porównaniu z nie rozciągniętą wstęgą 12. Tylko niewielka liczba włókien 22 wystaje w powierzchniową folię laminatu 19 w przypadku nie rozciągniętej wstęgi 12. Przedstawiono to znowu schematycznie, w porównaniu, na fig. 5 i 6.

Przykłady II-IX

Przeprowadzono szereg przykładów, aby dokładniej zilustrować rozwiązania według niniejszego wynalazku. W przykładach tych wstęga polipropylenowej włókniny spojonej przez przędzenie była rozciągana i laminowana w sposób podobny do opisanego w przykładzie I. Przeprowadzono również przykłady porównawcze w taki sam sposób, z tym wyjątkiem, że wstęga włókniny nie była rozciągana. W przykładach tych wstęga polipropylenowej włókniny spojonej przez przędzenie o gramaturze początkowej 16,7 g/m2 była rozciągana za pomocą opisanego powyżej urządzenia wykorzystującego sprzężenie walców CD 2,92 mm przy prędkości 152 m/min. Otrzymane rozciągnięte wstęgi włókniny zajmują bardzo wiele miejsca i mają końce włókien wystające na zewnątrz z powierzchni wstęgi do spojenia z laminowaną folią. Po wytłocznym laminowaniu rozciągniętej wstęgi włókniny folią polietylenową (LDPE) przy prędkości 158 m/min i przy grubości folii 6,4 pm, jak również 12,8 pm otrzymano produkt laminowany, posiadający takie same istotne właściwości jak opisane powyżej, jeśli chodzi o znaczne lub całkowite spojenie. Folia LDPE była wytłaczana za pomocą konwencjonalnej wytłaczarki 8,9 cm przy ustawieniu temperatury bębna 215-300°C i przy ustawieniu temperatury dyszy 245-275°C, przy czym temperatura roztopionego tworzywa wynosiła w przybliżeniu 280°C, a prędkość obrotowa ślimaka dla folii 12,8 pm 16,4 pm wynosiła odpowiednio 50 i 25 obrotów na minutę. Takie same procedury zastosowano wobec innych wstęg włókniny o gramaturze początkowej 14,3 g/m². Przykładowe rozwiązania porównawcze dla nie rozciągniętych wstęg o gramaturach 14,3 -16,7 g/m2 również laminowano wytłocznie. Wyniki procedur z zastosowaniem wstęg rozciągniętych i nie rozciągniętych po laminowaniu wytłocznym podano w następującej tabeli:

Przykłady II-IX

Przykład	Laminowane produkty	Rozciągnięta wstęga % zmniejszenia gramatury	Wytrzymałość spojenia * (mN/cm)	** Miękkość (mN)	*** Mikros kopijne otworki (otworki/568 cm²)
Folia (pm)	Włóknina (g/m2)
Π	12,8	16,7	0	158	45	0
III	6,4	16,7	0	59	40	0
IV	12,8	11,0	34,3	całkowite spojenie	30	0
V	6,4	11,0	34,3	118	25	0
VI	12,8	14,3	0	118	40	0
VII	6,4	14,3	0	39	30	0
VIII	12,8	9,5	33,3	całkowite spojenie	20	0
IX	6,4	9,5	33,3	98	20	0

* Wytrzymałość spojenia mierzona była za pomocą urządzenia Instron Tensile Tester w mN siły potrzebnej do rozwarstwienia laminatu ** Miękkość mierzono za pomocą urządzenia Handle-O-Meter jako siłę w mN. Urządzenie to mierzy elastyczność i chwyt wielu różnych materiałów arkuszowych. Im mniejsza jest zmierzona siła, tym większa jest miękkość i elastyczność folii.

*** Mikroskopijne otworki mierzono przez wylanie roztworu alkoholu (czerwony) na jedną stronę folii i wykrywanie czerwonych plam po drugiej stronie.

180 805

W nawiązaniu do tabeli, przykład IV demonstruje, że sposób wytwarzania laminatu wytłocznego według wynalazku w przypadku folii o grubości 12,8 (im daje w wyniku rozciągniętą wstęgę o gramaturze 11 g/m², ze zmniejszeniem gramatury 34,3%. Po laminowaniu wytłocznym uzyskuje się całkowite spojenie pomiędzy wstęgą, a wytłoczoną folią w laminacie. Dla porównania, nie rozciągnięta folia z przykładu II miała wytrzymałość spojenia 158 mN/cm, co demonstruje lepsze wytrzymałości spojenia uzyskiwane sposobem według wynalazku. Ponadto miękkość laminatu z przykładu II, z nie rozciągniętą wstęgą, miała wartość 45. Natomiast dla laminatu z przykładu IV według wynalazku osiągnięto wartość 30, co oznacza znacznie lepsząmiękkość osiąganą dzięki włóknom wystającym na zewnątrz z włóknistej strony laminatu.

Porównania przykładów III i V, w których zastosowano folię o grubości 6,4 pm, wskazuje na lepszą wytrzymałość spojenia i miękkość laminatu wytworzonego sposobem według wynalazku w stosunku do laminatu wytworzonego z zastosowaniem włókniny nie poddanej narastającemu rozciąganiu. W przypadku przykładu V, dotyczącego sposobu według wynalazku, wstęga włókniny była rozciągnięta ze zmniejszeniem gramatury 34,3%, od 16,7 do 11 g/m2, a po laminowaniu wytłocznym osiągnięto wytrzymałość spojenia 118 mN/cm Dla porównania w przypadku laminatu z nie rozciągniętą wstęgą, z przykładu DI osiągnięto wytrzymałość spojenia 59 mN/cm. To polepszenie wytrzymałości spojenia z 59 do 118 mN/cm jest rzeczywiście zadziwiające, zwłaszcza skoro oczekiwano, że wytrzymałości spojenia laminatu z rozciągniętej wstęgi włóknistej będą mniejsze niż laminatu z wstęgi nie rozciągniętej. Natomiast miękkość laminatu, wynosząca 25 mN w przypadku przykładu V według wynalazku, w porównaniu z wartością 40 mN dla laminatu wytworzonego sposobem według przykładu III, demonstruje znaczne polepszenie miękkości w przypadku laminatu wytworzonego sposobem według wynalazku.

W przykładach VI-IX wyniki są podobne do uzyskanych w przykładach II-V. Inaczej mówiąc, dla narastająco rozciągniętej wstęgi włókniny, przy obu grubościach folii 6,4 i 12,8 pm i przy początkowej gramaturze włókniny 14,3 g/m2, w obu przypadkach osiągnięto zmniejszenie ciężaru 33,3%. W przypadku folii o grubości 12,8 pm, zastosowanej w przykładzie VIII według wynalazku, osiągnięto całkowite spojenie. W przypadku laminatu z folią6,4 pm, zastosowanej w przykładzie IX według wynalazku, wartość wytrzymałości spojenia wynosiła 98 mN/cm w porównaniu z 39 mN/cm dla laminatu wytworzonego z nie rozciągniętej wstęgi, według przykładu VII. Znaczne polepszenie miękkości jest również widoczne.

Oprócz powyższych zalet, w folii wytłaczanej według wynalazku nie było żadnych mikroskopijnych otworków pomimo wielu setek włókien na powierzchni kilkunastu - kilkudziesięciu cm2, odstających na zewnątrz od powierzchni wstęgi rozciągniętej włókniny przed laminowaniem wytłocznym.

Sposobem według wynalazku są wytwarzane laminaty wytłoczne mające lepsze wytrzymałości spojenia i miękkość w porównaniu z laminatami z włókniną nie rozciągniętą, jak przedstawiono powyżej. Inne poliolefmy, poliestry i inne włókna polimerowe mogą być spajane sposobem według wynalazku z innymi foliami termoplastycznymi. Zamieszczone wyżej przykłady służą zilustrowaniu zasad, korzyści i zalet sposobu według wynalazku, przy czym jest zrozumiałym, że mogąbyć stosowane inne materiały, by uzyskać takie same lub podobne wyniki.

180 805

x?x? &

Departament Wydawnictw UP RP. Nakład 60 egz.

Cena 2,00 zł.

Claims

Zastrzeżenia patentowe

1. Sposób wytwarzania laminatu wytłocznego z wstęgi włókniny i folii termoplastycznej, w którym wytwarza się wstęgę włókniny, wprowadza się tę wstęgę w chwyt walców, wytłacza się w ten chwyt termoplastyczne tłoczywo w temperaturze powyżej jego temperatury mięknienia i spaja się jednąpowierzchnię wstęgi włókniny z powstałą folią termoplastyczną, przy czym reguluje się siłę ściskającąpomiędzy wstęgą włókniny, a tłoczywem w chwycie walców, znamienny tym, że przed wprowadzeniem wstęgi włókniny w chwyt walców, rozciąga się tę wstęgę z siłą przyłożoną wzdłuż linii przebiegających równomiernie w poprzek wstęgi i na jej grubości, przy czym stosuje się siłę rozciągającą stopniowo wzrastającą, aż do wartości powodującej uwalnianie licznych końców włókien z powierzchni wstęgi włókniny, natomiast rozciąganie wstęgi włókniny, wytłaczanie termoplastycznego tworzywa w chwyt walców i spajanie jednej powierzchni wstęgi włókniny z folią termoplastyczną prowadzi się z prędkością 152-305 m/min, zaś spajaniu poddaje się powierzchnię wstęgi włókniny mającej gramaturę 6-85 g/m² z warstwą folii termoplastycznej o grubości 6,4-200 pm.
2. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że stosuje się wstęgę włókniny zawierającą włókna poliolefinowe.
3. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że jako surowiec na termoplastyczną folię stosuje się tłoczywo poliolefinowe,.
4. Sposób według zastrz. 3, znamienny tym, że stosuje się tłoczywo z polietylenu lub polipropylenu, albo ich kopolimeru.
5. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że stosuje się wstęgę włókniny zawierającą włókna polipropylenowe, polietylenowe, poliestrowe, celulozowe, jedwabne lub nylonowe, albo mieszaniny dwóch lub więcej wymienionych włókien.
6. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że stosuje się wstęgę włókniny wykonaną z polimeru podlegającego rozkładowi biologicznemu oraz jako tłoczywo na folię termoplastyczną stosuje się polimer podlegający rozkładowi biologicznemu.
7. Sposób według zastrz. 6, znamienny tym, że jako polimer podlegający rozkładowi biologicznemu stosuje się polimer wybrany z grupy obejmującej alkohol poliwinylowy, polikaprolakton lub polimer skrobiowy i ich mieszaniny.
8. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że stosuje się wstęgę włókniny wytworzoną z włókien ciętych lub włókien połączonych przez przędzenie.

* * *