专利名称：复合高强度单向拉伸定向的聚合物扁丝及其生产方法
技术领域：
本发明涉及的是一种用于编织物用的或绳索用的聚合物扁丝，特别涉及的是一种复合的高强度单向拉伸定向的聚合物扁丝(扁平窄带)及其生产方法。
用于编织物用的或绳索用的聚合物扁丝，已是相当普及的包装材料和绳索材料，在包装和土工布、绳索、土工抗拉带生产领域到处可见，如包装化工原料的聚丙烯、聚乙烯扁丝制成的编织袋包装、土工布和篷布用的聚乙烯编织布、绳索生产用的聚丙烯、聚乙烯的扁丝，已是相当普及且大量使用、成本也较低的一种很好的聚合物包装材料的抗拉带。但因为追求降低成本的原因，在聚丙烯、聚乙烯扁丝生产中加入大量的碳酸钙，而扁丝在编织机编织包装布时其大量析出碳酸钙粉尘，污染设备、环境、损坏机器和有损工人健康的问题长期不能解决，使降低成本的真正目的达到不尽人意；因为环保的要求，今后所有投放市场的包装物都要有回收利用的措施，若将使用过的上述包装回收再生产扁丝和编织包装，将有很大的卫生防疫障碍，因为这些包装很多是用于化工原料甚至有毒有害物质的包装，若回收利用来生产上述的已普及的扁丝和编织袋包装，可能使残留有害物质会直接接触和污染被包装物更有害人体健康和污染环境，这将使满足环保要求、回收利用废旧包装的有益措施无法实现；现代包装的要求越来越高，有些特殊的包装要求，普通的扁丝和包装袋巳远远不能满足，如羊毛、一些天然纤维和化学纤维，它们要求包装它的编包装袋的纤维不能在使用过程中如包装、运输甚至包装袋破损时混入，否则会影响这些纤维的染色性和等级，但对普通聚合物如聚丙烯扁丝有了解的人都知道，为了追求扁丝的一定强度而单向定向拉伸的扁丝在断裂后很容易裂丝纤维化，这些纤维化的扁丝纤维是肯定会混入羊毛、天然纤维和化学纤维的，容易纤维化的扁丝且扁丝刚性强不柔软的扁丝如聚丙烯扁丝在编织机上编织包装布或土工布时因有许多纤维且扁丝刚性强不柔软非常影响编织设备的效率发挥，也易引起设备飞梭而损坏设备，特别是高拉伸倍率、高强度的聚丙烯扁丝，上述现象更严重，甚至到了设备无法运转，获得的编织布成品也不柔软，且抗拉强度下降严重。
鉴于以上原因，本发明的目的是为了克服以上不足，提供一种成本低、强度高、不易纤维化，柔软，性能好，可回收利用，利于环保的复合高强度单向拉伸定向的聚合物扁丝(扁平窄带)。本发明的另一个目的是为了提供一种高强度单向拉伸定向的聚合物扁丝(扁平窄带)的生产方法。
本发明的目的是这样来实现的本发明复合高强度单向拉伸定向的聚合物扁丝由至少二层聚合物复合后经单向拉伸定向而成。
上述的聚合物扁丝中有至少一层聚合物是采用纳米级复合材料制成。
上述的聚合物扁丝各层聚合物是由不同种类的聚合物材料制成。
上述的聚合物复合层至少为三层，中间层呆用无机填料和聚合物的共混物制成。
上述的聚合物复合层至少为三层，中间层呆用回收利用的废旧聚合物制成。
上述的聚合物扁丝外层中至少有一层外层面上有防滑和增加强度的凹凸筋纹。
本发明复合高强度单向拉伸定向的聚合物扁丝的生产方法是将经至少二台塑料挤出机的熔融聚合物挤至有至少二条流道的至少一个复合模头使至少二层聚合物复合为一层复合膜，挤出冷却定型为复合薄膜，经加热、单向拉伸定向为复合高强度单向拉伸定向的聚合物扁丝。
上述的复合模头采用圆型复合模头或扁平复合模头，挤出的复合膜为圆膜或平膜。
上述的复合膜径水冷却环或水箱水冷或风冷却环风冷或冷棍冷却定型为复合薄膜。
上述的复合薄膜经切刀分切为窄条，窄条被牵引辊夹持和/或牵引在烘箱，热风烘箱内或热弧板上或热辊上被加热，被拉伸辊1高于牵引辊数倍的线速度拉伸，使窄条被单向拉伸定向而成高强度单向拉伸定向的聚合物扁丝。
上述的复合薄膜被牵引辊夹持和/或牵引在转动的热辊上被加热，被拉伸辊以高于牵引辊数倍的线速度拉伸，使复合薄膜被单向拉伸为单向拉伸薄膜，收卷后根据后工序及工程对扁丝宽度的要求再对单向拉伸薄膜分切得到高强度单向拉伸定向的聚合物扁丝。
本发明复合的高强度的单向拉伸定向的聚合物扁丝，将不同性能和不同拉伸强度、不易纤维化的聚合物复合在一起并经单向拉伸定向，获得了强度高、不易纤维化、柔软的、性能要好的、成本低的聚合物扁丝；将易析出无机填料的聚合物和可能有残留有害物质的回收利用的废旧聚合物复合在中间层，并经单向拉伸定向，获得了防止污染环境和生产设备，防止有害物质扩散和污染包装物的成本低、利于环保的聚合物扁丝，使包装物的回收利用环保措施可以实现，也提高了扁丝和编丝编织包装袋的应用水平，扩大了应用范围，有利环保。本发明生产方法可生产出复合高强度单向拉伸定向的聚合物扁丝。
下面结合附图详细说明
具体实施例方式
图1为本发明复合高强度单向拉伸定向的聚合物扁丝结构示意图1。
图2为图1复合高强度单向拉伸定向的聚合物扁丝的生产设备及工艺流程图。
图3为图2中圆形复合模头结构示意图。
图4为本发明复合高强度单向拉伸定向的聚合物扁丝结构示意图2。
图5为图4的复合高强度单向拉伸定向的聚合物扁丝的生产设备及工艺流程图。
图6为图5中扁平复合模头结构示意图。
图7为本发明复合高强度单向拉伸定向的聚合物扁丝的结构示意图3。
图8为图7所示复合高强度单向拉伸定向的聚合物扁丝的生产设备及工艺流程图。
图9为本发明复合高强度单向拉伸定向的聚合物扁丝结构示意图4。
图10为本发明复合高强度单向拉伸定向的聚合物扁丝的结构示意图5。
图11为图10复合高强度单向拉伸定向的聚合物扁丝的生产设备及工艺流程图。
图12为图11中圆型复合模头结构示意图。
实施例1图1～图3给出了本发明实施例1-二层复合的高强度单向拉伸定向的聚合物扁丝结构示意图及生产流程图。本实施例1的聚合物扁丝是由低密度聚乙烯层1、聚丙烯层2复合后单向拉伸定向而成。这种结构的扁丝因聚丙烯经高拉伸倍率的拉伸定向后有较高的强度，但同时又有纤维化现象，拉伸倍率高、强度就高，但纤维化就严重，不易在编织机上顺利生产，但增加一层低密度聚乙烯后因分子结构的原因，那怕经过高倍率的拉伸，其材料的纤维化趋势也比聚丙烯好很多，复合后可以起到阻止聚丙烯层纤维化的作用，此扁丝既有较高的抗拉强度，但受聚乙烯的阻止，又有纤维化现象减少的优点。可以提高编织工序的生产效率和减少织物重量而降低原材料成本。
图2为生产流程图。采用了二合塑料挤出机3，有至少二条流道的圆形复合模头4、水冷却杯5，七根牵引棍6，切刀7，热弧板8，三根拉伸辊9。在塑料挤出机3中分别加入上述二种原料，经熔融后挤压入图3所示有至少二条流道的圆型复合模头4中，在模头出口处二种熔融体复合为一层圆型的复合膜1 0，圆型复合膜10经水冷却环5与水接触冷却定型为复合薄膜11后被牵引辊6牵引和夹持，在设计有一定间隔的多片切刀7处被切刀分切为窄条12,12经过热弧板8的加热，处于最佳的热拉伸条件下被拉伸辊9拉伸，9与6之间有5与9倍的线速度拉伸倍率可调，倍率高，得到的扁丝13强度也高。该实施例生产所得的是二层复合的高强度的拉伸定向的聚合物扁丝。
实施例2图4给出了本发明实施例2-三层复合的聚合物扁丝结构示意图。包括高密度聚乙烯层14、15和位于二层间的聚丙烯层16。这种结构的聚合物扁丝，同样的断面有比实施例1更高的强度。因为高密度聚乙烯和聚丙烯在较高拉伸倍率的拉伸定向工艺条件下都有较好的强度。比如5-9倍的倍率。但当8倍的拉伸倍率下，聚丙烯的拉伸强度已达到了最大值且纤维化现象严重，已基本无法在编织机上正常生产。本实施例将处于8倍拉伸倍率的高密度聚乙烯设计在聚丙烯层16的二边，将其处于夹层中间，因高密度聚乙烯层14、15与聚丙烯层16比较纤维化趋势和严重性要好些，当8倍拉伸倍率对，强度也基本达到聚乙烯层14、15的最高区间，这样的结构，使聚合物扁丝达到最好的强度，但因14～15的作用使16的严重纤维化没有在扁丝表面化，达到了最佳的配合。如图4所示本实施例外层的一面有防滑和增加强度的凹凸筋纹17。实施例得到的扁丝有很高的强度和综合性能，可以为编织袋大幅度降低成本，且提高了强度和性能。
图5为生产本实施例2的生产设备和工艺流程示意图6有二台塑料挤出机18，一台加入的原料是高密度聚乙烯，另一台加入的原料是聚丙烯，可生产本实施例2三层复合的扁丝，二台挤出机18熔融各自加入的聚合物，将熔融体挤至如图6所示的有三条流道的扁平复合模头19中，三层熔融体其中中间层为聚丙烯，外面二层为高密度聚乙烯，在模头出口处复合为一层复合膜20，经过水箱21中的水与复合膜的直接接触冷却定型为复合薄膜22。复合薄膜22被一根七根的牵引辊23牵引和/或夹持在切刀24处被分切为窄条25。25经过转动的用热油加热的或电加热器加热的或热风加热的四根热辊25的接触加热，处于最佳的热拉伸条件下被一对拉伸辊27拉伸，在牵引辊23与四根热辊和拉伸辊26、27之间有5至9倍线速度的拉伸率。四根热辊的线速度也是后边一根比前一根，从窄条25进入到被拉伸为扁丝28按此顺序逐渐增快，最后到一对拉伸辊线速倍率为5至9倍范围可调整。此实施例拉伸因是逐渐拉伸，得到的扁丝强度更高、性能更好。此实施例也可发在切刀处24不将复合薄膜分切为窄条，是将复合薄膜经过上述的转动的热辊的接触加热，使复合薄膜处于最佳的热位伸条件下被一对拉伸辊27拉伸，同时被四根热辊逐渐拉伸为单向拉伸薄膜，将此膜收卷后根据后工序及工程对扁丝(扁平窄带)宽度的要求，再对单向拉伸薄膜分切得到扁丝。
实施例3图7给出了本实施例3-三层复合的高强度单向拉伸定向的聚合物扁丝结构示意图。在聚乙烯(或高密度聚乙烯)层29、30间复合有高填充比例的碳酸钙和聚乙烯共混物层31。这种结构的扁丝聚乙烯层29、30抗拉强度大且还起到阻止填料碳酸钙表面化和析出的作用，可以保护编织机及生产环境。共混物层31是增加扁丝的刚性和保证扁丝重量。这种扁丝用于编织和基布生产可以节约大量原材料成本和生产成本。
图8给出了本实施例3的生产设备和生产工艺流程图。本实施例有二台塑料挤出机32，一台挤出机加入的是聚丙烯或高密度聚乙烯，一台挤出机加入的是有高填料比例的碳酸钙与高密度聚乙烯的共混物，也可以在加入有填料共混物的这台挤出机上换为加入回收利用的废旧聚合物即可生产实施例4(图9)所示的三层复合的扁丝。二台挤出机32熔融各自加入的聚合物，将熔融体挤至有三条流道的扁丝的扁平复合膜头33中三层熔融体，其中中间层为高填料比例的共混物或为回收利用的废旧聚合物，外面二层为聚丙烯或高密度聚乙烯，在模头出口处复合为一层复合膜34，经过内通冷水的冷辊35的冷却定型为复合薄膜36,36被一组六根的牵引辊37牵引和夹持，在切刀38处被分切为窄条39,30经过热风烘箱40的加热，处于最佳的热位伸条件下被拉伸辊41拉伸，41与37之间有5至9倍的线速度拉伸倍率可调，经拉伸定向后得到扁丝60。
实施例4图9给出了本实施例4-三层复合的高强度单向拉伸定向的聚合物扁丝结构示意图。聚丙烯(或高密度聚乙烯)层42、43有较高的抗拉强度，二者间复合有回收利用的废旧聚合物44，使其不与外界接触而污染外界，使可能残留的有害物质的回收废旧聚合物被再利用成为可能。这种扁丝编织的布和袋有较低的本成，对环境的保护和回收利废有利。呆用如图8所示的设备将三者复合后再经单向拉伸定向而成聚合物扁丝。
实施例5图10给出了本实施例15-五层复合的高强度单向拉伸定向的聚合物扁丝结构示意图。高密度聚乙烯层61、45间复合有离子型聚合物层46、47，尼龙66(或尼龙6)层48。龙66(或尼龙6)有很高的抗拉强度。高密度聚乙烯有同样的拉伸倍率时也有很高的拉伸强度。尼龙66层48与高密度聚乙烯层44、45之间的复合是靠离子型聚合物层46、47来复合的，否则尼龙66和高密度聚乙烯层44、45之间不能复合。它的结构是以中间层为中心，在中间层的二面对称分层复合的是不同于中间层的材料。这种扁丝有极高的强度，且不容易破丝和纤维化，可以用于羊毛和天然纤维及特殊化纤的包装，也可以作为强度和综合性能要求较高的绳索、抗拉带、土工工程用带。
图11为生产本实施例复合聚合物扁丝的生产设备及工艺流程图。有三台塑料挤出机49，每台挤出机加入的是不同种类的聚合物，分别加入的是尼龙66或6，离子型聚合物和高度聚乙烯。三台挤出机49熔融三种不同类别的聚合物，将熔融体挤出如图12所示的有五条流道的圆型复合模头58，五层熔融体在模头出口处复合为一层圆型的复合膜51，经过风冷却环52的冷风冷却定型为圆型复合薄膜53,53被一组八根辊的牵引辊54牵引和夹持，在切刀55处被分切为窄条56、56经过烘箱57的加热，处于最佳的热拉伸条件下被拉伸辊58拉伸，58与54之间有5至9倍的线速度拉伸率可调，经拉伸定向后得到扁丝59。
权利要求
1.复合高强度单向拉伸定向的聚合物扁丝，由至少二层聚合物复合后经单向拉伸定向而成。
2.如权利要求1所述的复合高强度单向拉伸定向的聚合物扁丝，其特征在于有至少一层，聚合物是采用纳米级复合材料制成。
3.如权利要求1或2所述的复合高强度单向拉伸定向的聚合物扁丝，其特征在于各层聚合物是由不同种类的聚合物材料制成。
4.如权利要求1或2所述的复合高强度单向拉伸定向的聚合物扁丝，其特征在于聚合物复合层至少为三层，中间层呆用无机填料与聚合物共混物制成。
5.如权利要求1或2所述的复合高强度单向拉伸定向的聚合物扁丝，其特征在于聚合物复合层至少为三层，中间层呆用回收利用的废旧聚合物制成。
6.如权利要求1或2所述的复合高强度单向拉伸定向的聚合物扁丝，其特征在于聚合物扁丝外层中至少有一层外层面上有防滑和增加强度的凹凸筋纹。
7.如权利要求1所述的复合高强度单向拉伸定向的聚合物扁丝的生产方法，将经至少二台塑料挤出机的熔融聚合物挤至有至少二条流道的至少一个复合模头，使至少二层聚合物复合为一层复合膜，挤出冷却定型为复合薄膜，经加热、单向拉伸定向为复合高强度单向拉伸定向的聚合物扁丝。
8.如权利要求7所述的复合高强度单向拉伸定向的聚合物扁丝的生产方法，其特征在于复合模头采用圆型复合模头或扁平复合模头，挤出的复合膜为圆膜或平膜。
9.如权利要求7所述的复合高强度单向拉伸定向的聚合物扁丝的生产方法，其特征在于复合膜经水冷却环或水箱水冷或风冷却环风冷或冷棍冷却定型为复合薄膜。
10.如权利要求7所述的复合高强度单向拉伸定向的聚合物扁丝的生产方法，其特征在于复合薄膜经切刀分切为窄条，窄条被牵引辊夹持和/或牵引在烘箱，热风烘箱内或热弧板上或热辊上被加热，被拉伸辊以高于牵引辊数倍的线速度拉伸，使窄条被单向拉伸定向而成高强度单向拉伸定向的聚合物扁丝。
11.如权利要求7所述的复合高强度单向拉伸定向的聚合物扁丝的生产方法，其特征在于复合薄膜被牵引辊夹持和/或牵引在转动的热辊上被加热，被拉伸辊以高于牵引辊数倍的线速度拉伸，使复合薄膜被单向拉伸为单向拉伸薄膜，收卷后根据后工序及工程对扁丝宽度的要求再对单向拉伸薄膜分切得到高强度单向拉伸定向的聚合物扁丝。
全文摘要
本发明提供了一种复合高强度单向拉伸定向的聚合物扁丝(扁平窄带)。由至少二层聚合物复合后经单向拉伸定向而成。复合层的中间层是有无机填料的聚合物层或回收利用的废旧的聚合物层。有至少一层外层面上有防滑和增加强度的凹凸筋纹。各层可以是不同种类的聚合物材料(含纳米级复合材料)复合而成。这种扁丝与单层扁丝比较有更高的强度,有更好的编织性能和使用性能,节约原材料降低成本,可以回收利用废旧材料,利于环保。本发明还提供了该扁丝的生产方法。
文档编号D01D5/253GK1319686SQ0110727
公开日2001年10月31日 申请日期2001年3月23日 优先权日2001年3月23日
发明者甘国工 申请人:甘国工