Способ изготовления многослойного пленочного полотна
Изобретение относится к области многослойных полимерных материалов, используемых для получения гигиенических впитывающих изделий, и касается способа изготовления многослойного пленочного полотна. Полотно состоит из по меньшей мере двух исходных пленочных полотен, содержащих термопластичный полимерный материал, причем каждое исходное пленочное полотно содержит по меньшей мере один низкоплавкий полимерный компонент и по меньшей мере один высокоплавкий полимерный компонент. Способ включает стадии: изготовление по меньшей мере двух исходных пленочных полотен посредством экструзии с раздувом, плоскощелевой экструзии или комбинации экструзии с раздувом и плоскощелевой экструзии; пропускание по меньшей мере двух исходных пленочных полотен до их перехода в частично расплавленное состояние, в котором в каждом исходном пленочном полотне по меньшей мере один низкоплавкий полимерный компонент находится в жидком расплавленном состоянии, а по меньшей мере один высокоплавкий полимерный компонент не находится в жидком расплавленном состоянии, совместно через по меньшей мере один нагревательный валец; и пропускание многослойного, частично расплавленного пленочного полотна через охлаждаемый межвальцовый зазор. Изобретение позволяет исключить образование микроотверстий за счет суперабсорбирующих полимеров и разрывов готовых пленочных изделий в упаковочных устройствах и обеспечивает требование к гигиеническим пленкам, которое заключается в минимальном пределе прочности при растяжении, который необходим для переработки пленочных полотнищ в скоростных машинах (конвертерах). 3 н. и 12 з.п. ф-лы, 1 ил., 1 табл.
Настоящее изобретение относится к способу изготовления многослойного пленочного полотна, к изготовленному этим способом пленочному полотну и к его применению, например - в секторе гигиены.
В контексте дискуссий по поводу окружающей среды, касающихся сбережения и рационального использования ресурсов, все большее значение в области пленок, прежде всего - пленок для одноразовых изделий из сектора гигиены, приобретает изготовление еще более тонких пленок, чем ранее, с целью экономии сырьевых материалов.
Из публикаций ЕР-А-0768168 и ЕР-А-1716830 известны способы изготовления пленок, которые можно использовать в секторе гигиены. К таким гигиеническим пленкам с учетом области их применения предъявляют ряд требований. Они должны быть непроницаемыми для жидкостей и обладать определенными тактильными свойствами, такими как мягкость, гибкость, низкий уровень шуршания и тактильное ощущение текстильного материала. Пленки, используемые в области гигиены, должны наощупь быть мягкими и напоминать ткань. В частности, при их применении в изделиях, используемых при недержании мочи или кала, как можно меньшим должно быть возникновение шумов, то есть пленки должны быть не шуршащими. В сочетании с низким уровнем блеска это обеспечивает пленку, очень сходную с текстильным материалом, что желательно в области гигиены. Кроме того, в последние годы поглощающие элементы, содержащиеся в подгузниках и изделиях, используемых при недержании, становились все более тонкими, что, в частности, стало возможным благодаря применению суперабсорбирующих полимеров. Такие суперабсорбирующие полимеры применяют в форме крупнозернистых порошков, и гигиенические пленки должны обладать достаточной прочностью, чтобы с высокой степенью надежности предотвращать перфорацию пленки отдельными частицами, например - при нагрузке, возникающей, когда человек, носящий изделие, садится или совершает другие движения. Необходимо исключить образование микроотверстий («булавочных проколов») за счет суперабсорбирующих полимеров и разрывов готовых пленочных изделий в упаковочных устройствах. Дополнительное требование к гигиеническим пленкам состоит в минимальном пределе прочности при растяжении, который необходим для переработки пленочных полотнищ в скоростных машинах (конвертерах) производителей, например, подгузников и женских гигиенических прокладок. Этот минимальный предел прочности при растяжении указывают для растягивания в машинном (продольном) направлении (MD; от англ.: machine direction) или в направлении, поперечном машинному (CD; от англ.: cross direction), равного 5%, 10% или 25%. Кроме того, пленки для гигиенических применений должны иметь определенные значения прочности на разрыв, например - однослойные подложки (изнаночные слои) должны иметь предел прочности на разрыв в продольном направлении не менее 10 Н/дюйм и предел прочности на разрыв в поперечном направлении не менее 5 Н/дюйм. Если подложка ламинирована нетканым материалом, предел прочности на разрыв в продольном направлении должен составлять не менее 5 Н/дюйм и предел прочности на разрыв в поперечном направлении не менее 2 Н/дюйм.
Известно также применение ламинированных (многослойных) материалов, состоящих из пленки и нетканого материала. Изготовление таких ламинатов описано в публикации WO 2006/024394, согласно которой исходное пленочное полотно, состоящее из термопластичного полимерного материала, совместно с исходным нетканым полотном, температура плавления которого лежит выше температуры плавления кристаллита полимерного материала, нагревают до температуры, лежащей выше температуры плавления кристаллита полимерного материала, но ниже температуры плавления исходного нетканого полотна, полученный ламинат пропускают через охлаждаемый межвальцовый зазор и при этом охлаждают до температуры, лежащей ниже температуры плавления кристаллита исходного пленочного полотна.
Согласно публикации ЕР-А-0768168 исходное пленочное полотно, состоящее из термопластичного полимерного материала, нагревают до жидкого расплавленного состояния полимерного материала и затем пропускают через охлаждаемый межвальцовый зазор. В публикации ЕР-А-1716830 описан способ, включающий нагревание полимерного материала и последующее пропускание через охлаждаемый межвальцовый зазор, в котором исходное пленочное полотно содержит термопластичный полимерный материал с полиэтиленовой основой, в которой содержится от 1 масс. доли до 70 масс. долей полипропилена, в пересчете на 100 масс, частей полиэтиленовой основы. При этом нагревание исходного пленочного полотна осуществляют до жидкого расплавленного состояния материала полиэтиленовой основы, но не до жидкого расплавленного состояния полипропилена.
Для снижения толщины пленок из предшествующего уровня техники известно растягивание или вытягивание пленочных полотен. Например, в публикации ЕР-А-2565013 описан способ растягивания исходного пленочного полотна, состоящего из термопластичного полимерного материала, который содержит низкоплавкий полимерный компонент и высокоплавкий полимерный компонент. Способ включает нагревание исходного пленочного полотна до частично расплавленного состояния, в котором низкоплавкий полимерный компонента находится в жидком расплавленном состоянии, а высокоплавкий полимерный компонент не находится в жидком расплавленном состоянии, с использованием нагревательного вальца; и охлаждение частично расплавленного пленочного полотна посредством пропускания через охлаждаемый межвальцовый зазор, причем между нагревательным вальцом и охлаждаемым межвальцовым зазором пленочное полотно растягивают.
Для экономии сырьевых материалов известно добавление в пленки наполнителей. Если наполненные пленки растягивают, то они становятся воздухопроницаемыми («дышащими»). Для изготовления воздухопроницаемых пленок пленки примерно на 60% наполняют инертным материалом и после экструзии подвергают процессу растягивания (обычно растягивания в машинном направлении), чтобы сделать пленку «дышащей». В качестве наполнителя обычно используют мел (СаСО3) с размером частиц, лежащим в диапазоне от 0,8 мкм до 2 мкм. В процессе растягивания эластичные полимерные компоненты пленки удлиняются и по краю меловых зерен возникают поры, ведущие к полимерной основе. Из-за разбросов размеров частиц мела (до 12 мкм и более) также могут возникать поры большого размера, которые могут привести к проблемам с непроницаемостью. Эта проблема усиливается в том случае, если для изготовления как можно более тонких «дышащих» пленок при растягивании необходимы относительно высокие уровни кратности растягивания, например - от 2:1 до 3:1. Пленки, растянутые в машинном направлении, в некоторых случаях демонстрируют также малую надежность в отношении неплотностей (так называемые протечки). Также существует опасность того, что в некоторых местах пленки полученные поры будут слишком большими (более 1 мкм) и поэтому возникнет проблема промокания (то есть значения проницаемости для жидкости (при гидравлическом ударе) превысят 3 г/м2). В некоторых случаях желательными являются значения проницаемости для жидкости менее 2 г/м2 или даже менее 1,5 г/м2.
Способы изготовления воздухопроницаемых («дышащих») пленок известны, например, из публикаций ЕР 0921943 В1, ЕР 1226013 В1, ЕР 1711330 В1 и GB 2364512 В. Воздухопроницаемые пленки должны соответствовать тем же указанным выше требованиям к механическим свойствам, что и ненаполненные пленки, и они также быть непроницаемыми для жидкостей. Из соображений сбережения и рационального использования природных ресурсов и в этом случае требуются малые толщины пленок.
Известно, что пленки обладают так называемым эффектом памяти. Это означает, что пленки, которые были растянуты, например, при 80°С и затем были подвергнуты терморелаксации при 100°С, при последующем достижении этих температур, например - при использовании очень горячих (порядка 160°С) клеев-расплавов в конвертерах, пытаются сократиться. Эта проблема возникает именно в случае пленок, наполненных мелом, вследствие их высокой теплопроводности, а также в случае особо тонких пленок. При слишком высокой термической нагрузке или при слишком малой толщине пленки очень быстро могут возникнуть нежелательные отверстия (так называемый эффект сквозного прогара).
В настоящее время воздухопроницаемые пленки обычно после процесса растягивания в течение нескольких дней подвергают промежуточному хранению и дожидаются повторной кристаллизации, прежде чем доходит дело до дальнейшей переработки, например - печатания, так как пленки могут сократиться. Если на пленку необходимо нанести печатный рисунок, то после процесса растягивания и перед процессом печати необходимо выждать время кристаллизации, лежащее в диапазоне от примерно 1 дня до 3 дней. Этот процесс обуславливает очень высокие расходы и препятствует поточной печати на пленках.
Наполненные и растянутые пленки в готовых рулонах имеют тенденцию к слипанию (блокированию). Слипание означает, что витки пленки вследствие последующей усадки так сцепляются друг с другом, что при разматывании рулона возникают трудности, например - в пленке обнаруживаются так называемые спиральные разрывы. В случае спиральных разрывов пленка частично сцепляется с нижележащим витком пленки. Это приводит к разрыву пленки в процессе разматывания рулона, от чего особенно страдают области вблизи уровня среза. Слипание чаще всего является проблемой при разматывании рулонов тонких пленок.
Пленки, растянутые в машинном направлении (MD), часто имеют низкое сопротивление прорыву частицами суперабсорбента с острыми краями, которые часто используют в гигиенических продуктах для поглощения жидкости. Так как эти гранулы часто находятся в прямом контакте с пленкой, в готовом изделии могут возникнуть микроотверстия и неплотности (утечки). Кроме того, наполненные и растянутые в MD-направлении пленки демонстрируют низкую прочность на отрыв в машинном направлении и низкую прочность на надрыв в машинном направлении. Минимальные повреждения на лицевой стороне рулона или небольшое слипание пленки с рулоном могут привести к образованию надрывов и отрывов, за счет чего образуются спиральные разрывы.
Процесс растягивания обычно усиливает различия между толстыми и тонкими участками пленки и может дополнительно привести к утолщению кромок пленки, которое также называют «образованием шейки». Оба эффекта обуславливают в готовых рулонах так называемые «поршневые кольца». Это означает, что при разматывании таких рулонов в пленке образуются длинные кромки или провисания, которые опять-таки могут привести к большим трудностям при процессе ее переработки (например, к смещению пленки в поперечном направлении). При больших кратностях растяжения усиливаются утолщение кромок (образование шейки) пленки, усадка пленки после процесса растяжения и очень сильно снижается устойчивость пленки к отрыву в машинном направлении. Часто рулоны подвергают промежуточному хранению в так называемых базовых рулонах и только после осуществления усадки (кристаллизации) подают в перемоточно-резательную машину, в котором их разрезают в соответствии с желаемой заказчиком шириной. Усадка воздухопроницаемых пленок может вызвать значительное спрессовывание витков в готовых рулонах, которое опять-таки может привести к слипанию витков пленки и к спиральными разрывам при разматывании пленки.
В частности, в случае подложек (изнаночных слоев подгузников и гигиенических изделий) эффекты утолщения краев пленки, такие как провисания и длинные кромки пленки, создают большие проблемы при подаче в конвертер, так как, во-первых, процесс растягивания в машинном направлении очень усиливает разницу между уже имеющимися толстыми и тонкими участками, и, во-вторых, может возникнуть смещение пленок в поперечном (CD) направлении, которое в конечном итоге может привести к остановке конвертера. Поэтому большое значение имеет плоское поступление подложек в конвертеры.
Кроме того, чем тоньше становятся пленки, тем больше может возникнуть в этих пленках дефектных участков или отверстий. Такие отверстия или дефектные участки можно обнаружить, например, с помощью камеры с устройством с зарядовой связью (CCD; от англ.: charge-coupled device). Производители готовых изделий из пленок все чаще не принимают пленки с отверстиями или дефектными участками, и поэтому они являются браком. Кроме того, постоянно совершенствуемая измерительная техника обеспечивает легкое распознавание отверстий или дефектных участков. Поэтому существует потребность в способе, который снизил бы число отверстий или дефектных участков в тонких пленках.
Для решения одной или более из этих проблем в настоящем изобретении предложено совместно нагревать два исходных пленочных полотна до частично расплавленного состояния и затем быстро охлаждать полученное многослойное полотно в охлаждаемом межвальцовом зазоре. За счет наложения друг на друга двух исходных пленочных полотен уменьшается число отверстий или дефектных участков в многослойном пленочном полотне, так как существует очень малая вероятность того, что два дефектных участка или два отверстия при нагревании до частично расплавленного состояния точно наложатся друг на друга. За счет частично расплавленного состояния и последующего охлаждения многослойного пленочного полотна свойства пленки значительно улучшаются, и за счет этого решаются указанные выше проблемы.
Многослойное пленочное полотно можно подвергнуть растягиванию между нагревательным цилиндром и охлаждаемым межвальцовым зазором. За счет этого дополнительно снижаются поверхностная плотность или толщина пленочного полотна, полученного за счет наложения друг на друга двух пленочных полотен. Таким образом можно компенсировать поверхностную плотность или толщину более толстого пленочного полотна.
Дефектные участки или отверстия в пленке означают наличие дефектных участков или отверстий с диаметром более 0,5 мм. Такие дефектные участки или отверстия видны, например, если держать пленку против света. Их можно выявить с помощью CCD-камеры (с устройством с зарядовой связью) или CMOS-камеры (камеры с детектором на комплементарных металлооксидных полупроводниках; CMOS; от англ.: complementary metal oxide semiconductor). Дефектные участки или отверстия значительно больше, чем микропоры. Термин «микропоры» или «микропористое» означает, что в пленочном полотне имеются поры, размер которых преимущественно лежит в диапазоне от 0,1 мкм до 5 мкм. Термин «преимущественно» означает, что по меньшей мере 90% пор, предпочтительно - 95% пор, более предпочтительно - 99% пор или даже 99,9% пор имеют размер, лежащий в диапазоне от 0,1 мкм до 5 мкм, а остальные поры имеют несколько больший размер, обычно - до 15 мкм.
Соответственно, настоящее изобретение относится к способу изготовления многослойного пленочного полотна из по меньшей мере двух исходных пленочных полотен, состоящих из термопластичного полимерного материала, причем каждое исходное пленочное полотно содержит по меньшей мере один низкоплавкий полимерный компонент и по меньшей мере один высокоплавкий полимерный компонент, причем способ включает следующие стадии: изготовление по меньшей мере двух исходных пленочных полотен посредством экструзии с раздувом, плоскощелевой экструзии или комбинации экструзии с раздувом и плоскощелевой экструзии; совместное пропускание по меньшей мере двух исходных пленочных полотен через по меньшей мере один нагревательный валец до достижения ими частично расплавленного состояния, в котором в каждом исходном пленочном полотне по меньшей мере один низкоплавкий полимерный компонент находится в жидком расплавленном состоянии, а по меньшей мере один высокоплавкий полимерный компонент не находится в жидком расплавленном состоянии; и пропускание многослойного, частично расплавленного пленочного полотна через охлаждаемый межвальцовый зазор.
Исходные пленочные полотна могут быть одинаковыми или различными. Можно использовать два, три, четыре или более исходных пленочных полотен. Предпочтительно используют два исходных пленочных полотна. Исходными пленочными полотнами могут быть два исходных пленочных полотна, которые изготовлены посредством экструзии с раздувом. Например, их можно изготовить способом, в котором изготавливают раздутый пленочный рукав, затем его укладывают на плоскости, при необходимости разделяют или разрезают рукав с двух сторон и затем направляют оба пленочных полотна по отдельности или совместно к нагревательному вальцу.
В предпочтительных вариантах осуществления настоящего изобретения каждое исходное пленочное полотно содержит от 15 масс. % до 85 масс. % низкоплавкого полимерного компонента и от 85 масс. % до 15 масс. % высокоплавкого полимерного компонента, в пересчете на 100 масс. % низкоплавкого и высокоплавкого полимерных компонентов.
В других предпочтительных вариантах осуществления настоящего изобретения каждое исходное пленочное полотно содержит по меньшей мере один полиэтилен в качестве низкоплавкого полимерного компонента и по меньшей мере один полипропилен в качестве высокоплавкого полимерного компонента.
При осуществлении способа по настоящему изобретению каждое исходное пленочное полотно предпочтительно нагревают до температуры, лежащей на от 5°С до 20°С ниже температуры плавления кристаллита по меньшей мере одного высокоплавкого полимерного компонента.
В иллюстративных вариантах осуществления способа по настоящему изобретению вальцы, образующие охлаждаемый межвальцовый зазор, приводят в движение с большей скоростью, нежели скорость нагревательного вальца. За счет этого многослойное пленочное полотно растягивается между по меньшей мере одним нагревательным вальцом и охлаждаемым межвальцовым зазором. Иллюстративные значения кратностей растягивания составляют по меньшей мере 1:1,2, предпочтительно - по меньшей мере 1:1,5, более предпочтительно - по меньшей мере 1,2.
Предпочтительно многослойное пленочное полотно в охлаждаемом межвальцовом зазоре подвергают охлаждению до температуры, лежащей по меньшей мере на от 10°С до 30°С ниже температуры плавления кристаллита по меньшей мере одного низкоплавкого полимерного компонента каждого исходного пленочного полотна. Охлаждаемый межвальцовый зазор предпочтительно образован тиснильным вальцом и обрезиненным вальцом. После охлаждения на пленочное полотно можно нанести печатный рисунок.
В предпочтительных вариантах осуществления настоящего изобретения по меньшей мере одно исходное пленочное полотно содержит наполнитель. Предпочтительно оба исходных пленочных полотна содержат наполнитель. Иллюстративные количества наполнителя лежат в диапазоне от 10 масс. % до 90 масс. %, предпочтительно - от 20 масс. % до 80 масс. %, в пересчете на 100 масс. % каждого исходного пленочного полотна.
В иллюстративных вариантах осуществления настоящего изобретения по меньшей мере одно исходное пленочное полотно является микропористым. Микропористое исходное пленочное полотно может быть воздухопроницаемым («дышащим») или воздухонепроницаемым.
В следующих иллюстративных вариантах осуществления настоящего изобретения по меньшей мере одно исходное пленочное полотно растягивают в машинном направлении или в поперечном направлении.
Кроме того, настоящее изобретение относится к многослойным пленочным полотнам, изготовленным описанным способом, например - с поверхностной плотностью, лежащей в диапазоне от 1 г/м2 до 30 г/м2, в частности - от 5 г/м2 до 25 г/м2, предпочтительно - от 7 г/м2 до 20 г/м2, более предпочтительно - от 10 г/м2 до 20 г/м2, а также к их применению, в частности - в области гигиены или медицины, например - для изготовления подложек (изнаночных слоев) для подгузников, непромокаемых наматрасников или женских гигиенических прокладок. Кроме того, настоящее изобретение относится к применению изготовленных пленочных полотен в области строительства, например - в качестве защитных пленок, или в качестве защитных пленок для автомобилей.
Предпочтительные варианты осуществления настоящего изобретения описаны в приведенном ниже описании, графических материалах, примере осуществления и зависимых пунктах формулы изобретения.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ГРАФИЧЕСКИХ МАТЕРИАЛОВ
Графические материалы изображают следующее:
Фиг. 1 демонстрирует предпочтительный вариант осуществления способа по настоящему изобретению.
СВЕДЕНИЯ, ПОДТВЕРЖДАЮЩИЕ ВОЗМОЖНОСТЬ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯ
В настоящем изобретении указанные значения температур плавления, диапазонов плавления и температур плавления кристаллитов относятся к определению посредством ДСК (дифференциальной сканирующей калориметрии).
Согласно настоящему изобретению каждое исходное пленочное полотно содержит или включает по меньшей мере один низкоплавкий полимерный компонент и по меньшей мере один высокоплавкий полимерный компонент. Другими словами, каждое исходное пленочное полотно содержит один или более низкоплавких полимерных компонентов и один или более высокоплавких полимерных компонентов. То же самое означают используемые в контексте настоящего изобретения термины «низкоплавкий полимерный компонент» и «высокоплавкий полимерный компонент», то есть они также охватывают один или более низкоплавких или высокоплавких полимерных компонентов. Предпочтительно каждое исходное пленочное полотно содержит один низкоплавкий полимерный компонент, более предпочтительно - два низкоплавких полимерных компонента. Предпочтительно оно содержит один высокоплавкий полимерный компонент, в частности - два высокоплавких полимерных компонента. В других вариантах осуществления настоящего изобретения оно предпочтительно содержит три низкоплавких полимерных компонента и/или три высокоплавких полимерных компонента. Относится ли полимерный материал исходного пленочного полотна к низкоплавким полимерным компонентам или к высокоплавким полимерным компонентам, определяют по настоящему изобретению по соотношению температуры плавления кристаллита, температуры плавления или диапазона плавления полимерного материала и температуры нагрева. При заданной температуре нагрева полимерные материалы, находящиеся в жидком расплавленном состоянии, относят к низкоплавким полимерным компонентам, а полимерные материалы, не находящиеся в жидком расплавленном состоянии, относят к высокоплавким полимерным компонентам.
Известно, что полимеры имеют не точно определенную температуру плавления, а диапазон плавления, при этом кристаллическим зонам полимера может соответствовать температура плавления кристаллита. Эта температура плавления кристаллита всегда лежит выше температуры плавления или диапазона плавления некристаллических компонентов. Жидкое расплавленное состояние означает, что модуль упругости при сдвиге стремится к нулю. В случае полимеров с кристаллическими зонами последнее не обнаруживается. Модуль упругости при сдвиге можно определить, например, согласно стандартам ISO 6721-1 и ISO 6721-2. В настоящем изобретении каждое исходное пленочное полотно нагревают до температуры, при которой модуль упругости при сдвиге у низкоплавкого полимерного компонента равен нулю, а модуль упругости при сдвиге у высокоплавкого полимерного компонента не равен нулю. У низкоплавкого полимерного компонента при этом больше не обнаруживаются кристаллические зоны, и низкоплавкий полимерный компонент находится в жидком расплавленном состоянии. Напротив, у высокоплавкого полимерного компонента еще обнаруживаются кристаллические зоны, и он не находится в жидком расплавленном состоянии. Поэтому в сумме модуль упругости при сдвиге совокупного полимерного материала исходного пленочного полотна не равен нулю, и кристаллические зоны высокоплавкого полимера еще обнаружимы. Таким образом, имеет место частично расплавленное пленочное полотно.
В качестве материалов для обоих полимерных компонентов исходных пленочных полотен в принципе можно рассматривать все термопластичные полимеры, которые обладают соответствующими температурами плавления. На рынке имеются многочисленные коммерческие продукты такого рода. Предпочтительно используют различные полиолефины, в частности - полиэтилен, полипропилен, сополимеры этилена и пропилена, сополимеры этилена и пропилена с другими сомономерами или их смеси. Кроме того, пригодными являются этиленвинилацетат (EVA; от англ.: ethylene-vinylacetate), этиленакрилат (ЕА; от англ.: ethylene acrylate), этиленэтилакрилат (ЕЕА; от англ.: ethylene ethylacrylate), этиленакриловая кислота (ЕАА; от англ.: ethyleneacrylic acid), этиленметилакрилат (ЕМА; от англ.: ethylene methylacrylate), этиленбутилакрилат (ЕВА; от англ.: ethylene butylacrylate), сложный полиэфир (PET; от англ.: polyethylene terephthalate), полиамид (РА; от англ.: polyamide), например - нейлон, этиленвиниловый спирт (EVOH; ethylenevinyl alcohol), полистирол (PS; от англ.: polystyrene), полиуретан (PU; от англ.: polyurethane), термопластичные олефиновые эластомеры или термопластичные блокэластомеры простых и сложных эфиров (ТРЕ-Е; от англ.: thermoplastic ether-ester-blockelastomere).
Общее содержание низкоплавкого полимерного компонента предпочтительно лежит в диапазоне от 90 масс. % до 10 масс. %, в частности - от 90 масс. % до 20 масс. %, предпочтительно - от 80 масс. % до 30 масс. %, более предпочтительно - от 80 масс. % до 40 масс. %, наиболее предпочтительно - от 70 масс. % до 50 масс. %. Общее содержание высокоплавкого полимерного компонента предпочтительно лежит в диапазоне от 10 масс. % до 90 масс. %, в частности - от 10 масс. % до 80 масс. %, предпочтительно - от 20 масс. % до 70 масс. %, более предпочтительно - от 20 масс. % до 60 масс. %, наиболее предпочтительно - от 30 масс. % до 50 масс. %, в обоих случаях - в пересчете на 100 масс. % низкоплавкого и высокоплавкого полимерных компонентов. Альтернативно, общее содержание низкоплавкого полимерного компонента предпочтительно лежит в диапазоне от 85 масс. % до 15 масс. %, в частности - от 75 масс. % до 25 масс. %, а общее содержание высокоплавкого полимерного компонента предпочтительно лежит в диапазоне от 15 масс. % до 85 масс. %, в частности - от 25 масс. % до 75 масс. %, опять-таки в пересчете на 100 масс. % низкоплавкого и высокоплавкого полимерных компонентов. Что касается этих данных о содержании, то в случае низкоплавких полимерных компонентов речь может идти, например, об одном или более полиэтиленах, а в случае высокоплавких полимерных компонентов - об одном или более полипропиленах.
В особо предпочтительном варианте осуществления настоящего изобретения каждое исходное пленочное полотно содержит по меньшей мере один полиэтилен в качестве низкоплавкого полимерного компонента и по меньшей мере один полипропилен в качестве высокоплавкого полимерного компонента.
Предпочтительно низкоплавкий полимерный компонент содержит полимеры этилена или состоит из них, причем подходящими являются как гомополимеры этилена, так и сополимеры этилена, содержащие этилен в качестве основного мономера, а также смеси (комбинации) гомополимеров этилена и сополимеров этилена. Подходящими гомополимерами этилена являются полиэтилен низкой плотности (LDPE; от англ.: low density polyethylene), линейный полиэтилен низкой плотности (LLDPE; от англ.: linear low density polyethylene), полиэтилен средней плотности (MDPE; от англ.: medium density polyethylene) и полиэтилен высокой плотности (HDPE; от англ.: high density polyethylene). Предпочтительными сомономерами для сополимеров на основе этилена являются другие олефины, отличающиеся от этилена, за исключением пропилена, например - бутен, гексен или октен. В случае сополимеров этилена содержание сомономеров предпочтительно составляет менее 20 масс. %, в частности - менее 15 масс. %. В предпочтительном варианте осуществления настоящего изобретения низкоплавкий полимерный компонент состоит исключительно из гомополимера этилена или смесей гомополимеров этилена, например - из LDPE и LLDPE, которые могут содержаться в количествах, лежащих в диапазоне от 10 масс. % до 90 масс. %, а также он может содержать от 0 масс. % до 50 масс. % MDPE. Конкретными примерами являются полиэтилен, состоящий из 60 масс. % LDPE и 40 масс. % LLDPE, или полиэтилен, состоящий из 80 масс. % LDPE и 20 масс. % LLDPE.
Кроме гомополимеров этилена и/или сополимеров на основе этилена низкоплавкий полимерный компонент может содержать и другие термопластичные полимеры. Эти термопластичные полимеры не ограничены, если температура, при которой весь низкоплавкий полимерный компонент находится в жидком расплавленном состоянии, не слишком близка к температуре, при которой в жидком расплавленном состоянии находится высокоплавкий полимерный компонент. Также существует возможность того, чтобы низкоплавкий полимерный компонент содержал полипропилен, температура плавления или диапазон плавления которого не превышают температуру плавления или диапазон плавления гомополимеров этилена или сополимеров на основе этилена или, если они выше них, то все же ниже используемой температуры нагрева. Известно, что существуют высококристаллический изотактический полипропилен, менее кристаллический синдиотактический полипропилен и аморфный атактический полипропилен, которые обладают различными температурами плавления, диапазонами плавления или температурами плавления кристаллитов. При использовании аморфного атактического полипропилена, который имеет значительно более низкие температуру плавления или диапазон плавления, чем изотактический и, при определенных обстоятельствах, синдиотактический полипропилен, то в зависимости от температуры нагрева при определенных обстоятельствах его можно причислить к низкоплавким полимерным компонентам.
Высокоплавкий полимерный компонент предпочтительно содержит по меньшей мере один полипропилен, температура плавления, диапазон плавления или температура плавления кристаллита которого значительно выше, чем у низкоплавкого полимерного компонента. Подходящим полипропиленом является, в частности, изотактический полипропилен. Можно также использовать синдиотактический полипропилен, если его температура плавления, диапазон плавления или температура плавления кристаллита значительно выше, чем у низкоплавкого полимерного компонента. Подходящие полипропилены являются коммерчески доступными, например - для производства выдувных пленок и/или литых пленок (поливных пленок).
Высокоплавкий полимерный компонент может включать как гомополимеры пропилена, так и сополимеры пропилена, содержащие пропилен в качестве основного мономера. При этом в случае сополимеров на основе пропилена долю сомономеров, то есть не являющихся пропиленом, следует определять в зависимости от других компонентов и температуры нагрева низкоплавкого или высокоплавкого компонентов. Подходящими сомономерами для сополимеров на основе пропилена являются другие олефины, отличающиеся от пропилена, предпочтительно - этилен. В случае сополимеров пропилена и этилена доля этилена предпочтительно лежит в диапазоне от 2 масс. % до 30 масс. %, особо предпочтительно - от 2 масс. % до 20 масс. %, и в частности - от 2 масс. % до 15 масс. %, причем на практике при содержании этилена, лежащем в диапазоне от 3 масс. % до 20 масс. %, получают очень хорошие результаты. Эти численные значения применимы и к другим олефинам.
Далее приведены диапазоны плавления для некоторых полиэтиленов и полипропиленов:
LDPE: 110°C-114°C;
LLDPE: 115°С-130°С;
HDPE: 125°С-135°С;
гомополимеры пропилена: 150°С-165°С;
сополимеры пропилена и этилена: 120°С-162°С; при очень низком содержании этилена возможны и более высокие температуры;
бимодальные (гомо)сополимеры пропилена и этилена: 110°С-165°С.
Также можно использовать так называемые бимодальные полипропилены. При этом речь идет о двух различных полипропиленах с различными долями сополимеров, которые объединены в одном сырьевом материале. Такой бимодальный полипропилен имеет две температуры плавления кристаллитов, причем, как правило, посредством ДСК-анализа (анализа методом дифференциальной сканирующей калориметрии) можно определить примерные доли двух полипропиленов. В качестве примера можно назвать бимодальный полипропилен с температурами плавления кристаллитов, равными 125°С и 143°С, и соотношением двух различных полипропиленов, равным 25/75. При температуре нагрева, равной 130°С, согласно настоящему изобретению 25% полипропилена с температурой плавления кристаллита, равной 125°С, можно отнести к низкоплавкому полимерному компоненту, а 75% полипропилена с температурой плавления кристаллита, равной 143°С, - к высокоплавкому полимерному компоненту.
В особом варианте осуществления настоящего изобретения используют исходное пленочное полотно со следующими полимерными компонентами: от 25 масс. % до 80 масс. %, в частности - от 25 масс. % до 60 масс. %, LLDPE, например - сополимера этилена и октена с содержанием октена, лежащим в диапазоне от 5 масс. % до 15 масс. %; от 20 масс. % до 30 масс. % сополимеров пропилена и этилена с содержанием этилена, лежащим в диапазоне от 3 масс. % до 12 масс. %; и остаток образует LDPE; во всех случаях в пересчете на 100 масс. % низкоплавкого и высокоплавкого полимерных компонентов.
Аналогично тому, что в низкоплавком полимерном компоненте может присутствовать особый расплавленный полипропилен, в высокоплавком полимерном компоненте также может присутствовать особый нерасплавленный полиэтилен, который в этом случае относят к высокоплавким полимерным компонентам. Это наглядно показано в следующем примере. Подходящая для исходного пленочного полотна композиция включает в качестве полимерных компонентов: 30 масс. % LDPE (температура плавления 112°С), 30 масс. % LLDPE (температура плавления 124°С), 20 масс. % HDPE (температура плавления 130°С) и 20 масс. % полипропилена (температура плавления 160°С). Если пленочное полотно нагревают до температуры, равной 126°С, то LDPE и LLDPE согласно настоящему изобретению находятся в жидком расплавленном состоянии, однако не только полипропилен, но и HDPE не находятся в жидком расплавленном состоянии.
Способ по настоящему изобретению можно осуществлять с наполненными или микропористыми исходными пленочными полотнами.
Исходные пленочные полотна для осуществления способа по настоящему изобретению можно изготовить любыми известными на предшествующем уровне техники способами. Например, исходное пленочное полотно можно изготовить способом, согласно которому полимерные компоненты и, при необходимости, наполнители нагревают в экструдере, например - в экструдере-смесителе, до температуры, заметно превышающей температуру образования жидкого расплава полимерных компонентов (например, выше 200°С), и расплавляют. Затем используют способ литья (способ полива), например - через щелевую головку, или способ экструзии с раздувом. Эти способы известны на предшествующем уровне техники. В случае способа с использованием щелевой головки пленку экструдируют через плоскощелевую головку. Предпочтителен способ с раздувом, при котором образуется раздутый рукав. Полученную рукавную пленку можно сложить по плоскости и разрезать или разделить по краям, так что образуются два пленочных полотна, каждое из которых можно использовать в качестве исходного пленочного полотна. Преимущество разрезания или разделения рукава состоит в том, что из рукава можно удалить воздух. Альтернативно, плоско сложенный рукав можно без разрезания или разделения использовать в способе по настоящему изобретению.
В предпочтительных вариантах осуществления настоящего изобретения по меньшей мере одно исходное пленочное полотно или каждое исходное пленочное полотно растягивают в машинном направлении (MD), поперечном направлении (CD) или и в машинном, и в поперечном направлениях. Если используют микропористое исходное пленочное полотно, то для получения микропористости экструдированную пленку подвергают процессу растягивания. Кроме того, возможна также кольцевая раскатка.
В предпочтительных вариантах осуществления настоящего изобретения по меньшей мере одно исходное пленочное полотно или каждое исходное пленочное полотно является растянутым. Растягивание, вытягивание или растяжение пленки означает удлинение пленки в заданном направлении, что приводит к уменьшению толщины пленки. Пленка может быть растянута в машинном или продольном направлении (MD), например - с помощью растяжного устройства, которое содержит два или более вальцов, например - три вальца, которые вращаются с различной скоростью. Пленку можно растянуть, например, с кратностью растягивания, равной 1:1,5, что означает, что толщина пленки уменьшается, например, с 15 мкм до 10 мкм. Также можно дополнительно подвергнуть пленочное полотно поперечному растягиванию (CD). Такое биаксиальное растягивание можно обеспечить, например, имеющимися на рынке растяжными машинами, например -производства компании Brückner. Используемая кратность растягивания зависит от состава пленки и выбранных параметров способа и может составлять по меньшей мере 1:1,2, предпочтительно - по меньшей мере 1:1,5, в частности - по меньшей мере 1:2, более предпочтительно - по меньшей мере 1:2,5, еще более предпочтительно - по меньшей мере 1:3 или по меньшей мере 1:4.
В предпочтительных вариантах осуществления настоящего изобретения по меньшей мере одно исходное пленочное полотно содержит наполнители. В иллюстративных вариантах осуществления настоящего изобретения два исходных пленочных полотна содержат наполнители. Подходящие наполнители не имеют ограничений и известны специалистам в данной области техники. Пригодны все вещества, которые можно размолоть до частиц определенного размера, которые не плавятся в экструдере, и которые невозможно растянуть. Особенно подходящими являются неорганические наполнители, такие как мел (карбонат кальция), глина, каолин, сульфат кальция (гипс) или оксид магния. Кроме того, пригодны также синтетические наполнители, такие как углеродные волокна, производные целлюлозы, размолотые полимерные материалы или эластомеры. Наиболее предпочтительным является карбонат кальция или мел из-за его невысокой цены и из соображений возобновляемости ресурсов. Наполнитель может иметь размер частиц, лежащий, например, в диапазоне от 0,8 мкм до 2 мкм. Если желателен наполнитель с более однородным размером частиц, чем у мела, то существует возможность использовать синтетические наполнители с однородным размером частиц или однородным распределением частиц по размеру. Пленка может содержать малое количество наполнителей, например - от 5 масс. % до 45 масс. % или от 10 масс. % до 50 масс. %, так что, хотя в процессе растягивания и образуются поры, но они являются изолированными, и пленка не является воздухопроницаемой. Для того чтобы обеспечить воздухопроницаемость пленки целесообразно использовать по меньшей мере 35 масс. % наполнителя, в частности - по меньшей мере 45 масс. % наполнителя, предпочтительно - по меньшей мере 55 масс. % наполнителя, более предпочтительно - по меньшей мере 65 масс. % наполнителя, в пересчете на 100 масс. % всей композиции исходного пленочного полотна, включая наполнитель (или наполнители). Верхний предел содержания наполнителя определяется тем, что вместо пор возникают отверстия, или пленка рвется. Подходящие композиции пленок с наполнителем могут быть рутинно определены специалистом в данной области техники. Особенно подходящей является композиция, содержащая от 35 масс. % до 75 масс. %, в частности - от 45 масс. % до 75 масс. %, предпочтительно - от 55 масс. % до 70 масс. % наполнителя, в пересчете на 100 масс. % исходного пленочного полотна. Иллюстративные композиции воздухонепроницаемых пленок содержат от 5 масс. % до 50 масс. % наполнителей, в частности - от 10 масс. % до 40 масс. % наполнителей, в пересчете на 100 масс. % исходного пленочного полотна. Иллюстративные композиции воздухопроницаемых пленок содержат от 35 масс. % до 80 масс. % наполнителей, в частности - от 45 масс. % до 75 масс. % наполнителей, в пересчете на 100 масс. % исходного пленочного полотна. Необходимо следить за тем, чтобы не выбрать слишком большую долю низкоплавкого компонента, так как воздухопроницаемость хотя и будет достигнута, но затем снова будет утрачена, так как поры снова закроются.
При использовании микропористого исходного пленочного полотна оно предпочтительно имеет микропоры с размером, лежащим в диапазоне от 0,1 мкм до 5 мкм, в частности - от 0,1 мкм до 3 мкм или от 0,2 мкм до 1 мкм. Кроме того, может присутствовать некоторое количество пор большего размера.
Каждое исходное пленочное полотно может быть однослойным или многослойным, также оно может быть моноэкструдированным или соэкструдированным. Нет ограничений в отношении числа используемых слоев или пластов. Могут иметься один или более слоев или пластов, например - один слой, два слоя, три слоя или четыре слоя. Также возможны, например, до 5, 7 или 9 слоев. Слои или пласты могут иметь одинаковые или различные композиции, при этом отнесение к низкоплавким или высокоплавким полимерным компонентам всякий раз определяется температурой плавления кристаллита. Слои или пласты исходного пленочного полотна можно изготовить посредством соэкструзии. Нет ограничений числа соэкструдируемых слоев или пластов исходного пленочного полотна. В других осуществления настоящего изобретения по меньшей мере одно исходное пленочное полотно или каждое исходное пленочное полотно не является соэкструдированным.
Исходные пленочные полотна могут быть изготовлены посредством экструзии с раздувом, посредством плоскощелевой экструзии или с использованием комбинации этих способов. Например, по меньшей мере одно исходное пленочное полотно может быть получено посредством экструзии с раздувом и по меньшей мере одно другое исходное полотно - посредством плоскощелевой экструзии. Нет ограничений комбинаций исходных пленочных полотен, полученных посредством экструзии с раздувом и/или плоскощелевой экструзии.
В иллюстративных вариантах осуществления настоящего изобретения исходные пленочные полотна могут быть изготовлены так, как описано ниже:
- посредством экструзии с раздувом;
- посредством плоскощелевой или литьевой экструзии (моноэкструзия или соэкструзия);
- посредством моноэкструзии или соэкструзии;
- экструдированы с раздувом, разрезаны на два отдельных полотна и отдельных рулона соответственно;
- экструдированы с раздувом, разрезаны на два или более отдельных полотен одновременно;
- экструдированы с раздувом, разрезаны и уложены в виде неразделенного рукава;
- экструдированы с раздувом, разрезаны на два или более отдельных полотен, которые поступают от разных экструдеров;
- экструдированы посредством щелевой экструзии в форме двух или более отдельных полотен одновременно.
Нет ограничений числа исходных пленочных полотен. Нет ограничений комбинаций исходных пленочных полотен, изготовленных посредством экструзии с раздувом или плоскощелевой экструзии. Также нет ограничений числа соэкструдированных слоев в комбинации исходных пленочных полотен, изготовленных посредством экструзии с раздувом или плоскощелевой экструзии.
Также можно изготавливать исходные пленочные полотна посредством поточного производства. В этом случае имеется одна технологическая стадия для процессов экструзии и растягивания (с ориентацией в машинном направлении, биаксиального или кольцевого) и дальнейшей переработки (например, тиснения или печати).
Исходные пленочные полотна, используемые в способе по настоящему изобретению, могут быть окрашены, например - в белый цвет диоксидом титана. Кроме того, исходные пленочные полотна могут содержать стандартные добавки и технологические вспомогательные вещества. В частности, при этом речь идет, помимо уже указанных наполнителей, о пигментах или других красящих веществах, антиадгезионных средствах, средствах для улучшения скольжения, технологических добавках, антистатических средствах, антимикробных средствах (биоцидах), антиоксидантных средствах, средствах, обеспечивающих термостабильность, средствах, стабилизирующих против воздействия УФ-излучения или других средствах для модификации свойств. В характерном случае такие вещества, также как наполнители, добавляют до нагревания исходного пленочного полотна по настоящему изобретению, например - в расплав полимера в процессе его получения или перед экструдированием пленки.
Исходные пленочные полотна предпочтительно имеют поверхностную плотность, лежащую ниже 50 г/м2, в частности - ниже 40 г/м2, предпочтительно - ниже 30 г/м2, более предпочтительно - ниже 20 г/м2. Возможны также значения поверхностной плотности, лежащие ниже 10 г/м2 или ниже 5 г/м2. Предпочтительные значения поверхностной плотности лежат в диапазоне от 1 г/м2 до 30 г/м2, от 1 г/м2 до 25 г/м2 или от 1 г/м2 до 20 г/м2, в частности - от 1 г/м2 до 15 г/м2, более предпочтительно - от 2 г/м2 до 10 г/м2 или от 7 г/м2 до 20 г/м2. Значения поверхностной плотности также могут составлять от 1 г/м2 до 10 г/м2, от 5 г/м2 до 10 г/м2 или от 5 г/м2 до 15 г/м2. Исходные пленочные полотна могут иметь толщину, лежащую в диапазоне от 2 мкм до 30 мкм, в частности - от 2 мкм до 15 мкм, от 5 мкм до 20 мкм или от 5 мкм до 10 мкм.
Исходные пленочные полотна согласно настоящему изобретению совместно нагревают с использованием по меньшей мере одного нагревательного цилиндра и затем пропускают через охлаждаемый межвальцовый зазор. Предпочтительно нагревают два исходных пленочных полотна. Оба исходных пленочных полотна можно подать к нагревательному цилиндру раздельно или совместно. Раздельные исходные пленочные полотна могут поступать, например, от раздельных рулонов. Совместная подача имеет место, например, если раздутый рукав складывают по плоскости и не разрезают или разрезают по обоим уложенным по плоскости кромкам пленки в машинном направлении, так что от рулона поступает плоско сложенный раздутый рукав, который представляет собой два исходных пленочных полотна.
В способе по настоящему изобретению исходное пленочное полотно подают к нагревательному цилиндру совместно с по меньшей мере одним другим исходным пленочным полотном, предпочтительно - одним другим исходным пленочным полотном. Не имеет значения, какое из исходных пленочных полотен прилегает к цилиндру.
В способе по настоящему изобретению нагревание каждого исходного пленочного полотна осуществляют до или выше жидкого расплавленного состояния низкоплавкого полимерного компонента и ниже жидкого расплавленного состояния высокоплавкого полимерного компонента. В контексте настоящего изобретения «до жидкого расплавленного состояния» означает, что низкоплавкий полимерный компонент находится в жидком расплавленном состоянии. Однако нагревание производят лишь настолько, чтобы высокоплавкий полимерный компонент не находился в жидком расплавленном состоянии.
Для стабильного осуществления способа, в том числе - в течение длительного времени, целесообразно, чтобы температуры плавления (кристаллитов) низкоплавкого и высокоплавкого полимерных компонентов не были слишком близкими друг к другу. Предпочтительно температура плавления кристаллита низкоплавкого полимерного компонента или, при наличии нескольких низкоплавких полимерных компонентов, температура плавления кристаллита компонента с наивысшей температурой плавления кристаллита, по меньшей мере примерно на 5°С, предпочтительно - по меньшей мере примерно на 10°С, и в частности - по меньшей мере примерно на 20°С была ниже температуры плавления кристаллита или жидкого расплавленного состояния высокоплавкого полимерного компонента, или, при наличии нескольких высокоплавких полимерных компонентов, температуры плавления кристаллита или жидкого расплавленного состояния компонента с самой низкой температурой плавления кристаллита.
Конкретный выбор диапазона температур, необходимого для достижения жидкого расплавленного состояния низкоплавких полимерных компонентов исходных пленочных полотен, но не жидкого расплавленного состояния высокоплавких полимерных компонентов исходных пленочных полотен, не имеет особых ограничений, если выполнено указанное выше условие. Выбор целесообразного диапазона температур определяется практическими соображениями относительно надежности осуществления способа или экономическими соображениями. Если, например, при определенной температуре низкоплавкий полимерный компонент каждого из исходных пленочных полотен уже расплавлен, то дальнейшее повышение температуры не обеспечивает лучших результатов. Кроме того, повышается потребление тепла, и при определенных условиях происходит слишком близкое приближение к диапазону плавления высокоплавкого полимерного компонента исходного пленочного полотна, так что сложнее становится осуществлять способ. Поэтому способ по настоящему изобретению предпочтительно осуществляют так, что нагревание исходного пленочного полотна производят до температур, лежащих на 5°С-20°С ниже температуры плавления кристаллита высокоплавкого полимерного компонента, предпочтительно - на 5°С-15°С ниже или на 10°С-20°С ниже, в частности - на 10°С-15°С или на 15°С-20°С ниже температуры плавления кристаллита высокоплавкого полимерного компонента исходных пленочных полотен. Альтернативно, нагревание проводят, в частности, до температуры, которая на 1°С-20°С, предпочтительно - на 2°С-10°С, выше температуры плавления кристаллита или жидкого расплавленного состояния низкоплавкого полимерного компонента (или компонентов). Следует проконтролировать достижение температуры плавления кристаллитов низкоплавких полимерных компонентов.
Согласно настоящему изобретению нагревание по меньшей мере двух исходных пленочных полотен можно осуществить с использованием по меньшей мере одного нагревательного вальца. Предпочтительно нагревание осуществляют с использованием одного или более нагревательных вальцов, причем речь идет о контактных вальцах, которые нагревают до предварительно заданной температуры с помощью теплоносителя, например - пара, воды, масла. В предпочтительном варианте осуществления настоящего изобретения используют один нагревательный или контактный валец. Однако также существует возможность использовать два или более нагревательных вальцов, при этом необходимо убедиться в том, что перед охлаждаемым межвальцовым зазором достигнуто жидкое расплавленное состояние низкоплавкого полимерного компонента каждого исходного пленочного полотна. Для того чтобы гарантировать то, что исходные пленочные полотна действительно нагрелись до температуры нагревательного вальца, или что при высоких скоростях производства (при которых температура поверхности нагревательного цилиндра выше, чем температура пленки) надежно обеспечено жидкое расплавленное состояние низкоплавкого полимерного компонента, следует обеспечить достаточное время пребывания исходного пленочного полотна на поверхности нагревательного вальца. Это можно обеспечить за счет соответствующего направления обертывания нагревательного цилиндра, диаметра нагревательного вальца и/или скорости пленочного полотна в зависимости от толщины пленки. Целесообразно использовать нагревательный валец, поверхность которого покрыта антиадгезионным покрытием, чтобы обеспечить более легкое отслаивание пленочного полотна, остающегося на нагревательном вальце, и за счет этого предотвратить обрыв пленочного полотна. За счет этого предотвращается смещение точек отслаивания пленочного полотна в направлении вращения нагревательного вальца, и нет необходимости в смещении вперед или необходимо лишь небольшое смещение. Например, для этого используют нагревательный валец, покрытый политетрафторэтиленом (PTFE; от англ.: polytetrafluorethylene).
Нагревание пленочных полотен можно дополнить другими способами нагрева, такими как лучистый нагрев, например - с использованием инфракрасных нагревателей или излучателей. Также можно предусмотреть в дополнение к одному или более нагревательным вальцам другой способ нагрева, например - инфракрасный нагрев.
Согласно настоящему изобретению после нагревания многослойное пленочное полотно пропускают через охлаждаемый межвальцовый зазор. Вальцы, образующие охлаждаемый межвальцовый зазор, охлаждают так, чтобы обеспечить быстрое и шоковое охлаждение. Целесообразным является охлаждение до температуры, лежащей ниже температуры плавления кристаллитов низкоплавких полимерных компонентов по меньшей мере одного исходного пленочного полотна, предпочтительно - каждого исходного пленочного полотна, предпочтительно - до температуры, лежащей ниже по меньшей мере на 5°С, в частности - ниже по меньшей мере на 10°С. Предпочтительные диапазоны охлаждения лежат на 5°С-10°С ниже температуры плавления кристаллитов низкоплавких полимерных компонентов одного исходного пленочого полотна или каждого исходного пленочного полотна, более предпочтительно - на 10°С-30°С ниже. Например, можно производить охлаждение вальцов водой, имеющей температуру в диапазоне от 5°С до 20°С, например - водой, температура которой равна примерно 10°С. При этом из-за возможных потерь тепла не следует выбирать слишком большое расстояние между нагревательным вальцами или, при использовании нескольких нагревательных вальцов, между последним нагревательным вальцом и/или другими источниками нагрева и охлаждаемым межвальцовым зазором.
В простейшем случае охлаждаемый межвальцовый зазор может представлять собой, например, гладкий межвальцовый зазор между двумя гладкими вальцами. В случае гигиенических пленок межвальцовый зазор предпочтительно образован двумя вальцами, из которых один имеет структурированную поверхность, а другой является гладким (например, обрезиненный валец), за счет чего пленочное полотно приобретает структурированную поверхность. Предпочтительными структурами в области гигиены являются микроструктуры, например - в форме усеченной пирамиды. Охлаждаемый межвальцовый зазор предпочтительно образован стальным вальцом и обеспечивающим противодавление обрезиненным вальцом, причем стальной валец снабжен структурированной поверхностью. На стальной валец может быть нанесена гравировка, напоминающая текстильное полотно, которая усиливает текстильное впечатление от поверхности пленки. Тисненая структура стального вальца также снижает уровень блеска пленки.
Скорость вращения вальцов, образующих охлаждаемый межвальцовый зазор, можно выбрать такой, чтобы она была равна скорости вращения нагревательного вальца или, в случае использования нескольких нагревательных вальцов, скорости вращения последнего нагревательного вальца, чтобы пленка не растягивалась между ними. Скорость вращения вальцов, образующих охлаждаемый межвальцовый зазор, также можно выбрать такой, чтобы она была больше или меньше скорости вращения нагревательного вальца или, в случае использования множества нагревательных вальцов, больше или меньше скорости вращения последнего нагревательного вальца, так что пленка между ними будет растягиваться или сжиматься. Из-за тепловых потерь следует поддерживать как можно меньшее расстояние между нагревательным вальцом и охлаждаемым межвальцовым зазором.
В предпочтительных вариантах осуществления настоящего изобретения многослойное пленочное полотно растягивают между нагревательным цилиндром и охлаждаемым межвальцовым зазором. Важно, что пленочное полотно во время этого процесса растягивания находится в частично расплавленном состоянии. Используемая кратность растягивания зависит от состава пленки и выбранных параметров способа и может составлять по меньшей мере 1:1,2, предпочтительно - по меньшей мере 1:1,5, в частности - по меньшей мере 1:2, более предпочтительно - по меньшей мере 1:2,5, еще более предпочтительно - по меньшей мере 1:3 или по меньшей мере 1:4.
В предпочтительном варианте осуществления настоящего изобретения растягивание обусловлено тем, что охлаждающие вальцы, образующие охлаждаемый межвальцовый зазор, приводят в движение с более высокой скоростью, нежели нагревательный валец. В другом предпочтительном варианте осуществления настоящего изобретения перед охлаждаемым межвальцовым зазором имеются два или более вальцов, из которых по меньшей мере два приводят в движение с различными скоростями, так что пленочное полотно растягивается между этими вальцами, причем по меньшей мере первый из двух или более вальцов выполнен как нагревательный валец. Также существует возможность, чтобы второй и, при необходимости, дальнейшие вальцы также были выполнены как нагревательные вальцы. В частности, при наличии нескольких вальцов также существует возможность, чтобы один из вальцов был выполнен как охлаждающий валец. Охлаждающий валец обеспечивает одностороннее охлаждение пленочного полотна и за счет этого приводит к медленному охлаждению пленки. В противоположность этому предусмотренный согласно настоящему изобретению охлаждаемый межвальцовый зазор, образованный двумя охлаждающими вальцами, обеспечивает двустороннее охлаждение пленочного полотна, что приводит к быстрому охлаждению. Если используют охлаждающий валец, то перед охлаждаемым межвальцовым зазором осуществляют повторное нагревание пленочного полотна до частично расплавленного состояния, что целесообразно снова осуществить с помощью нагревательного вальца. Также возможны, например, расположения «нагревательный валец - нагревательный валец - охлаждаемый межвальцовый зазор» или «нагревательный валец - охлаждающий валец - нагревательный валец - охлаждаемый межвальцовый зазор».
В зависимости от параметров пленки и других условий способа скорости перемещения пленочного полотна варьируются в диапазоне от 50 м/мин до 900 м/мин. Скорость нагревательного вальца (или вальцов) предпочтительно лежит в диапазоне от 50 м/мин до 900 м/мин, в частности - от 50 м/мин до 800 м/мин, предпочтительно - от 100 м/мин до 600 м/мин. Скорость вальцов, образующих охлаждаемый межвальцовый зазор, предпочтительно лежит в диапазоне от 50 м/мин до 900 м/мин, в частности - от 50 м/мин до 800 м/мин, предпочтительно - от 100 м/мин до 600 м/мин. Скорости нагревательного вальца (или вальцов) и охлаждаемых вальцов выбирают такими, чтобы в зависимости от композиции пленки и выбранных параметров способа они были равными или различными, чтобы пленка растягивалась с желаемой кратностью растягивания или сжималась (терморелаксация).
Способ по настоящему изобретению обеспечивает изготовление многослойных пленок с очень низкими значениями поверхностной плотности, равными, например, 2 г/м2, 3 г/м2, 4 г/м2, 5 г/м2, 6 г/м2, 7 г/м2, 8 г/м2, 9 г/м2, 10 г/м2, 11 г/м2, 12 г/м2, 13 г/м2, 14 г/м2, 15 г/м2, 16 г/м2, 17 г/м2, 18 г/м2, 19 г/м2, 20 г/м2 или 25 г/м2. Соответствующие значения толщины пленки лежат в диапазоне, например, 25 мкм, 20 мкм, 19 мкм, 18 мкм, 17 мкм, 16 мкм, 15 мкм, 14 мкм, 13 мкм, 12 мкм, 11 мкм, 10 мкм, 9 мкм, 8 мкм, 7 мкм, 6 мкм или всего 5 мкм. Предпочтительные пленки имеют толщину, лежащую в диапазоне от 2 мкм до 13 мкм или от 4 мкм до 25 мкм, или имеют значение поверхностной плотности, лежащее в диапазоне от 1 г/м2 до 15 г/м2, или от 4 г/м2 до 25 г/м2, или от 7 г/м2 до 20 г/м2.
Пленки, полученные по настоящему изобретению, несмотря на то, что они являются очень тонкими и микропористыми, обладают превосходными механическими свойствами и, кроме того, высокими уровнями прочности на прокол (то есть устойчивостью к частицам суперабсорбента, например - в подгузниках) и высокими уровнями термостойкости (то есть устойчивостью к клеям-расплавам).
Многослойные пленки, полученные по настоящему изобретению, можно подвергнуть дополнительной обработке известными способами. Например, из них можно изготовить однослойные подложки (изнаночные слои) или ламинированные материалы, состоящие из пленки и нетканого материала. При изготовлении ламинированных материалов, состоящих из пленки и нетканого материала, пленки можно склеивать с неткаными материалами клеящими агентами, предпочтительно - в ходе поточного процесса. Кроме того, ламинированные материалы, состоящие из нетканого материала и пленки, можно изготавливать посредством термического связывания, известного специалистам в данной области техники, в ходе которого материал пленки, полученной по настоящему изобретению, и/или нетканый материал точечно плавят между двумя нагретыми вальцами, обычно - между тиснильным вальцом (гравированный стальной валец) и гладким стальным вальцом, который используют в качестве противовальца, под действием высокой температуры и давления, за счет чего пленка и нетканый материал соединяются друг с другом. Кроме того, ламинированные материалы, состоящие из нетканого материала и пленки, описанные выше, также можно изготавливать посредством термоламинирования. В частности, термоламинирование является предпочтительным в случае очень тонких пленок, например - с поверхностной плотностью менее 10 г/м2 или 4 г/м2. Кроме того, ламинированные материалы, состоящие из нетканого материала и пленки, описанные выше, также можно изготавливать посредством ультразвукового ламинирования (например, с использованием способа, разработанного компанией Hermann Ultraschall). Полученные ламинированные материалы, состоящие из нетканого материала и пленки, можно перерабатывать дальше известными способами, при этом возможно также их растягивание в машинном направлении или в поперечном направлении или в обоих направлениях. Также можно подвергнуть дальнейшей переработке однослойные подложки.
Фиг. 1 демонстрирует предпочтительный вариант осуществления способа по настоящему изобретению. Исходное пленочное полотно 2 через перегибный валец 3, а исходное пленочное полотно 1 через перегибный и прижимный валец 4 подают к нагревательному цилиндру 5. Нагревательный цилиндр 5 или нагревательный валец 5 может представлять собой, например, стальной валец, покрытый антиадгезионным покрытием, который за счет подачи тепла нагревают до желаемой температуры поверхности. Там оба полотна по настоящему изобретению нагреваются до частично расплавленного состояния и объединяются в многослойное пленочное полотно. Пленочное полотно от нагревательного вальца 5 поступает в охлаждаемый межвальцовый зазор, который образован вальцами 6 и 7. Валец 6 предпочтительно выполнен в форме структурированного или тиснильного вальца, за счет чего пленочное полотно приобретает тисненую структуру или структурированную поверхность. Валец 7 предпочтительно является обрезиненным вальцом. Пару вальцов 6/7 предпочтительно охлаждают водой, например - водой с температурой, примерно равной 10°С. Вальцы 6 и 7, образующие охлаждаемый зазор, приводят в движение так, что они имеют более высокую, более низкую или одинаковую скорость относительно скорости движения полотна на нагревательном вальце 5. В охлаждаемом межвальцовом зазоре происходит ударное охлаждение и тиснение пленочного полотна. После пары вальцов 6/7 пленку можно сразу же снять, либо с помощью отклоняющих вальцов 8 и 9, которые также могут быть охлаждаемыми, можно подать пленочное полотно, например, для растягивания с помощью раскаточных вальцов 10 и 11. Готовое пленочное полотно затем можно переработать дальше известными способами.
Благодаря изготовлению пленок малой толщины настоящее изобретение обеспечивает экономию сырьевых материалов и тем самым способствует сбережению природных ресурсов и их рациональному использованию. Таким образом оно вносит вклад в охрану окружающей среды. Это относится к пленкам из сектора гигиены и к пленкам для других применений, прежде всего к применениям, в которых пленки в большом количестве используют в качестве составных частей одноразовых изделий.
Пленка, изготовленная по настоящему изобретению, обеспечивает следующие усовершенствования и преимущества в отношении указанных выше проблем, имевшихся на предшествующем уровне техники:
- Пленка позволяет осуществлять высокую температурную нагрузку, например - использовать клеи-расплавы.
- Пленка почти не демонстрирует усадку после ее изготовления.
- Так как пленки проявляют почти неопределяемую усадку, на них можно печатать сразу же после процесса растягивания в ходе поточного процесса, например - с использованием промежуточного «способа горячего тиснения».
- При высоких термических нагрузках, например - при нанесении систем горячих клеев-расплавов, пленка демонстрирует более высокую прочность или меньшую усадку или меньшие так называемые эффекты сквозного прогара, за счет чего снижается образование отверстий или отверстия вообще не образуются.
Также можно осуществлять описанный в данной публикации способ так, что из по меньшей мере двух исходных пленочных полотен только одно исходное пленочное полотно находится в частично расплавленном состоянии.
Пленки, полученные по настоящему изобретению, можно применять в различных областях. Они находят применение в области гигиены или медицины, например - в качестве защитной пленки для постельного белья или в качестве непроницаемого для жидкости изолирующего слоя, в частности - в качестве подложек в подгузниках, женских гигиенических прокладках, наматрасниках или в аналогичных изделиях. Кроме того, пленки могут найти применение в других областях техники, например - в строительном секторе в качестве строительных пленок, например - в качестве подкровельных пленок, защитных покрытий для бесшовных полов или защитных покрытий для стен, или в автомобильной области в качестве защитных пленок для автомобилей.
Пленки, полученные по настоящему изобретению, можно подвергнуть дополнительной переработке известными способами, например - с получением ламинированных материалов, состоящих из пленки и нетканого материала. При изготовлении таких ламинированных материалов их можно склеивать клеящими агентами, предпочтительно - в ходе поточного процесса. Кроме того, ламинированные материалы, состоящие из нетканого материала и пленки, можно изготавливать посредством термического связывания, известного специалистам в данной области техники, в ходе которого материал пленки, полученной по настоящему изобретению, и/или нетканый материал точечно плавят между двумя нагретыми вальцами, обычно - между тиснильным вальцом (гравированный стальной валец) и гладким стальным вальцом, который используют в качестве противовальца, под действием высокой температуры и давления, за счет чего пленка и нетканый материал соединяются друг с другом. Кроме того, ламинированные материалы, состоящие из нетканого материала и пленки, описанные выше, также можно изготавливать посредством термоламинирования, например - так, как описано в публикации ЕР 1784306 В1. В частности, термоламинирование является предпочтительным в случае очень тонких пленок, например - с поверхностной плотностью, равной 4 г/м2. Альтернативно, ламинированные материалы, состоящие из нетканого материала и пленки, описанные выше, также можно изготавливать посредством ультразвукового ламинирования (например, с использованием способа, разработанного компанией Hermann Ultraschall). Полученные ламинированные материалы, состоящие из нетканого материала и пленки, можно перерабатывать дальше известными способами.
Способ по настоящему изобретению за счет наложения исходных пленочных полотен друг на друга на нагревательном цилиндре обеспечивает значительное снижение числа дефектных участков и отверстий. Одновременно за счет частично расплавленного состояния исходные пленочные полотна соединяются друг с другом и проходят термическую обработку. Растягивание многослойного пленочного полотна, например - между нагревательным цилиндром и охлаждаемым межвальцовым зазором, приводит к снижению поверхностной плотности или толщины пленочного полотна, так что можно компенсировать вероятный недостаток, состоящий в большей поверхностной плотности, обусловленной использованием по меньшей мере двух исходных пленочных полотен. В целом, благодаря настоящему изобретению снижаются отходы тонких полимерных пленок и за счет этого вносится значительный вклад в сбережение и рациональное использование природных ресурсов.
Далее изобретение будет более подробно разъяснено на основании приведенного ниже примера его осуществления, который никоим образом не ограничивает настоящее изобретение.
ОПИСАНИЕ ПРИМЕРОВ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Пример
Исходные пленочные полотна изготовили стандартным способом экструзии с раздувом при температуре экструдера, равной 240°С, с использованием композиции согласно Таблице 1.
1 Сополимеры пропилена и этилена с 10 масс. % этилена.
2) 190°С/2,16 кг для LDPE и LLDPE и 230°С/2,16 кг для полипропилена.
Полученный раздувом рукав с поверхностной плотностью, равной 10,4 г/м2 (что соответствует толщине пленки, равной 11 мкм), разложили по плоскости и разрезали с обеих сторон, так что получилось два пленочных полотна. Оба исходных пленочных полотна согласно способу по настоящему изобретению подали к нагревательному цилиндру, как показано на Фиг. 1 для исходных пленочных полотен 1 и 2. Температура поверхности нагревательного цилиндра была равна 130°С. За счет этого оба исходных пленочных полотна нагрели так, что каждое из них перешло в частично расплавленное состояние. Затем полученное двухслойное пленочное полотно направили в охлаждаемый межвальцовый зазор (охлаждение производили водой с температурой, лежавшей в диапазоне от 10°С до 15°С). Вальцы, образующие охлаждаемый межвальцовый зазор, вращались с более высокой линейной скоростью, чем нагревательный валец, так что пленочное полотно растягивалось. Степень растяжения зависела от разности скоростей нагревательного вальца и межвальцового зазора. Двухслойное пленочное полотно растянули с тремя различными степенями растяжения, при этом были получены следующие значения поверхностной плотности пленочного полотна:
- степень растяжения 77%; кратность растягивания 1:1,43; поверхностная плотность 14,5 г/м2 (20,8:1,43);
- степень растяжения 83%; кратность растягивания 1:1,72; поверхностная плотность 12,1 г/м2 (20,8:1,72);
- степень растяжения 136%; кратность растягивания 1:2,08; поверхностная плотность 10,0 г/м2 (20,8:2,08).
При исследовании пленочного полотна с использованием CCD-камеры камера показала, что двухслойное пленочное полотно имело на 95% меньше отверстий, чем однослойное исходное пленочное полотно, полученное посредством экструзии с раздувом. Кроме того, пленка имела свойства (например, предел прочности при растяжении, прочность на разрыв, удлинение при разрыве, сопротивление проколу), одинаковые с пленками, полученными на предшествующем уровне техники, или превосходящие их.
1. Способ изготовления многослойного пленочного полотна из по меньшей мере двух исходных пленочных полотен, состоящих из термопластичного полимерного материала, причем каждое исходное пленочное полотно содержит по меньшей мере один низкоплавкий полимерный компонент и по меньшей мере один высокоплавкий полимерный компонент, где способ включает следующие стадии:
изготовление по меньшей мере двух исходных пленочных полотен посредством экструзии с раздувом, плоскощелевой экструзии или комбинации экструзии с раздувом и плоскощелевой экструзии;
пропускание по меньшей мере двух исходных пленочных полотен до их перехода в частично расплавленное состояние, в котором в каждом исходном пленочном полотне по меньшей мере один низкоплавкий полимерный компонент находится в жидком расплавленном состоянии, а по меньшей мере один высокоплавкий полимерный компонент не находится в жидком расплавленном состоянии, совместно через по меньшей мере один нагревательный валец; и
пропускание многослойного, частично расплавленного пленочного полотна через охлаждаемый межвальцовый зазор.
2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что по меньшей мере два исходных пленочных полотна являются одинаковыми или различными.
3. Способ по п. 1 или 2, отличающийся тем, что по меньшей мере два исходных пленочных полотна являются двумя исходными пленочными полотнами, изготовленными посредством экструзии с раздувом, при этом получают раздутый пленочный рукав, этот рукав плоско складывают, при необходимости разделяют с обеих сторон, и оба пленочных полотна по отдельности или совместно направляют к нагревательному вальцу.
4. Способ по любому из пп. 1-3, отличающийся тем, что каждое исходное пленочное полотно содержит от 15 масс. % до 85 масс. % низкоплавкого полимерного компонента и от 85 масс. % до 15 масс. % высокоплавкого полимерного компонента, в пересчете на 100 масс. % низкоплавкого и высокоплавкого полимерных компонентов.
5. Способ по любому из пп. 1-4, отличающийся тем, что каждое исходное пленочное полотно содержит по меньшей мере один полиэтилен в качестве низкоплавкого полимерного компонента и по меньшей мере один полипропилен в качестве высокоплавкого полимерного компонента.
6. Способ по любому из пп. 1-5, отличающийся тем, что каждое исходное пленочное полотно нагревают до температуры, лежащей на от 5°С до 20°С ниже температуры плавления кристаллита по меньшей мере одного высокоплавкого полимерного компонента.
7. Способ по любому из пп. 1-6, отличающийся тем, что вальцы, образующие охлаждаемый межвальцовый зазор, приводят в движение с более высокой скоростью, чем скорость по меньшей мере одного нагревательного вальца.
8. Способ по любому из пп. 1-7, отличающийся тем, что многослойное пленочное полотно растягивают между по меньшей мере одним нагревательным вальцом и охлаждаемым межвальцовым зазором, в частности с кратностью растягивания, равной по меньшей мере 1:1,2, предпочтительно по меньшей мере 1:1,5, более предпочтительно по меньшей мере 1:2.
9. Способ по любому из пп. 1-8, отличающийся тем, что многослойное пленочное полотно в охлаждаемом межвальцовом зазоре подвергают охлаждению до температуры, лежащей по меньшей мере на от 10°С до 30°С ниже температуры плавления кристаллита по меньшей мере одного низкоплавкого полимерного компонента каждого исходного пленочного полотна.
10. Способ по любому из пп. 1-9, отличающийся тем, что исходные пленочные полотна содержат наполнитель, в частности, в количестве, лежащем в диапазоне от 10 масс. % до 90 масс. %, предпочтительно от 20 масс. % до 80 масс. %, в пересчете на 100 масс. % каждого исходного пленочного полотна.
11. Способ по п. 10, отличающийся тем, что по меньшей мере одно исходное пленочное полотно является микропористым.
12. Способ по любому из пп. 1-11, отличающийся тем, что по меньшей мере одно исходное пленочное полотно в процессе его изготовления растягивают в машинном направлении или в поперечном направлении, или и в машинном, и в поперечном направлениях.
13. Многослойное пленочное полотно, изготовленное способом по любому из пп. 1-12.
14. Многослойное пленочное полотно по п. 13, отличающееся тем, что оно имеет поверхностную плотность, лежащую в диапазоне от 1 г/м2 до 30 г/м2, в частности от 5 г/м2 до 25 г/м2, предпочтительно от 7 г/м2 до 20 г/м2, более предпочтительно от 10 г/м2 до 20 г/м2.
15. Применение многослойного пленочного полотна по п. 13 или 14 в области гигиены или медицины, в частности для изготовления подложек (изнаночных слоев) в подгузниках, непромокаемых наматрасников или женских гигиенических прокладок.
