[发明专利]用于生产定向切膜带的方法和装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于生产定向切膜带的方法、用于完成该方法的 装置以及通过该方法获得的产品。

背景技术

切膜带，也称作薄膜带(film band)、条(strip)、切膜带(slit film tape)、酒椰带(raffia tape)、扁丝(tape yarn)。而单轴定向带 (mono-axially oriented tape)被定义为具有高的宽度-厚度比率的单向 定向热塑性产品。

由聚烯烃例如聚丙烯(PP)、高密度聚乙烯(HDPE)和线性低密 度聚乙烯(LLDPE)以及其他类似的聚合物材料制成的切膜带，广为 人知并有多种应用。主要的应用范围包括编织袋、大的工业麻布袋和 包装袋、土地织物(geo-textiles)、绳索和细绳以及各种工业织物。

切膜带可由挤压浇注(cast)的平的或管状的(吹塑)薄膜制成。 对于某些类型的薄切膜带丝，吹塑薄膜是最好的。大多数切膜带由挤 塑薄膜(cast films)制成。通常，切膜带是这样形成的：切开挤出的 薄膜片材，接着用两种公知工艺(将单捆的切膜一起拉伸或者在几组/ 捆的条中单独拉伸)中的一种将其拉伸。

多级拉伸的实例可以参见文献US4,113,935，其涉及用于生产低收 缩薄膜带的工艺。在该方法中，在切膜带中所需的定向通过一系列具 有渐增的速度和渐增的温度的滚筒实现。在已经将切膜带在机器方向 上拉伸之后，切膜带会在一组加热滚筒上被再加热，并且在一组冷却 滚筒上冷却，以减少剩余收缩。文献US4,113,935中的多级拉伸工艺 很少使用，尽管如此，其主要用于低收缩率切膜带。大多数切膜带通 过单级拉伸制成。

使用多捆切膜带的方法和设备可以参见WO 2006/037571。按照这 种方法，在拉拔(draw)工艺之前，将这组切膜带(条)分为几个切 膜带的子组，然后分别对该子组进行高速拉拔。然而，这种方法需要 新的昂贵的设备。

上述方法不应与采用传统的较低成本的设备、将所有切膜带一起 作为单个组进行拉伸的工艺相混淆。

现有技术的传统单级制造设备和方法包括以下如图1所示的工 艺。

通常，熔融的聚烯烃通过适当的挤出模具挤压以形成所需厚度的 片材，该片材由如同水淬或冷铸铁滚筒的设备进行适当地冷却。然后， 基本上无定形的片材在张力下传送至适当的切割设备，以被切割为薄 膜带。切膜带通过在加热的状态下在纵向上拉拔而被单轴地定向，以 得到可以根据定向比(有时也称为拉拔或拉伸比)定义的切膜带。 因此，现有技术提供的方法包括：

通过模具挤压出熔融聚合物；

在冷却设备中对该熔融聚合物同时进行淬火(quench)和熔化 拉拔(melt-drawing)，以形成薄膜片材；

将该薄膜片材切割为多个较窄的切膜带；

通过使切膜带穿过温度仅低于切膜带的软化温度的加热介质 而在高温下拉伸；

对定向切膜带进行退火和冷却；

缠绕切膜带。

由于聚合物、技术以及市场需求的提高，因而切膜带拉伸生产线 的处理速度一直在提高。五十年前，最高的操作速度约为240m/min， 然而根据材料处方(聚合物和添加剂)以及最终产品(即切膜带)的 规范，如今用于处理切膜带的传统设备可以在高达450m/min的速度 工作。

在拉拔或拉伸工艺过程中，未拉伸的切膜带通过干烤箱加热至仅 低于软化温度的温度。随着处理速度的提高，为了提高停留时间 (residential time)，干烤箱的长度也从约4米增加至约6米。然而， 干烤箱的长度受到实际限制，这取决于烤箱中不受支撑的切膜带长度 的处理。因此，现有技术方法的基本方法学是遵循于在高温下进行单 级或多级拉伸的工艺，并且受限于在450m/min的最高速度下操作， 当处理速度提高至超过450m/min时，这会导致多种缺点。

此外，本领域技术人员公知的是，当处理速度提高时，在拉伸过 程中单个切膜带断裂的倾向增加。切膜带通常“穿”(thread)回，该 工艺一直继续而不会产生大的中断，但在可以由操作员穿回之前的断 裂的切膜带变为废料，并且因此降低了机器效率并产生了无用的废料。

在高于450m/min的情况下，单个切膜带断裂的倾向增加超过可 接受的限制，有时导致操作的完全停工并造成生产损失以及增加浪费。