Способ и аппаратура для однородного растяжения термопластичной пленки и полученные таким образом продукты

Способ и аппаратура для однородного растяжения термопластичной пленки и полученные таким образом продукты

Иллюстрации

Показать все

Реферат

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ

Изобретение относится к способу однородного растяжения термопластичной пленки, с регулированием таким образом толщины пленки, подвергнутой растяжению, и приданием ей желательных механических свойств.

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

Существуют три широко известных способа растяжения термопластичных пленок. Один называется ориентацией в продольном направлении (ОПрН), и он включает растяжение пленки между двумя парами валков. Пленку зажимают в зазорах первой пары валков, которые движутся при относительно малой скорости, и второй пары валков, расположенной на технологической схеме после первой пары, которые двигаются при более высокой скорости в сопоставлении с первой парой. Вследствие различия в скоростях движения пленка между парами валков должна либо растягиваться, либо разрываться, чтобы обеспечить соответствие и различия скоростей. Соотношение скоростей валков в грубом приближении будет определять величину, на которую пленка будет растягиваться. Например, если первая пара движется со скоростью 100 футов в минуту (фут/мин), а вторая пара движется со скоростью 300 фут/мин, то тогда в грубом приближении пленка будет растягиваться до величины, в три раза превышающей ее первоначальную длину. В способе ОПрН пленку подвергают растяжению только в продольном направлении (ПрН). Способ растяжения ОПрН используют для создания ориентированной пленки или микропористой пленки, например, если пленка содержит диспергированный неорганический наполнитель, который при растяжении создает микропористость. Микропоры, образованные в микропористой пленке, подвергнутой растяжению по способу ОПрН, имеют тенденцию к приобретению овальной формы и являются относительно крупными, например, имея размеры вплоть до 1,5 мкм по длинной оси. Ранним примером растяжения или ориентации микропористой пленки для улучшения прохождения газа и паров влаги при использовании валков с различными скоростями является патент США 3832267, который был выдан в 1974 году. Данный патент '267 также описывает и второй способ растяжения, который называется растяжением в раме. В наиболее простом представлении способ растяжения в раме включает захват сторон пленки и растяжение ее в боковом направлении. В течение многих лет это был единственный способ растяжения пленки в боковом направлении или в поперечном направлении (ПпН). Для способа растяжения в раме имелась тенденция к его замедленному осуществлению, и поскольку усилия концентрировались на краях пленки, зачастую пленка однородному растяжению не подвергалась. В патенте США 4704238 описывают аппаратуру для растяжения в раме, включающую зону предварительного нагревания и зону растяжения с последующей зоной термической усадки для облегчения растяжения предварительно сформованной пленки, полученной по способам экструдирования с раздувом или полива из раствора. В данном патенте '238 термопластичная пленка содержит неорганические наполнители, такие как карбонат кальция, который в случае растяжения по способу растяжения в раме и/или термического отпуска приводит к получению микропористой пленки. Еще одним примером растяжения ОПрН для полимерной пленки и многослойной пленки является документ ЕР 848663, где экструдированный пленочный продукт сначала можно охладить, а затем после этого нагреть и подвергнуть растяжению до получения проницаемого по газу пленочного продукта. В дополнение к этому, экструдированную пленку можно подвергнуть растяжению непосредственно после экструдирования до того, как ее охладят.

Третий способ растяжения включает пошаговое растяжение термопластичной пленки. Данный способ описывается в ранней патентной литературе, например, патентах США 4153751, 4116892, 4289832 и 4438167. В практике данного способа пленка движется между желобчатыми и зубчатыми валками. Тогда, когда валки будут сведены вместе, желобки или зубья на валках будут формировать взаимозацепление без соприкосновения, и тогда, когда пленку будут пропускать между валками, она будет подвергаться растяжению. Пошаговому растяжению свойственно преимущество, заключающееся в обеспечении растяжения пленки в результате множества мелких приращений, которые однородно распределены по всей поверхности пленки. В результате это приводит к получению пленки, подвергнутой растяжению более однородно, что не всегда наблюдается в случае растяжения ОПрН и почти никогда не встречается в случае растяжения в раме. Пошаговое растяжение делает возможным растяжение пленки в вариантах ПрН, ПпН и под углом или любой комбинации данных трех направлений. Глубина, до которой входят в зацепление формирующие взаимозацепление зубья, определяет степень растяжения. Зачастую данный пошаговый способ растяжения просто обозначают как ПпН, ПрН или ПпН/ПрН. Что касается пошагового растяжения термопластичных пленок и ламинатов, то в этой связи было выдано несколько патентов США. Ранним примером современного уровня патентной литературы, в котором описывают способ пошагового растяжения пленки, является патент США 5296184. Другие близкие патенты, относящиеся к пошаговому растяжению термопластичных пленок и ламинатов, включают патенты США №№ 6265045, 6214147, 6013151, 5865926, 5861074, 5851937, 5422172 и 5382461.

Приведенное выше краткое описание методик растяжения и аппаратуры для получения полимерной пленки, подвергнутой ориентированию или растяжению, иллюстрирует усилия, которые были приложены для получения пленочных продуктов, обладающих желательными эстетическими и механическими свойствами. Несмотря на данные усилия, работа по улучшению известных способов получения термопластичных пленок и их ламинатов в целях изготовления качественных продуктов, обладающих улучшенными свойствами, не прекращается. Кроме того, продолжаются работы по улучшению аппаратуры для получения термопластичной пленки, подвергнутой ориентированию или растяжению, без значительных затрат капиталовложений. Исключительно желательной целью было бы достижение улучшений при экономии затрат капиталовложений и эксплуатационных расходов, но тем не менее при получении качественных продуктов.

КРАТКОЕ ИЗЛОЖЕНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Данное изобретение относится к способу получения подвергнутой растяжению термопластичной пленки, демонстрирующей по существу однородную толщину при улучшенных механических свойствах. Способ включает экструдирование термопластичного экструдата в виде полотна в его расплавленном состоянии и размещение валков с различными скоростями для охлаждения пленки до ее твердого состояния и растяжение пленки между валками с получением подвергнутой растяжению пленки, демонстрирующей по существу однородную толщину.

Для того чтобы добиться достижения целей и преимуществ данного изобретения, в соответствии с его принципами было признано критичным расположение второго валка на технологической схеме после первого охлаждающего валка, обеспечивая получение интервала растяжения или зазора между валками, не превышающего 1 дюйма между валками (здесь и далее в настоящем документе называемого просто «коротким зазором (интервалом)»), для растяжения пленки. Было обнаружено, что, если короткий зазор выдержан не будет, то тогда термопластичные пленочные продукты, обладающие желательными механическими свойствами и эстетикой, получаться не будут. Например, соответствующие данному изобретению аппаратура и способ, характеризующиеся наличием короткого зазора, делают возможным получение пленочных продуктов, у которых толщина или калибр выдерживаются по существу однородными. Данное регулирование толщины пленки устраняет возникновение того, что в промышленности называют «тигровыми полосами», которые представляют собой визуальное свидетельство неоднородности по толщине, что делает пленку несколько неприглядной и нежелательной с точки зрения эстетики, в особенности потому, что пленочные продукты используют при изготовлении одежды, где неприглядность является нежелательной. В дополнение к этому, желательными являются пленочные продукты, у которых для того, чтобы получать продукты, пригодные для использования, требуется выдерживать величины модуля упругости и предела прочности при растяжении.

Желательные цели данного изобретения достигаются в результате использования остаточного тепла экструдирования в ходе пленкообразования для облегчения упрочнения непосредственно после экструдирования пленки. Однако, данная желательная экономия тепловой энергии необязательно будет в результате приводить к получению удовлетворительного продукта, если только для растяжения пленки не будет использоваться короткий зазор. Экспериментальные данные в подробных рабочих примерах данного изобретения, описанного здесь и далее в настоящем документе, иллюстрируют практику данного изобретения и получение желательных результатов.

Данное изобретение делает возможным превращение обычно используемой линии экструдирования отлитого изделия в линию переработки по способу ОПрН без затрат капиталовложений для обычно используемого оборудования ОПрН. В дополнение к этому, настоящее изобретение уменьшает затраты энергии, поскольку исключается дополнительная стадия нагревания охлажденного полотна в обычном способе растяжения ОПрН.

Данное изобретение также делает возможным получение полимерной пленки при использовании обычной линии экструдирования отлитого изделия при уровне скорости, превышающем ограничения для экструдера. Например, одно ограничение для скорости, при которой можно проводить экструдирование термопластичных полимеров, заключается в начале резонанса при вытяжке экструдата в тот момент, когда экструдат будет покидать экструзионную головку. Если конкретный экструдер может обеспечить получение экструдата при максимальной скорости 1000 линейных футов в минуту без резонанса, то тогда данное изобретение делает возможным растяжение получаемого в результате продукта без возникновения резонанса при вытяжке экструдата для того, чтобы получить на намоточном устройстве 2000, 3000, 4000 или даже более линейных футов в минуту (фут/мин). Таким образом, в данном варианте реализации изобретения скорость (V₁) экструдата является несколько меньшей той, при которой наступает начало резонанса при вытяжке экструдата в экструдированном полотне. Пленку, экструдированную при V₁, характеризующуюся определенной первоначальной толщиной, после этого подвергают растяжению при коротком интервале растяжения со скоростью (V₂), кратность которой скорости V₁ находится в диапазоне вплоть до приблизительно 4, то есть приблизительно от 2 до 4, или более. Получающийся в результате пленочный продукт характеризуется толщиной, которая составляет величину, меньшую толщины первоначальной экструдированной пленки в число раз, определяемое соответствующими соотношениями, например, в диапазоне приблизительно от 2 до 4 или более. В соответствии с этим, при использовании способа и аппаратуры данного изобретения при высоких скоростях в диапазоне от 2000 до 4000 фут/мин или более можно получать коммерчески приемлемые тонкие пленки, характеризующиеся однородной толщиной, по существу меньшей 1 мила, например, находящейся в диапазоне от 0,4 до 0,6 мила.

Говоря вкратце, с точки зрения состава термопластичные пленочные продукты содержат полимер, состоящий из полиолефина, сложного полиэфира, найлона и смесей или продуктов совместного экструдирования двух или более таких полимеров. Если желательным будет являться микропористый пленочный продукт или ламинат, то тогда термопластичный экструдат будет содержать диспергированную фазу порообразующих частиц, которые могут представлять собой неорганический наполнитель или органические частицы. В зависимости от полимера и степени микропористости, желательной для получения проницаемости по газу, температура пленки в коротком интервале между валками находится в диапазоне от 20 до 100°С.

Одна из целей изобретения заключается в получении пленочного продукта, характеризующегося высоким модулем упругости, позволяющим работать с ним, и пределом прочности при растяжении, подходящим для получения мягкости. В качестве термопластичного экструдата также возможно использование и эластомерных полимеров, в том числе металлоценовых полимеров, включая продукты сополимеризации этилена и альфа-олефинового сомономера, такого как бутен, гексен или октен.

Изобретение также относится к аппаратуре для получения подвергнутой растяжению термопластичной пленки, включающей экструдер для экструдирования термопластичного экструдата и валки с различными скоростями, охлаждающие пленку и формирующие зазор между валками, не больший 1 дюйма, для растяжения пленки с получением пленки, характеризующейся однородной толщиной по калибру. Охлаждающий валок может включать металлический валок для тиснения или гладкий хромированный валок, обычно в комбинации с опорой в виде резинового валка или металлического валка, что позволяет добиться получения желательных свойств и эстетики пленки, таких как тканеподобная поверхность с нанесенным тиснением, матированная поверхность или другие текстуры. Опорный валок взаимодействует с охлаждающим валком с получением зазора для приема расплавленного полотна и облегчения растяжения. Подобным же образом второй валок, который движется при окружной скорости, превышающей соответствующую характеристику для охлаждающего валка, для облегчения растяжения в коротком интервале может взаимодействовать с другим опорным валком, формируя второй зазор для приема пленки из первого зазора. Обычно второй валок является металлическим валком, а опорный валок является резиновым валком.

Аппаратуру для получения короткого зазора можно объединять с валками для пошагового растяжения, которые для подвергнутой растяжению пленки обеспечивают проведение дополнительной обработки в виде ее пошагового растяжения. Пошаговое растяжение пленки приводит к модифицированию механических свойств пленки, которые были получены в результате растяжения пленки в коротком интервале. Например, модифицирования различных текстур и эстетики можно добиться в результате проведения дополнительного пошагового растяжения, которое оказывает воздействие на скорость прохождения водяного пара (СПВП) и проницаемость по воздуху для пленки. Валки для пошагового растяжения обычно состоят из первой секции и второй секции для пошагового растяжения пленки в первом направлении (ПрН) с последующим пошаговым растяжением во втором направлении (ПпН), предпочтительно по существу перпендикулярном по отношению к ПрН.

Следующие далее подробное описание и примеры иллюстрируют способ получения термопластичных пленочных продуктов данного изобретения и аппаратуру. В свете данных примеров и данного подробного описания специалисту в соответствующей области техники станет очевидным то, что без отклонения от объема изобретения возможно получение его вариаций. Кроме того, при обращении к подробному описанию дополнительно будут поняты и другие выгоды, преимущества и цели данного изобретения.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

Данное изобретение дополнительно будет понято при обращении к чертежам, в числе которых:

фиг.1 представляет собой схематическое изображение встроенного в единую технологическую линию способа экструдирования с растяжением ОПрН и пошаговым растяжением, обеспечивающего получение пленки или пленочного ламината данного изобретения при использовании короткого интервала растяжения «х»;

фиг.2 представляет собой вид в поперечном сечении, полученный в плоскости 2-2 фиг.1, иллюстрирующий в схематической форме формирующие взаимозацепление валки;

фиг.3 представляет собой схематическое изображение альтернативной формы аппаратуры для растяжения ОПрН при наличии короткого интервала «х»;

фиг.4 представляет собой полученную по методу СЭМ микрофотографию для неподвергнутой растяжению пленки из примера I-O;

фиг.5 представляет собой полученную по методу СЭМ микрофотографию для подвергнутой растяжению пленки из примера I-А;

фиг.6 представляет собой полученную по методу СЭМ микрофотографию для подвергнутой растяжению пленки из примера I-В;

фиг.7 представляет собой полученную по методу СЭМ микрофотографию для подвергнутой растяжению пленки из примера I-С;

фиг.8 представляет собой полученную по методу СЭМ микрофотографию для подвергнутой растяжению пленки из примера I-D;

фиг.9 представляет собой полученную по методу СЭМ микрофотографию для подвергнутой растяжению пленки из примера II-А;

фиг.10 представляет собой полученную по методу СЭМ микрофотографию для подвергнутой растяжению пленки из примера II-В;

фиг.11 представляет собой полученную по методу СЭМ микрофотографию для подвергнутой растяжению пленки из примера II-С;

фиг.12 представляет собой полученную по методу СЭМ микрофотографию для подвергнутой растяжению пленки из примера III-А;

фиг.13 представляет собой полученную по методу СЭМ микрофотографию для подвергнутой растяжению пленки из примера III-В;

фиг.14 представляет собой схематическое иллюстративное сравнительное изображение для примеров V-A - V-D.

ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Одна цель данного изобретения заключается в превращении обычно используемой линии экструдирования литьевого изделия с получением подвергнутого растяжению ОПрН термопластичного пленочного продукта без затрат капиталовложений для оборудования ОПрН, которое обычно используют для проведения переработки по способу ОПрН. В дополнение к этому, цель настоящего изобретения заключается в экономии денежных средств и энергии при получении термопластичных пленочных и ламинатных продуктов. Цель данного изобретения также заключается в упрощении переработки и растяжения термопластичной пленки в результате исключения дополнительных стадий, таких как нагревание холодного полотна в обычном способе ОПрН. Цель данного изобретения также заключается в получении термопластичной пленки при уровне скорости, превышающем ограничения для экструдера. Одна из выгод данного изобретения заключается в получении подвергнутой растяжению термопластичной пленки, демонстрирующей по существу однородную толщину и желательные механические свойства, такие как предел прочности при растяжении, ударная вязкость и модуль упругости. В соответствии с изобретением получают термопластичные пленки и ламинаты, которые являются желательными с точки зрения эстетики, то есть характеризуются внешним видом и восприятием на ощупь, подобными тем, что и у ткани. Также получают и микропористые пленочные продукты, характеризующиеся значительными скоростями прохождения водяного пара.

Вышеупомянутые цели и выгоды данного изобретения достигаются в случае варианта фиг.1, которая демонстрирует встроенную в единую технологическую линию систему ламинирования при экструдировании пленки с растяжением ОПрН и необязательно секцией валков со встречно-гребенчатой структурой ПпН + ПрН. Обычно используемая система экструдирования пленки включает экструдер 21 и экструзионную головку 22. Термопластичное полотно 26 экструдируют в его расплавленном состоянии из экструзионной головки 22 после воздушного шабера 23 в зазор, который образуют резиновый валок 25 и металлический валок 24. Если желательным будет являться ламинат, образованный из нетканого материала и пленки, то тогда на полотно 26 будут подавать нетканый материал 20. Поверхность резинового валка 25 обычно охлаждают в результате его частичного погружения в водный резервуар, который не показан. Пленку 26 охлаждают при помощи воздушного шабера 23 фиг.1 или при помощи воздушного шабера 33 и вакуумной камеры 34, которая действует в соединении с экструзионной головкой 35 и металлическими валками 36, 37, как это продемонстрировано в альтернативном варианте реализации фиг.3. Металлическим валком 24 могут являться валок с выгравированным узором или гладкий хромированный валок, предназначенные для получения либо пленки с нанесенным тиснением, либо гладкой пленки, и ее охлаждают до специфической температуры после прохождения через зазор между металлическим валком 24 и резиновым валком 25. Металлический валок выступает в роли охлаждающего валка, который обычно контролируемо выдерживают при температуре (Т₁) для приема и охлаждения полотна до его молекулярно ориентируемого и растяжимого состояния. Второй валок 27 также обычно выдерживают при температуре (Т₂), которая равна или меньше Т₁. Температуры Т₁ и Т₂ выдерживают на уровнях, зависящих от требуемых свойств пленки, и обычно они находятся в диапазоне от приблизительно температуры стеклования (Tg) до температуры плавления (Tm) полимера, присутствующего с наибольшей концентрацией в пленке. Пленку подвергают однородному растяжению в интервале между валками х при температуре растяжения в диапазоне от Т₁ до Т₂, при скорости в диапазоне от V₁ до V₂ с получением подвергнутой растяжению термопластичной пленки, демонстрирующей по существу однородную толщину.

Термопластичное полотно 26 получают гладким или с нанесенным тиснением и охлаждают до определенной конкретной температуры после прохождения через металлический валок 24, который обычно контролируемо выдерживают при температуре Т₁ в диапазоне от Tg до Tm основного полимера (например, в диапазоне 70-160°F для полиолефиновых составов из ПЭ, ЛПЭНП, ПЭВП или ПП), и отслаивают в результате пропускания через еще один металлический валок 27, который обычно контролируемо выдерживают при температуре Т₂, равной или меньшей Т₁ в зависимости от требуемого свойства пленки. В данный момент пленку 29 формуют и охлаждают и ее будут перепускать далее по технологической схеме, где ее можно будет сматывать в форму рулона для различных сфер применения. Если желательным будет являться пошаговое растяжение, то тогда пленку 26, подвергнутую растяжению ОПрН, будут пропускать через формирующие взаимозацепление валки 40, 41 и 42, 43 для растяжения ПрН и ПпН, соответственно. Можно добавить резиновый валок 28 для получения еще одного зазора с металлическим валком 27. Данный зазор, формируемый резиновым валком 28 и металлическим валком 27, можно регулировать в горизонтальном или вертикальном направлениях с получением интервала х по отношению к зазору металлического валка 24. Интервал между металлическими валками 24 и 27 находится в диапазоне от 0,005" до 1", и металлический валок 27 обычно движется быстрее, чем металлический валок 24, приблизительно в 1,5-5 раз. Соотношение между выраженными в футах в минуту скоростями металлического валка 27 и металлического валка 24 определяют как степень растяжения. Короткий интервал «х» между валками определяют как наименьшее расстояние между окружностями охлаждающего валка 24 и второго валка 27. Данное расстояние измеряют непосредственно при использовании калиберного щупа, который является легкодоступным.

Интервал между валками составляет величину, не большую 1 дюйма, более предпочтительно находящуюся в диапазоне от приблизительно 0,005 до приблизительно 0,05 дюйма, обычно равную приблизительно 0,01 дюйма. Соотношение между V₂ и V₁ составляет степень растяжения в диапазоне от приблизительно 1,25:1 до приблизительно 4:1. Предпочтительно охлаждающий валок является металлическим валком, таким как валок для тиснения, который взаимодействует с опорным валком с получением первого зазора для приема полотна экструдата. Если желательными будут являться пленки без нанесенного тиснения или гладкие пленки, то тогда охлаждающим валком будет являться гладкий хромированный валок. Второй металлический валок взаимодействует с еще одним опорным валком (обычно резиновым) с получением второго зазора для приема упомянутой пленки из упомянутого первого зазора. Вместе с упомянутым охлаждающим валком могут быть использованы вакуумная камера или воздушный шабер.

А. Термопластичные полимеры для пленки или ламинатов

Если желательным будет являться микропористый пленочный продукт, то тогда термопластичным экструдатом будет являться термопластичный полимер, включающий диспергированную фазу порообразующих частиц, выбираемых из группы, состоящей из неорганического наполнителя и органического материала, а подвергнутая растяжению термопластичная пленка будет являться микропористой, характеризующейся определенной величиной скорости прохождения водяного пара (СПВП) и являющейся непроницаемой для прохождения жидкости. Достигается величина СПВП, превышающая приблизительно 1000 г/м²/день в соответствии с документом ASTM E96(E), предпочтительно превышающая величину, находящуюся в диапазоне приблизительно от 1000 до 4000 г/м²/день в соответствии с документом ASTM E96(E). В более широком плане термопластичный экструдат содержит полимер, где упомянутый полимер выбирают из группы, состоящей из полиолефина, сложного полиэфира, найлона и смесей или продуктов совместного экструдирования двух или более таких полимеров. Предпочтительно полиолефин выбирают из группы, состоящей из полиэтилена (ПЭ), полипропилена (ПП), их сополимеров и их смесей, где полиолефин включает диспергированную фазу порообразующих частиц, выбираемых из группы, состоящей из неорганического наполнителя и органического материала, и упомянутая подвергнутая растяжению термопластичная пленка является микропористой. Частицы порообразующего наполнителя выбирают из группы, состоящей из карбоната кальция, сульфата бария, диоксида кремния, талька и слюды.

В случае использования для получения пленочного или микропористого продукта вышеупомянутого типа полиолефинов, то есть ПЭ, ПП, ЛПЭНП, ПЭНП или ПЭВП, температура пленки в упомянутом интервале между валками будет находиться в диапазоне приблизительно от 20 до 100°С (от 68 до приблизительно 212°F), обычно в диапазоне приблизительно от 30 до 80°С (от 86 до 176°F). Температура упомянутого второго валка находится в диапазоне от приблизительно 21 до 82°С (от 70 до 180°F). Температуру растяжения регулируют при помощи охлаждающего валка, а второй валок контролируемо поддерживает Т₂ на уровне температуры окружающей среды или более высокой температуры, что позволяет выдерживать пленку в ее молекулярно ориентируемом и растяжимом состоянии. Другими словами, Т₂ выдерживают равной или меньшей Т₁. Можно получить пленку, характеризующуюся соотношением между прочностью при растяжении ПрН при относительном удлинении 25% и прочностью при растяжении ПпН при относительном удлинении 25%, большим 2, что придает ей модуль упругости, позволяющий работать с полотном, и предел прочности при растяжении ПпН, соответствующий получению мягкости.

Возможно использование и других термопластичных полимеров, которые являются эластомерными. Эластомерные полимеры выбирают из группы, состоящей из сополимеров поли(этилен-бутен), поли(этилен-гексен), поли(этилен-октен), поли(этилен-пропилен), поли(стирол-бутадиен-стирол), поли(стирол-изопрен-стирол), поли(стирол-этилен-бутилен-стирол), поли(сложный эфир-простой эфир), поли(простой эфир-амид), поли(этилен-винилацетат), поли(этилен-метилакрилат), поли(этилен-акриловая кислота), поли(этилен-бутилакрилат), полиуретана, поли(этилен-пропилен-диен) и этиленпропиленового каучука. Данный класс каучукоподобных полимеров в настоящем документе в общем случае называют полиолефинами, полученными с использованием катализаторов с одним активным центром. Наиболее предпочтительные катализаторы на современном уровне техники известны под наименованием металлоценовых катализаторов, при использовании которых этилен, пропилен, стирол и другие олефины можно полимеризовать с бутеном, гексеном, октеном и тому подобным с получением эластомеров, подходящих для использования в соответствии с принципами данного изобретения. Эластомерный полимер также может содержать частицы порообразующего неорганического наполнителя, которые при растяжении придают упомянутой пленке микропористость. Можно получить подвергнутую растяжению термопластичную пленку, характеризующуюся толщиной порядка величины в диапазоне от приблизительно 0,25 до приблизительно 10 милов (приблизительно от 6 до 250 г/м²), предпочтительно приблизительно от 0,25 до 2 милов (приблизительно от 6 до 50 г/м²).

Предпочтительный термопластичный экструдат содержит от приблизительно 30% до приблизительно 45% (мас.) линейного полиэтилена низкой плотности (ЛПЭНП) или полипропилена (ПП), от приблизительно 1% до приблизительно 10% (мас.) полиэтилена низкой плотности (ПЭНП) и от приблизительно 40% до приблизительно 60% (мас.) частиц наполнителя - карбоната кальция. Состав дополнительно может включать компонент, выбираемый из группы, состоящей из полиэтилена высокой плотности (ПЭВП), диоксида титана и их смесей. Термопластичный экструдат может представлять собой полученную в результате совместного экструдирования структуру, состоящую из одного или нескольких слоев различных составов, таких как один или несколько слоев полимера, выбираемого из группы, состоящей из полипропилена, ЛПЭНП, ПЭНП и их смесей.

Как утверждалось выше, в соответствии с принципами данного изобретения можно получить как пленки с нанесенным тиснением, так и гладкие пленки. В случае пленки с нанесенным тиснением зазор между валками образуют металлический валок для тиснения и резиновый валок. Усилие сжатия между валками приводит к получению пленки с нанесенным тиснением, характеризующейся желательной толщиной порядка величины в диапазоне от приблизительно 0,25 до приблизительно 10 милов. Валки, которые имеют полированную хромированную поверхность, приводят к получению гладкой пленки. Вне зависимости от того, будет ли пленка являться пленкой с нанесенным тиснением или гладкой пленкой, при пошаговом растяжении с высокими скоростями будут получать микропористые пленочные продукты, характеризующиеся высокой скоростью прохождения водяного пара (СПВП) в пределах приемлемого диапазона приблизительно от 1000 до 4000 г/м²/день. При использовании нетканых волокнистых полотен можно получить ламинаты, включающие микропористую пленку. Нетканое волокнистое полотно может включать волокна полиэтилена, полипропилена, сложных полиэфиров, вискозы, целлюлозы, найлона и смеси таких волокон. Для нетканых волокнистых полотен был предложен ряд определений. Волокна обычно представляют собой штапельное волокно или непрерывное волокно. Нетканые материалы обычно называют материалами, полученными по способу с эжектированием высокоскоростным потоком воздуха, способу кардного прочеса, способу выдувания из расплава и тому подобному. Волокна или элементарные нити могут быть двухкомпонентными для облегчения сцепления. Например, возможно использование волокна, включающего оболочку и сердцевину из различных полимеров, таких как полиэтилен (ПЭ) и полипропилен (ПП); или могут быть использованы смеси волокон ПЭ и ПП. В соответствии с использованием в настоящем документе выражение «нетканое волокнистое полотно» используют в его общем смысле для определения в общем случае плоскостной структуры, которая является относительно плоской, гибкой и пористой и состоит из штапельного волокна или непрерывного волокна. Для ознакомления с подробным описанием нетканых материалов обратитесь к работе Nonwoven Fabric Primer and Reference Sampler, E. A. Vaughn, Association of the Nonwoven Fabrics Industry, 3d Edition (1992).

В предпочтительной форме микропористый ламинат использует пленку, характеризующуюся толщиной или калибром в диапазоне приблизительно от 0,25 до 10 милов (массой в диапазоне от 6 до 250 г/м²), и в зависимости от варианта использования толщина пленки будет варьироваться и наиболее предпочтительно в полезных сферах применения будет иметь порядок величины в диапазоне приблизительно от 0,25 до 2 милов. Нетканые волокнистые плотна ламинированного листа обычно характеризуются массой в диапазоне приблизительно от 5 г/ярд² до 75 г/ярд², предпочтительно от приблизительно 20 до приблизительно 40 г/ярд². Композит или ламинат можно подвергать пошаговому растяжению в поперечном направлении (ПпН) с получением композита, подвергнутого растяжению ПпН. Кроме того, за растяжением ПпН может следовать растяжение в продольном направлении (ПрН) с получением композита, который будет подвергнут растяжению в направлениях как ПпН, так и ПрН. В соответствии с вышеизложенным микропористую пленку или ламинат можно использовать во многих различных сферах применения, таких как детские подгузники, детские тренировочные брюки, менструальные прокладки и одежда и тому подобное, когда необходимыми являются возможность прохождения водяного пара и воздуха, а также характеристики непроницаемости по жидкости.

В. Растяжные машины для микропористых пленки и ламинатов

Для растяжения пленки или ламината, образованного из нетканого волокнистого полотна и пленки, формуемой с приданием микропористости, могут быть использованы несколько различных растяжных машин и методик. Данные ламинаты, образованные из нетканых кардных волокнистых полотен из штапельного волокна или нетканых волокнистых полотен, полученных по способу с эжектированием высокоскоростным потоком воздуха, можно подвергнуть растяжению при использовании растяжных машин и методик, описываемых следующим образом:

1. Растяжная машина с диагональным взаимозацеплением

Растяжная машина с диагональным взаимозацеплением состоит из пары элементов, подобных зубчатым колесам с левыми и правыми косыми зубьями, на параллельных валах. Валы располагаются между двумя боковыми пластинами машины, при этом нижний вал располагается в неподвижных подшипниках, а верхний вал располагается в подшипниках деталей, подвижных в вертикальном направлении. Подвижные детали можно регулировать в вертикальном направлении при использовании клиновидных элементов, приводимых в действие регулировочными винтами. Выдвигание или вдвигание клиньев при помощи винтов будут соответствующим образом перемещать деталь, подвижную в вертикальном направлении, вверх или вниз для дополнительного зацепления или расцепления зубьев верхнего формирующего взаимозацепление валка и нижнего формирующего взаимозацепление валка, подобных зубьям зубчатого колеса. Микрометры, установленные на боковых рамах, выполняют функцию указания глубины зацепления зубьев у формирующего взаимозацепление валка.

Для надежного удерживания подвижных деталей в их нижнем положении зацепления по отношению к регулировочным клиньям используют пневматические цилиндры, позволяющие противодействовать направленной вверх силе, возникающей в материале, подвергаемом растяжению. Данные цилиндры также можно отвести назад для расцепления верхнего и нижнего валков, формирующих взаимозацепление друг с другом, в целях заправки формирующего взаимозацепление оборудования материалом или в связи со срабатыванием контура цепи безопасности, которая будет размыкать все точки зазоров в машине в случае ее активирования.

Для приведения в движение стационарного валка, формирующего взаимозацепление, обычно используют средства привода. Если для верхнего валка, формирующего взаимозацепление, должна будет иметься возможность расцепления для целей заправки машины материалом или по причинам, связанным с техникой безопасности, то тогда предпочтительным будет использование устройства с беззазорной зубчатой передачей между верхним и нижним валками, формирующими взаимозацепление, что обеспечит при повторном зацеплении попадание зубьев одного формирующего взаимозацепление валка всегда между зубьями другого формирующего взаимозацепление валка, и возникновение потенциально приводящего к повреждению физического контакта между головками зубьев, формирующих взаимозацепление, будет предотвращено. Если формирующие взаимозацепление валки должны будут оставаться в постоянном зацеплении, то тогда верхний формирующий взаимозацепление валок обычно не должен будет иметь привода. Приведение в движение можно будет осуществить через материал, подвергаемый растяжению, от формирующего взаимозацепление валка, имеющего привод.

Валки, формирующие взаимозацепление, очень сильно напоминают косозубые зубча