Склад мононитки, що розщіплюється, для щіток мийних машин та спосіб виробництва такої мононитки

Изобретение относится к производству синтетических нитей из смесей (композиций) полимеров, более конкретно оно касается производства расщепляющихся мононитей, используемых в изготовлении щеток машин, предназначенных для мойки автомобилей и других транспортных средств. Наиболее близким по составу и технологии переработки к предлагаемой смеси (полимерной композиции) является состав расщепляющейся мононити для щеток, содержащий два полиолефина: 10 - 90мас.% полиэтилена высокого давления с плотностью ниже 0,930г/см3 и индексом расплава 0,4 - 4,0г/10мин и 10 90мас.% полиэтилена низкого давления с плотностью ниже 0,930г/см3 и индексом расплава 0,5 - 4,0г/10 мин [1]. Технология получения этой нити заключается в том, что смесь полимеров упомянутого выше состава экструдировали при температуре расплава 190°, сформированные монофиламенты охлаждали водой, затем вводили в ванну, вытягивали в 5 раз и наматывали. Из полученных мононитей изготавливали щетку для мойки автомобилей. Недостатком мононити для щеток из композиции полиэтилена высокого давления (10 90мас.%) - полиэтилена низкого давления (10 90мас.%) является жесткость и невысокая способность к расщеплению, особенно в начальный момент эксплуатации щетки. Это приводит к повреждению поверхности автомобиля при мойке, снижению эффективности мойки и повышенному расходу моющей жидкости из-за неудовлетворительной способности к расщеплению. Кроме того, сложный профиль мононити значительно усложняет процесс ее формования. В основу изобретения поставлена задача создания состава расщепляющейся мононити из смеси двух полимеров, в котором за счет изменения состава обеспечивалось бы получение улучшенного комплекса эксплуатационных показателей мононити: твердости, прочности, жесткости и, особенно, способности к расщеплению, дающих возможность использовать мононить для щеток машин (установок) мойки автомобилей и других транспортных средств. Поставленная задача решается тем, что в составе расплавляющейся мононити для щеток моечных машин, содержащем смесь двух полимеров, одним из которых является полиэтилен высокого давления, в качестве другого полимера он содержит полиизобутилен при следующем соотношении, мас.%: Полиизобутилен 6 - 30 Полиэтилен высокого давления Остальное. В основу изобретения поставлена также задача создания способа получения расщепляющейся мононити для щеток моечных машин, в котором получение улучшенного комплекса эксплуатационных показателей осуществляется за счет создания новых режимов переработки смеси такого состава. Поставленная задача решается тем, что в способе получения расщепляющейся мононити для щеток моечных машин, заключающемся в смешении двух полимеров, расплавлении их, формовании смеси через фильеру, охлаждении и последующем вытягивании, согласно изобретению формование осуществляют при температуре 305 340°C и скорости 5 - 7м/мин, охлаждение осуществляют при температуре 305 - 340°C и скорости 5 - 7м/мин, охлаждение осуществляют при температуре охлаждающей ванны 10 - 45°C, а затем вытягивают с кратностью 4,8 - 6,2. Суть изобретения заключается в том, что для получения расщепляющейся мононити готовят прядильную композицию из 70 - 94мас.% полиэтилена высокого давления (ПЭВД) и 6 30мас.% полиизобутилена (ПИБ). Базовым (матричным) полимером в композиции для формования мононитей для щеток использовался полиэтилен высокого давления (ПЭВД). При выборе марки ПЭВД для получения расщепляющейся мононити исходили из оценки пригодности для переработки экструзионным способом, относительной стоимости и доступности полимера. Расщепляющаяся мононить в соответствии с изобретением изготавливается следующим образом. Композиция полимеров для формования мононити подготавливалась путем взвешивания навесок из гранулированного ПЭВД, составляющего основу формовочной композиции, и измельченного до частиц с линейным размером 2 - 4мм твердого ПИБ. Соотношение компонентов - ПЭВД и ПИБ изменялось при проведении экспериментов в широких пределах от 70 : 30 до 94 : 6. Компоненты композиции тщательно перемешивались, и смесь для формования загружалась в бункер питания экструдера. В экструдере осуществлялся разогрев, плавление и гомогенизация расплава. В дальнейшем расплав поступал в фильерное устройство формовочной головки. Формование мононити осуществлялось с помощью фильер с круглой и некруглой формой отверстий при температурах 305 - 340°C со скоростью 5 - 7м/мин. Сформованная мононить поступала в охлаждающую ванну, наполненную водой с температурой 10 - 45°C. В ванне мононитьогибала неподвижный ролик, установленный под фильерой и проходила далее по всей длине ванны, охлаждаясь до необходимой температуры. В конце ванны мононить огибала второй ролик и через распределительную гребенку поступала на приемный цилиндр. За счет разницы скорости вращения цилиндра и скорости истечения расплава из фильеры осуществлялась фил верная вытяжка сформированной нити. Нить, проходя между приемным цилиндром и резиновым прижимным валиком, в дальнейшем поступала на вытяжной цилиндр. Вытягивание нити осуществлялось за счет разницы скоростей вращения приемного и вытяжного цилиндров. В процессе производства мононити кратность вытягивания поддерживалась в диапазоне 4,8 - 6,2. Вытянутая мононить через компенсатор натяжения поступала на приемнонамоточное устройство, где наматывалась на плоское мотовило. Свойства полученных в соответствии с изобретением мононитей характеризуются следующими качественными показателями; - начальным модулем относительной жесткости (МН/м2); - линейной плотностью вытянутой мононити (текс); - относительной прочностью (гс/текс); - удлинением при разрыве (%); - качеством расщепления (%, наилучшее 100%). Изобретение иллюстрируется следующими примерами. Пример 1. Из композиции с минимальным содержанием ПИБ (6мас.%) и ПЭВД (94мас.%) сформована мононить. Режим формования соответствовал нижним значениям диапазона технологических параметров. Температура формования поддерживалась 305°C, температура воды в охлаждающей ванне 10°C, кратность вытягивания - 4,8 при скорости формования 7м/мин. Формование и вытягивание мононитей проходили в достаточно устойчивом режиме. Получена мононить с физико-механическими показателями, приведенными в таблице. Мононить имеет повышенную жесткость и прочность в сравнении с мононитью, полученной в оптимальном режиме, несмотря на небольшую кратность вытягивания. Концы мононитей расщеплены, форма "флажка" (кисточки на конце мононити) компактная. Наряду с тонкими элементарными нитями кисточки содержат и более грубые, общее количество элементарных нитей составляет 20 30. Оценка качества расщепления - 60%. Комплекс физико-механических и специальных показателей мононити соответствует предельному значению допустимых для эксплуатации. Пример 2. Расщепляющуюся мононить для щеток формовали из смеси, содержащей 20мас.% ПИБ и 80мас.% ПЭВД. Формование осуществляли при температуре 325°C и скорости 6м/мин. Температура воды в охлаждающей ванне поддерживалась 22°C. После формования мононить вытягивали при кратности 5,87 и наматывали на мотовило. Формование и вытягивание проходили в устойчивом режиме. После релаксации намотанная мононить была срезана с мотовила, концы мононитей расщеплены с помощью специального устройства. Физико-механические и специальные показатели вытянутой мононити (см. таблицу) имеют уровень, отвечающий высоким эксплуатационным показателям: мононить эластична, умеренно жесткая с достаточно мягким грифом, имеет приемлемые показатели относительной прочности и удлинения при разрыве. Образцы мононитей расщеплялись с образованием "флажка" хорошей формы, состоящего из 30 - 40 элементарных волокон. Оценка качества расщепления - 95%. Пример 3. Из полимеров по примеру 1 была сформована мононить. Состав композиции изменен - содержание ПИБ увеличено до максимального - до 30мас.%. Формование и вытягивание проводилось при максимальных значениях технологических параметров. Температура формования была увеличена до 340°C, кратность вытягивания увеличена до 6,2 (для обеспечения необходимой кратности вытягивания скорость формования снижена до минимального значения - 5,0м/мин). Температура охлаждения повышена до 45°C. Формование мононити проходило в устойчивом режиме. Вытягивание было осложнено частыми обрывами и подлипанием вытягиваемых нитей к вытяжным цилиндрам. После релаксации намотанная мононить была срезана с мотовила, концы мононитей расщеплены. Получен образец с физикомеханическими показателями, приведенными в таблице. Значения показателей свойств полученной мононити отвечают предельному нижнему уровню эксплуатационных показателей. Мононити имеют небольшую жесткость и невысокую относительную прочность, слегка липкую от большого содержания ПИБ поверхность, что осложняло вытягивание. Наблюдается также частичная потеря формы мононити из-за повышенной пластичности. Концы мононитей расщеплялись с образованием "флажков" хорошей формы, но наблюдалась избыточная способность с расщеплению - расщепление распространяется вверх по мононити на длину 30 - 40мм. Оценка качества расщепления - 70%. Пример 4. Из композиции ПЭВД и ПИБ с составом 97 и 3 (мас.%) была сформована мононить. Мононить сформована при технологических параметрах, величина которых ниже нижнего предела. Так температура формования поддерживалась 302°C, температура охлаждения 8°C, кратность вытягивания 4,76 при скорости формования 7,1м/мин. Формование мононити проходило неустойчиво, с обрывами. Вытягивание проходило в более устойчивом режиме, однако сопровождалось появлением большого количества невытянутых участков. Нить имеет излишне высокую жесткость и прочность, несмотря на невысокую кратность вытягивания. Из-за малого содержания ПИБ в композиции пластифицирующая способность его в смеси не проявляется, ПИБ в смеси полностью экранируется жестким ПЭВД. Концы мононитей расщеплены. Образовавшиеся "флажки" имеют компактную форму и состоят преимущественно из грубых волоконец. Качество расщепления оценивается в 45%. Комплекс физико-механических и специальных показателей мононитей не удовлетворяет эксплуатационным требованиям. Пример 5. Из полимеров по примеру 1 сформована мононить. Содержание ПИБ в композиции увеличено до 40мас.% и соответственно ПЭВД взято 60мас.%. Температура формования увеличена до 342°C, температура охлаждения увеличена до 48°C, кратность вытягивания - 6, 12, при скорости формования 4,85м/мин. При этих условиях мононить формуется, однако вытягивание происходит с большим трудом из-за массовых обрывов и подлипания мононитей к поверхности вытяжных цилиндров. В результате получены образцы мононитей с низкой относительной прочностью и удлинением при разрыве, которые не удовлетворяют эксплуатационным требованиям. За счет высокой вытяжки получена удовлетворительная жесткость мононити, но нить липкая, форма мононити искажена из-за высокой пластичности материала. Концы мононитей расщепились с образованием "флажков" хорошей формы, но расщепление захватывает также область выше "флажков" на значительную длину. Оценка качества расщепления - 60%. Из-за массовых обрывов при вытягивании стабильный процесс производства мононитей не может быть реализован. Для наглядности различные варианты состава мононити и технологические режимы ее получения по примерам 1 - 5 и качественные показатели полученной мононити сведены в таблицу. Как видно из таблицы, при содержании в нити 6 - 30мас.% ПИБ и ПЭВД соответственно остальное, а также поддержании технологического режима в диапазонах температуры формования 305 - 340°C, скорости формования 5 7м/мин, температуры охлаждающей ванны 10 - 45°C и вытягивании мононити с кратностью 4,8 - 6,2 получают мононить, пригодную для эксплуатации в щетках машин для мойки автомобилей и других транспортных средств. При содержании ПИБ менее 6мас.% (пример 4), ухудшается способность к расщеплению мононити и весь комплекс физико-механических и специальных свойств мононити, в результате чего она не удовлетворяет эксплуатационным требованиям. При содержании ПИБ более 40мас.% (пример 5) наблюдались массовые обрывы. Полученные в соответствии с настоящим изобретением мононити для щеток, сформованные из смеси полимеров, состоящей из 70 - 94мас.% полиэтилена высокого давления и 6 - 30мас.% полиизобутилена по предлагаемой технологии обладают хорошими водоудерживающими свойствами, высокой эффективностью мойки за счет хорошего растекания воды по поверхности моющего объекта. За счет высокой степени расщепления мононити, оптимальной жесткости и прочности изготовленная щетка обеспечивала мягкий и в то же время эффективный отмыв поверхности автомобиля, включая карманы и углубления, при этом никаких повреждений покрытия обнаружено не было.