Производство ориентированных пленок
Промышленное производство ориентированных ПЭТФ-пленок (терилен и другие фирменные названия) началось в Англии в конце 1930-х годов, а затем в ГШ А Позже было освоено производство ориентированных пленок из ПС, ПП и друтих термопластов по мере их промышленного синтеза [4. Щ
Основным стимулом развития технологии производства ориен — ти Do ванных изделий из полимеров служит военная промышленность: авиа — и ракетостроение.
В нашей стране производство ориентированных пленок из лгвса — на (ПЭТФ) и листов из ПММА началось несколько позже в 1950-х годах. Первым методом получения ориентированных материалов был постадийны и последовательный. Затем был разработан метод одновременной ориентации, который применялся как в нашей стране, так и за рубежом (в США, Англии, Германии, Японии, Голландии, Франции). Одновременная двухосная ориентация получила развитие в последние 10-15 лет в связи с потребностью промышленности в сверхтонких пленках (1 — 3 мкм и то ньше).
Активно развивается производство ориентированных листов, пленок из композиционных материалов на основе термопластов с полимерными, органическими и неорганическими компонентами. Благодаря ориентации у таких изделии не только возрастают физико-механические характеристики, но и появляются новые качества: непрозрачность, шероховатость и т. п.
Процесс ориентации заключается в гом, что полимерные пленки, — Листы, ленты из термопластичных аморфных или кристаллических полимеров при нагревании подвергаются вытяжке — деформированию в одном или двух направлениях. Ориентированные пленки, листы, ленты изготав ливают нескольким и способами [4].
Одноосной ьытшккой получают одноосно-ориентированные изделия. Метод заключается в растяжении предварительно сформованных заготовок при помощи тянущих или сдавливающих валков, а также с помощью зажиме »в (клу] шов) Первый способ непрерывны. [, последний — периодический.
Двухосной вьпяжкой получают двухосно-ориентированные изделия тремя способами-
1) одноосно ориентированна > пленку еще раз растя гивают в перпендикулярном направлении;
2) изотропную, неориентированную пленку растягивают одновременно в двух взаимно перпендикулярных направлениях;
3) ручкавную пленочную заготовку растягивают и раздувают одновременно.
Г 1е{ >вый способ получил название послсдовшпе.ьная LlU Pa ЗДельная, двухосная ориентация, второй способ — одновременная двухосная ориентация. Это наиболее распространенный способ. Реже применяются способы < >дновременнои ориентации листоб и предварительно сформованной экструзионнои рукавной пленки.
Технологическая схема получения одноосно-оригнтированных пленок и лет непрерывным способом представлена на рис 3 51, а.
Полимерные гранулы пневмотранспортом 1 определенной дозой подаются в бункер 2 одношнекового экст] >удера 3. В и илипдре экструдера происходят нагревание полимера, его плавление и гомогенизация. Далее расплав полимера продавливается через систему фильтрующих сеток либо в переходник 4, .либо в дозирующий насос. После этого расплав поступает в формующую плоскощелевую головку 5 и вых<>ди г в виде широкои ленты расплава 6.
Благодаря достаточной формоустойчивости расплав сохраняет плоскую форму к моменту охлаждения на холодной поверхности приемного барабана 8. Барабан вращается в направлении движения пленки 6. Для удержания пленки на гладкой поверхности охлаждающего барабана 8 вблизи поверхности пленки находится электрод 7 высокого напряжения. Пленка приобретает электрическии заряд, противоположный заряду поверхности барабана, и плотно прижимается электростатическими силами к его поверхности
Охлажлепная i [ленка 9 поступает в агрегат для пр< >дольной (одноосной) ориентационной вытяжки 12. Деформирование пленки в этом агрегате происходит за счет большей скорости движения пленки на выходе, чем на входе в пего. Входя в aiрегат 12 с линеш юи скоростью V, пленка удерживается прижимными валками 10 от возможного проскальзывания и далее с этой же скоростью проходит по поверхности вращающихся валков 11, где и нагревается в зоне I предварительного подогрева После этого пленка поступает на ориент ируто — щие вллки 13, где дополнительно разогревается нагревателем 14. Разогретая такт т образом до необходимой температуры Г вы гяжки, пленка растя!■ивается в промежутке между двумя волками 13 за счет того, что линейная скорость V вращающихся валков 15 выше, чем V На валках 15 пленка равномерно охлаждается и прижимными валками 16Транспортируется из агрегата. Одноосно-ориентированная пленка 17 может служить как полуфабрикатом, так и самостоятельным изделием.
|
Рис. 3.51. Схема одноосной, а также последовательной {а) и одновременной [б) двухосной ориентации плоской пленочной заготовки: 1 — патрубок пневмотранспорта, 2— бункер; 3— экструдер; 4 — переходник (либо насос), 5 — щелевая головка; 6 — пленочный расплав; 7 — электород электростатического прижима пленки; 8 — охлаждающий, формующий барабан (стрелка — направление движения барабана); 9 — изотропная пленка; 10, 16— прижимные валки; 11 — нагревательные, медленно вращающиеся валки; 12 — агрегат для продольной (одноосной) ориентации, 13 — ориентирующие валки; 14 — нагреватель; 15 — быстровращающиеся охлаждаемые валки; 17 — одноосно-ориентированная пленка, 18 — компенсатор; 19а — агрегат для поперечной (двухосной) ориентации; 196 — агрегат одновременной двухосной ориентации; 20 — клуппы (зажимы); 21 — движущаяся непрерывная цепь; 22 — кромка обрезанной пленки; 23 — устройство для намотки пленки. Зоны: I — подогрева; II — одноосной ориентации; III — охлаждения с релаксацией; IV— подогрева; V — ориентации; VI — термофиксации; VII — охлаждения; Х[ — степень вытяжки по длине, Х2 — по ширине пленки |
Пленки из кристаллических полимеров в процессе обработки обычно проходят также стадию термофиксации В этом случае на до1 юлн ительных валах производится интенсивный быстрый прогрев пленки для ускорения кристаллизации полимера с сохранением ориентированной структуры. Такие ориентированные и термофикси — рованные (закристаллизованные) пленки, ленты обладают пониженной усадкой
Последовательная (раздельная) двухосная ориентация пленок представлена па рис. 3 51, п. Заготовка 17 проходит через «компенсатор» 18, благодаря которому сглаживаются возможные колебания скорости подачи пленки Пленка входит в агрегат 19а Для растяжения ее по ширине. Здесь пленка с двух сторон захватывается зажимами (клуппами) 20 (см. вид «По Б») и направляется в зону предварительного прогрева IV, в последующей зоне V она растягивается по ширине и одновременно дополнительно разогревается. После зоны V двухосно-ориентированная пленка из аморфных полимеров (ПС) охлаждается на открытом воздухе в зоне VI, а из кристаллизующихся полимеров — поступает в зону термофиксаций, где происх< >дит кри — сталлизация Охлаждение проходит в зоне VII на воздухе Агрегат 19а иногда называют ширильной рамой Выходя из агрегата 19а, клуппы 20 освобождают края пленки, которые тут же обрезаются 22 и в виде отходов идут на переработку. Оставшаяся плоская пленка с минимальной ра:шотолщинностью наматывается на барабан с помощью намоточного устройства 23
Одновременная двухосная ориентация пленок и тонких листов осуществляется по схеме показанной на рис. 3.51, б, на агрегате 196, Который имеет более сл< >жную конструкцию.
Изотропная пленка 9 поступает в зону IV, захватывается клуппами и предварительно подогревается. В зоне V она разогрева ется до температуры вытяжки и одновременно происходит ее вытяжка по ширине за счет движения зажимов по направляющим и вытчжка по длине — за счет увеличения расстояния между соседними зажимами. В этом случае зажимы вытягивают пленку в двух направления х. Остальные операции аналоги1 [ны схеме, приведенной на рис. 3. 51, а.
Оба процесса непрерывны. Ширина ориентированной пленки ограничена и определяется конструкцией агрегата.
Ориентация рукавной экструзионной пленки осуществляется непрерывно по мере ее экструзии Для этого после получения сложенного рукава пленка вновь нагревается и либо последовательно раздувается и растягивается, либо это происходит одновременно.
Наиболее распространен способ последовательной ориентации Диаметр получаемой рукавной пленки зависит от конструкции формующей головки и ограничен по максимальным размерам
Периодическим способом вытяжки получают двухосно-ориенти — рованные листы и одноосно-ориенгированные стержни и трубы. Ориентированные. листы производят с помощью агрегатов, в которых происходит одновременное растяжение заготовок ограниченных размеров по периметру во всех направлениях. Чаще листы в форме квадратной заготовки рас тягиваются зажимами одновременно в двух взаимно перпендикулярных направлениях
Для получения < >дноосно-ориентированных стержней i грутков, а в последнее время и труб, применяется способ гидростатической или плунжерной экструзии. Изделия имеют ограниченные длину и поперечные размеры.
В обогреваемый цилш др с прямоточной кони ческой круглого или фшурного профиля головкой загружается заготовка. После прогрева заготовки плунжер начинает ее продавливать в профильную головку, где и происходит уменьшение ее дкамет] >а, растяжение и, как следствие этого, — ориенга! [ия макромолекул.
В современной технологии < >риентационной вытяжки поли. меров существуют разновидности и комбинированные способы процессов, представленных выше
Производство тары из полимерных пленок и листов29 ноября, 2012