В технологической практике при производстве многослойных по лимерных пленочных материалов успешно используют сочетание экструзионного и клеевого способов. Такое сочетание процессов применяют для соединения термодинамически и химически несов­местимых полимеров при iюмощи клея, часто называемого прайме — ром [9,59]

Примером установки, работающей по такой технологии, может служить агрегат дя нанесения покрытии и каширования «Паген — дарм» фирмы «Райфенхойзер» (ФГГ), изображенный на рис. 3 42 Пленка-основа разматывается из рулона и попадает в валковый ме­ханизм 1. В валковом механизме на нее наносится («накатывается») клей в вязкотекучем состоянии. Затем клей высушивают, дя чего пленку с нанесенным клеем протягивают через суш илку 2 Сушилка снабжена соплами, через которые продувается горячии воздух

Пленка основа с нанесенным и высушенным клеем попадает в устройство 3, в котором на нее с помощью экструдера, снабжен! юго плоскощелевои головкой 4 с регулируемой формующей i целью по­дается расплав, образующий третий слой. После нанесения распла­ва и его охлаждения на стальном барабане трехслойная пленка по­ступает на намоточное устройство 5.

На установках описанного типа, как и на установках фирмы «Кампф» (ФРГ), успешно осуществляют нанесение клеев, лаков и

Рис 3.42 Схема установки для нанесения покрытии ламинированием при помощи клея

Дисп ерсий на пленочные материалы. При этом наносимый матери­ал используют в сильно разбавленном виде. После нанесения мок — р< >го слоя на несущук > ленту растворитель необходимо удалить пу­тем его испарения в суш ильном устройстве.

Для лакирования пластмассовой пленки используют легко испа­ряющиеся раств< >рители В основним применяют кетоны, спирты и эфиры с низкой температурой испарения Для целл< >фана применя­ют также тетрагидрофуран с небольшим количеством толуола.

В целях защиты окружающей среды от химического загрязнения и экономии растворителя последний стремятся полностью или час­тично заменить водой. Вещества, используемые для приготовления лака, модифицируют, чтобы придать им водорастворимость без ущер­ба для основных технич еских характеристик

Лакирование — самый быстрый процесс нанесения покрытия, при котором получают наименьшие по толщине слои лака (клея). Не­достаток этого метода состоит в необходимости при нятим специаль­ных мер против пожара и взрыва в производственном помешении. Кроме того, процесс требует очень высокого расхода растворите­лей. При использовании растворителя одного типа для уменьшения его расхода и с целью защиты окружающей среды применяют уста • новки для регенерации (рекуперации) растворителя

Технология нанесе ния ди сперспонных покрыт ии свободна от этих недостатков. Исключается также нежелательное воздействие раство­рителя на несущую пленку-подложку Мощность с ушилки при ис — полъзовани и дисперсий вьп не, так как испарение воды требует боль­шей затраты энергии, чем испарение легколетучего растворителя Вследствие этого возникает опасность образования микропор в на­несенном слое. Скорость процесса обычно ниже, чем при лакирова­нии. Предварительная коронная обработка пленки для нанесения дисперсионного покрытия должна быть намного интенсивнее, чем дя покрытия лаком. Несмотря на перечисленные недостатки дис­персионного покрытия, в целом это! метод предпочтительней лаки рования и поэтому развивается интенсивней.

Для лакирова ния и нанесения ди< :персий применяют j >яд веществ Прежде для лак ирования использовался нитроцеллк «лозный лак. В настоящее время он заменен лаком на основе сополимера винили — денхлорида и випилхлорида Еще шире используют нанесение дис­персии Лакирование применяют для одно — или двустороннего по­крытия целл< >фановых пленок и полиграфической продук ции. Ис­пользуют в основном два способа лакирования.

В тех случаях, когда восприимчивый слой целлофана должен быть водостоиким, достаточно наносить тонкий слой лака В нит ратцел — люлознып лак добавляют воск для придания пленке способности скользить по рабочим поверхностям упаковочного оборудования. Если лакирование должно одновременно придавать целлофану спо­собность свариваться, то необходимо наносить сравнительно тол­стый слои лака. Существенный недостаток нитратцеллюлозноголака состоит в его легкой воспламеняемости. Обычно используют лаки, содержащие 10 и 30% нитрата целлюлозы (по твердому, или сухому остатку) [51].

Целлофан, применяемый в качестве пленки-субстрата, изготав­ливаемой кашированием с нанесением и высушиванием клея, лаки руют только с одной стороны Лакированная поверхность целлофа — на служит в дальнейшем нару жной (лицевой) стороной готовой ком­бинированной пленки, а клеем покрывают нелакированную (изна­ночную) поверх н< )сть пр< >дзт<та Лакирование целлофа] ш поливинил — хлоридом или его сополимерами получило большее распростране­ние, чем покрытие нитратцеллюлозными лаками, благодаря более высокому каче< тву лака.

Лакирование целлофана обычно производят с двух сторон. Ра­створителями служат тетрагидрофуран или метилэтилкетон, в кото­рые добавляют небольшие порции толуола. Тетрагидрофуран очень дорог, поэтому при его использовании установку необ ходимо осна­щать устройством для регенерации растворителя. Кроме того, он взрывоопасен, так как имеет склонность к образованию пероксида При регенерации следует точно поддерживать технологические па­раметры процесса. Для этой цели разработаны установки с полной автоматизацией операций.

Сополимеры винилхлорида характеризуются высокой стойкос­тью к воздействию водяных паров и газов, различных химических веществ и жиров. Покрытия из ПВХ или его сополимеров придают

Целлофану способность к сварке, не уступающую свариваемости пленки с пластичным слоем нитролака.

При лакировании термопластичных пленок слой лака почти все­гда наносят не в виде раствора, а в виде дисперсии. При этом исклю­чается отрицательное влияние растворителя на свойства пленок и отпадает необходимость удаления остаточного растворителя. Про­блема борьбы с запахом остаточного растворителя при нанесении сополимеров ПЬХ на термопла< :ти чн ые п енки намного сл< >ж нее, чем при покрытии целлофана. Причина в том, что пленки из термоплас­тов необхидимо сушить при значительно более низких температу­рах, чем целлофан. Достоинство дисперсии из ПВХ состоит в том, что содержание твердого остатка в них можно увеличивать до 50%.

Для пок рытия целлофана дисперсии ПВХ не используют, так как связь образующегося слоя ПВХ с целлофаном в этом случае намного слабее, чем при приме] 1ении лака натетрагидрофуране. В процессе лакирования поверхность целлофана набухает в растворителе, что обеспечивает впоследствии высокую адгезию ПВХ к целлофану

Разработана двухстади иная технило гия нанесения покрыт ия, по­зволяющая сократить расход растворителя Вначале наносят тонкий слой лака, а затем, после его высушивания, — толстый слой диспер­сии ПЬХ. К такому приему обычно прибегают при покрытии алюми­ниевой фольги. Э гот комбинированный метод применяют также при покрытии толстых пленок из поливинилиленхлорида, ПС и неориен­тированного ПП Из такой цле§[ки в большом коли честве глубокой вытяжкой изготавливают тару для молочных продуктов. Кроме того, из нее производят нижние детали коробок для упаковки порошков и таблеток. При этом даже после глубокой вьпяжки пленки сохраняют высокую стойкость к воздействию паров воды и газов.

При упаковке м< ;дицинс. ких изделии важно исключить доступ вла­ги и кислорода к упакованному материалу. Упаковки герметизируют за счет сочетания пластической массы с алюминиевой фол ьгои. Что­бы получит ь герметичттую упаковку, в (гутрсннюю сторону алюминие­вой фольги необходимо покрыть поливинилхлоридом ил" лаком на основе ПВХ. На наружную сторону алюминиевой фольги почти все­гда наносят печать, указывающую содержимое упаковки. Толщина крышек банок составляет около 50 мкм; для упаковки медицинских препаратов используют — алюминм«вую фольгу толщиной 15 — 20 мкм.

При покрытии алк >миниевой фольги также можно использовать двухстадийный процесс, нанося первый слой в виде лака, а второй — в виде дисперсии. Для экономии растворителя первый слой делают

Более тонким, чем вт< >рой. Основная роль тонкого слоя лака состоит в усилении связи с последую) цим слоем Такие промежуточные слои, которые применяют для улучшения адгезии с основными называют грунтом (грунтовкой). Грунтовка широко используется в технологи­ческой практике. Грунто вой лак ч асто наносят перед выполнени­ем печати на пластмассовые пленки с плохой адгезией после их обработки коронным разрядом. Тип rpyi ггового лака подбирают в зависимости от краски, применяемой для печати. Например, при использовании для печати нитрокрасок необходим в качестве грун­товки н итролак.

Адгезия расплава полиэтилена к поверхности большинства пле­нок, как правило, низкая Обработка коронным разрядом редко при­водит к достижению достаточного уровня адгезии и водостойкости, между тем как эти свойства необходимы для упаковки многих пище­вых продуктов. В таких случаях после обработки коронным разрядом на пленку — основу дополнительно наносится очень тонкий сл< >й лака. Перед нанесением расплава ПЭ важно удалить растворитель Для удовлетворения средних и повышенных требований по адгезии при изготовлении материа лов для уп га ковки водосодержащих пищевых продуктов применяют в основном лаки, сл< >жные по составу Часто использук >т лаки на основе полиур< пгана. То лщина сухого слоя лака составлю ет 0,5 — 1,5 мкм

На выходе из сушильного канала (шахты) сложный по составулак высушивается не полностью и сохраняет клейкость. Если нанесение полиэтилена осуществляют непосредственно на той же машине, то затруднений не возникает. При грунтовании же на отдельной маши­Не пленку после сушки приходится сматывать; при этом слои часто склеиваются

При изготовлениилипких (самоклеящихся) ленг, фотопленки и магнитофонных ле нт лак для грунтовки выбирают в соответствии со свойствами пленки-основы и наносимого материала. Чаще всего на пленку-основу наносят синтетические или натуральные эластоме­ры. В качестве синтетических клеев используют, в частности, сопо­лимеры бутадиена со стиролом и хлоропреном, в качестве добавок вводят различные полимеры, например полиакрилаты Их добавле­ние к клею придает клеящему слою способность длительно сохра­нять клейкость.

Дисперсии или эмульсии для изготовления фотопленки или маг­нитофонных лент содержат связующее, например сополимер винил — хлорида с винилацетатом

Ранее уже упоминались лаки на основе ншрата, целлюлозы и по — дивинилиденхлорида (ПВДХ^ Толщина этих слоев на целлофановой пленке составляет 1 — 2 мкм. Чтобы придать дьухосно-ориентирован­ной пленке из полипропилена х< >рошую способность к свариванию, слой лака ПНДХ делают немного толще.

Кроме указанных применяют и дру гис типы лако в Так, в некото­рых случаях необходимо иметь одну сторону пленки с антиадгезион — ным покрытием. Для этого применяют силиконы, которые наносят в виде лака или дисперсии. Часть перспективных лаков уже в настоя­щее время наносят на пленку в виде дисперсий. В качестве покры­тий для спе цифичес ких 11елеи используют та кже в( >ск и смол ы с вос­ком, которые наносят в виде дисперсий.

Описанные выше приемы служат для улучшения технолохичес — ких, эксплуатационных свойств и облагораживания пленок перед нанесением на них расплава из плоскощелевой головки экструдера. Однако машины для облагораживания пленок используют и само­стоятельно.

Во всех рассмотренных случаях в состав установок входят уст­ройства для протягивания полотна. Такие устройства включают стан­ции размотки пленки-основы, намотчики готовой продукции, систе­мы направляющих р< >ликов для проводки материалов, узлы для цен­тровки полотна, узлы контроля и регулирования натяжения пленки, электроприводы и т. п. Кашировальные машины дополнительно ос­нащают устройствами для размот ки пленки и дублирования лент.

О становимся на принципах выбора намоточного и размоточного устройств. Выбор констру кции указанных устройств зависит от ре­жима работы установки. Технологическая схема установки может предусматривать непрерывную работу («в одну линию») или с про­межуточными опера циями перемотки пленочного матери ала («с ру­лона на рулон»).

Устройства, обеспечивающие работу «с рулона на рулон», намно­го дешевле, чем автоматические линии, функционирующие непре­рывно. Однако при использовании простых намоточных устройств образуется намн ого больше отходов и производител ьность при про­чих равных условиях ниже. Причина этого состоит в остановках машины для замены рулонов. Качество готового продукта поддер­живать постоянным труднее, чем при работе на непрерывно дей­ствующих установках (линиях).

Автоматические намоточные устройства особенно эффективны при небольших («коротких») рулонах исходного материала, значи-

Тельной скорости и высоких требованиях к качеству продукта Г Ipo — стые намоточные устройства применяют преимущественно в неболь­ших лабораторных специальных машинах с невысокой производи­тельностью.

Отдельные агрегаты установки д< хлжны быть доступными для < >б — служивания Привод и устройство для регулирования ленты приво­дят в движение от двигателя с постоянной частотой вращения через вертикальный вал или зубчатую цепную переда1гу Натяжение лен­ты в некоторых машинах можно тонко «подстраивать» с помощью редукторов точной регулировки. Такие приводы дешевле, но требу­ют от обслуживающего персонала особой внимательности В настоя­щее время в основном применяют многопозиционные автономные приводы постоянного тока. Высокая чувствительность и простота регулирования современных приводов обеспечивают удобство ра­боты и обслуживания.

Основным узлом для облагораживания пленок кашированием служиттак называемый «пост каширо вания». Он включает, как пра­вило, пару прижимных роликов, один из которых гуммирован При лакировальном кашировании стальной ро. лик подогревается. Давле­ние прижима и угол подачи материала регулируются При мокром кашировании бумаги стальной ролик не подогревается и устанавли­вается в передней части машины между устройством для нанесения покрытия и сушилкои

Устройство дя протяжки и тепловой обработки материала состо­ит из блока предварительного подогрева основы, сушилки с систе­мой циркуляции энергоносителя и узла охлаждения продукта.

Сушилка | используемая в процессе кэширования, предназначена для испарения жидких веществ, которые наносятся на поверхность пленки Сушилка должна быть отре1 улирована так, чтобы нанесен­ный слой не закипал и в нем не оставались остатки pad ворителя. Эти условия определяют режим сушки. Кроме того, температура сушки ограничена теплостойкостью и термостойкостью проходящей через камеру полимернои пленки Высокая рабоча я скорость машины прак­тически всегда требует удлинения сушильной печи (камеры) Это от­носится и к охла ждаюи (ему устройству. Поэтому чем больше скорость (производительность) установки тем выше ее стоимость

Известно несколько типов сушилок [6] Самый старый и в насто — ящее время редко используемый тип — это барабанная сушилка, обеспечивающая передачу тепла непосредственно с барабана на пленку. Главные недостатки такой сушки состоят в трудности регу лирования темпера туры процесса и сравнительно высоких затратах энергии на вращение массивного барабана.

Туннельные, или канальные, сушилки позволяют осуществ ять более точную регулировку температуры по отдельным зонам. D совре­менном производстве применяют чаще всего и менно такие сушил* и Разработаны тр и основных вида канал ьных сушилок, различаю­щихся по характеру транспортировки материала. Пленки, суще­ственно изменяющие свои свойства под воздействием температуры и остатков растворителя, рекомендуется перемещать через сушилку с помощью ленточного транспортера. Сушилки с транспортером применяют только в тех случаях когда другие способы неприемле­мы. Иногда их используют для 11ВДХ пленок и при изгот< явлении гон­ки х и чувствительных к температуре самоклеящихся материалов

Основной вид сушилок — камерные устройства с близко распо­ложенными друт к другу несущими роликами В зависимости от об­рабатываемого материала ролики располагают в горизонтальной плоскости или (реже) по дуге. Практически во всех конструкциях ролики приводные, а горячий воздух подают на пленку через плос­кие форсунки (сопла). Нанесенный слой лака находится сверху 11рав — да, в последнее время разработаны сушилки, в которых при необхо­димости можно наносить лак одновременно с обеих сторон В этом случае у сушилок отсутству ют несущие роли ки и протяжку плепки осуществляют горячим воздухом При соответствующем расположе­нии форсунок (попеременно сверху и снизу пленки) достигается ста­бильная протяжка пленки через рабочую полость печи. Указанный Ы1Д сушилок получил название печи с виздушпой подушкой.

Независимо от вида все тоннельные сушилки работают на горя чем в< )здухе. Подогретый воздух замю гут в циркуля] (ионной системе, что позволяет экономить энергию. Для искиочения опасности взры­ва вследствие обогащения воздуха парами раствори геля часть воз­духа необходимо заменять свежим Отсасываемую часть воздуха очищают от растворителя для предотвращения загрязнения окру­жающей среды. Как правило указанную операцию проводят в уста­новках дожига П( )Л}-чаемое при этом тепло используют для подогре­ва свежего воздуха или дя други х целей. В отдельных случаях когда обходятся растворителем одного типа, целесообразно применение установок для его регенерации

Известно большое количе< тво систем для нанесения клея или лака на пленку-основу Выбор системы определяется свойствами плен­ки- основы, видом и толщиной наносимого слоя Иногда устанавли-

Вают два независимых устройства для нанесения клея, которые мож­но использовать для решения различных технологических задач. В некоторых случаях одним или двумя устройствами при незначитель­ной реконструкции можно пользоваться не только для нанесения клея, но и для выполнения других операции.

‘Гак, стандартные системы для нанесения покрытий, предлагае­мые фирмой Kampt (ФРГ), после переналадки пригодны для глубо­кой печати с упругих форм. Ролик со многими углублениями за хва- тываетлак из ванны, а ракельный скребок очищает его от лака. Пленка прижимается валком к лакированному р< >лику и воспринимает лак из углублении на валке. При этом обеспечивается четкое нанесение печати.

Для нанесения дисперсий преимущественно используют ракель­ный ролик (голик) или щеточное у стройство с воздушным прижи­мом. Такие системы нанесения лака предпоч гительны в тех случаях, когда применяемая дисперсия не выдерживает больших нахрузок, как, например, 1ТВДХ — дисперсия.

Для нанесения менее чувствительного к механическим воздей — ствиямР но склонного к пенообразованию лака рекомендуется трех — валковая система. При этом лак подается не из ванны при помощи ролика, а дозируется в зазор между двумя первыми по ходу валками.

Оборудование для мокрого каширования несколько отличается от описанных систем расположением рабочих узлов (рис. 3.43). Узел каширования 3 установлен непосредственно за устройством для на­несения лака 2, т. е. перед сушилк» эй.

Для переработки дисперсий машины снабжают воздушными щет­ками или ракельными валками и устройством для предварительной инфракрасной сушки, устанавливаемыми между устройствами для нанесения лака и для сушки.

Для обеспечения доступа к устройству для нанесения лака в уста­новках с узлами инфракрасной сушки последние устроены так, что легко выдвигаются из машины (рис. 3.44).

При необходимости проведения двух операций с одной и той же пленкой (например, дисперсионного нанесения покрытия и сухого кэширования) ее последовательно пропускают через две машины или два раза через одну и ту же машину. Эти рабочие процессы эф­фективнее проводить в одной линии, что достигается сочетанием машин в одной производственной установке.

Производство тары из полимерных пленок и листов

Особенности механических свойсть полимеров в высокоэластическом состоянии

Интервал температур, в котором можно наблюдать высокоэлас­тические свойства полимеров, равен разности температур (Т — Т) Для сетчатых полимеров верхним пределом эластических свойств является температура начала термического разложения Т, так как из-за межцепных химических связей полимер течь не может и при высоких температурах начинает разлагаться, деструктироваться, не переходя в текучее состояние Эластические свойства целесообразно рассмотреть на […]

Производство мягкой потребительской тары на фасовочно-упаковочных автоматах термоформовочного типа

Термоформовочные автоматы позволяют упаковывать любые виды продукции с использованием всех возможных методов ее по­дачи в отформованную часть тары. 11ижняятермоформованная часть из однослойного или многослойного полимерного материала являет­ся жесткой или полужесткой. Верхняя крышка отличается гибкос­тью, минимальной жесткостью. Она выполнена, как правило, из мно­гослойного материала, поэтому обладает хорошими барьерными свойствами, способностью к сварке ил и склеиванию, пригодна […]

Контакт но-тепловая сварка

Контактно-тепловую сварку нагретым ин< трументом осуществ­ляют с односторонним или л, вусторонним нагревом (рис. 4.41). Рис. 4.41. Схема контактно-тепловой сварки с од] юсторонним (а) и двусторонним (6) нагревом: 1 — нагретый инструмент; 2 — прокладки; 3 — свариваемые материалы; 4—холодный инструмент, мгн — температура нагретого инструмента; t2 — температура внешней поверхности изделия; Т —температура свариваемых поверхностей; […]