Существует два метода производства плоских пленок: в одном горячее полотно направляется на холодные валки, в другом пленка охлаждается водой в ванне.

При охлаждении пленки на валках может быть использовано приемное устройство, изображенное на рис. 11.

При охлаждении в воде получают пленки с сильным блеском и большой жесткостью; при охлаждении на валках пленки отличаются равномерностью физико-механических свойств. Мутность пленки, охлажденной на валках, равна 15%, охлажденной в воде — 4 %.

Процесс производства пленок состоит из следующих операции: 1) образования расплава из твердого полимера; 2) формования из расплава плоского полотна; 3) охлаждения полотна; 4) обрезки кромок полотна; 5) намотки полотна. Эти операции выполняются на агрегате, изображенном на рис. 12. Червячные прессы, используемые в процессе, ничем не отличаются от машин, работающих в агрегате для производства цилиндрических пленок. По всей длине щелевой головки (рис. 13) проходит распределительный канал, в середину которого поступает расплав из червячного пресса. На выходной щели головки укреплены губки, одна из них подвижная.

Рисунок 11 -  Приемное устройство:

1—щелевая (плоская) головка; 2—охлаждаемые валки; 3—толщиномер; 4—рамка с дисковыми ножами; 5—барабан для намотки кромок; 6—барабан для намотки товарной пленки.

С помощью вытяжных и натяжных болтов губка перемещается, регулируя при этом величину щели на всей длине или на отдельных ее участках. Установленные электрона греватели сгруппированы в самостоятельные зоны. Калибрование толщины пленки производится губками и соответствующим тем пературным режимом отдельных зон нагрева. Известны головки, имеющие такое же внутреннее устройство, но прямоугольного сечения; они более массивны, поэтому меньше деформируются.

Головки с распределительными планками тоже могут быть использованы в производстве пленок, но они сложны и поэтому в данном случае их почти не применяют. На качество пленок оказывает влияние расстояние от губок до поверхности воды. Установлено, что оно должно быть минимальным и не должно превышать 6 мм. При охлаждении пленки в воде очень большое значение имеет постоянство температуры воды и отсутствие колебаний на ее поверхности. Выполнение этих требований обеспечивается специальной циркуляционной установкой с угольным фильтром, подающей воду через разбрызгиватели. На этих агрегатах можно получать пленки шириной до 2 м и толщиной >12 мк,коэффициент вытяжки может изменяться от 20 до 40.

Режим производства плоской пленки из полиэтилена высокой плотности:

Температура, °С: цилиндра машины:

1-я зона      .        .        .        .        .        .        230±10

2-я »  .        .        .        .        .        .        260±10

3-я » .        .        .        .        .        .        270±10*

Перехода             .        .        .        .        .        270±10*

головки      .        .        .        .        .        .        270±10*

воды в ванне       .        .        .        .        .        70

Ширина щели между губками, мм .        0,5

Скорость приемки, м/мин     .        .        .        60

Рисунок 12 - Щелевая головка для получения плоских пленок:

1—корпус головки; 2— неподвижная губка; 3— подвижная губка; 4— промежуточная призма; 5—карман для термопары; 6—регулировочный болт.

Рисунок 13 - Агрегат для получения плоской пленки:

1—червячный пресс; 2—щелевая головка; 3—штуцер для слива воды; 4— решетка и металлическая сетка; 5—направляющий валок; 6—ванна для охлаждения; 7—регулятор зазора щели; 8—ножи для обрезки краев; 9—тянущие валки с регулируемой скоростью вращения; 10—намоточное устройство.

Ориентирование пленки. При растяжении пленок происходит ориентация молекулярных цепей, вследствие чего повышаются морозостойкость и механические свойства пленок, а также предел прочности при растяжении.

Ориентировать пленки можно в одном и двух. направлениях. Чтобы ориентировать пленки из кристаллических полимеров, их нужно нагревать до температуры, при которой разрушается кристаллическое строение. Аморфные пленки вытягиваются при температурах высокоэластического состояния полимера.

После ориентации пленки в растянутом состоянии прогревают. Эта операция (закалка) уменьшает тепловую усадку. Ориентация пленок в двух направлениях производится в две ступени: пленки нагреваются и вытягиваются в продольном направлении, затем производится вторичный нагрев и поперечная вытяжка. Температура на обоих ступенях должна регулироваться самостоятельно. При растяжении пленок в поперечном направлении температура несколько выше, чем при ориентации в долевом направлении. Продольная ориентация пленок осуществляется двумя группами валков: первая группа валков обогревается, вторая охлаждается; каждая группа имеет индивидуальный привод. Окружная скорость валков второй группы выше, чем первой. В каждой группе имеются прижимные гуммированные ролики. Установка для поперечной ориентации состоит из камеры, механизма захвата пленки с индивидуальным приводом и системы обогрева. Камера разделена по длине на несколько зон: предвари тельного нагрева пленки (4 м), ориентации (4 м), закалки (2 м) охлаждения (2 м), и обогревается воздухом. Температура по зонам регулируется в пределах 90—240° С.

Механизм захвата пленки состоит из двух бесконечных цепей, несущих зажимы. В зонах предварительного нагрева, закалки и охлаждения цепи движутся параллельно. В зоне ориентации они расходятся и пленка растягивается в поперечном направлении. Скорость всех узлов синхронизирована. Ширина пленки на входе в зону ориентации может изменяться от 200 до 1800 мм. Максимальная скорость равна 60 м/мин. Полипропиленовые пленки обычно вытягиваются вдоль на 650, поперек—на 750%.

Покрытие бумаги полимерными пленками. При покрытии бумаги полимерными она приобретает влагозащитные пленками свойства. Процесс состоит из получения плоской полимерной пленки и спрессовывания ее в горячем состоянии с бумагой.

Получение плоской полимерной пленки производится на червячном прессе с щелевой головкой, которая присоединяется к машине одним из торцов. В этом положении головки бумага и пленка перемещаются параллельно. Спрессовывание горячей пленки, имеющей температуру >200°С, с бумагой осуществляется в зазоре между стальным и гуммированным валками. Гуммированный валок создает давление, достаточное для спресовывания пленки с бумагой. Стальной валок необходимо охлаждать. С целью увеличения адгезии пленки к бумаге, последнюю перед поступлением в зазор валков прогревают Агрегат для нанесения пленки на бумагу изображен на рис. У-35. Нормальная скорость нанесения покрытия достигает 120 м1мин.

Рис. 14. Агрегат для нанесения полимерных пленок на бумагу:

1—рулон с бумагой (размотка); 2—вал для рулона № 2; 3— сушильный валок (обогрев паром 13 кгс/см2, 170° С); 4— валок, облицованный силиконовой рези-ной; 5—ванна с водон для охлаждения; 6—щелевая головка червячного пресса; 7—главный валок (полированный, охлажденный водой); Я—направляющий валок; 9— узел намотки; 10— подающий валок.

ПЛЕНОЧНЫЕ ИЗДЕЛИЯ

Пленочные изделия применяют очень широко. В зависимости от назначения пленки имеют одно- и многослойную конструкцию.

Условно к пленкам относят вещества, представляющие собой непрерывные тонкие слои толщиной менее 0,25 мм. Пленки толщиной более 0,25 мм относят к листам.

Толщина выпускаемых пленок колеблется от 250 до 1 мкм (иногда до 0,5 мкм).

Упаковочные пленки. В качестве упаковки применяют пленку в обычном виде (толщина 10...12 мкм). В последнее время выпускают оберточную пленку, которая при небольшом растяжении при упаковке продукта становится липкой; в результате обрезанный конец пленки плотно прилегает к поверхности предыдущего слоя.

Пакеты открытые и закрытые изготовляют из рулонной плоской пленки сваркой или склеиванием (толщина 16...60 мкм). Тубы для упаковки изготовляют из бесшовной рукавной заготовки. Для упаковки продукта концы туб сваривают.

Особенность усадочной пленки — уменьшение размеров при кратковременном прогревании; в результате пленка плотно обтягивает продукт. Такую пленку широко применяют для компактной упаковки многочисленных предметов в единую оболочку-контейнер.

Мешки и сумки изготовляют из пленки сваркой. Мешки повышенной прочности получают из тонких (30...50 мкм) и узких лент (из полимера с ориентированной структурой молекулярных цепей) плетением на текстильных станках; можно плотно покрыть мешки тонкой пленкой.

Наружную упаковку используют не только для сыпучих материалов, но и для мелких штучных товаров в индивидуальной упаковке (из бумаги, металлической фольги и др.). Упаковку изготовляют на автоматах. При этом важно, чтобы полимерная пленка легко сваривалась или склеивалась; в качестве примера могут быть пленки из полиэтилена (ПЭ), полипропилена (ПП), поливинилхлорида (ПВХ). Внутреннюю упаковку применяют перед укладыванием товаров в большие емкости (ящики, контейнеры) для предварительной упаковки в пленку из ПЭ, целлофана, поливинилового спирта, полиамида (ПА), полиэтилентерефталата (ПЭТФ), ПВХ, полистирола (ПС) и др.

Мешочная упаковка представляет особый интерес; при этом методе сочетаются процессы получения рукавной пленки и ее заполнения товаром с последующей автоматической сваркой (термоимпульсной). В этом случае пленка должна обладать повышенной прочностью, что достигается при определенных параметрах технологического режима и специальных приемах получения полимерного рукава.

Индивидуальная упаковка заключается в механическом «закручивании» продукта в пленку (обычный вариант — конфета в целлофане). Такие пленки должны быть способны к сохранению формы, приданной при закручивании. При использовании специальных пленок, обладающих эффектом липкости при натяжении, процедура упаковки закручиванием упрощается и сокращается время затаривания.

Ленточную упаковку используют для малогабаритных изделий; последние располагают между двумя лентами полимерных пленок и упаковываются автоматической запрессовкой (сваркой) с высокой скоростью. Применяют пленки из ПЭ, целлофана с ПЭ, фольгированного ПЭ (алюминиевая фольга, покрытая ПЭ).

Для получения объемной упаковки изделия помещают на перфорированный картон, покрытый (пропитанный с той же стороны) полимером того же типа, что и упаковочная пленка. Сверху его накрывают полимерной пленкой, нагревают и при небольшом вакууме пленки соединяются по периферии с картоном. В результате изделие расположено на жестком картоне и плотно обтянуто пленкой. При этом используют ацетилцеллюлозу, ПС, ПВХ, ПЭ, ПП, (сополимеры двух последних полимеров).

Термоусадочная упаковка — это специально изготовленные пленки, которые при нагревании дают усадку; используют для товаров, не имеющих определенной формы (игрушки, овощи и др.). Такая пленка при нагревании несколько сжимается и обхватывает пакуемый предмет. Напряжение, возникающее в пленке, составляет а = 5...10 МПа в зависимости от структуры и типа полимера. Так, для пленок из ПЭ, ПП, ПЭТФ, ПС.

ПВХ (пластифицированного), «сшитого» ПЭ и гидрохлорированного каучука соответственно ст = 0,5; 2,0...4,0; 5,0...10,0; 0,5...1,0; 1,0...2,0; 10,0 и 1,0...2,5 МПа. Максимальное значение о в зависимости от типа полимера достигается при температуре 70... 100 °С.

Упаковку в среде инертного газа применяют для обеспечения сохранности продуктов и выполняют известными способами в камере с инертным газом. При такой упаковке наиболее важны такие свойства пленок, как малая газопроницаемость (особенно по кислороду), способность к свариванию или склеиванию. Для этих целей применяют пленки комбинированные (например, алюминиевая фольга — полиэтилен) или многослойные (полиэтилен—целлофан, полиэтилен—фторопласт и др.). Один из слоев такой пленки должен быть воздухонепроницаемым, другой — иметь хорошую свариваемость.

Упаковку для пастеризации и варки используют при необходимости нагревания продуктов в упаковке без нарушения ее герметичности. В этом случае упаковочная пленка должна отличаться повышенными термо- и водостойкостью, значительной прочностью сварного шва. Таким требованиям удовлетворяют многослойные термостойкие пленки, состоящие из алюминиевой фольги, ПЭТФ, поликарбоната (ПК), ароматического ПА.

Крупногабаритную упаковку применяют для минеральных удобрений, цемента и др. Для удобства транспортирования наружную поверхность мешков выполняют с неровностями; для этого на нее предварительно наносят распыленную струю полимера. Такие мешки с продуктом не соскальзывают при транспортировании и потери продукта уменьшаются. В качестве сырья для пленки чаще всего используют ПЭ или ПВХ (толщина пленки 0,1...0,3 мм, вместимость мешка 10...40 кг). Такая оболочка влагостойка и химически стойка. Многократное использование не рекомендуется из-за загрязнения и невозможности повторного получения качественного сварного шва. Применяют упрочненные мешки из плетеных высокопрочных полимерных узких пленок.

Сварной шов достаточно прочен для удержания упакованных мешков даже за горловину при транспортировании, загрузке и разгрузке.

В качестве временного укрытия пленки применяют в полевых условиях (навесы, крыши, покрытия парников, временные водопроводы и др.). Эти пленки должны быть устойчивы к изменениям погодных условий, т.е. термо- и морозостойки. Кроме этого, они должны быть дешевыми и желательно одноразового использования. Для таких целей применяют прозрачные пленки из ПЭ, ПП, реже — из ПЭТФ и пластифицированного ПВХ. Иногда используют пленки из ПА. Для укрытий с большой площадью поверхности необходимо использовать те же полимеры со специальными добавками, придающими им способность саморазрушаться через определенное время под действием солнечных лучей. Это необходимо для защиты окружающей среды от твердых загрязнений полимерными пленками.

Полимерные пленки в фотоматериалах. В качестве основы для изготовления кино- и фотопленок используют: триацетат- и ацетилбутиратцеллюлозу, ПС, ПЭТФ, ПК. На их основе получают черно-белую, цветную, негативную, позитивную фото- и кинопленки, пленку для диапозитивов, рентгеновских снимков и рентгенограмм, пленку, служащую индикатором радиоактивного излучения и др.

В общем виде черно-белые кино- и фотопленки состоят из основы (полимерной пленки), нижнего слоя (адгезионного), светочувствительного эмульсионного и защитного слоев.

С учетом условий эксплуатации и изготовления изделий к полимерной пленочной основе предъявляют повышенные требования:

высокие физико-механические показатели (предел прочности при разрыве не менее 150 МПа, относительное удлинение при растяжении не менее 30% модуль упругости не менее 7 ГПа), стабильные в температурном интервале от —20 до +100 °С, причем в случае использования пленки в экстремальных условиях эти температурные диапазоны расширяются;

незначительная усадка (менее 1 %) при повышенных температурах стабильность размеров не более 1-10  см/°С в широких температурном и влажностном диапазонах;

хорошая оптическая прозрачность, обеспечивающая коэффициент пропускния светового потока более 90% (для части спектра видимого излучения);

плотность, не превышающая плотность воды (требование, определяемое технологией обработки кино- и фотопленки);

показатель преломления, близкий к его значению для нижнего слоя (на основе желатина);

исключение возможности возникновения значительного статического электрического разряда при перематывании пленки в лентопротяжном  механизме (в противном случае электроразряд «засветит» пленку),

отсутствие водопоглощения, слипания, скручивания и др.

Для кино- и фотопленок используют основу с преимущественной прочностью по длине; этого достигают обработкой пленки, называемой ориентационной вытяжкой.

Полимерные пленки — основа магнитных лент. В качестве полимерной пленочной основы для получения магнитных лент применяют ПЭТФ, ПК, реже — ПВХ и триацетат целлюлозы.

Ленты получают нанесением магнитного порошка у – Fе2О3 на основу (пленку), содержащую сополимеры винилхлорида с акрилатами, эпоксидами, полиэфирами, полиуретанами и добавки пластификаторов, стабилизаторов, антистатиков. После получения широкой заготовки ее режут на узкие ленты, выполняют поверхностную обработку, снимают электростатический заряд и обрабатывают для создания магнитной анизотропии.

Толщина пленок колеблется в широких пределах — от 20 до 50 мкм. Чем тоньше лента, тем больше время магнитной записи. Чрезвычайно важна для качества лент равномерность толщины. В зависимости от страны и заводаизготовителя отклонение толщины от заданной колеблется от ± 0,1 до ± 2 мкм. Поверхность основы должна быть равномерно шероховатой для лучшего сцепления с магнитным порошком- Оптимальное значение параметра шероховатости Rа = 0,05...0,10 мкм. Пленка должна иметь хорошие механические характеристики при растяжении в направлении длины: предел прочности при разрыве не менее 170...200 МПа, относительное удлинение около 70 %, модуль упругости не менее 5 ГПа. Поскольку при эксплуатации лент возможно повышение температуры, пленка должна быть термостойкой: температура «потери формы» триацетатцеллюлозной пленки 150...250 °С, полиэтилентерефталатной — 150 , поликарбонатной — 165 °С. К лентам, применяемым в блоках памяти большого объема ЭВМ, предъявляют повышенные требования. Так, для лавсановой (полиэтилентерефталатной) пленки толщиной 30...40 мкм усадка при t = 100 °С не должна превышать 0,5%.

Страницы: 1, 2, 3, 4