Деформационные способы получения полимерных пленок. Технология получения полимерных пленок
Влияние способов получения полимерных пленок на технологию производства и свойства тары.
От способа производства полимерных пленок зависят многие их свойства, а в особенности физико-механические, технологические, а также экономические показатели.
Существуют следующие промышленные методы изготовления полимерных пленок:
-экструзия расплава полимера;
-полив раствора полимера или форполимера на полированную металлическую или другую поверхность;
-полив дисперсий полимера на полированную поверхность;
-каландрирование;
-прессование;
-строгание заготовок
Экструзией называют метод формования изделий или полуфабрикатов неограниченной длины в экструдере продавливанием расплава полимера через формующую головку с каналами необходимого профиля.
Основным оборудованием для переработки пластмасс методом экструзии являются экструдеры – шнековые машины, называемые червячными прессами. Гранулированный полимер из загрузочного бункера с помощью вращающегося червячного шнека 4 последовательно перемещается по технологическим зонам материального цилиндра. В зоне питания I происходит уплотнение и сжатие гранул, в зоне сжатия II – пластикация и частичное плавление, в зоне дозирования III – окончательное плавление остатков твердого полимера, гомогенизация, усреднение вязкости и температуры расплава.
Методом экструзии расплава полимера выпускают пленки двух типов – рукавные и плоские.
Рукавные пленки формуют способом раздува с помощью сжатого воздуха цилиндрической заготовки, полученной экструзией расплава полимера через формующую кольцевую головку. Наиболее высокое качество пленок получают с использованием вращающихся элементов головки.
Технология и оборудование для производства рук.пленок относительно просты и получили широкое распространение в изготовлении пленок ПЭ, ПП, ПВХ, ПВДХ, ПК, АЦ и др.
К недостаткам этого способа относятся:
-низкая эффективность воздушного охлаждения, снижающая производительность и прозрачность (особенно ПП) пленок;
-склонность к складкообразованию пленок.
Плоские пленки получают методом экструзии расплава полимера через плоскощелевую формующую головку. В зависимости от способа охлаждения заготовок различают два варианта этого метода: с охлаждением заготовки на охлаждающих барабанах и в водяных ваннах.
Пленки, охлажденные на барабанах, отличаются равномерностью физико-химических свойств и повышенной прозрачностью. Охлажденные в воде пленки характеризуют сильный блеск и большая жесткость.
Предпочтение плоским пленкам отдают в тех случаях, когда от упаковки требуются повышенная прозрачность, четкая маркировка и другая информация, а также высокие и стабильные прочностные свойства. При упаковке на автоматических линиях удобнее использовать рукавные пленки.
Метод полива раствора полимера или форполимера на металлическую поверхность применяется для получения пленок из легко растворимых полимеров или форполимеров, которые нестойки в расплавленном состоянии или разлагаются при нагревании ниже температуры плавления, например, ПВС, ПК, ПА.
Метод полива состоит из нескольких стадий: приготовление раствора полимера; полив раствора полимера на гладкую полированную поверхность; отделение растворителя от полимера.
Стадия приготовления раствора полимера включает операцию растворения, фильтрования и деаэрации. Растворение осуществляют в емкостях с различными устройствами для перемешивания и подогрева.
Для получения прозрачных пленок обычно используют смеси из нескольких растворителей. Очистку растворов от разнообразных примесей проводят фильтрованием в фильтрах различных конструкций с использованием сложных фильтрующих систем. Качество фильтрации во многом определяет качество получаемых пленок. Отделение раствора от воздушных включений осуществляют в деаэраторах, различных по конструкции и принципу действия.
Формование пленок методом полива на бесконечную ленту наибольшее применение нашло в производстве ТАЦ-пленок.
Методом полива в осадительную ванну получают преимущественно целлофан.
К достоинствам пленок, полученных методом полива раствора полимера, относятся равномерная толщина, повышенная прозрачность, отсутствие нерастворимых примесей, практически полная изотропность свойств.
Недостатками метода являются низкая производительность, трудность изготовления толстых пленок, пожароопасность применяемых органических растворителей , сложность их регенерации, что существенно повышает расходы на оборудование и себестоимость выпускаемой продукции.
Метод полива дисперсии полимеранаполированную поверхность по своей сути и аппаратному оформлению мало отличается от метода полива раствора полимера. Главное отличие – применение коллоидных систем (# латексов), в которых дисперсионной средой служит вода, а дисп. фазой – частицы полимера. Это обуславливает достоинства способа:
а) отпадает необходимость применения дорогостоящих, токсичных и огнеопасных растворителей;
б) возникает возможность непосредственного использования эмульсий и суспензий, полученных в результате эмульсионной и суспензионной полимеризации без промежуточной операции выделения полимера.
Основным недостатком метода является сложность слипания частиц в процессе высыхания дисперсии, что затрудняет получение структурно-однородных монолитных пленок.
Метод полива дисперсии полимера используют при получении пленок для санитарно-гигиенической упаковки изделий, а также для покрытий полимерных пленок бумаги и тканей.
Каландровый метод получения пленок основан на принципе непрерывного формирования пленок из расплава полимерного материала при последовательном его пропускании через несколько зазоров между параллельно расположенными и вращающимися навстречу друг другу полыми цилиндрами-валками, являющимися главной рабочей частью каландров.
Пленка, полученная каландровым методом, обладает продольной ориентацией, которая обеспечивается за счет превышения линейной скорости отбора охлажденной на барабане пленки над окружной скоростью последнего валка каландра на 30-100%. поэтому прочность при растяжении в продольном направлении пленок на 10-20% выше прочности в поперечном направлении. Каландровый метод получения пленок более дорогой, чем методы полива раствора и экструзия расплава полимеров.
Каландровым методом получают пленки и листы из ПВХ: так перерабатывается почти половина производимого во всем мире ПВХ, что объясняется наименьшей вероятностью тепловой деструкции полимера при каландрировании.
Строганием заготовок производят пленки из ФП и целлулоида. Из этих полимеров первоначально прессуют цилиндрические заготовки. На специальных установках их вращают вокруг своей оси и срезают профильным ножом пленочное полотно. Полученные толстые пленки раскатывают в тонкие на особых прокатных станках.
poisk-ru.ru
Получение - полимерная пленка - Большая Энциклопедия Нефти и Газа, статья, страница 1
Получение - полимерная пленка
Cтраница 1
Получение плоской полимерной пленки производится на чер вячном прессе с щелевой головкой, которая присоединяется к машине одним из торцов. [1]
Методы получения полимерных пленок в газовой фазе путем полимеризации под действием электронов и в тлеющем разряде вызывают особый интерес в научном мире и в технике. [2]
При получении полимерных пленок пластификации подвергаются те полимеры, жесткость цепей которых обусловлена главным образом наличием полярных групп и, следовательно, значительными силами межмолекулярного взаимодействия. К ним относятся поливинилхло-рид, гидрохлорид каучука, сополимер винилиденхлорида с винил-хлоридом, целлюлоза и ее эфиры. [4]
Разработанный метод получения полимерных пленок заключается в нанесении растворов полимеров ( в растворителе, по возможности, с низкой температурой испарения) на поверхность вращающихся изделий или погружении их в раствор. [5]
Основными методами получения полимерных пленок являются прямая экструзия, экструзия е раздуванием рукава, полив, макание, кэширование и вальцово-каландровый способ. [6]
Электрические методы получения полимерных пленок на металлах позволяют наносить покрытие как на анод, так и на катод. Реверсирование тока дает возможность одновременно покрывать изделия на аноде и на катоде. [7]
Основным оборудованием для получения полимерных пленок в разряде является вакуумная камера, в которой расположены два электрода на расстоянии 1 см друг от друга с закрепленными на них подложками для осаждения пленок. Мономер в парообразном состоянии подается через игольчатое отверстие внутрь камеры. Если мономер является твердым веществом, то он помещается в испаритель и испаряется нагреванием. [8]
Основной недостаток технологии получения полимерных пленок методом полива состоит в нестабильности формирования монолитного слоя полимера при удалении из латекса технологической жидкой фазы. [9]
В работе [25] для получения фотопроводящих полимерных пленок был использован метод полимеризации ряда низкомолекулярных органических соединений в тлеющем разряде. [10]
Вопросам изучения кинетических закономерностей получения полимерных пленок в разряде из паров органических соединений посвящен ряд работ. [11]
Физические поля используют в технологиях получения ингибирован-ных полимерных пленок прежде всего с целью повышения технологичности производственного процесса. Однако возникающие в пленках дополнительные функциональные свойства во многих случаях столь эффективны или обусловливают столь необычное сочетание служебных характеристик пленок, что определяют новые принципы работы и конструкции систем противокоррозионной защиты. Ниже описаны технологии изготовления ингибированных пленок с применением электрических и магнитных полей, необычных тепловых и механических воздействий. [12]
Интересно отметить, что при получении полимерных пленок из кремнийорганических соединений на поверхности металла под действием пучка электронов Колотыркиным и др. Q. [13]
Это свойство дитизонатов ртути используется для получения фото-хромных полимерных пленок. [15]
Страницы: 1 2 3
www.ngpedia.ru
Технология изготовления полиэфирных пленок - Справочник химика 21
из "Химия и технология полимерных плёнок 1965"
Получение пленок из поликарбонатов и полиэтилентерефталата может быть осуществлено либо формованием их из растворов полимеров, либо из расплавов без применения растворителей. Последний способ — наиболее прогрессивный, так как не связан с использованием летучих растворителей, что приводит к существенному сокращению числа технологических операций и улучшению санитарно-гигиенических условий производства. [c.538] Однако формование пленок из указанных двух полимерных эфиров в настоящее время осуществляют пока по обоим способам только для одного продукта и лишь по одному из способов—для другого. Получение пленок из поликарбонатов методом формования из расплава может быть использовано не для всех типов пленок. [c.538] Дело в том, что вязкость расплавов поликарбонатов резко возрастает с повышением молекулярного веса полимера (см. табл. 91). Поэтому применение поликарбонатов с достаточно высоким молекулярным весом, необходимых для получения некоторых типов пленок с определенными прочностными свойствами, вызывает весьма большие технологические затруднения. В то же время формование поликарбонатных пленок из расплава при высоких температурах, при которых вязкость значительно уменьшается, приводит к снижению механических характеристик пленок в результате частичной термической деструкции полимера. [c.538] Для получения тех или иных конструкционных изделий из поликарбонатов методом литья под давлением используют продукты с молекулярным весом около 25 ООО, а процесс литья осуществляют на верхнем возможном температурном пределе (300°). Таким же или другими методами можно изготовлять пленки из расплава, но их механические характеристики будут существенно ниже тех, которые можно получить при использовании поликарбонатов с более высокими молекулярными весами и не подвергая полимер термической деструкции. [c.539] Задачи понижения вязкости расплава поликарбонатов с высокими молекулярными весами и придания расплаву термической устойчивости, по-видимому, еще полностью не решены. Поэтому метод формования пленок из расплава может быть использован только при производстве тонких пленок, механические свойства которых могут быть улучшены в результате их вытяжки. При получении пленок с большими толщинами, например при их использовании в качестве основы для кинофотоматериалов, обычно применяют метод формования из растворов, поскольку поликарбонаты хорошо растворимы в технически доступных растворителях. [c.539] Иное положение с изготовлением пленок из полиэтилентерефталата, который нерастворим в обычных растворителях. Формование полизтилентерефталатных пленок из растворов пока исключено. Технология производства таких пленок возможна лишь при изыскании технически доступных растворителей. Поэтому указанные пленки в настоящее время получают тем или иным методом их формования только из расплава. [c.539] Получение поликарбонатных пленок из расплава может быть осуществлено, во-первых, путем раздувания выдавленного рукава и, во-вторых, выдавливанием расплава через плоскую щель головки экструдера и последующей вытяжки на валках. Температура валков должна быть тем выше, чем толще пленка. Как правило, при изготовлении пленки толщиной 0,1 мм следует поддерживать температуру от 80 до 100°. Вытяжка пленки в одном направлении, производимая по второму способу, или в двух направлениях — при изготовлении по первому способу приводит к значительному улучшению механических свойств пленки. [c.539] Для указанных способов используемый поликарбонат переводится в гранулированное состояние. Насыпной вес гранул равен приблизительно 650 г л при удельном весе поликарбоната 1,20 [56]. Он тяжелее полиэтилена (0,94—0,96) и его насыпной вес выше насыпного веса полиэтилена (550 г л), что имеет существенное значение при переработке полимера экструзионными методами. [c.540] Для изготовления поликарбонатных пленок с большими толщинами обычно применяют методы формования из растворов в результате испарения летучих растворителей и осуществления процесса пленкообразования на барабанных или ленточных машинах. Процессы пленкообразования на таких машинах подробно описаны ранее (см. 36—41). [c.540] Большое значение в характеристике свойств растворов и пленок, полученных из этих растворов, приобретает качество самого исходного продукта — поликарбоната, его молекулярный вес, полимолекулярность и в особенности содержание олигомерных продуктов. [c.540] Как отмечалось ранее (см. табл. 18), механический сегмент поликарбоната соответствует приблизительно 40 химическим звеньям или 240 кинетическим звеньям, т. е. минимальный молекулярный вес поликарбоната, при котором вещество переходит в полимерное состояние, отвечает примерно 10 ООО. Следовательно, из поликарбоната с молекулярным весом ниже 10 ООО не представляется возможным вообще формовать пленки с какими-либо минимальными прочностными и эластическими свойствами. Увеличение молекулярного веса приводит к пропорциональному повышению прочностных свойств полимерных материалов до определенного его значения, выше которого дальнейшее увеличение молекулярного веса исходного полимера уже мало изменяет комплекс механических свойств изделия из него. Эта зависимость анализировалась ранее в общем виде и изображена на рис. 58. [c.540] Повышение молекулярного веса поликарбонатов выше указанного предела вызывает существенные технологические затруднения, связанные с высокой вязкостью их растворов, трудностью транспортировки растворов и нарушениями процессов пленкообразования. [c.541] Кроме основного требования к молекулярному весу поликарбоната, как пленкообразующего вещества, большое значение для формирования необходимых механических свойств пленок приобретает также содержание в нем низкомолекулярных фракций и водной влажности. [c.541] Известно, что присутствие в исходном пленкообразующем веществе низкомолекулярных фракций, в особенности для жесткоцепных полимеров, приводит к повышению хрупкости пленок [57]. Более того, низкомолекулярные фракции поликарбонатов хорошо растворимы в еще большем количестве растворителей, нежели высокомолекулярные продукты. Поэтому соприкосновение поликарбонатных пленок со многими органическими веществами в случае присутствия в таких пленках низкомолекулярных фракций приводит к образованию их пересыщенных растворов, последующей кристаллизации указанных фракций и к резкому побелению пленок с полной потерей их прозрачности. Это явление хорошо наблюдается при обработке пленок ацетоном. [c.541] Изложенные особенности поведения пленок, содержащих низкомолекулярные фракции поликарбонатов, ухудшают механические свойства пленок и вызывают протекание процессов, затрудняющих в ряде случаев эксплуатационное использование таких пленок. Влияние водной влажности в исходных поликарбонатах и пленках из них тоже приводит к повышению хрупкости материала. Поэтому технические требования к исходному поликарбонату, используемому для получения пленочных материалов и других изделий, должны предусматривать ограниченное содержание в них низкомолекулярпых фракций и воды. [c.541] Состав растворяющей смеси при изготовлении растворов поликарбоната регулируется условиями пленкообразования и характером использования поликарбонатных пленок. Наилучшим промышленно доступным основным растворителем для него является метиленхлорид. Он несомненно может быть рекомендован для указанных целей. Однако при его использовании следует обратить внимание на одно обстоятельство, имеющее существенное значение в формировании свойств поликарбонатных пленок и их поведении в эксплуатации. [c.541] Применение тяжелолету-чих органических растворителей в составе растворяющей смеси для получения растворов поликарбонатов диктуется условиями пленкообразования в пленочных машинах. Так, например, в качестве такого растворителя получил применение бутилацетат [58]. [c.542] Наконец, в отдельных случаях используют также метод повышения пластических свойств поликарбонатных пленок путем введения в раствор поликарбоната пластифицирующих добавок. Подробное исследование пластифицирующего действия некоторых широко распространенных низкомолекулярных пластификаторов, в частности дибутилфталата, камфары и бутилстеарата, показало, что их действие по отношению к поликарбонатам существенно зависит от совместимости пластификатора с полимером [59]. [c.542] В пределах такой совместимости осуществляется закономерное понижение температуры стеклования системы из полимера и пластификатора в зависимости от концентрации пластификатора в системе. При потере совместимости, как это происходит с бутил-стеаратом, температура стеклования системы остается постоянной. Изложенное иллюстрируется рис. 190. [c.542]Вернуться к основной статье
chem21.info
Формирование структуры полимерных пленок
Аутогезия набухших или расплавленных частиц – первая ступень образования покрытия. В дальнейшем происходит превращение вязко-жидкой пленки, находящейся на подложке, в твердое покрытие. Этот процесс связан с охлаждением расплава или удалением сорбированного растворителя и остаточного мономера.
При образовании твердой пленки полимер переходит из вязко-текучего состояния в стеклообразное или кристаллическое. Этот переход связан со структурными превращениями пленкообразователей в покрытии. Особенно подвержена изменениям структура (степень кристалличности, величина кристаллов, размер и морфология сферолитов) кристаллических полимеров.
Структура полимеров, кристаллизующихся с небольшой скоростью, когда максимальная радиальная скорость роста сферолитов не превышает 5 мкм/с, может быть изменена применением соответствующих режимов охлаждения расплавов в момент кристаллизации. Этот технический прием широко используется при получении покрытий. Так, применяя быстрое охлаждение полипропиленовых покрытий в воде (температура расплава 250 С, =23 С/с), можно понизить степень кристалличности на 30-33° по сравнению с покрытием естественного охлаждения (=0,02 С/с). Еще более быстрое охлаждение расплавов полипропилена (это легче всего осуществить на гонких подложках) приводит к получению его аморфизированной формы, так называемой смектической или паракристаллической модификации.
Существенно изменяется и кристаллическая структура пентапласта. При медленном охлаждении расплава образуется преимущественно а-форма (орторомбическая). Если расплав быстро охладить, то кристаллизация практически не проходит, и покрытия приобретают структуру, свойственную полимеру в расплавленном состоянии. Такая структура, однако, не стабильна: уже при комнатной температуре идет кристаллизация полимера с образованием моноклинной. Полное завершение процесса кристаллизации при 15 С наступает примерно через 7 суток, при 60 С через 30 мин. Закаливанию подвержены и другие кристаллические полимеры: полиамиды, поликарбонаты, полифторолефины.
Режим охлаждения влияет не только на первичную кристаллическую структуру полимеров, но в еще большей степени на вторичную, надмолекулярную. Сферолитная кристаллизация обычно протекает в той же области температур, что и формирование первичной структуры, поэтому для каждого полимера важно выбрать правильный режим охлаждения именно в этом температурном интервале.
Структурные изменения в полимерах существенно сказываются на свойствах получаемых покрытий. Закономерным является снижение жесткости (модуля упругости), внутренних напряжений и повышение деформируемости и адгезии покрытий с уменьшением степени кристалличности и с уменьшением дискретных (надмолекулярных) структур. С этими показателями коррелируют электрические, антифрикционные и защитные свойства пленок.
Покрытия из аморфных полимеров как линейного, так и трехмерного строения, за исключением поливинилхлоридных, охлаждают в естественных условиях; последние предпочтительно охлаждать в воде.
Похожие публикации:
www.tikkurila-powder.ru
Способ получения полимерного пленочного материала
Изобретение относится к технологии получения полимерных пленочных материалов на полиолефиновой основе для упаковки пищевых продуктов. Однослойный или многослойный полимерный пленочный материал получают экструзией расплава полиолефинов, модифицированных сополимером пропилена с диеном при соотношении масс компонентов соответственно 75-85:15-25, или сополимером пропилена и диена с этиленом при соотношении масс компонентов сополимера соответственно 20,0-80,0:0,5-9,0:19,5-79,5, в присутствии 20 - 65 мас.% модификатора. Материал имеет достаточную жесткость, прозрачность, блестящую привлекательную поверхность, ярко выраженную остаточную деформацию изгиба и скручивания (твист-эффект), физиологическую безвредность при непосредственном контакте с пищевыми продуктами. При этом допускается скоростная разрезка материала в разных направлениях без образования трещин и деформирования кромок. 3 з.п. ф-лы, 1 табл.
Изобретение относится к технологии получения полимерных пленочных материалов со специальными механическими свойствами, которые могут быть использованы в пищевой и перерабатывающей отраслях промышленности.
Большинство мелких штучных пищевых продуктов, например конфеты, карамели, леденцы, шоколад, мучные сладости, упаковывают с помощью известных скоростных (до 1200 операций в минуту) автоматов в пленочную обертку. Открытые концы кусочков обертки, в которую завернуто штучное изделие, отрезанные от рулона пленки, с той же цикличностью автоматы заправляют "в носок" (конфеты "Белочка", "Ананасные" и т.д.) или "в перекрутку" (большинство карамелей). Обязательными требованиями к материалу упаковки являются его способность длительное время сохранять деформацию изгиба - складку (заправка "в носок") или скручивание - твист-эффект (заправка "в перекрутку"), достаточную жесткость и прочность на разрыв, отсутствие деформации в местах скоростного разреза (на кромках), ограниченная газовая (прежде всего относительно кислорода и влаги) проницаемость, ограниченная диффузия элементов упаковочного материала в продукт, контактирующий с упаковкой (наличие разрешения компетентных государственных органов охраны здоровья на контакт упаковки с соответствующими пищевыми продуктами). Обычные полимерные материалы на основе целлофана, эфиров целлюлозы, полиолефинов, полиамидов, полимеров амилового ряда и т.д., используемых для упаковки пищевых продуктов [патент США 4528234, кл. В 32 В 15/08, 1985; патент США 4579696, кл. В 29 С 35/10, 1986; патент США 4753700, кл. 264-514, 1988] , вследствие недостаточных механических свойств не могут быть использованы для упаковки продуктов "в перекрутку" на указанных скоростных автоматах. Ярко выраженный твист-эффект имеют композиционные слоистые пленки, содержащие кроме полимерных слоев металлическую фольгу либо вощеную или парафинированную бумагу [патент Великобритании 1535982, кл. В 5 В, 1978]. Технология изготовления таких материалов очень трудоемка, а изготовленные по указанной технологии материалы имеют высокую себестоимость. Наиболее близким решением к заявляемому изобретению по совокупности признаков и техническому результату является способ производства пленки из модифицированного полиолефина для упаковки пищевых продуктов, которая продолжительное время сохраняет твист-эффект [патент США 5128183, кл. В 29 D 22/00]. Этот способ избран в качестве прототипа. Известный материал получают экструзией расплава изотактического полипропилена, модифицированного сополимером этилена с пропиленом и прозрачной амфорной смолой, которая имеет низкую молекулярную массу, например сосновой, при соотношении компонентов полимерной смеси (в % от общей массы) соответственно: 40-90:5-25:5-35; охлаждением, вытягиванием с биаксиальным ориентированием структуры пленки и ее термофиксацией. Пленочные материалы на полиолефиновой основе по данным исследований наиболее полно отвечают требованиям, предъявляемым к материалам упаковки пищевых продуктов, но у известного материала, полученного способом, избранным в качестве прототипа, при скоростном разрезе на упаковочных автоматах свежеобразованные кромки материала не свободны от деформации. Кроме того, у известного материала затруднено получение стабильных физико-механических свойств на больших площадях. Эти недостатки значительно ограничивают надежность работы заверточных автоматов, в которых используется известный пленочный материал, особенно при максимальной производительности. Задачей изобретения является разработка способа получения пленочного материала на полиолефиновой основе для упаковки пищевых продуктов, который бы при сохранении привлекательного внешнего вида, безвредности контакта с пищевыми продуктами и способности к необратимой деформируемости допускал скоростную разрезку в разных направлениях без образования трещин и деформирования кромок. Решение поставленной задачи в заявленном способе основывается на том, что получение пленочного материала экструзией расплава модифицированных полиолефинов с охлаждением, ориентированием и термофиксацией пленки, осуществляют с использованием в качестве модификатора сополимера пропилена с диеном при соотношении масс компонентов сополимера соответственно - 75-85: 15-25, либо пропилена и диена с этиленом при соотношеннии масс компонентов сополимера соответственно - 20,0-80,0: 0,5-9,0:19,5-79,5, обеспечивая содержание модификатора в материале в пределах 20-65% от общей массы полимерной композиции. Наиболее стабильными свойствами обладает полимерный пленочный материал, у которого в качестве полиолефина использован изотактический полипропилен, и в котором диен в модификатор введен в виде дициклопентадиена. По заявленному способу получен пленочный материал с высокой прозрачностью, привлекательной блестящей поверхностью, повышенной жесткостью, способностью сохранять до 75% деформации изгиба и скручивания, пригодный по результатам санитарно-гигиенических исследований для длительного непосредственного контакта с пищевыми продуктами. Особенно важным свойством полученного материала является практическое отсутствие деформации кромок пленки при скоростном разрезе (отсутствие остаточных напряжений на кромках пленки), что значительно уменьшает количество брака при скоростном (до 1200 операций в минуту) машинном упаковывании пищевых изделий, то есть повышает надежность работы упаковочных автоматов и технологичность процесса. Способ получения пленочного материала осуществляется следующим образом. Пример 1. Гранулированный полиолефин, например изотактический полипропилен, в количестве 60% от общей массы полимерной композиции тщательно перемешивали с гранулированным сополимером пропилена (75%) и диена (25%) в течение 30 минут и смесь расплавляли (вариант 1а). Диен представлял собой дициклопентадиен, или бутадиен, или 1,4-гексадиен, или диеновьй мономер на основе этилидена норборнена. В вариантах способа в качестве модификатора применяли также сополимер (вариант 1b) пропилена (50%), диена (2%) и этилена (48%). Количество модификатора в материале в разных экспериментах составляло 20, 30, 40, 50, 60, и 65% от массы полимерной композиции. Расплав на известной линии производства полимерных пленок с помощью шнекового экструдера с плоской щелью непрерывно выдавливали в виде пленки с дальнейшим охлаждением материала, ориентированием, например, независимым биаксиальным ориентированием при растяжении, с термофиксацией и обработкой поверхностного слоя коронным разрядом по известной технологии. При этом температурный режим выдерживали таким: температура экструдера: 242oС, фильтра: 245oС, фильеры: 242oС, холодильного агрегата (поливного барабана и водяной ванны): 25oС. Температуру валков при растягивании пленки вдоль направления ее движения выдерживали в пределах 113-111oС, поперек - 179-154oС. Степень растяжения вдоль - 500%, поперек - 920%, скорость линии - 120 м/мин, толщина пленки - 201,0 мкм. Пример 2. Учитывая то обстоятельство, что по результатам эксперимента с увеличением толщины пленочного материала эффективность расхода модификатора для обеспечения в материале заданного твист-эффекта снижается, для изыскания способов экономии модификатора получали многослойные материалы. Способом, изложенным в примере 1, одновременной экструзией из трех и пяти экструдеров (температура каскадных и сателлитных экструдеров: 242oС) получали трехслойную и пятислойную пленку общей толщиной 201,0; 231,0 и 28l,5 мкм. При этом первый (внешний) слой (непосредственно контактирует с валками линии) имел толщину 8% от толщины готового материала, средний (внутренний) - 84% и внешний - 8%. Содержание модификатора в каждом из слоев варьировали в пределах от 20 до 65%. Для исследования условий устранения накопления статического электричества, блокирования (слипания) контактирующих поверхностей пленочного материала при его длительном хранении и определения оптимальных режимов окрашивания отдельных слоев без ухудшения санитарно-гигиенических свойств материала в состав его среднего и внешнего слоев добавляли известные антистатические и антиблокирующие наполнители, а также красители. Сравнительные характеристики пленочных материалов приведены в таблице. Материалы, полученные в примерах 1 (однослойный) и 2 (трехслойный) с использованием модификатора - двойного сополимера (пропилен и диен), указаны в таблице соответственно как 1a и 2a, а с использованием тройного сополимера (пропилен, диен и этилен) - 1b и 2b. Испытание физических свойств материалов осуществляли по стандартным методикам в идентичных условиях. Эксплуатационные свойства материалов определяли при упаковывании карамели типа "Театральная" - на упаковочной машине фирмы "Nagema" на скорости 1200 и 600 циклов в минуту. При содержании диена, представленного дициклопентадиеном, или бутадиеном, или 1,4-гексадиеном, или диеновым мономером на основе этилидена норборнена, в двойном сополимере-модификаторе в количестве меньше 15% и в тройном сополимере-модификаторе менее 0,5% твист-эффект полимерной композиции существенно уменьшается, а при содержании его соответственно более 25% и 9% материал начинает растрескиваться при 20-40 циклах перегиба. В пределах отмеченных диапазонов количества диена резких изменений свойств упаковочного пленочного материала не отмечено. Наиболее стабильными свойствами в отмеченных диапазонах составов обладает пленочный материал, в котором в качестве диена использован дициклопентадиен. Этилен в тройном сополимере в количестве менее 19,5% не способствует стабильности механических свойств материала на значительном удалении вдоль и поперек листа, при содержании его более 79,5% не обеспечивается в полимерном материале сохранения достаточного твист-эффекта. Внутри отмеченного диапазона изменение количества этилена не вызвает резкого изменения свойств материала в целом. Введение модификатора в полимерный материал в количестве менее 20% от массы композиции не обеспечивает достаточного сохранения в пленочном материале твист-эффекта, при содержании его более 65% у материала значительно уменьшается усталостная прочность. Изменение количества модификатора в пределах 20-65% не вызывает резкого изменения свойств полимерной композиции в целом. Равное количество модификатора эффективнее проявляется в поверхностных слоях многослойного материала. Использование известных красящих, антистатических и антиблокирующих добавок в количестве до 5% от массы однослойного материала или каждого из слоев полимерной композиции не препятствует получению упаковочного материала с требуемыми гигиеническими и физико-механическими свойствами. Слоистый пленочный материал по заявленному изобретению, особенно с тремя и большим количеством слоев, при незначительном усложнении процесса изготовления материала обеспечивает его достаточные механические и физические свойства, а также значительное повышение технологичности процесса скоростного упаковывания мелких штучных товаров. При толщине внешних слоев менее чем 5% от общей толщины материала, полученного по заявленному способу, не обеспечивается стабильный технологический режим его изготовления и не устраняется деформация его кромок при скоростном разрезании, при толщине - более 10% заметно снижается эффективность использования модификатора для обеспечения заданного показателя твист-эффекта слоистого материала. Заявленное изобретение может быть реализовано на известных линиях производства пленочных материалов после соответствующего их переоборудования.Формула изобретения
1. Способ получения полимерного пленочного материала экструзией расплава полиолефинов, модифицированных сополимером пропилена, охлаждением, ориентированием и термофиксацией пленки, отличающийся тем, что в качестве модификатора используют сополимер пропилена с диеном при соотношении масс компонентов сополимера соответственно 75-85: 15-25, либо пропилена и диена с этиленом при соотношении масс компонентов соответственно 20,0-80,0: 0,5-9,0: 19,5-79,5 при количестве модификатора 20-65% от общей массы полимерной композиции. 2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что в качестве полиолефина используют изотактический полипропилен. 3. Способ по пп. 1 и 2, отличающийся тем, что диен в сополимер вводят в виде дициклопентадиена. 4. Способ получения пленочного материала по пп. 1-3, отличающийся тем, что осуществляют соэкструзию нескольких слоев пленок указанного состава, например трех, при соотношении толщины внешних слоев, выдержанном в пределах 5-10% от толщины всего материала.РИСУНКИ
Рисунок 1NF4A Восстановление действия патента СССР или патента Российской Федерации на изобретение
Дата, с которой действие патента восстановлено: 10.04.2009
Извещение опубликовано: 10.04.2009 БИ: 10/2009
NF4A Восстановление действия патента
Дата, с которой действие патента восстановлено: 20.10.2011
Дата публикации: 20.10.2011
www.findpatent.ru
Деформационные способы получения полимерных пленок
Деформационные способы получения полимерных пленок
Содержание
Введение
1. Методы физической и химической модификации пленок
2. Производство химически-модифицированных пленок, их свойства
3. Деформационные способы получения полимерных пленок
3.1 Каландрование
3.2 Метод прокатки и строгания
Заключение
Литература
Введение
Многообразие видов применяемых пленок определяет разнообразие методов их производства. Основной объем изготовляемых в мире полимерных пленок приходится на пленки из расплавов пластических масс, основу которых составляют полимеры, способные при нагреве переходить в вязкотекучее или высокоэластическое состояние, не подвергаясь при этом термической деструкции.
Метод производства пленки определяется химической природой полимера и назначением готовой пленки. В настоящее время можно выделить четыре группы методов изготовления пленки: из полимера, находящегося в вязкотекучем или высокоэластическом состоянии: экструзия, каландрование, производство комбинированных пленок, физико-химическая модификация пленок.
Физическая сущность метода каландрования заключается в формовании из расплава полимера заготовок с последующим их деформированием до заданных размеров пленки и фиксирование их охлаждением.
1. МЕТОДЫ ФИЗИЧЕСКОЙ И ХИМИЧЕСКОЙ МОДИФИКАЦИИ ПЛЕНОК
Физической модификацией является механическое воздействие на сформировавшуюся структуру полимера при определенных температурных режимах. Такими методами изготовляют ориентированные пленки.
Производство ориентированных пленок, их свойства. Наряду с расширением выпуска рукавных и плоских, в том числе каландрованных, пленок, совершенствованием технологии их производства большое значение придают изысканию путей и способов повышения их качества, улучшения физико-механических свойств, обеспечения высокой прочности и надежности в условиях длительной эксплуатации.
Одним из эффективных способов улучшения физико-механических свойств и расширения возможностей применения термопластичных пленок является метод структурной модификации - ориентация. Изменяя степень ориентации, определяемую температурой ориентации, скоростью и степенью вытяжки, а также скоростью (темпом) охлаждения, можно получать пленки с различными физико-механическими показателями.
Ориентированные пленки изготовляют в основном из полипропилена, полиэтилена, полиэтилентерефталата и других полимеров. В зависимости от назначения пленки получают одно- или двухосно ориентированные. Существуют два основных метода ориентации пленок: механическое растяжение плоских пленок; пневматический раздув и механическое растяжение пленочного рукава. В производстве ориентированных пленок первый из этих методов нашел большее распространение. Производство двухосно ориентированных плоских пленок осуществляют по двум принципиально отличным технологическим схемам: одно- и двух- стадийной(раздельной).
Ориентация пленки в продольном и поперечном направлениях при одностадийной схеме одновременно происходит на одной установке, а при двухстадийной – на двух отдельных установках. Наибольшее развитие и применение получило оборудование, в котором ориентация пленки происходит по двухстадийной схеме.
Технические возможности технологических линий для производства двухосно ориентированных в две стадии пленок весьма широки: ширина пленок до3000 мм, толщина от 3 до 100 мкм, скорость приема готовой пленки до 200 м/мин.
2. ПРОИЗВОДСТВО ХИМИЧЕСКИ МОДИФИЦИРОВАННЫХ ПЛЕНОК, ИХ СВОЙСТВА
Производство химически-модифицированных пленок. Одним из путей направленного влияния на свойства полимеров и изделий из них является химическая модификация, связанная с изменением химического строения молекул и характера связи между ними.
Например, ультрафиолетовым облучением или радиацией в термопластах можно создавать пространственно-сетчатые структуры.
Модифицированием полиэтиленовых пленок ионизирующими излучениями можно получить термоусадочные пленки, а при включении операции термостабилизации – высококачественный пленочный материал с высокой стойкостью и долговечностью в условиях длительного воздействия повышенных температур и нагрузок, агрессивных сред.
Примером использования эффекта упрочнения является производство мешков для затаривания из полиэтилена низкой плотности. В связи с увеличением после облучения разрушающего напряжения при растяжении и ударной вязкости появилась возможность уменьшить толщину пленки. В таком процессе сложенный пленочный рукав или плоская пленка после тянущего устройства через систему отклоняющих роликов направляется ускоритель электронов (или камеру сшивки). В ускорителе пленка облучается, переходит в камеру термостабилизации, разогревается до температуры стабилизации и выдерживается при этой температуре необходимое время. Затем пленка охлаждается и сматывается в рулоны. Скорости получения модифицированной пленки ограничены возможностью ускорителя электронов и временем термостабилизации пленки; в настоящее время они меньше скоростей изготовления даже обычной рукавной пленки. Придание полимерным пленкам свойства сокращать свои размеры при нагреве (термоусадка) является одним из методов расширения возможностей их применения. При вытяжке пленок на той или иной стадии формования в них происходит накопление обратимых составляющих деформации; если в технологическом процессе отсутствует стадия термостабилизации, то получаемые пленки в той или иной степени обладают термоусадочными свойствами. На промежуточных стадиях термической усадки, как правило, происходит сильное коробление пленки даже при ее идеальной равнотолщинности. Эти недостатки в значительной мере устраняют фото- или радиационной сшивкой, повышающей предел текучести пленки при температуре усадки. На практике наиболее широкое распространение нашел метод радиационной модификации пленок, который позволяет наиболее существенно влиять на физико- механические свойства пленки.
3.ДЕФОРМАЦИОННЫЕ СПОСОБЫ ПОЛУЧЕНИЯ ПЛЕНОК
3.1 КАЛАНДРОВАНИЕ
Каландрование — один из способов формования листа или пленки путем непрерывного продавливания термопластичного материала через зазор между валками каландра. Обработка материалов на каландре служит также для нанесения покрытий на тканевую основу и дублирования пленок с промежуточным клеевым слоем.
Каландровый способ — многостадийное производство, оснащенное разнообразным оборудованием для хранения, подготовки и транспортировки сырья, для изготовления композиции (смесей полимера с соответствующими ингредиентами) и их пластикации, каландром определенного типа для формования пленки, устройствами для охлаждения пленки, измерения ее толщины, обрезки кромок, для намотки готовой пленки. Кроме того, каландровые линии могут быть укомплектованы дополнительным оборудованием для нанесения печати, лакирования, термоформования, переработки отходов.
Рис 1. Основные типы каландрования
Основная операция — формование пленки — происходит на каландре. Каландры относятся к валковым машинам и различаются главным образом количеством и расположением валков. На рис. 1-приведены основные типы 2—5-валковых каландров, применяемых для производства пленочных материалов:
1 — двухвалковый каландр с вертикальным расположением валков для изготовления толстых пленок, для тиснения рисунка на поверхности;
— трехвалковый каландр с вертикальным расположением валков для изготовления поливинилхлоридных листовых и пленочных материалов для полов, толстых пленок на основе эластомеров и др.;
— четырехвалковый каландр с вертикальным расположением валков для изготовления жестких (малопластифицированных) поливинилхлоридных пленок, листовой резины, одно- и двустороннее нанесения покрытий из этих материалов на тканевую основу;
4 и 5 — наиболее распространенные конструкции четырехвалковых каландров с Г-образным расположением валков для производства мягких (пластифицированных) поливинилхлоридных пленок и дублирования; при дублировании устанавливается дополнительный консольный валок;
6 и 7 — четырех- и пятивалковый каландры с L-образным расположением валков для изготовления жестких поливинилхлоридных пленок;
5 и 9 — универсальные четырехвалковые каландры Z- и S-образного типа для производства поливинилхлоридных пленок, листовой резины, нанесения покрытий на различные основы.
Сущность метода и его физико-химическая характеристика
Обработке материала на каландре предшествуют получение композиции полимера и пластикация. Поэтому свойства пленок, полученных каландровым способом, зависят в основном от трех факторов: -свойств исходного материала и состава композиции; условий смешения и пластикации; условий каландрования.
Формование на каландре протекает в переходной области между высокоэластическим состоянием и вязким течением полимера. Таким образом, термопластичный материал должен обладать широким температурным интервалом текучести и достаточной вязкостью расплава, чтобы обеспечить получение однородной, гладкой и равнотолщинной пленки и беспрепятственное снятие ее без разрушения и растягивания с валков каландра. Этому требованию удовлетворяют композиции поливинилхлорида или его сополимеров, а также сырые резиновые смеси (композиции на основе эластомеров), которые здесь не рассматриваются. Содержание отдельных компонентов колеблется в широких пределах в зависимости от назначения пленки и свойств самих компонентов. Введение различных добавок в поливинилхлорид (ПВХ) необходимо из-за характера самого полимера и особенностей его переработки. Поливинилхлорид является аморфным полимером со значительными силами межмолекулярного взаимодействия благодаря полярности заместителя. Он имеет высокую температуру стеклования (около 85° С), а температура текучести промышленных марок ПВХ близка к температуре разложения. Для предотвращения процесса термодеструкции ПВХ, идущего с выделением газообразного НСl, вводят стабилизаторы, а для снижения температуры стеклования (придания гибкости и эластичности, улучшения морозостойкости) и температуры текучести (облегчение переработки) — пластификаторы. Пигменты и наполнители создают определенный декоративный эффект, а также служат модификаторами пленок. Во избежание прилипания композиции к горячей поверхности рабочих органов машин вводят смазывающие вещества - более 50 г на 100 г порошка. Смешению ингредиентов композиции предшествуют так называемые подготовительные операции: прокаливание, сушка или увлажнение, взвешивание. К подготовительным операциям иногда относят также дробление отходов.
coolreferat.com
Технология получения полимерных пленок из расплавов и методы исследования их свойств
Технология получения полимерных пленок из расплавов и методы исследования их свойств
БиблиографияТехнология получения полимерных пленок из расплавов и методы исследования их свойств [Электронный ресурс] : учебное пособие / А.Н. Садова - Казань : Издательство КНИТУ, 2013. - http://www.studentlibrary.ru/book/ISBN9785788213484.html
АвторыА.Н. Садова
ИздательствоИздательство КНИТУ
Тип изданияучебное пособие
Год издания2013
ПрототипЭлектронное издание на основе: Технология получения полимерных пленок из расплавов и методы исследования их свойств : учебное пособие / А.Н. Садова [и др.]; М-во образ. и науки России, Казан. нац. исслед. технол. ун-т. - Казань : Изд-во КНИТУ, 2013. - 224 с. - ISBN 978-5-7882-1348-4.
АннотацияИзложены приемы и способы получения различных полимерных пленок в лабораторных условиях. Приведено описание лабораторного и промышленного оборудования для получения и испытания полимерных пленок. Предназначено для студентов, обучающихся по направлению 240100 "Химическая технология и биотехнология", подготовки магистров и бакалавров (профиль - Технология и переработка полимеров) по специальностям 240501 "Химическая технология высокомолекулярных соединений", 240502 "Технология переработки пластических масс и эластомеров" 261201 "Технология и дизайн упаковочного производства" и 261202 "Технология кинофотоматериалов и магнитных носителей", а также может быть полезно для магистров, аспирантов и научных сотрудников, занимающихся получением и испытанием полимерных пленок и пленочных материалов. Печатается по решению редакционно-издательского совета Казанского национального исследовательского технологического университета
Загружено 2016-02-09 12:00:00
www.studentlibrary.ru
