Способ вытяжки пленочного полотна из термопласта Советский патент 1984 года по МПК B29D7/24 

о

со

Изобретение относится к переработке пластйасс, в частности к технологии вытяжки пленочного полотна из термопласта.

Известен способ вытяжки пленочного полотна из термопласта, включающий протягивание нагрев, продольную вытяжку и охлаждение пленочного полотна 1.

Недостатком известного способа является то, что он не обеспечивает равномерного распределения внутренних напряжений, не устраняет влияния растяжения или усадки в направлении одной из осей на ориентацию полотна по другой оси.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к изобретению является способ вытяжки пленочного полотна из термопласта, включающий нагрев, протягивание с продольной вытяжкой и поперечной вытяжкой посредством растягивающих усилий, охлаждение пленочного полотна с удерживанием его кромок 2.

Недостатком данного .способа является деформирование участков, прилегающих к кромкам полотна, поскольку растягивающие усилия прикладывают к ним перед охлаждением или непосредственно в начале охлаждения, когда термопластичный материал еще не обладает достаточной жесткостью.

Деформирование участков, прилегающих к кромкам полотна, а также влияние растягивающих усилий на продольную вытяжку, приводят к неравномерному распределению внутренних напряжений в растягиваемом полотне, что снижает прочность и качество пленки вследствие ее коробления и образования участков концентрации напряжений. Особенно сказываются недостатки данного способа при вытяжке полотен из сщитого термопласта, у которого в процессе ориентации возникают значительные внутренние напряжения, стремящиеся вернуть полотну первоначальные размеры и форму.

Целью изобретения является повыщение качества полотна за счет уменьшения внутренних напряжений.

Поставленная цель достигается тем, что согласно способу вытяжки пленочного полотна из термопласта, включающему нагрев, протягивание с продольной вытяжкой и поперечной вытяжкой посредством растягивающих усилий, охлаждение пленочного полотна с удерживанием его кромок, перед поперечной вытяжкой участки полотна, прилегающие к его кромкам, подвергают предварительному охлаждению до температуры на 10-40°С ниже температуры размягчения термопласта, после попе.речной вытяжки осуществляют охлаждение центральной части полотна до температуры, равной температуре участков, прилегающих к кромкам, после чего снимают растягивающие уси ЛИЯ и проводят окончательное охлаждение.

Осуществляют непрерывное протягивание пленочного полотна из термопласта в продольном направлении, нагревают его выше температуры размягчения и производят продольную вытяжку полотна до требуемой степени ориентации посредством, например, зажимных быстровращающихся валков. После заверщения продольной вытяжки участки полотна, прилегающие к его кромкам на 5-500 толщин пленки, подвергают предварительному охлаждению до температуры на 10-40°С ниже температуры размягчения термопласта

Центральная часть полотна остается неохлажденной и сохраняет пластическое состояние, а охлажденные участки- полотна вдоль его кромок теряют пластичность и фиксируют степень продольной вытяжки полотна. Температуру участков полотна, прилегающих к его кромкам, поддерживают

0 постоянной, например, посредством автономной системы нагрева и охлаждения. Затем к охлажденным участкам, расположенным вдоль кромок полотна, прикладывают при помощи двух диаметрально расположенных клупных цепей (или расходящихся направляющих с зажимными приспособлениями, захватывающими кромку с двух сторон) растягивающие усилия, позволяющие регулировать размер и производить вытяжку пленки в поперечном направлении. Усилия протягивания также прикладывают к охлажденным участка.м вдоль кромок с целью снижения неоднородности свойств пленки. Неоднородность свойств возникает в процессе поперечной вытяжки вследствии различной скорости перемеще ния в продольном направлении участков полотна, расположенных на разном расстоянии от его краев. После заверщения поперечной ориентации осуществляют охлаждение центральной части пленочного полотна, нагретой выще температуры размягче0 ния термопласта, до температуры, равной температуре участков, прилегающих к его кромкам. Это необходимо для устранения градиента температуры у полотна в поперечном направлении прежде, чем пленка охладится до такой температуры, когда начнут проявляться напряжения усадки материала (его отрицательное тепловое расщирение в процессе охлаждения), что обусловливает коробление пленочного полотна. После охлаждения пленки до темпертуQ ры ниже температуры размягчения полимеров она теряет способность усаживаться и фиксирует полученную степень ориентации в двух взаимно перпендикулярных направлениях. Затем снимают растягивающие усилия и тем самы.м дают возможность

5 пленке свободно усаживаться в поперечном направлении. Заверщает технологический процесс окончательное охлаждение пленочного полотна. Растягивающие усилия снимают прежде, чем пленка полностью охладится (перейдет в твердую фазу), поскольку в продессе охлаждения возникают (и достигают значительной величины) напряжения усадки, вызванные отрицательным тепловым расширением полимера, что приводит к неравномерному распределению внутренних напряжений в материале и соответст- венно появлению остаточных напряжений в изделии, снижению физико-механических свойств полотна. Температура предварительного охлаждения пленочного полотна должна находится в области, где полимер обладает достаточной твердостью (т. е. ниже температуры размягчения), кроме того, в данном температурном диапазоне полимерное изделие практически полностью утрачивает способность термически усаживаться и восстанавливать свою первоначальную форму; фиксирует заданную степень ориентации, при этом внутренние напряжения, обусловленные тепловым расширением, не оказывают значительного влияния на качество (свойства) пленочного полотна. Указанным требованиям (как видно из нижеприведенных таблиц) соответствует температура, которая на 10-40° ниже температуры размягчения теромпласта. В данном температурном диапазоне термопласт практически не усаживается; предел текучести составляет не менее 50% от предела текучести при комнатной температуре; внутренние напряжения не превышают 30% от их максимальной величины. Для обеспечения требуемого перепада температур между нагретой центральной частью полотна и предварительно охлажденными участками, расположенными вдоль его кромок, необходимо, чтобы ширина данных участков составляла не менее 5-ти ТОЛШ.ИН полотна. Максимальное отношение - 500, так как минимальная толшина термопластичных пленок, выпускаемых промышленностью, составляет 0,02 мм, следовательно, при указанном выше отношении ширина охлаждаемых участков составит 0,1 -10 мм. Это является достаточным для захвата участков полотна зажимными приспособлениями. Пример. Исследования проводят на следуюших полимерах: ПЭВП (ГОСТ 16338- 77), ПЭНП (ГОСТ 16337-77), сшитый облучением (дозой 20 мрад) ПЭВП, сшитый облучением (дозой 20 мрад) ПЭНГ1, ПП-4 (СТУ 36-13-126-65), ПВХ-С70 (ТУ 6-01-9-65). Степень вытяжки пленочного полотна в продольном направлении составляет 400%. Степень вытяжки пленочного полотна в поперечном направлении составляет 200%. Исходное полотна толшиной 0,1-0,5 мм получают методом экструзии. В качестве критериев оценки вытянутого в двух направлениях пленочного полотна используют разрушаюшее напряжение при растяжении и относительное удлинение при разрыве. При вытяжке термоусадочных поли тиленовых пленок процент брак-а за счет нарушения механической целостности и разнотолшинности пленок составляет для предлагаемого способа 2% от обшей массы изделий, а для известного - 5%. Использование изобретения позволяет расширить технологические возможности за счет увеличения продольной и поперечной вытяжки пленочного полотна в 2-10 раз; повысить качество полотна за счет устранения деформирования, комкования, обрывов и коробления; снизить неравномерности распределения внутренних напряжений в полимере и повысить производительность за счет большей допустимой скорости протягивания полотна, поскольку становится возможным прикладывание больших усилий протягивания к упрочненным краям полотна.

Зависимость степени усадки (восстановления размеров) ориентированнного пленочного полотна из термопластов от температуры участков полотна, прилегающих к его кромкам

Таблица 1

СПОСОБ ВЫТЯЖКИ ПЛЕНОЧНОГО ПОЛОТНА ИЗ ТЕРМОПЛАСТА, включающий нагрев, протягивание с продольной вытяжкой и поперечной вытяжкой посредством растягивающих усилий, охлаждение пленочного полотна с удерживанием его кромок, отличающийся тем, что, с целью повышения качества полотна за счет уменьшения внутренних напряжений, перед поперечной вытяжкой участки полотна, прилегающие к его кромкам, подвергают предварительному охлаждению до температуры на 10-40°С ниже температуры размягчения термопласта, после поперечной вытяжки осуществляют охлаждение центральной части полотна до температуры, равной температуре участков, прилегающих к кромкам, после чего снимают растягивающие усилия и проводят окончательное охлаждение.

Полиэтилен низкой плотности (ПЭНП), Тр 108° С

Полиэтилен высокой плотности (ПЭВП), Тр 120° С

Сшитый ПЭНП, Тр 105°С

Сшитый ПЭВП, Тр 120° С Полипропилен (ПП) Тр 160° С

Поливинилхлорид (ПВХ), Тр 90° С Тр - Температура размягчения термопласта (для кристаллической фазы).

Зависимость предела текучести при растяжении для различных термопластов от температуры участков пленочного полотна, прилегающего к его кромкам

30

о о

о о

О

о

Таблица сиштого ПЭ-температура плавления

Зависимость внутренних напряжений, обусловленных усадкой термопластов, от температуры участков пленочного полотна, прилегающего к его кромкам

Таблица 3.