Способ вытяжки пленочного полотна из термопласта

 

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.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИН

3(59 В 29 Р 7/24

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

H ABTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ. нь АЛЕЮ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

llO ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3564011/23-05 (22) 24. 12.82 (46) 15.02.84. Бюл. № 6 (72) Ю. М. Плескачевский, В. П. Селькин и Т. M. Качалова (71) Институт механики металлополимерных систем АН БССР (53) 678.057.4 (088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР № 761278, кл. В 29 D 7/24, 1977.

2. Авторское свидетельство СССР № 330036, кл. В 29 D 7/24, 1968 (прототип). (54) (57) СПОСОБ ВЫТЯЖКИ ПЛЕНОЧНОГО ПОЛОТНА ИЗ ТЕРМОПЛАСТА, включающий нагрев, протягивание с про„„SU„„1073114 A дольной вытяжкой и поперечной вытяжкой посредством растяги вающих усилий, охлаждение пленочного полотна с удерживанием его кромок, от.шчающийся 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 осугцествляют охлаждение центральной части полотна до температуры, равной температуре участков, прилегающих к кромкам, после чего снимают растягивающие усилия и проводят окончательное охл а жде н и е.

1073114

Изобретение относится к переработке пластмасс, 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 сшитого термопласта, у которого в процессе ориентации возникают значительные внутренние напряжения, стремящиеся вернуть полотну первоначальные размеры и форму.

Целью изобретения является повышение 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 поперечной 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 завершения 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 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 участкам вдоль кромок с целью снижения неоднородности свойств пленки. Неоднородность свойств возникает в процессе поперечной вытяжки вследствии различной скорости перемещения в продольном направлении участков полотна, расположенных на разном расстоянии от его краев. После завершения поперечной ориентации осуществляют охлаждение центральной части пленочного полотна, нагретой выше температуры размягчения 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 расширение в процессе охлаждения), что обусловливает коробление пленочного полотна.

После охлаждения пленки до темпертуры ниже температуры размягчения полимеров она теряет способность усаживаться и фиксирует полученную степень ориентации в двух взаимно перпендикулярных направлениях. Затем снимают растягивающие усилия и тем самым дают возможность пленке свободно усаживаться в поперечном направлении. Завершает технологический процесс окончательное охлаждение пленочного полотна.

10731 з

Растягивающие усилия снимают прежде, чем пленка полностью охладится (перейдет в твердую фазу), поскольку в процессе 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 lð 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 15 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) соответству- д ет 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 темпера- Зр туре; внутренние напряжения не превышают 30% от их максимальной величины.

Для обеспечения требуемого перепада температур между нагретой центральной частью полотна и предварительно охлаж- З5 денными участками, расположенными вдоль его кромок, необходимо, чтобы ширина данных участков составляла не менее 5-ти толщин полотна. Максимальное отношение — 500, так как минимальная толщина

14 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 следующих полимерах: ПЭВП (ГОСТ 16338-77), ПЭНП (ГОСТ 16337 — 77), сшитый облучением (дозой 20 мрад) ПЭВП, сшитый облучением - (дозой 20 мрад) ПЭНП, ПП вЂ” 4 (СТУ 36 — 13 — 126 — 65), ПВХ вЂ” 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 толщиной О, l— - 0,5 мм получают методом экструзии. В качестве критериев оценки вытянутого в двух направлениях пленочного полотна используют разрушающее напряжение при растяжении и относительное удлинение при разрывее.

При вытяжке термоусадочных полиэтиленовых пленок процент брака за счет нарушения механической целостности и разнотолщинности пленок составляет для предлагаемого способа 2% от общей 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.

10731!4

Таблица 1

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

Tp — 40 С

Т вЂ” 10 С

Т»

30

Сшитый ПЭНП, Tp= 105 С

40

10

20

" Tp — Температура размягчения термопласта (для сшитого ПЭ-температура плавления кристаллической фазы) .

Таблица 2

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

Температура, С

80

10 50

ПЭНП

60

ПЭВП

90

60

ПП

100

80

Степень усадки (восстановление размеров для сшитого термопласта), %

Полиэтилен низкой плотности (ПЭНП), Tp = 108 С

Полиэтилен высокой плотности (ПЭВП), Т,= 120 С

Сшитый ПЭВП, Tp- =120 С

Полипропилен (ПП) Tp = 160 С

Поливинилхлорид (ПВХ), Тр= 90 С

Предел текучести при растяжении, % от величины предела текучести термопласта, при 20 С для

Температура, С

I "-"1

Т вЂ” 5 С Tp — 10 С Tp — 40 С Tp — 60 С

107о114

Таблица 3.

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

Температура, С

Внутренние напряжения, % от величины внутренних напряжений термопласта, охлажденного до 20 С для

Тр — 5 С

Тр — 60 С

Tp — 40 С

ПЭНП

30

ПЭВП

50

40

80

Составитель М. Фитисова

Редактор Л. Повхан Техред И. Верес Корректор М. Шароши

Заказ 117б4/15 Тираж б40 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобветений и открытий

113035, Москва, Ж вЂ” 35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП «Патент», r. Ужгород, ул. Проектная, 4