Способ изготовления пленок и листов из полимерных материалов

 

Союз Советских

Социалистических республик

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВ ЕТЕЛЬСТВУ (ti) 899357 (6l ) Дополнительное к авт. саид-ау (22) Заявлено 02.0480 (21) 2902255/23 — 05 с присоединениеи заявки М— (23) Приоритет (И)М. К. .

В 29 О 7/20

ГооударстванныИ комитет

СССР оо делан изооретеиий и открытий

Опубликовано 23.01.82. Битллетеиь Ah 3 (53) УД К678.027.3 (088.8) Дата опубликования описания 23.01.82 (72) Авторы изобретения

В. А, Готвцрде, А. С. Неверов и Л. С. Пинчук (7l) Заявитель

Институт механики металлополимерных систем

АН Белорусской ССР (54) СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ПЛЕНОК И ЛИСТОВ

ИЗ ПОЛИМЕРНЫХ МАТЕРИАЛОВ

Изобретение относится к переработке поли мерных материалов, в частности к технологии формования пленок и листов, обладающих объемным электрическим зарядом и используемых для нужд радио- и электротехнической, химической и некоторых других отраслей промышленности.

Известен способ изготовления пленок и листов из полимерных материалов, заключающийся в формованни заготовки, выдержке ее в электрическом ноле, создаваемом струнным ионизатором, создающим коронирующий заряд (11.

Недостатком данного способа является технологическая сложность, обусловленная необходимостью использования струнных ионизаторов сложной конструкции.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является способ изготовления пленок и листов из полимерных материалов, заключающийся в формовании заготовки экструзией расплава полимера, выдержке заготовки в электрическом поле, выттцкке и охлаждении ее между формообразующими деталями. Расплав полимера экструдируют через щелевую головку и пропускают получаемую полимерную заготовку через электрическое поле высокой напряженности, которое создают с помощью специального генератора. Затем

S заготовку принимают на промежуточный ролик, вытягивают и пропускают вокруг охлаждающего ролика. Между промежуточным и охлаждающим роликами заготовку повторно подвер1О тают воздействию сильного электрического ноля от внешнего источника напряжения (21.

Недостатком известного способа является сложность процесса изготовления пленок и листов, поскольку он содержит большое ко1S личество операций, требует специальной аппаратуры для генерирования электрических полей высокой напряженности, связанной со значительным потреблением и низким КПД использования электроэнергии и повышенной опасностью поражения электротоком.

Цель изобретения — упрощение процесса изготовления пленок и листов.

Указанная цель достигается тем, что согласно способу изготовления пленок и листов иэ

899357 4 ния образцов фольгу отделяли от пленки, затем снимали BOBGpxuocTHblH заряд, окуная пленку в спирт. Объемный заряд измеряли методом тармодеполяризации (ТЛЯ) нри

525 К, располагая пленки между электродами из алюминиевой фолъги.

Иа фиг. 1 приведена зависимость тока (I )

ТДП электретов из полиматилметакрилата (ПММА) от времени (L ) термодеполяриза О ции и природы Mexasmoa, образующих пару электродов Т вЂ” Си„1в, фиг. 2 — то же, Cu-Al; на фиг. 3 — ro же, Аи-At; на фиг. 4 — то же, Au Cu, I полимерных материалов, эаклю зющемуся в формованпи заготовки экструзией расплава полимера, выдержке заготовки в электрическом поле, вытяжке и охлаждении ее между формообразующими деталями, выдержку заготовки в электрическом поле осуществляют ирН ее контакте с поверхностями электричес ки связанных между собой формообразующих деталей, выполненных из разнородных металлов, при температуре, превышающей температуру стеклования полимера не менее, чем на 80-100 К, а после охлаждения заготовки ниже температуры текучести полимера выводят се из контакта с формообразующими деталями

В основе предложенного способа лежит способность полимерных материалов приобретать устойчивый объемный электрический заряд в пропессе термообработки при Т Р Тч (Тч температура стеклования полимера) в контакте с электрически замкнутыми разнородными металлами. Если проведены следующие эксперименты. Полимерные пленки помещали между очищенными до зеркального блеска и обезжиI ренными металлическими фольгами, а затем подвергали термообработке в режиме, стандартном для поляризации термоэлектретов: нагреввыдержка при температуре поляризации (Тв )— медленное охлаждение на воздухе до комнатной температуры). Для обеспечения контакта фольги с полимерной пленкой образец нагружали давлением Р = 400 Па, незначительная величина которого исключала возможность образования механоэлектретов. После формова425 450

475

5 10 Кл/см 0,05

0,6

0,3

Из таблицы следует, что. заметный рост электретного заряда начинается с температуры 450 К, которая на 80 К превышает температуру стеклования ПММА, Аналогичные зависимости характерны для поливинилбутпраля (ПИБ), полиэтилена высокой плотности (ПЭ), поликапроамида.

Полимерные пленки и листы необходимо выводить из контакта с электрически замкнутыми разнородными металлами при температурах ниже температуры текучести полимера, при которой происходит переход из вязкотекучего в высокоэластическое (у полимеров с относительно малой молекулярной массой температура текучести может совпадать с температурой стеклования mat температурой плавления). Такое ограничение обусловлено тем, что нарушение контакта при более выПрослойки ПММА имели площадь 8 16 ему, толщину о — 850 мкм, Тп — 415 К, время поляризации т„— 21 кс. В склейках разнородных металлов электреты пвиобретают гомозаряд, т.е. заряд, совпадающий по знаку с полярностью поляризующих электродов, которая определяется по положению металлов в ряду напряжений.

Температура термообработки полимерного материала в контакте с разнородными электрически замкнутыми металлами, из технологических соображений, не должна превышать температуру деструкции полимера, В то же время, она на 80 — 100 К должна быль выше температуры стеклования полимера. В таблице приведены значения поверхностной плот30 ности заряда (6 ) электретав из НММА в зависимости от температуры поляризации Тп (пара электродов Cu — Ai, время действия температуры — 3,6 кс). соких температурах увеличивает степень деполяризации полимерных изделий вследствие теплового движения макромолекул и диффузии носителей заряда, 45

Способность приобретать объемный электрический заряд у ПММА выше, чем у ПЭ, но ниже, чем у ПВБ, При идентичных условиях поляризации (злектроды Cu Al, Тп — 425 К, ttt — 3 ч). Эффективная поверхностная плотность объемного заряда составляет для

ПЭ вЂ” 610 а, ПММА — 1,1 10, ПВБ — 1,92

° 10 Кл/см . Объемный электрический заряд, наведенный таким образом, достаточно стаби55 лен. Величину эффективной поверхностной плотности заряда партии образцов из ПВБ, сформированных в одинаковых условиях между электродами Cu — AI, контролировали

5 8993 в течение 100 сут, за которые заряд практически не изменился.

Пример 1. Формируют пластмассовые прозрачные листы (фиг. 2).

Синтетическую смолу типа поливинилацетата, поливинилового спирта расплавляют Bpg нагревании и формуют из расплава в пленку

1 с помощью экструзионной головки 2. Пленку, имеющую температуру 425 К (что на

80 — 160 К выше температуры стекловання) щ приводят в контакт с двумя бесконечными лентами, одна из которых — 3 выполнена иэ алюминия, а вторая 4 — из меди. Ленты электрически соединены проводником 5 и нриводятся в движение роликами 6, которые имеют возможность перемещения по вертикали для регулирования степени деформации пленки. В зависимости от режимов формования и технологических параметров установки количество роликов 6, их температура, а также длина лент 3, 4 изменяются. Температуру последней пары роликов (охлаждающих) регулируют таким образом, чтобы иа выходе иэ лент пленка остывала до 325 — 340 К. Затем пленку подают на гильотину и разрезают щ на листы. Последние обладают объемным зарядом порядка 10 Я вЂ” 10 в Кл смг что ие ниже заряда аналогичных термоэлектретав.

Сторона, контактировавшая с медью, заряжена положительно, а с алюминием — отрица- 30 тельно. Листы используют при изготовлении фильтров для очистки газов, Пример 2. Изготавливают фольгированную алюминием пленку из ПММА (фиг. 3). Расплав полимера в виде ленты 1 экструдируют из головки 2 в зазор между двумя фольгами, сматываемыми с бобин 3 и 4. Первая из них выполнена из алюминия и имеет толщину 200 мкм, вторая — из стали толщиной 500 мкм. Фольги соединены проводником 5 и приводятся в контакт с лентой из ПММА с номощью роликов 6. Пос- ле прокатки в охлаждающих валках (на чептеже не показаны) пленка сматывается в рулоны вместе с фольгой. В период транспортирования и хранения это обеспечивает закорачиваиие электретов с целью сохранения их заряда. Затем стальную фольгу отслаивают, а фольгнрованную пленку ПММА используют для изготовления микрофонов.

Способ изготовления пленок и листов иэ полимерных материалов, заключающийся в формованин заготовки экструзией расплава полимера, выдержке заготовки в электрическом поле, вытяжке и охлаждении ее между формообразующими деталями, о т л и ч а юшийся тем, mo, с целью упрошения процесса изготовления пленок и листов, выдержку заготовки в электрическом поле осуществляют при ее контакте с поверхностями электрически связанных между собой формообразующих деталей, выполненных из разнородных металлов, при температуре, превышаницей температуру стеклования полимера не менее, чем на 80 — 100 К, а после охлаждения заготовки ниже температуры текучести полнПример 3. Необходимо изготовить пленку из полиэтилентерефталата (ПЭТФ), обладающую объемным электрическим зарядом. После выхода из головки зкструдера полосы 1 ПЭТФ (фиг. 4) направляют на бесконечную ленту 2, выполненную из алюминия. С помощью ленты транснортнруют полосу ПЭТФ к ролику 3, íà поверхность кото57 4 рого нанесено серебряное покрытие. Ролик 3 вращают со скоростью, обеспечивающей неподвижный контакт его с полосой 1. Последняя подвергается деформированию лентой 2 и роликом 3, которые электрически замкнуты, с помощью проводника 5. Температуру ленты и (или) ролика регулируют таким образом, чтобы полоса 1 в зоне контакта не охлаждалась ниже 415 К. Затем ленту охлаждают на воздухе до ЗОО К и сматывают в рулон. Лента используется для изготовления датчиков давления, которые устанавливают в оптико-акустические газоаналнзаторы.

Предложенный способ найдет применение в различных отраслях техники при изготовлении источников постоянного электрического ноля. Его достоинства заключаются в следующем. не требуется применение генераторов электрического напряжения для поляризации полимерного материала; операция деформироваиия и вытяжки пленок и листов совмешаются с поляризацией полимерного материала; уменынается опасность проиэводствеи ного травматизма, связанного с поражением обслуживаюшего персонала электротоком; способ характеризуется простотой аппаратурного оформления и может быть осуществлен с помощью стандартного оборудования для переработки пластмасс.

Области применения способа — электретные датчики сигнала (микрофоны, вибродатчики, тахометры и др.), электретные преобразователи, фильтры для газов, электрометры и вольтметры, фокусирукнцие и сортирукпцие системы, блоки хранения информации, электрофотография, кратковременные источники тока и другие.

Формула изобретения мера выводят ее из контакта с формообразующими деталями.

Источники информации., принятые во внимание при зкспертизе

1. Авторское свидетельство СССР Н 47б794, кл. В 29 D 7/20, 1972.

2. Патент Великобритании Н 1525789, кл. В 29 D 7/ОО, 1978 (прототип).

899357

Соетавитель Л. Кольцова

Техред С.мигунова Корректор Г. Огар

Редактор Г. Волкова

Тираж 672 Поди исное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Заказ 12028/20

Филиал ППИ "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4