Способ получения двухслойной пленки

 

О П И С А Н И Е <. 960738

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

Союз Советскик

Социапистическик

Республик

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено 09.07.80 (21) 2954094/23-05 с присоединением заявки М (23) Приоритет (51)М. Кл.

С OSJ 5/18

9иеудврстеенный квинтет

СССР ав лелем нзебретевкй и еткрьпкк .

Опубликовано 15.08 82. Бюллетень МЗО

Дата опубликования описания 15.08.82 (SS) УДК678.027 (088.8) В. А. Ануфриев, В. Г. Зверлин, А. М. Зиневич, А. А." Качан, .

Н. А. Кузнецов, Н. И. Лицов, С. А. Ненахов, А. Д.: Петров, А. Т. Санжаровский, B. Т. Скляр, В. В. Скрипкин и О. И. Черников (72) Авторы изобретения

Сектор нефтехимии института физико-органической химии и углехимии

АН Украинской CCP (73) Заявитель (54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ДВУХСЛОЙНОЙ ПЛЕНКИ

Изобретение относится к получению полимерных пленочных материалов и может быть использовано в нефтедобывающей, газовой и др. отраслях промышленности для защиты нефтепроводов, газопроводов и других металлических.сооружений от подземной коррозии.

Известен способ получения многослойных пленок, склеиванием полимерных пленок с помощью промежуточного полимерного слоя, наносимого из раствора дисперсии или расплава, свариванием термопластичной пленки с основой под действием тепла и механической нагрузки путем прессования или калавдрирова-, ния; соэкструзией расплавов различных полимеров из двух экструдеров через общую головку специальной конструкции; . нанесением распла15 ва термопластической композиции на основу 11).

Наиболее технологичным является способ соэкструзии, так как он позволяет повысить производительность процесса, снизить затраты на оборудование и сохранить производственные площади. На практике же для получения многослойных лент со сшитой полиолефиновой (полиэтиленовой) основой метод соэкструзии не применим, так как во многих случаях необходимо предохранить другие слои многослойной ленты от действия излучения.

Наиболее близким к предлагаемому является способ получения двухслойной пленки экструзией расплавов полиэтилена и его сополимера и сшивкой полиэтилена внешнего слоя (2).

Процесс получения двухслойной пленки является многостадийным и весьма сложным. Он включает такие последовательные стадии как получение на экструдере ПЭ пленки в виде рукава, сшивание полученной пленки на электронном ускорителе, нанесение экструзионным методом на сшитую рукавную ПЭ пленку одного или нескольких слоев термопласта и ориентирование рукавной многослойной пленки.

Однако этот способ характеризуется многостадийностью технологического процесса (получение основы, ее радиационное сшивание и нанесение термопластичного слоя на другом экструдере), Это приводит к удорожанию производства и требует дополнительных производз 950738 ственпых площадей. Для радиационного сшивания требуется дорогостоящее оборудование, спе-, циально подготовленный обслуживающий персонал и средства защиты от радиации. Способ не позволяет сшивать один иэ слоев уже готовой многослойной пленки. Кроме того, при намотке на трубу и при эксплуатации пленок, .полученных по .этому методу, возможно их расслаивание из-эа плохой адгеэии термопластичного слоя к сшитой основе (0,6 — 1,0 кг/см),1О !

Цель изобретения — упрощение процесса и повышение адгезии между слоями.

Цель достигается тем, что согласно способу получения двухслойной пленки экструзией расплавов полиэтилена и его сополимера и сшивкой полиэтилена внешнего слоя, пленку получают соэкструзией указанных полимеров, а сшивку осуществляют фотохимическим методом в присутствии 0,05 — 0,5% от, веса полиэти лена Р-хлорантрахинона или бензофенона при интенсивности света 0,35 ° 10э — 3,5 ° 10З вт/м в течение 0,5 — 3 мин..

Для регулирования глубины снимки в расплав полиэтилена вводят 0,2 — 1,0 вес.% сажи.

Пример 1. Получение двухслойного д5 материала из полиолефинов осуществляют на промышленной установке для соэкструзии типа

ЛРП 45/45 — 600 (инд. 591752). Для верхнего слоя используют полиэтилен высокого давления марки 10802 — 020. В качестве термопластичного покрытия берут сополимер этилена с винилацетатом (сэвилен), содержащий 6% винилацетатных групп (плотность 0,93 г/см, показатель текучести расплава 0,63 г/10 мин, Т.пл. 100 †1 С, средневязкостная мол. мас.

36400). Единораэовая загрузка полимера в каждый зкструдер соэкструзионной установки

10-40 кг.

Механическую смесь гранул ПЭ с фотосенсибилизатором и гранулы сэвилена подают раз40 .дельно в экструдера соэкструзионной установки.

Температурный режим соэкструдера для экструзии верхнего слоя по зонам — 1 70, II

110, III 130, IV 160, V„165. С; для экструзии сэвилена — I 50; II 70; III 110; Ч 130;

V 165 С. 4S

На выходе соэкструдера получают двухслой. ную пленку в виде рукава. Толщина слоев двухслойной пленки определяется режимом работы установки и во всех примерах остается постоянной (по О,f мм). При степени раздува, равной 1,2, и скорости вращения шнеков экструдеров 22 об/мин пленка имеет следующие характеристики: ширина рукава в сложенном виде 16 см; толщина внешнего слоя 0,5 мм; толщина адгеэионного слоя ь

0,5 мм.

Облучение двухслойной пленки производят на участке между приемным и намоточным

4 устройствами суммарным светом ртутно-кварцевых ламп ПРК вЂ” 7, установленных по обе стороны пленки (по б с каждой стороны) на расстоянии 30 см друг от друга.

Сшивание верхнего полиэтиленового слоя характеризуют величиной гель-фракции экстрагируемого полимера после 5 ч кипячения образцов в ксилоле. Погрешность определения гель-фракции 3%.

Внешний слой облученной двухслойной ленты анализируют на сшивание по глубине путем определения гель-фракции срезов различной толщины, Срезы выполняют на микротоме

МС вЂ” 2.

Значения гель-фракции срезов полиэтиленовой пленки толщиной от 0,2 до 0,5 мм в зависимости от концентрации фотосенсибилизатора (p-хлорантрахннона) в полимере приведены в табл. 1, Данные табл. 1 получены при скорости движения ленты 1 м/мин и интегральной интен: сивности света, падающего на пленку 3,5 > 10 Вт/м (расстояние между пленкой и лампами 7 см), Адгеэионная прочность между слоями

5 + 10 кг/см.

Пример 2. Двухслойную ленту получают по способу, описанному в примере 1.

Режимы работы экструдеров те же, в качестве сенсибилизатора используют бенэофенон, марки х.ч. в концентрации 0,1 вес.%, скорость движения ленты 1 м/мин, интенсивность света

3,5 10 Вт/м, гель-фракция полиэтиленовой основы при толщине среза 0,3 мм составляет

64 — 70%, а прн толщине 0,5 мм 44 — 50%.

Приведенные примеры показывают, что в присутствии одного лишь сенсибилизатора ПЗ пленки толщиной 0,5 мм эффективно снижаются на всю глубину.

Для изменения глубины сшивания при заданной толщине верхнего слоя в предлагаемом способе в композицию внешнего слоя вводят пигментную добавку, поглощающую или рассеивающую свет (сажа). Влияние количества сажи на глубину сшивания ПЗ вЂ” слоя многослойной ленты иллюстрирует пример,, описанный ниже, Пример 3. Двухслойную ленту получают по способу, описанному в примере 1.

При подготовке композиции верхнего слоя в нее наряду с 0,2 вес.% фотосенсибилизатора (p- хлорантрахинон) вводят пигмент — сажу марки ПМ вЂ” 100. Равномерное введение сажи и сенсибилиэатора в полиэтилен осуществляют в смесителе на базе дискового экструдера

ЭД вЂ” 0,5 с последующей грануляцией. Температура расплава смеси компонентов на выходе из дискового экструдера 120 — 140 С.

950738

35

0,05

70

0,1

60

0,2

65

i 30

0,5

45

Таблица 2 м (гель-фрак60

250

0,2

15

0,5

1,0

Полученные гранулы засыпают в экструдер соэкструэионной установки. Режимы работы экструдеров описаны в примере 1. Облучением ленты осуществляют лампами, расположенными на расстоянии 7 см от пленки. Интенсивность света 3,5 10 Вт/м .

Толщина верхнего и адгеэионного слоев по 0,5 мм каждого.

Глубина сшивания определяется путем измерения гель-фракции срезов. и приведена в табл. 2.

Пример 4.,Двухслойную ленту получают по способу, описанному в примере 1.

Режимы работы экструдеров те же. В качест- ве сенсибилизатора берут р-хлорантрахннон (0,2% от веса ПЭ).

Интенсивность света, падающего на пленку, изменяют путем увеличения расстояния между пленкой и лампами, а время облучения — путем изменения скорости движения. ленты. При увеличении скорости движения ленты толщины верхнего и адгезионного слоев оставляют постоянными. Этого достигают путем регулирования производительности экструдеров соэкстру зионной установки и фиксируют по числу оборотов шнеков экструдеров.

Берут предельные значения интенсивности света и одно промежуточное. Максимальная интенсивность определяется минимальным расстоянием пленки от ламп (7 см). Наименьшая интенсивность света выбрана из соображений производительности установки. Выход пленки со скоростью менее 1 м/мин являетсй нецелесообразным.

Полученные результаты приведены в табл. 3.

1О

Таким образом, предлагаемый способ не требует дополнительных производственных площадей. Монтаж устройства для ультрафиолетового облучения достаточно прост и не связан с большими материальными затратами на оборудование. Фотосенсибилизатор примейяют в малых количествах (0,1 — 0,2 вес.%).

Изобретение позволяет осуществить процесс. программированного о глубине сшиванияшен: ки,. исключает высокое капиталовложения на

20 организацию процесса сшивания одного иэ слоев многослойной ленты, позволяет получать двухслойные пленки со сшитой. основой непрерывным методом в одну стадию,а также повышает качество пленочных материалов вследствие устранения их расслаивания благодаря высокой адгезионной прочности между слоями

5 — 10 кг/см (прототип 0,6 — 1,0 кг/см).

Таблица

950738

Таблица 3

Толщина ПЭ основы, мм

Число оборотов шнеков, об/мин

Время облучения, мин

Скорость движения ленты, м/мин

0 5

0,5

75

1,5

52

1,0

0,5

3,0

0,5

53

0,5

Составитель И. Девнина

Техред M Надь Корректор С Шекмар

Редактор Н. Киштулинец

Заказ 5893/27 Тираж 514 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

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

Формула изобретения

1. Способ получения двухслойной пленки экструзией расплавов полиэтилена и его сополимера и сшивкой полиэтилена внешнего слоя, а т л и ч а ю шийся тем, что, с целью упрощения процесса и. повышения адгеэии между слоями, пленку получают соэкструзией указанных полимеров, а сшивку осуществляют фотохимическим методом в присутствии 0,05— . 0,5% от веса полиэтилена ф-хлбрантрахинона или. бензофенона при интенсивности света 0,35 10 —

3,5 ° 10 Вт/м в течение 0,5 — 3 мин.

Гель-фракция пленок при интенсив- ности света J -10 Вт/м ) ..

2, Способ по п. 2, отличающийся тем, что, с целью регулирования глубины сшивки, в расплав полиэтилена вводят 0,2 — 1,Овес.% сажи.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

2s 1. Гуль В. Е., Дьяконова В. П. Физико-химические основы производства полиэтиленовых пленок. М., "Высшая школа", 1978, 2. Патент США «« 3891008, кл. 138 — 146, опублик. 1975.,