Тема 6.Технология производства пленки щелевым методом.

Технология изготовления плоских пленок и листов из термопластов заключается в непрерывной экструзии расплава полимера через щелевую головку для пленок и листовальную головку для листов с последующим охлаждением плоского полотна либо на поверхности вращающихся валов (гладильно-калибровочные), либо в охлаждающей ванне.

К листам из полимерных материалов относят плоские изделия имеющие толщину 0,25÷0,5 мм и более. При меньшей толщине подобные плоские изделия относят к пленкам.

Процесс изготовления пленки щелевым методом основан на выдавливании расплава через плоскую щель формующей головки (рис 12) с последующим охлаждением и намоткой полотна в рулон. Благодаря плоской конфигурации расплав сразу же после выхода охлаждается, что обеспечивает получение прозрачных пленок с высокими оптическими свойствами и увеличение производительности технологической линии (пленка отводится с высокой скоростью).

 

Недостаток метода: сравнительно высокие отходы, изменение ширины требует смены формующий головки.

Пленку получают двумя способами рукавным и щелевым.

 

Сущность рукавного метода заключается в непрерывном выдавливании расплава через узкую кольцевую щель формующей головки с последующей вытяжкой рукава в продольном и поперечном направлении и охлаждении.

Сущность щелевого метода заключается в непрерывном выдавливании расплава через формующую головку с последующим охлаждением полотна и намотки в рулон.

Щелевой метод обеспечивает получение пленки с высокими оптическими свойствами за счет быстрого охлаждения пленки на волках или в ванне.

Конфигурация пленки зависит от конструкции формующей головки.

 

Процесс производства пленки щелевым методом состоит из следующих технологических операций:

1.Подача гранул материала в загрузочный бункер экструдера;

2.Плавление гранул и гомогенизация расплава в экструдере;

3.Формование полотна в формующей головке;

4.Двухсторонне охлаждение пленки на охлаждающих валках;

5.Обрезка утолщенных кромок;

6.Ориентация пленки;

7.Намотка в рулон и упаковка пленки.

Рис. 12. Технологическая схема производства пленки щелевым методом с охлаждением на вале: 1 – экструдер; 2 – формующая головка; 3 – охлаждающие валики; 4 – устройство для обрезки кромок; 5 – направляющий валок; 6 – толщиномер; 7, 10 – тянущее устройство; 8 – нагревательный валок; 9 – инфракрасный нагреватель; 11 – намоточное устройство

Рис. 13. Устройство клуппа: 1 – отверстие для крепления к движущейся цепи; 2 – корпус; 3 – упор-толкатель поворота язычка; 4 – язычок; 5 – вал; 6 – растягиваемая зажатая пленка; Р – сила сопротивления растяжению пленки (А – позиция язычка до, Б – после зажатия пленки)	Рис. 14. Принцип поперечной ориентации пленки: 1 – направляющие ширительной рамы; 2 – звездочки; 3 – цепи с клуппными захватами

Полимер в виде гранул поступает в загрузочную воронку экструдера, захватывается шнеком и перемещается по длине цилиндра. За счет температуры полимер плавится и гомогенизируется под действием давления создаваемого шнеком и выдавливается через формующую головку. Охлаждение полотна происходит на волках. После охлаждения пленка поступает к тянущем устройствам после предварительного контроля толщины и обрезки кромок.

Вытяжка пленки производится в продольном направлении за счет разности скоростей вращения тянущих устройств.

. В тех случаях, когда требуется ориентация пленки, тянущие валки (10) вращаются с большей скоростью, чем валки (7). Происходит продольная вытяжка. Перед вытяжкой пленка предварительно нагревается валками (8), а также инфракрасным нагревателем (9). Для поперечной ориентации между наматывающим устройством (11) и тянущими валками (10) дополнительно устанавливается растягивающее устройство (рис 13).

Нагретая пленка захватывается за края специальными захватами- клуппами (рис 14), которые передвигаются по профильным направляющим ширительной рамы. После вытяжки пленка принимается на наматывающее устройство.

 

Плавление расплава

Плавление полимера происходит за счет температуры по зонам шнека и создания дополнительного давления внутри цилиндра. Однородность расплава зависит от правильного выбора температурного режима, частоты вращения шнека и конструкции экструдера.

Для получения прозрачной пленки необходимо уменьшить глубину нарезки шнека, увеличить степень сжатия, а также увеличит длину шнека в зоне дозирования.

Для дополнительной гомогенизации расплава производят фильтрование через пакет сеток, при этом увеличивается давление, и время нахождения расплава в цилиндре.

Для исключения перепада давления увеличивается температура расплава.

Формирование полотна

Формирование полотна производится в коллекторной головке. В нижней части которой установлены две пластины, образующие щель. Зазор пластинами обеспечивает получение определенной толщины пленки. За исключения разнотолщинности пленки необходимо соблюдать температурный режим, т.к. при повышение температуры вязкость расплава уменьшается. При поступление расплава в коллекторную головку происходит перепад давления за счет разности скоростей течения расплава у стенки и в центре.

Для уменьшения перепада давления применяют: коллекторные головки со шнеком, упругие губки, щелевую головку веерного типа.

Основным параметром процесса формования полотна является температура расплава. Температура расплава влияет на мутность, прочность и удлинение полотна.

Чем выше температура расплава, тем меньше ориентация макромолекул, тем меньше прочность и больше удлинение полотна. Чем выше температура расплава тем меньше мутность пленки.

Ориентация пленки

Ориентация пленки происходит в процессе вытяжки. На ориентацию влияют нагрев полотна. При нагревании полотна полимер переходит в высокоэластическое состояние при этом скорость ориентации увеличивается. На данный процесс влияет также степень вытяжки, размер надмолекулярных образований, подвижность элементарных звеньев и гибкость цепи. Чем выше температура, тем выше скорость деформации, но достигнутая при этом ориентация уменьшается. Чем меньше размеры надмолекулярных образований, тем выше ориентация.

Степень вытяжки это отношение окружных скоростей тянущих волков.

 

Производство листов

Общий вид и схема экструзионной агрегатной линии производства листов показана на рис. 15.

 

Рис 15. Общий вид и схема агрегатной линии для экструзии листов:

1 – экструдер; 2 – гладильно-полировальный каландр; 3 – рольганговый транспортер; 4 – тянущие валки; 5 – пила для продольной резки листа; 6 – ножницы для поперечной резки листа; 7 – укладчик

 

Гранулы полимера загружаются в загрузочную воронку экструдера, подхватываются шнеком плавятся, гомогенизируются и выдавливаются через формующую головку. Лист поступает на гладильно-полировочные каландры где формируются толщина листа. Далее по рольгангу лист поступает к тянущем роликам и на продольную и поперечную резку и складируется.

Вопросы для закрепления знаний

1. Пленка-это?

2. Лист-это?

3. Стадии производства пленок?

4. Стадии производства листов?