Главная | Обратная связь

Теоретическое обоснование работы

Самым распространенным способом получения полимерных пленок является экструзионный способ. Своё большое распространение на практике метод получил благодаря простоте реализации и возможности перерабатывать в плёнки такие наиболее распространённые полимеры как: полиэтилен, полипропилен, поливинилхлорид, полиэтилентерефталат и т.д.

Установку для получения полимерных пленок методом экструзии с раздувом можно условно разделить на три части: экструзионную, раздувную и намоточную.

1. Экструзионная часть включает в себя непосредственно экструдер и головку. На выходе из нее получается полимер в вязкотекучем состоянии в виде расплава, имеющий форму трубы, диаметр которой определяется диаметром кольцевой головки, а толщина – величиной зазора в ней.

На свойства полимера, выходящего из экструзионной части, влияют следующие технологические режимы:

· Температурный режим.

Экструзионная часть установки делится на три зоны: зону питания, зону плавления и зону дозирования. В первой зоне полимер из гранул формируется в плотную пробку; из зазоров между гранулами удаляются все возможные включения. Во второй зоне начинается плавление полимера. Считается, что она заканчивается там, где пробка распадается на отдельные маленькие фрагменты нерасплавленного полимера. Таким образом, на выходе из второй зоны имеется система из расплавленного полимера и мелких нерасплавленных частиц. В третьей зоне продолжаются процессы плавления, перемешивания и пластикации. На выходе получается гомогенный однородный расплав полимера с заданной температурой. Свойства полимера на выходе из головки описываются свойствами жидкости. Это вязкотекучая жидкость, и ее главным показателем является вязкость. По закону Ньютона вязкость жидкости постоянна для каждой жидкости и имеет слабую зависимость от температуры; для полимеров же вязкость сильно зависит от температуры и скорости сдвига. Итак, на выходе из экструзионной части мы имеем полимер с определенной вязкостью, плотностью и температурой. Температурные режимы лабораторной установки: в каждой следующей зоне температура должна быть немного выше, чем в предыдущей (по зонам 167 – 170 – 173 ^оС, 177 ^оС на фильтре, 180 ^оС на головке).

2. Раздувная часть. Здесь полимер находится в двух агрегатных состояниях: на выходе из головки – в жидком, после охлаждения – в твердом (сначала высокоэластическом, затем стеклообразном.) В твердом состоянии полимер из трубы складывается в плоскую заготовку и поступает на протяжные валы, прижатые друг к другу и герметизирующие внутреннюю полость трубы. Благодаря этому поддерживается постоянство давления внутри нее. Свойства полимерной пленки в раздувной части установки определяются следующими технологическими параметрами:

· В зависимости от интенсивности охлаждения может меняться высота линии кристаллизации (линии, где полимер переходит из жидкого состояния в твердое).

· В зависимости от скорости протяжных валов по-разному происходит вытяжка пленки (в двух состояниях – как в жидком, так и в высокоэластическом). Если линия кристаллизации находится высоко, то есть полимер охлаждается не очень интенсивно и длительное время находится в вязкотекучем состоянии, то в этой зоне будет интенсивное удлинение полимера в радиальном направлении (направление натяжения пленки). Чем выше будет скорость натяжных валов, тем больше будет удлинение в этой зоне.

· Подаваемое внутрь рукава давление определяет его диаметр в раздутом состоянии или степень раздува (отношение диаметра рукава в раздутом состоянии к диаметру исходного рукава на выходе из кольцевой головки).

1. Намоточная часть. В данной установке на свойства пленки главным образом влияет скорость вращения намоточных валов. Скорость приемных валов регулируется двигателем, и отдельным двигателем регулируется скорость натяжных валов.

Таблица 1.

Комплексные факторы, описывающие процесс экструзии рукавных полимерных пленок.

№	Наименование	Обозначение	Состояние перерабатываемого материала
	Температура головки экструдера	, OС	расплав
	Линейная скорость выхода расплава из формующей щели	, м/с
	Степень вытяжки рукава	,%	Стеклообразное и высокоэластическое
	Степень раздува рукава	,%
	Холодая вытяжка полотна	,%	Кристаллическое

 

Выходящий расплав подвергается де­формации растяжения вплоть до крити­ческой температуры, момент достиже­ния которой характеризуется линией стеклования, когда полимер переходит из расплавленно­го в стеклообразное состояние.

Дефекты поверхности, возникающие при выходе пленки из го­ловки, сглаживаются, она становится прозрачной и сохраняет прозрачность при условии интенсивного охлаждения. В зоне между линией стеклования и фор­мующей головкой закладываются в ос­новном физико-механические и оптичес­кие свойства продукта. При разной ин­тенсивности обдува линия стеклования полимера находится на разном расстоя­нии от головки, при этом меняется фор­ма рукава и свойства материала. Полимер переходит из вязко-текучего состояния в вынужденно-эластическое, затем кристаллизуется.

Чем интенсивней охлаждение полимера, тем ниже линия кристаллизации (короче ножка), тем меньшую степень кристалличности имеет полимерная пленка (высокая прозрачность). Чем слабее охлаждение полимера, тем выше ножка и выше линия кристаллизации (полимер закристаллизован больше и не менее прозрачен).

Рисунок 16. Две крайние формы рукава: 1 – плавное расширение, и 2 – резкий, грибовидный раздув с образованием шейки и последующим расширением.

Степень продольного растяжения Е_пр определяется отношением линейной скорости отвода (отбора) пленки v₀ к скорости выхода расплава из головки v_Э:

Е_пр = v₀ /v_Э (1)

В технологической практике растяжение расплава æ оценивают по отношению толщины экструдируемого расплава b к толщине получаемой пленки δ:

æ = b / δ. (2)

При δ = 20 - 50 мкм толщина кольцевой щели обычно равна 0,5 -1 мм, т. е. æ = 10.

Задание. Получить образцы полимерных плёночных материалов, изготовленных при различных режимах.

1. Режим, высокой линии кристаллизации (с минимальным принудительным охлаждением экструдата).

2. Режимы низкой и средней линии кристаллизации (с различной интенсивностью принудительного охлаждения экструдата сжатым воздухом).

3. Режимы вытяжки пленки при разной скорости вращения приемных валов при прочих неизменных режимах.

4. Режимы различной скорости вращения намоточных валов.

5. Режимы различной степени раздува (давления внутри рукава и ширины рукава).

6. Сравнить прозрачность, измерить толщину образцов пленки полученных при разных режимах, вычислить плотность полимера и массу 1 кв. метра, оценить равнотолщинность полученных пленок статистической обработкой результатов измерений. Сравнить результаты с данными справочников по полимерам и характеристиками фирменных продуктов имеющихся на рынке.

7. Вырезать образцы для выполнения лаб. работы по курсу ФХМП

Список использованной литературы:

 

1. Рябинин Д. Д., Лукач Ю. Е. Червячные машины для переработки пластических масс и резиновых смесей. М.: Машиностроение, 1965. 363 с.
2. Гуль В. Е., Акутин М. С. Основы переработки пластмасс. М.: Химия, 1985. 400 с.
3. Основы технологии переработки пластмасс / С. В. Власов, Э. Л. Калинчев, Л. Б. Кандырин и др. М.: Химия, 1995
4. Басов Н. И., Казанков Ю. В., Любартович В. А. Расчет и конструирование оборудования для производства и переработки полимерных материалов. М.: Химия, 1986. 488 с.
5. Ефремов Н. Ф. Тара и ее производство. - М.: МГУП, 2001. - 312 c.