Объем производства плоских пленок значительно уступает производству цилиндрических пленок методом пневматического растяжения. Однако проводимые исследовательские работы могут способствовать расширению области применения таких пленок и частичной замене ими пленок из полиэтилена низкой плотности.
Существует два метода производства плоских пленок: в одном горячее полотно направляется на холодные валки, в другом пленка охлаждается водой в ванне.
При охлаждении пленки на валках может быть использовано приемное устройство, изображенное на рис. 11.
При охлаждении в воде получают пленки с сильным блеском и большой жесткостью; при охлаждении на валках пленки отличаются равномерностью физико-механических свойств. Мутность пленки, охлажденной на валках, равна 15%, охлажденной в воде — 4 %.
Процесс производства пленок состоит из следующих операции: 1) образования расплава из твердого полимера; 2) формования из расплава плоского полотна; 3) охлаждения полотна; 4) обрезки кромок полотна; 5) намотки полотна. Эти операции выполняются на агрегате, изображенном на рис. 12. Червячные прессы, используемые в процессе, ничем не отличаются от машин, работающих в агрегате для производства цилиндрических пленок. По всей длине щелевой головки (рис. 13) проходит распределительный канал, в середину которого поступает расплав из червячного пресса. На выходной щели головки укреплены губки, одна из них подвижная.
Рисунок 11 - Приемное устройство:
1—щелевая (плоская) головка; 2—охлаждаемые валки; 3—толщиномер; 4—рамка с дисковыми ножами; 5—барабан для намотки кромок; 6—барабан для намотки товарной пленки.
С помощью вытяжных и натяжных болтов губка перемещается, регулируя при этом величину щели на всей длине или на отдельных ее участках. Установленные электрона греватели сгруппированы в самостоятельные зоны. Калибрование толщины пленки производится губками и соответствующим тем пературным режимом отдельных зон нагрева. Известны головки, имеющие такое же внутреннее устройство, но прямоугольного сечения; они более массивны, поэтому меньше деформируются.
Головки с распределительными планками тоже могут быть использованы в производстве пленок, но они сложны и поэтому в данном случае их почти не применяют. На качество пленок оказывает влияние расстояние от губок до поверхности воды. Установлено, что оно должно быть минимальным и не должно превышать 6 мм. При охлаждении пленки в воде очень большое значение имеет постоянство температуры воды и отсутствие колебаний на ее поверхности. Выполнение этих требований обеспечивается специальной циркуляционной установкой с угольным фильтром, подающей воду через разбрызгиватели. На этих агрегатах можно получать пленки шириной до 2 м и толщиной >12 мк,коэффициент вытяжки может изменяться от 20 до 40.
Режим производства плоской пленки из полиэтилена высокой плотности:
Температура, °С: цилиндра машины:
1-я зона . . . . . . 230±10
2-я » . . . . . . 260±10
3-я » . . . . . . 270±10*
Перехода . . . . . 270±10*
головки . . . . . . 270±10*
воды в ванне . . . . . 70
Ширина щели между губками, мм . 0,5
Скорость приемки, м/мин . . . 60
Рисунок 12 - Щелевая головка для получения плоских пленок:
1—корпус головки; 2— неподвижная губка; 3— подвижная губка; 4— промежуточная призма; 5—карман для термопары; 6—регулировочный болт.
Рисунок 13 - Агрегат для получения плоской пленки:
1—червячный пресс; 2—щелевая головка; 3—штуцер для слива воды; 4— решетка и металлическая сетка; 5—направляющий валок; 6—ванна для охлаждения; 7—регулятор зазора щели; 8—ножи для обрезки краев; 9—тянущие валки с регулируемой скоростью вращения; 10—намоточное устройство.
Ориентирование пленки. При растяжении пленок происходит ориентация молекулярных цепей, вследствие чего повышаются морозостойкость и механические свойства пленок, а также предел прочности при растяжении.
Ориентировать пленки можно в одном и двух. направлениях. Чтобы ориентировать пленки из кристаллических полимеров, их нужно нагревать до температуры, при которой разрушается кристаллическое строение. Аморфные пленки вытягиваются при температурах высокоэластического состояния полимера.
После ориентации пленки в растянутом состоянии прогревают. Эта операция (закалка) уменьшает тепловую усадку. Ориентация пленок в двух направлениях производится в две ступени: пленки нагреваются и вытягиваются в продольном направлении, затем производится вторичный нагрев и поперечная вытяжка. Температура на обоих ступенях должна регулироваться самостоятельно. При растяжении пленок в поперечном направлении температура несколько выше, чем при ориентации в долевом направлении. Продольная ориентация пленок осуществляется двумя группами валков: первая группа валков обогревается, вторая охлаждается; каждая группа имеет индивидуальный привод. Окружная скорость валков второй группы выше, чем первой. В каждой группе имеются прижимные гуммированные ролики. Установка для поперечной ориентации состоит из камеры, механизма захвата пленки с индивидуальным приводом и системы обогрева. Камера разделена по длине на несколько зон: предвари тельного нагрева пленки (4 м), ориентации (4 м), закалки (2 м) охлаждения (2 м), и обогревается воздухом. Температура по зонам регулируется в пределах 90—240° С.
Механизм захвата пленки состоит из двух бесконечных цепей, несущих зажимы. В зонах предварительного нагрева, закалки и охлаждения цепи движутся параллельно. В зоне ориентации они расходятся и пленка растягивается в поперечном направлении. Скорость всех узлов синхронизирована. Ширина пленки на входе в зону ориентации может изменяться от 200 до 1800 мм. Максимальная скорость равна 60 м/мин. Полипропиленовые пленки обычно вытягиваются вдоль на 650, поперек—на 750%.
Покрытие бумаги полимерными пленками. При покрытии бумаги полимерными она приобретает влагозащитные пленками свойства. Процесс состоит из получения плоской полимерной пленки и спрессовывания ее в горячем состоянии с бумагой.
Получение плоской полимерной пленки производится на червячном прессе с щелевой головкой, которая присоединяется к машине одним из торцов. В этом положении головки бумага и пленка перемещаются параллельно. Спрессовывание горячей пленки, имеющей температуру >200°С, с бумагой осуществляется в зазоре между стальным и гуммированным валками. Гуммированный валок создает давление, достаточное для спресовывания пленки с бумагой. Стальной валок необходимо охлаждать. С целью увеличения адгезии пленки к бумаге, последнюю перед поступлением в зазор валков прогревают Агрегат для нанесения пленки на бумагу изображен на рис. У-35. Нормальная скорость нанесения покрытия достигает 120 м1мин.
Рис. 14. Агрегат для нанесения полимерных пленок на бумагу:
1—рулон с бумагой (размотка); 2—вал для рулона № 2; 3— сушильный валок (обогрев паром 13 кгс/см2, 170° С); 4— валок, облицованный силиконовой рези-ной; 5—ванна с водон для охлаждения; 6—щелевая головка червячного пресса; 7—главный валок (полированный, охлажденный водой); Я—направляющий валок; 9— узел намотки; 10— подающий валок.
ПЛЕНОЧНЫЕ ИЗДЕЛИЯ
Пленочные изделия применяют очень широко. В зависимости от назначения пленки имеют одно- и многослойную конструкцию.
Условно к пленкам относят вещества, представляющие собой непрерывные тонкие слои толщиной менее 0,25 мм. Пленки толщиной более 0,25 мм относят к листам.
Толщина выпускаемых пленок колеблется от 250 до 1 мкм (иногда до 0,5 мкм).
Упаковочные пленки. В качестве упаковки применяют пленку в обычном виде (толщина 10...12 мкм). В последнее время выпускают оберточную пленку, которая при небольшом растяжении при упаковке продукта становится липкой; в результате обрезанный конец пленки плотно прилегает к поверхности предыдущего слоя.
Пакеты открытые и закрытые изготовляют из рулонной плоской пленки сваркой или склеиванием (толщина 16...60 мкм). Тубы для упаковки изготовляют из бесшовной рукавной заготовки. Для упаковки продукта концы туб сваривают.
Особенность усадочной пленки — уменьшение размеров при кратковременном прогревании; в результате пленка плотно обтягивает продукт. Такую пленку широко применяют для компактной упаковки многочисленных предметов в единую оболочку-контейнер.
Мешки и сумки изготовляют из пленки сваркой. Мешки повышенной прочности получают из тонких (30...50 мкм) и узких лент (из полимера с ориентированной структурой молекулярных цепей) плетением на текстильных станках; можно плотно покрыть мешки тонкой пленкой.
Наружную упаковку используют не только для сыпучих материалов, но и для мелких штучных товаров в индивидуальной упаковке (из бумаги, металлической фольги и др.). Упаковку изготовляют на автоматах. При этом важно, чтобы полимерная пленка легко сваривалась или склеивалась; в качестве примера могут быть пленки из полиэтилена (ПЭ), полипропилена (ПП), поливинилхлорида (ПВХ). Внутреннюю упаковку применяют перед укладыванием товаров в большие емкости (ящики, контейнеры) для предварительной упаковки в пленку из ПЭ, целлофана, поливинилового спирта, полиамида (ПА), полиэтилентерефталата (ПЭТФ), ПВХ, полистирола (ПС) и др.
Мешочная упаковка представляет особый интерес; при этом методе сочетаются процессы получения рукавной пленки и ее заполнения товаром с последующей автоматической сваркой (термоимпульсной). В этом случае пленка должна обладать повышенной прочностью, что достигается при определенных параметрах технологического режима и специальных приемах получения полимерного рукава.
Индивидуальная упаковка заключается в механическом «закручивании» продукта в пленку (обычный вариант — конфета в целлофане). Такие пленки должны быть способны к сохранению формы, приданной при закручивании. При использовании специальных пленок, обладающих эффектом липкости при натяжении, процедура упаковки закручиванием упрощается и сокращается время затаривания.
Ленточную упаковку используют для малогабаритных изделий; последние располагают между двумя лентами полимерных пленок и упаковываются автоматической запрессовкой (сваркой) с высокой скоростью. Применяют пленки из ПЭ, целлофана с ПЭ, фольгированного ПЭ (алюминиевая фольга, покрытая ПЭ).
Для получения объемной упаковки изделия помещают на перфорированный картон, покрытый (пропитанный с той же стороны) полимером того же типа, что и упаковочная пленка. Сверху его накрывают полимерной пленкой, нагревают и при небольшом вакууме пленки соединяются по периферии с картоном. В результате изделие расположено на жестком картоне и плотно обтянуто пленкой. При этом используют ацетилцеллюлозу, ПС, ПВХ, ПЭ, ПП, (сополимеры двух последних полимеров).
