RU183615U1

RU183615U1 - Device for uniaxial orientation drawing of a polymer film

Info

Publication number: RU183615U1
Application number: RU2018109381U
Authority: RU
Inventors: Александр Александрович Катунин; Андрей Викторович Шатохин; Олег Сергеевич Варламов; Денис Николаевич Грозин; Павел Николаевич Дышкин; Владислав Борисович Жуков; Елена Васильевна Захарова; Евгений Иванович Коннов; Наталия Владимировна Лукьянова; Лилия Григорьевна Панасова; Ольга Викторовна Пантелеева; Виктория Александровна Прохорова; Игорь Александрович Селезнев; Ольга Викторовна Смирнова; Василий Алексеевич Шабанов; Эдуард Григорьевич Шмидт; Валентина Ивановна Шустрова; Мария Георгиевна Щетинина
Original assignee: Российская Федерация, от имени которой выступает ФОНД ПЕРСПЕКТИВНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ
Priority date: 2018-03-16
Filing date: 2018-03-16
Publication date: 2018-09-27

Abstract

Полезная модель относится к области переработки полимерных материалов.Предложено устройство для одноосной ориентационной вытяжки полимерной пленки, содержащее два захвата полимерной пленки, между которыми приложено растягивающее усилие вдоль продольной оси полимерной пленки, при этом торцы полимерной пленки закреплены в обоих захватах, при этом в каждом захвате установлено с возможностью свободного вращения, по одному съемному ролику, оси которых нормальны направлению растягивающего усилия, при этом полимерная пленка пропущена через каждый ролик.Это обеспечивает увеличение производительности растягивающих машин полимерной пленки, уменьшение их габаритов без ухудшения свойств ориентированной полимерной пленки.The invention relates to the field of processing polymer materials. A device is proposed for uniaxial orientational drawing of a polymer film containing two grips of a polymer film, between which a tensile force is applied along the longitudinal axis of the polymer film, while the ends of the polymer film are fixed in both grippers, with each gripper installed with the possibility of free rotation, one removable roller, the axis of which are normal to the direction of the tensile force, while the polymer film is passed through With each roller. This provides an increase in the performance of stretching machines of the polymer film, reducing their size without compromising the properties of the oriented polymer film.

Description

Полезная модель относится к области переработки полимерных материалов и может применяться для модификации свойств полимерных пленок путем их структурной ориентации при вытяжке в продольном направлении, в частности для изготовления пьезоактивных пленок из сополимеров винилиденфторида (СП ВДФ).The utility model relates to the field of processing polymer materials and can be used to modify the properties of polymer films by their structural orientation during stretching in the longitudinal direction, in particular for the manufacture of piezoelectric films from vinylidene fluoride copolymers (SP VDF).

В настоящее время пьезоактивные пленки из СП ВДФ находят широкое применение в различных областях техники. Также одним из возможных перспективных направлений применения пьезоактивных пленок является создание на их основе электроакустических преобразователей, в том числе для гидроакустических антенн. Помимо лучшего согласования с водной средой использование преобразователей на основе пленок СП ВДФ позволит улучшить массогабаритные характеристики антенн, уменьшить их восприимчивость к гидродинамическим помехам благодаря возможности сплошного заполнения площади апертуры активным материалом.Currently, piezoelectric films from SP VDF are widely used in various fields of technology. Also one of the possible promising areas of application of piezoelectric films is the creation on their basis of electro-acoustic transducers, including for hydro-acoustic antennas. In addition to better coordination with the aquatic environment, the use of transducers based on SP VDF films will improve the overall dimensions of the antennas and reduce their susceptibility to hydrodynamic noise due to the possibility of completely filling the aperture area with active material.

Известно, что возможность обеспечения пьезоактивности пленок ПВДФ в первую очередь определяется содержанием в них полярной β-кристаллической модификации [Wang Т.Т., Herbert J.M., Glass A.M. The applications of ferroelectric polymers. Glasgow-London.: Blackie and Son, 1988. 387 р.]. Пьезоэффект в пленках ПВДФ возникает вследствие образования в нем суммарного дипольного момента после ориентации диполей β фазы под воздействием электрического поля в процессе поляризации.It is known that the possibility of ensuring the piezoelectric activity of PVDF films is primarily determined by the content of the polar β-crystalline modification in them [Wang T. T., Herbert J.M., Glass A.M. The applications of ferroelectric polymers. Glasgow-London .: Blackie and Son, 1988. 387 p.]. The piezoelectric effect in PVDF films arises due to the formation of the total dipole moment in it after the orientation of the β phase dipoles under the influence of an electric field during polarization.

Содержание β-модификации при кристаллизации расплава ПВДФ в процессе его переработки зачастую недостаточно велико для обеспечения его существенной пьезоактивности. Для увеличения содержания β-формы в полимере необходимо обеспечить переход молекул из α-кристаллического состояния в вытянутую конформацию и реализовать межмолекулярные взаимодействия, необходимые для стабилизации кристаллитов. Один из наиболее простых и производительных способов инициирования α→β - превращения заключается в приложении к полимеру ориентирующих деформационных воздействий при его ориентационной вытяжке [Электрические свойства полимеров (под ред. Б.И. Сажина), Химия, 1986].The content of β-modification during crystallization of the PVDF melt during its processing is often not large enough to ensure its substantial piezoelectric activity. To increase the content of the β-form in the polymer, it is necessary to ensure the transition of molecules from the α-crystalline state to the elongated conformation and to realize the intermolecular interactions necessary to stabilize the crystallites. One of the simplest and most productive ways to initiate the α → β transformation is to apply orientational deformational actions to the polymer during its orientation drawing [Electrical properties of polymers (edited by B. I. Sazhin), Chemistry, 1986].

Известно устройство для вытяжки полимерной пленки [Патент РФ №2457997 на Устройство для вытяжки полимерной пленки, опубл. 10.08.2012 г.] содержащее основание, средство подачи пленки, ролики, первый привод и второй привод.A device for drawing a polymer film is known [RF Patent No. 2457997 on a device for drawing a polymer film, publ. August 10, 2012] containing a base, film supply means, rollers, a first drive and a second drive.

Известное устройство встроено в установки для изготовления полиэтиленовых пакетов и предназначено для вытяжки полимерной пленки в продольном направлении и корректировки шага нанесенного на поверхность пленки рисунка, что приводит к устранению смещений печати рисунков на полимерных пленках. Недостатком известного устройства является отсутствие возможности его применения для получения полимерных пленок с высокой степенью ориентационной вытяжки равной толщины и с ровной поверхностью.The known device is built into the installation for the manufacture of plastic bags and is designed to stretch the polymer film in the longitudinal direction and adjust the pitch of the pattern applied to the surface of the film, which eliminates the printing bias of the patterns on polymer films. A disadvantage of the known device is the lack of the possibility of its application to obtain polymer films with a high degree of orientation drawing of equal thickness and with a flat surface.

Известно устройство, содержащее несколько расположенных напротив основания роликов, установленных с возможностью вращения на осях, расположенных вдоль продольного направления полимерной пленки. Оси вращения роликов в предлагаемом устройстве расположены в нормальном (перпендикулярном) направлении продольному направлению пленки (RU 2457997).A device is known that contains several rollers located opposite the base, mounted for rotation on axes located along the longitudinal direction of the polymer film. The axis of rotation of the rollers in the proposed device are located in the normal (perpendicular) direction to the longitudinal direction of the film (RU 2457997).

В устройстве, описанном в патенте RU 2457997, пленка не огибает ролики, а ролики прокатываются по ее поверхности в направлении перпендикулярном продольному направлению пленки и образуют на ней канавки. Причем по поверхности пленки могут прокатываться один или несколько роликов. В предлагаемом устройстве ролики выполняют роль дополнительного крепления пленки в захватах в несколько сложений, что позволяет проводить ориентационную вытяжку пленок большой длинны. Это и позволяет существенно увеличить производительность цикла их ориентационной вытяжки.In the device described in patent RU 2457997, the film does not bend around the rollers, and the rollers roll along its surface in a direction perpendicular to the longitudinal direction of the film and form grooves on it. Moreover, one or more rollers can be rolled on the film surface. In the proposed device, the rollers play the role of additional fastening of the film in the grips in several additions, which allows for orientation orientation of films of large length. This allows you to significantly increase the productivity of the cycle of their orientation hoods.

Также известен способ одноосной ориентации полимерных пленок [Авторское свидетельство СССР №1581592 на Способ одноосной ориентации полимерных пленок, опубл. 30.07.1990 г.] путем растяжения пленок в осевом направлении с помощью устройства в виде подвижных захватов для удержания пленки за торцы, в котором перед закреплением пленки в захватах уменьшают ее ширину путем складывания или сворачивания. При этом пленка сворачивается в рулон, внутрь рулона по его торцам вставляются металлические трубки или пленка складывается гармошкой, после чего рулон, или гармошка закрепляются в захватах, к которым прикладывается растягивающее усилие. Таким образом, обеспечивается ориентационная однородность пленок и их равнотолщинность, а также уменьшение количества отходов в процессе вытяжки.Also known is the method of uniaxial orientation of polymer films [USSR Author's Certificate No. 1581592 on the Method of uniaxial orientation of polymer films, publ. 07/30/1990,] by stretching the films in the axial direction using a device in the form of movable grippers to hold the film at the ends, in which before fixing the film in the grippers, reduce its width by folding or folding. In this case, the film is rolled into a roll, metal tubes are inserted into the roll at its ends or the film is folded with an accordion, after which the roll or accordion is fixed in grippers to which a tensile force is applied. Thus, the orientation homogeneity of the films and their uniform thickness is ensured, as well as a decrease in the amount of waste during the drawing process.

Недостатком известного способа и устройства является то, что пленка после вытяжки сохраняет конфигурацию рулона или гармошки, что делает невозможным изготовление ровной пленки большой площади, при этом при вытяжке свернутой или сложенной пленки на ней в зависимости от ее толщины могут образовываться заломы или трещины. Также недостатком способа является малая производительность процесса ориентационной вытяжки за счет технологических затруднений при креплении пленки в виде рулона или гармошки с большим количеством слоев при этом для ее увеличения необходимо использовать растягивающие машины с большей длиной хода подвижного элемента и как следствие большего габарита.A disadvantage of the known method and device is that the film after drawing retains the configuration of a roll or accordion, which makes it impossible to produce a smooth film of a large area, while when drawing a rolled or folded film, creases or cracks may form on it, depending on its thickness. Another disadvantage of this method is the low productivity of the orientational drawing process due to technological difficulties when fastening a film in the form of a roll or accordion with a large number of layers; in order to increase it, it is necessary to use stretching machines with a longer stroke length of the movable element and, as a result, a larger size.

Основной задачей предлагаемой полезной модели является увеличение производительности процесса ориентационной вытяжки полимерных пленок без увеличения размеров растягивающих машин.The main objective of the proposed utility model is to increase the productivity of the process of orientational drawing of polymer films without increasing the size of stretching machines.

Технический результат заключается в увеличении производительности оборудования для вытяжки полимерной пленки, уменьшения его габаритов без ухудшения свойств ориентированной полимерной пленки.The technical result consists in increasing the productivity of equipment for drawing a polymer film, reducing its dimensions without compromising the properties of the oriented polymer film.

Для достижения указанного технического результата в устройство для одноосной ориентационной вытяжки полимерной пленки, содержащее два захвата торцов полимерной пленки, между которыми приложено растягивающее усилие вдоль продольной оси полимерной пленки, введены новые признаки, а именно: в каждом захвате установлено, с возможностью свободного вращения по одному съемному ролику, оси которых нормальны направлению растягивающего усилия, при этом полимерная пленка огибает каждый съемный ролик.To achieve the specified technical result, new features are introduced into the device for uniaxial orientational drawing of a polymer film, containing two grippers of the ends of the polymer film, between which a tensile force is applied along the longitudinal axis of the polymer film, namely, it is installed in each capture with the possibility of free rotation one by one a removable roller, the axes of which are normal to the direction of the tensile force, while the polymer film bends around each removable roller.

Такое выполнение устройства для вытяжки полимерной пленки позволяет одновременно осуществлять вытяжку отрезков пленки большой длины без увеличения размера растягивающих машин, что обеспечивает их высокую производительность.This embodiment of the device for drawing a polymer film allows you to simultaneously extract stretches of film of large length without increasing the size of the stretching machines, which ensures their high performance.

Сущность полезной модели поясняется фиг. 1, при этом на фиг. 1 представлено предлагаемое устройство для одноосной ориентационной вытяжки полимерной пленки, в котором в каждом захвате установлено по одному съемному ролику.The essence of the utility model is illustrated in FIG. 1, wherein in FIG. 1 shows the proposed device for uniaxial orientational drawing of a polymer film, in which each gripper has one removable roller.

Представленное на фиг. 1 устройство состоит из двух захватов 1 и 2 для крепления пленки 3 в конструкции которых предусмотрен механизм для крепления торцов пленки 4, а также съемные ролики 5, установленные с возможностью свободного вращения, оси которых нормальны направлению растягивающего усилия.Presented in FIG. 1, the device consists of two grippers 1 and 2 for fastening the film 3, the design of which provides a mechanism for attaching the ends of the film 4, as well as removable rollers 5 mounted for free rotation, the axes of which are normal to the direction of the tensile force.

Торцы пленки закрепляются в механизмах 4 захватов 1 и 2, после чего в захваты устанавливаются съемные ролики 5 как показано на фиг. 1. К захватам прилагается растягивающее усилие, при этом съемные ролики могут свободно проворачиваться вокруг своих осей, что обеспечивает равномерное натяжение пленки по длине в процессе вытяжки.The ends of the film are fixed in the mechanisms 4 of the grippers 1 and 2, after which the removable rollers 5 are installed in the grippers as shown in FIG. 1. A tensile force is applied to the grippers, while the removable rollers can freely rotate around their axes, which ensures uniform tension of the film along the length during the drawing process.

Растягивающее усилие может быть приложено посредством различных растягивающих машин, в том числе испытательных, а также в любом оборудовании, обеспечивающем поступательное движение одного или обоих захватов вдоль оси ориентационной вытяжки в противоположные направления относительно друг друга.Tensile force can be applied by means of various tensile machines, including testing machines, as well as in any equipment that provides translational movement of one or both grips along the axis of the orientation hood in opposite directions relative to each other.

Заявленное устройство обеспечивает увеличение производительности процесса ориентационной вытяжки полимерной пленки, при этом в процессе ориентационной вытяжки обеспечивается равные растягивающие механические напряжения на всех участках пленки, что гарантирует минимальный разброс ее параметров по длине, а также простоту установки полимерной пленки в захватах. Это позволяет считать, что заявленный технический результат достигнут.The claimed device provides an increase in the productivity of the process of orientational drawing of a polymer film, while in the process of orientational drawing provides equal tensile mechanical stresses in all areas of the film, which guarantees a minimum spread of its parameters along the length, as well as ease of installation of the polymer film in the grips. This allows us to assume that the claimed technical result is achieved.

Claims

1. Device for uniaxial orientation drawing of a polymer film, containing two grippers for attaching a polymer film, between which a tensile force is applied along the longitudinal axis of the polymer film, while the ends of the polymer film are fixed in both grippers, characterized in that each gripper is installed with the possibility of free rotation, one removable roller, the axis of which are normal to the direction of the tensile force, while the polymer film bends around each roller.