SU1073114A1

SU1073114A1 - Method of drawing film web of thermoplastic material

Info

Publication number: SU1073114A1
Application number: SU823564011A
Authority: SU
Inventors: Юрий Михайлович Плескачевский; Владимир Петрович Селькин; Татьяна Михайловна Качалова
Original assignee: Институт механики металлополимерных систем АН БССР
Priority date: 1982-12-24
Filing date: 1982-12-24
Publication date: 1984-02-15

Abstract

СПОСОБ ВЫТЯЖКИ ПЛЕНОЧНОГО ПОЛОТНА ИЗ ТЕРМОПЛАСТА, включающий нагрев, прот гивание с продольной выт жкой и поперечной выт жкой посредством раст гивающих усилий, охлаждение пленочного полотна с удерживанием его кромок, отличающийс тем, что, с целью повышени качества полотна за счет уменьшени внутренних напр жений, перед поперечной выт жкой участки полотна , прилегающие к его кромкам, подвергают предварительному охлаждению до температуры на 10-40&deg;С ниже температуры разм гчени термопласта, после поперечной выт жки осуществл ют охлаждение центральной части полотна до температуры, равной температуре участков, прилегающих к кромкам, после чего снимают раст гивающие усили и провод т окончательное охлаждение.A METHOD FOR EXTRACTING A FILM STRAP FROM A THERMOPLAST, including heating, pulling with a longitudinal stretch and transverse stretching by stretching forces, cooling the film web with its edges held in, in order to improve the quality of the web by reducing internal stresses, before the transverse stretching, the areas of the web adjacent to its edges are pre-cooled to a temperature 10-40 ° C below the softening temperature of the thermoplastic, after transverse stretching by cooling the central portion of the web to a temperature equal to the temperature portions adjacent to the edges, and then they remove the tensile forces and the final cooling is carried out.

Description

о about

соwith

Изобретение относитс к переработке пластйасс, в частности к технологии выт жки пленочного полотна из термопласта.The invention relates to the processing of plastids, in particular, to the technology of drawing a film web from a thermoplastic.

Известен способ выт жки пленочного полотна из термопласта, включающий прот гивание нагрев, продольную выт жку и охлаждение пленочного полотна 1.There is a known method of drawing a film web from a thermoplastic, which includes drawing heat, longitudinal stretching and cooling the film web 1.

Недостатком известного способа вл етс то, что он не обеспечивает равномерного распределени внутренних напр жений , не устран ет вли ни раст жени или усадки в направлении одной из осей на ориентацию полотна по другой оси.The disadvantage of this method is that it does not ensure uniform distribution of internal stresses, does not eliminate the influence of stretching or shrinkage in the direction of one of the axes on the orientation of the web along the other axis.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к изобретению вл етс способ выт жки пленочного полотна из термопласта, включающий нагрев , прот гивание с продольной выт жкой и поперечной выт жкой посредством раст гивающих усилий, охлаждение пленочного полотна с удерживанием его кромок 2.The closest in technical essence and the achieved result to the invention is a method of stretching a film web from a thermoplastic, including heating, pulling with a longitudinal stretch and transverse stretching by stretching efforts, cooling the film web with retaining its edges 2.

Недостатком данного .способа вл етс деформирование участков, прилегающих к кромкам полотна, поскольку раст гивающие усили прикладывают к ним перед охлаждением или непосредственно в начале охлаждени , когда термопластичный материал еще не обладает достаточной жесткостью .The disadvantage of this method is the deformation of the sections adjacent to the edges of the web, since tensile forces are applied to them before cooling or directly at the beginning of cooling, when the thermoplastic material does not yet have sufficient rigidity.

Деформирование участков, прилегающих к кромкам полотна, а также вли ние раст гивающих усилий на продольную выт жку , привод т к неравномерному распределению внутренних напр жений в раст гиваемом полотне, что снижает прочность и качество пленки вследствие ее короблени и образовани участков концентрации напр жений. Особенно сказываютс недостатки данного способа при выт жке полотен из сщитого термопласта, у которого в процессе ориентации возникают значительные внутренние напр жени , стрем щиес вернуть полотну первоначальные размеры и форму.The deformation of areas adjacent to the edges of the fabric, as well as the effect of tensile forces on the longitudinal stretching, lead to an uneven distribution of internal stresses in the stretched fabric, which reduces the strength and quality of the film due to its distortion and the formation of areas of stress concentration. The disadvantages of this method are especially pronounced during the drawing of cloths from a protected thermoplastic, which, during the orientation process, generates significant internal stresses, which tend to return the web to its original dimensions and shape.

Целью изобретени вл етс повыщение качества полотна за счет уменьшени внутренних напр жений.The aim of the invention is to increase the quality of the web by reducing internal stresses.

Поставленна цель достигаетс тем, что согласно способу выт жки пленочного полотна из термопласта, включающему нагрев, прот гивание с продольной выт жкой и поперечной выт жкой посредством раст гивающих усилий, охлаждение пленочного полотна с удерживанием его кромок, перед поперечной выт жкой участки полотна, прилегающие к его кромкам, подвергают предварительному охлаждению до температуры на 10-40°С ниже температуры разм гчени термопласта, после попе.речной выт жки осуществл ют охлаждение центральной части полотна до температуры, равной температуре участков, прилегающих к кромкам , после чего снимают раст гивающие уси ЛИЯ и провод т окончательное охлаждение.This goal is achieved in that according to the method of stretching a film web from a thermoplastic, including heating, pulling with a longitudinal stretch and transverse stretching by stretching efforts, cooling the film web with retention of its edges, in front of the transverse stretch of the cloth adjacent to its edges are pre-cooled to a temperature of 10-40 ° C below the softening temperature of the thermoplastic, and after the transverse stretching, the central part of the web is cooled to temperatures Equal to the temperature portions adjacent to the edges, and then remove the tensile Wuxi LIA and final cooling is carried out.

Осуществл ют непрерывное прот гивание пленочного полотна из термопласта в продольном направлении, нагревают его выше температуры разм гчени и производ т продольную выт жку полотна до требуемой степени ориентации посредством, например, зажимных быстровращающихс валков. После заверщени продольной выт жки участки полотна, прилегающие к его кромкам на 5-500 толщин пленки, подвергают предварительному охлаждению до температуры на 10-40°С ниже температуры разм гчени термопластаThe thermoplastic film web is continuously pulled in the longitudinal direction, heated above the softening temperature, and the web is stretched to the desired degree of orientation by means of, for example, rapidly rotating rolls. After completion of the longitudinal stretch, the areas of the web adjacent to its edges for 5-500 film thicknesses are pre-cooled to a temperature of 10-40 ° C below the softening temperature of the thermoplastic

Центральна часть полотна остаетс неохлажденной и сохран ет пластическое состо ние , а охлажденные участки- полотна вдоль его кромок тер ют пластичность и фиксируют степень продольной выт жки полотна . Температуру участков полотна, прилегающих к его кромкам, поддерживаютThe central part of the web remains uncooled and maintains the plastic state, and the cooled web sites along its edges lose their plasticity and fix the degree of longitudinal stretch of the web. The temperature of the areas of the fabric adjacent to its edges, support

0 посто нной, например, посредством автономной системы нагрева и охлаждени . Затем к охлажденным участкам, расположенным вдоль кромок полотна, прикладывают при помощи двух диаметрально расположенных клупных цепей (или расход щихс направл ющих с зажимными приспособлени ми , захватывающими кромку с двух сторон) раст гивающие усили , позвол ющие регулировать размер и производить выт жку пленки в поперечном направлении . Усили прот гивани также прикладывают к охлажденным участка.м вдоль кромок с целью снижени неоднородности свойств пленки. Неоднородность свойств возникает в процессе поперечной выт жки вследствии различной скорости перемеще ни в продольном направлении участков полотна, расположенных на разном рассто нии от его краев. После заверщени поперечной ориентации осуществл ют охлаждение центральной части пленочного полотна , нагретой выще температуры разм гче0 ни термопласта, до температуры, равной температуре участков, прилегающих к его кромкам. Это необходимо дл устранени градиента температуры у полотна в поперечном направлении прежде, чем пленка охладитс до такой температуры, когда начнут про вл тьс напр жени усадки материала (его отрицательное тепловое расщирение в процессе охлаждени ), что обусловливает коробление пленочного полотна. После охлаждени пленки до темпертуQ ры ниже температуры разм гчени полимеров она тер ет способность усаживатьс и фиксирует полученную степень ориентации в двух взаимно перпендикул рных направлени х . Затем снимают раст гивающие усили и тем самы.м дают возможность0 constant, for example by means of an autonomous heating and cooling system. Then, two diametrically placed nested chains (or diverging guides with clamping devices gripping the hem on both sides) are applied to the cooled areas located along the edges of the web, which allow to adjust the size and stretch the film in the transverse direction. direction. Pulling strengths are also applied to the cooled section. Along the edges in order to reduce the non-uniformity of the film properties. Heterogeneity of properties arises in the process of transverse stretching due to different speeds of movement in the longitudinal direction of the web parts located at different distances from its edges. After the transverse orientation is completed, the central part of the film web, heated above the softening temperature of the thermoplastic, is cooled to a temperature equal to the temperature of the sections adjacent to its edges. This is necessary to eliminate the temperature gradient of the web in the transverse direction before the film cools to a temperature when the shrinkage of the material begins to manifest (its negative thermal expansion during the cooling process), which causes warping of the film web. After cooling the film to a temperature below the softening temperature of the polymers, it loses its ability to shrink and fixes the obtained degree of orientation in two mutually perpendicular directions. Then, tensile forces are removed and, by so doing, they allow

5 пленке свободно усаживатьс в поперечном направлении. Заверщает технологический процесс окончательное охлаждение пленочного полотна. Раст гивающие усили снимают прежде , чем пленка полностью охладитс (перейдет в твердую фазу), поскольку в продессе охлаждени возникают (и достигают значительной величины) напр жени усадки, вызванные отрицательным тепловым расширением полимера, что приводит к неравномерному распределению внутренних напр жений в материале и соответст- венно по влению остаточных напр жений в изделии, снижению физико-механических свойств полотна. Температура предварительного охлаждени пленочного полотна должна находитс в области, где полимер обладает достаточной твердостью (т. е. ниже температуры разм гчени ), кроме того, в данном температурном диапазоне полимерное изделие практически полностью утрачивает способность термически усаживатьс и восстанавливать свою первоначальную форму; фиксирует заданную степень ориентации, при этом внутренние напр жени , обусловленные тепловым расширением, не оказывают значительного вли ни на качество (свойства) пленочного полотна. Указанным требовани м (как видно из нижеприведенных таблиц) соответствует температура, котора на 10-40° ниже температуры разм гчени теромпласта. В данном температурном диапазоне термопласт практически не усаживаетс ; предел текучести составл ет не менее 50% от предела текучести при комнатной температуре; внутренние напр жени не превышают 30% от их максимальной величины. Дл обеспечени требуемого перепада температур между нагретой центральной частью полотна и предварительно охлажденными участками, расположенными вдоль его кромок, необходимо, чтобы ширина данных участков составл ла не менее 5-ти ТОЛШ.ИН полотна. Максимальное отношение - 500, так как минимальна толшина термопластичных пленок, выпускаемых промышленностью , составл ет 0,02 мм, следовательно , при указанном выше отношении ширина охлаждаемых участков составит 0,1 -10 мм. Это вл етс достаточным дл захвата участков полотна зажимными приспособлени ми . Пример. Исследовани провод т на следуюших полимерах: ПЭВП (ГОСТ 16338- 77), ПЭНП (ГОСТ 16337-77), сшитый облучением (дозой 20 мрад) ПЭВП, сшитый облучением (дозой 20 мрад) ПЭНГ1, ПП-4 (СТУ 36-13-126-65), ПВХ-С70 (ТУ 6-01-9-65). Степень выт жки пленочного полотна в продольном направлении составл ет 400%. Степень выт жки пленочного полотна в поперечном направлении составл ет 200%. Исходное полотна толшиной 0,1-0,5 мм получают методом экструзии. В качестве критериев оценки выт нутого в двух направлени х пленочного полотна используют разрушаюшее напр жение при раст жении и относительное удлинение при разрыве . При выт жке термоусадочных поли тиленовых пленок процент брак-а за счет нарушени механической целостности и разнотолшинности пленок составл ет дл предлагаемого способа 2% от обшей массы изделий , а дл известного - 5%. Использование изобретени позвол ет расширить технологические возможности за счет увеличени продольной и поперечной выт жки пленочного полотна в 2-10 раз; повысить качество полотна за счет устранени деформировани , комковани , обрывов и короблени ; снизить неравномерности распределени внутренних напр жений в полимере и повысить производительность за счет большей допустимой скорости прот гивани полотна, поскольку становитс возможным прикладывание больших усилий прот гивани к упрочненным кра м полотна.5, the film is free to sit in the transverse direction. Terminates the process of final cooling of the film web. The stretching forces are removed before the film is completely cooled (turns into a solid phase), because during the cooling process, shrinkage stresses arise (and reach considerable magnitude) caused by the negative thermal expansion of the polymer, which leads to an uneven distribution of internal stresses in the material and - the occurrence of residual stresses in the product, the reduction of physical and mechanical properties of the canvas. The pre-cooling temperature of the film web must be in an area where the polymer has sufficient hardness (i.e., below the softening temperature), moreover, in this temperature range, the polymer product almost completely loses its ability to thermally shrink and regain its original shape; fixes a given degree of orientation, while the internal stresses due to thermal expansion do not significantly affect the quality (properties) of the film web. These requirements (as can be seen from the tables below) correspond to a temperature that is 10–40 ° below the softening temperature of the thermoplastic. In this temperature range, the thermoplastic practically does not shrink; the yield strength is at least 50% of the yield strength at room temperature; internal stresses do not exceed 30% of their maximum value. In order to ensure the required temperature difference between the heated central part of the web and the pre-cooled sections located along its edges, it is necessary that the width of these areas be at least 5 LOW. The maximum ratio is 500, since the minimum thickness of thermoplastic films produced by industry is 0.02 mm, therefore, with the above ratio, the width of the cooled sections will be 0.1-10 mm. This is sufficient to grip portions of the web with clamping devices. Example. The studies were carried out on the following polymers: HDPE (GOST 16338-77), LDPE (GOST 16337-77), cross-linked by irradiation (20 mrad); HDPE, cross-linked by irradiation (20 mrad) PENG1, PP-4 (STU 36-13- 126-65), PVC-C70 (TU 6-01-9-65). The stretch ratio of the film web in the longitudinal direction is 400%. The stretch ratio of the film web in the transverse direction is 200%. The original canvas with a thickness of 0.1-0.5 mm is obtained by extrusion. The tensile stress and elongation at break are used as the evaluation criteria for the stretched in two directions film strip. When stretching heat-shrinkable polyethylene films, the percentage of scrap due to the violation of the mechanical integrity and thickness of the film is 2% of the total mass of products for the proposed method, and 5% for the known method. The use of the invention allows to expand the technological capabilities by increasing the longitudinal and transverse stretching of the film web by 2-10 times; improve the quality of the web by eliminating warping, lumping, breaks and warping; reduce irregularities in the distribution of internal stresses in the polymer and increase productivity due to the higher allowable speed of the fabric pulling, since it becomes possible to apply large pulling forces to the reinforced edge of the fabric.

Зависимость степени усадки (восстановлени размеров) ориентированнного пленочного полотна из термопластов от температуры участков полотна, прилегающих к его кромкамThe dependence of the degree of shrinkage (restoration of dimensions) of the oriented film web of thermoplastics from the temperature of the parts of the web adjacent to its edges

Таблица 1Table 1

Полиэтилен низкой плотности (ПЭНП), Тр 108° СLow density polyethylene (LDPE), Tp 108 ° C

Полиэтилен высокой плотности (ПЭВП), Тр 120° СHigh density polyethylene (HDPE), Tp 120 ° C

Сшитый ПЭНП, Тр 105°СCrosslinked LDPE, mp 105 ° C

Сшитый ПЭВП, Тр 120° С Полипропилен (ПП) Тр 160° СCrosslinked HDPE, Tr 120 ° C Polypropylene (PP) Tr 160 ° C

Поливинилхлорид (ПВХ), Тр 90° С Тр - Температура разм гчени термопласта (дл кристаллической фазы).Polyvinyl chloride (PVC), Tr 90 ° C Tr - Softener softening temperature (for the crystalline phase).

Зависимость предела текучести при раст жении дл различных термопластов от температуры участков пленочного полотна, прилегающего к его кромкамDependence of yield strength under stretching for various thermoplastics on the temperature of sections of the film web adjacent to its edges

30thirty

о оoh oh

ОABOUT

оabout

Таблица сиштого ПЭ-температура плавлени Table of polyethylene PE melting point

Зависимость внутренних напр жений, обусловленных усадкой термопластов, от температуры участков пленочного полотна, прилегающего к его кромкамThe dependence of internal stresses due to shrinkage of thermoplastics, on the temperature of the sections of the film sheet adjacent to its edges

Таблица 3.Table 3.

Claims

METHOD FOR EXTRACTING FILM FABRIC FROM THERMOPLAST, including heating, pulling with longitudinal stretching and transverse stretching by tensile forces, cooling the film web with holding its edges, characterized in that, in order to improve the quality of the web by reducing internal stresses, before transverse stretching sections of the web adjacent to its edges are subjected to preliminary cooling to a temperature of 10–40 ° C below the softening temperature of the thermoplastic, after transverse drawing, they are cooled denie central portion of the web to a temperature equal to the temperature portions adjacent to the edges, after which the tensile force is removed and the final cooling is performed.