SU1115913A1 - Способ продольной выт жки плоских полимерных пленок - Google Patents

Abstract

СПОСОБ ПРОДОЛЬНОЙ ВЫТЯЖЮПЛОСКИХ ПОЛИМЕРНЫХ ПЛЕНОК, включающий выт жку пленки за счет разности скоростей тихоходных промежуточных и быстроходных валков, причем усилие выт жки увеличивают ступенчато посредством увеличени  скоростей промежуточньос валков в направлении быстроходных валков, отличающийс   тем, что, с целью повышени  качества пленки за счет повышени  стабильности процесса выт жки, увеличение усили  выт жки осуществл ют по закону геометрической прогрессии согласно соотношени м: . У Vc Йо где i 1,2,...,п-2 - пор дковый номер валка. .t.iiLlj/ln. I Vo 6„-б/ к где V-(i 1,2,..,п-1) - скорость i-ro промежуточного валка; V, Vg- скорости быстроходного и ткхоходного валков соответственно; Ц - знаменатель геометрической прогрессии; п - число ступеней выт жки; ,6о4г-деформаци  и напр жени , отвечающие началу (индекс 0) § и концу (индекс Т) процесса О) образовани  шенки в раст гиваемой пленке и определ емые по кривой раст жени  пленки при температуре ориентации полимеров; ё„- напр жение в пленке на последней ступени выт жки, определ емое из кривой раст г Vn жени  при деформации ь, Di CD 00

Description

.11 Изобретение относитс  к переработ ке пластмасс, в частности к получению одноосно ориентированных полимер ных пленок, используемых дл  дальнейшей ориентации в поперечном направлении при получении двухосно ори ентированных пленок или непосредстве но в качестве, например, лент дл  упаковки, изол ционных материалов в электротехнической и конденсаторной промышленности ц т.д. Известен способ продольной выт жки плоских полимерных пленок, включающий выт жку пленки за счет разности скоростей тихоходных и быстроходных валков. Пленка входит на груп пу тихоходных валков, нагреваетс  до температуры ориентации, выт гиваетс  в зазоре за счет разной скорости вал ков, а затем попадает на поверхность быстроходных валков, где охлаждаетс  фиксиру  полученную ориентацию 1. Недостаток известного способа состоит в том, что он обеспечивает стабильность процесса только, если выт гивание происходит при относительно низких температурах, когда возможно проскальзывание пленки по одному или нескольким валкам тихоход ной группы. При увеличении температуры тихоходных валков и при соответ ствующем увеличении коэффициента тре ни  материала по поверхности валков проскальзывание пленки затрудн етс , процесс выт жки становитс  неустойчивым , а однородность свойств готовой пленки ухудшаетс . Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к изобретению  вл етс  способ продольной выт жки плоских полимерных пленок, включающий выт жку пленки за счет разности скоростей тихоходных , промежуточных и быстроходных валков, причем усилие выт жки увеличивают ступенчато посредством увеличени  скоростей промежуточньЕх валков Б направлении быстроходных валков 2 Недостаток данного способа состоит в том, что он  вл етс  более сложным и дорогим, чем одностадийный способ, не обеспечивает достаточной стабильности процесса и однородности свойств пленочного полотна, если ориентаци  проводитс  при повышенных температурах. Скорость валков увеличивают, не сообразу сь с возникающими при этом усили ми в 3 пленочном полотне, что  вл етс  причиной недостаточной стабильЕгости в случае, когда силы трени  полотна о валок недостаточны дл  компенсации разности усилий нат жени  полотна по сторонам валка, что вызывает ухудшение качества пленки. Цель изобретени  - поввшение качества пленки за счет повышени  стабильности процесса выт жки. Указанна  цель достигаетс  тем, что согласно способу продольной выт жки плоских полимерных пленок, включающему выт жку пленки за счет разности скоростей тихоходных, промежуточных и быстроходных валков, причем усилие выт жки увеличивают ступенчато посредством увеличени  скоростей промежуточных валков в направлении быстроходных валков, увеличение усили  выт жки осуществл ют по закону геометрической прогрессии согласно соотношени м X ° . А VQ С.О где п 1,2,...,п-2 - пор дковый номер валка; Hi- 1 /IT -,) оC)n-d,TV к где V,-(i 1,2,...,п-1) - скорость i-промежуточного валка; V, Vj,- скорости быстроходного и тихоходного валков соответственно; К. - з)1аменатель геометрической прогрессии; П - число ступеней выт жки; oAi4ip T деформации и напр жени , отвечающие началу (индекс 0) и концу (индекс.) процесса образовани  шейки в раст гиваемой пленке и определ емые по кривой раст жени  пленки при температуре ориентации полимера; „ напр жение в пленке 1на последней ступени выт жки, определ емое из кривой раст жени  при деформации На фиг. 1 представлена схема проесса одноосной выт жки; на фиг. 2 крива  раст жени  полимерной пленки;

на фиг. 3 - крива  раст жени  полистирола при 106 С.

Пленка проходит группу тихоходных валков 1-3, затем промежуточную группу валков А-7, выт гива сь между вал ками, и попадает на группу быстроходных валков 8 и 9.

CyntHocTb способа состоит в том, чтобы нат жение пленки постепенно увеличивалось в направлении быстроходных валков 8 и 9 в соответствии с заранее заданным законом геометрической прогрессии. Этот закон выбираетс  из следующих соображений: пленк удерживаема  силой трени  неподвижно на поверхности вращающегос  валка, н начнет проскальзывать, пока отношение сил нат жени  пленки по разные стороны валка не превысит величину К f , где 0. - угол охвата валка пленкой, а ( - коэффициент трени . Поскольку обычно дл  промежуточньгх валков О.- 3,1А, а при температуре ориентации J 0,2-0,5, то знчени  К лежат в интервале 2-5. Это значит, что если усилие нат жени  возрастает от зазора к зазору быстрее , чем в К раз, то неизбежно проскальзывание и нестабильность процесса . Конкретна  величина коэффициента К,  вл ющегос  знаменателем геометрической прогрессии, выбираетс  в зависимости не только от температуры ориентации и материала выт гиваемой пленки, но и зависимости от числа ступеней выт гивани  пленки (т.е. от числа членов геометрической прогрессии). Предпочтительно выбирать величину К заметно меньшим по величине, чем предельна  величина , рассчитанна  по приведенному экспоненциальному уравнению, и посто нным , вследствие чего усили  нат жени  пленки в последовательно расположенных межваловых зазорах образуют геометрическую прогрессию.

Выбор закона геометрической прогрессии дл  усилий нат жени  пленки в межвалковьсх зазорах не означает, что скорости последовательных валков также образуют геометрическую прогрессию . Дл  выбора скоростей валков необходимо использовать кривую раст жени  полимерной пленки при темnepatype ориентации - кривую, св зываюп1ую напр жение в пленке сдеформацией , при которой развиваетс  это напр жение.

Типичную кривую раст жени  полимерной пленки (фиг. 2) можно представить приб;п1женно в виде ломаной пр мой, состо щей из трех отрезкой, соответствуюашх начальному участку ОА, участку образовани  шейки ЛВ и участку раст жени  шеечного материала ВС. Такую ломаную можно описать математически, исход  из трех характерных точек - А (d,, „) - наыала и В (Сэ-,, ЕТ ) - конца образовани шейки и С (йр, f г ) - отвечающей . концу процесса выт жки. На участке ОА ломана  описываетс  уравнением

е (1)

бо

а на участке ВС уравнением

) (I

Участком АВ кривой раст жени  моуно при описании пренебречь, поскольку в его пределах ни одну из ступеней процесса выт жки не следует останавливать: незавершенный переход в шейку означает возможность возникновени  недот нутых участков, т.е. неоднородности толщины и свойст по полотну пленки. Подбор текущей величины напр жени  d в уравнени х (1) и (2) осуществл етс , исход  из числа ступеней выт жки п , а следовательно , и величины знаменател  геометрической прогрессии К. Из закона геометрической прогрессии следует, что р д ее последовательности членов описываетс  функцией

(.)

Подставл   (3) в уравнени  (1) и (2) и учитыва , что деформаци 

-i- 1 (где V - скорость i-ro

валка, VQ - скорость тихоходной группы ) , получим следующие соотношени  дл  выбора скоростей последовательных валков:

1 . , о , .. 1(к

fk

. (4)

1 - «h о

где i 1,2,...,n-2 - пор дковый номер валка;

Шк-- 1V Q Ор-б-, V nliT , ( 5) где (i - 1,2,,..,n-l) - скорость i-ro промежуточного валка; Vti.Vjj- скорость быстроходного и ти хоходного валка соответстве но; К - знаменатель геометрической прогрессии; П - число степеней выт жки; о, т,(зо, т - деформации и напр жени , отвечающие началу (индекс 0) и концу (индекс Т) процесса образовани  шейки в раст гиваемой пленке и определ емые по кривой раст жени  пленки при температуре ориентации полимера. Дл  практической реализации изоб ретени  следует выбрать температуру ориентации, величину требуемой максимальной деформации при выт жке (исход  из свойств готовой пленки), сн ть кривую раст жени  пленки при температуре ориентации, найти по не Зо €т задатьс  числом ступеней выт жки и знаменателем геометрической прогрессии К (предпочтительно , в интервале1,5 - 2,5) и зат по соотношени м (4) и (5) определит скорости промежуточных валков, П р им е р. Пленочное полотно из полистирола шириной 1100 мм и толщиной 120 мкм полученное экструзией расплава через плоскощелевую формующую головку, раст гиваетс  в продольном направлении на валковой установке, состо щей из шести тихоходных валков с диаметром 450 мм, трех промежуточных валков с диаметром 150 мм и группы быстроходных ва ков - один с диаметром 150 мм и два 450 мм. На входе и выходе установки смонтированы неприводные гуммирован ные валки с диаметром 150 мм. Термо статирование установки производитс  от двух станций с жидким теплоносителем . Температура тихоходных и промежуточных валков 106 С, быстр ходных 90°С. Скорость тихоходной группы 10 м/мин, скорость быстроходной группы 40 м/мин, кратность выт жки 4. Толщина продольной ориен тированной пленки на выходе установ ки 30 мкм. Крива  раст жени  полист рола при 106 С приведена на 3 рис. 3, там же изображено приблизительное ее описание ломаной линией. Координаты начала и конца образовани  шейки DC, 18 кг/см , о 0,25, j 27,5 кг/см , т .1 ,5. Предельна  величина напр жени  (jf, 49 кг/см при предельной деформации C,i 3,0 (отвечает величине продольной выт жки 4) . Дл  четырехстадийной установки (при трех промежуточных валках) знаменатель геометрической прогрессии 10, d, 17, К 1,7, тогда C3j 29 кг/см . Согласно уравнени м ( 4) и (5) при выбранных напр жени х деформации скорости валко,в составл ют последовательно 1,13, 1,24 и 2,6. При таких скорост х промежуточных валков получена пленка толщиной 30 мкм, стабильность пленки по толщине в продольном направлении 2 мкм, отклонени  кра  пленки в поперечном направлении не превышают 2 мм. После ориентации такой одноосноориентированной пленки в поперечном направлении при кратности поперечного раст жени  3 получена двухосноориентированна  пленка толгциной 10 мкм с продольной усадкой (100 С, 10 мин в воздухе), в двое превышающей поперечную. Дл  сравнени  при скорости промежуточных валков, равной скорости тихоходных валков (т.е. при ориентации в одну стадию) на той же установке получена пленка со стабильностью по толщине 3 мкм, размахом отклонений кра  в поперечном направлении 4 мм. После поперечной ориентации пленки получена двухосно-ориентированна  пленка толщиной 10 мкм с продольной усадкой, равной поперечной усадке (недостаток пленки нужна преимущественна  продольна  усадка). Изменить соотношение продольной и поперечной усадок не удавалось , коэффициент продольной выт жки на валках не удавалось подн ть вьщ1е 2,8. Преимуществом данного изобретени  по сравнению с базовым способом ориентации дл  производства полис.тирольной пленки  вл етс  возможность расширени  ассортимента получаемых пленок в сторону малых толщин и повышени  качества (главным образом равнотолщинности) и величины продольной усадки пленок. Эти преимущества

Claims (1)

1. СПОСОБ ПРОДОЛЬНОЙ ВЫТЯЖКИ ПЛОСКИХ ПОЛИМЕРНЫХ ПЛЕНОК, включающий вытяжку пленки за счет разности скоростей тихоходных промежуточных и быстроходных валков, причем усилие вытяжки увеличивают ступенчато посредством увеличения скоростей промежуточных валков в направлении быстроходных валков, отличающий,— с я_ тем, что, с целью повышения качества пленки за счет повышения стабильности процесса вытяжки, увеличение усилия вытяжки осуществляют по закону геометрической прогрессии согласно соотношениям:

   V_c Йо ' где i = 1,2,.. .,п-2 порядковый номер валка, ^νο ^йт К

   Где V.(i = 1,2,...п-1) - скорость i-ro промежуточного валка;

   v_n , V_o- скорости быстроходного и тихоходного валков соответственно;

   К - знаменатель геометрической прогрессии;

   и - число ступеней вытяжки; Деформация и напряжения, отвечающие началу (индекс 0) е и концу (индекс Т) процесса образования шейки в рас-т тягиваемой пленке и определяемые по кривой растяжения пленки при температуре ориентации полимеров;

   напряжение в пленке на последней ступени вытяжки, определяемое из кривой растяг жения при деформации 8 _ = —-1 ^п \ί _ .1 1115913