SU761278A1

SU761278A1 - Method and apparatus for single-axis indexing of polymer films

Info

Publication number: SU761278A1
Application number: SU772523135A
Authority: SU
Inventors: Valentin G Semenov; Semen Gdalin; Ivan Rumyantsev; Petr Ya Panferov
Original assignee: Valentin G Semenov; Semen Gdalin; Ivan Rumyantsev; Petr Ya Panferov
Priority date: 1977-08-31
Filing date: 1977-08-31
Publication date: 1980-09-07

Description

Изобретение касается переработки пластмасс. Оно может быть использовано при производстве ориентированных пленок и листов из полимерных материалов.The invention relates to plastics processing. It can be used in the manufacture of oriented films and sheets of polymeric materials.

Известен способ одноосной ориентации 5 полимерных пленок путем растяжения нагретой пленки на ориентирующем валке и устройство для его осуществления, включающее группы медленно- и быстровращающихся валков и расположенный между ни- ₁₀ми ориентирующий валок [1].Known uniaxial orientation method 5 polymer films by stretching the heated film for orienting roller and device for its implementation, which includes a group slow- and fast-rotating rolls and arranged between ni- orienting roller ₁₀ mi [1].

Недостаток известного способа — низкое качество получаемой пленки из-за 'наличия поверхностных дефектов за счет контакта с поверхностью ориентирующего валка. ₁₅ The disadvantage of this method is the low quality of the resulting film due to the presence of surface defects due to contact with the surface of the alignment roller. ₁₅

Наиболее близкий по технической сущности к изобретению способ одноосной ориентации полимерных пленок, включающий операции термообработки и вытяжки пленки за счет разности скоростей быстро- ₂о и медленновращающихся валков [2].The closest to the technical essence of the invention is a method of uniaxial orientation of polymer films, including the operations of heat treatment and film stretching due to the speed difference between fast- ₂ o and slow-moving rolls [2].

Способ осуществляют устройством, содержащим группы медленно- и быстровращающихся валков, расположенный между ними по крайней мере один ориентирующий ₂5 валок и приспособление для термообработки пленки, смонтированное над ориентирующим валком и выполненное в виде инфракрасного нагревателя. Последний способ имеет следующие недостатки: зоThe method is carried out by a device comprising groups of slow and fast rotating rolls, at least one orienting roller ₂ 5 between them and a device for heat treating the film mounted above the guide roller and made in the form of an infrared heater. The latter method has the following disadvantages:

22

1. При ориентации пленки вследствие поперечного сужения на ней образуются продольные складкщ гофры. Гребешки этих складок, гофр располагаются ближе к инфракрасному нагревателю и, нагреваясь до более высоких температур, больше сжимаются, сплющиваются. Неравномерность нагрева приводит к разнотолщинности пленки, а тем самым к неоднородности свойств одноориентированной пленки, что снижает ее качество и повышает отходы.1. With the orientation of the film due to the transverse narrowing on it are formed longitudinal folds of corrugations. Combs of these folds, corrugations are located closer to the infrared heater and, heating to higher temperatures, they contract more and flatten. The unevenness of heating leads to a film thickness variation, and thus to the heterogeneity of the properties of a single-oriented film, which reduces its quality and increases the waste.

2. При ориентации происходит скольжение пленки по поверхности ориентирующих валков, вследствие чего на пленке появляются царапины, потертости и другие дефекты, снижающие ее качество и недопустимые при производстве пленок толщиной до 30 мкм.2. During orientation, the film slides along the surface of the alignment rolls, as a result of which scratches, scuffs and other defects appear on the film, reducing its quality and unacceptable in the production of films up to 30 microns thick.

3. При ориентации тонких пленок, которые прозрачны для инфракрасных лучей, нагрев пленки инфракрасным нагревателем очень неэффективен и не позволяет проводить ориентацию на высоких скоростях. Нагрев же пленки за счет повышения температуры ориентирующих валков неприменим, так как при этом пленка сильно прилипает к поверхностям валков. Прилипание пленки вызывает образование поперечных полос, что также ухудшает качество пленки3. When orientation of thin films that are transparent to infrared rays, heating the film with an infrared heater is very inefficient and does not allow orientation at high speeds. Heating the film by increasing the temperature of the orienting rolls is not applicable, since the film strongly adheres to the surfaces of the rolls. Adhesion of the film causes the formation of transverse stripes, which also degrades the quality of the film

33

ϋ снижает эффективность процесса ориентации.reduces the effectiveness of the orientation process.

Целью изобретения является повышение качества пленки и эффективности процесса ориентации. Указанная цель достигается тем, что ио способу, включающему операции термообработки и вытяжки пленки за счет разности скоростей медленно- и быстровращающихся валков термообработку и вытяжку пленки осуществляют на газовых подушках, создаваемых с двух сторон пленки, при этом регулируют высоту газовых подушек и давление газа в них.The aim of the invention is to improve the quality of the film and the efficiency of the orientation process. This goal is achieved by the fact that the method, which includes the operations of heat treatment and stretching of the film due to the difference in speeds of slowly and rapidly rotating rolls, is heat treated and stretched the film on gas pillows created on both sides of the film, while adjusting the height of the gas pillows and the gas pressure in them .

Для достижения указанной цели в устройстве, содержащем группы медленно- и быстровращающихся валков, расположенный между ними по крайней мере один ориентирующий валок и приспособление для термообработки пленки, смонтированное над ориентирующим валком, ориентирующий валок имеет пористую поверхность, а приспособление для термообработки выполнено в виде пустотелого секционного короба с газопроницаемой рабочей поверхностью, смонтированного с возможностью радиального и окружного перемещения относительно оси валка, при этом ориентирующий валок и пустотелый короб соединены с источником сжатого газа.To achieve this goal in a device containing groups of slow and fast rotating rolls, located between them at least one orienting roller and a device for heat treatment of the film, mounted above the orienting roller, the orienting roller has a porous surface, and the device for heat treatment is made in the form of a hollow sectional box with a gas-permeable working surface mounted with the possibility of radial and circumferential movement relative to the roll axis, while orienting first roll and a hollow box connected to a compressed gas source.

На фиг. 1 схематично изображено предлагаемое устройство для осуществления предлагаемого способа; на фиг. 2 — ориентирующий валок.FIG. 1 schematically shows the proposed device for the implementation of the proposed method; in fig. 2 - orienting roll.

Устройство для осуществления способа одноосной ориентации содержит группу медленновращающихся валков 1, ориентирующий валок 2 с пористой поверхностью, короб 3 с газопроницаемой рабочей поверхностью и группу быстровращающихся валков 4. Короб выполнен пустотелым в виде отдельных секций 5, 6, 7, в которые подается горячий или холодный газ, и установлен на рычаге 8 над ориентирующим валком 2 с возможностью окружного перемещения относительно оси валка. Радиальное перемещение пустотелого короба относительно валка может осуществляться, например, с помощью гаек 9. Между валком 2 и пустотелым секционным коробом 3 пропускается пленка 10.A device for implementing the method of uniaxial orientation contains a group of slow-rotating rolls 1, orienting roller 2 with a porous surface, box 3 with a gas-permeable working surface and group of fast-rotating rolls 4. The box is hollow as separate sections 5, 6, 7, into which hot or cold gas, and mounted on the lever 8 above the alignment roller 2 with the possibility of circumferential movement relative to the axis of the roll. Radial movement of the hollow box relative to the roll can be carried out, for example, with the help of nuts 9. A film 10 is passed between the roll 2 and the hollow sectional box 3.

Способ одноосной ориентации полимерных пленок осуществляется следующим образом.The way uniaxial orientation of the polymer films is as follows.

Исходная полимерная пленка 10 предварительно нагревается на медленновращающихся валках 1. Далее пленка поступает на ориентирующий свободновращающийся или приводной валок 2 с пористой поверхностью. Здесь пленка догревается до температуры ориентации горячим газом, подаваемым под давлением через пористую поверхность валка 2 и пустотелого секционного короба 3, и вытягивается за счет разности скоростей быстро- 4 и медленновращающихся 1 валков на газовых подушках, об4The original polymer film 10 is preheated on slow-rotating rollers 1. Next, the film enters the orienting, free-rotating or driving roll 2 with a porous surface. Here, the film is heated to the orientation temperature with hot gas supplied under pressure through the porous surface of the roll 2 and the hollow sectional duct 3, and drawn out due to the speed difference between the fast 4 and slow-turning 1 rolls on the gas cushions, about

разовяйнЫх валком 2 и коробом 8 с двух сторон пленки 10, что обеспечивает предотвращение контакта пленки с их поверхностями, а тем самым и появление разлнчно5 го рода дефектов на ее поверхности.Roller 2 and box 8 on both sides of film 10, which prevents the contact of the film with their surfaces, and thus the appearance of various types of defects on its surface.

Продольные складки, которые образуются на участке растяжения пленки в результате ее поперечного сужения, устраняются за счет регулирования высоты газовых по₁₀ душек и давления газа в ких, а также радиального перемещения пустотелого короба 3 по рычагу 8 с помощью гаек 9. При этом в соответствии с зазором между валком 2 и коробом 3 устанавливается определенное давление газа в валке и коробе, обеспечивающее двустороннюю газовую подушку между пленкой и их поверхностями. Предотвращение образования продольных складок при ориентации пленки на газовых по20 душках снижает поперечное сужение пленки, повышает равномерность ее нагрева и устраняет дефекты, а тем самым позволяет значительно повысить качество одноосноориентированной пленки и эффективностьThe longitudinal folds, which are formed on the stretch of the film as a result of its transverse narrowing, are eliminated by adjusting the height of the gas of ₁₀ souls and the gas pressure in them, as well as the radial movement of the hollow duct 3 by the lever 8 using nuts 9. At the same time, according to the gap between the roller 2 and the box 3 is set to a certain gas pressure in the roll and the box, providing a two-way gas cushion between the film and their surfaces. Preventing the formation of longitudinal folds with the orientation of the film on gas swells reduces the transverse narrowing of the film, increases the uniformity of its heating and eliminates defects, and thus allows to significantly improve the quality of the uniaxially oriented film and efficiency

₂₅ процесса ориентации. ₂₅ process orientation.

Ориентированная таким образом пленка 10 предварительно охлаждается на газовых подушках подачей холодного газа через пористую поверхность секции 7 пустотелого ду короба 3. Это позволяет прекратить растяжение пленки до контакта с быстровращающимися валками 4, а тем самым устранить вероятность появления на пленке царапин и потертостей и на стадии се охлаж25 дения. Более того, сокращается участок растяжения, а значит снижается величина поперечного сужения пленки. Изменяя число нагревательных и охлаждающих секций короба 3, можно регулировать иитен₄₀ сивность нагрева и охлаждения пленки и тем самым регулировать длину участка растяжения, а следовательно, величину попе речного сужения, которую при необходимости можно свести к значению, не оказы₄- вающему заметного влияния на качествоThe film 10 thus oriented is pre-cooled on gas pillows by supplying cold gas through the porous surface of section 7 of the hollow core of duct 3. This allows you to stop stretching the film before contact with the fast-rotating rollers 4 and thereby eliminate the likelihood of scratches and scuffs on the film cooling Moreover, the stretching area is reduced, and therefore the amount of transverse narrowing of the film is reduced. By varying the number of heating and cooling sections duct 3 can be adjusted iiten ₄₀ sivnost film heating and cooling and thereby regulate the stretching section length, and hence the magnitude of the transverse constriction, which can be reduced to the value, if necessary, not turn out to ₄ - vayuschemu appreciable effect on quality

одноосноориентированной пленки.uniaxially oriented film.

Дополнительное регулирование длины участка охлаждения обеспечивается перемещением пустотелого короба 3 по окружности валка 2 относительно его оси.Additional regulation of the length of the cooling section is provided by moving the hollow box 3 around the circumference of the roll 2 about its axis.

Ориентированная и предварительно охлажденная пленка 10 окончательно охлаждается на быстровращающихся валках 4.Oriented and pre-cooled film 10 is finally cooled on rapidly rotating rollers 4.

Пористые газопроницаемые поверхности валка 2 и короба 3 изготовлены из спекшегося металла, например спекшейся бронзы.Porous gas-permeable surfaces of the roll 2 and box 3 are made of sintered metal, for example sintered bronze.

В качестве газа газовой подушки применяют воздух, если он неблагоприятно воздействует на пленку, то применяют азот, гелий или любой другой инертный газ.Air is used as a gas cushion gas, if it adversely affects the film, then nitrogen, helium or any other inert gas is used.

Пример 1. Ориентировали полиэтилентерефталатную пленку шириной 300 мм и толщиной 410 мкм на устройстве, изображенном на фиг. 1. Пленку предварительно нагревали до 65°С, а затем догревали наExample 1. A polyethylene terephthalate film with a width of 300 mm and a thickness of 410 μm was oriented on the device shown in FIG. 1. The film was preheated to 65 ° C, and then reheated on

δδ

двустёфоййей газовой лодушкё до 70—§0°С и вытягивали с коэффициентами вытяжки 3,0-5,0 скорости до 60 м/мин. В процессе растяжения на пленке не образовывались потертости, царапины, продольные складки, что достигалось регулированием газовых зазоров над валком в пределах 100— 150 мкм и под коробом 100—150 мкм и давления газа в валке и коробе в диапазоне 0,8—3,0 атм. Поперечное сужение пленки составляло 10—12%, в то время как при ориентации на валках оно составляло 15—17%.double-gaze gas lodushke up to 70 — §0 ° С and pulled with stretching ratios 3.0-5.0 speeds up to 60 m / min. In the process of stretching, no rubbing, scratches, or longitudinal folds were formed on the film, which was achieved by adjusting the gas gaps above the roll in the range of 100–150 μm and under the duct 100–150 μm and the gas pressure in the roll and duct in the range of 0.8–3.0 atm The transverse narrowing of the film was 10–12%, while, when oriented on the rolls, it was 15–17%.

Пример 2. Приведенную в примере 1 пленку ориентировали при тех же режимах, но газовые зазоры регулировали в следующих пределах: валок 100—150 мкм, короб 50—70 мкм при давлении газа в валке и коробе соответственно 0,8—3,0 атм и 2,0— 4,0 атм. При этом поперечное сужение составляло 8—10%.Example 2. The film shown in Example 1 was oriented under the same conditions, but the gas gaps were regulated within the following limits: roller 100-150 μm, box 50-70 μm with gas pressure in the roll and box, respectively, 0.8-3.0 atm and 2.0—4.0 atm. In this case, the transverse narrowing was 8-10%.

Пример 3. Приведенную в примере 1 пленку ориентировали при тех же параметрах, что в примере 2, но после ориентации ее охлаждали непосредственно на воздушной подушке подачей газа из секции 7 короба 3 при температуре 20—30°С. При .этом величина поперечного сужения снижалась до 6—8%.Example 3. The film shown in example 1 was oriented with the same parameters as in example 2, but after orientation it was cooled directly on an air cushion with gas from section 7 of the duct 3 at a temperature of 20-30 ° C. At this, the value of the transverse contraction decreased to 6-8%.

Пример 4. Ориентировали поликарбонатную пленку шириной 400 мм и толщиной 20 мкм на устройстве, изображенном на фиг. 1. Пленку предварительно нагревали до 120°С, а затем догревали на двусторонней газовой подушке до 140—200°С и вытягивали с коэффициентами вытяжки 2,0—4,5 при скорости до 40 м/мин. В процессе растяжения на пленке не образовывались потертости, царапины, поперечные полосы и продольные складки, что достигалось регулированием газовых зазоров валка и короба соответственно в пределах 50—100 и 50—70 мкм и давления газа в диапазоне 0,5—1,5 атм.Example 4. A polycarbonate film with a width of 400 mm and a thickness of 20 μm was oriented on the device shown in FIG. 1. The film was preheated to 120 ° C, and then heated on a double-sided gas cushion to 140–200 ° C and pulled out with drawing ratios of 2.0–4.5 at a speed of up to 40 m / min. In the process of stretching, no rubbing, scratches, transverse strips and longitudinal folds were formed on the film, which was achieved by adjusting the gas gaps of the roll and duct between 50-100 and 50-70 microns and a gas pressure in the range of 0.5-1.5 atm.

Пленку после ориентации охлаждали предварительно на газовой подушке подаβThe film after orientation was cooled previously on a gas cushion of the pod β

Чей холбднбго газа через секцию 7 короба 8 е температурой 20—30°С. Пленка имела поперечное сужение 9—11% против 15— 20% при ориентации на валках.Whose gas holbdngo through section 7 of the duct 8 e with a temperature of 20-30 ° C. The film had a transverse narrowing of 9–11% versus 15–20% with orientation on the rolls.

5 В результате применения предлагаемых способа и устройства повысится выход кондиционной пленки хорошего качества за счет снижения усадки.5 As a result of the application of the proposed method and device, the yield of a good quality standard film will be increased by reducing shrinkage.

Ю YU

Claims

Claim

1. The way uniaxial orientation of polymer films, including the operations of heat treatment and drawing of the film due to

15 speed differences between fast and slow rotating rolls, characterized in that, in order to improve the quality of the film and the efficiency of the orientation process, heat treatment and stretching of the film are carried out on gas pillows created on both sides of the film, while adjusting the height of the finished pillows and gas pressure in of them.

2. A device for carrying out the method by π. 1, containing groups of slow and rapidly rotating rolls, located between them at least one orienting roller and a device for heat treatment of the film, mounted 30 above the orienting roller, characterized in that the orienting roller has a porous surface, and the device for heat treatment is made in the form of a hollow sectional box with gas permeable working surface mounted with the possibility of radial and circumferential movement relative to the axis of the roll, while the orienting roll and the hollow th box connected to the source

4 ₀ compressed gas.