Получение плоских пленок с охлаждением

Исследования полиэтилена 15802-020 на ряде типоразмеров червячных прессов, показывают, что для серийно выпускаемых червячных прессов оптимальные режимы переработки необходимо выбирать с учетом изменения молекулярных, реологических и физико-механических характеристик в производстве пленочных материалов при значительном повышении числа оборотов червяка и неизменных численных значениях указанных характеристик.

Так, при переработке полиэтилена 15802-020 в пленку при 0,17—2,5 об/с и температуре 453 К на червячном прессе ЧП 63x30 численные значения молекулярных и прочностных характеристик не выходили за пределы ошибки опыта. Из рис. 2 видно, что в этом случае показатель текучести расплава практически не изменяется, т. е. сохраняется оптимальная температура расплава и наступает равновесие между деструкцией и структурированием полимерной системы. В одинаковых условиях (геометрия червяка и режимы переработки) ММР унифицируется для разных исходных значений Мω ⁄ Мn материала одной природы.

Изменение молекулярных свойств полиэтилена в зависимости от режимов переработки на червячных прессах показано на рисунке 2. Температурно-временные факторы, как и напряжения сдвига, оказывают влияние на изменение молекулярных характеристик полиэтилена. В этом случае имеется в виду термомеханическая деструкция.

 

 

Рис.2. Изменение показателя текучести расплава ПЭ 15802-020 в зависимости от числа оборотов червяка червячного пресса ЧП 63х30

1- Т=446°К; 2- Т=461°К; 3- Т=453°К

 

 

1.3.1. Выбор сырья для производства  упаковочной пленки

 

При создании производства плёночных материалов важное значение имеет выбор сырья, т.е. типа полимера на основе его молекулярных характеристик. Плёнкообразующая способность полимера в большей степени зависит от реологических свойств расплава, которые определяют не только оптимальный режим переработки, но и саму возможность получения изделия с требуемыми свойствами.

Упаковочные плёнки могут быть изготовлены из многих кристаллизующихся термопластов, в том числе из полиэтилена низкой и высокой плотности, полипропилена, сополимеров этилена с винилацетатом, поливинилхлорида, сополимеров винилиденхлорида и винилхлорида, полистирола, гидрохлорида каучука. Физико-механические и эксплуатационные свойства плёнок обусловленных химической природой применяемого полимера, а также степенью его ориентации.

Среди термопластичных материалов, применяемых для изготовления упаковочных плёнок, наибольшее распространение получил полиэтилен(ПЭ). Плёнки на его основе имеют удовлетворительную механическую прочность в интервале температур от -50 до + 50°С, мягки и эластичны, легко свариваются, инертны по отношению к большинству упаковываемых веществ, влагонепроницаемы.

В тех случаях, когда стоимость упаковки играет роль, плёнки на основе полиэтилена низко    плотности   (ПЭНП)   наиболее   подходящие.   В данном случае выбран ПЭ базовой марки 15802- 020 для производства упаковочной пищевой плёнки.

При переработке ПЕ и других полимеров важным фактором является стабилизация оптимальной температуры расплав: она не должна превышать температурные границы деструкции полимера в данном поле напряжений и при определенном времени его пребывания.

Исследование полиэтилена 15802-20 на ряду типоразмеров червячных прессов, показывает, что для серийно выпускаемых червячных прессов оптимальные режимы переработки необходимо выбирать с учетом молекулярных, реологических и физико-механических характеристик в производстве пленочных материалов при значительном увеличении числа оборотов червяка и неизменных многочисленных значениях указанных характеристик.

рис. 4.26.    Плоскощелевая    головка

для изготовления плоских пленок: I — червяк; 2 — фланец корпуса; 3 — головка экструдера;  4 — расплав полимера;  5 — регулировочные винты; 6 — подвижная ще-ка; 7 — неподвижная щека.

рис. 4.26.    Плоскощелевая    головка

для изготовления плоских пленок: I — червяк; 2 — фланец корпуса; 3 — головка экструдера;  4 — расплав полимера;  5 — регулировочные винты; 6 — подвижная ще-ка; 7 — неподвижная щека.

 

 

 

1.3.2. Физические  свойства пленок

 

 

Существует определенная зависимость между структурой пластмасс и их проницаемостью. Проницаемость зависит также от физических и фазовых состояний полимера и от степени ориентации макромолекул или их частей. Кроме того, диффузионная проницаемость в значительной мере определяется температурой, давлением и концентрацией диффундирующего агента. Следует учитывать, что механизмы проницаемости для таких многофазных систем, как пластические массы, могут быть отличными от механизмов проницаемости для индивидуальных полимеров. Наложение на пластические массы силовых полей также может существенно изменять характеристики проницаемости. В силу этого при прогнозировании проницаемости пластических масс необходимо принимать во внимание структуру, состояние пластмасс, влияние внешних условий и рецептурный состав материала.            Рассматриваемый процесс может протекать по различным механизмам. В настоящее время считают, что перенос газов (сюда следует отнести влагу, а также пары и газы, обусловливающие запах продукта) через однородные непористые мембраны из пластических масс осуществляется по диффузионному механизму.

      Газопроницаемость важнейших полимерных пленок показана в табл.1, из которой видно, что целлофан, пленки из полиэфиров и поливинилиден-хлорида   имеют   низкую газопроницаемость, в то время как пленки из полиолефинов — довольно    высокую.    Газопроницаемость заметно изменяется в зависимости от температуры, а для   некоторых   пленок   и   от влажности.

 

Влияние влажности на газопроницаемость полимерных пленок. Таблица 1.

 

Таблица 1

Пленка	Относительная влажность газов, %	Газопроницаемость,  моль-см/(см2-сек. см  рт. ст.)
		по кислороду	по двуокиси углерода	по сероводороду
Целлофан	0	0,451	0,498	0,100
	100	5,46	75,4	_
Из гидрохлорированного каучука каучука	0	4,25	13,9	—
	100	—	20,2	—
Из поливинилового спирта	0	0,396	0,55	0,310
	100	_	3,871	__
Поливинилиденхлорид- ная	0	0,596	0,569	__
	100	__	1,060	__
Полиэтилентерефталатная	0	70,8	0,274	__
	100	83,9	0,382	0,775
Этилцеллюлозная	0 100	347 —	2,120 2,250	—

 

Проницаемость полимерных пленок по отношению к ультрафиолетовым лучам. Под действием ультрафиолетового облучения портятся многие виды пищевых продуктов, особенно жиры, обесцвечиваются ткани и пряжа, деструктируют изделия из каучука. Поэтому важное значение приобретают упакованные материалы, не пропускающие ультрафиолетовых лучей.

Газопроницаемость  важнейших полимерных пленок. Таблица 2.

Давление 1 ат, температура 23° С, относительная влажность 0 %.

Таблица 2

	Газопроницаемость, см3⁄(м2мм∙сутки)
	по кислороду	по азоту
Полиэтиленовая            низкой плотности	100-320	183-1830
средней	65-130	183-320
высокой	13-100	100-250
Плолипропиленовая	32-150	183-500
Целлофан
лакированный	0,4-0,5	0,4-2,5
с   полимерным   покрытием	0,08-0,24	0,16-0,24
Ацетатцелюлезная	48-82	183-1300
Поливинилхлоридная	1,83-62	18,3-250
Поливинилденхлоридная	0,2-0,6	1,3-3,8
Полистирольная	6,2-18,3	250-620
Полиэтилентерефталатная	1,3-2,8	4,2-8,6
Нейлоновая	1,3-2,6	3,8-8,6
Из гидрохлорированного каучука	2,8-28	13,0-130

 

Благодаря незначительной влагопроницаемости, прочности при низких температурах и легкости сварки 85% всей производимой полиэтиленовой пленки используется в качестве упаковочного материала. При этом на упаковку пищевых продуктов приходится 34, промышленных изделий 12, крупногабаритных товаров 8, пряжи 7%. 15% остальной пленки идет на нужды сельского хозяйства и другие цели.

Основное количество полиэтиленовой пленки (более 85%) выпускается в виде рукавной пленки, получаемой экструзией через кольцевой зазор, и лишь 15% в виде полотна.

Влияние температуры на влагопроницаемость( г⁄м2∙мм∙ч) различных пленок. Таблица 3.

Таблица 3.

Пленка	Температура. °С
	-30	5	37
Полиэтиленовая
низкой плотности	0,0014	0,0035	0,29
средней плотности	0,00032	0,0006	0,13
высокой плотности	0,0006	0,0013	0,16
Полипропиленовая неориентированная	0,0012	0,001	0,19
Поливинилхлоридная
мягкая	0,012	0,017	2,0
жесткая	0,006	0,019	0,95
Поливинилиденхлоридная	0,0001	0,0016	0,14
Полиамидная
плоская	0,098	0,6	5,4
Полиэтилентерефталатная	0,17	0,018	0,44
Поликарбонатная	0,021	0,12	2,2
Полиэтилен-целлофан	0,024	-	0,45