Теория и практика экструзии полимеров

ОСНОВЫ ТЕХНОЛОГИИ ЭКСТРУЗИИ листов И ПЛОСКИХ ПЛЕНОК

Технологические режимы переработки термопластов в листы, плоские и рукавные пленки зависят от природы, молекулярных и реологических характеристик материала, конструкции применяе­мого оборудования и ряда других факторов. Температуры экстру­зии могут варьироваться в довольно широких пределах, а значе­ния технологических параметров, приведенные в табл. 6.7, следует рассматривать лишь как ориентировочные.

При экструзии плоских и рукавных пленок скорость потока расплава полимера различна в разных точках сечения головок. Благодаря наличию градиента скорости макромолекулы полимера ориентируются в продольном направлении потока. При экструзии листов и пленок из термопластов экструдат по выходе из формую­щего инструмента разбухает и, как правило, отбирается приемны­ми устройствами. Окружная скорость валков калибрующего уст­ройства превышает линейную скорость экструзии, и благодаря этому происходит дополнительная продольная ориентация. В ре-

тудьтате продольной ориентации макромолекул существенно воз­растают прочностные свойства листов и пленок в направлении эк - сгрузин и уменьшаются — в поперечном направлении. Деформа­ционные свойства в направлении экструзии могут как возрастать, гак и уменьшаться (соответственно снижаются или возрастают в поперечном направлении), в зависимости от применяемого мате­риала и степени вытяжки.

По этой причине ориентированные полимеры обладают ани - ютропией механических свойств.

Если подвергнутые вытяжке листы нагреть выше температуры размягчения и дать возможность свободно перемешаться, то они самопроизвольно «ползут» (сокращаются), при этом прочностные показатели стремятся вернуться к значению, тля нерастянугого ли­ста (пленки). При нагреве вытянугых листов ниже температуры плавления кристаллитов прочность снижается лишь незначитель­но, а путем фиксирования нагреваемого листа усадка может быть сведена к минимуму.

С повышением скорости сдвига или с возрастанием температу­ры расплава полимера увеличивается также поверхностный гля­нец листов.

11ри оценке листового материала наряду с качеством поверхно­сти большое значение имеют их деформационно-прочностные по­казатели, определяемые для данного типа перерабатываемого ма­териала параметрами экструзии. При дальнейшей переработке ли­стового материала интересны закономерности изменения как деформационных, так и прочностных показателей в зависимости от угла к направлению экструзии.

В работе 1531 приведены результаты исследования зависимос­ти деформационно-прочностных характеристик листов из ПЭН И от параметров экструзии. Листы экструдировались при температурах в головке 403, 423 и 443 К. Выходящий лист попа­дал на охлаждающие валки, температура которых поддержива­лась постоянной (353 К) путем регулирования количества ох­лаждающей воды, подаваемой в полости валков. За степень ориентации принималось отношение окружной скорости калиб­ровочных валков к линейной скорости экструзии. Линейную скорость экструзии вычисляли по формуле:

G

”л-э = рл’ (6.89)

гле G — массовый расход через головку; р, — плотность расплава полимера при тем­пературе экструзии; В — ширина шели. см; h — высота оформляюшеи шел и. см.

Стандартные образцы для испытаний прочности при растяже­нии вырубали из листа, экструдированного через шель высотой в 2, 3 и 4 мм, под разными углами к направлению течения а (рис. 6.35). Для каждого значения угла а брали по четыре образца. Угол меня-

Рис. 6.36. Зависимость прочноезм при расылс нии Стр (/) и относительного удлинения при pai рыве гр (2) от утла ориенгании образцов а но oi ношению к направлению экструзии

Направление экструJHи

Рис. 6.35. Схема вырубки образ­цов из листовых термопластов

ли в пределах от 0 до 90'. Испытания проводили на разрывной машине при постоянной скорости, равной 350 мм/мин. Записи мости прочности при растяжении ор и относительного удлине­ния ер при разрыве для Г1ЭНП от степени вытяжки при темпера­туре оформляющего инструмента (головки) 403 К представлены на рис. 6.36.

Из приведенных зависимостей видно, что максимальная проч­ность при растяжении наблюдается вдоль вытяжки при всех тем­пературах экструзии и степенях вытяжки, т. с. при а = 0. С увели­чением угла и прочность падает. Это объясняется тем, что по мерс отклонения от направления ориентации противодействующие силы межмолекулярного взаимодействия убывают. Относительное же удлинение вдоль вытяжки меньше, чем в перпендикулярном к ней направлении, что объясняется меньшей гибкостью и способ­ностью к деформации предварительно распрямленных цепей. При этом оказалось, что при всех температурах экструзии характер кривых один и тог же, г. е. максимальная прочность и минималь­ное относительное удлинение наблюдаются при а = 0, а с увели чением угла а прочность падает, относительное удлинение возрас­тает.

Кривые зависимости прочности при растяжении ор и относится», ною удлинения при разрыве ер от угла а к направлению течения при одной и той же степени вытяжки можно получить, соединив cooi ветствующие значения на лучах р (кривые / и 2 на рис. 6.36). При

>том кривые / хорошо описываются следующей эмпирической за­висимостью:

Op = A cos 2а + В, (6.90)

I лс о“ —^ значения прочности при растяжении при произвольных значениях угла "■ л = (°р ср — прочность при растяжении при а ш 0*, т. е. вдоль вы*

гяжки; ор — прочность при растяжении при а ■ 90‘, т. е. в перпендикулярном вытяжке направлении; # = (о'р +°р')/-; « — угол между направлением течения (ориентации) и осью образна.

Таблиц а 6.9. Виды брака при экструзии листов

Дефект

Причины

Рекомендации по устранению

Прямые полосы в на­правлении экструзии

Прямые линии, пер­пендикулярные направ­лению экструзии (вдоль оси валков каландров)

Кривые линии на поверхности листа

Небольшие искривле­ния линии вблизи одного из краев листа

Наличие зазубрин и ино­родных частиц на формую­щей поверхности головки

1 (аличис влаги в материале

Зазубрина или борозда на поверхности валка 11лохая адгезия наносимой па лист пленки к поверх­ности листа вследствие низкой температуры Прилипание листа к по­верхности валка

Нибраиия комплектующих устройств или головки

IТлохое перемешивание материала в экструдере

Образование складок в зазоре между валками

Слишком высокая темпе­ратура пленки, наносимой на поверхность листа

Очистка губок и ликвидация зазубрин

Сушка сырья Применение экс трудера с вакуумным отсосом Дополнительная поли­ровка валка

Увеличить тс мне рагу ру ламинирующего валка

Уменьшить температуру валка или применить воздушное охлаждение Проверить комплектую­щие устройства, закре­пить головку Изменить геометрию шнека, увеличить давле­ние н головке или умень­шить частоту' вращения червяка

Отрегулировать зазор и снизить давление между валками

Уменьши I ь температуру ламинирующего валка, проверить колебание температуры на поверх­ности валка и. если необ­ходимо. очистить валок изнутри

Дефект

Причины

Рекомендации по устранению

«Оспины» на поверхности листа

Коробление листа

Непостоянство раз­меров листа по толщине

Тусклая поверх­ность

Плохое перемешивание материала в экструдере

Наличие влаги в исходном сырье

Низкая температура охлаж­дающих валков

Загрязненность сырья

Наличие воздуха в цилиндре экструдера

Грязь на валках

Неправильно подобрана температура охлаждающих валков

Недостаточно высокая ква­лификация оператора

Валок покрыт слоем полиэтилена высокой плотности

Низкая температура мате­риала или охлаждающих валков, недостаточный глянец

Изменить геометрию шнека, увеличить давление в головке или уменьшить частоту вра­щения шнека

Сушка сырья. Применение экструдера с вакуумным отсосом

Повысить температуру валков

Установить более тонкие сетки. Очистить головку. Улучшить подготовку материала

Изменить геометрию шнека, применить вакуумный отсос, увеличить давление ы голов­ке. уменьшить частоту врашения шнека

Очист ить поверхность ох­лаждающих валков влажной ветошью

Повысить температуру сред­него валка, увеличить или уменьшить температуру ка­либрующих валков, увели чить или уменьшить степень вытяжки; исключить сквозня­ки, проверить температуру края листа

Проверить колебание произ­водительности экструдера. Использовать более тяжелую головку

Очистить валок влажной ветошью

Повысить температуру экст­рузии или применить допол­нительные методы нанесения глянца

Кривые 2 хорошо описываются эмпирической формулой

=-с cos 2а + Z), (6.91)

где с" — относительное удлинение при разрыве для произвольных значений угла а; 536

Оказалось, что с изменением степени вытяжки и температуры жструзии меняются и значения коэффициентов; общая же зако­номерность изменения стр и сохраняется.

правлении, т. с. при а = 90*; ер— относительное удлинение при разрыве нлоль исправления вытяжки, т. е. при а = О*;

В монографии Фридмана [19| приведены данные исследований физико-механических свойств плоских и рукавных пленок из МЭИII. показывающие зависимость разрушающих напряжений при растяжении от степени раздува и направления ориентации.

В процессе экструзии листов и пленок возникает ряд трудно­стей, связанных с дефектами получаемых изделий, наладкой про­цесса и т. д. В табл. 6.9 приводятся наиболее распространенные виды дефектов и рекомендации по их устранению.

Теория и практика экструзии полимеров

Постачальник ПВХ, ПУ, промислових та гідравлічних рукавів

Компанія «Укр-Флекс» є провідним постачальником промислових рукавів та шлангів на українському ринку. Завдяки високій якості продукції, широкому асортименту та надійному обслуговуванню, ми забезпечуємо потреби різних галузей промисловості і гарантуємо задоволення …

Причины перейти на инженерные пластики

За последние десятилетия появилось множество полимерных материалов. Физические, механические свойства ряда из них настолько хороши, что они активно используются как альтернатива металлу. Особым спросом пользуются так называемые инженерные пластики. Полипропилен, …

СИСТЕМЫ ОХЛАЖДЕНИЯ РУКАВНЫХ ПЛЕНОК

Системы охлаждения экструзионных агрегатов для производ­ства рукавных пленок должны обеспечивать: — заданную интенсивность охлаждения с целыо получения ка­чественного изделия при заданной производительности экструдера; — заданную структуру пленки; — равномерность охлаждения …

Как с нами связаться:

Украина:
г.Александрия
тел./факс +38 05235  77193 Бухгалтерия

+38 050 457 13 30 — Рашид - продажи новинок
e-mail: msd@msd.com.ua
Схема проезда к производственному офису:
Схема проезда к МСД

Партнеры МСД

Контакты для заказов оборудования:

Внимание! На этом сайте большинство материалов - техническая литература в помощь предпринимателю. Так же большинство производственного оборудования сегодня не актуально. Уточнить можно по почте: Эл. почта: msd@msd.com.ua

+38 050 512 1194 Александр
- телефон для консультаций и заказов спец.оборудования, дробилок, уловителей, дражираторов, гереторных насосов и инженерных решений.