Обзор методов получения пленок и их свойств

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ ПО РЫБОЛОВСТВУ  РФ 

ДАЛЬНЕВОСТОЧНЫЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ

ТЕХНИЧЕСКИЙ РЫБОХОЗЯЙСТВЕННЫЙ  УНИВЕРСИТЕТ 

НАХОДКИНСКИЙ  ФИЛИАЛ 
 
 
 
 
 
 
 
 

КОНТРОЛЬНЫЕ РАБОТЫ

По дисциплине «Материаловедение» 
 
 
 

Выполнил  студент 1 курса заочного отделения  по специальности «Организация перевозок  и управление на транспорте (по видам)»

Юдин  Борис Сергеевич 
 
 
 
 
 
 
 

Находка

2011

  Контрольная работа № 1

На тему: «Обзор методов получения пленок и их свойств»

План  реферата

I.                  Введение.

Основные  методы производства и модификации  пленок.

II.               Основная часть.

1.      Экструзионный метод производства полимерных пленок.

·       Производство рукавных пленок, их свойства

·       Производство плоских пленок, их свойства

2.      Каландровый метод производства полимерных пленок. Свойства пленок, полученных этим методом.

3.      Методы получения комбинированных пленок. Свойства пленок, полученных этим методом.

4.      Методы физической и химической модификации пленок.

·       Производство ориентированных пленок, их свойства.

·       Производство химически-модифицированных пленок, их свойства.

5.      Влияние технологических параметров процесса получения на физико-механические свойства полимерных пленок.

·       Свойства перерабатываемого сырья.

·       Степень вытяжки с последующим охлаждением.

·       Режим термообработки.

·       Разнотолщинность.

·       Температурно-временные условия.

III.           Заключение.

I.                  Введение.

      Основные  методы производства и модификации  пленок.

      Многообразие  видов применяемых пленок определяет разнообразие методов их производства. Основной объем изготовляемых в  мире полимерных пленок приходится на пленки из расплавов пластических масс, основу которых составляют полимеры, способные при нагреве переходить в вязкотекучее или высокоэластическое состояние, не подвергаясь при этом термической деструкции.

      Метод производства пленки определяется химической природой полимера и назначением  готовой пленки. В настоящее время  можно выделить четыре группы методов  изготовления пленки: из полимера, находящегося в вязкотекучем или высокоэластическом состоянии: экструзия, каландрование, производство комбинированных пленок, физико-химическая модификация пленок.

      Физическая  сущность методов экструзии и  каландровании заключается в  формовании из расплава полимера заготовок  с последующим их деформированием  до заданных размеров пленки и фиксирование их охлаждением.

      Процесс производства комбинированных пленок связан с совмещением или внедрением полимера в вязкотекучем состоянии в другой ленточный материал с обеспечением при этом необходимой межслоевой адгезии. Вопросы направленного влияния на физико-механические и эксплуатационные свойства пленок решают использованием методов физической и химической модификации. В первом случае преобразование, например, надмолекулярных структур полимеров происходит под влиянием физических факторов. При химической же модификации происходят изменения в химическом строении макромолекул, изменяется характер связи между ними.

II.               Основная часть.

1.    Экструзионный метод производства полимерных пленок.

      Таким методом перерабатывают в пленки полиэтилен, полипропилен, поливинилхлорид, полизтилентерефталат и другие полимеры, преимущественно в виде гомогенных материалов, реже  наполненных газами или минеральными порошками и другими компонентами, улучшающими их перерабатываемость, эксплуатационные свойства. Различают метод экструзии через головки плоскощелевую (плоская пленка) и кольцевую (рукавная пленка).

·       Производство рукавных пленок, их свойства.

      Процесс производства рукавной пленки заключается  в непрерывном выдавливании расплава полимера через кольцевую фильеру  в виде рукава и последующем его  раздуве до необходимых размеров. Перерабатываемый материал из бункера  поступает в экструдер и далее  через фильтр в кольцевую головку. В зависимости от выбранной схемы  производства используют головки угловые  или прямоточные. После выхода из головки цилиндрическая заготовка  расплава полимера раздувается (поперечная вытяжка) до необходимых размеров, затем  рукав охлаждается и поступает  в приемные устройства.

   Для подготовки расплава при производстве рукавных и других экструзионных пленок можно использовать следующие виды экструдеров: червячные прессы, дисковые экструдеры, комбинированные червячно-дисковые и дисково-червячные экструдеры, каскадные экструдеры.

   Пленочный рукав можно охлаждать с наружной и внутренней поверхностей устройством, в котором в качестве хладагента используют воздух или жидкость. В  обоих случаях хладагент в  виде концентрической сходящейся струи  подается на поверхность рукава. При  охлаждении жидкостью используют устройства, в которых пленка либо погружается  непосредственно в жидкость (окунание), либо контактирует с поверхностью насадки, охлаждаемой жидкостью, либо охлаждается  стекающей по пленке жидкостью.

      К приемным относятся устройства: стабилизирующее, складывающее, фальцовочное, тянущее, ширительно-центрирующее.

   Способ  экструзии полимерного рукава раздувом выгодно отличается простотой и  экономичностью при производстве из различных термопластов широкого ассортимента пленок шириной 50-24000 мм, толщиной 0,005-0,5 мм.

   Способ  производства рукавной пленки применяют  при изготовлении пленок любой ширины. Схема производства сверху-вниз рациональна для производства узких, тонких пленок. Горизонтальный прием рукава представляет интерес при изготовлении, например, толстых газонаполненных (вспененных) пленок.

·       Производство плоских пленок, их свойства

   Процесс производства плоских пленок заключается а следующем: расплав из экструдера подается через фильтр в плоскощелевую головку, далее образованное пленочное полотно поступает в охлаждающее устройство, затем в тянущее, обрезное и намоточное.

   В основном используют два способа охлаждения плоской пленки: на валках

или в ванне  с водой. Плоская пленка, полученная   быстрым охлаждением при окунании в ванну с водой или подачей расплава на полированный металлический валок, имеет ряд положительных свойств, например, высокие прозрачность и глянец, повышенную жесткость и прочность и т. д. Благодаря этим свойствам ее широко используют в качестве упаковочного материала. Изготовляют плоские пленки преимущественно из полиэтилена высокой плотности, полипропилена, поливинилхлорида.

      Методом экструзии через плоскощелевую  головку изготовляют как товарную пленку, идущую непосредственно в  потребление, так и заготовки  для последующей ориентации.

      При экструзии через плоскощелевую  головку достигаются скорости изготовления пленки, превышающие в 2-3 раза скорости приема рукавной пленки. Однако изготовление широких (более 1500 мм) плоских пленок связано с большими техническими трудностями и экономически не оправдано.

2. Каландровый метод  производства полимерных  пленок. Свойства  пленок, полученных  этим методом.

      Каландрование - это непрерывное формирование пленки из расплава полимера в зазорах между  вращающимися валками. Для получения  тонкой равнотолщинной пленки с гладкой поверхностью полимер последовательно пропускают через несколько зазоров.

      В основном каландровым способом изготовляют  пленки из жестких и мягких композиций поливинилхлорида. Полимер и другие компоненты загружают в смеситель, где обеспечивается получение гомогенной смеси, которая затем поступает  в экструдер или на вальцы. Из экструдера (с вальцев) гомогенный расплав в виде ленты или жгута поступает в зазор каландра, где формируется пленочное полотно.

      Для изготовления пленок используют многовалковые  каландры с различным расположением  валков. Хорошее качество пленки обеспечивается при прохождении пленки через  три зазора. Из последнего зазора пленка поступает в охлаждающее устройство, состоящее из нескольких барабанов, где пленка охлаждается за счет контакта с их поверхностью. После обрезки  кромок пленка наматывается в рулоны с помощью намоточного устройства.

      При прохождении полимера через зазоры между валками в нем возникают  высокие напряжения, направленные вдоль  пленки (продольная ориентация или  так называемый каландровый эффект). Несмотря на высокую температуру  полимера, пленка не успевает релаксировать, что обусловливает значительную анизотропность ее свойств.

      Каландровым методом можно изготовлять пленки толщиной от 0,08 до 0,5 мм со скоростями приема тонких пленок более ,100 м/мин.

3.      Методы получения комбинированных пленок. Свойства пленок, полученных этим методом.

      Многослойные  пленки, полученные методом соэкструзии двух и более гомогенных полимеров, - это лишь один из видов комбинированных пленок, применяемых в промышленности. Вообще к комбинированным пленкам относят изделия, в которых полимер: нанесен на различные ленточные текстильные, бумажные, полимерные, металлические и другие основы (пленочный материал с полимерным покрытием); соединяет и связывает перечисленные основы (дублированные пленки, материалы); экструдируется одновременно в два или несколько слоев (многослойные соэкструзионные пленки); имеет в своей структуре внедренные текстильные, металлические, полимерные и другие армирующие каркасы (армированные пленки, материалы).

      В материалах с покрытием пленкообразующее вещество составляет незначительную долю в общем объеме при толщине  покрытия от 0,008 до 0,08 мм. В таких  изделиях явно преобладают свойства основы, а полимерное покрытие, как  правило, предназначено для придания поверхности изделия необходимых  защитных или декоративных свойств  с сохранением текстуры или рисунка  основы. Дублированные пленки набирают из двух или более основ, обеспечивающих определенный комплекс свойств конечного  изделия. Поверхности такой пленки сохраняют вид и свойства поверхностей основ. Многослойные соэкструзионные пленки являются разновидностью дублированных, только дублирование в этом случае происходит непосредственно в процессе экструзии. В армированные пленки каркас (например, сетка или отдельные нити, волокна) вводят для повышения прочностных показателей пленки с сохранением определенных свойств самой пленки - светопроницаемости, газопроницаемости и др.

      Комбинированные пленки изготовляют экструзионным, экструзионно-валковым или валковым методами. В данной работе из всего многообразия процессов изготовления комбинированных пленок рассмотрены только те, в которых пленкообразующее полимерное вещество формируется в полотно из расплава.

4.    Методы физической и химической модификации пленок.

     Физической  модификацией является механическое воздействие  на сформировавшуюся структуру полимера при определенных температурных  режимах. Такими методами изготовляют  ориентированные пленки.