16. Производство листов. Работа агрегата. Листовальная головка. Калибровка листа. Получение листов из упс, полиолефинов.

Экструзией получают листы из УПС, AБC-пластиков, полиолефинов (ПЭ, ПП), поликарбоната и некоторых других полимеров. Листы изготавливают путем продавливания предварительно расплавленного полимера через щелевой зазор формующего инструмента или головки. Листы можно получать как экструзией, так и на каландрах. Однако экструзионный способ имеет ряд преимуществ: 1) большую производительность 2) лучшее качество листа за счет меньшей термоокислительной деструкции,меньшая трудоемкость процесса.

Работа агрегата. Схема агрегата представлена на рис. 4.18.

Технологический процесс производства листа складывается из следующих стадий: -подготовка сырья (подсушивание); - получение листа (производится непосредственно в головке; - охлаждение и полировка; - отвод и резка листа.

Материал из напольной емкости 1 с помощью индивидуального пневмозагрузчика 2поступает в экструдер 3, где расплавляется и проходит через плоскощелевую головку 4, выходя из которой экструзионная заготовка-полуфабрикат, пройдя через фиксированный зазор каландра 5, калибруется по толщине и полируется валками каландра. Так же может производится оплавление поверхности листа ИК-нагревателями глянцующего устройства 6.Лист протягивается тянущим устройством 11. Скорость тянущих валков может быть несколько ниже скорости вращения валков каландра, это необходимо, чтобы компенсировать сжатие материала при охлаждении. В экструзионной линии предусмотрено устройство 8 для снятия зарядов статического электричества. У листа обрезаются кромки 2-умя ножами 10 и он покрывается бумагой с рулона 9 для предотвращения повреждения поверхности листов их в процессе экструзии. На рольганге 7 происходит охлаждение листа и лист отрубается гильотинным ножом 12 на полотна определенной длины и складывается в тележку 13.

Л истовальная головка. К листовальным головкам предъявляется требования оптекаемости распределительных каналов, т.к. любой выступ или щель, углубление в канале создает возможность застоя материала с последующим разложением. Распределительный канал в плане может быть прямоугольным или иметь сечение получившее название «рыбий хвост» (рис. 4.19). а) прямоугольный, б) типа «рыбий хвост»:

1 – рапределительный канал, 2 – призма, 3 – регулирующая губка

Поперечный разрез головки по распределительному каналу представлен на рис. 4.20.

1 – фланец, 2 – решетка, 3 – расплав, 4 – корпус, 5 – распределительный

канал, 6 – призма, 7 – подвижная губка, 8 – неподвижная губка

После распределительного канала расплав проходит через регулирующую призму. Она представляет собой тонкую металлическую пластину, которая укрепляется перпендикулярно оси экструдера по всей ширине головки и предназначена для регулирования толщины листа путем ее изгиба посредством системы болтов, которые крепят призму к головке.

Призма 6 вместе с губкой 7 создают на пути расплава сопротивление, в результате чего поток перемещается к краям распределительного канала.

Толщина листа регулируется: - зазором в головке, - скоростью вытяжки

- вязкостью расплава

Формующей частью головки являются внутренняя поверхность полированных губок. Формующие губки обычно параллельны друг другу и имеют длину в пределах 38-50 мм. Сопротивление потоку, а следственно и давление в распределительном канале изменяется обратно пропорционально кубу расстояния между губками. Зазор между губками регулируют при помощи болтов. Зазор устанавливают до начала работы агрегата, и он принимается, обычно, равным или близким к толщине формуемого листа.

Для получения экструдата с большей устойчивостью, постоянством выхода из щели и релаксации напряжений расплава, необходимо применять длинноканальные головки, т.е. с отношением L ф / Толщ. Щели больше или равно 30-50. при этом пульсация расплава сводится к минимуму.Из головки лист выходит горизонтально и поступает в зазор между средним и нижним валками каландра.

Калибровка листа. Из головки лист выходит горизонтально и поступает в зазор между средним и нижним валками каландра. Каландр осущ-ет калибровку листа по толщине. Огибая валки каландра, лист поступает на рольганг, где охл-ся на воздухе и затвердевает. Каландр имеет индив-й привод. Зазор между валками каландра м. регул-ть от 0,6 до 6 мм, т.е. регул-ся толщина листа. Темп-ра пов-сти валков до 200 ºC. Достиг-ся эта темп-ра путем циркуляции в полостях валков высококипящего масла.

Поверхность приемных валков должна быть отполирована и хромирована для предотвращения прилипания и полировки листов. При калибровке верхний и средний валки являются калибрующими, а средний и нижний полирующими. Темп-ры верхнего и нижнего валков примерно равны, а среднего на 20-25 градусов выше. (С увеличением интенсивности охлаждения пленки приобретают мелкокристаллическую структуру, прозрачность их увеличивается. НО! При резком охлаждении ухудшается глянец, т.к. имеющиеся выступы на поверхности листа не успевают разглаживаться). Для усиления эффекта полирования нижний валок имеет несколько большую скорость вращения, чем средний.

Д ля придания поверхности глянца, лист дополнительно оплавляется источником ИК-излучения (рис. 4.21, а). НО: Нагрев листа снижает прочность листа и сопротивление изгибу, также возможно изменение цвета как следствие деструкции.

Существует другой способ для придания глянца полотна из УПС заключающегося в нанесении на поверхность листа пленки ПС – так называемый способ ламинирования (рис. 4.21, б). Покрытие пленкой удорожает процесс.

По одному из методов получения гофр, лист после гладильного устр-ва снова нагрев-тся и проходит между двумя рядами приводных цепей, на кот. устан-ны свободно вращающиеся ролики (рис. 4.22).

Рис. 4.22. Схема получения поперечной гофры

Экструзионный метод имеет ряд преимуществ:- Большая производительность;- Меньшая трудоемкость;- Лучшее качество листа,за счет меньшей термоокислительной деструкции

17. Получение пленок рукавным методом. Степень раздува и продольной вытяжки. Температурный режим процесса.

Р укавный метод. Этот метод применяется для получения пленки из ПЭНП. Этим методом вначале с помощью экструдера из головки выдавливается тонкостенная трубчатая заготовка, а затем она подвергается растяжению с помощью сжатого воздуха. Воздух при этом подводится внутрь заготовки через дорн формующей головки. Дорн оформляет внутреннюю поверхность, а мундштук – наружную. Затем с помощью специальных щек пленочный рукав складывается в плоское двойное полотно, протягивается между вытяжными валками, которые одновременно отжимают воздух, находящийся в рукаве, и наматывается пленка на бобины. Схема агрегата приведена на рис. 4.23.

1 – экструдер, 2 – формующая головка, 3 – охлаждающее кольцо,

4 – пленочный рукав, 5 – складывающие щеки, 6 – вытяжные валки,

7 – направляющие валки, 8 – режущее приспособление, 9 – рулон пленки

Рукавная пленка может быть получена по 3 схемам. При этом вытяжка пленки может осуществляться вертикально вверх, вертикально вниз, горизонтально. В большинстве случаев производство осуществляется вертикально вверх (как на схеме). Вытяжкой вниз осуществляется производство пленок только небольших толщин, т. к. при большой толщине может произойти обрыв рукава от головки под действием собственной массы. Горизонтальный способ вытяжки целесообразен при комплектовании автоматизированных линий для производства мешков. При этом толщина пленки превышает 0,2 мм. При этом степень раздува невелика.

Рукавный метод получения пленок является наиболее универсальным, т.к. он позволяет легко и быстро изменять размеры рукава в процессе производства. При переходе на другой размер рукава обычно изменяется степень раздува и степень продольной вытяжки без смены формующего инструмента. Одновременно двухсторонняя вытяжка позволяет получить пленки с близкими прочностными свойствами в продольном и поперечном направлениях рукава. При производстве пленки этим методом отходы практически отсутствуют.

Степень раздува и продольной вытяжки.

Выдавливаемая из головки трубчатая заготовка подвергается пневматическому растяжению или раздуву. Одновременно эта трубчатая заготовка подвергается вытяжке в продольном направлении с помощью вытяжных валков. Ширина пленки определяется степенью раздува ε_р, представляющей собой отношение диаметра рукава D_р к диаметру дорна D_д или к диаметру кольцевого отверстия:

На практике ε_р регулируется количеством воздуха, который подводится внутрь рукава. Воздух нагнетается под давлением 0,2-0,3 атм.

Степень продольной вытяжки определяют соотношением скорости отвода рукава и скорости выдавливания расплава из головки:

Степень раздува и степень вытяжки существенно влияют на механические характеристики формуемой пленки.

Растяжение пленки вызывает ориентацию молекулярных цепей, при этом увеличивается прочность в направлении вытяжки и уменьшается эластичность, уменьшается относительное удлинение при разрыве.

Чтобы полученные пленки имели одинаковые механические характеристики, или хотя бы близкие в продольном и поперечном направлении, степень вытяжки не должна значительно превышать степень раздува.

Для ускорения процесса охлаждения пленки, т.е. чтобы предотвратить слипание пленок при сжатии отжимными валками предусматривается принудительное охлаждение. Для этого используются охлаждающие кольца, устанавливаемые концентрично с формующей головкой над ее торцевой поверхностью. Эти кольца имеют специальные каналы для подачи воздуха. Воздух подается обычно из воздуходувки.

Температурный режим процесса. Высокая температура расплава требует более длительного охлаждения, поэтому она способствует более полной релаксации напряжений, которые возникают в процессе экструзии, и в конечном итоге может привести к возникновению на пленке поверхностных дефектов. Поэтому полученные при высоких температурах пленки имеют лучшую прозрачность и отличаются высоким блеском. Закристаллизованный материал отличается мутностью, поэтому с целью получения менее мутных, более прозрачных пленок способствует повышение скорости охлаждение расплава. Резкое уменьшение температуры расплава кристаллизующегося полимера предотвращает рост крупнокристаллических образований, которые обычно способствуют рассеиванию света. При охлаждении расплава ПЭ в результате его кристаллизации наблюдается заметное помутнение пленки. Линия, разделяющая расплавленный аморфный полимер от частично закристаллизованного, получила название линия кристаллизации, или линия замерзания.