1.3.3 Режимы экструзии рукавных пленок

В таблице 2 представлены температурные режимы экструзии рукавной заготовки из ПО. Из таблицы видно, что температура зоны I выше температуры плав­ления, хотя полимер здесь не должен плавиться. Причина этого заключается в том, что температурные диапазоны, приведенные в таблице 2, соответствуют показаниям термопар, расположенных в теле цилиндра близко к нагревательным элементам. Поэтому они не отражают истинной температуры полимера в этой зоне. Для машин с диаметром шнека более 60 мм предусмотрено охлажде­ние последнего водой, и, следовательно, температура гранул, при­мыкающих к его поверхности, ниже.

Таблица 2. Температурные режимы экструзии пленок

Тип полимера	Температура по зонам, ^0С					Температура плавления полимера, ^0С
	цилиндр			головка
	I	II	III	IV	V
ПЭНП	120 -130	130 -135	140 -150	140 -150	140 -150	105 -108
ПЭВП	130 -140	150 -180	200 -225	230 -235	230 -235	125 -130
ПП	180 -190	190 -220	230 -240	240 -250	245 -255	165 -170

Температурные режимы, приведенные в таблице 2, зависят также от конструкции машин, типа нагревательной системы, ме­сторасположения термодатчиков и т. п. и могут колебаться в ши­роких пределах.Большое значение имеют величины давления расплава до се­ток и после них (в головке). При переработке ПЭНП давление до сеток может быть в пределах 15—25 МПа, после сеток 10—15 МПа; для ПЭВП — соответственно 18—28 и 13—18; для ПП — 20-30 и 15-20.Частота вращения шнека зависит от его геометрии, от L/D, от D, размеров пленки и т. д.

1.3.4 Раздув , вытяжка и охлаждение заготовки-рукава

Выходящая под небольшим давлением с определенной скоростью V_э экструзионная трубчатая заготовка подвергается охлаждению воздухом через кольцо 4 (см. рис. 8) и в большинстве случаев вытягива­ется по длине тянущими валками и раздувается по ширине воз­духом, подаваемым внутрь рукава. Поэтому рукав должен обла­дать максимальной деформационной способностью, которая дос­тигается за счет применения расплава с меньшим ПТР.

Процесс деформирования рукава происходит в интервале ме­жду головкой и линией затвердевания, а охлаждение продолжает­ся вплоть до сжатия пленки тянущими валками. Таким образом, до линии кристаллизации происходит: 1) разбухание (увеличение толщины) экструдата относительно размера кольцевого зазора го­ловки; 2) растяжение и/или раздув трубчатой заготовки; 3) охла­ждение расплава; 4) кристаллизация (для кристаллизующихся по­лимеров).

Эластическое разбухание экструдата происходит в результате реализации накопленной высокоэластической деформации поли­мерного расплава. Высокоэластическая деформация расплава происходит при прохождении его в формующих каналах головки, а ее величина тем больше, чем выше напряжение сдвига.

Вытяжка и раздув рукава приводят к утонению заго­товки и к ориентации цепей макромолекул в пленке (упрочнению). Количественно вытяжка может быть оценена степенью вытяжки ɛ_в:

ɛ_{в =} V_пл/V_э ,

Где скорость движения пленки после тянущих валков, равная линейной ско­рости вращения тянущих валков; Vэ — скорость

выхода экструдата из головки.

Соответственно, степень раздува _р определяется как

ɛ_{р =} D_p/d_{э ,}

где D_p — диаметр раздутого рукава; d_э — диаметр рукава, выходящего из кольце­вого зазора головки.

Толщина пленки может быть рассчитана по формуле:

δ_пл = δ_э/(ɛ_рɛ_в) ,

Общая величина деформации экструзионной рукавной заго­товки оценивается как

ɛ_общ = δ_э/δ_пл = ɛ_рɛ_{в .}

Предварительно рассчитав производительность экструдера Q можно подсчитать скорость V_э:

V_э = Q/(ρd_эδ_щ),

Охлаждение и кристаллизация полимерного рукава необходимы для регулирования скорости ориентации и кристаллизации до линии кристаллизации, а выше ее — для ох­лаждения твердой пленки до температур, при которых полотно не будет повреждаться и слипаться, проходя между складывающими щеками и далее в зазор между тянущими валками. Время охлаж­дения пленки лимитирует скорость ее отбора, т. е. производитель­ность экструдера. Для увеличения интенсивности охлаждения при тех же габаритах установки и здания можно применять дополни­тельные вентиляторы, воздуходувки, охлажденный воздух и т. п.

Охлаждение рукава — обычный процесс передачи тепла от го­рячей поверхности к окружающей среде. Для расчета времени ох­лаждения используются обычные формулы, по которым можно определить высоту линии кристаллизации и уровень расположе- ния тянущих валков. Последнее особенно важно, так как пленка, например из ПЭНП, не может иметь температуру выше 50—60 °С к моменту ее попадания в зазор между тянущими валками. С уче­том силы сжатия рукава при более высоких температурах будет происходить слипание рукава.

Большая часть вытяжки в продольном направлении реализу­ется ближе к формующей части головки, а раздува — ближе к ли­нии кристаллизации.

Изменяя скорость вытяжки, температуру и интенсивность ох­лаждения рукава, форму рукава, а следовательно и свойства плен­ки, можно получить следующие формы рукава (рисунке 9).

Форма а соответствует высокому расположению линии кри­сталлизации, что приводит к недостаточному охлаждению де­формируемого рукава. Пленка вначале растягивается в длину, а затем в ширину. Это сопровождается частичной переориентацией макромолекул в перпендикулярном направлении.

Форма б соответствует нормальной величине Я при хорошей интенсивности охлаждения. Продольная и поперечная ориента­ции при вытяжке и раздуве осуществляются почти одновременно. Пленка получается равнопрочной и равнотолщинной.

Форма в соответствует резкому интенсивному охлаждению ру­кава, высота линии Я мала. Пленка имеет меньшую кристаллич­ность; процесс малоустойчив, велика вероятность "осадки" рукава на поверхность головки.

Форма г соответствует неравномерному обдуву пленки охлаж­дающим воздухом по периметру. Пленка разнотолщинна, рукав несимметричен.

Для большинства пленок, отвечающих общим требованиям к свойствам, в зависимости от их толщины значение Н колеблется в пределах 0,3—2 м.

Рисунок 9 - Некоторые типичные формы рукавов пленки (а—г) пояснены в

тексте: Н — высота линии кристаллизации.

Чем толще пленка (и соответственно, экструзионная заготовка), тем больше Н, и наоборот.