Получение пленок

По количеству слоев пленки принято делить на однослойные, многослойные, а по типу материалов на однородные — с полиме­рами и комбинированные — с бумагой, фольгой, тканью и др.

В зависимости от применяемого полимера и оборудования раз­личают технологии получения однослойных, многослойных и комбинированных пленок способами:

экструзии плоских пленок;

экструзии рукавных раздувных пленок;

каландрирования (каландрования);

отливания пленок из растворов;

ламинирования;

каширования;

металлизации;

соэкструзии.

Изготовление пленки является первым этапом получения пле­ночной упаковки. На втором этапе пленки сваривают, сшивают или склеивают для получения объемных изделий — пакетов, мешков.

Экструзия плоских пленок из расплава заключается в выдав­ливании расплава из плоскощелевой головки, при этом расплав опускается вертикально вниз и направляется в устройство для ох­лаждения. Охлаждение на поверхности полированных металличес­ких барабанов наиболее удобно. При использовании этой техно­логии можно производить как однослойные, так и дублирован­ные пленки.

Для получения прочных и оптически прозрачных пленок их можно подвергнуть дополнительной ориентационной вытяжке: одноосной — в одном направлении или двухосной (биаксиаль-ной) в двух взаимно-перпендикулярных направлениях.

Экструзией раздувные пленки получают после выхода из коль­цевой головки, ее раздувают до требуемого размера воздухом, по­даваемым под давлением внутрь заготовки. Рукав пленки обычно вытягивают либо вверх, либо вниз, поскольку ось головки экст-рудера расположена под углом 90° к оси материального цилиндра экструдера. После этого рукав охлаждают до такой температуры, при которой пленка не слипается, складывают между валками, затем наматывают в виде рулона. В ряде случаев пленку сначала разрезают, а затем наматывают. Ширина рукавной пленки состав­ляет от 15 — 20 см до 3 м.

Каландрованием получают чаще всего поливинилхлоридные пленки или производят дублирование, или выглаживание пленок.

Каландры считаются высокоскоростными агрегатами, скорость вы­пуска пленки может достигать 100 — 150 м/мин и более. Перед по­дачей на каландр сырьевые компоненты смешивают и полуфаб­рикат поступает на каландр только после смешивания через валь­цы (вальцекаландровая линия) или через экструдер (экструзион-но-каландровая линия), где компоненты гомогенизируются пол­ностью.

Каландр представляет собой агрегат, состоящий из трех, четы­рех или пяти горячих валков. Материал подается в зазоры между валками, в четырехвалковом каландре три формующих зазора, а в пятивалковом — четыре. Пленка полимера проходит через зазоры каландра только один раз. Последняя пара валков каландра опре­деляет толщину готовой пленки и вид поверхности: если валы полированные, то поверхность пленки глянцевая. После заверше­ния процесса каландрования горячую пленку пропускают между валками внутри системы охлаждения.

Пройдя каландр, пленка растягивается сильнее в направлении движения, а не поперек («каландровый эффект»), поэтому она проходит через валки компенсатора, на которых происходит ре­лаксация пленки, и только после этого она наматывается в рулон.

Отливание пленок из растворов производится только в том слу­чае, если их нельзя выработать другим способом. Первая стадия заключается в приготовлении гомогенных растворов и их фильтро­вании. Вторая стадия связана с нанесением раствора с помощью ракельного («нож» с выемкой) или иного устройства. Раствор рас­пределяют тонким слоем на полированной металлической ленте-транспортере. Третья стадия — сушка, в процессе которой раство­ритель полностью испаряется из раствора, а готовую пленку отделя­ют от ленты-транспортера и сматывают в рулоны. Таким способом получают пленки из целлофана, эфиров целлюлозы и др.

Многослойные комбинированные пленки с бумагой и фоль­гой, картоном, тканями, пленками и другими рулонными мате­риалами производят методами каширования или ламинирования.

Ламинирование — это соединение пленочных материалов на валковом оборудовании. На первую пленку-основу наносят рас­плавленную пленку и дублируют со вторым пленочным материа­лом через вальцы или четырех- или пятивалковый каландр.

Экструзионное ламинирование — соединение пленок с помо­щью расплава. Обычно на основу, например крафт-бумагу, фольгу или пленку полимера, наносят из головки экструдера слой друго­го расплавленного полимера. При этом пленка-основа и расплав соединяются между прессующим валиком и охлаждаемым цилиндром, а затем наматываются в рулон. Методом экструзионного ламинирования можно получать двух- или трехслойные пленки, Для этого необходимо использовать не один, а два экструдера или специальные наносные головки. Основная проблема экструзионного ламинирования — низкая адгезия пленок, если темпера­тура расплава невысокая.

Дублирование пленок меж­ду собой и с другими матери­алами производят также на вальцекаландровых линиях и в прессах.

 

 

Схема получения комби­нированных пленок методом мокрого каширования: 1,3— соединяемые пленки; 2 — раствор адгезива и наносные валики; 4 — место соединения пленок; 5 — сушильная ка­мера; 6 — намотка готовой пленки

 

 

Каширование — это исполь­зование клея (адгезива) на кашировальных установках. При­меняют два варианта — мок­рый и сухой. В первом случае после нанесения клеевого слоя пленки сразу соединяют, не дожидаясь высыхания клея. Мокрый способ используют в том случае, если один из сло­ев является пористым и газопроницаемым, тогда часть раствори­теля легко испаряется путем диффузии и проницаемости в камере сушки. В качестве клеев используют водные растворы, латексы, эмульсии. Использование метода нанесения растворов полимеров на основу с последующей сушкой применяют для тех полимеров, которые не могут быть получены в виде пленок через расплав по обычным технологиям.

Сухой способ используют таким образом, что после нанесения слоя клея его сначала сушат в ламинаторах, а затем склеиваемые поверхности соединяют. Клеями в этом способе обычно бывают растворы каучуков или полимерных смол в органических раство­рителях.

Кашированием пленки соединяют при помощи клея-раствора или клея-расплава, обычно термопласта, который наносят (на­мазывают) через специальный наносной валик на поверхность основы (ткани, фольги, бумаги и т.п.) и соединяют с пленкой за счет прижимания валками (рис. 9.6).

Металлизация — более современный вариант фольгированных пленок. Слой алюминиевой фольги зачастую имеет микротрещи­ны, поры и другие дефекты, которые ухудшают барьерные свой­ства комбинированных пленок. Металлизированные пленки полу­чают термическим распылением алюминия или его сплавов на поверхность полимерной пленки в вакуумной камере. Наиболее высоким качеством (прочность, низкая усадка) обладают плен­ки, полученные при нанесении металлизированного слоя на двух-осно-ориентированные пленки.

Преимущества металлизации полимерных пленок (чаще ПЭТФ или ПП) методом магнетронного вакуумного напыления заключаются в том, что во-первых, можно наносить не только алюми­ний, но и сплавы других металлов (например, нержавеющую сталь), оксиды и другие соединения. Во-вторых, происходит мно­гократная экономия металла, поскольку слой металла толщиной в доли мкм обеспечивает высокие барьерные и эстетические свой­ства.

Соэкструзия — метод, в котором расплав различных по приро­де полимеров из двух или трех экструдеров направляют в одну общую формующую головку. В зависимости от применяемой техно­логической схемы и устройства головки соединение слоев проис­ходит перед входом в формующую головку, в самой головке или при выходе из нее. Получают или рукавные (например, для фор­мирования туб), или плоские пленки для формирования пакетов и др. Для улучшения адгезии между слоями полимеров вводят адге-зив. Обычно в качестве адгезива используют сополимер, обладаю­щий сродством к соединяемым поверхностям. Соэкструзия имеет преимущества перед другими методами, поскольку формирова­ние многослойного материала происходит непосредственно из гра­нул полимера, минуя стадии получения индивидуальных пленок.