Способ продольной вытяжки плоских полимерных пленок

.с,, т т ф ельский,ий Ч,(1 = 1,2,п скорост -го пр жуточноговалка;быстроходного и твалков соответст нки из пол1, с. 30.059,к. 1975 кл (п (5 . ПЛ НОЙ ВЫтЯжКИОК, включаючет разности омежуточныхпричем усили пенчато по- .оростей промевлении быстро чающий повьппения каовьппения стажки, увеличелен н яжение ней ст а оп стя-, ени вытяжз кривой л 6 ильи ост ние усил закону г согласно процесса вытя я вытяжки осущометрической и ределяемо ствляют погрессии ения при дефо иям: соотношен- 6об1,2п - порядковый мер валка,ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЭОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ(56) 1. Тахакаси Г. Племеров. М "Химия", 192. Патент ФРГ Ф 1504В 29 2 7/24, опублирототип).4)(57) СПОСОБ ПРОДОЛЬОСКИХ ПОЛИМЕРНЫХ ПЛЕНщий вытяжку пленки за сскоростей тихоходных при быстроходных валков,вытяжки увеличивают стусредством увеличения скжуточных валков в напраходных валков, о т л и с я тем, что, с цельючества пленки за счет ЯО, 111591 Ч, Мп - скорости бьихоходноговенно;К - знаменатель геометрическойпрогрессии;и - число ступеней вытяжки; Г,1 т 14,ф; .деформация и напряжения, отвечающие началу (индекс О)и концу (индекс Т) процессаобразования "шейки" в рас-,тягиваемой пленке и определяемые по кривой растяженияпленки при температуре ориентации полимеров;3на фиг. 3 - кривая растяжения полиостирола при 106 С.Пленка проходит группу тихоходных валков 1-3, затем промежуточную группу валков 4-7, вытягиваясь между вал ками, и попадает на группу быстроходных валков 8 и 9.Сущность способа состоит в том, чтобы натяжение пленки постепенно увеличивалось в направлении быстроход ных валков 8 и 9 в соответствии с заранее заданным законом геометрической прогрессии, Этот закон выбирается иэ следующих соображений: пленка, удерживаемая силой трения неподвижно 15 на поверхности вращающегося валка, не начнет проскальзывать, пока отношение сил натяжения пленки по разные стороны валка не превысит величину К =, где 0 - угол охвата валка 20мопленкой, а 1 ч - коэффициент трения.Поскольку обычно для промежуточных валков Я= 3,14, а при температуре ориентации 1 ц =- 0,2-0,5, то значения К лежат в интервале 2-5. Это 25 значит, что если усилие натяжения возрастает от зазора к зазору быстрее, чем в К раэ, то неизбежно про- скальзывание и нестабильность процесса. Конкретная величина коэффи- З 0 циента К, являющегося знаменателем геометрической прогрессии, выбирается в зависимости не только от температуры ориентации и материала вытягиваемой пленки, но и зависимостиот числа ступеней вытягивания пленки (т,е. от числа членов геометрической прогрессии). Предпочтительновыбирать величину К заметно меньшимпо величине, чем предельная величина, рассчитанная по приведенномуэкспоненциальному уравнению, и постоянным, вследствие чего усилия натяжения пленки в последовательно расположенных межваловых зазорах образуют 45геометрическую прогрессию. Выбор закона геометрической прогрессии для усилий натяжения пленки в межвалковых зазорах не означает, что скорости последовательных валков также образуюТ геометрическую прогрессию. Для выбора скоростей валков необходимо использовать кривую растяжения полимерной пленки при температуре ориентации - кривую, связы вающую напряжение в пленке сдеформацией, при которой развивается это напряжение. Типичную кривую растяжения полимерной пленки (фиг, 2) можно представить приближенно в виде ломаной прямой, состоящей из трех отрезков, соответствующих начальному участку ОА, участку образования "шейки" ЛВ и участку растяжения "шеечного" материала ВС. Такую ломаную можно описать математически, исходя иэ трех характерных точек - А (Й 1 С ) - навала и В (б, Е ) - конца образования "шейки" и С (б, Е) - отвечающей концу процесса вытяжки. На участке ОА ломаная описывается уравнением а на участке ВС уравнением Участком АВ кривой растяжения можно при описании пренебречь, поскольку в его пределах ни одну из ступеней процесса вытяжки не следует останавливать: незавершенный переход в "шейку означает возможность возникновения недотянутых участков, т.е, неоднородности толщины и свойств по полотну пленки, Подбор текущей величины напряженияв уравнениях (1) и (2) осуществляется, исходя из числа ступеней вытяжки П , а следовательно, и величины знаменателя геометрической прогрессии К. Из закона геометрической прогрессии следует, что ряд ее последовательности членов описывается функцией Подставляя (3) в уравнения (1) и (2) и учитывая, что деформация.Е= в- 1 (где Ч - скорость -гоовалка, Ч - скорость тихоходной группы), получим следующие соотношения для выбора скоростей последовательных валков: где ь = 1,2п- порядковый номер валка;(5) где Ч(д = 1,2п) - скорость1-го промежуточного валка; 5 Ч,Ч- скорость быстроходного и тихоходного валка соответственно; К - знаменатель геометрической10прогрессии;О - число степеней вытяжки; Еа Е Й,- деформации и напряжения, отвечающие началу (индекс О) и концу (индекс Т)процесса образования "шейки" 15в растягиваемой пленке иопределяемые по кривойрастяжения пленки притемпературе ориентацииполимера, 20Для практической реализации изобретения следует выбрать температуру ориентации, величину требуемой максимальной деформации при вытяжке 1(исходя из свойств готовой пленки), снять кривую растяжения пленки при температуре ориентации, найти по ней оь от,Хтзадаться числом ступеней вытяжки и знаменателем геомет 30 рической прогрессии К (предпочтительно, в интервале 1,5 - 2,5) и затем по соотношениям (4) и (5) определить скорости промежуточных валков.П р и м е р. Пленочное полотно из полистирола шириной 1100 мм и 35 толщиной 120 мкм,полученное экструзией расплава через плоскощелевую формующую головку, растягивается в продольном направлении на валковой установке, состоящей из шести тихо 40 ходных валков с диаметром 450 мм, трех промежуточных валков с диаметром 150 мм и группы быстроходных валков - один с диаметром 150 мм и два 450 мм, На входе и выходе установки45 смонтированы неприводные гуммированные валки с диаметром 150 мм. Термостатирование установки производится от двух станций с жидким теплоносителем. Температура тихоходных и промежуточных валков 106 С, быстроо ходных 90 С. Скорость тихоходнойо -группы 10 м/мин, скорость быстроходной группы 40 м/мин, кратность вытяжки 4. Толщина продольной ориентированной пленки на выходе установки 30 мкм. Кривая растяжения полистирола при 106 С приведена на рис. 3, там же изображено приблизительное ее описание ломаной линией.Координаты начала и конца образования "шейки" до= 18 кг/см, с",О = 0,25,д, = 27,5 кг/см, Г = 1,5. Предельная величина напряжения д= 49 кг/смпри предельной деформации Ср= 3,0(отвечает величине продольной вытяжки 4),Для четырехстадийной установки(при трех промежуточных валках) знаменатель геометрической прогрессииК = 1,7, тогда Ы= 10, о= 17,Й = 29 кг/см. Согласно уравнениям(4) и (5) при выбранных напряжениях деформации скорости валков составляют последовательно 1,13, 1,24и 2,6. При таких скоростях промежуточных валков получена пленка толщиной 30 мкм, стабильность пленки потолщине в продольном направлении .2 мкм, отклонения края пленки в поперечном направлении не превышают2 мм, После ориентации такой одноосноориентированной пленки в поперечномнаправлении при кратности поперечного растяжения 3 получена двухосноориентированная пленка толщинойо10 мкм с продольной усадкой (100 С,10 мин в воздухе), в двое превышающей поперечную.Для сравнения при скорости промежуточных валков, равной скорости тихоходных валков (т.е. при ориентации в одну стадию) на той же установке получена пленка со стабильностью по толщине 3 мкм, размахомотклонений края в поперечном направлении 4 мм. После поперечной ориентации пленки получена двухосно-ориентированная пленка толщиной 10 мкмс продольной усадкой, равной поперечной усадке (недостаток пленкинужна преимущественная продольнаяусадка). Изменить соотношение продольной и поперечной усадок не удавалось, коэффициент продольной вытяжки на валках не удавалось поднятьвыше 2,8.(Преимуществом данного изобретения по сравнению с базовым способом ориентации для производства полистирольной пленки является возможность расширения ассортимента получаемых пленок в сторону малых толщин и повышения качества (главным образом равнотолщинности) и величины продольной усадки пленок. Эти преимуществаиг,Я 39 3 13 Тир дпнсное ПОП ффПатаатфф, г. Уагород,ктыая, 4 обеспечиваются за счет ступенчатого возрастания усилия растяжения пленки по закону геометрической прогрессии путем увеличения скорости промежуточных валков по формулам (4) и (5).Использование изобретения стабилизирует процесс, ликвидирует проскальзывание пленки по валкам, снижает за 15913 8висимость процесса от колебаний толщины пленки и температуры валков, позволяет увеличить кратность продольной вытяжки, что повышает в целом однородность свойств готовой пленки и однородность толщины, а также величину продольной усадки готовой пленки.