Способ изготовления пленок и листов из полимерных материалов

Союз СоветскихСоциалистическихреспублик ОП ИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К АВТОРСКОМУ СВ ЕТЕЛЬСТВУ и 899357оо делам изобретений н открытий(53) УД К 678,027,3 (088.8) Дата опубликования описания 23.01.82(71) Заявитель Институт механики металлополимерных систем АН Белорусской ССР(54) СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ПЛЕНОК И ЛИСТОВ ИЗ ПОЛИМЕРНЫХ МАТЕРИАЛОВ Изобретение относится к переработке поли1мерных материалов, в частности к техноло. гии формования пленок и листов, обладающих объемным электрическим зарядом и используемых для нужд радио- и электротехнической, химической и некоторых других отраслей промышленности.Известен способ изготовления пленок и вистов из полимерных материалов, заключающийся в формовании заготовки, выдержке ее в электрическом ноле, создаваемом струнным ионизатором, создающим коронирующий заРЯД 111.Недостатком данного способа является технологическая сложность, обусловленная необходимостью использования струнных ионизаторов сложной конструкции.Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является способ изготовления пленок и листов из полимерных материалов, заключающийся в формовании заготовки экструзией расплава полимера, выдержке заготовки в электрическом поле, выттцкке и ох.лаждении ее между формообразующими деталями. Расплав полимера экструдируют черезщелевую головку и пропускают получаемуюполимерную заготовку через электрическоеполе высокой напряженности, которое созда.ют с помощью специального генератора. Затембзаготовку принимают на промежуточный ролик,вытягивают и пропускают вокруг охлаждающего ролика, Между промежуточным и охлаждающим роликами заготовку повторно подвер 1 Отают воздействию сильного электрическогополя от внешнего источника напряжения (21.Недостатком известного способа являетсясложность процесса изготовления пленок илистов, поскольку ои содержит большое ко 15личество операций, требует специальной аппаратуры для генерирования электрическихполей высокой напряженности, связанной созначительным потреблением и низким КПДиспользования электроэнергии и повышеннойопасностью поражения электротоком,Цель изобретения - упрощение процессаизготовления пленок и листов.Указанная цель достигается тем, что соглас.но способу изготовления пленок и листов иэ899357ния ооразцов фольгу отделяли от пленки,затем се 1 имзли поверхностный заряд, окунаяпленку в спирт. Объемный заряд измерялиметодом термодеполяризации (ТЛЛ) нри525 К, располагая пленки между электродамииз алеоминиевой фольги,Иа фиг. 1 приведена зависимость тока (1)1 ДП электретоез из полиматилметакрилата(ПММА) от времени () термодеполяризации и природы металлов, образующих паруэлектродов Т - Сц; ев,фиг, 2 - то же, Сц-А 1;на фиг, 3 - то же, Ац-А 1; иа фиг. 4 - тоже, Ац-Сц,полимерных материалов,эаклю 1 зеощемуся вформованпи заготовки экструзией расплаваполимера, выдержке заготовки в электричес.ком поле, вытяжке и охлаждении ее междуформообразующими деталями, выдержкузаготовки в электрическом поле осуществляеотпри ее контакте с поверхностями электрически связанных между собой формообразую.щих деталей, выполненных из разнородныхметаллов, при темееературе, превышающейтемпературу стеклования полимера не менее,чем на 80-100 К, а после охлаждещея заготовки ниже температуры текучести полимера выводят се из контакта с формообразуеощими деталями,В основе предложенного способа лежит способность полимерных тперееалов приобретать устойчивый объемный электрический заряд в процессе термообработки при ТТо (Т температура стеклования полимера) в контакте с электрически замкнутыми разнородными металлами, Если проведены следующие экспериментъ, Полимерные пленки помещали между очеещеиеееми до зеркального блеска и обезжиренными металлическими фольгами, а затем подвергали термообработке в режиме, стандартном для поляризации термоэлектретов: нагрев- выдержка при температуре поляризации (То ) - медленное охлаждение на воздухе до комнатной температурье), Для обеспечения контакта фольги с полимерной пленкой образец нагружали давлсеием Р = 400 Па., незначительная величина которого исклеочала возможностьобразования механоэлектретов. После формова 425 . 450 475 б 10Кее/см 0,05 0,6 0,3 Из таблицы следует, что. заметный ростэлектретного заряда начинается с температуры 450 К, которая на 80 К превышает температуру стеклования ПММА, Аееалогеечееьеезависимости характерны для поливинилбутпраля (ПИБ), полиэтилена высокой плотности(ПЭ), полеекапроамида,Полимерные пленки и листы необходимовыводить из контакта с электрически замкну.тими разнородными металлами при температурах ниже температуры текучести полимера,при которой происходит переход из вязкотекучего в высокоэлзстическое (у полимеровс относительно малой молекулярной массойтеьщература текучести может совпадать стемпературой стеклования или температуройеелавлеепея 1,Такое огранеечеепее обусловленотем, что нарущепеие контакта при более вье Прослойки ПММА имели плоцеадЬ 8 16 смз,толщину о - 850 мкм, Тп - 415 К, времяполяризации г - 21 кс. В склейках разно.родных металлов электреты приобретают гомо.заряд, т.е. заряд, совпадающий по знакус полярностью поляризующих электродов, которая определяется по положению металловв ряду напряжений.Температура термообработки полимерногоматериала в контакте с разнородными электрически замкнутыми металлами, из технологических соображений, не должна превьещатьтемпературу деструкции полимера, В то жевремя, она на 80 - 100 К должна бьеть вышетемпературы стеклования полимера, В таблице приведены значения поверхностной плот- ЗОности заряда (6) электретав из НММА взависимости от температуры поляризации Тп(пара электродов Сц-А 1, время действиятемпературы - 3,6 кс). соких температурах увеличивает степень деполяризации полимерных изделий вследствиетеплового движения макромолекул и диффузии носителей заряда,45 Способность приобретать объемный электрический заряд у ПММА выше, чем у ПЭ,но ниже, чем у ПВБ, При идентичных условиях поляризации (электроды Сц-А,То - 425 К, то - 3 ч). Эффективная поверхностная плотность объемного заряда составляет дляПЭ - 610 а, ПММА - 1,110 , ПВБ - 1,9210Клсмз. Объемный электрический заряд,наведенный таким образом, достаточно стаби 55 лен. Величину эффективной поверхностнойплотееостее заряда парпщ образцов из ПВБ,сформированных в одинаковых условияхмежду электродами Сц - А 1, контролировали5 8993 в течение 100 сут, за которые заряд практически не изменился.П р и м е р 1. Формируют пластмассовые прозрачные листы (фиг, 2).Синтетическую смолу типа поливинилацетата, поливинилового спирта расплавляют при нагревании и формуют из расплава в пленку 1 с помощью экструзионной головки 2, Плен. ку, имеющую температуру 425 К (что на 80 - 160 К выше температурыстеклования) щ приводят в контакт с двумя бесконечными лентами, одна из которых - 3 выполнена из алюминия, а вторая 4 - из меди. Ленты электрически соединены проводником 5 и приводятся в движение роликами 6, которые имеют возможность перемещения по вертикали для регулирования степени деформации пленки. В зависимости от режимов формования и технологических параметров установки количество роликов 6, их температура, а также длина лент 3, 4 изменяются. Температуру последней пары роликов (охлаждающих) регулируют таким образом, чтобы иа выходе иэ лент пленка остывала до 325 - 340 К. Затем пленку подают на гильотину и разрезают щ на листы, Последние обладают объемным зарядом порядка 10- 10 а Клсм 2, что ие ниже заряда аналогичных термоэлектретов.9Сторона, контактировавшая с медью, заряжена положительно, а с алюминием - отрица ЗО тельно, Листы используют при изготовлении фильтров для очистки газов,П р и м е р 2. Изготавливают фольгированную алюминием пленку из ПММА (фиг. 3), Расплав полимера в виде ленты 1 экструдируют из головки 2 в зазор между двумя фольгами, сматываемыми с бобин 3 и 4. Первая из них выполнена из алюминия и имеет толщину 200 мкм, вторая - из стали толщиной 500 мкм, Фольги соединены проводником 5 и приводятся в контакт с лентой из ПММА с помощью роликов 6, Пос- ле прокатки в охлаждающих валках (на чертеже не показаны) пленка сматывается врулоны вместе с фольгой, В период трап. спортирования и хранения это обеспечивает закорачиваиие электретов с целью сохранения их заряда. Затем стальную фольгу отслаивают, а фольгнрованную пленку ПММА используют для изготовления микрофонов. Способ изготовления пленок и листов из полимерных материалов, заключающийся в формованин заготовки экструзией расплава полимера, выдержке заготовки в электрическом поле, вытяжке и охлаждении ее между формообразующими деталями, о т л и ч а ющ и й с я тем, что, с целью упрощения процесса изготовления пленок и листов, вы. держку заготовки в электрическом поле осуществляют при ее контакте с поверхностями электрически связанных между собой формообразующих деталей, выполненных из разнородных металлов, при температуре, превышающей температуру стеклования полимера не менее, чем на 80 - 100 К, а после охлаждения заготовки ниже температуры текучести полюП р и м е р 3. Необходимо изготовить пленку из полиэтилентерефталата (ПЭТФ), обладающую объемным электричежим зарядом, После выхода из головки зкструдера полосы 1 ПЭТФ (фиг, 4) направляют на бесконечную ленту 2, выполненную из алюми. ния. С помощью ленты транснортнруют полосу ПЭТФ к ролику 3, на поверхность кото. 57 4рого нанесено серебряное покрытие. Ролик 3вращают со скоростью, обеспечивающей неподвижный контакт его с полосой 1, Последняя подвергается деформированию лентой 2и роликом 3, которые электрически замкнуты, с помощью проводника 5. Температуруленты и (или) ролика регулируют такимобразом, чтобы полоса 1 в зоне контакта неохлаждалась ниже 415 К. Затем ленту охлаждают на воздухе до ЗОО К и сматывают врулон. Лента используется для изготовлениядатчиков давления, которые устанавливают воптико-акустические газоаналнзаторы. Предложенным способ найдет применение в различных отраслях техники при изготов. ленин источников постоянного электрического ноля, Его достоинства заключаются в сле. дующем. не требуется применение генераторов электрического напряжения для поляризации полимерного материала; операция дефор. мироваиия и вытяжки пленок и листов сов. мещаются с поляризацией полимерного ма. териала; уменьшается опасность проиэводствеи ного травматизма, связанного с поражением обслуживающего персонала электротоком;способ характеризуется простотой аппаратур- ного оформления и может быть осуществлен с помощью стандартного оборудования для переработки пластмасс. Области применения способа - электрет. ные датчики сигнала (микрофоны, вибродат. чики, тахометры и др,), электретные преобразователи, фильтры для газов, электрометры и вольтметры, фокусирующие и сортирующие системы, блоки хранения информации, электро- фотография, кратковременные источники тока и другие. Формула изобретениямера выводят ее из контакта с формообра.зующими деталями.Источники ицформаднипринятые во внимание при зкспертизе 8 1. Авторское свидетельство СССР Н 47 б 794,кл. В 29 0 7/20, 1972,2, Патент Великобритании У 1525789,кл. В 29 О 7 ОО, 1978 (прототип).899357 Составитель Л, КольцоваТехред С.Мигунова Корректор Г, Огар Редактор Г. Волков Заказ 12028/20 Тираж 672 ВНИИПИ Государственного по делам изобретений и 113035, Москва, Ж - 35, РаушПодписное та СССР отк рютин скал наб., д. 4/5 илиал ППИ "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4