Способ изготовления ориентированных полипропиленовых лент

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК 19) (11) 51)4 В 29 С 55/06, В 2 01//В 297; ОМИТЕТТНРЫТИЯМ ОСУДАРСТВЕННЫИО ИЗОБРЕТЕНИЯМ ИРИ ГКНТ СССР ПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ ное объединение Пономаре140055 264 в 178 Н А ВТОРСКОМ,К СВИДЕТЕЛЬСТВУ(56) Патент Великобританикл. В 5 А, опублик, 1975.Патент США365119опублик. 1972. Изобретение относится к области переработки полимерных материалов в высоко- прочные ориентированные полимерные ленты,Целью изобретения является интенсификация процесса и повышение качества ленты при использовании заготовки толшиной 1,2 - 2,0 мм.На фиг. 1 изображена схема устройства для осушествле)ия способа; на фиг. 2 эпюра напряжений, возникающих при перегибах заготовки; на фиг. 3 - эпюра напряжений растяжения и ее развертка по длине; на фиг. 4 - эпюра напряжений сжатия от перегибов и ее развертка по длине.В процессе ориентации полипропиленовой ленты неориентированная заготовка 1 натягивается и изгибается в жидкостной среде 2, размешенной в емкости 3, между двумя парами валков 4 и 5, врашаюшимися СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ОРИЕНВАННЫХ ПОЛИП РОПИЛЕНОВЫХ(57) Изобретение относится к переработке полимерных материалов в высокопрочные ориентированные полимерные ленты. Цель изобретения - интенсификация процесса и повышение качества ленты при использовании заготовки толщиной 1,2 - 2,0 мм. Способ заключается в натягивании и изгибании заготовки в жидкостной среде между двумя парами валков. вращающимися с разной скоростью. Жидкостная среда нагрета . до температуры оиентации. Заготовка изгибается волнообразно, циклически по кривой по меньшей мере пятикратно на свободно врагцаюьцихся роликах. Угол охвата заготовкой роликов лежит в пределах от 210 до 240. Отношение толшины заготовки к радиусу изгиба при этом составляет 0,016 - 0,08. 4 ил.,4 табл. с разной скоростью. Жидкостная среда нагрета до температуры ориентации. Изгибание заготовки 1 осуществляется волнообразно, циклически по кривой по меньшей мере пятикратно на свободно вращающихся роликах 6. При этом угол охвата заготовкой роликов 6 выбран в пределах 210 - 240 при отношении толщины заготовки 1 к радиусу изгиба в пределах 0,016 - 0,08.При волнообразном изгибе заготовка 1, перемещаясь в нагреваюшей среде 2, изгибается по сечению, при этом высвобождается внутренняя энергия, что приводит к.быстрому прогреву заготовки 1 по всему сечению.При изгибе заготовкина участке, огибаюшем ролик 6, деформация участка заготовки 1, огибающего рол к 6, происходит различно по сечению заготовки . Наружный слой огибающего участка заготовки 1 рас 1466949тягивается. Сжимающие усилия от давления ролика 6 на внутреннем слое заготовки максимальные..При переходе участка заготовки 1 на юследуюший ролик 6 напряжения и деформация по сечению меняются на противоположные. Такой переход обуславливает перераспределение нагрузок и деформаций по сечению заготовкив противоположном направлении. Это перераспределение усилий происходит поочередно при переходе заго товкичерез все свободцоврацаюциеся ролики 6, что вызывает структурные изменения заготовки 1, повышенное выделение тепловой энергии и, кык следствие, сокрацецие времени ориентации ленты.Кроме того, на границе среда в заготовка от перегибов заготовки 1 возникают микроволны, которые увеличивают коэффициент передачи тепла от среды 2 к заготовке 1. Г 1 ри перегибах заготовки 1 на роликах 6, которые обеспечивают описанное движение, возникаот более высокие напряжения, чем ца полводяцих прямых участках. Эти напряжения геометрически складываются с напряжениями, возникающими от усилий натяжения, и способствуют более быстрому переходу заготовки полимера в состояние ориентации. Заготовка 1, поступающая от валков 4, имеет практически нулевое напряжение, заготовка 1 в конце нагрева имеет максимальцье напряжения. В этом случае ориентация заготовки 1 возможна только ца гослелцем участке, так как температура и напряжение там максимальные.Оптимальное соотношение факторов, определяющих сокрацецие времени нагрева црц напряжениях в ленте (фиг. 3 и 4), лостигастся, когла ллица лх ги окрхжности, цо которой заготовка волнообразно о бает ролики, лежит в прелелах 180 - 240. В этом случае тормозцыс усилия максимальные. Рылиальные давления воздействукгг ца заготовку более ллительцое время. 240 яв,як)тся максимаьцо возОжцым уг.Ох Охваты заготовкой ролика 6, так как црц его лыльцейшем увеличении восходяцая ветвь заготовки соприкасается с цисхоляшей ветвью, ц осуцествлецце процесса ориентации становится невозможным.При,ер. Полипроциленовая заготовка 1фиг. 1) сечением 12 х 1,2 мм с температурой 20 С цолыюшими валками 4 со скоростью 0,073 мс непрерывно подастся в емкость 3, в которой в качестве теплоносителя используется вола, нагретая ло 00 С, и послеловытельно цо кривой (фиг. 1) огибает пять своболно вращающихся роликов 6 радиусом 25 мм и вытягивается вытяжными валками 5 со скоростью 0,43 м/с.Угол охвата лентой каждого ролика ф 50 мм 240. Время ориентации ленты 10 с.Сечение ленты после ориентации 5 х 0,5 мм. Отношение толшины заготовки к радиусу ролика 0,048.Валки 4 и 5 обеспечивают усилия и скорость вытяжки. Свободно врашаюшиеся ро лики 6 обеспечивают тормозное усилие и волнообразный пятикратный изгиб заготовки 1.Проведена серия опытов, в которых заготовка на роликах заправлялась с различным углом охвата ролика. Радиусы изгиба заготовки 25; 37,5; 50; 65; 75 и 100 мм. Толщина заготовки 1,4 мм. Материал заготовки - полипропилен. Изменение углов охвата осуществлялось изменением расположения роликов 6. Количество роликов 6 во всех опы тах 5.Зависимость времени нагрева от угла охвата валков лентой показана в табл, 1.Анализ данных табл.1 показывает, что свозрастанием радиуса изгиба заготовки при 2 р прочих равных параметрах сокрашение времени нагрева заготовки уменьшается. При радиусе изгиба 100 мм ориентация заготовки не происходит. Не наблюдается сокращение времени нагрева при углах охвата заго товкой ро ов, е ьцих 180Проведена серия опытов, при которых заготовка заправлялась на различное количество своболно врашаюшихся роликов, опущенных в жилкий теплоноситель с температу 3 п рой 00 С. Усилие ориентации обеспечивалось вытяжными валками 4, врашаюшимися со скоростью 0,43 м/с. Усилие торможения обеспечивалось группой свободно врацаюцихся роликов 6. Количество роликов в кажлом оцьте различно и составляло 3; 5; 7 и 9 роликов. Уго, охвата заготовкой ро,иков 6 240. 1 алиус изгиба заготовки 25; 37,5; 50;65 и 75;. Опыты проволились с заготовками из полипропилена толщиной 1,2 мм, шириной 12 ц 27 мм, толщиной 2 мм, шириной 12 и 27 мм.Результаты опытов приведены в табл. 2.Из таол. 2 следует, что ориентация заготовки в ленту осуществляется наиболее ус.тойчиво при пятикратном изгибе. Она про исходит и при семикратном изгибе, олцакоцри этом необходимо уменьшить угол охвата валков лентой.Провелена также серия опытов по определению зависимости процесса ориентации 50 заготовки от ее радиуса изгиба и толщиныленты. Заготовка вытягивалась вытяжными барабанами со скоростью 0,43 хс. Усилие торможения обеспечивалось 5 своболно вращающимися роликами, опушенными в ванну с теплоносителем, нагретым ло 100 С.Угол охвата заготовкой ролика 240. Опыты проводились на заготовках толшинами. 1,2;1,4 и 2,0 мм.1466949 формула изобретения Таблица 1 Угол охваВремя нагрева ленты до температуры ориентации,с Радиус изгиба ленты,мм Температуранагрева среды, С та роликалентой,град 25 25 25 25 25 25 120 150 180 210 220 240 100 100 100 100 100 100 15 15 14 13 12 10 37,5 37,5 37,5 37,5 37,537,5 120 150 180 210 220 240 100 100 100 100 100 100 15 15 14,5 14,5 13 12 65 65 65 65 65 65 120 150 180 210 220 240 15 15 14 14 14 13 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100 120 150 180 210 220 240 75 75 75 75 75 75 15 15 15 15 14 14 Результаты опытов приведены в табл, 3.Как видно из табл. 3, процесс ориентации заготовок с толщинами 1,2 - 2 мм, ухудшается по мере возрастания радиуса изгиба заготовки, и на радиусе изгиба 100 мм прак тически не протекает.Опыты позволяют определить границы использования способа, которые определяются отношением толщины ленты к радиусу ее изгиба, Это отношение находится в преде лах 0,08 - 0,06.Образцы, полученные известным и предлагаемым способами, подвергают испытаниям на предел прочности и относительное удлинение. Данные испытаний приведены в табл. 4.Как видно из табл. 4 предел прочности ленты увеличивается на 246 кгОсм , относительное удлинение ее уменьшается.Использование предлагаемого способа 20 позволяет по сравнению с известными уменьшить время ориентации материала, увеличить скорость его движения и, как следствие, повысить производительность при одинаковых габаритах ориентирующего устройства, увеличить прочность ориентируемой ленты, уменьшить относительное удлинение ориентируемой ленты. Способ, реализованный в линии по производству пленки, позволил снизить затраты на 1 т годовой продукции. Способ изготовления ориентированных полипропиленовых лент путем натягивания и изгибания неорнентированной заготовки в жидкостной среде, нагретой до температуры ориентации, между двумя парами валков, вращающихся с разной скоростью, от,гинаюигийся тем, что, с целью интенсификации процесса и повышения качества ленты при использовании заготовки с толщинами 1,2 - 2,0 мм, изгибание заготовки осуществляют волнообразно, циклически по кривой по меньшей мере пятикратно на свободно вращающихся роликах, при этом угол охвата заготовкой роликов выбирают в пределах 210 - 240 при отношении толщины заготовки к радиусу изгиба в пределах 0,016 - 0,08.1466949 Продолжение табл. 1 3 1 Таблица 2 Радиус изгиба Толщиналенты,ленты,мм мм 1,2 240 2537,550 65 75 25 240 1,2 37,5 50 и надежно 75 2537,5 240 1,2 50 65 75 1,2 240 2537,550 65 75 2,0 240 2537,5 2,0 240 37,5 50 65 75 25 2,0 240 37,55065 100 100 100 100 100 100 50 65 75 25 120 150 180 210 220 240 Угол охвата валков, град Количество валков, шт 100 100 100 100 100 100 Результатыопыта Лента проскальзывает по валкам, процессаориентации ненаблюдаетсяПроцесс ориентации происходит ус ойчиво Происходиториентация заготовки в ленту, однако наблюдаются обрывыЛента заклинивается валками,процесс ориентации не происходитЛента проскальзывает по валкам, процессориентации непроисходитПроцесс ориентации заготовки в ленту происходит устойчиво и надежно Происходит ориентация заготовки в ленту, однако наблюдаются обрывы ленты1466949 10 Продолжение табл. 2 37,5506575 240 дит Таблица 3 Угол охвата лентой валков,град Толщиналенты,мм Отношение толщин за -готовки Температура жидкостнойсреды, С Радиус изгиба Результаты опыта ленты,мм к радиусу изгиба 1,21,42,0 Процесс 240 240 50 240 240 75 1,2 240 1,4 2,0 100 1,2 1,4 2,0 240 37,5 1,21,4 2,0 1,2 1,4 2,0 65 1,21,4 2,0 0,0480,056 100 0,08 0,032 1000,0370,050,024 1000,0280,040,018 1000,0220,03 0,016 100 0,0190,027 0,012 1000,0140,02 Лента заклинивается валками,процесс ориентации не происхоориентацииустойчив на всех толщинах, наблюдается сокращение времени нагрева заготовки11 Заготовкане ориентируется, происходит ориентация заготовки, наблюдается сокращение времени нагрева Заготовка не ориентируетсяЗаготовка не ориентируетсяЗаготовка ориентируетсяс небольшим сокращением времени нагреваОриентациязаготовки на всех толщинах не происходит1466949 12 Способ ленты 2000 2246 12,8 Показатели качества Предел прочности ленты, кг/смОтносительное удлинение Таблица 4 Известный ПредлагаемыйСоставитель М.ФитисоваРедактор О.Юрковецкая Техред И. ВересЗаказ 1104/1 5 Тираж 536 Подписноеизоб етениям и открытиям при ГКНТ СССРВНИИПИ Государственного комитета по изобрет13035, Москва, Ж - 35, Раушская наб., д.т, г. Ужго од, л. Гагарина,Производственно-издательский комбинат Патент,