Полимерные пленки

Размещено на http://www.allbest.ru/

Пленки полимерные - сплошные слои полимеров толщиной, как правило, менее 0,5 мм. Изготовляют гл. обр. из синтетич. полимеров (соответствующие пленки, имеющие наиб. практич. значение, рассмотрены в данной статье). Получают пленки полимерные также из прир. полимеров (напр., белков, HK, целлюлозы; наиб. распространение получили гидрат-целлюлозные пленки, из к-рых широко известен целлофан) и искусственных (из простых и сложных эфиров целлюлозы, т. наз. эфироцеллюлозные пленки, напр. ацетатные). Большое значение приобрели многослойные пленки из синтетич. полимеров, состоящие из двух, трех, пяти и более монослоев разл. природы (одним слоем м. б. фольга, ткань, бумага). В зависимости от способа и технологии получения пленки полимерные подразделяют на неориентированные (изотропные), слабоориентированные и двухосноориентированные.

Получение.

В пром-сти для получения пленок полимерных (монопленок) используют след. методы:

1) экструзия расплава полимера-наиб. экономически выгодный и технологически рациональный способ произ-ва пленок. Этим методом перерабатывают термопластичные полимеры в вязкотекучем состоянии. Полимер в экструдере расплавляется, гомогенизируется, и расплав продавливается через формующую головку. При экструзии через кольцевую головку пленки полимерные получают в виде рукава. Пленочный рукав в вязкотекучем состоянии после выхода из формующей головки подвергают пневма-тич. раздуву сжатым воздухом и продольной вытяжке тянущими валками (слабоориентированные пленки полимерные). По др. варианту, пленочный рукав предварительно резко охлаждают водой с внутр. и внеш. сторон, после чего осуществляют одновременную двухосную (в продольном и поперечном направлениях) ориентацию в высокоэластич. состоянии (ориентированные пленки полимерные). Через плоскощелевую головку расплав экструдируется на приемный (поливной) барабан, на к-ром охлаждается (неориентированные пленки полимерные), а затем может подвергаться двухосной ориентации - раздельной (сначала вытяжка в продольном, а затем в поперечном направлении) или одновременной. В случае раздельной ориентации продольную вытяжку проводят на валковых установках, поперечную вытяжку, а также одноврем. ориентацию-на спец. раме (клуппной).

Ориентир. пленки для снятия напряжений, возникших при ориентации, повышения степени кристалличности и придания стабильности размеров при повыш. т-рах эксплуатации (для снижения усадки) подвергают термич. обработке (термофиксации) при т-рах на 30-70 0C ниже т-ры плавления полимеров (см. также Ориентированное состояние полимеров). Полимеры, обладающие высоким водопоглощением (полиамиды, поликарбонаты, полиэтилентерефталат), перед экструзией сушат до содержания влаги < 0,03%. Преимущества метода: высокие технологичность и скорость процесса (до 250 м/мин ориентированной пленки).

Методом экструзии пленки полимерные изготовляют, напр., из след. полимеров: полиолефинов-полиэтилена высокой и низкой плотности, линейного (мол. м. до 300· 103, 100· 103 и 200· 103 соотв.), полипропилена [мол. м. (440-500)· 103], сополимеров этилена с винилацетатом или виниловым спиртом (мол.м. до 100 · 103); пластифицированного полиеинилхлорида [мол. м. (50-75)· 103]; полиэтилентерефталата [мол. м. (23-26)· 103]; линейных алифатич. полиамидов (мол. м. не менее 17·103), напр. из поли-e-капроамида, полигексаметиленади-пинамида, поли-w-ундеканамида, полидодеканамида; сополимеров винилиденхлорида (75-90%) с винилхлоридом (мол.м. 100·103; см. Винилиденхлорида сополимеры); поли-винилиденфторида (мол. м. 100·103; см. Фторопласты); блочного полистирола (мол. м. 331 · 103); полиамидоимидов, полисульфонов, полиэфирсульфонов и др. термостойких термопластов.

2) Полив р-ра или суспензии (напр., латекса) полимера. Один из старейших пром. способов; включает три после-доват. операции: приготовление р-ра (или суспензии) полимера; полив на холодную или нагреваемую полированную пов-сть (бесконечная металлич. лента или барабан); отделение р-рителя. Во мн. случаях для повышения физ.-мех. характеристик и снятия внутр. напряжений пленки полимерные подвергают термич. обработке. Этим способом получают пленки, напр., из поликарбоната (мол.м. 75·103), полиарилатов, ацетатов целлюлозы (см. Целлюлозы эфиры), поливинилфто-рида. Пленки полимерные из термостойких гетероциклич. полимеров изготовляют поливом р-ра форполимера с послед. его циклизацией при нагревании. Этим методом получают полиимидные пленки (поли-4,4'-дифениленоксидпиромеллитимидную пленку-поливом р-ра соответствующей полиамидокислоты в ДМФА; см. также Полиимиды).

3) Каландрование. Пленка полимерная образуется при проходе пластич. массы полимера через неск. зазоров между последовательно расположенными валками. Имеются также приспособления для одно- и двухосной вытяжки пленки, ее термофиксации и др. Каландрованием получают пленки из жесткого и полужесткого ПВХ, ацетатов целлюлозы, полистирола ударопрочного, полиуретанов.

4) Строгание, прокатка. Применяются в осн. для изготовления пленок полимерных из неплавких полимеров, напр. из политетрафторэтилена.

5) Сочетание разл. методов. Напр., экструзией и каландрованием получают толстые пленки полимерные (0,2-2,5 мм) из ударопрочного полистирола, АБС-пластика, полипропилена, к-рые подвергают глубокой вытяжке, и пленки полимерные из нек-рых термостойких термопластов. Многослойные пленки полимерные изготовляют: а) соэкструзией расплавов разл. полимеров через кольцевую или плоскую многоканальную головку (число каналов определяется числом слоев); в формующей головке потоки расплавов соединяются, не перемешиваясь, в результате на выходе из нее получается многослойная пленка полимерная; для улучшения адгезии между разнородными расплавами полимеров м. б. использован синтетич. клей, поступающий в канал формующей головки в виде потока расплава полимера; б) кашированием-соединением разл. готовых пленок полимерных между собой или с бумагой, фольгой, тканью при помощи клея-расплава. Процесс нанесения на готовую пленку (или бумагу) слоя расплава др. полимера с послед. охлаждением наз. ламинированием.

Изготовленные пленки полимерные разрезают в соответствии с требуемой шириной в процессе их получения или на спец. резательных машинах и сматывают в рулоны. Для получения высококачественных пленок полимерных технол. линии оснащены толщиномерами и системой автоматич. управления с микропроцессорной техникой.

Таблица 1 - Физико-механические свойства полимерных пленок

Свойства.

Пленки полимерные-прозрачные эластичные материалы. Основные физ.-мех. и электрич. св-ва их приведены в табл. 1 и 2. Наиб. уникальным комплексом св-в (высокие диэлектрич. и физ.-мех. св-ва, термостойкость, низкая газопроницаемость) обладают полиэтилентерефталатные пленки. Полистирольные и поликарбонатные пленки отличаются очень хорошими оптич. св-вами, полиамидные, поливинилхлоридные и пленки из сополимера этилена с виниловым спиртом -жиро- и маслостойкостью, газо- и запахонепроницаемостью, полиолефиновые - водо- и хим. стойкостью, поли-имидные, полиэфирсульфоновые и полиэфирэфиркетоновые высокой термо- и радиац. стойкостью.

Многослойные пленки обладают, как правило, комплексом положит. св-в, присущих монопленкам, и не имеют их недостатков (это осн. принцип создания многослойных пленок).

Большое значение приобрели термоусадочные пленки, к-рые под тепловым воздействием сокращаются (усадка), принимая форму упаковываемого или герметизируемого продукта либо изделия. Эффект усадки обеспечивается ориентац. вытяжкой пленки без последующей ее термофиксации. Для термофиксированных пленок из полиэтилен-терефталата и полиимидов, неориентиров, пленок из полиэфирсульфонов и полиэфирэфиркетонов характерны безусадочность и высокая стабильность размеров при повышенных т-рах.

Пленки полимерные можно сваривать, склеивать, они м. б. окрашены в разл. цвета введением красителя на стадии синтеза полимера или переработки его в пленку (см. также Крашение пластических масс).

Теперь проанализируем некоторые самые употребительные пластические материалы.

Целлофан

Это вещество, полученное из чистейшей целлюлозы, после того, как она была подвергнута химическому разрушению, а затем регенерирована и переведена в стеклообразную форму. Целлофан, изобретенный году в 1920, имеет прекрасную восприимчивость к печати, но используется все реже, из-за своей хрупкости и чувствительности к влаге. На нем можно печатать способом глубокой печати, флексографии и шелкофафии, а также и офсетным способом, при условии использования соответствующих красок. Лучшие характеристики получают при обработке поверхности водоотталкивающими лаками.

Полиэфир (PET)

Это прозрачная, очень прочная пленка, которую получают путем экструзии из особого полимера (полиэтилентерефталата). Она имеет отличные свойства прозрачности, непроницаемости к газам и водным парам; высокую стойкость к кислотам, щелочам, воде, маслам и жирам. Она сохраняет свои характеристики в пределах широкого температурного интервала. Исключительна ее механическая прочность (больше 2.000кг/см2).PET широко употребляется для изготовления бутылок для пищевых продуктов.

Полиэтилен

Это термопластичный полимер, то есть он размягчается в тепле. Получается путем полимеризации газообразного этилена под высоким давлением и при высокой температуре. Полиэтилен очень гибок и деформируется при натяжении. Имеет стойкость к большей части растворителей и к воде, не имеет запаха и вкуса, прекрасно термосваривается, но не очень устойчив к нагреванию. Его качества разнообразны в зависимости от молекулярного веса, поэтому обычно его классифицируют по высокой, средней и низкой плотности. На поверхности этого материала печатать нелегко, если не провести предварительно особую поверхностную обработку в момент экструзии. Однако такая обработка ухудшает термосвариваемость, поэтому ее необходимо тщательно контролировать. Полиэтилен используется для изготовления терморазрушающейся упаковки и для изготовления прозрачных пленок для домашней упаковки продуктов питания.

Поливинилхлорид (ПВХ)

Это полимер, из которого можно получить пленки как путем экструзии, так и каландрированием. Его можно подвергнуть сильному пигментированию, и изготовить в широкой гамме цветов, особенно для печати самоклеящихся этикеток. Поскольку это вещество растворяется в соответствующих растворителях, его можно нанести на основу, с которой он соединится после удаления растворителя; обычно это выполняется на основе из бумаги или на листе алюминия. Если же его нанести на стальную ленту, то пленка можно порвать, обрезать кромки и смотать в рулон. На практике он применяется во всех отраслях промышленности вследствие его прекрасных механических качеств и отсутствия старения. Он имеет хорошую жиростойкость и газонепроницаемость. Среди различных материалов следует упомянуть астралон, вследствие его особой важности в секторе полиграфии. Из-за естественной несовместимости с водой и с жирами, он плохо запечатывается любым способом; краска должна состоять из компонентов, имеющих сродство к самому ПВХ.

Применение. полимер пластический пленка слой

В основном пленки полимерные (полиолефиновые, поли-винилхлоридные, Поливинилиденхлоридные, полиамидные и многослойные) применяют как упаковочный материал для пищ. продуктов (мясных, рыбных полуфабрикатов, сосисок, колбас, вторых блюд, масла, молока, соков и др.), товаров широкого потребления, жидких и сыпучих хим. и нефтехим. товаров, для бытовых целей.

Полистирольные, поликарбонатные, полиэтилентерефта-латные, полиимидные, полипропиленовые и полиамидные пленки широко используют для электроизоляции обмоточных и монтажных проводов, кабелей, обмоток трансформаторов, двигателей и др. электрич. машин. Эти пленки полимерные в сочетании с фольгой-диэлектрики для конденсаторов. Перечисленные выше пленки полимерные, подвергнутые металлизации (см. Металлизация полимеров), применяют в конденсаторах; они служат также световодами, регуляторами солнечной радиации в помещениях.

Полиэтилентерефталатные пленки, кроме того, используют при изготовлении кино-, фото- и рентгеновских пленок, магн. носителей информации, фотоматриц миниатюрных печатных плат, полупроводниковых переключателей, фоторезисторов, для замены кальки и ватмана (матовая пленка), как чертежные пленки в компьютерно управляемых системах черчения. Для этих же целей при т-рах выше 1300C используют пленки из полиимидов, полифениленсульфидов, полисульфонов.

Полиамидные и полиимидные пленки применяют для автоклавного прессования крупногабаритных деталей, поли-стирольные-как облицовочный материал для панелей холодильников, прозрачные "окна" в упаковке, полиолефиновые пленки применяют для укрытия теплиц, пропаривания и мульчирования почвы.

Первые пром. пленки были изготовлены из нитратов целлюлозы, а затем из регенерир. целлюлозы (целлофана) в Великобритании (1899). Первые пленки из синтетич. полимеров появились в США (1946; полиэтиленовая пленка). В 1946 были получены и первые образцы пленок из поли-этилентерефталата (Великобритания). В 1946-49 появились и первые машины для экструзии термопластов и формования пленок поливом на барабан и раздувом рукава.

Пленки полимерные производят в России, США, Японии и странах Западной Европы и выпускают, напр., под след. торговыми названиями: полиэтилентерефталатные-лавсан, май-лар, лумиррор, тетерон, эстар, хостафан, мелинекс, терфан; полиэтиленовые -дау, тейлекс, новатекс, хостален, весто-лен, лойрен, моплен, элатон, асахи и мн. др.; поливинил-хлоридные-коопани, калистрон, сумилайт, фаблон, тут-тадерма; поливинилиденхлоридные -саран, крайовак, курехален, вестан, иксан; полиамидные-ипплон, дайами-рон, бонил, эмблема, рильсан, саданил; полиимидные-каптон, юпилекс; полипропиленовые-торейфан, мирэй-оан, треспофан, капафильм; полистирольные-поли-олекс, стилекс, стирофлекс, стирониль; фторопластовые -оторлон, кайнар, тедлар, теслар, тефлон, полифлон, хоста-олон; сополимер этилена с винилацетатом-адмер, эвафильм, целофлекс; сополимер этилена с виниловым спиртом-селар-ОН, эвал, эксид; поликарбонатные-лексан, мерлон, пенлайм, юпилон, макролон; термостойкие полиэфирсульфоновые, по-лиамидоимидные, полиэфирэфиркетоновые -ста-бар, тальпа, литрекс; полифениленсульфидные-торелина.

Мировое произ-во основных пленок полимерных составляет (без России) 14,4 млн. т/год (1986), из них самые крупнотоннажные: полиэтиленовые 10, поливинилхлоридные 1,2, полипропиленовые 0,745, полиэтилентерефталатные 0,730 млн. т/год.

Размещено на Allbest.ru