Экструзионные линии производства плоских пленок и листов

Технология изготовления плоских пленок и листов из термопластов заключается в непрерывной экструзии расплава полимера через щелевую головку для пленок и листовальную головку для листов с последующим охлаждением плоского полотна либо на поверхности вращающихся валов (гладильно-калибровочные), либо в охлаждающей ванне.

Между пленками и листами четкой границы нет. К листам из полимерных материалов относят плоские изделия, получаемые на листовальных агрегатах и имеющие толщину 0,25÷0,5 мм и более. При меньшей толщине подобные плоские изделия относят к пленкам. При разделении на листы и пленки необходимо принимать во внимание не только их толщину, но и жесткость материала. С этой точки зрения, к листам относят плоские изделия, имеющие толщину: ПЭНП ≥ 0,5 мм, для ПЭВП ≥ 0,35 мм, для ПП ≥ 0,25 мм. Для более жестких полимерных материалов минимальная толщина листа еще ниже, например, плоские изделия из УПС относят к листам при толщине h ≥ 0,125 мм.

Процесс изготовления пленки щелевым методом основан на выдавливании расплава через плоскую щель формующей головки (рис 5.13)с последующим охлаждением и намоткой полотна в рулон. Благодаря плоской конфигурации расплав сразу же после выхода охлаждается, что обеспечивает получение прозрачных пленок с высокими оптическими свойствами и увеличение производительности технологической линии (пленка отводится с высокой скоростью). Недостаток метода: сравнительно высокие отходы, изменение ширины требует смены формующий головки. Длительное время одним из недостатков считалось невозможность получать пленку большой ширины. В настоящее время разработаны линии производства плоских пленок шириной от 6000 до 9000 мм (Германия)

Процесс производства пленки щелевым методом состоит из следующих технологических операций:

1. Подача гранул материала в загрузочный бункер экструдера;

2. Плавление гранул и гомогенизация расплава в экструдере;

3. Формование полотна в формующей головке;

4. Двухсторонне охлаждение пленки на охлаждающих валках;

5. Обрезка утолщенных кромок;

6. Ориентация пленки;

7. Намотка в рулон и упаковка пленки.

Кроме перечисленных операций, может производится предварительная подготовка сырья (сушка, окрашивание, подогрев гранул) перед загрузкой его в бункер экструдера, непрерывное измерение толщины полотна изотопным толщиномером.

Технологическая схема процесса показана на рис 5.21.В тех случаях, когда требуется ориентация пленки, тянущие валки (10) вращаются с большей скоростью, чем валки (7). Происходит продольная вытяжка. Перед вытяжкой пленка предварительно нагревается валками (8), а также инфракрасным нагревателем (9). Для поперечной ориентации между наматывающим устройством (11) и тянущими валками (10) дополнительно устанавливается растягивающее устройство (рис 5.22).

Рис. 5.21. Технологическая схема производства пленки щелевым методом с охлаждением на вале: 1 – экструдер; 2 – формующая головка; 3 – охлаждающие валики; 4 – устройство для обрезки кромок; 5 – направляющий валок; 6 – толщиномер; 7, 10 – тянущее устройство; 8 – нагревательный валок; 9 – инфракрасный нагреватель; 11 – намоточное устройство
Рис. 5.23. Устройство клуппа: 1 – отверстие для крепления к движущейся цепи; 2 – корпус; 3 – упор-толкатель поворота язычка; 4 – язычок; 5 – вал; 6 – растягиваемая зажатая пленка; Р – сила сопротивления растяжению пленки (А – позиция язычка до, Б – после зажатия пленки)	Рис. 5.22. Принцип поперечной ориентации пленки: 1 – направляющие ширительной рамы; 2 – звездочки; 3 – цепи с клуппными захватами     Нагретая пленка захватывается за края специальными захватами-клуппами (рис 5.23), которые передвигаются по профильным направляющим ширительной рамы.

В последнее время важное промышленное значение приобрела процесс получения плоских пленок из полиолефинов (ПЭНД, ПП и ПЭВД) с охлаждением в воде, особенно фибриллированных нитей и ленточек для производства нетканных материалов и тканных полипропиленовых мешков.

Рис. 5.24. Схема агрегата для получения плоских пленок с охлаждением в воде: 1– экструдер; 2 – плоскощелевая головка; 3 – система направляющих валков; 4 – натяжные гуммированные валки; 5 – компенсатор натяга и направляющие валки; 6 – ванна с водой; 7 – намоточное устройство

На рис. 5.24 показана схема агрегата для получения плоских пленок с охлаждением в воде. В данной технологии важным технологическими параметрами являются скорость течения воды в ванне и расстояние между губками головки и зеркалом воды. Течение воды должно быть в ламинарном режиме, а расстояние должно регулироваться в узких пределах (5÷15 мм) и чаще всего должен быть равен примерно 10 мм. Изменение этого расстояния отражается не только на физико-механических свойствах, но на геометрических параметрах пленки.

Общий вид и схема экструзионной агрегатной линии производства листов показана на рис. 5.25.

Рис 5. 25. Общий вид и схема агрегатной линии для экструзии листов:

1 – экструдер; 2 – гладильно-полировальный каландр; 3 – рольганговый транспортер; 4 – тянущие валки; 5 – пила для продольной резки листа; 6 – ножницы для поперечной резки листа; 7 – укладчик

Агрегатные линии комплектуются также оборудованием:

♦ для подсушки, окрашивания и подогрева гранулированного сырья;

♦ пневмогрузчиками гранул;

♦ вентиляторами отсоса стружки при обрезке кромок;

♦ системами автоматического термостатирования зон экструдера,

головки, полировальных валков;

♦ приборами синхронизации частоты вращения соответствующих групп валков, для непрерывного контроля толщины листа (с радиоизотопным источником γ–излучения);

♦ устройствами для снятия статического электричества.

Для получения гофрированных листов в линии между гладильно-полировальными валками и

Рис. 5.26. Вспомогательные механизмы агрегата для производства гофрированных листов: а – станок продольной гофрировки; 1 - рама; 2 – формовочные плиты для получения продольных гофр; 3 – регулировочный механизм; 4 – дисковые пилы для обрезки кромок; б – станок поперечной гофрировки: 1 – верхний и 2 – нижний роликовые конвейеры; 3 – ролики верхнего конвейера; 4 - ролики нижнего конвейера; в – намоточный станок: 1 – тележка; 2 – намоточный барабан

тянущим устройством устанавливается механизм гофрирования. Листы можно получить с продольной или поперечной волной. На рис 5.26показаны механизмы гофрирования. Продольная гофрировка ведется с помощью формовочных плит (рис 5.26а). Поперечная гофрировка осуществляется двумя роликовыми конвейерами (рис 5.26б). При получении листа с поперечной гофрировкой вместо укладчика устанавливают намоточное устройство (рис 5.26в).