Введение к работе
ЪЪ2>
Актуальность темы. В структуре распределения затрат «сквозного» кинематографического процесса основное место занимают рулонные (погонажные) кино-, фото - и магнитные материалы на полимерной основе: качество кино- и фотоизображения по параметрам «четкость» и «резкость» до сих пор лучше современных цифровых методов записи и воспроизведения изображения при учёте соотношения не только цены и качества используемых носителей изображения, но и оборудования для его записи, воспроизведения и демонстрации.
Преимущественно основа кино- и фотоплёнок изготавливается го полиэтилентерефталата (ПЭТФ), хотя ещё сохранилось довольно значительное потребление кинофотоплёнок из триацетатцеллюлозы. ПЭТФ ранее в большей степени применялся в качестве основы магнитных носителей информации для записи и хранения сигналов звука и видеоизображения.
Для формования плёнок го ПЭТФ используют методы плоскощелевой и круглощелевой экструзии.
ГТпринцип получения ориентированной плёнки при экструзии через круглощелевую фильеру подобен плоскощелевому способу, но имеет некоторые технические особенности, позволяющие уменьшить габаритные размеры оборудования, упростить настройку технологических режимов, тем самым добиться необходимого качества продукции при одновременном увеличении производительности.
Основными регулируемыми параметрами при производстве ориентированных плёнок являются ширина, толщина, величины продольной и поперечной ориентации в комплексе с основными физико-химическими показателями полимера, определяемыми его маркой. Наиболее трудно реализуемым является регулирование параметров ориентации при сохранении других показателей качества в допустимых пределах.
Управление параметрами ориентации плёнок сводится к двум основным стадиям:
- предварительному выбору формующего инструмента на стадии
подготовки предполагаемого к производству типоразмера ориентированной
плёнки;
- непосредственному регулированию величины ориентации в процессе
производства плёнки.
Наиболее значимой является первая из названных стадия, так как геометрические параметры экструзионной головки (диаметр, ширина зазора щели) влияют на ориентацию в большей мере, чем зто возможно непосредственного в производстве. Установлено, что величину поперечной ориентации, по крайней мере при производстве полиэтиленовых плёнок, можно регулировать изменением скорости и температуры кристаллизации не более чем на 20 %, а при подборе геометрических размеров экструзионной головки в очень широких пределах, ограниченнШ»^л^^^тщионаяьным11 размерами экструзионной линии и ассортиментам вьпища^^^енки.
При расширении «ассортимента» (т.е. количества «типоразмеров») ориентированных плёнок наиболее значимым недостатком конструкции существующего широко распространённого формующего инструмента является отсутствие возможности быстрой перенастройки на другой «типоразмер» пленки с сохранением всех необходимых показателей её качества
Вариатом конструкции, удовлетворяющим таким условиям, может быть совмещение (объединение) основных функционально составных элементов, в частности, объединение в один функционально составной узел формующей головки и обдувочного кольца.
При производстве ориентированной плёнки (и не только) применение универсального формующего инструмента предлагаемой конструкции и различных способов работы с ним даёт преимущества, обусловливающие сокращение эксплуатационных и сырьевых затрат при сохранении в допустимых пределах основных показателей качества выпускаемой плёнки Это ведёт к снижепию стоимости производимой Гфодукции и к увеличению её конкурентоспособности на «рынке».
Обоснование выбора объектов исследования.
Объектами настоящего исследования являются биаксиально ориентированные плёнки: ПЭТФ главным образом как носитель информации - подложка (основа) для «регистрирующих» материалов; полиэтиленовая (ПЭ) термоусадочная, широко использ>емая в качестве упаковочной в самых разнообразных производствах - от штучной и групповой упаковки бутылок и банок до изделий металлообрабатывающей и машиностроительной индустрии
Логической основой такого, на первый взгляд, необычного выбора объекта сравнительного изучения, является целесообразность создания небольших «производств», соответствующих формам малого и среднего промышленного «бизнеса», в которых возможна реализация формования столь различных по природе и применению материалов с использованием одного и того же оборудования и инструмента. Целесообразность состоит также в общих фундаментальных физических процессах, лежащих в основе рассматриваемых технологий.
Целью диссертационной работы является поиск и обоснование универсальных технологических и конструктивных решений, позволяющих обеспечивать воспроизводимость необходимых физико-механических свойств широкого ассортимента ориентированных и неориентированных плёнок
Для достижения цели диссертационной работы были поставлены и решены следующие задачи:
- установление влияния конструктивных и эксплуатационных
характеристик экструзионного оборудования на показатели качества
получаемых плёнок;
- обоснование и подбор методов определения степени ориентации
полимерных плёнок;
- установление характеристик технологических параметров получения
ориентированных ПЭ и ПЭТФ плёнок;
- 'изучение влияния конструктивных параметров формующего
инструмента и технологических режимов на ориентационные свойства
полимерных плёнок;
- поиск путей улучшения конструкции формующего инструмента,
обеспечивающего необходимые показатели качества полимерных плёнок с
минимальными материальными затратами.
Научная новизна диссертации заключается в обосновании на основе
существующих фундаментальных данных о физико-химической природе
наиболее представительного полиэфира полиэтилентерефталата -
контструктивных параметров элементов экструзионных машин, в наибольшей степени определяющих основные физико-механические и экономические показатели качества плёнок, изготавливаемых методом круглощелевой экструзии:
биаксиальная ориентация достигается с помощью специально разработанного инструмента, обеспечивающего возможность одностадийной реализации ориентационной кристаллизации в вязкотекучем состоянии (расплаве) с получением более равномерных по изотропности и, соответственно, эффективнее и легче управляемых физико-химических параметров;
физико-химически детерминированная возможность реализации технических приёмов «удержания» и растяжения расплава при использовании одного универсального формующего инструмента применительно к существующим экструзионным линиям для изготовления широкого ассортимента плёнок различного назначения и размеров;
Установлено, что при круглощелевой «одновременной» плоскостной ориентации ГГЭТФ пленок степень вытяжки от 1,5 и выше уже достаточна для получения стабильных безусадочных высокопрочных систем.
Практическая значимость работы состоит в том, что на основе проведённых исследований разработан инструмент, позволяющий увеличить экономическую эффективность работы всего экструзионного оборудования: за счет исключения операций по остановке и пуску оборудования при переходе на другой типоразмер выпускаемой плёнки; сокращения регулировочных операций, предопределяющих воспроизводимость показателей качества готовой продукции; совместимости работы формующего инструмента с механизмом нереверсивного вращения и системой стабилизации температуры охлаждающего рукав воздуха.
Для количественного определения степени ориентированности ПЭТФ плёнок, что в свою очередь, определяет их основные физико-механические показатели, обоснован и применен способ, аналогичный определению величины продольной и поперечной усадки ПЭ плёнок:
подобрано оборудование для определения степени
ориентированности ПЭТФ плёнок;
установлены режимы испытания образцов;
увеличение скорости и качества определения степени
ориентированности образцов плёнки позволяет сократить пусковой
перигл (время ямхота на номинальный режим производства) экетрузионной линии,
сокращение пусковою периода позволяет снизиіь количесіво отходов, утучпіая тем самым экономические показатели качества производимых плёнок Научные положения, выносимые на защиту:
исследования влияния технологических режимов формования полимерных плёнок на их ориентационные свойства;
оборудование для исследования технологических режимов получения ориентированных пленок;
конструкция «универсального» формующего инструмента,
позволяющая получать ориентированные ПЭ и ПЭТФ пленки
Структура и объём работы. Диссертация состоит из введения, пяти
глав, заключения с выводами и списка литературы. Она изложена на 81
страшщах машинного текста, включая 27 рисунков. 4 таблиц и список
литературы из 20 наименований.
