Нанесение полимерных покрытий методом экструзии
Нанося расплав полимера методом экструзии через плоскоше - левую головку на различные подложки, получают комбинированные пленочные материалы. Подложкой, или основой, т. е. материалом, который покрывается расплавом полимера, могут служить пленка из другого термопласта, бумага, картон, алюминиевая фольга, ткани. Ниже рассматривается технология нанесения полимерных покрытий па полимерные пленки, т. е. получение комбинированных пленок, представляющих собой двух - или многослойные системы из различных полимерных пленок.
Производство комбинированных пленок представляет собой •один из способов модификации пленок, позволяющий получать материал с заданным комплексом свойств. Требования к материалу могут включать, например, сочетание высоких механических показателей одного полимера со способностью к сварке или термоформованию другого.
Принципиальная схема нанесения полимерных покрытий на полотно основы приведена на рис. 4.39. Основа с рулона 1 поступает на валок 2 предварительного подогрева и далее проходит гуммированный валок 3 н полированный барабан 6, охлаждаемый водой. Расплав из экструдера 4 через плоскощелевую головку 5 наносится на движущуюся основу. Гуммированный валок 3 создает давление, достаточное для оирессовывания покрытия на основе,- Пройдя систему направляющих валков 7, устройство для обрезания кромок 3, тянущие валки 9, полотно с нанесенным покрытием наматывается на рулон 10. Два валка— гуммированный прижимной 3 и металлический охлажда-
Рис. 4.39. Принципиальная схема нанесения полимерных покрытий: 1—рулон с пленкой-основой: 2 —-валок подогрева основы; 3 — гуммированный валок; 4- экструдер; .5 — плоскощелевая головка; в — охлаждающий валок. 7 — направляющие валки: 8 — устройство для обрезания кромок; 9 тянущие палки; 10 — рулон с готовой продукцией |
. |
ющий 5 — называют ламинатором, и весь процесс нанесения полимерных покрытий на основу часто называют ламинированием.
Наиболее распространенными полимерами для нанесения покрытия являются ПЭНГ1 с высоким значением ПТР и полиамиды; в качестве основы обычно используется полиэтилснтерефта - латлая пленка.
Рассмотрим наиболее существенные закономерности процесса нанесения покрытий на примере получения ламинированных полнэтилентерефталатных пленок. Основная задача при получении пленочного покрытия состоит в обеспечении адгезии покрытия к подложке. Адгезия покрытия к материалу подложки определяется природой полимеров, состоянием поверхности основы— наличием на ней микродефектов. В общем случае адгезия всегда выше, если полимер, образующий покрытие, и полимер подложки полярны. Полиэтилен—неполярный полимер и не образует связей с пйляриыми группами ПЭТФ. Но по выходе из головки экструдера в молекулах полиэтилена вследствие окисления образуются полярные группы, способствующие адгезии полиэтилена к полиэтилентерефталату. Чем ближе головка к поверхности подложки, тем лучше условия адгезии. Минимальное расстояние от головки до подложки достигается У-образной формой головки. Повышению адгезии полиэтилена к ПЭТФ способствует также специальная обработка поверхности полиэтилентерефталатной пленки коронным разрядом.
Принцип обработки поверхности пленки коронным разрядом заключается в прохождении пленки в электрическом поле электродов, к которым приложено переменное напряжение 18— 25 кВ с частотой 20—40 кГц. Под действием высокого напряжения происходит образование свободных радикалов и различных функциональных групп на поверхности пленки, увеличивающих адгезионную способность ПЭТФ. Для увеличения адгезии полиэтиленового покрытия к полиэтилентерефталатной пленке на последнюю может наноситься слой грунтовки, например раствор
Рис. 4 40. Технологическая схема получения ламннирозанной ПЭТФ-пленки: 1 — стеллаж для рулонов ПЭТФ-пленки; 2 — размоточное устройство: .? — установка для обработки пленки коронным разрядом; -/ - узел грунтования пленки и подсушки; 5 — ■сушильный барабан; п — валок для нанесения грунтовочного раствора. 7 — ванна для грунтовочного раствора: &, /;? — приборы непрерывного контроля толщины пленки: 9 — узе*. ламинировании; 10 — экструдер; //—охлаждающий валок; 12 — нож для обрезании кромок; /-/ — тянущие палки; /5 —установка напыления крахмала; 16 —* намоточное.•устройство; 11 — стеллаж для рулонов ламинированной пленки |
полиэтилена мина б изопропиловом спирте. Повышенная температура расплава и подогрев пленки-основы способствуют лучшему затеканию расплава полиэтилена в микродефекты основы. Наибольшая прочность адгезионного шва достигается при максимальном заполнении микродефектор на поверхности основы, что объясняется увеличением контактов между активными группами обоих материалов.
На рис. 4.40 приведена технологическая схема получения ламинированных полиэтнлентерёфталатных пленок. Пленка с размоточного устройства 2, пройдя группы направляющих и натяжных валков, поступает в установку коронного разряда 3, где проходит между электродами с напряжением 25 кВ. С установки коронного разряда пленка попадает па узел грунтования 4. Грунтование поверхности пленки заключается в нанесении на ее поверхность слоя грунтовки — 0,5%-го раствора по - лнэтиленамина в изопропиловом спирте. Нанесение грунтовочного раствора осуществляется с помощью специального валка б, на поверхности которого имеются ячейки глубиной 20 мкм, захватывающие грунтовочный раствор из ванны 7. Пленка прижимается к поверхности валка 6 двумя валками — нижним, гуммированным, и верхним, хромированным. Избыток грунтовки удаляется ножом. Подсушка пленки происходит на поверхности барабана 5, обогреваемого горячим воздухом с температурой 130 °С.
Подсушенная пленка, пройдя толщиномер 8, поступает в
узел ламинирования — ламинатор 9. Ламинатор состоит из экструдера 10, охлаждающего хромированного валка 11, прижимных гуммированного и хромированного валков и съемного гуммированного валка. Экструдер снабжен плоскощелевой головкой, из которой расплав полиэтилена, пройдя предварительно через фильтр, наносится на пленку. Покрытие охлаждается на валке 11, имеющем температуру 20 °С. Экструзия полиэтилена ведется в диапазоне 280—320 СС. Для получения качественного покрытия важное значение имеет расстояние от формующей щели до охлаждающего валка. Ламинированная пленка огибает охлаждающий валок и снимается с неги гуммированным валком.
Далее пленка поступает на обрезание кромок: по краям пленки образуются утолщения, поэтому примерно по 40 мм с каждого края обрезается с помощью дисковых ножей 12. Обрезанные кромки непрерывно отводятся через пневмопроводы в бункеры сбора кромок.
После обрезания кромок ламинированная пленка проходит группу натяжных валков, второй толщиномер 13, тянущие валки 14 и поступает в установку напыления крахмала 15. Крахмал напыляется на полиэтиленовую поверхность пленки для уменьшения слипаемости слоев в рулоне и снижения заряда статического электричества. После обработки крахмалом ламинированная пленка поступает на намоточное устройство 16.
Качество ламинированных пленок оценивается ио следующим показателям: стабильность размеров, внешний вид поверхности, раэнотолщинность покрытия, адгезия между слоями, отсутствие запаха, деформация пленок.
Ламинированные полиэтилентерефталатные пленки применяются в электротехнической промышленности, в легкой н пищевой промышленности как упаковочный материал, для покрытия документов и т. д.