Технологические процессы приготовления плёнки

Технологические процессы приготовления плёнки

Каландрование включает подготовку сырья, формование и сматывание пленки в рулон. Главным оборудованием специальной линии производства пленки являются каландры. На каландровой линии (рис. 3.21), отдельные агрегаты которой можно варьировать, и комбинировать с другими, можно в сущности различить четыре стадии процесса: смешение,
пластикация, формование пленки, дополнительные обработка и сматывание в рулон.

Рис. 3.21. Схема каландровой линии:
I — скоростной смеситель; 2 — охлаждающий смеситель; 3 — закрытый резиносмеситель; 4 — вальцы; 5 — червячный фильтр; 6 — металлоискатель; 7 — каландр; 8 — приемные валки; 9 — тиснильное устройство; 10—охлаждающие валки; 11 —толщиномер; 12 — устройство для обрезки краев; 13 — намоточное устройство

Все четыре стадии имеют одинаковое значение для качества пленки и для производительности каландровой линии. Особенно важную роль играют при этом выбор и соблюдение оптимальной температуры и продолжительности обработки на каландре.

Смешение. Сырье в жидком и твердом состоянии, необходимое для изготовления пленки, различающееся вязкостью или зернистостью структуры, должно смешиваться '8 гомогенную массу.

Необходимо, чтобы составные части смеси, и в особенности применяемые в небольших концентрациях, равномерно распределялись в полимерной композиции. Особенно важно это для некоторых пигментов, так как от равномерного их распределения зависит интенсивность окраски смеси. Для равномерного диспергирования грубые и неравномерные агломераты некоторых пигментов перед смешением растирают с пластификатором на краскотерке. Готовая смесь должна представлять собой струеобразный агломерат, так называемую сухую смесь. Такое состояние, удобное для дальнейшей транспортировки и дозируемой загрузки агрегата, достигается путем смешения при температуре 100—140° С. Во избежание скатывания в комки при хранении и сгорании ПВХ вследствие накопления тепла смесь нужно охладить до 60° С.

Процесс смешения зависит от типа смесителя и состава смеси.

В тихоходных смесителях смешение начинается, как правило, с заполнения его ПВХ, стабилизатором, смазкой и пигментом. Введение ПВХ происходит через дозаторы (дозирующие устройства), а пигменты, стабилизаторы и смазки добавляются вручную. Добавление пластификатора происходит таким образом, чтобы не происходило скатывание в комочки, а вследствие этого и возможное ’’заедание” смесителя. При работе в лопастном смесителе основное количество (около 60%) пластификатора добавляется к началу смешения через дозирующее устройство, а остаток после того, как при смешении и подогревании температура достигнет 120° С. Смешение

продолжается при этой температуре до полной агломерации, при которой смешиваемый материал имеет крошащуюся структуру и сухой гриф. В отличие от обычной для Z-образной лопастной мешалки последовательность смешения и добавления пластификатора в барабанный центробежный смеситель можно программировать иначе. Смесь в зависимости от ее состава подогревается без пластификатора или только с незначительным количеством его (около 15% от всего задаваемого количества) до температуры 100—120° С. После достижения заданной температуры через сопла вводится основное количество пластификатора, а остаток (10—15%) — по окончании смешения.

Характерным для смешения в тихоходных смесителях является то, что температура в основном достигается подогревом смесителя. Тем самым возможно точное установление необходимой конечной температуры, однако равномерная температура не обеспечивается по всей массе вследствие плохой ее теплопроводности.

Процесс смешения в скоростных смесителях происходит таким образом, что сначала смесители' наполняются ПВХ, пигментами, стабилизаторами и смазками. По достижении под действием напряжений сдвига температуры, необходимой для того или иного состава смеси, добавляется дозированное количество пластификатора. Эта температура составляет от 90 до 100° Сив смесителях обычных размеров с загрузочной вместимостью 250 кг достигается за 3—5 мин. При добавлении холодного пластификатора температура в большинстве случаев немного снижается, однако за короткое время вновь поднимается благодаря увеличивающимся напряжениям сдвига (рис. 3.22).

В процессе смешения необходимо постоянно контролировать потребление мощности мотора смесителя и температуру смешиваемого материала во избежание перегрузки мотора и перегрева материала. По достижении предписанной технологией температуры в охлаждающий смеситель поступает агломерат правильной формы.

Полученной в смесителе горячей сухой смесью можно сразу же загружать следующий агрегат для пластикации. Этот агрегат в большинстве случаев имеет другую загрузочную вместимость и работает также непрерывно, поэтому необходимо некоторое промежуточное накопление смеси.

Чтобы при таком промежуточном хранении исключить уже названные последствия термической нагрузки, к так называемому горячему смесителю подключаются охлаждающие мешалки, в которых должно происходить охлаждение до температуры ниже 60° С. Так как охлаждение, обусловленное теплопроводностью, длится дольше, чем подогрев в скоростной мешалке, тихоходные охлаждающие мешалки, охлаждаемые холодной водой, изготовляются больших размеров, они могут принять 2—3 партии после смешения в ’’горячем” смесителе.

Весь процесс смешения проводится автоматически, причем программа заполнения, смешения с различными скоростями в зависимости от стадий, - дозировка пластификаторов и эвакуация воздуха проводятся по заданным температурным и временным режимам.

Пластикация. Для формирования пленки полученная порошкообразная смесь должна подводйться к каландру в состоянии, готовом к переработке и формованию (в пластическом состоянии). Превращение порошкообразной смеси в пластичную (вязкотекучую) массу — пластикация — происходит под воздействием тепла, напряжения сдвига и частично давления. Процесс, происходящий при температуре 160—180° С, называют пластификацией, или желированием. Из понятия ’’желирование” следует, что ПВХ в пластификаторе при высокой температуре набухает, образуя желе.

Для пластикации применяются различные машины, работающие прерывным или непрерывным способом. Любые машины должны обеспечйть хорошую пластикацию при щадящей термической нагрузке ПВХ. Как известно, при температуре выше температуры желирования ПВХ начинает разлагаться в возрастающей степени. Диапазон температуры текучести переходит непрерывно в диапазон разложения. Разложение сильно зависит от времени, и при более длительном воздействии температуры, еще лежащей в пределах температуры текучести, может наступить разложение. Чтобы в дальнейшем исключить разложение, которому противодействуют соответствующие термостабилизаторы, необходимо избегать при пластикации слишком длительного пребывания ПВХ при повышенной температуре.

Для прерывной пластикации применяют партионно работающие машины — закрытые резиносмесители, а также закрытый смеситель ’’Гелимат” (рис. 3.23). В зтих смесителях в закрытом резервуаре смесь подвергается интенсивному смешению и пластикации под воздействием тепла, возникающего при трении. Для достижения необходимых высоких напряжений сдвига смесь в закрытом резиносмесителе прижимается к роторам смесителя гидравлическим или пневматическим пуансоном, а в смесителе ’’Гелимат” — за счет вращения роторов с очень большой частотой. Продолжительность смешения наряду с конструкцией и способом действия отдельных смесителей зависит еще от вида и количества пластификатора, а также от типа ПВХ. При загрузке 40—80 кг смеси смешение длится от 1,5 до 5 мин. Пластицированная масса выбрасывается в виде большого комка, в большинстве случаев в виде сцепленных между собой комков. В такой форме масса не может загружаться непосредственно в каландр, поэтому на соответствующих устройствах ей придается специальная форма.

Смеситель для пластикации может приводиться в действие вручную, но в большинстве случаев он работает автоматически. Для автоматического способа работы задается продолжительность пластикации, установленная эмпирически; в большинстве случаев целесообразно за основу брать конечную температуру, полученную в результате предварительных опытов.

Для непрерывной пластикации применяются одно- и двухшнековые экструдеры, валковые, названные также планетарно-валковыми, экструдеры, и специальные одношнековые экструдеры или такие, которые работают по принципу комбинированных, непрерывно работающих закрытых смесителей. Общим для таких машин является то, что в рабочем цилиндре находится вращающийся шнек, являющийся смесительным и транспортирующим элементом. Эти машины непрерывно загружаются через загрузочную воронку и продавливают пластичный материал в формующую головку, из которой выходит заготовка, подходящая для загрузки в каландр, в виде жгута, ленты или кусков расчлененного жгута.

Особенно эффективны для желирования и пластикации двухшнековые экструдеры, прежде всего с различными шнеками для отдельных зон. Очень эффективными машинами являются смесители и планетарные валковые экструдеры.

Для непрерывно работающих пластицирующих машин можно точно установить определенные температурные режимы. Важным параметром при этом является продолжительность процесса. Она зависит от пропускной способности машины и составляет 1,5 и 3 мин. Подогрев происходит в основном за счет сдвига, зависящего от состава массы и различных параметров работы машины, и в меньшей степени от подогрева шнеков и цилиндров. Повышение температуры под действием напряжений сдвига прямо пропорционально частоте вращения шнека. Точно так же частота вращения шнека прямо пропорциональна пропускной способности машины. Следствием этого является изменение пропускной способности в зависимости,, от изменения потребности в массе для каландра.

Пропускная способность названных машин для пластикации в зависимости от типа составляет от 500 до 3000 кг/ч.

Вальцы представляют собой машины, на которых осуществляется пластикация в зазоре между двумя подогреваемыми вращающимися валками. Это самые старые машины для пластикации. В настоящее время они применяются в комбинации с другими машинами. Они необходимы при прерывной пластикации, а именно в промежутке между обработкой в закрытых резиносмесителях и на каландре.

При непрерывной пластикации, хотя и возможна непосредственная загрузка, часто выключают промежуточные вальцы, которые служат для удаления газа из массы и в качестве буфера для дальнейшей пластикации. Кроме того, на вальцах отходы в виде неразмельченных полосок кромок и рулонов с дефектом снова перерабатываются непосредственно в текущую продукцию.

Непрерывная работа вальцов обеспечивает постоянные термические условия для пластиката. При непрерывном способе работы смесь, идущая от пластицирующей машины, загружается вблизи одного края валка, а вблизи другого из ’’шкурки” вальцуемой смеси срезается полоса с помощью двух параллельных ножей и подается на каландр с помощью конвейера. Аксиальное движение пластиката на валке достигается за счет различной ширины зазора на краях и поддерживается за счет соответствующих поворотных приспособлений в форме лемеха и плуга. Чтобы ’’шкурка” вальцуемой смеси переходила на соответствующий валок, он должен или быстрее вращаться, или быть горячее, чем другой.

Разогрев материала может происходить через обогреваемые валки, но прежде всего вследствие напряжения, возникающего при вращении валков.

Напряжения сдвига зависят также от окружной скорости валков (фрикции) и от ширины зазора, так что тепловыделение также связано с пропускной способностью.

В конце линии пластикации находится червячный фильтрпресс, который применяется прежде всего тогда, когда нужно получить пленки, не содержащие пор, сгустков или инородных веществ. Такие пластикаты применяют, например, для получения покрытия с использованием стальной ленты. Под червячным фильтр-прессом понимают относительно короткий экструдер, имеющий сетчатую приставку с мелкими отверстиями.

При загрязнении сетки фильтр-пресса должны заменяться или очищаться, чтобы избежать нежелательного увеличения напряжений сдвига, а вместе с тем и повышения температуры.

Для удаления металлических включений, которые могут проходить через фильтр-пресс и привести к повреждению валков каландра, в большинстве случаев перед каландром встраивается прибор для поиска металла в потоке массы.

Следует еще раз указать на то, что существует множество машин для смешения и пластикации, а вместе с тем разнообразные линии подготовки массы. Поэтому едва ли найдется два одинаковых агрегата для изготовления пленок.

Современная линия подготовки массы для изготовления мягкой ПВХ-пленки включает скоростной двухстадийный смеситель, состоящий из горячего и холодного смесителей, прерывно или непрерывно работающую машину для пластикации, вальцы, червячный фильтр-пресс для специального ассортимента пленок, металлоискатель.
Эта линия, как уже упоминалось, состоит из отдельных машин, которые могут устанавливаться независимо друг от друга. Установка отдельных машин должна происходить таким образом, чтобы частично автоматическая работа и частично ручное обслуживание привели к получению качественной равномерной массы, готовой для загрузки. Для этого необходимо точно соблюдать параметры технологического процесса, а также обращать внимание на приведенную выше связь между пропускной способностью машины и подогревом массы.

содержание .. 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 ..