Исследование прочностных свойств упаковочных многослойных полимерных пленочных материалов, полученных методом каширования, страница 14

Квадрат этой величины σ называется дисперсией измерений. Таким образом по результатам измерений всегда вычисляется не σ, а ее приближенное значение S_n, которое, вообще говоря, тем ближе к σ, чем больше n.

Систематическая погрешность, как правило, указана в паспорте или на шкале прибора, а в простейших случаях может быть принята равной половине цены деления младшего разряда шкалы. Обычно (хотя, строго говоря, и неверно) суммарная погрешность определяется как корень квадратный из суммы квадратов случайной и систематической погрешностей:

(3.4.3.4)

Определенная согласно (3.4.3.4) величина Δx является абсолютной погрешностью. Относительная погрешность δ определяется по формуле 3.4.3.5:

(3.4.3.5)

и выражается, обычно, в процентах. Как видно, выражение (3.4.3.5) позволяет оценить величину погрешности по отношению к самой измеряемой величине.

В ходе испытаний на одноосное растяжение было проведено по 10 измерений для каждого из шести видов образцов однослойных и многослойного материалов. Все расчеты погрешностей были проведены в программе Microsoft Excel, по указанным выше формулам (табл. 3.4.3.1 и 3.4.3.2).

Максимальная величина погрешности не превышает 30%, что допустимо при измерениях подобного рода. Таким образом результат оценки погрешности подтверждает надежность данных, полученных в ходе испытаний.

Большой разброс величины погрешности обусловлен малым количеством испытаний и неоднородностью пленочных материалов по длине и ширине.

Таблица 3.4.3.1. Оценка погрешности измерений в машинном направлении.

Таблица 3.4.3.1. Оценка погрешности измерений в машинном направлении.

ОБЩИЕ ВЫВОДЫ ПО РАБОТЕ

1. Обзор рынка упаковки за последние годы демонстрирует, что мягкая тара является сегодня одним из наиболее распростра­ненных видов упаковки. Она широко используется для до­зирования, транспортировки, хранения продуктов расти­тельного и животного происхождения различной формы и агрегатного состояния: твердых, жидких, пастообразных, сыпучих и т.п.

2. Постоянно возрастающие требования к прочностным характеристикам, долговечности, а также другим эксплуатационным свойствам упаковки, заставляют совершенствовать известные способы их получения и искать новые возможности.

3. Производство тары и упаковки из многослойных пленочных материалов с возможностью сочетания различных полимерных и неполимерных слоев открывает перспективы целенаправленного проектирования и получения композиционных материалов нового класса с заранее прогнозируемым комплексом свойств.

За счет применения МПМ достигается опти­мальный для заданных целей уровень следующих свойств: проч­ности при разрыве, удлинения при растяжении, стойкости к про­колу, надрыву, раздиру; непроницаемости для водяного пара, воды, газов, ароматических веществ, масел и жиров, УФ-излучения; термических свойств — диапазона рабочих температур, усадки при повышенных температурах; перерабатываемости — хорошей термосвариваемости, возможности нанесения печати, термоформования, способности перерабатываться на различных фасовочно-упаковочных автоматах.

Использование для упаковки оптимально сконструированных МПМ не только гарантирует сохранение качества и предотвращение потерь продуктов, но и способствует коренному совершенство­ванию технологического процесса расфасовки и упаковки, обес­печивает более рациональное хранение и транспортирование продуктов, уменьшает естественную убыль продуктов, сокраща­ет расход упаковочных материалов.

1. Высокая эффективность применения полимерных пленочных ма­териалов практически во всех отраслях народного хозяйства, возможность с их помощью решать многие задачи технического прогресса предопределили постоянно растущий спрос на многослойные полимерные пленочные материалы и высокие темпы развития их производства. Однослойные пленки, несмотря на широкий ассортимент полимеров, имеют ограниченные области применения. Использование МПМ позволяет преодолеть эти ограничения.

Широкая сырьевая база, сочетание ценных физико-механических, электрических и химических свойств, от­носительно низкая стоимость явились благоприятными технико-экономическими предпосылками для быстрого развития произ­водства пленок из ПЭ, ПП и их модификаций. Слои из этих полимеров при производстве МПМ обеспечивают технологичность мягкой тары, так как обладают хорошей свариваемостью.

Полиэфирные пленки обладают высокими прочностными показателями. В МПМ эти материалы образуют несущий слой, обеспечивающий необходимую прочность при производстве многослойных пленок и увеличивающий надежность мягкой тары.

Для повышения герметичности МПМ используют металлизированные пленки.

Таким образом, необходимо минимум три основных слоя, обеспечивающих прочность, герметичность и технологичность МПМ как упаковочного материала.

1. Многообразие многослойных пленочных мате­риалов, широкий ассортимент входящих в их состав компонентов, а также постоянная тенденция к снижению их стоимости предопределили появление и развитие различных технологических процессов их получения. Одни из этих процессов универсальны, другие— специфичны для определенных комбинаций субстратов некоторые способы требуют создания специального оборудования и использования сложных методов обработки соединяемых поверх­ностей. Из этих способов основными являются следующие: нанесение покрытий из растворов и суспензий; соэкструзия; экструзионное ламинирование; получение многослойных и комбинированных материалов каландровым методом; каширование и др. Следует отметить, что способ получения комбинированных пле­нок, последовательность соединения слоев и структура каждого из них оказывают существенное влияние на свойства материала.

Приведенные примеры получения МПМ и КПМ подчеркивают перспективность направления реализации уникального комплекса свойств полимеров при создании МПМ и намечают пути придания заранее заданных свойств.

Выбор способа получения зависит от физического состояния композиции, подлежащей нанесению на субстрат, и структуры МПМ.

Анализ условий образования надмолекуляр­ных структур позволяет определить воздействия, способствую­щие возникновению и сохранению оптимальной надмолекуляр­ной структуры той формы и степени упорядоченности, которые обеспечивают эксплуатационные свойства пленок, необходимые для конкретного применения.

Формирование требуемой надмолекулярной структуры мо­жет быть достигнуто за счет следующих приемов: обоснованно­го выбора способа получения полимера или сополимеризации, приводящей к нарушению регулярности строения цепи макро­молекулы за счет введения второго мономера; подбора раство­рителя введения пластификатора, а также составления смесей полимеров; регулирования температурного режима при пере­работке и ориентации.

1. В настоящее время метод каширования является самым перспективным направлением в создании полимерных пленочных материалов в условиях полиграфических предприятий. Благодаря особенностям технологии методом каширования позволяет получать качественную межслойную печать на МПМ для производства гибкой упаковки.

2. Установлено, что в линейной области деформаций механические свойства пленочного композита аддитивны свойствам составляющих его слоев, если эти слои имеют близкие значения коэффициента Пуассона. Эффективный модуль упругости может быть рассчитан по правилу фаз.

В то же время показано, что предельные характеристики деформационно-прочностных свойств МПМ (прочность при растяжении и относительное удлинение при разрыве) не аддитивны соответствующим свойствам индивидуальных слоев и правилу фаз не подчиняются. Обнаружен эффект самоупрочнения МПМ, который объясняют блокировкой опасных дефектов одного слоя бездефектными участками соседних слоев.

1. Для практического подтверждения существования эффекта самоупрочнения были изучены данные, собранные на ООО «Московский картонажно-полиграфический комбинат» за три года, отсортированы по степени надежности, и собраны в таблицы по типу полимеров.

Обзор результатов испытаний многослойных материалов, проведенных за три года показал наличие у них эффекта упрочнения, что подтвердило обоснованность более детальных исследований прочностных свойств кашированных материалов.

В данных, собранных на ООО «Московский картонажно-полиграфический комбинат» существует большой разброс коэффициентов усиления предела прочности и уменьшения относительного удлинения, что объясняется отсутствием грамотного технического руководства по работе на разрывной машине EJA Tensile Tester фирмы Twing Albert. Кроме неточностей измерений имеет место несовершенство технологического процесса каширования, так как используется несколько устаревшее оборудование.

1. В целях проверки изученной статистики были проведены исследования многослойного материала, полученного в условиях ООО «Московский картонажно-полиграфический комбинат».

Для испытаний были взяты две однослойных пленки: металлизированная ПП и предварительно запечатанная ПЭТФ, - которые впоследствии пошли на изготовление многослойной пленки. В соответствие с требованиями ГОСТ были подготовлены образцы этих пленок в машинном и поперечном направлении. Предварительно было произведено взвешивание обеих пленок и измерена их толщина.

Многослойный материал был получен кашированием металлизированной ПП и запечатанной флексографским способом ПЭТФ пленок на машине марки Simplalam фирмы Bielloni (Италия).