Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 6)

Внешний слой определяет прочностные свойства материала и защищает продукт от внешнего воздействия. Он должен быть термостойким и не размягчаться в условиях термической сварки при формировании шва. В качестве таких слоев могут быть использованы двуосно-ориентированная полипропиленовая пленка (БОПП) с термосварным покрытием, полиамиды, различные виды бумаги и фольги, защищенные лаковым покрытием.

Средний слой осуществляет дополнительную защиту от отрицательного влияния внешней среды и/или увеличивает прочностные свойства упаковки. В качестве этого слоя используют фольгу, пленку на основе сополимера винилиденхлорида и винилхлорида (ВДВХ), полиэтилентерефталатную (ПЭТФ) или полиамидную (ПА) пленки, а также некоторые виды бумажных материалов.

Внутренний слой предназначен защитить продукт от контакта с внешним слоем упаковки и, главное, обеспечить возможность герметизации упаковки при термической сварке. Чаще всего для этих целей используют следующие полимеры: полиэтилен высокого давления (ПЭВД), полиэтилен низкого давления (ПЭНД), линейный полиэтилен высокого давления (ЛПЭВД и другие.

Трехслойный материал, состоящий из полимера, бумаги и фольги, наиболее часто изготавливаются в трех вариантах: в первом осуществляется последовательное чередование слоев бумага – фольга – полимер (чаще всего ПЭВД), а во втором: фольга – бумага – полимер, в третьем: фольга– полимер – бумага.

2.3.2. Фольга - бумага - полимер

Этот вариант не может осуществить надежную защиту продукта, чувствительного к воздействию окружающего воздуха или продуктов, содержащих большое количество ароматических веществ. В сочетании «фольга-бумага-полимер» внешняя среда легко сообщается с содержимым упаковки из-за проникновения ароматических веществ через слой ПЭВД, который является достаточно проницаемым материалом, к слою бумаги, а затем по неплотностям ее волокнистой структуры выходит через торцевую часть упаковки в окружающую среду. И наоборот: воздух из окружающей среды через торцевую часть упаковки проходит в слой бумаги и оттуда через полиэтиленовую пленку - к продукту, подвергая его окислительному воздействию и быстрой порче, что особенно свойственно молочной продукции. При этом фольга практически не участвует в процессе защиты продукта.

2.3.3. Бумага - фольга - полимер

Это сочетание практически свободно от вышеуказанных недостатков, поскольку ароматические вещества, проходящие через внутренний слой (полимер) или воздух – через внешний слой (бумага), встречают на своем пути средний фольгированный слой, который является надежной защитой и хорошо изолирует продукт от воздействия внешней среды.

Широко используются и двухслойные комбинированные материалы, например полимер – бумага, полимер – полимер. К сожалению, они не дают надежной защиты от проникновения воздуха извне и испарения ароматических веществ из продукта, поэтому срок годности продукта в такой упаковке будет меньше, чем в вышеуказанном примере.

2.3.4. Фольга - полимер - бумага

В данной комбинации материалов внешний слой фольги будет защищать продукт от внешних воздействий. Средний слой – полимер дополнительно защищает продукт от внешних воздействий: света, газов, влаги. Бумага защищает продукт от внешних слоев упаковки, [8].

2.4. Оборудование для производства кашированных материалов.

От способа производства полимерных пленок зависят многие их свойства, в особенности физико-механические, технологические, а также экономические показатели. Существуют следующие промышленные методы изготовления полимерных пленок: экструзия расплава полимера, полив раствора полимера на полированную металлическую поверхность, прессование и другие.

Экструзия – метод формования изделий или полуфабрикатов неограниченной длины в экструдере продавливанием расплава полимера через формующую головку с каналами необходимого профиля, [5].

Экструзионное каширование - это процесс совмещения нескольких материалов посредством расплава полимера. Процесс каширования осуществляют на линиях экструзионного ламинирования, оснащенных дополнительным размотчиком второго материала, который подается в узел ламинирования на охлаждаемый барабан. Расплав полимера из фильеры экструдера в этом случае наносится между двумя совмещенными материалами.

Посредством экструзионного каширования получают комбинированные пленочные материалы, такие как БОПП/ПЭ/А1/ПЭ, AI/ПЭ/бумага, AI/ПЭ/картон, ПЭ/А1/ПЭ/картон, ПЭТФ/ПЭ/А1/ПЭ и др. Все эти материалы могут быть получены с нанесением межслойной цветной печати.

Необходимо отметить, что основной задачей при осуществлении технологических процессов экструзионного ламинирования и каширования является получение хорошей адгезии покрытия к субстрату, что особенно важно при нанесении покрытий из ПЭНП:

• ПЭНП - неполярный полимер и не образует связей с полярными поверхностями;

• термоокисление расплава ПЭНП на выходе их фильеры приводит к образованию полярных групп на поверхности покрытия, что улучшает его адгезию к субстрату;

• предварительная обработка поверхности основы коронным разрядом, УФ излучением, озоном и т.п., увеличивает межслойную адгезионную прочность, что позволяет снизить температуру экструзии и уменьшить расстояние от фильеры до валков ламинатора.

Дополнительная обработка основы, позволяющая образовать химические связи, повышает межслойную адгезионную прочность. Так, например, нанесение на ПЭТФ-пленку 3 - 5% спиртового или водноспиртового раствора полиэтиленимина или двухкомпонентной полиуретановой системы увеличивает адгезию между ПЭНП и ПЭТФ в 6 -10 раз.

При использовании ПП в качестве материала для покрытий, наносимых экструзией, отмечены повышенная по сравнению с ПЭНП термостойкость, стойкость к истиранию, жирам и маслам, снижению газо- и паропроницаемости, лучшая устойчивость к образованию микротрещин под нагрузкой. Скорость нанесения покрытия может достигать 300 - 400 м/мин. при толщине 10 - 30 г/м².

Многослойные и комбинированные пленочные материалы, полученные способом экструзионного каширования нашли широкое применение при упаковке различных пищевых продуктов (масла и маргарина, мороженого, макаронных и кондитерских изделий, пищевых концентратов и многого другого).

Использование нового оборудования, совершенствование технологического процесса, применение новых полимерных материалов (сополимеров, иономеров и др.) открывают новые перспективы в использовании МПМ и КПМ, полученных способом экструзионного каширования для упаковки разнообразных пищевых продуктов, [И5].

2.4.1. Схема установки для получения многослойного кашированного материала.

Рис. 2.11. Схема установки для получения кашированной фольги:

1. размоточное устройство;

2. прижимной валик;

3. экструдер со щелевой фильерой (ламинатор);

4. охлаждающий вал;

5. намоточное устройство

С двух размоточных устройств 1 разматывается бумага и фольга. В узле соединения материалов 3 между бумагой и фольгой из плоскощелевой головки экструдера наносится расплавленный полиэтилен, соединенные материалы проходят между прижимным валом 2 и охлаждающим валом 4. Полученный многослойный материал бумага-полиэтилен-фольга сматывается в рулон 5.

2.4.2. Принцип действия узла ламинатора

Порошок или гранулят затягивается из бункера постоянно вращающимся шнеком

При движении по нагреваемому цилиндру масса расплавляется и хорошо перемешивается. При перемешивании выделяется еще теплота.

Затем пластичная масса проталкивается с большим давлением через обогреваемый

Однако окончательную форму продукция получает далее в калибровочном устройстве.

Устройство тянет охлажденный профиль из резервуара и калибратора. Движущаяся пила обрезает профиль по длине.

Укладка организована затем, чтобы уложить профиль на поддоны.

В водяном резервуаре происходит сильное охлаждение профиля. На конце резервуара находится для осушения профиля шайба с отсосом.

Тестообразная масса поступает в охлаждаемый водой калибратор, где определяется конечная форма профиля. Вакуумные шлицы служат полному прилеганию профиля в калибре, [И1].

2.4.3. Требования к установке

Современная экструзионная установка, обеспечивающая производство пленки высокого качества, должна отвечать следующим техническим требованиям.

1. Высокопроизводительные прессы с барьерными шнеками, позволяющие работать на разных типах материалов, включая вторичное сырье и сложные добавки. Соотношение длины шнека к его диаметру должно быть не менее 30/1.

2. Головка со спиральными раздатчиками (не менее шести заходов), обеспечивающими равномерное "размазывание" расплава перед выходом через формующий инструмент. Наиболее прогрессивная геометрия течения расплава, обеспечивающая несмешивание слоев - технология Battenfeld. Она предполагает одновременное схождение в одной точке трех потоков полимера и сокращенный путь прохождения расплава к выходу из головки.

3. Двухщелевые обдувочные кольца тангенциального типа для улучшенного распределения вихревых потоков воздуха. Кольца должны иметь стабилизирующие каркасы в зоне стеклования для обеспечения хорошего качества поверхности пленки.

4. Внутренняя система охлаждения рукава с компьютерным управлением, обеспечивающая дополнительное охлаждение продукта, повышающая производительность оборудования и препятствующая слипанию толстых пленок.

5. Система управления разнотолщинностью на термоболтах, позволяющая автоматически добиваться идеальной разнотолщинности (до +/-3 %) при помощи нагрева зон головки по сигналу от бесконтактного сканирующего датчика, расположенного в верхней части корзины.

6. Подвижная корзина с полиамидными роликами, не наносящими пленке механических повреждений. Корзина должна двигаться вдоль вертикальной оси, максимально приближаясь к зоне кристаллизации при смене рецептур полиолефинов.

7. Обводные валы с принудительным вращением и системой тензометрии, обеспечивающей одинаковое натяжение пленки по всему пути ее прохождения. Более половины всех валов - разгонные, для дополнительного разглаживания пленки.

8. Вращающаяся башня с осциллирующими турбо-валами или узел вращения на головке, необходимые для "размазывания" разнотолщинности.

9. Намотчики конструктивного исполнения "спина к спине" с узлом отбора кромки и возможностью варьировать типы намотки. Намотчик должен быть центрального типа с револьверным способом смены шпули. Все это обеспечит идеальную намотку рулона с минимальными отклонениями по кромке.

10. Полностью автоматическая система управления линией, позволяющая эксплуатировать машину одному оператору при минимальном участии в технологическом процессе. Система управления должна контролировать гравиметрические дозаторы с автозагрузчиками, бустерные насосы подачи расплава, датчики давления расплава, контроллеры автоподдува рукава и системы внутреннего охлаждения, датчики управления разнотолщинностью, управление стабилизирующей корзиной, управление частотой вращения шнеков и коэффициентом раздува, управление термоболтами и устройством равнения полотна, регулировку натяжения, управление намотчиками и отрезными ножами, управление промежуточными тянущими, устройствами отбора кромки и т. д.

Если оборудование производителя в чем-то не соответствует вышеперечисленным требованиям, спросите, какие узлы или устройства компенсируют их отсутствие.
После изготовления пленка является в большинстве случаев лишь полуфабрикатом, который требует дальнейшей обработки, в частности, запечатки на флексографской машине, [И2].

Глава 3. Теоретические основы адгезии и экспериментальные методы определения адгезионной прочности

3.1. Теории адгезии

Адгезией (или прилипанием) называют сцепление двух приведенных в контакт поверхностей различных по своей природе материалов. При склеивании поверхностей различных полимерных тел возникают связи, природа которых может быть различной. Возникновение связей между склеиваемыми или свариваемыми поверхностями происходит во времени и определяется механизмом адгезии. В процессе склеивания двух полимерных поверхностей с течением времени происходит увеличение истинной поверхности контакта и числа связей, соединяющих контактируемые поверхности. Связи, обеспечивающие адгезию полимерного тела с другим (полимерным, металлическим и т. д.) телом, могут быть обусловлены как межмолекулярным взаимодействием, так и силами главных химических валентностей.

После приведения тела в контакт одновременно начинают развиваться три процесса: увеличение размеров истинной поверхности контакта, диффузия и возникновение адгезионных связей. Увеличение истинной поверхности контакта может происходить в силу ряда различных причин таких, как затекание одного тела, находящегося в жидком состоянии, в поры и микродефекты другого, развитие высокоэластической или вынужденноэластической деформации.

В общем виде адгезионная прочность A_d (оцениваемая удельной работой адгезионного разрушения склейки) выразится в виде:

,

где U_i — энергия одной адгезионной связи i-го типа; n_ti — число связей i-гo типа на единицу поверхности, установившееся ко времени начала разрушения.

Предложено несколько теорий адгезии. Вокруг них было много спо­ров, связанных, вероятно, с переоценкой их достоинств. В боль­шинстве теорий рассматривается образование адгезионной связи. Хотя в каждой теории утверждается, что она объясняет явление ад­гезии, в действительности же любая из предложенных теорий имеет де­ло лишь с одним определенным аспектом сложного явления. Таким образом, объединенная теория была бы более корректной и полезной. В настоящее время известны механическая теория, адсорбционная, электрическая, диффузионная, химическая, релаксационная теория адгезии, а также некоторые другие концепции, по-разному трактующие механизм адгезии.

Характеристики

Список файлов ВКР