Исследование прочностных свойств упаковочных многослойных полимерных пленочных материалов, полученных методом каширования (1094723), страница 15
Текст из файла (страница 15)
Полученный материал представляет собой многослойную конструкцию, в которой можно выделить основные слои: ПП со слоем металлического покрытия, ПЭТФ, с нанесенной флексографическим способом многокрасочной печатью, а также слой адгезива. Таким образом, данная многослойная пленка содержит не три слоя, как может показаться на первый взгляд, а пять слоев. Однако слои печати и металлизации вносят малый вклад в прочностные свойства многослойной пленки на данном этапе изучения прочностных свойств МПМ.
Подготовка образцов многослойного материала также велась по аналогии с однослойными пленками с соблюдением тех же требований ГОСТ.
-
Результаты испытания на одноосное растяжение, полученные в данной дипломной работе, можно считать достоверными, так как испытание проводилось на высокоточном оборудовании в соответствии с ГОСТ. Использовалась универсальная испытательная машина EJA Tensile Tester фирмы Twing Albert с электронным блоком считывания данных.
-
Из полученных результатов испытаний на одноосное растяжение однослойных ПЭТ и ПП пленок видно, что оба исследованных пленочных материала имеют близкие прочностные свойства. ПЭТ пленка имеет более высокую прочность, а ПП – сильнее деформируется, что соответствует их назначению в составе многослойного материала.
-
В процессе испытаний кашированного материала на одноосное растяжение были получены следующие результаты: прочность многослойного материала многократно увеличивается по сравнению с однослойными пленками, и кроме того присутствует эффект упрочнения, составляющий 23% в машинном направлении и 18% - в поперечном. Анализ деформационных свойств так же показал изменение деформируемости материала по сравнению с теоретической на 143% и 109% в машинном и поперечном направлениях соответственно, что при наличии увеличения модуля упругости (11%- машинное направление, 14% - поперечное) свидетельствует об усилении прочностных свойств кашированного материала.
Такое поведение многослойного кашированного материала явно не связано с наличием тонкого слоя адгезива, а скорее всего обусловлено эффектом блокировки, упомянутом в разделе. Подробное рассмотрение этого явления требует детальных исследований прочности многослойных полимерных материалов с точки зрения механизма развития разрушения в вершинах микротрещин.
Анализируя свойство кашированных материалов упрочняться, можно сделать вывод о том, что для выполнения требований к многослойному материалу для производства мягкой тары нет необходимости в таком запасе прочности.
-
В процессе исследований была проведена оценка погрешности результатов, в ходе которой была подтверждена надежность полученных результатов. Большой разброс величины погрешности обусловлен малым количеством испытаний и неоднородностью пленочных материалов по длине и ширине.
-
Пути совершенствования конструирования многослойных материалов заключаются в уменьшении толщины индивидуальных слоев в многослойном материале и повышении качества процесса каширования. Именно применяя более применение нового более совершенного оборудования возможно производство кашированного материала из более тонких пленок. При этом достигается оптимизация запаса прочности в материале и уменьшение его стоимости.
-
Обобщая результаты проведенных исследований, а также на основании анализа статистики за три года, можно отметить широкие перспективы повышения качества многослойных пленочных материалов, получаемых методом каширования.
Приложение 1. Соответствие функций упаковки и предъявляемых к ней требований.
Функции упаковки | Требования к упаковке | |
Защитная |
| Теплостойкость, морозостойкость |
Герметичность | ||
Коррозионная стойкость | ||
Химическая стойкость | ||
Защита от пыли | ||
Сохранение массы | ||
Негорючесть | ||
Транспортная, хранения | Стабильность формы | |
Долговечность | ||
Ударная прочность | ||
Способность к амортизации ударов | ||
Прочность при сжатии | ||
Прочность при разрыве | ||
| Пригодность к штабелированию | |
Устойчивость при скольжении | ||
Унификация | ||
Эксплуатационная | Пригодность к автоматизированной обработке | |
Способность к групповой упаковке | ||
удобство в обращении | ||
Легкость открывания | ||
Способность повторно закрываться | ||
Маркетинговая | Экономия пространства | |
Экономия площади | ||
| Экономичность | |
Информационная | Предоставление рекламы | |
Предоставление информации | ||
Идентификационная способность | ||
Индивидуальные особенности | ||
| Экологическая | Гигиеничность |
Возможность повторного использования | ||
Экологичность | ||
Удобство утилизации |
Приложение 2. Свойства, придаваемые слоем многослойному материалу
Тип полимера Свойство МПМ | ПЭНП | ПЭВП | ПП | ПВХ | ПВДХ | ПЭТ | ПА |
Способность к термической сварке | Х | Х | Х | Х | Х | ||
Способность воспринимать цветную печать | Х | Х | Х | Х | |||
Прозрачность, жесткость | Х | Х | Х | Х | |||
Газонепроницаемость | Х | Х | Х | Х | |||
Влагопаронепроницаемость | Х | Х | Х | Х | Х | Х | |
Термостойкость | Х | Х | Х | Х | |||
Морозостойкость | Х | Х | Х | Х | Х | ||
Жиростойкость | Х | Х | Х | Х |
Приложение 3. Характеристики некоторых МПМ.
Структура МПМ | Толщины слоев, мкм | Усилие расслаивания, Н |
ПА/ПЭНП | 20/50 | 25 |
ПА/ПЭНП | 40/100 | 45 |
ПА/ПЭНП | 70/100 | 65 |
ПА/ПЭНП | 70/150 | 38 |
ПА/Ион | 25/50 | 25 |
ОПА/ПЭНП | 15/50 | 45 |
ОПА/ПП | 30/50 | 33 |
ОПЭТФ/ПЭНП | 12/50 | 30 |
ОПЭТФ/СЭВ | 12/50 | 35 |
ОПП/ПЭНП | 30/50 | 22 |
Приложение 4. Рекомендуемый температурный режим формования пленки для процесса экструзионного каширования.
Материал | Температура формования, °С |
ПЭВП | 160—200 |
ПЭНП | 140—170 |
ПП | 200—220 |
ПВХ (пласт.) | 170—200 |
ПВХ (непласт.) | 200—230 |
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
-
Адамович А.Г., Уржумцев Ю.С. Механика композиционных материалов. 1973, № 4.- 694с.
-
Аскадский А.А. Деформация полимеров. М.: Химия, 1973, 448с.
-
Берлин А.А., Васин В.Е. Основы адгезии полимеров. М.: Химия, 1974.- 392с.
-
Гуль В.Е., Дворецкая Н.М., Шапкина Л.Н. Исследование прочности двухслойных разнородных пленочных материалов. Механика полимеров, 1967, №5,с.833-839.
-
Гуль В.Е., Дворецкая Н.М., Попова Г.Г., Раевский В.Г. Об упрочнении комбинированных материалов. ДАН ССР, 1967, т.172,№3,с.637-640.
-
Гуль В.Е., Беляцкая О.Н. Пленочные полимерные материалы для упаковки пищевых продуктов. М.: Пищевая промышленность, 1968.-278с.
-
Гуль В.Е. Прочность полимеров. М.-Л.: Химия, 1964.-228с.
-
Гуль В.Е. Структура и прочность полимеров. М.: Химия, 1978.- 327с.
-
Гуль В.Е., Дьякова В.П. Физико-химические основы полимерных пленок. М.: Высшая школа, 1978, 279с.
-
Гуринович Л.Н., Коврига В.В., Лурьев Е.Г. Механические свойства и температуры переходов комбинированной полиимидной пленки. Механика композит. материалов, 1987, №1, с.136-142.
-
Ефремов Н.Ф. Тара и ее производство.- М.: Книга, 2001.-311с.
-
Каган Д.Ф., Кнебельман А.М. Комбинированные пленочные материалы, получаемые с помощью клеев и адгезивов.- М.: НИИТЭХИМ, 1976 г.
-
Каган Д.Ф., Гуль В.Е., Самарина Л. Д. Многослойные и комбинированные пленочные материалы.- М.: Химия, 1989.- 288с.
-
Каган Д.Ф. Многослойные рулонные пленочные материалы, получаемые экструзионным способом и кашированием.- М.: НИИТЭХИМ, 1976 г.
-
Каган Д.Ф., Кантор Л.А. В сб.: Физика прочности композиционных материалов. Л.: ЛИЯФ, 1973.- 264с.
-
Кауш Г. Разрушение полимеров. М.: Мир, 1981, 440с.
-
Коровина Е.А. «Оберточная» пластмасса. Обзор российского рынка гибкой упаковки // Пластикс. 2002, № 3, с.28-35.
-
Кристенсен Р. Введение в механику композитов. М.: Мир, 1982, 334с.
-
Малмейстер А.К., Тамуж В.П., Тетерc Г.А. Сопротивление жестких полимерных материалов. Изд. 2-е перераб. дополн. Рига: Зинатне, 1972.- 698 с.
-
Муравин Л.Г., Толмачева М.Н., Додонов А.М. Применение полимерных и комбинированных материалов для упаковки пищевых продуктов. М.: Агропромиздат, 1985.- 189с.
-
Нарисава И. Прочность полимерных материалов. М.: Химия, 1987, 400с.
-
Обрядчикова К.Н., Коврига В.В. Механика полимеров, 1972, №2, с. 257-260; Пласт. массы, 1969, № 11, с. 65-67.
-
Патрикеев Г.А., Савченко А.К., Шихов Г.Л. В кн.: Переработка пластмасс. М.: Химия,1966.
-
Патрикеев Г.А. и др. Пласт. массы, 1972, № 1, с. 54-56.
-
Прокофьева Т. Комбинированные и многослойные материалы // Сибирская упаковка и оборудование. 2002, № 9 (10), с.26.
-
Смышляев А. упаковочный фарватер // The Chemical Journal. 2002, №4, с.24-25.
-
Степнов М.Н.Статистические методы обработки результатов механических испытаний. Справочник. М.: Машиностроение, 1985, 232с.
-
Пленки полимерные. Метод испытания на растяжение. ГОСТ 14236-81.
-
Рекомендации по хранению ламинированных материалов // ROHM and HAAS. 2001.
-
Технологическая инструкция по кашированию пленочных и бумажных материалов на кашировальной машине Simplalam Bielloni // ОАО «Московский картонажно-полиграфический комбинат». 2002.