Способ получения плоских термоусаживающихся полимерных изделий

 

Испльзование: переработка пластмасс, в частности, производство радиационно-модифицированных термоусаживающихся изделий плоского типа. Сущность изобретения: получают заготовку соэкструзией двух полимеров, охлаждают. Затем подвергают облучению пучком ускоренных электронов под углом заготовки к оси пучка электронов, равным 15 - 60^o, при максимальном пробеге электронов, в 1 - 4 раза превосходящем толщину обращенного к пучку слоя полимерного изделия. Затем изделие ориентируют. 1 ил., 1 табл.

Изобретение относится к переработке пластмасс, в частности к производству радиационно-модифицированных термоусаживающихся изделий плоского типа (пленки, ленты и др.).

Известен способ получения термоусаживающейся пленки, включающий в себя экструзию расплава полимера, охлаждение, радиационное модифицирование путем облучения потоком ускоренных электронов с одновременной продольной ориентацией [1] Однако этот способ не может быть использован для получения двуслойной термоусаживающейся пленки, имеющей сшитую молекулярную структуру только в одном из слоев. Действительно при облучении двуслойной пленки по этому способу ускоренные электроны будут проходить насквозь через несколько петель пленки, пересекающей пучок электронов попеременно обращенной к нему каждой из сторон, что неизбежно приведет к одинаковому облучению каждого из слоев, а следовательно, к образованию сшитой структуры в каждом из них.

Наиболее близким техническим решением к изобретению является способ получения квазидвуслойной пленки, т.е. однослойной пленки с неравномерным распределением сшитой структуры по ее сечению [2] Пленка получается путем экструзии, охлаждения, облучения пучком ускоренных электронов, имеющих проникающую способность в 0,5-1,6 раза большую, чем ее толщина, в результате чего степень сшивания молекулярной стpуктуры в слоях, прилегающих к поверхности, обращенной к пучку, становится более 50% а в слоях, прилегающих к противоположной поверхности, менее 20% Далее пленку нагревают и ориентируют обычным способом. Такое распределение плотности сшивания молекул по толщине пленки достигается установкой над облучаемой пленкой алюминиевой фольги, которая играет роль фильтра поглощения, позволяющего "отсечь" восходящую часть кривой распределения дозы излучения вдоль пробега электронов и использовать только ее нисходящую часть ("хвост").

Недостатком этого способа является невозможность получения двуслойной термоусаживающейся пленки, состоящей из двух различных термопластов со сшитой структурой в одном из них, поскольку оба квазислоя сформированы облучением однослойной исходной пленки.

Недостатком этого способа является также то обстоятельство, что в указанном выше фильтре (алюминиевой фольге) поглощается большая часть исходной мощности пучка электронов.

Действительно из приведенного в патенте примера следует, что эквивалентная толщина алюминиевого фильтра по полиэтилену (Δ_ф.экв.) составляет: (Δ ф.экв.)= 0,39 0,975 мм где Δ_ал. 0,39 мм толщина алюминиевой фольги; ρ _ал. 2,7 г/см² плотность алюминия, Δ_пэ 0,400 мм; ρ _пэ 0,923 г/см² плотность полиэтилена), т.е. превышает толщину облучаемой полиэтиленовой пленки Δ_пэ в 2,4 раза Следовательно, поглощенная в фильтре мощность пучка электронов превысит 70% от его первоначальной мощности, т.е. процесс является низкоэффективным.

Технической задачей, на решение которой направлено изобретение, является обеспечение возможности получения двуслойных термоусаживающихся плоских изделий с заданной комбинацией термопластов по слоям и со сшитой молекулярной структурой в одном из слоев, а также значительное повышение производительности процесса.

Поставленная задача решается за счет того, что в заявленном способе в качестве исходного используется двуслойное плоское изделие с заданной комбинацией термопластов, которое подают в зону облучения под углом ϕ= 15-60^о к оси падающего на поверхность изделия пучка электронов, а проникающую способность (максимальный пробег электронов) выбирают в диапазоне 1-4 раза больше толщины обращенного к пуску слоя изделия. Это позволяет выбрать оптимальное соотношение: угол облучения/максимальный пробег электронов, при котором облучен практически будет только обращенный к пучку заданной толщины слой двуслойной пленки, при этом практически вся мощность пучка, падающего на поверхность изделия (а не 30% как в прототипе), будет поглощена в верхнем его слое, в то время как второй его слой остается необлученным или, если это необходимо, получает заданную (регулируемую) степень облучения.

Предложенный способ получения плоских термоусаживающихся изделий реализуется следующим образом (на примере получения термоусаживающегося листа).

В соответствии с приведенной схемой (см. чертеже) двуслойный лист получается на установке, включающей в себя два экструдера 1, работающих на одну смесительную головку 2, направляется в трехвалковый каландр 3, где он охлаждается и формуется, затем при помощи направляющих валков 4 и 5, размещенных на биологической защите 6 ускорителя электронов 7, проходит под развернутым в линию, перпендикулярную направлению движения листа, пучком электронов под углом ϕ15-60^о к его оси. Далее лист поступает в известного типа агрегат ориентации, включающий в себя нагревательную печь 8 и две пары валков, из которых входные 9 имеют пониженную скорость вращения по отношению к выходным 10 и, наконец, лист поступает на стандартное приемо-намоточное устройство 11, где наматывается на шпулю в бобину.

Ниже приводятся конкретные примеры осуществления заявленного способа.

Заявленный способ был осуществлен на радиационно-химической установке, которая аналогична приведенной на чертеже (позиция 7), включает в себя ускоритель электронов с регулируемыми параметрами (ток пучка и энергия электронов), снабженного развертывающим устройством пучка в "линию", и транспортирующее устройство, обеспечивающее перемещение плоского изделия (ленты) с регулируемой скоростью, перпендикулярно линии развертки пучка в процессе перемотки ее рулона на рулон. В качестве критерия применимости предлагаемого способа были выбраны величина гель-фракции термопластов каждого из слоев двуслойной ленты после облучения ее потоком ускоренных электронов в соответствии с предлагаемым способом.

Величина гель-фракции образцов определялась по стандартному методу как остаточный относительный вес образца (в) после его кипячения в ксилоле в течение 6 ч и последующей сушки в течение 12 ч.

В таблице приведены в результаты измерений величины гель-фракции образцов каждого из слоев облученной в различных режимах двуслойной ленты с разной толщиной слоев. В качестве термопласта первого слоя (обращенного к пучку электронов) использовалась композиция на основе полиэтилена низкого давления, в качестве второго композиция на основе сополимера этилена с винилацетатом. Из таблицы видно, что в зависимости от толщины 1-го слоя угол наклона ленты к оси электронного пучка и энергия ускоренных электронов могут быть выбраны такими, что при достаточно высоких значениях величины гель-фракции, а следовательно, высокой степени межмолекулярного сшивания термопласта в 1-м слое, во 2-м слое сшитая структура практически отсутствует, что свидетельствует о работоспособности предлагаемого в изобретении способа.

Выбранный диапазон изменения угла облучения является оптимальным. Действительно, согласно экспериментальным данным работы (3) при уменьшении угла падения в диапазоне от 90 до 0^о происходит смещение максимума кривой распределения поглощенной дозы к поверхности облучаемого плоского объекта, которое достигает оптимума при угле около 50^о (без изменения абсолютной величины самого максимума): дальнейшее уменьшение угла облучения приводит одновременно к смещению максимума и к снижению абсолютной его величины, а при угле около 15^о к полному его исчезновению (остается только экспоненциальный "хвост" распределения).

Использование изобретения позволит получить однослойный лист с указанным выше распределением сшитой и несшитой молекулярной структуры по его слоям в одностадийном непрерывном режиме, а также значительно (на 70%) повысить производительность процесса за счет повышения эффективности полного поглощения энергии, переносимой пучком в одном из слоев (без применения фильтра).

Формула изобретения

СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ПЛОСКИХ ТЕРМОУСАЖИВАЮЩИХСЯ ПОЛИМЕРНЫХ ИЗДЕЛИЙ экструзией заготовки расплава термопластичного полимера, охлаждением, облучением пучком ускоренных элкектронов и ориентацией, отличающийся тем, что заготовку получают соэкструзией двух полимеров, облучение осуществляют под углом заготовки к оси пучка электронов 15 60^o при максимальном пробеге электронов, в 1 4 раза превосходящему толщину обращенного к пучку слоя полимерного изделия.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3