Пленка полиэтиленовая
Свойства и назначение. Полиэтиленовая пленка не пропускает влагу и пары и поэтому является хорошим гидро- и пароизоляционным материалом. Для гидро- и пароизоляционных работ применяют пленку толщиной 0,20, 0,085 и 0,06 мм.
Полиэтиленовые пленки имеют перед традиционными битумными гидроизоляционными материалами преимущество в том, что они гнилостойки и не разрушаются бактериями. Кроме того, полиэтиленовые пленки значительно эластичнее и тоньше рубероида, пергамина, гидроизола и поэтому гидроизоляция из них хорошо сочетается с основным материалом конструкции.
Вследствие легкой свариваемости полиэтиленовых пленок упрощается стыкование полотен между собой. Соединяют швы такой пленки металлическим гладилом при температуре 90—130° через бумажную ленту. Пленки наклеивают на изолируемую поверхность по битумным или специальным пластмассовым мастикам.
Покрытие полиэтиленовой пленкой свежеуложенного бетона улучшает условия его твердения: уменьшая испарение влаги, оно обеспечивает резкое повышение прочности изделий и исключает потребность в дополнительном увлажнении бетонных изделий. Пленка, уложенная под бетон и поверх него, обеспечивает более полную гидратацию цемента.
Полиэтиленовые пленки толщиной 0,085—0,200 мм применяют для изоляции фундаментов от грунтовых вод. Такие пленки хорошо воспринимают напряжения, образующиеся при усадке фундамента. Известен успешный опыт использования в Средней Азии полиэтиленовой пленки для изоляции дна стенок оросительных каналов в целях уменьшения фильтрации воды через грунт.|
Почти полная прозрачность полиэтиленовой пленки позволяет применять ее вместо стекла при строительстве теплиц, причем для лучшей теплоизоляции рекомендуется обшивать рамы теплиц пленкой с двух сторон. Слой воздуха, находящийся между пленками, дополнительно изолирует теплицы от внешней среды. Помимо этого, полиэтиленовая пленка во много раз лучше, чем силикатное стекло, пропускает ультрафиолетовые лучи, способствуя интенсивному развитию растений.
При производстве строительных работ полиэтиленовая пленка используется для накрывания подмостей и лесов, что дает возможность вести наружные работы в дождливые и ветреные дни.
Полиэтиленовую пленку можно выпускать окрашенной в разные цвета, однако при интенсивной окраске прозрачность пленки снижается.
Большим недостатком полиэтиленовой пленки является ее быстрое старение, особенно при воздействии света. Кроме того, пленку могут портить грызуны, и ее требуется защищать в строительных конструкциях от доступа грызунов.
Для увеличения долговечности пленки, предназначенной для ответственных гидроизоляционных работ, в полиэтилен добавляют стабилизатор. Полиэтиленовые пленки, применяемые для нужд строительства, должны обладать размерами и физико-механическими свойствами, указанными в табл. 38.
Таблица 38. Размеры и физико-механические показатели полиэтиленовой пленки|
Сырье. Сырьем для изготовления полиэтиленовых пленок служит полиэтилен низкой плотности, а также стабилизаторы и красители.
В целях противодействия старению (окислению полиэтилена), особенно интенсивному при воздействии ультрафиолетовых лучей и при длительном нагревании, в полиэтилен добавляют стабилизаторы-антиокислители. Хорошим стабилизатором является газовая сажа, добавляемая в массу не более 2—3% от ее веса, поскольку пленка окрашивает изделия в черный цвет. Обычно при выработке пленок применяют аминовые стабилизаторы, добавляемые в массу в количестве 0,1 %.
Более распространенными стабилизаторами полиэтиленовых пленок строительного назначения являются фенил-α-нафтиламин (0,1%), дикрезилолпропан (0,2%), продукт конденсации стирола и фенола марки П-24 (до 0,4%). Хорошо способствует увеличению долговечности полиэтиленовых пленок наполнитель — каменноугольный пек.
Как упоминалось, полиэтиленовые пленки можно окрасить во многие цвета. Светоустойчивую окраску пленки создают минеральные пигменты, вводимые в количестве 1—3% от веса полиэтилена. К ним относят кроны свинцовые, оранжевые и желтые разных оттенков, кадмий лимонный и красный разных оттенков, окись хрома, крон цинковый, двуокись титана и пр. Красивую серебристую окраску придает пленке алюминиевая пудра (2—3%).
Производство полиэтиленовых пленок. Полиэтиленовые пленки вырабатывают по принципу непрерывной экструзии двумя способами. При первом способе полиэтиленовую массу выдавливают через головку экструдера в виде трубы большого диаметра и при выходе ее раздувают воздухом определенного давления до заданной толщины.| При втором способе полиэтиленовую массу выдавливают через плоскую щель, зазор которой и определяет толщину пленки. Второй метод не имеет пока широкого применения в практике нашего производства, но, как весьма перспективный, он детально рассмотрен ниже. Первой операцией в производстве пленок является гранулирование полиэтилена.
Описание метода введения красителей при изготовлении окрашенных пленок дано ниже. В процесс изготовления окрашенных пленок включается дополнительная операция приготовления концентрата красителя. Этот концентрат изготовляют на стальных вальцовках, имеющих различную скорость вращения валов для обеспечения тщательного перетирания и полной гомогенизации массы.
Краситель в количестве, необходимом для окраски всей данной партии полиэтилена, смешивают (вальцуют) на этих вальцовках с частью полиэтилена (обычно берут 10—20% от веса всего полиэтилена, окрашиваемого в данный цвет).
Полиэтилен смешивают с красителем на валках, имеющих фрикцию 1:1,2, при температуре валков 120—140°. При достижении полной однородности массы по цвету ее снимают в виде полотен толщиной 1—2 мм и после охлаждения нарезают узкими полосками, которые гранулируют обычным порядком. Полученный таким путем гранулированный цветной концентрат смешивают с гранулами неокрашенного полиэтилена в специальных барабанах, обеспечивающих равномерное смешивание в течение 15 мин.
При обработке в шнек-машине эта смесь окрашенных и неокрашенных гранул превращается в однородную по цвету массу. Для получения однородной по цвету пленки необходимо, чтобы гранулированный полиэтилен, как цветной, так и неокрашенный, имел одинаковые физико-механические свойства (особенно текучесть). Гранулы полиэтилена с разными показателями не дают при обработке на шнек-машине однородной массы.|
Производительность экструзии в значительной степени зависит от насыпного веса гранулированного полиэтилена; чем больше насыпной вес гранул, тем выше производительность экструдера. Поскольку наивысшим насыпным весом обладают гранулы шарообразной формы (544 г/л), применять их предпочтительнее.
Обработка полиэтилена на шнек-машине заключается в нагревании, расплавлении и перемешивании его до состояния гомогенной вязкой массы. Последнюю подают затем в экструзионную головку под необходимым давлением.
Качество работы шнек-машины в значительной мере зависит от конструкции шнека, подбора шага винтовых каналов и глубины их в разных зонах шнека и соблюдения температурного режима во всех зонах его работы.
Шаг винтовых каналов шнеков обычно равен диаметру шнека, а ширина гребня составляет 1/10 диаметра шнека. Степень сжатия, получаемая таким шнеком, колеблется от 1:3 до 1:5 в зависимости от вырабатываемого изделия. Длина шнека для переработки полиэтилена (рис. 79) обычно равна 15—18 его диаметрам.
(рис. 79) Шнек для переработки полиэтилена: 1 — зона подачи; 2 — зона сжатия; 3 — гомогенизирующая зона
Как отмечалось выше, основным методом производства полиэтиленовой пленки является метод экструзии массы в виде трубы (рукава) с последующим раздуванием ее до заданной толщины пленки. |При этом методе экструзионная головка может работать в трех положениях — горизонтальном, вертикальном с выходом пленки вверх и вертикальном с выходом пленки вниз. Диаметр раздуваемой трубы достигает 5 м на современных машинах, вырабатывающих пленку для гидроизоляции шоссе. Головка для экструзии труб применяется в данном случае при горизонтальной схеме выхода пленки. Опытным путем установлено, что вертикальная схема выхода пленки имеет несомненные преимущества перед горизонтальной, причем выход пленки вверх повышает производительность экструдера и позволяет получать пленки в большом диапазоне толщин.
На рис. 80 показана схема этого производства пленок методом вертикальной экструзии с верхним приемом пленки, а на рис. 81 — схема экструзионнои головки вертикального действия.
(рис. 80) Схема производства полиэтиленовой пленки методом раздувания с отводом вверх: 1 — намоточные валки; 2 — режущее устройство; 3 — направляющий валок; 4 — вытяжные валки; 5 — направляющие щеки; 6 — кольцо воздушного охлаждения; 7 — головка шнек-машины; 8 — рукав пленки; 9 — шланг подачи воздуха для охлаждения; 10 — регулировочный вентиль; 11 — шланг подачи воздуха для раздувания рукава; 12 — втулки для намотки пленки; 13 — воздуходувка; 14 — ресивер для воздуха
(рис. 81) Экструзионная головка для производства пленки: 1 — решетка; 2 — фильтрующая сетка; 3 — распределитель потока; 4 — дорн; 5 — формующее кольцо|
Для установки шнек-машины и всех других механизмов, работающих в производстве пленок, требуются прочные и жесткие железобетонные фундаменты, так как вибрация какого-либо узла машины неминуемо ухудшает качество пленки.
В производственном помещении не должно быть неуправляемых воздушных потоков (сквозняков и тепловых потоков от приборов отопления), поскольку они могут отрицательно влиять на стабильность технологического процесса, особенно в момент раздувания пленки. Относительная влажность в помещении требуется в пределах 80—100% для предохранения пленки от запыления.
Полиэтилен должен быть хорошо гранулированным, с максимальным насыпным весом до 550 г/л. Хорошая грануляция полиэтилена и его высокая сыпучесть обеспечивают равномерное поступление материала в шнек-машину без дополнительных механизмов (бункерных мешалок, шнековых дозаторов и пр.); она гарантирует равномерный захват гранул шнеком и полную однородность расплава.
Температурный режим на всей линии переработки полиэтилена нужно выдерживать строго, для чего на всех ее узлах должна быть установлена автоматическая регулировка температуры с точностью до 1°. Оптимальный температурный режим для полиэтилена с текучестью 2 г за 10 мин указан в табл. 39.
Таблица 39. Температурный режим при производстве пленок из полиэтилена текучестью в 2 г/10 мин
Вода, охлаждающая зоны цилиндра и шнек, должна иметь температуру не выше 40°.
Расплав полиэтилена, поступающий из шнек-машины (см. рис. 80) в формующую головку, имеет температуру 130—145°. В головке и на выходе из формующего кольца температура обычно составляет 145°.|
При больших скоростях экструзии (что всегда желательно) необходимо дополнительно охлаждать выходящий рукав 8 потоком воздуха. Для этого имеется кольцо воздушного охлаждения 6, надетое на конец экструзионной головки. В кольце имеется внутренний канал, подводящий охлаждающий воздух, подаваемый шлангами 9 от воздуходувки 13.
Выходящий из экструзионной головки пленочный рукав раздувается воздухом, подаваемым через дорн специальным шлангом 11 под давлением 0,02—0,03 ат. Постоянство и равномерность подачи воздуха контролируется дроссельным клапаном с манометром на линии подачи. Из-за неравномерной подачи воздуха пленка может получиться разной толщины. Специальное устройство (лабиринт) равномерно обдувает пленку по всему периметру. Равномерность обдувки обеспечивает кольцо, вращающееся вокруг рукава, выходящего из головки. Воздушная обдувка способствует получению пленки с равномерной толщиной. Кроме того, полное и равномерное охлаждение пленки предохраняет ее от слипания при дальнейшей обработке.
Ширину раздувания рукава регулируют подачей или выпуском воздуха. Более надежно контролирует толщину пленки автоматический регулятор впуска и выпуска воздуха, работающий с помощью фотоэлемента.
Как показала практика, диаметр раздутого «рукава» должен в 2,5—3 раза превышать диаметр кольцевого зазора экструзионной головки. Примерно эти же пределы должна иметь и степень продольной вытяжки, в результате чего пленка получается изотропной по своим свойствам.
Для герметизации раздуваемого «рукава» его верхний конец зажимают между двумя валками 4, которые одновременно выполняют функции тянущего устройства. Перед валками установлены направляющие щеки 5 для складывания раздутого рукава.|
Для обеспечения хорошего скольжения полиэтиленовой пленки и предохранения ее от механических повреждений поверхность направляющих щек покрыта мягкой ворсистой тканью типа плюша или бархата. Конструкция щек позволяет изменять угол их развода применительно к диаметру получаемого рукава при помощи винтовых тяг.
Расстояние между экструзионной головкой и тянущими валками рассчитывают таким образом, чтобы пленка за период своего прохождения этого расстояния успевала полностью и равномерно охладиться и не слипалась под давлением валков.
При расчете этого расстояния учитывают многочисленные условия: скорость экструзии, толщину пленки, условия ее охлаждения, марку применяемого полиэтилена и пр. В связи с этим вытяжные валки имеют устройство для разведения, позволяющее изменять их расстояние от экструзионной головки. Для этого один валок закреплен в подвижных подшипниках.
Нормально для охлаждения пленки толщиной 0,06 мм при температуре воздуха 20° достаточно 0,5 мин. Если охлаждение длится 0,3 мин, то пленка слипается и разъединить ее невозможно.
Валки покрывают резиной для более плотного их замыкания и предохранения пленки от механических повреждений. После тянущих валков пленка специальным валком 3 направляется на режущее устройство 2 для обрезки кромок рукава, поскольку в местах сгиба его пленка имеет пониженную механическую прочность.|
Кромки пленки обрезают обычно дисковыми ножами, причем рукав делят на два самостоятельных полотна. После обрезки кромок второй направляющий валок подает пленку на два намоточных валка 1, имеющих специальные втулки 12 для обеспечения правильности и равномерной намотки пленки в рулон.
Намоточные валы имеют самостоятельный привод для вращения и разъемные подшипники для замены намотанного рулона. При наматывании пленка должна иметь температуру не выше 60° во избежание слипания и деформации под действием тяговых усилий, возникающих при намотке рулона. Поэтому показанное в схеме положение намоточного устройства ниже уровня экструзионной головки очень рационально, так как удлиняется путь пленки и, следовательно, создается резерв времени для охлаждения ее до необходимой температуры.
При намотке рулона торцы рулона должны иметь гладкую и ровную поверхность, для чего применяют различные дополнительные регулирующие устройства.
Для получения широких пленок (до 1400 мм) делают продольную разрезку рукава по одной линии; однако, как указывалось выше, механическая прочность этой пленки будет неодинакова.
Производство плоских полиэтиленовых пленок методом экструзии через плоскую щель до момента выхода пленки из экструдера ничем, кроме температурного режима, не отличается от технологии получения пленок методом экструзии и раздувания пленочного рукава.| На рис. 82 показана схема производства пленки методом экструзии через плоскую щель.
(рис. 82) Схема производства полиэтиленовой пленки методом экструзии через плоскую щель: 1 — экструдер; 2 — щелевая головка; 3 — слив воды; 4 — решетка и металлическая сетка; 5—направляющий валок; 6 — охлаждающая ванна; 7 — регулятор зазора щели; 8 — ножи для обрезки кромок; 9 — тянущие валки; 10 — намоточное устройство
При этом методе толщина и ширина пленки определяются размерами плоского щелевого зазора экструзионной головки 2. Выдавливают плоскую пленку только вертикально вниз, что обусловлено технологией производства.
На рис. 83 изображена щелевая головка с регулятором зазора щели с помощью подвижной губы 3.
(рис. 83) Щелевая головка для экструзии пленок: 1 — корпус головки; 2 — неподвижная губа; 3 — подвижная губа; 4 — промежуточная призма; 5 — установочный болт; 6 — карман для термопары
Подавать в головку расплав полиэтилена можно перпендикулярно и параллельно оси шнека. Первое положение предпочтительнее, так как при нем достигается большая равномерность в истечении расплава, что позволяет получать пленку равномерной толщины. Температурный режим шнек-машины и экструзионной головки несколько иной, чем при экструзии пленочного рукава.
Для изготовления плоских пленок используют полиэтилен с текучестью 2—7 г за 10 мин. В табл. 40 приведены сравнительные температуры расплава для обоих показателей текучести в узлах агрегата.
Таблица 40. Температурный режим при производстве плоских полиэтиленовых пленок (в ° С)|
После выдавливания массы из формующего зазора головки пленка поступает в холодильную ванну 6, где температура воды поддерживается на уровне около 70°, подают воду равномерно (без завихрений) снизу и сливают через отводящую трубу, находящуюся в верхней части ванны 3. Подача воды регулируется автоматически. Расстояние от щелевого зазора головки до поверхности воды в ванне должно быть небольшим, в пределах 25—75 мм.
Пройдя направляющий валок, расположенный у дна ванны 5, пленка вторично попадает под слой воды и двумя парами тянущих валков 9 подается на намоточное устройство 10. Скорость вращения тянущих валков устанавливают в соответствии со скоростью экструзии пленки; валки имеют водяное охлаждение для поддержания их температуры на одном уровне. Между двумя парами тянущих валков расположены дисковые ножи 8 для обрезки кромок пленки.
Намоточное устройство, обеспечивающее равномерную намотку пленки, имеет разъемные подшипники для быстрой замены намотанного рулона.
Длину всей линии от выхода пленки из воды до намоточного устройства принимают такой, чтобы обеспечить проходящей пленке полное охлаждение и стабильность во избежание слипания ее при наматывании.
Все отходы при производстве полиэтиленовых пленок независимо от метода производства (кромки, слипшиеся куски пленок, обрезки, загрязненные места, брак и пр.) полностью используют для повторной переработки, начиная со стадии грануляции. Обычно эти отходы, имеющие загрязненные куски, используют для выработки цветных (окрашенных) непрозрачных пленок. Отходы цветных пленок, как правило, перерабатывают в пленку черного цвета, окрашенную сажей.
11559 всего просмотров, 0 просмотров за сегодня
