Способ изготовления листового материала высокой прочности и устройство для его осуществления

Способ изготовления листового материала высокой прочности и устройство для его осуществления

Реферат

 

Сущность изобретения: способ изготовления листового материала высокой прочности включает экструзию с раздувом трехслойной рукавной пленки, каждая из которых имеет внутренний армирующий слой фибриллярной структуры, определяющую преобладающее направление расщепляемости. Сборку многослойного пакета осуществляют из слоев, полученных раскроем пленок по спирали под углом 10-80^o к образующей, при этом слои связаны между собой с образованием пересекающихся направлений расщепляемости. Осуществляют последовательную вытяжку пакета как в продольном направлении, так и в поперечном направлении до конечного коэффициента вытяжки в пределах от 1,25:1 до 1,90:1 при 15-60^oC, причем поперечную вытяжку осуществляют путем пропускания между валками с взаимозацепляющими канавками. При этом поперечное растягивание осуществляют путем прикладывания давления к поверхности слоистого материала вдоль линий, проходящих в продольном направлении слоистого материала для сообщения ему волнистой конфигурации, и тепловую обработку двухосно ориентированного слоистого материала с обеспечением возможности по меньшей мере 7%-ной усадки слоистого материала, по меньшей мере в его поперечном направлении. 3 ил., 7 табл.

Настоящее изобретение относится к способу получения многослойного полимерного материала, который включает шпринцевание 3-х слойных пленок, каждый слой в виде рукава и каждый содержащий армирующий внутренний слой, имеющий микрофибриллярную зернистую структуру, и 2 наружных слоя, раскрой 3-х слойных пленок в виде рукава по спирали под углами, лежащими в пределах от 10^o до 80^oС, с образованием пленок с зернистой структурой по диагонали, сборку многослойного пакета из таких пленок, имеющих микрофибриллярные зернистые структуры во взаимопересекающихся направлениях, последовательную вытяжку пакета в двух направлениях до конечного коэффициента вытяжки 1,25:1 и 1,9:1 в каждом направлении при температуре, лежащей в пределах от (комнатной температуры) 15^oC до 60^oC, при этом вытяжку в поперечном направлении осуществляют путем пропускания между валками со взаимозацепляющимися канавками.

В патентах Великобритании N 1526722 и N 1526724 описан способ получения многослойного полимерного материала, включающий экструзию с раздувом трехслойной рукавной пленки, содержащей внутренний армирующий слой фибриллярной структуры и два наружных слоя из термопласта, раскрой полученной заготовки по спирали под углом 10-80^o к образующей сборку многослойного пакета из этих пленок с пересекающимися направлениями фибриллярных структур, последовательную вытяжку пакета как в продольном, так и в поперечном направлениях до конечного коэффициента вытяжки между 1,25:1 и 1,9:1 осуществляют при температуре 15-60^oC, причем поперечную вытяжку осуществляют путем пропускания между валками с взаимозацепляющимися канавками.

Однако листовой материал этого типа имеет 2 недостатка: один из них заключается в том, что предел текучести в поперечном направлении (т.е. перпендикулярно направлению образования полос) хотя и выше, чем у традиционной пленки из полиэтилена низкой плотности при такой же массе на квадратный метр, но не на таком же высоком уровне, как другие выше указанные свойства.

Другой недостаток состоит в том, что растяжение между валками со взаимозацепляющими канавками при указанных относительно низких температурах (которые необходимы, чтобы достичь высокого сопротивления раздиру и проколам), как правило, приводит к отклонениям по толщине в форме продольных полос или, другими словами, "профилю" поперечного сечения. Только когда степень такого "профиля" низка, он может быть оправдан, а именно потому, что приводит к увеличению сопротивления разрастанию трещин и увеличению фракции между мешками в кипе мешков, но более глубокий "профиль" имеет весьма негативное действие. Один из таких отрицательных факторов заключается в значительном снижении жесткости при снижении пленки в продольном направлении.

Другой отрицательный фактор состоит в значительном снижении сопротивления разрушению под действием ультрафиолетового излучения, поскольку разрушение такого типа в значительной степени зависит от толщины, что связано с ролью диффузии кислорода, и самые тонкие линейные зоны определяют УФ-стабильность всего листа.

Третий отрицательный фактор заключается в снижении разделительных свойств против водяных паров или, когда требуется сопротивление диффузии других веществ и для этих целей добавляется специальный разделительный слой в технологическом процессе перед стадией растяжения на валках со взаимозацепляющимися канавками, снижении сопротивления диффузии таких веществ.

Четвертым отрицательным фактором глубокого "профиля" является ухудшение качества печати.

Основные цели данного изобретения заключаются в увеличении предела текучести в поперечном направлении и снижении отклонений по толщине ("профиля").

Это достигается за счет того, что вытяжку в поперечном направлении осуществляют до величины между 1,11 и 2,05 раз конечного коэффициента вытяжки в поперечном направлении, с образованием рифленой конфигурации при помощи валков с взаимозацепляющимися канавками, частично выдерживающейся таким образом, чтобы получить степень рифлености, которая соответствует избыточному коэффициенту вытяжки, после чего пакет с рифленой конфигурацией подают на горячую гладкую поверхность и пакет нагревают до 110^oC и выдерживают при этой температуре до исчезновения рифления.

Признаки, характеризующие новизну данного способа, показаны в таблице 1.

Полупроизводственные и производственные методы описаны в примерах 2 и 3 соответственно.

Улучшение равномерности по толщине можно объяснить тем фактом, что более тонкие линейные зоны подвергаются сверхрастяжению в поперечном направлении и обуславливают большую усадку в этом направлении (поэтому становятся толще), чем более тяжелые зоны, которые подвергаются меньшему напряжению. Поэтому различия по толщине будут в большей или меньшей степени выравниваться, когда материал будет достаточно нагрет и ему одновременно с этим будет дана возможность усаживаться в поперечном направлении по всей ширине. Дополнительное преимущество состоит в тенденции к снижению поперечной усадки материала во время его хранения или использования, в особенности усадки при хранении и использовании при повышенных температурах.

Предпочтительно осуществлять усадку по крайней мере на 12% в поперечном направлении.

Горячая гладкая поверхность, на которой осуществляют тепловую обработку, предпочтительно является поверхностью(ями) одного или нескольких обогреваемых валков, которые могут быть приводными или стационарными.

Следует сказать, что поперечное сжатие слоистого материала может иметь место после того, как он сойдет с нагретого валика, но спонтанная тенденция к сжатию является более выраженной в начале термической обработки, т.е. когда слоистый материал находится в контакте с нагретым валиком.

Если до проведения термической обработки дать растянутому в поперечном направлении волнообразному слоистому материалу возможность расшириться за счет присущих ему свойств упругого последствия, могут образоваться неправильные складки, в результате чего вызываемое термическим путем сжатие в поперечном направлении также становится неправильным. Поэтому предпочтительно проводить слоистый материал на нагретый валик, пока он еще сохраняет волнистую конфигурацию, полученную во время последней стадии поперечного растягивания. Предпочтительно обеспечивать возможность продольного сжатия слоистого материала во время упоминания последней стадии поперечного растягивания. Это достигается путем поддержания малого натяжения при подаче слоистого материала в устройство для последнего поперечного растягивания (обычно эта пара желобчатых валиков).

Это продольное сжатие улучшает сопротивление проколу и раздиру и, кроме того, сообщает стабильность формы конечному продукту.

Когда приспособление для поперечного растягивания слоистого материала содержит по меньшей мере одну пару зацепляющихся друг с другом желобчатых валиков, между последней парой зацепляющихся друг с другом желобчатых валиков и упомянутым нагретым валиком предпочтительно установить один или больше транспортирующих валиков, причем соседние валики в упомянутом устройстве находятся настолько близко друг к другу, что пленка поддерживается поверхностью валика на протяжении существенно всего ее пути от последней пары желобчатых валиков к нагретому валику.

Предпочтительно объединять поперечное сжатие с продольным сжатием, и упомянутое продольное сжатие должно быть возможно более полным при используемой температуре отжига. Поэтому продольное натяжение слоистого материала предпочтительно регулировать до минимального при поступлении на горячий валик и при сходе с горячего валика или валиков.

Однако когда уложенный в складки слоистой материал контактирует с горячим валиком при малом натяжении, между упомянутым слоистым материалом и поверхностью валика могут захватываться пузырьки воздуха, и эти пузырьки воздуха могут вызвать неравномерную усадку.

В предпочтительном варианте способа изобретения эти захватываемые пузырьки воздуха удаляют путем отжимания, обеспечивая одновременно слоистому материалу возможность скольжения по поверхности горячего валика. Этого можно просто достигнуть путем легкого прижимания, например посредством контрвалика, слоистого материала к поверхности горячего валика. Однако более эффективно захваченные пузырьки воздуха удаляются путем воздействия на слоистый материал вибрацией с короткими интервалами, во время которых слоистый материал прижимается к поверхности горячего валика, например посредством контрвалика, колеблющегося относительно горячего валика.

Этот контрвалик предпочтительно представляет собою один из упоминавшихся выше транспортирующих валиков.

Что касается выбора полимеров, в вышеуказанном патенте Великобритании, на котором основано данное изобретение, указывается, что армирующие слои должны состоять из смеси полимеров, которые являются несовместимыми до такой степени, что при отверждении смесь образует дисперсию одного полимера в полимерной матрице, но достаточно совместимыми, чтобы можно было изготовить пленку для практического использования. Могут быть использованы агенты, способствующие образованию сплавов. Выбор такой смеси в сочетании с одноосевой вытяжкой расплава в процессе шпринцевания обеспечивает образование микрофибриллярных зерен, которые являются основой для улучшения прочностных свойств.

В указанной патентной заявке отмечается, что по экономическим причинам наиболее ценные смеси для этого способа представляют собой смеси, которые содержат главным образом кристаллизующийся полиолефин, и в описании упоминаются смеси кристаллизующегося полипропилена с полиэтиленом высокой или низкой плотности, смеси кристаллизующегося полипропилена с эластомером и кристаллизующегося полипропилена с высоким содержанием атактического полипропилена (два типа полипропилена достаточно "совместимы", чтобы образовать микроскопическую зернистую структуру, несмотря на их химическое сродство).

В патенте также упоминается ряд важных полимеров, которые не являются полиолефинами.

Помимо слоев, которые обеспечивают полимер с микрозернистой структурой под углом к продольному направлению ламината, что достигается спиральной резкой трубчатой пленки, могут быть также слои с продольным полимерным зерном. Это подтверждается, например, двумя из трех примеров в описании патента Великобритании. Кроме того, как уже указывалось в описании данной заявки, могут быть также предусмотрены слои, не имеющие такую зернистую микроструктуру, но обладающие специальными свойствами, такими как определенные разделительные свойства.

Все вышеуказанные признаки сохраняются, когда этот способ осуществляют с дополнительной стадией тепловой обработки с целью усадки согласно данному изобретению.

Что касается вытяжки ламината, примеры в описании патента Великобритании раскрывают возможность использования соотношений вытяжки 2:1, 1,65:1 и 1,5: 1.

Касательно температур вытяжки в этом описании отмечено, что вытяжку предпочтительно осуществляют при температуре ниже температуры кристаллизации, например, для полипропилена ниже 70^o-80^oC. В двух из трех примерах вытяжку осуществляли при комнатной температуре с аналогичным результатом.

Второй аспект изобретения к обеспечивающей особые преимущества комбинации композиции материала, условий растягивания и термической обработки.

Способ согласно этому аспекту содержит получение слоистого материала, состоящего, по меньшей мере, из двух слоев термопластичного полимерного материала, каждый из которых имеет фибриллярно-зернистую структуру, обеспечивающую преобладающее направление расщепляемости в каждом из упомянутых слоев, причем слои связаны друг с другом, так что упомянутые преобладающие направления расщепляемости пересекают друг друга, и двухосное ориентирование молекул упомянутых слоев путем растягивания этих слоев существенно одноосными ступенями, в котором термопластичный полимерный материал состоит из смеси от 50 до 85 вес. полипропилена и от 60 до 15 вес. добавки с низкой точкой плавления, или аморфной, которая а) состоит из полиэтилена, включая его сополимеры, в) показывает существенно такое же или увеличенное удельное удлинение при разрыве, что и упомянутый полипропилен при испытании в условиях комнатной температуры при медленном растягивании, с) имеет модуль упругости, при комнатной температуре равный или меньший, чем модуль упругости смеси 90% полиэтилена с удельной плотностью 0,95 и 10% ЭПР, содержащего 25% этилена и 75% пропилена, в котором, по меньшей мере, 25 последних процентов двухосного растягивания, измеряемых по увеличению площади, осуществляют при температуре ниже 50^oC, и в котором двухосно ориентированный слоистый материал затем подвергают термической обработке при температуре, превышающей 50^oC, предпочтительно при температуре по меньшей мере 70^oC.

При экструдировании основных пленок для этого слоистого материала полипропилен кристаллизуется (как было установлено путем исследования с помощью электронного микроскопа) в виде фибрилл диаметром от примерно 0,05 до 2 мкм, тогда как более мягкая полимерная добавка образует покрытие, покрывающее и заделанное в эти более жесткие фибриллы. Известно, что полимер начинает рекристаллизоваться при температуре 50-60^oC, в результате чего жесткость фибрилл обычно увеличивается. В описанной выше комбинации это повышение жесткости является в высокой степени выгодным.

Отличительный признак, состоящий в том, что двухосное растягивание (или, по меньшей мере, последнюю его часть) осуществляют при более низкой температуре, даже несмотря на то, что желательна жесткость фибрилл, может показаться необязательным усложнением, но практика показала, что эта последовательность стадий оказалась весьма выгодной.

Подобно описанному в связи с первым аспектом изобретения термическую обработку предпочтительно проводить в таких условиях, чтобы имела место 7% -ная усадка, по меньшей мере, в поперечном направлении слоистого материала, и обычно следует добиваться более значительной усадки, например 12% или больше.

Использование специального способа поперечного растягивания, описанного в первом аспекте изобретения, также обеспечивает преимущества.

Подобно общеизвестному в связи с высокопрочными слоистыми пластиками с продольно-поперечной ориентацией слоев, изготовляемыми из одноосно ориентированных пленок, для прочности важен молекулярный вес, и обычно индекс расплава полипропилена не должен превышать 1 до условию LD 1238 ASTM (Американское общество по испытанию материалов). Однако если распределение молекулярного веса является особенно равномерным, хорошие результаты дает использование индексов расплава до примерно 3-4.

Отношение растяжения предпочтительно не должно превышать 2,5^oC1 в любом направлении, и оптимальное отношение обычно составляет между 1,3-1,9, в зависимости от конечного назначения слоистого материала. Эти значения относятся к состоянию после усадки (если усадка проводилась).

В предпочтительном варианте этого второго аспекта изобретения добавка содержит в качестве своего главного компонента линейный полиэтилен. В то время как, например, сильно разветвленный полиэтилен является менее пригодным в числе прочего из-за того, что его удельное удлинение при разрыве в условиях комнатной температуры существенно меньше, чем удельное удлинение полипропилена, было найдено, что использование линейного полиэтилена в этой добавке обеспечивает синергическое взаимодействие его с заделанными фибриллами полипропилена (в растянутом и термически обработанном состоянии как было описано), определяя чрезвычайно выгодные механические свойства. Кроме того, было найдено, что низкая температура загущения полиэтилена неожиданно сильно улучшает работоспособность слоистого материала в условиях низкой температуры, так что весьма выраженное загущение полипропилена при температурах ниже 0^oC в этом случае обычно оказывается преимуществом, а не недостатком, для механических свойств слоистого материала. В этой связи важно то, что эта добавка, остающаяся мягкой при низких температурах, не поглощается, а наоборот, образует заделку для жестких полипропиленовых фибрилл.

Линейный полиэтилен в этом варианте изобретения представляет собой предпочтительно полиэтилен высокой плотности, с индексом расплава по условию LD 1238 ASTM, не превышающем 0,2, и кроме того, эта добавка содержит пластификатор, предпочтительно эластомер.

В альтернативном варианте линейный полимер может представлять собою линейный полиэтилен малой плотности. Обычно его индекс расплава (ASTM D 1238, условие Е) не должен превышать 5, и предпочтительны намного более малые индексы расплава.

Особенно целесообразно использовать полиэтилен малой плотности, высокого молекулярного веса, т. е. с индексом расплава, не превышающем 0,3 (ASTM D 1238, условие L).

Термин "линейный полиэтилен малой плотности", или ЛПЭМП, относится к полиэтилену регулируемой разветвленности с целью получения большого удлинения при разрыве. Эту регулируемую разветвленность, как известно, можно получать либо путем полимеризации под высоким давлением, с использованием подходящего катализатора, либо путем сополимеризации с подходящим разветвляющим мономером, например, бутеном, пентеном, гексеном или октеном, из которых в связи с настоящим изобретением предпочтительным является последний.

Целесообразно выбирать полиэтилен так, чтобы его способность к усадке при температуре 100^oC в состоянии после ориентации была больше соответствующей способности к усадке полипропилена.

В этих обстоятельствах получается специальная морфология.

Эта морфология характеризуется крутками или волнами на полипропиленовых фибриллах, причем длина крутки или волны составляет порядка 1 мкм и может наблюдаться с помощью сканирующего электронного микроскопа.

Механическое состояние этой структуры имеет некоторое сходство с цементом, армированным предварительно напряженной железной арматурой.

Третий аспект изобретения относится к изготовлению слоистого материала, наделенного свойствами, делающими этот материал особенно полезным для изготовления мешков для тяжелых продуктов.

Способ согласно аспекту содержит получение слоистого материала, содержащего по меньшей мере два слоя термопластичного полимерного материала, каждый из которых имеет фибриллярно-зернистую структуру, определяющую преобладающее направление расщепляемости в каждом упомянутом слое, причем эти слои связаны друг с другом так, что упомянутые преобладающие направления расщепления пересекают друг друга, и двухосную ориентацию молекул упомянутых слоев путем растягивания слоев существенно одноосными ступенями, и этот способ отличается тем, что направление расщепляемости каждого слоя из упомянутых слоев слоистого материала, ориентируемых двухосно, образует угол от 10 до 35^o с направлением обработки слоистого материала.

Ширина мешка обычно намного меньше его длины, и мешок изготовляют так, что направление обработки термопластичной пленки становится направлением длины мешка. Во время наполнения мешка и правильной транспортировки наполненного мешка наиболее важным эксплуатационным фактором является предел текучести в продольном направлении мешка. В случае падения наполненного мешка наиболее важными эксплуатационными факторами являются прочность на распространение разрыва, прочность к проколам и ударная прочность, причем последняя при воздействии условий, действующих главным образом поперек мешка.

Можно было бы предложить, что слоистый материал, в котором направление расцепляемости каждого слоя лежит относительно близко к направлению машины, будет слабым, так как разрывание (вызываемое протоколом или задиром) может легко распространяться под влиянием этих условий, действующих в поперечном направлении.

Однако фактом является то, что верно противоположное, а именно, что полученный таким образом слоистый материал обычно показывает повышенную прочность на распространение разрыва во всех направлениях, в частности, в направлениях, образующих угол 45^o к направлению машины. Устойчивость к распространению разрыва в упомянутых направлениях, как было найдено, определяет прочность стежкового шва в слоистом пластическом пленочном материале с продольно-поперечной ориентацией слоев, например в сшитом мешке.

Дополнительное получаемое преимущество относится к образованию сварных швов при изготовлении и/или закрытии мешка.

В то время как слоистый материал можно легко формовать в виде трубы с склеенным или сваренным продольным швом с перекрывающимися кромками, причем в шве такого типа достаточна относительно малая прочность на раздир, сложно и дорого складывать материал с целью получения перекрывающихся кромок в нижней и/или верхней части мешка. Следовательно, имеет место значительная практическая необходимость в пленке высокой прочности, которую можно легко сваривать с самой собой, получая швы в направлении поперек машины с получением высокой прочности на раздир.

Одной из мер в этой связи является выбор подходящего поверхностного слоя на слоистом материале.

Другой мерой является обеспечение возможности существенного сжатия слоистого материала перпендикулярно шву, то есть параллельно длине мешка, так чтобы увеличенная толщина могла компенсировать потерю ориентации молекул, вызываемую горячей сваркой. В то же время существенно важно ограничить сжатие слоистого материала параллельно направлению шва, перпендикулярного длине мешка.

В настоящее время найдено, что ориентация молекул в расплаве, получаемая в связи с экструдированием (в отличие от последующей двухосной ориентации при более высокой температуре) играет весьма важную роль для сжатия во время горячей сварки и что, следовательно, использование относительно малых углов между направлением обработки и направлениями расщепляемости (существенно совпадающими с направлением ориентации расплава) приводит к существенному улучшению сварных швов в верхней и/или нижней части мешка, в особенности при ударном воздействии при падении наполненного мешка.

В этом третьем аспекте изобретения также весьма предпочтительно проводить термическую обработку после двухосного растягивания, и подобно описанному в связи с первым аспектом изобретения эту термическую обработку предпочтительно осуществлять в условиях, обеспечивающих, по меньшей мере, 7%-ную усадку слоистого материала, по меньшей мере в его поперечном направлении, и обычно ставится цель получения более значительной усадки, например 12% или больше.

Целесообразно также использовать специальный способ поперечного растягивания по первому аспекту изобретения. Отношение растягивания предпочтительно не должно превышать 2,5:1 в любом направлении, и оптимальное отношение обычно составляет от 1,3 до 1,9 в зависимости от конечного назначения слоистого материала. Эти значения относятся к состоянию после усадки (если осуществляют усадку).

В практике третьего аспекта настоящего изобретения целесообразное использование находят также выбор полимеров и термическая обработка, описанные выше в связи с вторым аспектом изобретения.

Кроме того, этот третий аспект изобретения целесообразно использовать в связи с производством слоистых материалов согласно пунктам 22 и 23 формулы изобретения упомянутого выше описания патента Великобритании N 1526722. Согласно этим пунктам формулы изобретения один одноосно направленный двухслойный слоистый материал, в котором направления расщепляемости пересекаются крестообразно, получают непосредственно путем совместной экструзии, с использованием вращающихся фильер. Было найдено, что свойства конечного двухосного ориентированного слоистого материала, получаемого на основе этого способа совместной экструзии, существенно улучшаются, когда углы между направлениями расщепляемости каждого слоя и направлением обработки ограничиваются значением от 10^o до 35^o.

Изобретение относится также к устройству для осуществления способа согласно первому аспекту изобретения. Устройство согласно изобретению содержит приспособления для получения слоистого материала и приспособления для растягивания упомянутого слоистого материала существенно одноосными ступенями, причем приспособление для поперечного растягивания слоистого материала содержит приспособление для прикладывания давления к поверхности слоистого материала по линиям, проходящим в существенно продольном направлении слоистого материала с целью сообщения ему волнообразной конфигурации, и отличительный признак упомянутого устройства состоит в том, что оно, кроме того, содержит приспособление для термической обработки двухосно ориентированного слоистого материала с одновременным обеспечением возможности усадки слоистого материала, по меньшей мере, в его поперечном направлении.

Приспособления для получения слоистого материала предпочтительно таковы, как описанные в описании патента Великобритании N 1526722, а приспособления для поперечного растягивания слоистого материала предпочтительно таковы, как описанные в описании патента Великобритании N 1526724.

Как указывалось выше, приспособление для нагревания предпостительно представляет собою нагретый валик, и устройство изобретения предпочтительно содержит приспособление для подачи слоистого материала на упомянутый нагретый валик в продольно складчатом виде.

Последнее приспособление может представлять собою отдельное складывающее устройство, но в случае придания слоистому материалу волнистой конфигурации посредством пары зацепляющихся между собой желобчатых валиков типа, описанного в описании патента Великобритании N 1526724, предпочтительно установить нагретый валик в непосредственной близости к поверхности одного из валиков из упомянутой пары взаимно зацепляющихся желобчатых валиков для обеспечения возможности контактирования слоистого материала с поверхностью упомянутого нагретого валика немедленно по сходе его с поверхности упомянутого валика из пары взаимозацепляющихся желобчатых валиков.

Таким путем поддерживается волнистая конфигурация слоистого материала во время его движения от пары взаимозацепляющихся желобчатых валиков к нагретому валику, и сжавшийся слоистый материал, получаемый в результате последующей термической обработки, показывает весьма хорошие прочностные свойства.

В устройстве, в котором приспособления для поперечного растягивания содержат по меньшей мере одну пару взаимозацепляющихся желобчатых валиков, предпочтительно установить между последней парой взаимозацепляющихся желобчатых валиков и упомянутым нагретым валиком один или более транспортирующих валиков, причем соседние валики в этом устройстве находятся в столь непосредственной близости друг к другу, что пленка поддерживается поверхностью валика существенно на всем ее пути от последней пары желобчатых валиков к нагретому валику.

На фиг. 1 показан рулон 1 слоистого материала 2, а цифровым индексом 3 обозначен комплект желобчатых валиков. Этот комплект желобчатых валиков 3 установлен рядом с качающимся валиком 4, установленным столь близко к горячему валику 5, что слоистый материал прижимается к поверхности горячего валика 5 во время коротких интервалов. Вблизи нагретого валика установлен также охлаждающий валик 6. Кроме того, устройство содержит комплект снимающих валиков 7 и рулон 8 растянутого в поперечном направлении и прошедшего термическую обработку слоистого материала 9.

Показанное устройство действует следующим образом. Слоистый материал 2 сматывается с рулона 1 и проходит через зазор комплекта желобчатых валиков 3, в которых слоистый материал растягивается в поперечном направлении, в результате чего ему сообщается волнообразная конфигурация. После поперечного растягивания слоистый материал контактирует с качающимся валиком 4 и затем контактирует с горячим валиком 5. Благодаря колебательному движению валика 4 относительно горячего валика 5 слоистый материал имеет возможность свободной усадки в продольном направлении. После схода с горячего валика 5 слоистый материал охлаждается на охлаждающем валике 6, а затем наматывается в виде рулона 8 после прохода через зажим комплекта снимающих валиков 7.

Пример 1. Цель данного примера сравнить образцы ламинатов, полученных способом, описанным и заявленным в патенте Великобритании N 1526722, и аналогичных образцов, подвергнутых дополнительно новым технологическим стадиям обработки, а именно тепловой обработке, связанной с усадкой в поперечном направлении. Опробованы различные составы пленок, состоящих главных образом из полипропилена и полиэтилена высокой плотности или линейного. Полученные образцы испытаны на предел текучести, энергию при разрыве, относительный предел прочности при разрыве, и одна композиция проведена также на отклонения по толщине (профиль поперечного сечения), которые возникают при поперечной вытяжке с помощью валиков с канавками. Результатом является то, что новые дополнительные стадии обработки обеспечивают очевидное улучшение равномерности по толщине и очень значительное увеличение предела текучести в поперечном направлении (оба свойства имеют большое практическое значение) при отсутствии или очень незначительном ухудшении других свойств.

Общее описание приготовления образцов. Следуя методике, которая известна из вышеупомянутого патента Великобритании, была получена серия 3-х слойных трубчатых пленок методом шпринцевания при экструзии с кольцевым мундштуком на выходом отверстии диаметром 120 мм. Каждая пленка имеет армирующий слой (основной слой) в середине, слой для улучшенной тепловой герметизации на одной поверхности и слой для улучшения ламинирования на другой поверхности. Эти три слоя составляют 75% 15% и 10% соответственно от всей пленки. Для того чтобы получить требуемые прочностные свойства, основной слой должен обладать микрофибиллярной зернистой структурой, которая частично образуется при использовании полимерных смесей и частично при использовании низкой степени раздува и, как следствие этого, высокой степени продольной вытяжки пленки в расплаве. Другие детали, касающиеся состава пленок и условий шпринцевания, даны ниже.

Далее, следуя известному методу, каждую из трубчатых пленок разрезали по спирали и две такие пленки дублировали и вытягивали, причем для лучшего дублирования слои располагали один к другому. Первоначально дублирование и одновременную поперечную вытяжку осуществляли, пропуская пленки несколько раз через зазор между рядом валков с канавками, аналогичных валкам (3) на фиг. 1. Перегородка на каждом валке составляет 1,8 мм, ширина каждого выступа 0,4 мм и каждый выступ закруглен. Глубина взаимозацепления между выступами составляет 0,9 мм. Вытяжка осуществляется при 35^oС, что достигается тем, что окружающая атмосфера поддерживается при этой температуре.

Далее каждый образец вытягивают продольно при этой же температуре с помощью вальцев.

За исключением специально указанных случаев в табл. 1 и 2, угол между направлением резки и направлением шпринцевания составляет 30^o. Отношения вытяжки определяют с помощью печатных меток. В процессе продольной вытяжки ширина значительно уменьшается. Целью является конечное соотношение вытяжки 1,4: 1. Чтобы достичь этого, было установлено необходимым осуществить 6-7 пропусков пленок через валки со взаимозацепляющимися канавками. Крепление между слоями достигается просто путем поперечной вытяжки вместе эти слои между валками с канавками, а затем продольная вытяжка вместе на гладких вальцах. Известный способ заканчивается на вышеупомянутой стадии продольной вытяжки. Образцы, которые не подвергали дополнительной технологической обработке, отмечены звездочкой в первой колонке в табл. 1 и 2.

Те образцы, которые подвергались тепловой обработке, сверхвытянуты в продольном направлении и окончательно вытянуты дополнительно в поперечном направлении. Целью этого является то, что образцы, подвергнутые тепловой обработке, должны иметь те же соотношения вытяжки и массу квадратного метра, что и те образцы, которые не подвергали тепловой обработке. Складчатая конфигурация, образующаяся при последней поперечной вытяжке, сохраняется в пленке.

Затем осуществляют тепловую обработку при различных температурах на образцах длиной 60 см и шириной 10 см, пропуская их вперед и назад над движущимся возвратно-поступательно обогреваемом валком в течение 120 секунд под усилием растяжения 300 г. Опробованы различные температуры. Образцы контактируют с валками, имея складчатую конфигурацию, но складки постепенно исчезают по мере усадки материала. Единственной причиной использования такого длительного периода нагревания является необходимость обеспечения требуемой температуры материала довольно неэффективным лабораторным методом (технологический способ пояснен в примерах 2 и 3).

Состав, условия шпринцевания и отклонения от описанной выше методики. Основной слой состоит из смеси (полученной предварительным смещением в планетарном червячном экструдере (1) так называемого "блок-сополимера" полипропилена и этилена, продаваемого под торговой маркой "Хостален 1022" (Hostalen 1022), 2) этиленпропиленового каучука, продаваемого под торговой маркой "Нордель 1500" (Nordel 1500), 3) высокомолекулярного полиэтилена высокой плотности, продаваемого под торговой маркой "Хостален 9255" (Hostalen 9255). Компонент 1 имеет индекс течения расплава 0,4 согласно методу ASTM D 1238, условие L, и анализ показывает, что он содержит приблизительно 80% гомопропилена, примерно 10% полиэтилена и примерно 10% этиленпропиленового каучука. Истинный блок-сополимер трудно определить аналитически, но вполне вероятно, что есть неопределяемые сегменты полиэтилена на полипропилене, которые способствуют формированию хорошей дисперсии полимер-полимер.

Компонент 2 состоит приблизительно из 20% этилена и проявляет некоторую кристаллизационную способность этилена и имеет индекс расплава приблизительно 0,3, измеренный при 190^oC, но в иных условиях, нежели в вышеупомянутом методе ASTM (т.е. при "условии Е" вместо условий "L").

Компонент 3 имеет плотность примерно 0,95 и индекс расплава приблизительно 0,05, измеренный в тех же условиях, что и для компонента 2. Соотношения компонентов смесей представлены в табл. 1.

Слой для улучшенной тепловой герметизации состоит из 70% "Хосталена 1022" и 30% "Норделя 1500". Слой для улучшения дублирования состоит из 50% "Хосталена 1022" и 50% "Норделя 1500".

Температура шпринцевания составляет 250^oC, коэффициент раздува 1:1 и диаметр выходного отверстия 120 мм (как уже указывалось). Образцы к и 1 отличаются от вышеописанных тем, что рез