Термоусадочные пленки полиолефиновые

⇐ Предыдущая 1 2 3 4 5 678 Следующая ⇒

Полиолефины в настоящее время являются одними из наиболее распространенных крупнотоннажных полимеров, выпускаемых в нашей стране, и относятся к классу термопластов универсального назначения. Наиболее важен для получения пленок среди них - полиэтилен низкой и высокой плотности.

Производство термоусадочной пленки из полиэтилена высокого давления в настоящее время представляет большой практический интерес и имеет хорошие перспективы роста объемов производства. Термоусадочная пленка из ПЭНП (ПЭВД) является прекрасным упаковочным материалом, допущена к контакту с пищевыми продуктами, широко используется для индивидуальной и групповой упаковки различных напитков, молочных продуктов, замороженной птицы, колбас и сыров, а также целого ряда других промышленных товаров народного потребления, лекарственных препаратов и многого другого.

Принцип, на котором основана упаковка продукции в термоусаживаемую пленку, иногда называют памятью полимера. Другими словами, пленка, которая была растянута (ориентирована) при переработке и затем охлаждена для фиксации полученного ориентированного состояния, при повторном нагревании будет стремиться вернуться к своим прежним размерам в неориентированном состоянии.

Чаще всего термоусаживаемую пленку получают на экструзионно-выдувных линиях, путем продавливания расплава полимерного материала через круглощелевую (кольцевую) головку с последующим его раздувом.

Термоусадочные пленки на основе полиолефинов, при их низкой плотности, обладают высокой прочностью на разрыв и раздир (даже при температуре около 40° С), обладают превосходными оптическими свойствами, стойкостью к маслам, жирам и растворителям. Они имеют широкий диапазон термоусадки, в частности и при относительно низких температурах. Технические характеристики пленок стабильны при разных температурах и при соответствующей подготовке поверхности на ней возможно осуществлять печатание с применением типографских красок.

Благодаря высокой степени усаживаемости и низкой влагопроницаемости, такие термоусадочные пленки удобны в применении и подходят для многих отраслей промышленности, включая упаковку пищевых продуктов

В отличие от термоусадочной пленки ПВХ, при нагревании которой может появляться специфический запах, передающийся и продукту, полиолефиновая пленка не имеет запаха при термоусадке и хранении. Продукцию в полиолефиновой пленке можно хранить и при отрицательных температурах, чего не рекомендуется делать с продукцией, упакованной в пленку ПВХ. Температурный режим хранения у ПВХ находится в пределах от +5° С до +20° С, а у полиолефинов от - 50° С до +30° С.

Полиолефиновые пленки благодаря своей повышенной мягкости, имеют более широкий диапазон применения. В отличие от ПВХ пленок, они позволяют упаковывать различные товары без их деформирования и изгиба и подходят для упаковки изделий из бумаги, канцелярских товаров, журналов, брошюр, салфеток и различных продуктов, находящихся на тонких подложках, или в контейнерах.

В то же время их высокая прочность позволяет использовать полиолефиновые пленки для замены таких упаковочных материалов, как гофротара, толстый полиэтилен высокого давления и т. п. при упаковке тяжелых, громоздких продуктов сложной конфигурации (бытовые товары, мебель), когда от упаковочного материала требуется особая прочность и износостойкость.

1.2. Свойства термоусаживаемых пленок

В целом, молекулярная ориентация повышает прочностные характеристики любой полимерной пленки, улучшает ее прозрачность и гибкость. В некоторых случаях снижается газо- и влагопроницаемость. При этом снижается относительное удлинение и сужается диапазон технологических параметров сварки пленки. Температура, при которой пленка, например, из ПЭНП полностью подвергается усадке, составляет +117°С. Напряжение усадки определяют как отношение усилия, которое действует на образец в процессе усадки, к площади поперечного сечения самого образца. И усадка, и напряжение усадки зависят от температуры в узком диапазоне от 106°С до 121°С. При упаковке конкретных изделий нужно помнить, что если желательны большие силы усадки, то процесс проводят в нижнем диапазоне температур при потере большей части усадки. Если основное значение придается большой усадке, то используют повышенные температуры. При этом силы усадки будут не слишком значительны. Для измерения напряжения усадки полоску пленки длиной 100 мм и шириной 15 мм соединяют с динамометром, затем постепенно нагревают. Усилие усадки через усилитель фиксируется самописцем. Параллельно записываются температура и степень усадки.

В качестве термоусадочных пленок используют одно- и двухосноориентированные пленки, которые могут сокращаться при нагревании и при этом плотно обтягивать упакованные в них изделия. В инженерной практике к усадочным материалам принято относить полимерные пленки, обладающие способностью давать повышенную (до 50% и более) усадку и используемые для упаковки различных изделий.

К преимуществам упаковки в термоусадочные пленки (по сравнению с традиционными пленочными упаковками) относятся: уменьшение объема упаковки за счет плотного обтягивания товара, относительно меньшая масса пленок. Упаковка в усаживающуюся пленку часто бывает дешевле и привлекательнее на вид, чем обычный ящик из картона. Этот вид упаковки дает определенные преимущества для розничной торговли — уменьшение количества упаковочного материала и площади в торговом зале, занимаемой товаром по мере его реализации. Упаковывание в термоусадочную пленку защищает товар от воздействия окружающей среды.

Возможные варианты упаковывания в термоусадочную пленку могут быть условно разделены на три основные группы: единичная, групповая и штабельная упаковка.

Единичная упаковка (ее называют штучной, или индивидуальной) — каждое отдельное изделие обертывается пленкой, которая после усадки плотно облегает изделие, повторяя его конфигурацию.

Групповая упаковка — предварительно комплектуется набор из нескольких однотипных или разнотипных изделий, которые, как и при единичной упаковке, обертываются пленкой, после усадки которой получается плотный пакет. Упаковывание может производиться только в пленку или с использованием предварительной укладки изделий на специальные подложки. Этот вид упаковки может применяться в качестве транспортной тары.

Штабельная упаковка — на жесткий поддон укладываются несколькими рядами изделия (мешки, коробки, книги, кирпичи, лотки с банками, бутылками и т. д.), которые сверху покрываются чехлом из термоусадочной пленки и подаются в туннельную печь. После усадки получается компактный штабель, который можно легко перемещать подъемно-транспортными средствами. Штабельная упаковка представляет собой современный и перспективный вид транспортной упаковки товаров.

Термоусадочные пленки могут быть изготовлены из полиолефинов (ПЭВД, ПЭНД, ПП), сополимеров этилена с винилацетатом, ПВХ, полистирола (ПС), гидрохлорида каучука, полиамида. Физико-механические и эксплуатационные свойства пленок обусловлены химической природой применяемого полимера и степенью его предварительной ориентации.

Важными характеристиками термоусадочных пленок являются степень усадки (коэффициент усадки) и напряжение усадки. Степень усадки характеризуют отношением линейных размеров образца до и после усадки и определяют по формуле

(1)

где l₀ и l — длина образца до и после усадки, соответственно.

Напряжение усадки G_ус — это напряжение, возникающее в ориентированном материале при нагревании до определенной температуры, определяется по следующей формуле: G_ус = P/S, где Р — усилие, возникающее при усадке; S — площадь поперечного сечения образца после усадки.

Чем ниже температура усадки, тем больше времени требуется для усадки пленки. Если производить усадку при высоких температурах, то время усадки может быть незначительным. Прочность пленок после усадки несколько уменьшается, но остается достаточной, чтобы обеспечить целостность упаковки.

Для упаковывания единичных изделий небольшой массы, например, хлебобулочных изделий, тушек птиц, аэрозольных баллонов, сувенирных наборов — применяются пленки толщиной 20-50 мкм, для групповой упаковки выбирается пленка толщиной 50-100 мкм, для пакетирования на поддонах (штабельной упаковки) — пленка толщиной 100-250 мкм.

В таблице 6 приведены основные свойства некоторых термоусадочных пленок.

Таблица 6. Свойства некоторых термоусадочных пленок из термопластов

Полимер Степень усадки, % Напряжение усадки, МПа Температура усадки при упаковывании, °С Температура сварки, °С

ПЭНП 15-50 0,3-3,5 120-150 150-200

ПП 70-80 2,0-4,0 150-230 175-200

ПВХ 50-70 1,0-2,0 110-155 135-175

ПС 40-60 0,7-4,0 130-160 120-150

Выполнение работы

Цель работы:

Изучить явление усадки ориентированных пленок и получить зависимости величин деформаций усадки предельно ориентированных образцов полиэтиленовых пленок. Исследовать влияние условий термообработки на усадку ориентированных пленок.

Этапы работы:

Разрезать пленку из полиэтилена высокого давления (ПЭВД) толщиной 150-200 мкм на ленты, отметить на лентах рабочие участки и подвергнуть их предельной вытяжке на разрывной машине или вручную с примерной скоростью растяжения 25 50 мм/мин.

Определить (по меткам) степень вытяжки лент и вырезать из них образцы ориентированного полиэтилена длиной 100 ± 1мм и 320 ±20 мм.

Подвергнуть образцы длиной 100 мм термообработке (поочередно) путем погружения в горячую воду, имеющую различную температуру и определить зависимость степени усадки этих образцов от температуры.

Построить график зависимости, иллюстрирующий изменение степени термоусадки образцов предельно ориентированного полиэтилена от температуры.

Оборудование, приборы, материалы для проведения работы:

Оборудование и приборы: чайник бытовой электрический, стеклянный стакан емкостью до одного литра, металлическая измерительная линейка длиной не менее 50 см, толщиномер с ценой деления 0,01 мм, ртутный термометр на 150° С, пинцет, бритвенное лезвие, ножницы, прибор для замера усилия, возникающего в ориентированных полимерных образцах при их термоусадке, зажигалка газовая.

Материалы: пленка из полиэтилена высокого давления (ПЭВД) толщиной 150-200 мкм.

Ход работы:

Определение степени «холодной» вытяжки и последующей термоусадки образцов полиэтиленовой пленки в зависимости от температуры их обработки в горячей воде.

1. Используя бритвенное лезвие, или специальное приспособление для нарезания ленточных полимерных образцов, вырежьте из полиэтиленовой (ПЭВД) пленки 5 штук лент размером 200x10 мм. Нанесите на ленты (по середине) с помощью фломастера метки в виде поперечных полос на расстоянии 10 см, для обозначения их рабочей части.

2. Прочно удерживая концы лент с двух сторон руками или на разрывной машине, плавно деформируйте (растягивайте) их со скоростью примерно 25— 50 мм/мин до момента, когда, возникшая на растягиваемом образце «шейка», не распространится на весь образец.

3. Замерьте с помощью линейки длину растянутого образца (расстояние между метками) и рассчитайте степень его вытяжки (относительного удлинения).

4. Разрежьте ножницами вытянутые (ориентированные) ленты на короткие образцы длиной 100 ± 1 мм. Общее количество таких образцов — 12 шт.

5. Последовательно, по два ориентированных образца поместите одновременно на 10 с в стакан с нагретой водой при температурах 40, 50, 60, 70, 80, и 90° С. Для этой цели, при окунании образцов в воду, можно воспользоваться пинцетом. Контроль температуры осуществляется ртутным термометром.

6. После термического воздействия на образцы ориентированного
ПЭВД и возникшей усадки измерьте их длину. Рассчитайте среднее
значение длины образцов после усадки по двум испытаниям в одинаковых условиях при каждой из шести температур, и зане
сите полученные экспериментальные данные в рабочую тетрадь.

Рассчитайте степень термоусадки предельно ориентированных образцов ПЭВД для всех температур по формуле (1) и постройте график зависимости К_ус = f (T).

Проанализируйте полученный вами экспериментальный материал, осмыслите его, сделайте выводы по проделанной работе и оформите отчет, содержащий краткое описание всех этапов работы, фактически полученные данные и основные выводы по работе.

Требования к отчету:

1. Заготовку отчета оформить заранее, осветив ней теоретические положения и цель работы.

2. Привести краткую методику работы, результаты измерений, постройте график зависимости коэффициента усадки полиэтилена от температуры. Сравнить полученные результаты с литературными данными..

⇐ Предыдущая 1 2 3 4 5 678 Следующая ⇒

Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском:

vikidalka.ru - 2015-2024 год. Все права принадлежат их авторам! Нарушение авторских прав | Нарушение персональных данных