От способа производства полимерных пленок зависят многие их свойства, а в особенности физико-механические, технологические, а также экономические показатели.
Существуют следующие промышленные методы изготовления полимерных пленок:
-экструзия расплава полимера;
-полив раствора полимера или форполимера на полированную металлическую или другую поверхность;
-полив дисперсий полимера на полированную поверхность;
-каландрирование;
-прессование;
-строгание заготовок
Экструзией называют метод формования изделий или полуфабрикатов неограниченной длины в экструдере продавливанием расплава полимера через формующую головку с каналами необходимого профиля.
Основным оборудованием для переработки пластмасс методом экструзии являются экструдеры – шнековые машины, называемые червячными прессами. Гранулированный полимер из загрузочного бункера с помощью вращающегося червячного шнека 4 последовательно перемещается по технологическим зонам материального цилиндра. В зоне питания I происходит уплотнение и сжатие гранул, в зоне сжатия II – пластикация и частичное плавление, в зоне дозирования III – окончательное плавление остатков твердого полимера, гомогенизация, усреднение вязкости и температуры расплава.
Методом экструзии расплава полимера выпускают пленки двух типов – рукавные и плоские.
Рукавные пленки формуют способом раздува с помощью сжатого воздуха цилиндрической заготовки, полученной экструзией расплава полимера через формующую кольцевую головку. Наиболее высокое качество пленок получают с использованием вращающихся элементов головки.
Технология и оборудование для производства рук.пленок относительно просты и получили широкое распространение в изготовлении пленок ПЭ, ПП, ПВХ, ПВДХ, ПК, АЦ и др.
К недостаткам этого способа относятся:
-низкая эффективность воздушного охлаждения, снижающая производительность и прозрачность (особенно ПП) пленок;
-склонность к складкообразованию пленок.
Плоские пленки получают методом экструзии расплава полимера через плоскощелевую формующую головку. В зависимости от способа охлаждения заготовок различают два варианта этого метода: с охлаждением заготовки на охлаждающих барабанах и в водяных ваннах.
Пленки, охлажденные на барабанах, отличаются равномерностью физико-химических свойств и повышенной прозрачностью. Охлажденные в воде пленки характеризуют сильный блеск и большая жесткость.
Предпочтение плоским пленкам отдают в тех случаях, когда от упаковки требуются повышенная прозрачность, четкая маркировка и другая информация, а также высокие и стабильные прочностные свойства. При упаковке на автоматических линиях удобнее использовать рукавные пленки.
Метод полива раствора полимера или форполимера на металлическую поверхность применяется для получения пленок из легко растворимых полимеров или форполимеров, которые нестойки в расплавленном состоянии или разлагаются при нагревании ниже температуры плавления, например, ПВС, ПК, ПА.
Метод полива состоит из нескольких стадий: приготовление раствора полимера; полив раствора полимера на гладкую полированную поверхность; отделение растворителя от полимера.
Стадия приготовления раствора полимера включает операцию растворения, фильтрования и деаэрации. Растворение осуществляют в емкостях с различными устройствами для перемешивания и подогрева.
Для получения прозрачных пленок обычно используют смеси из нескольких растворителей. Очистку растворов от разнообразных примесей проводят фильтрованием в фильтрах различных конструкций с использованием сложных фильтрующих систем. Качество фильтрации во многом определяет качество получаемых пленок. Отделение раствора от воздушных включений осуществляют в деаэраторах, различных по конструкции и принципу действия.
Формование пленок методом полива на бесконечную ленту наибольшее применение нашло в производстве ТАЦ-пленок.
Методом полива в осадительную ванну получают преимущественно целлофан.
К достоинствам пленок, полученных методом полива раствора полимера, относятся равномерная толщина, повышенная прозрачность, отсутствие нерастворимых примесей, практически полная изотропность свойств.
Недостатками метода являются низкая производительность, трудность изготовления толстых пленок, пожароопасность применяемых органических растворителей, сложность их регенерации, что существенно повышает расходы на оборудование и себестоимость выпускаемой продукции.
Метод полива дисперсии полимеранаполированную поверхность по своей сути и аппаратному оформлению мало отличается от метода полива раствора полимера. Главное отличие – применение коллоидных систем (# латексов), в которых дисперсионной средой служит вода, а дисп. фазой – частицы полимера. Это обуславливает достоинства способа:
а) отпадает необходимость применения дорогостоящих, токсичных и огнеопасных растворителей;
б) возникает возможность непосредственного использования эмульсий и суспензий, полученных в результате эмульсионной и суспензионной полимеризации без промежуточной операции выделения полимера.
Основным недостатком метода является сложность слипания частиц в процессе высыхания дисперсии, что затрудняет получение структурно-однородных монолитных пленок.
Метод полива дисперсии полимера используют при получении пленок для санитарно-гигиенической упаковки изделий, а также для покрытий полимерных пленок бумаги и тканей.
Каландровый метод получения пленок основан на принципе непрерывного формирования пленок из расплава полимерного материала при последовательном его пропускании через несколько зазоров между параллельно расположенными и вращающимися навстречу друг другу полыми цилиндрами-валками, являющимися главной рабочей частью каландров.
Пленка, полученная каландровым методом, обладает продольной ориентацией, которая обеспечивается за счет превышения линейной скорости отбора охлажденной на барабане пленки над окружной скоростью последнего валка каландра на 30-100%. поэтому прочность при растяжении в продольном направлении пленок на 10-20% выше прочности в поперечном направлении. Каландровый метод получения пленок более дорогой, чем методы полива раствора и экструзия расплава полимеров.
Каландровым методом получают пленки и листы из ПВХ: так перерабатывается почти половина производимого во всем мире ПВХ, что объясняется наименьшей вероятностью тепловой деструкции полимера при каландрировании.
Строганием заготовок производят пленки из ФП и целлулоида. Из этих полимеров первоначально прессуют цилиндрические заготовки. На специальных установках их вращают вокруг своей оси и срезают профильным ножом пленочное полотно. Полученные толстые пленки раскатывают в тонкие на особых прокатных станках.