пленки полимерные

ПЛЕНКИ ПОЛИМЕРНЫЕ

сплошные слои полимеров толщиной, как правило, менее 0,5 мм. Изготовляют гл. обр. из синтетич. полимеров (соответствующие пленки, имеющие наиб. практич. значение, рассмотрены в данной статье). Получают П. п. также из прир. полимеров (напр., белков, HK, целлюлозы; наиб. распространение получили гидрат-целлюлозные пленки, из которых широко известен целлофан) и искусственных (из простых и сложных эфиров целлюлозы, т. наз. эфироцеллюлозные пленки, напр. ацетатные).

Большое значение приобрели многослойные пленки из синтетич. полимеров, состоящие из двух, трех, пяти и более монослоев разл. природы (одним слоем м. б. фольга, ткань, бумага).

В зависимости от способа и технологии получения П. п. подразделяют на неориентированные (изотропные), слабоориентированные и двухосноориентированные.

Получение. В промышленности для получения П. п. (монопленок) используют след, методы: 1) экструзия расплава полимера — наиб. экономически выгодный и технологически рациональный способ производства пленок. Этим методом перерабатывают термопластичные полимеры в вязкотекучем состоянии. Полимер в экструдере расплавляется, гомогенизируется, и расплав продавливается через формующую головку. При экструзии через кольцевую головку П. п. получают в виде рукава. Пленочный рукав в вязкотекучем состоянии после выхода из формующей головки подвергают пневма-тич. раздуву сжатым воздухом и продольной вытяжке тянущими валками (слабоориентированные П. п.). По др. варианту, пленочный рукав предварительно резко охлаждают водой с внутр. и внеш. сторон, после чего осуществляют одновременную двухосную (в продольном и поперечном направлениях) ориентацию в высокоэластич. состоянии (ориентированные П. п.). Через плоскощелевую головку расплав экструдируется на приемный (поливной) барабан, на котором охлаждается (неориентированные П. п.), а затем может подвергаться двухосной ориентации — раздельной (сначала вытяжка в продольном, а затем в поперечном направлении) или одновременной. В случае раздельной ориентации продольную вытяжку проводят на валковых установках, поперечную вытяжку, а также одноврем. ориентацию-на спец. раме (клуппной).

Ориентир. пленки для снятия напряжений, возникших при ориентации, повышения степени кристалличности и придания стабильности размеров при повышенных температурах эксплуатации (для снижения усадки) подвергают термич. обработке (термофиксации) при температурах на 30–70 °C ниже температуры плавления полимеров (см. также ориентированное состояние полимеров). Полимеры, обладающие высоким водопоглощением (полиамиды, поликарбонаты, полиэтилентерефталат), перед экструзией сушат до содержания влаги ≤ 0,03%. Преимущества метода: высокие технологичность и скорость процесса (до 250 м/мин ориентированной пленки).

Методом экструзии П. п. изготовляют, напр., из след. полимеров: полиолефинов-полиэтилена высокой и низкой плотности, линейного (мол. м. до 300∙10³, 100∙10³ и 200∙10³ соотв.), полипропилена [мол. м. (440–500)∙10³], сополимеров этилена с винилацетатом или виниловым спиртом (мол. м. до 100∙10³); пластифицированного полиеинилхлорида [мол. м. (50–75)∙10³]; полиэтилентерефталата [мол. м. (23–26)∙10³]; линейных алифатич. полиамидов (мол. м. не менее 17∙10³), напр. из поли-ε-капроамида, полигексаметиленади-пинамида, поли-w-ундеканамида, полидодеканамида; сополимеров винилиденхлорида (75–90%) с винилхлоридом (мол. м. 100∙10³; см. винилиденхлорида сополимеры); поли-винилиденфторида (мол. м. 100∙10³; см. фторопласты); блочного полистирола (мол. м. 331∙10³); полиамидоимидов, полисульфонов, полиэфирсульфонов и др. термостойких термопластов.

2) Полив раствора или суспензии (напр., латекса) полимера. Один из старейших пром. способов; включает три после-доват. операции: приготовление раствора (или суспензии) полимера; полив на холодную или нагреваемую полированную поверхность (бесконечная металлич. лента или барабан); отделение растворителя. Во мн. случаях для повышения физ.-мех. характеристик и снятия внутр. напряжений П. п. подвергают термич. обработке. Этим способом получают пленки, напр., из поликарбоната (мол. м. 75∙10³), полиарилатов, ацетатов целлюлозы (см. целлюлозы эфиры), поливинилфто-рида.

П. п. из термостойких гетероциклич. полимеров изготовляют поливом раствора форполимера с послед. его циклизацией при нагревании. Этим методом получают полиимидные пленки (поли-4,4'-дифениленоксидпиромеллитимидную пленку-поливом раствора соответствующей полиамидокислоты в ДМФА; см. также полиимиды).

3) Каландрование. П. п. образуется при проходе пластич. массы полимера через неск. зазоров между последовательно расположенными валками. Имеются также приспособления для одно- и двухосной вытяжки пленки, ее термофиксации и др. Каландрованием получают пленки из жесткого и полужесткого ПВХ, ацетатов целлюлозы, полистирола ударопрочного, полиуретанов.

4) Строгание, прокатка. Применяются в осн. для изготовления П. п. из неплавких полимеров, напр. из политетрафторэтилена.

5) Сочетание разл. методов. Например, экструзией и ка-ландрованием получают толстые П. п. (0,2–2,5 мм) из ударопрочного полистирола, АБС-пластика, полипропилена, которые подвергают глубокой вытяжке, и П. п. из некоторых термостойких термопластов.

Многослойные П. п. изготовляют: а) соэкструзией расплавов разл. полимеров через кольцевую или плоскую многоканальную головку (число каналов определяется числом слоев); в формующей головке потоки расплавов соединяются, не перемешиваясь, в результате на выходе из нее получается многослойная П. п.; для улучшения адгезии между разнородными расплавами полимеров м. б. использован синтетич. клей, поступающий в канал формующей головки в виде потока расплава полимера; б) кашированием-соединением разл. готовых П. п. между собой или с бумагой, фольгой, тканью при помощи клея-расплава. Процесс нанесения на готовую пленку (или бумагу) слоя расплава др. полимера с послед. охлаждением наз. ламинированием.

Изготовленные П. п. разрезают в соответствии с требуемой шириной в процессе их получения или на спец. резательных машинах и сматывают в рулоны. Для получения высококачественных П. п. технол. линии оснащены толщиномерами и системой автоматич. управления с микропроцессорной техникой.

^{Табл. 1 — ФИЗИКО-МЕХАНИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ПОЛИМЕРНЫХ ПЛЕНОК}

таблица в процессе добавления

_{* Наименьшей газопроницаемостью по O2} обладает сополимер этилена с виниловым спиртом-(0,3–0,4)∙10⁻⁷ м³/с∙м²∙Па.

^{Табл. 2. ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ПОЛИМЕРНЫХ ПЛЕНОК}

таблица в процессе добавления

Свойства. П. п. — прозрачные эластичные материалы. Основные физ.-мех. и электрич. свойства их приведены в табл. 1 и 2. Наиб. уникальным комплексом свойств (высокие диэлектрич. и физ.-мех. свойства, термостойкость, низкая газопроницаемость) обладают полиэтилентерефталатные пленки. Полистирольные и поликарбонатные пленки отличаются очень хорошими оптич. свойствами, полиамидные, поливинилхлоридные и пленки из сополимера этилена с виниловым спиртом — жиро- и маслостойкостью, газо- и запахонепроницаемостью, полиолефиновые — водо- и хим. стойкостью, поли-имидные, полиэфирсульфоновые и полиэфирэфиркетоно-вые-высокой термо- и радиац. стойкостью.

Многослойные пленки обладают, как правило, комплексом положит. свойств, присущих монопленкам, и не имеют их недостатков (это осн. принцип создания многослойных пленок).

Большое значение приобрели термоусадочные пленки, которые под тепловым воздействием сокращаются (усадка), принимая форму упаковываемого или герметизируемого продукта либо изделия. Эффект усадки обеспечивается ориентац. вытяжкой пленки без последующей ее термофиксации. Для термофиксированных пленок из полиэтилентерефталата и полиимидов, неориентиров, пленок из полиэфирсульфонов и полиэфирэфиркетонов характерны безуса-дочность и высокая стабильность размеров при повышенных температурах.

П. п. можно сваривать, склеивать, они м. б. окрашены в разл. цвета введением красителя на стадии синтеза полимера или переработки его в пленку (см. также крашение пластических масс).

Применение. В основном П. п. (полиолефиновые, поливинилхлоридные, поливинилиденхлоридные, полиамидные и многослойные) применяют как упаковочный материал для пищ. продуктов (мясных, рыбных полуфабрикатов, сосисок, колбас, вторых блюд, масла, молока, соков и др.), товаров широкого потребления, жидких и сыпучих хим. и нефтехим. товаров, для бытовых целей.

Полистирольные, поликарбонатные, полиэтилентерефталатные, полиимидные, полипропиленовые и полиамидные пленки широко используют для электроизоляции обмоточных и монтажных проводов, кабелей, обмоток трансформаторов, двигателей и др. электрич. машин. Эти П. п. в сочетании с фольгой-диэлектрики для конденсаторов. Перечисленные выше П. п., подвергнутые металлизации (см. металлизация полимеров), применяют в конденсаторах; они служат также световодами, регуляторами солнечной радиации в помещениях.

Полиэтилентерефталатные пленки, кроме того, используют при изготовлении кино-, фото- и рентгеновских пленок, магн. носителей информации, фотоматриц миниатюрных печатных плат, полупроводниковых переключателей, фоторезисторов, для замены кальки и ватмана (матовая пленка), как чертежные пленки в компьютерно управляемых системах черчения. Для этих же целей при температурах выше 130 °C используют пленки из полиимидов, полифениленсульфидов, полисульфонов.

Полиамидные и полиимидные пленки применяют для автоклавного прессования крупногабаритных деталей, полистирольные — как облицовочный материал для панелей холодильников, прозрачные "окна" в упаковке, полиолефиновые пленки применяют для укрытия теплиц, пропаривания и мульчирования почвы.

Первые пром. пленки были изготовлены из нитратов целлюлозы, а затем из регенерир. целлюлозы (целлофана) в Великобритании (1899). Первые пленки из синтетич. полимеров появились в США (1946; полиэтиленовая пленка). В 1946 были получены и первые образцы пленок из поли-этилентерефталата (Великобритания). В 1946–49 появились и первые машины для экструзии термопластов и формования пленок поливом на барабан и раздувом рукава.

П. п. производят в СССР, США, Японии и странах Западной Европы и выпускают, напр., под след. торговыми названиями: полиэтилентерефталатные — лавсан, майлар, лумиррор, тетерон, эстар, хостафан, мелинекс, терфан; полиэтиленовые — дау, тейлекс, новатекс, хостален, вестолен, лойрен, моплен, элатон, асахи и мн. др.; поливинилхлоридные — коопани, калистрон, сумилайт, фаблон, тут-тадерма; поливинилиденхлоридные — саран, крайовак, курехален, вестан, иксан; полиамидные — ипплон, дайамирон, бонил, эмблема, рильсан, саданил; полиимидные — каптон, юпилекс; полипропиленовые — торейфан, мирэйоан, треспофан, капафильм; полистирольные — полиолекс, стилекс, стирофлекс, стирониль; фторопластовые — оторлон, кайнар, тедлар, теслар, тефлон, полифлон, хостаолон; сополимер этилена с винилацетатом — адмер, эвафильм, целофлекс; сополимер этилена с виниловым спиртом — селарон, эвал, эксид; поликарбонатные — лексан, мерлон, пенлайм, юпилон, макролон; термостойкие полиэфирсульфоновые, полиамидоимидные, полиэфирэфиркетоновые — стабар, тальпа, литрекс; полифениленсульфидные — торелина.

Мировое производство основных П. п. составляет (без СССР) 14,4 млн. т/год (1986), из них самые крупнотоннажные: полиэтиленовые 10, поливинилхлоридные 1,2, полипропиленовые 0,745, полиэтилентерефталатные 0,730 млн. т/год.

^{Лит.: Козлов П. В., Брагинский Г. И., Химия и технология полимерных пленок, М., 1965; Такахаси Гисаку, Пленки из полимеров, пер. с япон., Л., 1971; Энциклопедия полимеров, т. 1–2, М., 1974; Л евина T. Г., Кнельц К. Ф., Константинов В. H., Переработка полиэтилентерефталата в пленку, ч. 1, М., 1976; Фридман M. Л., Технология переработки кристаллических полиолефинов, М., 1977; Нелсон У. E., Технология пластмасс на основе полиамидов, пер. с англ., М., 1979; Каган Д.Ф.. Гуль В. E., Самарина Л. Д.. Многослойные и комбинированные пленочные материалы, М., 1989; Seifrid W., "Kunststofie", 1985, Bd 75, № 10, S. 773–77; Encyclopedia of polymer science and technology, v. 7, N. Y., 1987; Briston J. H., Plastics films, 2 ed., Harlow (Essex), 1986.}

_{Э. П. Донцова, Л. Г. Райз, А. М. Чеботарь}