Производство пленок и полиэтилена низкой плотности

Сварной шов достаточно прочен для удержания упакованных  мешков даже за горловину при транспортировании, загрузке и разгрузке.

В качестве временного укрытия пленки применяют в полевых условиях (навесы, крыши, покрытия парников, временные водопроводы и др.). Эти пленки должны быть устойчивы к изменениям погодных условий, т.е. термо- и морозостойки. Кроме этого, они должны быть дешевыми и желательно одноразового использования. Для таких целей применяют прозрачные пленки из ПЭ, ПП, реже — из ПЭТФ и пластифицированного ПВХ. Иногда используют пленки из ПА. Для укрытий с большой площадью поверхности необходимо использовать те же полимеры со специальными добавками, придающими им способность саморазрушаться через определенное время под действием солнечных лучей. Это необходимо для защиты окружающей среды от твердых загрязнений полимерными пленками.

Полимерные  пленки в фотоматериалах. В качестве основы для изготовления кино- и фотопленок используют: триацетат- и ацетилбутиратцеллюлозу, ПС, ПЭТФ, ПК. На их основе получают черно-белую, цветную, негативную, позитивную фото- и кинопленки, пленку для диапозитивов, рентгеновских снимков и рентгенограмм, пленку, служащую индикатором радиоактивного излучения и др.

В общем виде черно-белые  кино- и фотопленки состоят из основы (полимерной пленки), нижнего слоя (адгезионного), светочувствительного эмульсионного  и защитного слоев.

С учетом условий эксплуатации и изготовления изделий к полимерной пленочной основе предъявляют повышенные требования:

высокие физико-механические показатели (предел прочности при  разрыве не менее 150 МПа, относительное  удлинение при растяжении не менее 30% модуль упругости не менее 7 ГПа), стабильные в температурном интервале от —20 до +100 °С, причем в случае использования пленки в экстремальных условиях эти температурные диапазоны расширяются;

незначительная усадка (менее 1 %) при повышенных температурах стабильность размеров не более 1-10  см/°С в широких температурном и влажностном диапазонах;

хорошая оптическая прозрачность, обеспечивающая коэффициент пропускния светового потока более 90% (для части  спектра видимого излучения);

плотность, не превышающая  плотность воды (требование, определяемое технологией обработки кино- и фотопленки);

показатель преломления, близкий к его значению для  нижнего слоя (на основе желатина);

исключение возможности возникновения значительного статического электрического разряда при перематывании пленки в лентопротяжном  механизме (в противном случае электроразряд «засветит» пленку),

отсутствие водопоглощения, слипания, скручивания и др.

Для кино- и фотопленок используют основу с преимущественной прочностью по длине; этого достигают  обработкой пленки, называемой ориентационной вытяжкой.

Полимерные  пленки — основа магнитных лент. В качестве полимерной пленочной основы для получения магнитных лент применяют ПЭТФ, ПК, реже — ПВХ и триацетат целлюлозы.

Ленты получают нанесением магнитного порошка у – Fе2О3 на основу (пленку), содержащую сополимеры винилхлорида с акрилатами, эпоксидами, полиэфирами, полиуретанами и добавки пластификаторов, стабилизаторов, антистатиков. После получения широкой заготовки ее режут на узкие ленты, выполняют поверхностную обработку, снимают электростатический заряд и обрабатывают для создания магнитной анизотропии.

Толщина пленок колеблется в широких пределах — от 20 до 50 мкм. Чем тоньше лента, тем больше время магнитной записи. Чрезвычайно важна для качества лент равномерность толщины. В зависимости от страны и заводаизготовителя отклонение толщины от заданной колеблется от ± 0,1 до ± 2 мкм. Поверхность основы должна быть равномерно шероховатой для лучшего сцепления с магнитным порошком- Оптимальное значение параметра шероховатости Rа = 0,05...0,10 мкм. Пленка должна иметь хорошие механические характеристики при растяжении в направлении длины: предел прочности при разрыве не менее 170...200 МПа, относительное удлинение около 70 %, модуль упругости не менее 5 ГПа. Поскольку при эксплуатации лент возможно повышение температуры, пленка должна быть термостойкой: температура «потери формы» триацетатцеллюлозной пленки 150...250 °С, полиэтилентерефталатной — 150 , поликарбонатной — 165 °С. К лентам, применяемым в блоках памяти большого объема ЭВМ, предъявляют повышенные требования. Так, для лавсановой (полиэтилентерефталатной) пленки толщиной 30...40 мкм усадка при t = 100 °С не должна превышать 0,5%.

Электроизоляционные пленки. Благодаря минимальной электрической проводимости полимеры и, в частности, полимерные пленки широко применяют в качестве электроизоляторов, конденсаторов (основа). Наряду с традиционными полимерами в последнее время распространены пленки на основе полиимидов (ПИ) благодаря стабильности размеров при высокой (до 400°С) температуре.

Таблица 3

Основные электрические  характеристики пленок на основе различных  полимеров ( при частоте f=10 Гц)

В табл. приведены некоторые  основные электрические характеристики пленок на основе различных полимеров, применяемых в качестве электроизоляционных  материалов, основы конденсаторов и др.

Конденсаторы. Если на полимерную пленку большой длины нанести в вакууме напылением тонкий слой металла (алюминий, цинк) и снабдить токовыводами, то можно получить миниатюрный высокоомный и экономичный микроконденсатор. Небольшой нагрев свернутой металлизированной с одной стороны пленки приводит к свободной усадке (2...5%), что позволяет увеличить долговечность изделия. Основные требования к полимерным пленкам, применяемым в качестве конденсаторов, довольно жесткие, что, естественно, удорожает изделие: «химическая чистота» полимера; отсутствие включений размером в 2...3 раза больше толщины основы минимальная разнотолщинность (не более ± 1 и ± 0,5 мкм по длине пленки толщиной соответственно 20...50 и 3...5 мкм).

В качестве пленки для  изготовления ординарных конденсаторов используют ПЭТФ, ПС, ПК толщиной 5...10 мкм. Конденсаторы повышенной емкости при минимальной массе выполняют из пленки толщиной 3...5 мкм.

Изоляция электропроводов. В качестве изоляционной ленты применяют пленки из ПВХ с липким слоем или без него. Для изоляции проводов сложного профиля, а также стыков проводов хорошо зарекомсндовали себя термоусадочные пленки из ПЭТФ и «сшитого» ПЭ. Изолированные такими пленками провода и стыки подвергают кратковременному нагреву (горячим воздухом); в результате пленка плотно облегает стыки проводов сложного профиля и даже герметизирует их.

В последнее время  для герметизации проводов электродвигателей, работаюших в условиях воздействия  высоких температур и коррозионных сред (например, погружные электродвигатели в нефтяных скважинах), применяют пленки повышенной термостойкости. Для этой цели используют термостойкие пленки на основе ПИ с термостойким покрытием (герметиком), в качестве которого применяют фторопласт. Полиимидные пленки должны быть термоусадочнымн. После намотки их на провод или другой токонесущий элемент при воздействии температуры происходят усадка пленки из ПИ и герметизация витков вследствие сплавления слоев фторопластового покрытия. В СНГ такие пленки выпускают под индексом ПМФ;

в качестве плавкого фторопластового покрытия применяют сополимеры тетрафторэтилена а гексафторпропилена. За рубежом изготовляют полиимидную пленку со специально синтезированным липким слоем полипиромеллитамидокислоты или термостойкого адгсзива. Такие покрытия успешно эксплуатируют, например при = + 270 °С более 2000 ч; они не теряют эластичности и при t = - 200 "С. Применяют для зашиты проводов, кабелей, пазовой изоляции обмоток электродвигателей, трансформаторов, изоляцйи бухт провода, погружных насосов.

В более мягких условиях работают изоляционные элементы проводов на основе фторопластовых пленок (при t до 250 °С). Однако вследствие плохой механической обрабатываемости и низкой стойкости к коронному разряду применение фторопластовой изоляции ограничено некоторыми видами электродвигателей и трансформаторов.

Кроме перечисленных  основных видов термостойких электроизоляционных  пленок применяют (в основном за рубежом) пленки из полифениленоксида, полидиметилпентана, полисульфонов и др.

Электреты представляют собой пленочные полимерные диэлектрики, способные длительное время находиться в наэлектризованном состоянии. В качестве материала для изготовления элсктретов используют ПТФЭ, поливинилиденфторид, полифениленоксид, ПИ, ПК, ПЭТФ, ПА, ПВХ, полиметилметакрилат (ПММА). Важнейшие характеристики электретов — поверхностная плотность зарядов, потенциал поверхности и время жизни зарядов. Так, на пленках толщиной 1...2 мкм поверхностная плотность зарядов может составить (З...5)10^-5 Кл/м² (ПММА), на пленках толщиной 10 мкм — 10^-3 - 10^-4 Кл/м²

(ПТФЭ, ПЭТФ, ПК). Поверхностная  плотность зарядов электретов  со временем уменьшается. При  нормальных условиях хранения  время жизни зарядов составляет от 0,5 до 3 лет. Повышение температуры хранения, влажности окружающей среды, воздействие радиоактивного излучения приводит к ускоренному уменьшению зарядов злектретов. Важное свойство электретов — способность изменять величину и знак поверхностных зарядов при механическом нагружении (пьезоэффект). Так, пьезоэлектрический коэффициент пленочных термоэлектретов из поливинилиденфторида и поливинилхлорида соответственно (10...20)•10^-12 и 3-10^-12 Кл/м.

Электреты могут деформироваться  под действием электрического поля (электрострикция), вырабатывать электрический ток при нагревании или охлаждении (пироэлектричество). Пленочные электреты широко применяют в «миниатюрной» технике, используют в качестве источников постоянного электрического поля в датчиках механических напряжений и деформаций, в электрометрах, высоковольтных генераторах, устанавливают в микрофонах, громкоговорителях, звукоснимателях в качестве аккумуляторов электроэнергии для питания приборов в аварийных ситуациях, в дозиметрах радиоактивных излучений.

Электропроводные  полимерные пленки характеризуются удельным объемным электрическим сопротивлением не более 10 Ом-см. Существует два вида электропроводных пленок: гомопленки (из одного полимера), обладающие полупроводниковыми свойствами, и гетеропленки (из полимеров с различными токопроводящими наполнителями), содержащие сажу, графит, порошки никеля, меди, серебра и других металлов.

Полупроводниковые полимерные пленки. Получение таких пленок связано с технологическими трудностями: не все из них хорошо растворяются или переходят в расплав, из которого впоследствии формируют пленку. Возможности переработки таких полимеров в пленки, волокна и другие изделия ограничены. Полимеры, обладающие полупроводниковыми свойствами, относятся к классу материалов типа поливиниленов (полиенов, полиметинов), полиинов, поли-п-фениленов, полиацетиленов, полиариленов, полибензонитрилов, полипиридинов, полиаминов, или к полимерам, макромолекулы которых содержат систему сопряженных химических связей. Такие пленки и изделия из них широко применяют в технике. На их основе можно создавать выпрямители, тензодатчики, терморезисторы, термоэлектрические генераторы, антистатические покрытия фоторезисторов, детекторы ИК-излучения, фотоэлектрические датчики, чувствительные слои для электрофотографии и др. В перспективе применение пленок позволит реализоват эффект сверхпроводимости. Дальнейшей переработкой подобных пленок, например получением их в ориентированном состоянии, достигают эффекта анизотропии проводимости, т.е. ориентацией макромолекул таких полимеров (в пленках, волокнах) можно создать изделия, характеризующиеся анизотропие оптических, электрических и фотоэлектрических свойств.

Токопроводные пленки. Синтетические пленки, являющиеся большинстве своем диэлектриками, можно сделать электропроводными по крайней мере двумя способами.

Поверхностная обработка  состоит в нанесении специальных веществ являющихся относительно хорошими проводниками электрических зарядов, на поверхность полимерных пленок, волокон. В качестве таких веществ применяют так называемые поверхностно-активные (ПАВ) или рошкообразные минеральные вещества. Наиболее распространены оксиэтиллированные синтетические кислоты фракций С_14…..С₁₈, оксиэтиллированные лауриновая, стеариновая и олеиновая кислоты, а также оксиэтиллированные высшие жирные спирты, сульфоэфиры высших жирных и ненасыщенных кислот. Массовая доля наносимых веществ 0,2...0,8%. В качестве электропроводных материалов для полимерных пленок применяют порошок металлического серебра, оксида олова, гигроскопические соли (хлориды кальция, лития, магния), сажу. Удельное поверхностное электрическое сопротивление пленок из ПВХ, ПС, ПЭ, ПК и др. порядка р = 10¹² ...10¹⁷Ом. При поверхностной обработке пленок из ПВХ составом из сажи, даоксилфталата и метилэтилкетона (соответственно около 25; 30 и 40 частей по массе с добавками образуется электропроводная поверхность с р_s = 20 Ом.

Полимерные материалы  вообще и в частности пленки, содержащие наполнитель, проявляют электропроводные свойства только при образовании в полимере частичками наполнителя цепочечных структур. В качестве наполнителя применяют порошки оксидов алюминия, железа, меди, а также графита, сажи. При введении различного количества токопроводной добавки в полимер, из которого изготовляют пленку, значительно и по-разному меняется удельное сопротивление. Так, удельное сопротивление полиэтиленовой пленки р_v = 10¹²…10¹³ Ом*см; после добавления 10; 20 и 40 % канальной сажи соответственно р_v = 2*10¹⁶; 1,8*10⁶ и 6,1*10² Ом*см.