ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Способы повышения адгезии полиэтилена к целлофану из "Технология производства полиэтилен-целлофановой пленки и ее переработка" Комплекс ценных свойств комбинированного материала, состоящего из слоев различной химической природы с разными характеристиками, может быть реализован в процессе эксплуатации материала лишь при условии достаточно высокой адгезионной прочности между его слоями, т. е. тогда, когда материал ведет себя как единое целое. Поэтому вопросы адгеаии между слоями комбинированных материалов и способы ее повышения являются определяющими как при рассмотрении теоретических основ создания комбинированных материалов, так и при разработке технологических процессов их получения. [c.24] При изучении адгезии ряда полимеров, в том числе и полиэтилена к целлофану, было показано, что на прочность адгезионного соединения влияют продолжительность контакта, температура и давление. Адгезия, как правило, обусловлена, во-первых, диффузионными и, во-вторых, микрореологическими процессами, протекающими на границе раздела. В случае полиэтилена и целлофана, очевидно, более вероятен второй механизм адгезии. [c.24] Адгезионное соединение полиэтилена и целлофана легко разрушается под действием воды, что указывает на межмолекулярный характер их адгезионного взаимодействия. Это подтверждается и данными температурноскоростной зависимости адгезионной прочности комбинированного материала. При повышении температуры до 60 °С происходит значительное снижение адгезионной прочности, что возможно лишь при межмолекулярном взаимодействии на поверхности контакта полиэтилена и целлофана. Кажушаяся энергия активации, рассчитанная по экспериментальным данным температурной зависимости адгезионной прочности, составляет 4,7 ккал/°С, что соответствует значениям энергии межмолекулярного взаимодействия. [c.25] На возможность протекания микрореологических процессов при формировании адгезионного соединения указывает и структура поверхности целлофана. Электронномикроскопические исследования позволили установить, что на ровной и плотной поверхности этой пленки имеется множество микродефектов круглой или овальной формы и пор, идущих в глубь пленки. Как известно, существование микродефектов на поверхности всех тел, в том числе и полимерных, является причиной того, что их реальная прочность значительно ниже рассчитанной теоретически. Данные статистической обработки результатов измерений размеров микродефектов целлофана (рис. 4) показывают, что наиболее часто встречаются микродефекты с диаметром 0,076 мкм. Глубина их может быть различной, причем имеются микродефекты, глубина которых превышает толщину более плотного поверхностного слоя целлофана, т. е. составляет более 5— 10% толщины всей пленки. [c.25] Щйе собой затекший в неровности йоверхйостИ целлофана полиэтилен, имеют в основном цилиндрическую форму. Эта форма соответствует форме микродефектов целлофана. [c.26] Микрореологичес кий характер формирования адгезионного соединения полиэтилена и целлофана подтвержден работами В. Е. Гуля и Л. Л. Фоминой, в которых была сопоставлена кинетика затекания расплава полиэтилена в микродефекты целлофана с зависимостью адгезии от продолжительности контакта адгезива с субстратом. Был моделирован процесс затекания расплава полиэтилена в капилляры, форма которых соответствовала форме микродефектов на поверхности целлофана. [c.26] Эксперимент подтвердил линейную зависимость адгезии полиэтилена к целлофану (при рассматриваемом способе получения склейки) от Следовательно, определяющим температурно-временную зависимость адгезии (имеется в виду температура и время контакта) является микрореологический механизм. [c.28] Исследования механизма формирования адгезионного соединения полиэтилен — целлофан открыли возможность направленно регулировать адгезионную прочность комбинированного материала путем изменения технологических параметров, влияющих на величину поверхности контакта этих двух полимеров, — температуры, давления и продолжительности контакта. [c.29] Однако прочность адгезионного соединения зависит не только от величины истинной поверхности контакта адгезива и субстрата, но и от характера их взаимодействия. Для полиэтилена и целлофана взаимодействие определяется слабыми межмолекулярными связями, так что для получения достаточно прочного, устойчивого в эксплуатации адгезионного соединения полиэтилена и целлофана необходимы специальные технологические приемы, изменяющие характер взаимодействия этих двух полимеров. [c.29] Высокая адгезионная прочность является необходимым условием создания комбинированного материала, обладающего хорошими физико-механическими характеристиками и стабильностью в условиях эксплуатации. Как было показано, материалы, составляющие полиэтиленцеллофан, различны по природе, и вследствие не-полярности полиэтилена и его слабого взаимодействия с целлофаном в коадбинированном материале не может быть достигнуто образования достаточно прочных, устойчивых адгезионных связей. [c.29] Существует ряд приемов повышения прочности связи между слоями полиэтилена и целлофана. OдниJiI из них является окисление полиэтилена, в десятки раз увеличивающее его адгезию к целлофану. Обработка пленки полиэтилена хромовой смесью перед получением комбинированного материала вызывает увеличение числа полярных кислородсодержащих групп на его поверхности и вследствие этого — изменение краевого угла смачивания. Такой же эффект достигается при действии электрических разрядов. [c.29] Модификация поверхности целлофана прививкой по-либутилакрилата и полиакриловой кислоты, а также обработкой его коронным разрядом перед нанесением полиэтилена существенно не изменяет адгезионной прочности комбинированного материала. [c.30] Получение достаточно прочных и стабильных химических адгезионных связей на границе раздела полиэтилена и целлофана может быть достигнуто лишь применением специальных адгезивов — веществ, молекулы которых содержат не менее двух функциональных групп, вступающих в химическое взаимодействие с гидроксильными группами целлюлозы и кислородсодержащими группами полиэтилена. Действие адгезива должно сводиться к повышению числа связей между полиэтиленом и целлофаном на единицу площади поверхности их контакта, а также к изменению соотношения химических и межмолекулярных связей на поверхности контакта двух слоев. [c.30] В качестве адгезивов могут быть использованы разнообразные вещества изоцианаты, полиалкиленимины, меламино- и карбамидоформальдегидные смолы и т. д. [c.30] Адгезивы, применяемые в производстве полиэтиленцеллофана, должны удовлетворять ряду требований они должны быть высокоэффективными, т. е. обеспечивать высокую прочность связи слоев полиэтилена и целлофана в комбинированном материале не ухудшать свойств целлофана (прочность, прозрачность и др.) быть доступными в производстве и недорогими, а в связи с тем, что основная область применения полиэтиленцеллофана — упаковка пищевых продуктов, быть разрешенными к применению Государственным санитарным надзором Министерства здравоохранения СССР. [c.31] Адгезив на целлофан перед экструзией на него полиэтилена наносят несколькими способами введением в вискозу перед формованием целлюлозной пленки обработкой целлофана при его получении (обычно адгезив добавляют в состав пластификационной ванны), а также нанесением на экструзионно-ламинирующем оборудовании непосредственно перед экструзией полиэтилена. В последнем случае оборудование должно быть оснащено специальным клеенаносным и сушильным устройствами, при сушке может одновременно осуществляться и предварительный нагрев целлофана. [c.31] Каждый способ нанесения адгезива на целлофан имеет свои достоинства и недостатки. Так, при введении в вискозу расход вещества больше, чем при других способах обработки кроме того, необходимо специальное оборудование для смешения вводимой добавки с вискозой. Двусторонняя обработка при пластификации может явиться причиной слипания рулонов целлофана в процессе хранения пластификатор может вызвать высаживание адгезивов, чувствительных к анионам (сульфат, хлорид) и к нагреванию наконец, пластификацион-ный раствор при добавлении адгезива становится нестабильным. При обработке целлофана перед экструзией применяют токсичные и взрывоопасные растворители. Тот или иной способ обработки пленки адгезивом определяется в каждом конкретном случае выбор зависит как от используемого вещества, так и от имеющегося в наличии оборудования. Необходимо отметить, что наиболее простым, технологичным и производительным является способ нанесения адгезива на целлофан при его пластификации. [c.31] Полиалкиленимины (полиэтиленимин или смесь веществ этого класса) могут быть использованы в качестве адгезива в виде растворов в органических растворителях (метиловом или этиловом спирте, толуоле) при концентрации адгезива 0,01—0,5% или в воде при концентрации его 0,05%. [c.32] В первом случае адгезив наносится непосредственно перед экструзией полиэтилена, во втором — обработка целлофана может быть осуществлена на стадии пластификации, тогда пластификационная ванна должна содержать 5% пластификатора и иметь pH 8 и температуру - 60°С. На обработанную поверхность целлофана экструдируют полиэтилен при температуре 280—300 °С. Рекомендуют применять полиэтиленимины низкого молекулярного веса (вязкость 20%-ного водного раствора при 20°С не должна превышать 100 П). Обработка полиэти-лениминами повышает хрупкость целлофана, поэтому в растворы адгезива добавляют небольшие количества поверхностно-активных веществ и поливинилбутиоаля. При применении полиэтилениминов адгезия полиэтилена к целлофану возрастает более чем в 6 раз. [c.32] Для обработки целлофана могут быть применены соединения, содержащие по крайней мере одну X—С—V-группу, где X—С = М V-О, 5 или МК, а Н — водород или моновалентный углеводородный радикал. К этим соединениям принадлежат и органические изоцианаты (толуолдиизоцианат, диизоцианатдифенилметан и т. д.). Целлофан с нанесенным на его поверхность 1%-ным раствором изоцианата в органическом растворителе высушивают и наносят на него расплав полиэтилена. Содержание изоцианата должно быть в пределах 0,001—0,1% от массы целлюлозной пленки. Полученный таким способом комбинированный материал не содержит несвязанного изоцианата. [c.32] Вернуться к основной статье