Устройство для одноосной ориентационной вытяжки полимерной плёнки

Полезная модель относится к области переработки полимерных материалов и может применяться для модификации свойств полимерных пленок путем их структурной ориентации при вытяжке в продольном направлении, в частности для изготовления пьезоактивных пленок из сополимеров винилиденфторида (СП ВДФ).
В настоящее время пьезоактивные пленки из СП ВДФ находят широкое применение в различных областях техники. Также одним из возможных перспективных направлений применения пьезоактивных пленок является создание на их основе электроакустических преобразователей, в том числе для гидроакустических антенн. Помимо лучшего согласования с водной средой использование преобразователей на основе пленок СП ВДФ позволит улучшить массогабаритные характеристики антенн, уменьшить их восприимчивость к гидродинамическим помехам благодаря возможности сплошного заполнения площади апертуры активным материалом.
Известно, что возможность обеспечения пьезоактивности пленок ПВДФ в первую очередь определяется содержанием в них полярной β-кристаллической модификации [Wang Т.Т., Herbert J.M., Glass A.M. The applications of ferroelectric polymers. Glasgow-London.: Blackie and Son, 1988. 387 р.]. Пьезоэффект в пленках ПВДФ возникает вследствие образования в нем суммарного дипольного момента после ориентации диполей β фазы под воздействием электрического поля в процессе поляризации.
Содержание β-модификации при кристаллизации расплава ПВДФ в процессе его переработки зачастую недостаточно велико для обеспечения его существенной пьезоактивности. Для увеличения содержания β-формы в полимере необходимо обеспечить переход молекул из α-кристаллического состояния в вытянутую конформацию и реализовать межмолекулярные взаимодействия, необходимые для стабилизации кристаллитов. Один из наиболее простых и производительных способов инициирования α→β - превращения заключается в приложении к полимеру ориентирующих деформационных воздействий при его ориентационной вытяжке [Электрические свойства полимеров (под ред. Б.И. Сажина), Химия, 1986].
Известно устройство для вытяжки полимерной пленки [Патент РФ №2457997 на Устройство для вытяжки полимерной пленки, опубл. 10.08.2012 г.] содержащее основание, средство подачи пленки, ролики, первый привод и второй привод.
Известное устройство встроено в установки для изготовления полиэтиленовых пакетов и предназначено для вытяжки полимерной пленки в продольном направлении и корректировки шага нанесенного на поверхность пленки рисунка, что приводит к устранению смещений печати рисунков на полимерных пленках. Недостатком известного устройства является отсутствие возможности его применения для получения полимерных пленок с высокой степенью ориентационной вытяжки равной толщины и с ровной поверхностью.
Известно устройство, содержащее несколько расположенных напротив основания роликов, установленных с возможностью вращения на осях, расположенных вдоль продольного направления полимерной пленки. Оси вращения роликов в предлагаемом устройстве расположены в нормальном (перпендикулярном) направлении продольному направлению пленки (RU 2457997).
В устройстве, описанном в патенте RU 2457997, пленка не огибает ролики, а ролики прокатываются по ее поверхности в направлении перпендикулярном продольному направлению пленки и образуют на ней канавки. Причем по поверхности пленки могут прокатываться один или несколько роликов. В предлагаемом устройстве ролики выполняют роль дополнительного крепления пленки в захватах в несколько сложений, что позволяет проводить ориентационную вытяжку пленок большой длинны. Это и позволяет существенно увеличить производительность цикла их ориентационной вытяжки.
Также известен способ одноосной ориентации полимерных пленок [Авторское свидетельство СССР №1581592 на Способ одноосной ориентации полимерных пленок, опубл. 30.07.1990 г.] путем растяжения пленок в осевом направлении с помощью устройства в виде подвижных захватов для удержания пленки за торцы, в котором перед закреплением пленки в захватах уменьшают ее ширину путем складывания или сворачивания. При этом пленка сворачивается в рулон, внутрь рулона по его торцам вставляются металлические трубки или пленка складывается гармошкой, после чего рулон, или гармошка закрепляются в захватах, к которым прикладывается растягивающее усилие. Таким образом, обеспечивается ориентационная однородность пленок и их равнотолщинность, а также уменьшение количества отходов в процессе вытяжки.
Недостатком известного способа и устройства является то, что пленка после вытяжки сохраняет конфигурацию рулона или гармошки, что делает невозможным изготовление ровной пленки большой площади, при этом при вытяжке свернутой или сложенной пленки на ней в зависимости от ее толщины могут образовываться заломы или трещины. Также недостатком способа является малая производительность процесса ориентационной вытяжки за счет технологических затруднений при креплении пленки в виде рулона или гармошки с большим количеством слоев при этом для ее увеличения необходимо использовать растягивающие машины с большей длиной хода подвижного элемента и как следствие большего габарита.
Основной задачей предлагаемой полезной модели является увеличение производительности процесса ориентационной вытяжки полимерных пленок без увеличения размеров растягивающих машин.
Технический результат заключается в увеличении производительности оборудования для вытяжки полимерной пленки, уменьшения его габаритов без ухудшения свойств ориентированной полимерной пленки.
Для достижения указанного технического результата в устройство для одноосной ориентационной вытяжки полимерной пленки, содержащее два захвата торцов полимерной пленки, между которыми приложено растягивающее усилие вдоль продольной оси полимерной пленки, введены новые признаки, а именно: в каждом захвате установлено, с возможностью свободного вращения по одному съемному ролику, оси которых нормальны направлению растягивающего усилия, при этом полимерная пленка огибает каждый съемный ролик.
Такое выполнение устройства для вытяжки полимерной пленки позволяет одновременно осуществлять вытяжку отрезков пленки большой длины без увеличения размера растягивающих машин, что обеспечивает их высокую производительность.
Сущность полезной модели поясняется фиг. 1, при этом на фиг. 1 представлено предлагаемое устройство для одноосной ориентационной вытяжки полимерной пленки, в котором в каждом захвате установлено по одному съемному ролику.
Представленное на фиг. 1 устройство состоит из двух захватов 1 и 2 для крепления пленки 3 в конструкции которых предусмотрен механизм для крепления торцов пленки 4, а также съемные ролики 5, установленные с возможностью свободного вращения, оси которых нормальны направлению растягивающего усилия.
Торцы пленки закрепляются в механизмах 4 захватов 1 и 2, после чего в захваты устанавливаются съемные ролики 5 как показано на фиг. 1. К захватам прилагается растягивающее усилие, при этом съемные ролики могут свободно проворачиваться вокруг своих осей, что обеспечивает равномерное натяжение пленки по длине в процессе вытяжки.
Растягивающее усилие может быть приложено посредством различных растягивающих машин, в том числе испытательных, а также в любом оборудовании, обеспечивающем поступательное движение одного или обоих захватов вдоль оси ориентационной вытяжки в противоположные направления относительно друг друга.
Заявленное устройство обеспечивает увеличение производительности процесса ориентационной вытяжки полимерной пленки, при этом в процессе ориентационной вытяжки обеспечивается равные растягивающие механические напряжения на всех участках пленки, что гарантирует минимальный разброс ее параметров по длине, а также простоту установки полимерной пленки в захватах. Это позволяет считать, что заявленный технический результат достигнут.