Главная / Статьи-разработки-исследования/ Влияние комбинированной добавки (скользящая + антистатик) на технические параметры пленки.

Влияние комбинированной добавки (скользящая + антистатик) на технические параметры пленки, полученной раздувом рукава из полиэтилена высокого давления.

1

Полимерные материалы, в целом, как класс, характеризуются высоким удельным поверхностным сопротивлением (обычно 1016 ом. см при 20 оС и 50% относительной влажности) и низкой диэлектрической константой. rnБольшие значения удельного сопротивления обусловлены способностью полимера накапливать статический заряд.rnСтатическое электричество в пластмассах образуется при трении двух типов материала с различной способностью к электризации. rn Присутствие статического заряда на поверхности может привести к серьезным последствиям при производстве пленки, ее формовании и в течение срока эксплуатации. rnТак, например, ухудшается раскрываемость рукава пленки в рулоне. При осаждении пыли на изделия из пластмассы теряется их внешний вид, привлекательность. Снижается качество упаковки изделий из-за взаимного отталкивания слоев пленки.

Скопление статического заряда может привести к взрыву, воспламенению материалов, поражению работников электрическим током.
Величина заряда зависит от: усилия трения, фрикционных свойств материала, влажности окружающей среды. При увеличении влажности происходит стекание заряда с поверхности (увеличивается поверхностная проводимость), что приводит к более быстрому стоку заряда.
Разряд (стекание) заряда может проходить через материал и зависит в этом случае от объемного удельного сопротивления. Стекание заряда может проходить и по поверхности материала. В этом случае эффективность стекания заряда определяется удельным поверхностным сопротивлением. Низкое удельное сопротивление помогает стеканию заряда.
В зависимости от типа полимера и его физико-химических параметров, удельное сопротивление составляет диапазон значений от 107 до 1017 Ом см (см. таблицу № 1)

Таблица № 1 Значения величины удельного сопротивления для разных типов полимеров (термопласты и полиэфиры)


Полимер

Сопротивление

Объемное rоб. ОМХМ

Поверхностное  rпов. ОМ

1

Полиамид

1011-1013

1012-1013

2

Поливинилхлорид

1010-1014

1013-1014

3

Полиэтилентерефталат

1013-1014

1014-1015

4

Поликарбонат

1014-1015

1014-1016

5

Полиэтилен, полипропилен

1014-1015

1015-1016

6

Полистирол

1014-1016

1016-1017

7

Политетрафторэтилен

1015-1017

1016-1017

8

Полифениленоксид

1015-1017

1016-1017

9

Фенопласты

107-1011

1010-1014


Удельное поверхностное сопротивление является наиболее изменяемой характеристикой с наименьшими побочными эффектами. Для его снижения применяются такие добавки как антистатики.
Антистатики выпускаются двух типов: наружные (наносятся на поверхность полимера распылением) и внутренние (вводятся в полимер в процессе переработки).
Внутренние антистатики обеспечивают долговременную защиту от накопления заряда. Будучи включенными в состав полимера, они мигрируют к поверхности готовых изделий. Неполярная часть молекул антистатика закрепляется в полимере, а полярная образует равномерный слой на его поверхности, так называемый проводящий путь, по которому заряд стекает в атмосферу.
Второй функцией антистатика является функция смазки, что способствует уменьшению коэффициента трения материала.
Но коэффициент трения еще очень сильно зависит от качества поверхности пленки. Чем ровнее поверхность и нет на ней микротрещин, тем меньше будет величина коэффициента трения.
При вытяжке рукава пленки между полимером и металлической фильерой возникают сдвиговые напряжения. Для уменьшения этих напряжений в состав сырья полимера вводятся скользящие добавки. Они по составу не совместимы с полимером, поэтому мигрируют на его поверхность, и создают скользящий слой между фильерой и расплавом полимера.
Скользящие добавки производят из сырья животного происхождения, продуктов переработки нефти и растительного происхождения. На основе растительного сырья - рапсового, пальмового, касторового масел – получают олеамиды, эрукамиды, стеарамиды, беханамиды. Все эти соединения являются первичными амидами, применяются в качестве скользящих добавок.

1

Скользящие добавки на основе олеамида и эрукамида активно применяются в процессе экструзии при изготовлении пленок, а так же при производстве товаров народного потребления методом литья под давлением. Они служат для снижения коэффициента трения, придают дополнительный блеск поверхности изделий, облегчают съем с формы.
В зависимости от своего химического строение амиды по-разному снижают коэффициент трения. Наиболее низкие значения коэффициента трения полиолефинам придают ненасыщенные амиды, олеамид и эрукамид. Стеарамид снижет коэффициент трения, но незначительно. Зато придает блокирующие свойства, являясь, таким образом, органическим антиблоком.

Следовательно, чтобы снизить поверхностное сопротивление, необходимо, во-первых, ввести антистатик для снятия заряда, а, во-вторых, улучшить качество поверхности самой пленки. В этом случае лучше всего использовать комбинированную добавку, состоящую из антистатика + скользящая компонента.
На примере пленки ПВД 10203-20 показано влияние комбинированной добавки на удельное поверхностное сопротивление пленки. См. таблицы № 2 и 3 и диаграмму №1.

Результаты исследований.

Таблица № 2 ПВД-10208-20 без добавки. Измерения проводились, при Т = 24оС.


Образец

Размер, мм

I измер., А

Rs, Ом/кв. по образ.

№ 1

31х1.9

2.54Е-11

2.52Е-11

6.24Е+13

31х1.9

3.56Е-11

3.47Е-11

4.49Е+13

№ 2

30х1.9

2.76Е-11

2.69Е-11

5.80Е+13

30х1.9

2.61Е-11

2.66Е-11

5.99Е+13

№ 3

30х2

3.07Е-11

2.98Е-11

4.96Е+13

30х2

3.10Е-11

3.10Е-11

4.84Е+13

№ 4

30х2

2.58Е-11

2.62Е-11

5.77Е+13

30х2

2.49Е-11

2.54Е-11

5.96Е+13


Таблица № 3 ПВД-10208-20 с 2% комбинированной добавкой – скользящая + антистатик. Измерения проводились, при Т = 27оС.


Образец

Размер, мм

I измер., А

Rs, Ом/кв. по образ.

№ 1

 

50х1.92

3.01Е-09

2.91Е-09

1.41Е+12

50х0.8

1.61Е-08

1.20Е-08

4.56Е+11

 

№ 2

49х1

7.09Е-10

6.45Е-10

7.25Е+11

50х0.8

1.83Е-10

1.69Е-10

3.56Е+11

№ 3

 

50х0.9

1.43Е-09

1.07Е-09

4.53Е+12

49х1.1

1.40Е-09

1.13Е-09

3.56Е+12

№ 4

48х1.2

6.87Е-10

1.14Е-09

4.66Е+12

49х1.1

1.37Е-09

1.26Е-09

3.40Е+12


1 Диаграмма № 1

На примере пленок ПВД 10208-20, ПВД 10802-30 и ПВД 15803-20 показаны результаты исследований влияния комбинированной добавки на величину коэффициента трения. См. таблицу № 4 и диаграммы 2 и 3.

Таблица № 4 Коэффициент трения пленок из ПВД 10208-20, ПВД 10803-20 и ПВД 15803-20


Марка  полиэтилена

Направление

Коэффициент трения без добавки

Коэффициент трения  с 2% комбинированной добавки (антистатик + скользящая) «Cromex»

 начало рулона

 конец рулона

 

 

1

ПЭ 102

Вдоль направления вытяжки рукава

0,405

0,61

0,19 – 0,20

0,21 -0,23

Перпендикулярно направлению вытяжки

0,445

 0,51

0,21 – 0,22

0,22 – 0,24

2

ПЭ 108

Вдоль направления вытяжки рукава

0,89

0,87

0,42 – 0,44

0,41 – 0,42

Перпендикулярно направлению вытяжки

~ 1,0

~ 1,0

0,53 – 0,55

0,53 – 0,55

3

ПЭ 158

Вдоль направления вытяжки рукава

0,59

0,83

0,27 – 0,30

0,39 – 0,40

Перпендикулярно направлению вытяжки

0,795

~ 1,0

0,37 – 0,40

 

0,53 – 0,55


1 Диаграмма № 2
1 Диаграмма № 3

На коэффициент трения (КТ) влияют многие факторы. Чем выше степень кристалличности полимера, чем меньше КТ.
• Линейный полиэтилен LLDPE имеет более высокий КТ по сравнению с полиэтиленом высокого давления LDPE при прочих равных условиях (0,85 и 0,77)
• Линейные полиэтилены, полученные на металлоценовых катализаторах имеют более высокий КТ, нежели на Циглер – Натта катализаторах.
• Скорость миграции амидов в различных марках также различная
Эти факторы нужно учитывать для того, чтобы регулировать коэффициент трения в нужных пределах.

1

Условия хранения готовой пленки также могут влиять на значение коэффициента трения. В рулоне при увеличении температуры хранения, коэффициент трения пленки повышается для всех амидов, применяемых в качестве скользящих добавок. Это объясняется тем, что коэффициент трения зависит еще и от натяжения намотки. При увеличении натяжения он увеличивается вследствие роста давления между поверхностями пленки. Происходит миграция добавки. Таким образом, коэффициент трения растет в сторону центра намотки.

Рис. 4. Изменение КТ от времени хранения.
В качестве справки приводим таблицу значений коэффициента трения для некоторых полимеров и график зависимости коэффициента трения пластмасса-сталь от температуры для ПЭ и ПВХ.

Таблица № 5.

12

Вернуться




Рекомендуем ознакомится: добавки для полимеров, краситель для тротуарной плитки, меловая добавка, пигменты для бетона купить, пигменты для тротуарной плитки, краситель для бетона, суперконцентраты красителей, красители для полимеров, железоокисные пигменты, диоксид титана Минск.