Исследование влияния технологических параметров процесса каширования на физико-механические свойства (стр. 10 из 12)

Значение находится по формуле: y = (1+y*) / 2

из таблицы по заданным значениям y и k = n – 1.

3. Экспериментальная часть

Ассортимент упаковываемых товаров в многослойные пленки постоянно растет. И теперь невозможно создать монопленочный материал, который удовлетворял бы необходимым требованиям. Т.к. даже сочетание двух пленок обеспечивает следующие преимущества: а) увеличение прочностных характеристик, которое происходит за счет блокировки слабых мест (опасных дефектов) одного слоя прилегающими к ним бездефектными участками второго слоя. При наличие адгезионного взаимодействия между слоями происходит перераспределение напряжений и синхронизация работы отдельных слоев, из которых состоит многослойный материал; б) увеличиваются барьерные характеристики (уменьшается влаго-, паро- и жиропроницаемость; увеличивается жиростойкость); в) за счет чего увеличивается срок годности упакованного продукта.

Для производства многослойных пленочных материалов часто используют метод каширования.

На предприятии по производству многослойных и комбинированных пленочных материалов для гибкой упаковки ООО «Пакетти-групп» была установлена линяя итальянской фирмы «Nord meccanica group» (Super Simplex) по производству материалов способом бессольвентного каширования.

Поэтому целью моей дипломной работы является изучение влияния технологических параметров каширования на многослойные плёночные материалы.

На данной установке были получены следующие многослойные пленочные материалы (МПМ): прозрачный ориентированный полипропилен (ОПП) толщиной 20 мкм в комбинации с полиэтиленом высокого давления толщиной 25 мкм. В качестве адгезива использовали бессольвентный полиуретановый клей.

3.1 Результаты испытаний на разрыв

На первом этапе работы были проведены испытания на разрыв. Испытания проводились согласно методике, описанной в пункте 2.3. данной работы. Результаты представлены в приложении 2 и в сводных таблицах 3.1. и 3.2.

Таблица 3.1. Результаты испытаний на разрыв образцов с различной толщиной адгезива

№ образца	толщина клеевого слоя, мкм	долевое направл-е		Поперечное направл-е
		σ при разрыве, МПа	ε при разрыве, %	σ при разрыве, МПа	ε при разрыве, %
1	1,4	108,79	47,12	56,91	157,87
2	1,7	95,37	48,37	56,86	151,09
3	2,0	84,5	46,17	53,77	142,87
4	2,3	84,47	43,58	52,92	144,54
5	2,6	103,24	50,25	56,59	157,34

Таблица 3.2. Результаты испытаний на разрыв образцов, полученных на различных скоростях каширования

№ образца	скорость каширования, м/мин	долевое направл-е		Поперечное направл-е
		σ при разрыве, МПа	ε при разрыве, %	σ при разрыве, МПа	ε при разрыве, %
6	100	63,22	44,37	55,22	145,77
7	150	58,77	50,12	50,06	150,35
8	200	58,32	48,38	52,65	149,17
9	250	56,1	46,41	53,66	146,96
10	350	63,12	47,94	54,02	142,23

3.2 Результаты испытаний на разрыв с надрезом

Затем были проведены испытания на разрыв образцов с искусственным дефектом – надрезом, равным 3 мм, согласно методике, представленной в пункте 2.4. данной работы. Результаты представлены в приложении 3, а также в табл. 3.3, 3.4, 3.5

Таблица 3.3. Испытания на разрыв плёнок, полученных с различной толщиной адгезива, с поперечным надрезом длиной 3 мм

№ образца	толщина клеевого слоя, мкм	долевое направл-е		Поперечное направл-е
		σ при разрыве, МПа	ε при разрыве, %	σ при разрыве, МПа	ε при разрыве, %
1	1,4	17,53	34,96	13,97	35,48
2	1,7	18,23	20,18	13,98	21,51
3	2,0	18,06	16,91	14,59	18,75
4	2,3	17,84	24,91	14,91	27,88
5	2,6	18,51	23,77	14,94	29,75

Таблица 3.4. Испытания на разрыв плёнок, полученных при различных скоростях каширования, с поперечным надрезом длиной 3 мм

№ образца	скорость каширования, м/мин	долевое направл-е		Поперечное направл-е
		σ при разрыве, МПа	ε при разрыве, %	σ при разрыве, МПа	ε при разрыве, %
6	100	18,89	17,12	13,94	19,22
7	150	19,25	15,93	14,15	21,37
8	200	19,13	17,52	13,93	18,02
9	250	19,14	22,17	13,09	21,69
10	350	19,21	24,58	13,98	19,48

Таблица 3.5. Прочность на разрыв плёнки с толщиной клея 2 мкм с поперечным надрезом различной глубины.

глубина надреза С, мм	толщина плёнки, мм	√С, мм0.5	1/√С, мм-0.5	Предел нагрузки, Мпа
					0,3	0,047	0,548	1,826	23,78
0,5	0,047	0,707	1,414	21,52
1	0,047	1,000	1,000	18,83
3	0,047	1,732	0,577	13,97
5	0,047	2,236	0,447	11,98
8	0,047	2,828	0,353	5,34

3.3 Получение и результаты испытаний клеевых плёнок

Затем, согласно методике, представленной в пункте 2.2 данной работы, в лаборатории трафаретной печати МГУП были получены клеевые плёнки. Дальнейшее исследование на прочность при разрыве проводилось по стандартной методике.

Таблица 3.6. Результаты испытаний клеевых плёнок различной толщины на прочность при разрыве

Толщина плёнки	σ при разрыве, МПа	ε при разрыве, %	Е плёнки
0.283	10.023	157.32	1,80
0.291	8.253	141.15	1,76
0.597	4.917	210.56	1,05
0.595	4.170	167.35	0,96
0.273	9.325	130.97	1,39
0.249	9.186	122.59	1,14
0.279	8.375	112.52	2,23
0.1	3.152	217.37	-
0.117	2.682	217.78	-

4. Обработка и обсуждение результатов исследований

4.1 Формулирование результатов исследований

На первом этапе были проведены исследования физико-механических характеристик многослойных пленочных материалов, полученных при постоянной скорости каширования, равной 100 м/мин, но с различной толщиной клеевого слоя.

Рис. 4.1. Зависимость прочности при разрыве многослойного материала от толщины адгезива. Долевое направление

Рис. 4.2. Зависимость прочности при разрыве многослойного материала от толщины адгезива. Поперечное направление

Рис. 4.3. Зависимость относительного удлинения многослойного материала от толщины адгезива. Долевое направление

Рис. 4.4. Зависимость относительного удлинения многослойного материала от толщины адгезива. Поперечное направление

В исследовании было обнаружено, что толщина клеевого слоя незначительно влияет на прочность многослойного плёночного материала. Предел прочности σ_р вначале уменьшается и достигает наименьшего значения при толщине клея 2,3 мкм, при дальнейшем увеличении толщины клея предел прочности σ_р несколько увеличивается и достигает значения, примерно равного тому, что получено для толщины клея 1,7 мкм. Между тем, что данные, полученные производителем для этих же образцов около года назад показывали сильную зависимость с выраженным максимумом при толщине клеевого слоя 2 мкм. Предел прочности σ_р вначале увеличивался и достигал максимума при толщине клея 2 мкм, при дальнейшем увеличении толщины клея σ_р несколько уменьшалась. Вероятно это связано с тем, что при толщине клея 2 мкм наблюдался процесс максимального взаимодействия адгезива с материалом, что обеспечивает некоторое увеличение σ_р при разрыве. Поэтому для композиций была выбрана толщина клея 2 мкм.

Значительное расхождение между результатами, полученными для старой и новой пленок может быть обусловлено процессами старения плёнок и клеевого слоя, входящих в состав многослойного материала.

Было также отмечено, что с увеличением толщины клея относительное удлинение ε_р при разрыве изменяется незначительно и остаётся для исследованных плёнок примерно равным 150% в продольном направлении и 47% в поперечном направлении. Затем исследовалась зависимость прочности при разрыве и относительного удлинения при разрыве от скорости процесса каширования. Материалы были изготовлены с толщиной адгезива 2 мкм.

Рис. 4.5. Зависимость прочности при разрыве многослойного материала от скорости процесса каширования. Долевое направление