Глава 6. Методика оценки разнотолщинности полимерных пленок

Актуальной проблемой при производстве рукавной пленки, является уменьшение разнотолщинности получаемой продукции. Пленку постоянной толщины получить невозможно. Ниже будет показано почему. Прочность пленки определяется участками минимальной толщины (где тонко, там и рвется). Это значит, что на более толстых участках пленки избыток материала не работает. Другими словами этот материал расходуется впустую. В условиях современного производства от 60% до 80% себестоимости пленки включают в себя затраты на приобретения сырья. Соответствующим образом растут и производственные затраты. Отметим, что разнотолщинность существенно снижает качество и перерабатываемость пленки и приводит, в некоторых случаях даже к отбраковке продукции. Таким образом, разнотолщинность можно считать критерием качества работы оборудования.

Разнотолщинность можно разделить на окружную и продольную. Проблема продольной разнотолщинности является менее изученной. Причины ее появления до конца не выявлены, но можно назвать в качестве одной из них пульсацию при работе экструдера.

Причины появления окружной разнотолщинности известны. Их можно классифицировать как конструктивные, технологические и случайные. К конструктивным относятся конфигурация и ка-чество изготовления формующего инструмента и обдувочного кольца. К технологическим – точ-ность регулировки зазора формующей щели, регулировка равномерности обдува, правильность подбора температурных режимов головки и экструдера. К случайным причинам относятся, прежде всего, неоднородность свойств расплава полимерного материала, посторонние воздушные потоки (сквозняки) в зоне охлаждения рукава, точность изготовления формующего инструмента и др.

Из сказанного выше ясно, что на толщину влияет множество факторов, в том числе случайных, поэтому толщину пленки и отклонения целесообразно оценивать методами математической статистики.

Для анализа различных факторов необходимо проведение нескольких экспериментов. Например, для выявления влияния на разнотолщинность неравномерности обдува охлаждающим воздухом целесообразно произвести не менее трех экспериментов. Они проводятся при выключенном вращении головки. По окончании каждого эксперимента головку поворачивают на 25-30 ° относительно воздушного кольца. После проведения экспериментов отбираются образцы пленки шириной 100-120 мм. Измерения толщины необходимо производить по всей длине образца в точках через каждые 10-25 мм. Далее строятся графики зависимости толщины от длины образца. Выявление влияния неравномерности обдува на разнотолщинность получаемой пленки производится путем сравнения графиков, полученных при каждом эксперименте.

1. Определение толщины пленки.

Приведенная ниже методика определения толщины пленки полностью соответствует ГОСТ 17035 – 86 “Пластмассы. Методы определения толщины пленок и листов” в части метода А и международному стандарту ИСО 4593 – 79.

Для определения толщины необходимо вырезать не менее двух полос по всей ширине пленки на расстоянии не менее одного метра друг от друга. Ширина каждой полосы должна составлять 100-120 мм. Полосы не должны иметь складок, царапин и других видимых дефектов. Для измерения толщины применяют приборы с двумя плоскими или плоской и выпуклой измерительными поверхностями и погрешностью измерений в соответствии с табл. 18.

Таблица 18

Цена деления должна составлять 1-2 мкм, в зависимости от толщины измеряемой пленки.

Проведение испытания.

Перед каждым отдельным измерением толщины и после него проверяют установку прибора в нулевом положении. При серийных измерениях считается достаточным, если контроль нулевого положения осуществляется примерно после десяти отдельных измерений. Толщину измеряют в отдельных точках вдоль средней линии образца на расстоянии не более чем 50 мм друг от друга, отступив от края не менее 10-20 мм.

Обработка результатов.

За отдельные значения толщины принимают показания прибора. Далее вычисляют среднее арифметическое

, (1)

и оценивают статистическую дисперсию

, (2)

где n – общее число измерений. Среднее квадратичное отклонение толщины пленки от среднего арифметического вычисляется по выражению

. (3)

Величина характеризует разнотолщинность пленки. Результаты расчетов можно представить в виде .

Протокол испытаний должен содержать полное обозначение испытуемого материала, тип измерительного устройства, количество измерений, максимальное и минимальное значение толщины материала, среднее арифметическое значение, среднее квадратичное отклонение, дату проведения испытания и обозначение стандарта ГОСТ 17035 – 86.

2. Определение коэффициента избыточности материала.

Как указывалось ранее, часто прочность пленки определяется самым тонким ее местом. При этом остальной материал не оказывает существенного влияния на прочность и является с этой точки зрения излишним. Для оценки количества избыточного материала можно ввести коэффициент избыточности

, (4)

где: S – площадь поперечного сечения образца пленки; — минимальная толщина образца; l – длина образца (рис. П.1). Определить площадь поперечного сечения можно разбив его на прямоугольники (рис. П.2). Очевидно, что введенный подобным образом коэффициент может изменяться от 0 до 1 при и соответственно. Можно также ввести оценку качества пленки по данному коэффициенту. Например, 0изб £ 0,2 – отлично; 0,2

Предложенная методика определения k_изб не предусмотрена стандартами. Поэтому каждый потребитель или производитель полимерной пленки вправе вводить собственные оценки перерасхода материала и оценивать в связи с ними качество продукции.