Тара и ее производство - Ефремов Н.Ф.
ISBN 5-8122-0274-5
Скачать (прямая ссылка):
каналы; 7 — пресс-остаток;
5 — загрузочная камера;
9 — шток; 10 — выталкиватель
104
щим раздувом цилиндрической заготовки в специальной пресс-форме.
Из полимерных пленок и листов тару производят методами термоформования, сварки и склеивания.
Технологический процесс термоформования включает операции: подготовки заготовки требуемого размера; разогрева листа или пленки до температуры высоко эластического состояния полимера; приложения давления, обеспечивающего облегание листом или пленкой оформляющей поверхности формы; охлаждения отформованного изделия; съема его с формы и механической обработки до заданных размеров. В зависимости от метода приложения формующего давления различают следующие способы термоформования: механическое, вакуумное, пневматическое, гидравлическое, паровое и комбинированное.
Технологическая схема сварки состоит из последовательности операций: подготовка свариваемых поверхностей (очистка от механических загрязнений, жиров, масел, оксидных пленок ит. п.); приведение поверхностей в контакт друг с другом; воздействие на контактирующие поверхности давлением прижатия, нагреванием, растворителями, химическими реагентами и т. п.; охлалсдение; механическая обработка (при необходимости).
Анализ технологических операций, общих для перечисленных процессов производства тары и упаковки, показывает, что к важнейшим технологическим свойствам пластмасс можно отнести их теплофизические и реологические свойства.
ТЕПЛОФИЗИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА отражают поведение полимеров при воздействии температуры. Основными теплофи-зическими характеристиками полимеров являются теплопроводность, температуропроводность, теплоемкость, тепловое расширение» теплостойкость, термостойкость, температуры хрупкости, стеклования, плавления и работоспособности.
Под теплопроводностью полимеров понимают способность переносить тепло от более нагретых элементов тела к менее нагретым. Количественной характеристикой теплопроводности является коэффициент теплопроводности X. Он служит коэффициентом пропорциональности между плотностью потока тепла Q и градиентом температуры:
0 = -A,gradT. (4.38)
105
Коэффициент теплопроводности X характеризует количество теплоты, которое проходит в 1 с через поверхность площадью і см2 при разности температур 1 °С. Соотношение Л в различных системах следующее:
кал
см с град
-418.68
Вт м-К
^418,68
Дж
Методы определения теплопроводности основаны на решении дифференциального уравнения, связывающего временные и пространственные изменения температуры, обусловленные тепловым потоком. В общем случае при отсутствии внутренних источников тепла уравнение теплопроводности имеет вид
ЭТ
dt
'32T Э2Т д2ТУ
= а
+
ду2 dz2
(4.39)
гдеа — температуропроводность; t—время.
Тетміературопроводносгпь а характеризует скорость распространения температуры под действием теплового потока в нестационарных температурных условиях. Коэффициент температуропроводности а определяется отношением коэффициента теплопроводности X к произведению удельной теплоемкости при постоянном давлении Срп плотности тела р:
а =
м2
(4.40)
Температуропроводность полимеров возрастает с повышением их молекулярной массы, степени кристалличности и давления.
Теплоемкость полимеров С— количество теплоты, затрачиваемое для изменения температуры тела на 1°С:
C =
3Q дТ
(4.41)
106
В СИ размерность С [Дж/(кг К)] или (Дж/(моль K)j. В пер-вом случае выражена удельная теплоемкость — отношение теплоемкости к единице количества вещества, а во втором случае — молярная теплоемкость, когда количество вещества выражено в молях. Часто удельную и молярную теплоемкость выражают, соответственно, в [кал/(г °С)] и [кал/(моль °С)].
Теплоемкость при постоянном давлении Ср называют изобарной, а при постоянном объеме Су~ изохорной:
дт
(4.42)
(4.43)
іде H и U— энтальпия и внутренняя энергия соответственно. Значения Cp и Cv связаны соотношением
Cp-Cv-
(4.44)
где ?0 — температурный коэффициент объемного расширения; V— объем; % — коэффициент изотермического сжатия.
Учитывая, что энтропия системы dS = dQ/T, выражения (4.42) и (4.43) можно представить в виде
ср=т
'BS-дТ
(4.45)
дТ
(4.46)
Теплоемкость полимеров зависит от морфологии, физического состояния, давления и температуры. Установлен линейный характер зависимости Ср от температуры. Для твердых полимеров температурный коэффициента Ср/д T-3 ¦ 10~3, для
107
расплавов Э Ср/Э 7=1,2' 1O4*. Зная Ср при температуре, например, 298 К, можно оценить Ср при других температурах.
Тепловое расширение полимеров характеризуется температурным коэффициентом линейного а и объемного ?0 расширения:
1
а=7
дТ
(4.47)
где I-линейный размер тела в заданном направлении;
rdv эт
(4.48)
Температурный коэффициент ?0 связан с другими характе< ристиками полимеров соотношением
V
(4.49)
где у — константа полимера.
Температурные коэффициенты а и ?0 зависят от морфологии, физического состояния и ориентации полимеров. Для твердых изотропных полимеров ?0 = За. Эти коэффициенты являются важными характеристиками при изготовлении высокоточной и армированной тары из полимеров.
