Полімерна дифузійна мембрана “форспласт-софт”

1. Полімерна дифузійна мембрана, що має перший шар та другий шар, одна сторона якого C2 1 3 властивості щодо газопроникнення (дифузійний шар) (Пат. ЕР № 1410900 А1, МПК В32В 7/14, 2004 [3]). Головними недоліками є велика щільність шарів, оскільки кожен шар виробляється окремо та повинен мати механічну міцність при формуванні всього виробу, також недоліком є неможливість керувати властивостями шарів при виготовленні виробу. Виробництво відомого матеріалу потребує застосування декількох технологічних операцій та складного обладнання. Задачею винаходу є створення полімерної дифузійної мембрани з високими експлуатаційними показниками (наприклад, міцність, газопроникнення), покращення технічних показників за рахунок регулювання основних властивостей, зниження економічних затрат на її виробництво за рахунок зменшення складу технологічного обладнання та витрат матеріалів. Згідно з винаходом полімерна дифузійна мембрана має два шари. Перший шар є армуючим та являє собою неткану структуру у вигляді неперервних каркасних сіток, що створюють чарунки із волокон кристалічного полімерного матеріалу різних розмірів по довжині та ширині. Армуючий шар створюється завдяки властивостям кристалічних полімерних матеріалів створювати надмолекулярні утворювання, які в свою чергу, в умовах орієнтаційної кристалізації приводять до волокноутворювання. В загальному вигляді цей процес створювання нерегулярної сітчастої структури із елементарних нитей є неконтрольованої фібриляції (Зверев М.П. и др. Волокнистые материалы из ориентированных полимерных пленок. - М.: Химия, 1985 [4]). В разі винаходу сітчаста структура першого шару в вигляді ребер виробляється одночасно з полімерним матеріалом іншого шару за рахунок того, що в його склад додають газоутворюючі добавки, що створюють пори, які в подальшому руйнують за рахунок орієнтації (Пат. UА № 84297 С2, МПК С08J 5/00, № 19, 2008 [5]). При дослідженні особливостей полімерних композицій виявлено, що додавання наповнювачів може привести до зниження міцності матеріалу. Це залежить від розміру часток наповнювача, його концентрації в матеріалі та від адгезії з полімерною матрицею [2]. Відомо також, що при орієнтації полімерного матеріалу, під дією зовнішніх навантажень, найбільші напруження локалізовані на межі фаз полімер/наповнювач. Тобто напруження, при яких починається створення мікродефектів, визначається міцністю зв’язків полімер/наповнювач. Крім того, при наявності перенапруження швидкість росту дефектів буде значно більшою, ніж середня швидкість розвитку мікродефектів в усьому неперенапруженому об’ємі матеріалу. Мікродефект (наприклад, мікротріщина), зріст якої починається з перенапруженого центру, за певний проміжок часу розів’ється у велику тріщину, яка є причиною руйнування матеріалу ([2]). Таким чином, для застосування відомого процесу, з метою регульованого створення структури 97530 4 шару полімерного матеріалу з мікродефектами в вигляді крізних отворів без руйнування всього матеріалу можливо, якщо запобігти неконтрольованому росту дефектів. Згідно з винаходом проблема вирішується так, що крізні отвори (мікропори) одного шару локалізовані в межах чарунок сітчастої структури іншого шару полімерного матеріалу, що за рахунок такої будови попереджує руйнування всього матеріалу. Створення відповідних структур, згідно з винаходом, здійснюється при його виробництві методом співекструзії або іншими відомими методами виробництва багатошарового комбінованого матеріалу (Лукач Ю.Е. и др. Оборудование для производства полимерных пленок. - М.: Машиностроение, 1981 [6]). При практичному застосуванні винаходу, в розплав полімерного матеріалу, з якого створюється перший шар, вводять газоутворюючі домішки (наприклад, порофор ЧХЗ-21), а в розплав полімерного матеріалу, з якого створюється другий шар, вводять дисперсний наповнювач (наприклад, карбонати кальцію або магнію). При виробництві мембрани використовують полімерні матеріали, що мають кристалічну будову, наприклад поліаміди, ПВХ, ПП, ПТФЕ, ПЕ та ін. В подальшому, при виробництві плівкових матеріалів, шари орієнтують в поперечному і повздовжньому напрямках. За рахунок дії зовнішніх навантажень (наприклад, різної обертаючої швидкості витягуючих валів при формуванні плівки) пори першого шару руйнують, що створює сітчасту структуру відповідного шару, у якої полімерний матеріал цього шару розподіляється у вигляді неперервних каркасних ребер, що пересікаються між собою та створюють чарунки, в межах яких розташований полімерний матеріал іншого шару та іншої будови. В той же час, за рахунок дії тих самих зовнішніх навантажень, здійснюється побудова структури другого шару, внаслідок чого створюються мікродефекти на межі фаз полімер/наповнювач, які при певному значенні напруження, створюють крізні отвори (мікропори) різного розміру. При виробництві відомих плівкових матеріалів з застосуванням дисперсних наповнювачів, його концентрація в полімерному матеріалі, як правило, не повинна бути більшою ніж 2 %, оскільки при її збільшенні може бути погіршення фізикомеханічних показників, яке при високих ступенях орієнтації проявляється в появі мікродефектів в вигляді крізних отворів та руйнуванні всього матеріалу ([4]). В разі застосування винаходу, концентрація дисперсних наповнювачів, які вводять в розплав другого шару, може змінюватися без погіршення фізико-механічних показників всього матеріалу, оскільки є перший армуючий шар, що створює надміцну структуру ([5]). За рахунок цього змінюється щільність шару та його дифузійні властивості, при цьому розмір пор змінюється в межах 0,1-100 мкм. Полімерні дифузійні мембрани розділяються в залежності від здатності щодо повітро- та вологопроникнення. Наприклад, проникнення щодо во 5 97530 дяної пари може змінюватись від 20 г/кВм за добу до 5000 г/кВм за добу в залежності від будови дифузійного шару, в той же час вони повинні мати гідроізоляційні властивості, тобто не пропускати рідини при атмосферному тиску. В разі застосування винаходу, полімерна мембрана може бути непроникною щодо рідини при атмосферному тиску, так і проникною в залежності від розміру пор дифузійного шару. При виготовленні мембрани, що має термоусадочні властивості, застосовують придатні для цього марки полімерного матеріалу, наприклад, в разі поліетилену це 15303-003, 15803-010 та ін. (ГОСТ 25951-83. Пленка полиэтиленовая термоусадочная [7]). Технологічні параметри процесу виробництва термоусадочних плівок та формули їх розрахунків відомі з [6] та можуть бути вживані при практичному використанні винаходу з застосуванням способу виробництва багатошарового матеріалу [5]. Відомо, що при використовуванні термоусадочної плівки для пакування, в разі необхідності максимально захистити виріб від зовнішнього впливу, існує проблема капсулювання повітря в межах пакунка. Тобто повітря, яке спочатку вільно розташовано у початковому об’ємі, за рахунок змен 6 шення розмірів термоусадочної плівки, створює повітряний шар між плівкою та виробом, що заважає дії термоусадочних властивостей плівки з метою міцної фіксації. В цьому випадку, у полімерній дифузійній мембрані, на поверхні виконують механічним способом крізні отвори, що мають діаметр 0,1-10 мм залежно від об’єму газу, який треба виділити. Але при обгортанні за допомогою термоусадочної плівки та щільному контакті з виробом, отвори частково чи повністю перекриваються. В такому випадку частки газових складових, які можуть вплинути на хімічні або біохімічні процеси усередині пакунка, наприклад розвиток мікрофлори, залишаються. Завдяки структурі полімерної дифузійної мембрани, згідно з винаходом, у якій є крізні отвори, що роблять механічним способом, та наявності дифузійного шару, всі газові складові, водяна пара та ін., повністю гарантовано видаляються крізь цей дифузійний шар. Таким чином, виготовлена, згідно з винаходом, полімерна дифузійна мембрана має кращі показники, більш економічна та має широку галузь застосування. Комп’ютерна верстка А. Крулевський Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601