Како контрола температуре утиче на својства ПП дуваног филма?

Полипропилен је полу-кристални термопласт мале густине, одличних механичких својстава, добре хемијске отпорности, отпорности на топлоту и добре изолације. Широко се користи у индустрији амбалаже. У разним применама, дуване фолије се издвајају као важан облик на чије перформансе директно утиче контрола температуре. Утицај контроле температуре на својства полипропиленске фолије за дување систематски је разматран у овом раду са четири аспекта: температуре екструзије, температуре калупа, температуре хлађења и синергистичког ефекта односа и температуре дуваног калупа.

Температура екструзије је главни параметар у производњи полипропиленских фолија за дување, који директно утиче на течност и квалитет пластификације талине. ПП има опсег тачке топљења између 155 и 165 степени Целзијуса и температуру распадања већу од 300 степени Целзијуса, тако да је температура екструзије типично између 180 и 240 степени Целзијуса. Овај опсег мора бити прецизно прилагођен карактеристикама сировине (нпр. проток растопа и расподела молекулске масе) и захтевима процеса.
1.1 Ниска температура екструзије (180-200 степени)
температура екструзије је прениска, течност полипропилена је смањена, што доводи до површинских дефеката као што су ``рибље очи' и линије заваривања. Ови дефекти настају услед непотпуног топљења смоле, што доводи до локализоване високе кристалности и формирања непрозирних структура честица. Поред тога, ниска температура може повећати ефекат смицања вијака, што може довести до ломљења молекуларног ланца и смањити затезну чврстоћу и издужење лома филмова.
1.2 Висока температура екструзије (220-240 степени)
Високе температуре чине да талина боље тече. Али превише топлоте убрзава распад полипропилена. Ово узрокује проблеме као што су честице гела и таласи. Промене температуре чине вискозитет растопа неуједначеним. Ово такође доводи до промене дебљине филма по дужини. На пример, ако је промена температуре у бубњу већа од ±5 степени, грешка дебљине филма може прећи 10%. Ово боли колико добро филм функционише у каснијим корацима.
1.3 Уједначеност температуре
Температура свих делова екструдера мора бити уједначена како би се избегло локално прегревање или прекомерно хлађење. Температурне флуктуације ће узроковати недоследан вискозитет растопа и промену уздужне дебљине филма. На пример, ако је флуктуација температуре у бубњу већа од ±5 степени, одступање дебљине филма може премашити 10%, што озбиљно утиче на перформансе накнадне обраде.

Температура калупа је кључна за контролу почетног облика растопљеног полипропилена док излази из прстенастог калупа и формира стабилне мехуриће. Обично подешена између 220 и 230 степени Целзијуса, температура калупа мора бити усклађена са температуром екструзије да би се обезбедио уједначен проток растопа.
2.1 Ниска температура (<220°C)
Ниске температуре смањују течност талине, што доводи до дефеката као што је таласање воде на површини мехурића. Када се отопина не опусти у потпуности на излазу из калупа, ствара се водени талас који формира периодични талас. Поред тога, ниске температуре повећавају крхкост мехурића, чинећи их склоним пуцању током вуче.
2.2 High Die Temperature (>230 степени)
Док високе температуре побољшавају течност талине, оне такође могу пореметити стабилност мехурића. Температура калупа је превисока, смањиће вискозитет топљења, узрокујући мехуриће у процесу експанзије, што резултира неуједначеном дебљином филма. Високе температуре такође могу убрзати оксидативну деградацију полипропилена, производећи мирисе и промену боје.
2.3 Уједначеност зазора и температуре
Зазор прстенасте матрице треба контролисати у границама од 0,8 мм до 1,2 мм, а ивица матрице мора бити равномерно распоређена. Неуједначен зазор ће узроковати разлику у току растапања у процесу екструзије, што ће довести до одступања дебљине филма. Истовремено, аутоматски систем за мерење температуре и контролу заснован на термоелементу мора да се користи за прецизну контролу температуре калупа како би се избегло локално прегревање или прекомерно хлађење.

Температура хлађења је основни параметар који одређује кристалност и транспарентност полипропиленског филма за дување. Полипропилен је полу-кристални полимер. Кристалиничност ПП директно утиче на његове физичке особине (нпр. затезна чврстоћа и издужење лома) и оптичка својства (нпр. транспарентност и сјај).
3.1 Водено хлађење (15-25 степени)
Water cooling is the circulation of cooling water around bubbles, which can significantly reduce the crystallinity of the film and improve transparency. When the cooling water temperature is controlled between 15 and 22°C, the film can be more than 90% transparent, with a smooth, blemish-free surface. If the water temperature is too high (>30 степени) и филм није довољно охлађен, кристализација ће се повећати и транспарентност ће се брзо смањити. Насупрот томе, ако је температура воде прениска (<15°C), the film becomes viscous and exhibits poor opening properties, although transparency is further enhanced.
3.2 Ограничења ваздушног хлађења
Ваздушно хлађење је употреба ваздушних прстенова за хлађење мехурића. Опрема је једноставна и захтева мање простора, али је тешко прецизно контролисати брзину хлађења. Полипропилен, са својом високом кристалином и малом чврстоћом топљења, склон је колебању мехурића и неуједначеној дебљини када се користи ваздух за хлађење, а прозирност филма је генерално нижа од воденог хлађења. Због тога је примена ваздушног хлађења у производњи полипропиленске дуваљке мања, а примена у производњи полипропиленске дуваљке је заступљенија.
3.3 Проток расхладне воде и уједначеност
Проток расхладне воде мора бити усклађен са температуром воде. Повећање протока на 15–25 степени може побољшати хлађење, али превише може утицати на мехуриће и узроковати боре. Недовољни резултати протока доводе до неадекватног хлађења и смањене транспарентности филма. Поред тога, прстенови за расхладну воду морају бити хоризонтални како би се избегло неравномерно струјање воде и накнадна одступања дебљине филма.

Однос издувавања, односно однос пречника мехурића и пречника калупа, директно утиче на попречну затезну чврстоћу и уједначеност дебљине филма. Контрола температуре мора бити оптимизована у складу са односом експлозије да би се постигла оптимална равнотежа механичких својстава филмова.
4.1 Ограничења-односа надувавања при ниским температурама
Када је температура екструзије или температура калупа ниска, ПП топљење је мање течно и захтева мању брзину пуцања (обично мању од 2,0) како би се спречило пуцање мехурића. Под овим условима, мања попречна затезна чврстоћа филма је мања, али већа уздужна затезна чврстоћа услед утицаја вуче.
4.2 Оптимизација односа пескарења на високој температури
High temperature enhances the fluidity of the melt, expanding the explosion ratio to 2.0-2.5. This greatly improves the film's transverse tensile strength and thickness uniformity film. However, a high bloating ratio (>2.5) може изазвати љуљање мехурића, па чак и пуцање.
4.3 Динамичко подешавање температуре и односа експлозије
У пракси, односи температуре и{0}}надувавања морају се динамички прилагођавати у складу са карактеристикама сировог материјала (нпр. брзина протока растопа) и захтевима производа (нпр. дебљина филма и затезна чврстоћа). На пример, производња филмова високе{6}}провидности може захтевати ниже температуре екструзије (200–220 степени) и мањи{9}однос{9}надувавања (1,8-2,0), док филмови високе чврстоће захтевају више температуре екструзије (220–240 степени) и већи однос распрскавања (5.0–2 степена).

Поред транспарентности и механичких својстава, контрола температуре игра важну улогу у топлотном скупљању, хемијској отпорности и стабилности обраде полипропиленских фолија за дување.
5.1 Скупљање топлоте
Топлотно скупљање полипропиленских филмова је уско повезано са кристалношћу. Нижа температура хлађења, нижа је кристалност филма и веће топлотно скупљање. На пример, филмови хлађени на 15 степени показали су уздужно топлотно скупљање од 1,5% и попречно топлотно скупљање од 1,8%, док филмови охлађени на 25 степени показују топлотно скупљање мање од 1,0%.
5.2 Отпорност на хемикалије
Висока температура екструзије и хлађења може побољшати хемијску отпорност филма. Више температуре подстичу молекуларне ланце у полипропилену да се ближе поравнају и повећају кристалност, повећавајући њихову отпорност на киселине, базе и соли. На пример, филмови произведени на 220-240 степени могу изгубити мање од 5% своје затезне чврстоће након 24 сата намакања са 5% раствором хлороводоничне киселине, док филмови произведени на 180-200 степени могу изгубити више од 10% своје затезне чврстоће.
5.3 Стабилност процеса
Контрола температуре такође утиче на стабилност обраде филма. Велике флуктуације у температури екструзије или температуре матрице могу довести до дефеката као што су неуједначена дебљина и боре, компликујући накнадне процесе као што су штампање и ламинирање. Због тога модерна полипропиленска дуваљка често усваја компјутеризовани, аутоматски контролни систем и контролу мерења температуре засновану на термопаровима- како би се обезбедила стабилност производње.
6. Закључак:
Контрола температуре је кључни корак у производњи ПП дуваног филма, који директно утиче на транспарентност, механичка својства, термичко скупљање и стабилност обраде филма. Оптимизацијом температуре екструзије, температуре калупа, температуре хлађења и односа калупа за дување, својства филмова могу се прецизно регулисати. На пример, ПП фолије високих перформанси за ливење дувањем са провидношћу већом или једнаком провидности Већа или једнака 90% чврстоће Већа или једнака 45 МПа, термичко скупљање мање или једнако 1,5 Мање или једнако 1,5% се производе коришћењем температуре екструзије на температури екструзије од 02-02°2, мол температуре од 202°2 степена, температуре воде за хлађење од 15-22 степена и омјера за обликовање дувањем од 2,0-2,5 степени Ц. Са развојем науке о материјалима и технологије обраде, контрола температуре ће постати све интелигентнија и прецизнија, пружајући снажну подршку полипропиленском филму за дување који ће се широко користити у амбалажи за храну, фармацеутској и другим пољоприведним пољима.