Које су кључне техничке разлике између машине за дување ПП филма и других машина за дување полимера (ЕГ, ПЕ, ПВЦ)?

Екструзија дуваног филма је један од оних производних процеса који споља изгледају једноставно - улази растопљена пластика, излази филм -, али открива огромну сложеност када почнете да радите са различитим породицама полимера. Свако ко је покренуо полиетиленску линију, а затим покушао да пређе на полипропилен без подешавања, брзо открије да машине нису заменљиве, чак и када изгледају скоро идентично.

Разлог је фундаменталан: различити полимери имају различите молекуларне структуре, различито понашање топљења, различите термичке захтеве и различите карактеристике очвршћавања. Машина за дување филма је оптимизована око тих својстава. Промените полимер без промене подешавања машине и у најбољем случају ћете добити лош квалитет филма, а у најгорем случају катастрофу у процесу обраде.

Овај чланак испитује кључне техничке разлике између аПП машина за дуване филмовеи машине дизајниране за ПЕ, ПВЦ и друге уобичајене полимере - које покривају све, од температуре бурета и дизајна матрице до система за хлађење и опреме за полетање.

Захтеви за температуру обраде

Температура је најочигледнија разлика између система за обраду полимера и обликује скоро сваки други аспект дизајна машина.

полипропилен (ПП)има тачку топљења у опсегу од 160–165 степени за типове хомополимера, са температуром обраде током екструзије која се обично креће између 200 степени и 260 степени у зависности од специфичног квалитета и захтева за протоком растопљене. ПП захтева доследну, добро{5}}контролисану топлоту у зонама цеви да би се постигло једнолично топљење без деградације.

полиетилен (ПЕ)покрива широку фамилију квалитета, али најчешће дуване фолије - ЛДПЕ, ЛЛДПЕ, ХДПЕ - процесирају на нижим температурама од ПП. ЛДПЕ се обично обрађује на 160–200 степени, ЛЛДПЕ на 180–210 степени, а ХДПЕ нешто виши на 190–240 степени. Генерално ниже температуре обраде за ПЕ значе нешто мање топлотне захтеве за системе за грејање цеви, завртња и калупа.

ПВЦје сложенији случај. Чврсти ПВЦ обрађује на 170–200 степени, али критично питање није само температура - већ термичка осетљивост. ПВЦ се брзо разграђује изнад свог прозора за обраду, ослобађајући гас хлороводоничне киселине. Ово диктира суштински другачији дизајн машине са краћим временима задржавања, нижим смицајућим завртњима и специјализованом металургијом отпорном на корозију-у целој машини.

Практичне импликације за дизајн машина:ПП машинама су потребни робусни, прецизно контролисани више{0}}зонски грејачи који могу да достигну и држе 200–260 степени уз минималне флуктуације. Уједначеност температуре матрице је посебно критична за ПП јер варијације у температури топљења по обиму матрице производе неуједначеност дебљине- и оптичке дефекте који су видљивији у ПП филму него у многим ПЕ филмовима.

Дизајн и геометрија вијака

Екструзиони вијак је срце машине, а његова геометрија је подешена на реолошко понашање циљног полимера.

ПП завртњису дизајнирани да рукују полимером са релативно високим вискозитетом растапања на температурама обраде и оштрим прелазом топљења.

ПП се топи у мањем температурном опсегу од ЛДПЕ. Такође има јачу тенденцију да добије лом растапања. Лом талине је површински проблем узрокован превеликим напоном на смицање у калупу. ПП вијци обично имају ове карактеристике:

Већи омјери компресије (3:1 до 4:1) за адекватно топљење кристалније ПП структуре

Дужа зона дозирања за хомогенизацију температуре топљења

Елементи за мешање (баријере или Маддоцк миксери) да би се постигла уједначеност топљења

ПЕ шрафовису генерално дизајнирани за полимер са нижим вискозитетом растопа и ширим, постепенијим профилом топљења. Стандардни ЛДПЕ завртњи користе ниже компресије (2,5:1 до 3,5:1), мада ЛЛДПЕ и ХДПЕ - који имају већи вискозитет од ЛДПЕ - захтевају агресивније дизајне вијака са побољшаном геометријом мешања.

ПВЦ вијцисуштински се разликују од оба. Пошто се ПВЦ деградира под великим смицањем, ПВЦ вијци су дизајнирани са нижим омјерима компресије, мањом дубином лета и минималним интензитетом мијешања. Материјали завртња и цеви морају бити отпорни на корозију- (обично биметални или посебно обложени) да би издржали хлороводоничну киселину која се ослобађа током било какве тренутне деградације.

Дизајн и конфигурација матрице

Глава матрице обликује растопљени полимер у прстенасти филмски мехур. За ПП, захтеви за дизајн матрице се разликују од ПЕ у неколико важних аспеката.

ПП матрице главемора да прихвати полимер са већим вискозитетом растопа и већом осетљивошћу на неравнотеже протока. Кључне карактеристике дизајна укључују:

Геометрија спиралног трнада обезбеди равномерну дистрибуцију протока по целом обиму - критично за ПП јер се варијације вискозитета директно претварају у варијације дебљине

Уже толеранције за уснеда управља тенденцијом ПП-а ка ломљењу растопа при већим брзинама протока

Више температуре матрицеодржаван са прецизно{0}}контролисаним грејачима

ПЕ матрицераде на нижим притисцима од ПП матрица за упоредиву пропусност, јер ПЕ растопине ​​имају нижи вискозитет. Дизајн матрице за ЛДПЕ посебно може бити једноставнији јер ЛДПЕ има одличну чврстоћу топљења и боље опрашта мање неравнотеже протока од ПП.

ПВЦ матрицезахтевају материјале{0}}отпорне на корозију (често са хромираним или никлованим површинама) да би се одупрли нападима киселине. Такође имају модерну унутрашњу геометрију без мртвих тачака где материјал може стагнирати и деградирати.

Захтеви система за хлађење

Овде разлике између ПП и ПЕ машина постају најдраматичније - и где многи проблеми са обрадом настају када оператери покушају да покрену ПП на машини конфигурисаној за ПЕ.

Ово прави велики проблем. ПП филм се мора брзо и равномерно охладити да би изгледао довољно бистро. Али ПП има вишу температуру обраде. А температурна разлика између вруће растопљене пластике и хладног ваздуха је веома велика. Ове потребе је тешко задовољити нормалним ПЕ расхладним системима.

Ово ствара значајан изазов: ПП филм мора да се охлади брзо и уједначено да би се постигла прихватљива бистрина, али виша температура обраде полимера и већа температурна разлика између растопљеног и амбијенталног ваздуха стварају захтеве које стандардни ПЕ системи за хлађење тешко испуњавају.

ПП машине за дуване филмовеадресира ово са:

Прстенови за хлађење{0}}велике запремине- пружа већу запремину ваздуха при већој брзини од стандардних ПЕ ваздушних прстенова да би се постигло брже хлађење веће температурне разлике

Дуал{0}}усне или више{1}}зонски ваздушни прстенови- омогућава прецизну контролу испоруке ваздуха за хлађење да би се стабилизовао мехур и постигла уједначена дебљина филма и оптичка својства

Дужи расхладни торњеви(већа висина линије мраза) - јер је ПП-у потребно веће растојање изнад матрице да би се завршило очвршћавање у поређењу са ЛДПЕ-ом

ПЕ машине за дуване фолије, посебно за ЛДПЕ, раде са мање захтевним захтевима за хлађење. ЛДПЕ се брзо кристалише и толерише шири спектар услова хлађења док и даље производи прихватљив квалитет филма. Стандардни-ваздушни прстенови са једним уснама и скромне количине ваздуха за хлађење су обично адекватне.

ХДПЕје занимљиво поређење. Као и ПП, ХДПЕ има релативно оштар прелаз топљења и захтева ефикасно хлађење, али ХДПЕ филм је обично непрозиран без обзира на брзину хлађења (због своје високо кристалне природе), тако да оптичка осетљивост која компликује обраду ПП није главни фактор.

ПВЦзахтева још један приступ. ПВЦ растоп се мора релативно брзо охладити, али примарни изазов хлађења је заправо управљање акумулацијом топлоте у матрици и адаптеру да би се спречила деградација - уместо да се оптимизују оптичка својства филма.

Чврстоћа топљења и стабилност мехурића

Стабилност растопљеног пластичног мехурића изнад матрице је један од кључних параметара процеса у производњи дуваног филма и значајно се разликује између полимера.

ПП чврстоћа топљењаје значајно нижа од чврстоће таљења ЛДПЕ-а на еквивалентним температурама обраде. То значи да је мехур од ПП филма склонији нестабилности - да се лакше савија, лепрша или колапсира ако хлађење није довољно или ако постоје флуктуације у брзини екструзије.

За компензацију, машине за ПП дуване филмове обично садрже:

Водичи кавеза са мехурићима(унутрашњи и/или спољашњи) који физички стабилизују мехур који се шири

Пажљива контрола{0}}односа надувавања (БУР)- ПП се обично обрађује са нижим БУР од ЛДПЕ да би се одржала стабилност мехурића

Системи унутрашњег хлађења мехурића (ИБЦ).на ПП машинама виших{0}}спецификација - замењујући унутрашњи ваздух са контролисаном-циркулацијом ваздуха на температури да би се истовремено побољшала брзина хлађења и стабилност мехурића

ЛДПЕ, насупрот томе, има одличну чврстоћу топљења. Класични мехур од дуваног филма на ЛДПЕ линији је чувен и стабилан - толерише шире флуктуације процеса без колапса, што је део зашто је ЛДПЕ историјски био доминантни полимер дуваног филма.

ЛЛДПЕима нижу чврстоћу таљења од ЛДПЕ упркос томе што је хемијски сличан, а машине за ЛЛДПЕ филм деле неке од захтева за управљање стабилношћу мехурића ПП линија, иако су мање строге.

Системи за извлачење и намотавање{0}

Након што се филм охлади и спљошти на раму који се урушава, он пролази кроз ролне и намотава се у ролне. Својства ПП-а утичу и на захтеве овде.

ПП филмима тенденцију да има нижи коефицијент трења (ЦОФ) од ПЕ филма у стандардним условима, што значи да лакше клизи - што је пожељна особина у многим апликацијама, али која захтева дизајне система за затезање и намотавање који узимају у обзир потенцијално клизање филма.

ПП филмтакође има већу тенденцију ка стварању статичког набоја од многих ПЕ класа, посебно у окружењима са ниском{0}}влажношћу. Статика узрокује да се слојеви филма лепе један за други и за површине опреме, узрокујући проблеме при руковању. Линије од ПП филма често садрже опрему за елиминацију статичког електрицитета (јонизујуће шипке) у фазама извлачења-и намотавања.

ПВЦ фолијанамотавање захтева пажљиву пажњу да се избегне блокирање (слепљивање суседних слојева филма), што се контролише преко одговарајућих пакета адитива у формулацији филма и контролисане напетости намотаја.

Разматрање адитива и формулације

Адитиви уграђени у формулацију полимера реагују са захтевима дизајна машина на начине који се разликују у зависности од полимера.

Формулације ПП дуваног филмаобично укључују:

Нуклеирајући агенси- за убрзавање кристализације и побољшање оптичке јасноће, делимично компензујући природно спору кристализацију ПП-а

Средства за разјашњавање- за апликације које захтевају изузетну транспарентност

Средства против блокирања и клизања- за управљање трењем филма-за-филм и филм{3}}за{4}}опрему

Антиоксиданси- ПП је подложнији термалној оксидативној деградацији од ПЕ, тако да су пакети антиоксиданата важни за одржавање квалитета растапа кроз екструдер

ПЕ формулацијеобично захтевају мање агресивну антиоксидативну заштиту од ПП, али могу укључивати адитиве против клизања и блокирања у зависности од захтева примене.

ПВЦ формулацијезахтевају стабилизаторе топлоте - јединствени захтев међу уобичајеним полимерима дуваног филма - да би се спречила деградација током обраде. Специфична хемија стабилизатора (калцијум-цинк, органски калај или олово-на бази старијих формулација) утиче и на понашање обраде и на еколошки профил филма.

Упоредна збирна табела

Често постављана питања

П: Да ли се машина за ПЕ дуване фолије може модификовати да користи ПП?

О: У принципу, могуће су неке модификације - надограђени грејачи, већи-прстен за хлађење ваздуха, подешени завртањ. У пракси, потребна дубина модификације често чини економичнијим улагање у наменски-конфигурисану ПП опрему, посебно ако ће ПП бити обичан производни материјал, а не повремено.

П: Зашто је ПП филм теже постићи у дуваном филму у поређењу са ливеним филмом?

A:ПП има малу чврстоћу топљења и споро кристалише. Због тога је држање мехурића стабилним и његово брзо и равномерно хлађење тешко за издувани филм. Екструзија ливеног филма функционише другачије. Отопљена пластика се спушта на хладни ваљак. Ово омогућава много брже и контролисаније хлађење. Због тога ливени ПП филм обично изгледа јасније од дуваног ПП филма. Дуваном ПП филму су потребни напредни системи хлађења да би се приближили оптичком квалитету ливеног филма.

П: Који је однос{0}}надувавања типичан за ПП дувану фолију?

О: ПП се обично обрађује са{0}}односима надувавања (БУР) од 2:1 до 3:1, нижим од 3:1 до 4:1 уобичајеног за ЛДПЕ. Доњи БУР помаже у одржавању стабилности мехурића с обзиром на ограничену снагу топљења ПП-а.

П: Да ли се ПП дувана фолија може рециклирати?О: Да. ПП дувана фолија се може рециклирати у токовима за рециклажу полипропиленске фолије. Није компатибилан са токовима рециклаже полиетилена, тако да је одвајање материјала важно. Како се прописи о амбалажи од моно{3}}мономатеријала шире на различитим тржиштима, могућност рециклирања једног-полимерног ПП филма је предност која се све чешће наводи.

П: Које су главне апликације где је ПП дувана фолија пожељна у односу на ПЕ филм?
О: ПП дувани филм је погодан за високу крутост, отпорност на температуру и добру баријеру за влагу. Уобичајене примене укључују усмерене фолије за паковање (након истезања), текстилне и кесе за одећу, амбалажу за храну која захтева микроталасну компатибилност и индустријску амбалажу са значајном крутошћу. Полиетиленске фолије су и даље први избор за стреч паковање, пољопривредне фолије и флексибилну амбалажу, са својствима ниске температуре и жилавости приоритет.

П: Може ли иста машина да ради и ПП и ПЕ са променом завртња?

A:Неке машине су направљене за рад са различитим материјалима. Можете променити шраф и подешавања за различите пластике. Али ПП и ПЕ захтевају различите услове обраде. Дакле, ако користите једну машину за обе, квалитет филма неће бити тако добар као машина направљена само за једну пластику. Ако правите много обе врсте филма, обично је боље имати једну машину за сваку. Ово вам даје бољи квалитет филма и бољу укупну цену.

Финал Тхоугхтс

Разлике између машине за ПП дувану фолију и машина дизајнираних за ПЕ или ПВЦ превазилазе подешавања температуре. Они одражавају фундаменталне разлике у физици полимера - како се сваки материјал топи, тече, кристализује и реагује на механичке и термичке услове унутар машине.

Постављање погрешног полимера на погрешној машини један је од чешћих извора проблема са квалитетом филма и неефикасности производње у фабрикама за флексибилно паковање. Разумевање ових техничких разлика помаже инжењерима, менаџерима производње и купцима опреме да донесу боље одлуке - да ли то значи избор праве машине за нову линију производа, решавање проблема у постојећем процесу или процену да ли планирана промена материјала захтева модификације опреме.

Принципи нису компликовани када схватите шта свака карактеристика дизајна компензује. И када једном видите логику, разлике у машинама престају да изгледају произвољно и почињу да имају потпуни смисао.