Процес формування та управління екструзійним роздуванням плівки

 

 

Для виробництва пластикових плівок різних типів і специфікацій, крім вибору відповідного екструдера, головки для видувного формування та допоміжного обладнання, також необхідно вибрати відповідні методи формування та умови процесу. Лише в такий спосіб робота може відбуватися безперебійно та гарантувати високо{1}}якісні плівки.

 

 

Виходячи з напрямку тяги плівки, виробництво плівок роздувом можна розділити на три типи: плоска екструзія з плоским видуванням, плоска екструзія з видуванням вгору та плоска екструзія з видуванням униз, причому плоска екструзія з видуванням вгору є найпоширенішою.

 

1. Метод плоскої екструзії

Потік процесу плоского екструзійного методу плоского видування показаний на малюнку 1-15. У цьому методі використовується пряма головка, і головка, і допоміжне обладнання мають відносно прості конструкції, що робить установку та роботу обладнання зручною. Однак екструдер займає велику площу. Внаслідок висхідного потоку гарячого повітря та низхідного потоку холодного повітря охолодження верхньої частини бульбашки плівки відбувається повільніше, ніж нижньої частини. Коли пластик має високу щільність або діаметр бульбашки великий, бульбашка має тенденцію провисати, що призводить до поганої рівномірності товщини плівки та труднощів у налаштуванні. Як правило, цей метод підходить для формування плівок з роздуванням ПЕ та ПВХ шириною 600 мм або менше.

 

 

2. Метод плоскої екструзії вгору

Хід процесу плоскої екструзії з видуванням вгору показано на малюнку 1-16. Цей метод використовує головку під прямим кутом, де напрямок вивантаження матеріалу перпендикулярний напрямку потоку в стовбурі екструдера. Екструдована трубка витягується вертикально вгору, надувається, пресується і подається в тяговий ролик. Основна перевага цього методу полягає в тому, що весь міхур підтримується охолодженим, міцним верхнім сегментом, що забезпечує стабільне зчеплення плівки. Він може виготовляти плівки з широким діапазоном товщини та ширини (наприклад, діаметр понад 10 м). Крім того, екструдер встановлюється на землі, не потребує робочої платформи, що полегшує роботу з невеликою площею та забезпечує широкий діапазон товщини плівки з відносно однаковою товщиною. Основними недоліками є те, що гаряче повітря навколо бульбашки піднімається, а холодне опускається, що несприятливо для охолодження; вигин на 90 градусів головки матриці збільшує опір потоку матеріалу, потенційно спричиняючи розкладання матеріалу на згині; і заводська висота повинна бути більшою. Крім того, головка і допоміжне обладнання мають складну конструкцію.

 

 

3. Метод плоскої екструзії з видуванням вниз

У методі плоскої екструзії з видуванням униз також використовується головка під прямим{0}}кутом, але труба витягується вертикально вниз, як показано на малюнку 1-17. Напрямок тяги бульбашки протилежний потоку гарячого повітря від головки матриці, що сприяє охолодженню бульбашки. Крім того, для безпосереднього охолодження бульбашки можна використовувати водяну сорочку, що значно покращує ефективність виробництва та прозорість плівки. Цей метод забезпечує хороший ефект охолодження, і плівка тягнеться вниз під дією сили тяжіння в тяговий ролик, що робить його зручнішим, ніж метод видування вгору. Це також дозволяє збільшити швидкість виробничої лінії та збільшити продуктивність. Однак весь міхур підтримується незатверділим пластиковим сегментом, що робить його схильним до розриву під час виробництва товстіших плівок або при високих показниках тяги, особливо для пластмас з високою щільністю. Екструдер повинен бути встановлений на високій робочій платформі, що збільшує витрати на встановлення та незручності в експлуатації. Завдяки швидкому охолодженню за допомогою водяної сорочки цей метод підходить для смол із низькою в’язкістю розплаву та високою кристалічністю (наприклад, ПП-смола) і може використовуватися для виробництва високопрозорих пакувальних плівок.

 

 

Серед методів виробництва плівки з роздувом найбільш часто використовується метод плоскої екструзії з роздувом вгору. Нижче наведено опис виробничих операцій для цього методу, як показано на малюнку 1-18.

 

 

1.Обігрів: Нагрійте екструдер і головку матриці до необхідної температури за допомогою нагрівачів і підтримуйте температуру протягом деякого часу.

2. Подача та екструзія: Коли екструдер і головка матриці відповідатимуть вимогам щодо ізоляції, запустіть екструдер і додайте невелику кількість пластику (порошку або гранул) у бункер. Спочатку гвинт обертається з малою швидкістю. Після того, як розплавлений матеріал пройде через головку матриці та надуться в бульбашку, поступово збільшуйте швидкість шнека, заповніть бункер і спостерігайте, чи є екструзійний об’єм навколо бульбашки однорідним. Якщо бульбашка перекошена або має неоднакову товщину, відрегулюйте температуру навколишнього середовища та ширину зазору. Для областей із швидшим розрядом зменшіть температуру та затягніть гвинти; навпаки, підвищте температуру та послабте гвинти.

3.Підйом: Зберіть розплавлений матеріал, що виходить із головки матриці, підніміть його та введіть невелику кількість повітря, щоб запобігти прилипанню.

4. Подавальні ролики: Подайте підняту бульбашку в притискні ролики, які притискають бульбашку до складеної плівки. Потім плівка направляється до намотувального пристрою через напрямні ролики.

5.Інфляція: Після подачі бульбашки в валики надуйте її повітрям і відрегулюйте швидкість тяги та-коефіцієнт надування, щоб забезпечити відповідність ширини та товщини плівки вимогам. Оскільки повітря в бульбашці закривається притискними роликами, воно майже не виходить, підтримуючи постійний тиск у бульбашці.

6.Коригування: Допуск товщини плівки можна виправити, регулюючи зазор матриці, положення кільця охолодження, об’єм повітря та швидкість тяги. Допуск на ширину плівки в основному регулюється шляхом контролю розміру надування.

 

 

1. Температура формування

Контроль температури має вирішальне значення в процесі роздування плівки, безпосередньо впливаючи на якість продукції. Для термо{1}}чутливого пластику, як-от ПВХ, важливий точний контроль температури, а також правильна координація температури та часу нагрівання.

Температура обробки встановлюється для досягнення оптимальної в'язкості розплаву в текучому стані, що забезпечує отримання якісних продуктів. Для різної сировини потрібна різна температура; для одного і того ж матеріалу різна товщина плівки вимагає різної температури обробки; і навіть для того самого матеріалу та товщини різні екструдери можуть потребувати різних температур. Більш тонкі плівки потребують кращої текучості розплаву, тому для того самого матеріалу плівка 20 мкм потребує набагато вищої температури нагрівання, ніж плівка 80 мкм.

 

Контроль температури можна розділити на два методи: один поступово підвищує температуру від секції подачі до матриці, тоді як інший підтримує низьку температуру секції подачі, різко підвищує температуру в секції стиснення (регулюється при оптимальній температурі пластифікації матеріалу) і знижує її в секції дозування для підтримки розплавленого стану. Температура матриці має підтримувати матеріал у текучому стані та може бути такою самою, як кінцева температура стовбура, або на 10–20 градусів нижче, залежно від співвідношення довжини-до-діаметра гвинта.

 

Для термо{0}}чутливого пластику, наприклад ПВХ, температура стовбура має бути нижчою за температуру головки матриці, щоб запобігти перегріванню та розкладанню в стовбурі. Для пластмас, таких як PE та PP, які менш схильні до перегріву, температура головки матриці може бути нижчою за температуру стовбура, що сприяє охолодженню та стабілізації бульбашок, таким чином покращуючи якість плівки.

 

Контроль температури є складним і вимагає глибокого розуміння властивостей матеріалу та умов обробки для оптимізації температур нагрівання. Діапазони контролю температури екструзії для плівок, що зазвичай використовуються роздуванням, наведені в таблиці 1-5.

 

Таблиця 1-5. Діапазони контролю температури екструзії для плівок, що зазвичай використовуються видувом

 

Тип плівки			Температура бочки / градус		Температура роз'єму / град		Температура головки матриці / градус
ПВХ (порошок)	Висока-швидкість видування	160 - 175 170 - 185		170 - 180 180 - 190		185 - 190 190 - 195
PE пп			130 - 160 190 - 250		160 - 170 240 - 250		150 - 160 230 - 240
Композитна плівка	PE пп	120 - 170 180 - 210		210 - 220 210 - 220		200 200

Температури нагріву стовбура та головки матриці значно впливають на формування та властивості плівки. Надмірно високі температури можуть зробити плівку крихкою, зокрема зменшуючи поздовжню міцність на розрив. Високі температури також можуть викликати періодичні поперечні вібраційні хвилі в бульбашці. Якщо температура занадто низька, смола може бути не повністю змішана та пластифікована, що призведе до нерівномірного потоку матеріалу, що впливає на рівномірне розтягування, блиск і прозорість. Низькі температури обробки також можуть спричинити «риб’ячі очі» на поверхні плівки, де точки кристалів оточені візерунками,-подібними до річних кілець, із тоншою плівкою навколо кристалічних точок. Крім того, низькі температури зменшують подовження плівки при розриві та ударну міцність.

 

2. Коефіцієнт роздування-

Коефіцієнт роздування- не лише визначає ширину згину плівки, але й впливає на різні властивості плівки. Таким чином, вибір коефіцієнта роздування-має враховувати як ширину складки, так і продуктивність. Коефіцієнт роздування також обмежується властивостями пластику (наприклад, молекулярною масою, кристалічністю, напругою розплаву). У таблиці 1-6 наведено діапазони оптимального коефіцієнта роздування для різних типів і застосувань плівок для довідки.

 

Таблиця 1-6 оптимальних діапазонів коефіцієнта роздування для різних плівок

Тип плівки	ПВХ	LDPE	LLDPE	HDPE (над-тонкий)	пп	PA	Термозбіжна плівка, стретч плівка, харчова плівка
Коефіцієнт-роздування	2.0~3.0	2.0~3.0	1.5~2.0	3.0~5.0	0.9~1.5	1.0~1.5	2.0~5.0

 

Більший коефіцієнт роздування покращує оптичні властивості плівки, оскільки нерівномірний потік матеріалу в розплавленій смолі може поширюватися вздовж і впоперек, роблячи плівку більш гладкою. Збільшення коефіцієнта роздування також підвищує ударну міцність, міцність на поперечний розрив і міцність на поперечний розрив, тоді як поздовжня міцність на розтяг і міцність на розрив відносно зменшується. Міцність на розрив у обох напрямках стабілізується, коли коефіцієнт роздування перевищує 3. Поздовжнє подовження зменшується зі збільшенням коефіцієнта роздування, тоді як поперечне подовження залишається відносно стабільним, лише збільшуючись, коли кільцева щілина матриці збільшується.

 

3. Коефіцієнт тяги

Коли швидкість тяги збільшується (більший коефіцієнт тяги), нерегулярний потік матеріалу з матриці не може повністю розслабитися до охолодження та затвердіння, що призводить до поганих оптичних властивостей. Навіть збільшення швидкості екструзії не може запобігти зниженню прозорості плівки. При постійній швидкості екструзії збільшення швидкості тяги порушує баланс поздовжньої та поперечної міцності, збільшуючи поздовжню міцність і зменшуючи поперечну міцність.

 

Коефіцієнт-роздування та коефіцієнт тяги представляють кратні поперечного розширення та поздовжнього розтягування відповідно. Якщо обидва збільшуються, товщина плівки зменшується, а ширина складки збільшується, і навпаки. Таким чином, коефіцієнт-роздування та коефіцієнт тяги є критичними параметрами, що визначають остаточні розміри та властивості плівки.

 

4. Плівкове охолодження

Охолодження є критичним у виробництві плівки з роздуванням, і ступінь охолодження значно впливає на якість продукту. Час руху бульбашки від матриці до тягових роликів зазвичай становить понад 1 хвилину (не перевищує 2,5 хвилини). Протягом цього короткого часу бульбашка повинна охолонути і затвердіти; інакше бульбашка може злипнутися під тиском тягових роликів, що вплине на якість плівки.

 

Швидкість охолодження під час видування впливає на форму бульбашки, як показано на малюнку 1-19. На малюнку 1-19а показано форму бульбашки з меншою швидкістю охолодження. У реальному виробництві ця форма формується, коли охолоджувальне кільце розташоване нижче, об’єм повітря невеликий і температура повітря в охолоджувальному кільці не дуже низька. На малюнку 1-19b показано форму бульбашки, коли плівка охолоджується відразу після виходу з головки матриці. У реальному виробництві ця форма утворюється, коли охолоджувальне кільце розташоване низько, об’єм повітря великий і температура повітря дуже низька. На малюнку 1-19c показано форму бульбашки, коли плівка швидко охолоджується на певній відстані від головки матриці. У реальному виробництві ця форма формується, коли охолоджувальне кільце розташоване вище, об’єм повітря великий, а температура повітря дуже низька.

 

 

 

Поширені ненормальні явища, їх причини та способи вирішення у виробництві плівки з роздуванням наведено в таблиці 1-7.

Таблиця 1-7 Поширені аномальні явища, причини та шляхи вирішення у виробництві плівки з роздувом

 

Аномальне явище	причини	Рішення
Складне зчеплення плівки	1. Температура головки матриці занадто висока або занадто низька 2. Велика варіація товщини з одного боку 3. Брудна сировина з багатьма пригорілими плямами	1. Відрегулюйте температуру головки матриці 2. Відрегулюйте товщину плівки для однорідності 3. Замініть вихідний матеріал, очистіть головку матриці та гвинт
Розрив плівки	1. Температура головки матриці занадто висока або занадто низька 2. Домішки або розкладений матеріал у розплаві 3. Заблокований фільтр або матриця 4. Надмірна швидкість тяги 5. Нерівномірна товщина плівки або надмірний коефіцієнт-роздування	1. Відрегулюйте температуру головки матриці 2. Очистіть матрицю або замініть смолу 3. Замініть фільтр, очистіть матрицю 4. Зменшити швидкість тяги 5. Відрегулюйте товщину плівки, зменшіть-коефіцієнт роздування
Перекошений міхур	1. Занадто висока температура корпусу машини або матриці 2. Надто висока температура роз'єму 3. Нерівномірна товщина плівки	1. Знизьте температуру корпусу машини або матриці 2. Знизьте температуру роз'єму 3. Відрегулюйте товщину плівки, щоб вона була рівномірною
Нерівномірна товщина плівки	1. Нерівномірний зазор 2. Деформація стрижневої форми 3. Нерівномірна температура головки матриці 4. Надмірний коефіцієнт-роздування 5. Нерівномірне охолодження 6. Нестійке стиснене повітря	1. Відрегулюйте зазор матриці 2. Замініть стрижневу форму 3. Огляньте кільце нагріву головки матриці 4. Зменшіть коефіцієнт-роздування 5. Відрегулюйте об'єм охолоджуючого повітря для однорідності 6. Огляньте повітряний компресор
Зморщування плівки	1. Нерівномірна товщина плівки, зморшки на тонких ділянках 2. Недостатнє або нерівномірне охолодження 3. Невідповідність ялинкової пластини або тягових роликів із головкою 4. Надмірний кут пластини «ялинка». 5. Нерівномірний тиск тягового ролика 6. Непостійний натяг обмотки 7. Надмірний коефіцієнт-роздування, неправильна форма бульбашки 8. Вплив навколишнього повітря	1. Відрегулюйте товщину плівки для однорідності 2. Покращте охолодження або зменшіть швидкість виробництва 3. Правильне вирівнювання центральної лінії 4. Зменшіть кут ялинкової пластини 5. Відрегулюйте тягові ролики 6. Відрегулюйте намотувальні ролики 7. Зменште-коефіцієнт роздування або замініть матрицю, відрегулюйте форму бульбашки 8. Стабілізуйте повітряний потік навколишнього середовища
Погана прозорість	1. Низька температура пластифікації 2. Недостатня висота лінії замерзання 3. Надмірна швидкість тяги 4. Невеликий коефіцієнт роздування-	1. Підвищити температуру формування 2. Підніміть висоту лінії заморожування 3. Зменшити швидкість тяги 4. Збільште коефіцієнт-роздування
Поверхня плівки	1. Низька температура корпусу машини або матриці 2. Надмірна швидкість шнека 3. Температура гвинта занадто висока або занадто низька 4. Неправильне формулювання	1. Підвищте температуру корпусу машини або матриці 2. Зменште швидкість гвинта 3. Відрегулюйте потік охолоджувального середовища 4. Покращити рецептуру
Домішки або вигорілі плями на поверхні плівки	1. Домішки в сировині 2. Зламана сітка фільтра 3. Розкладання смоли 4. Нерівномірне перемішування	1. Екран сировини 2. Замініть сітку фільтра 3. Очистіть головку матриці 4. Суворо контролювати процес замішування та пластифікації
Бульбашки на поверхні плівки	Волога сировина	Суха сировина
Дірки або розриви на плівці	1. Домішки в сировині 2. Заблокований або зламаний екран фільтра 3. Надмірний коефіцієнт-роздування 4. Надмірний тяговий коефіцієнт 5. Заблокована плашка 6. Сторонні предмети на охолоджувальній пластині або роликах, що дряпають плівку	1. Замінити сировину 2. Очистіть або замініть сітку фільтра 3. Відрегулюйте коефіцієнт-роздування 4. Зменшити коефіцієнт тяги 5. Чиста матриця 6. Очистіть пластину з ялинкою або поверхні напрямних роликів
Водяні знаки або хмарність на поверхні плівки	1. Низька температура стовбура екструдера 2. Низька температура матриці 3. Надмірна швидкість шнека 4. Занадто великі або недостатні шари отворів фільтра 5. Неправильний вибір сировини	1. Підвищити температуру бочки 2. Підвищити температуру матриці 3. Зменште швидкість гвинта 4. Замініть сітку тонкого фільтра або додайте шари 5. Виберіть відповідну сировину
Риб'ячі очі або тверді блоки на поверхні плівки	1. Низька температура екструдера 2. Забруднення іншими смолами 3. Низька швидкість течії розплаву сировини 4. Погана пластифікація гвинта	1. Підвищити температуру екструзії 2. Замініть сировину або видаліть забруднену смолу 3. Використовуйте відповідну сировину 4. Замініть відповідний гвинт
Очевидні сліди лінії шва	1. Надмірна температура матриці або роз’єму 2. Розкладання матеріалу на шунті сердечника	1. Знизьте температуру матриці або конектора 2. Вийміть сердечник і очистіть його
Липка плівка (погане відкриття)	1. Надмірна температура формування 2. Недостатнє охолодження 3. Надмірна швидкість тяги 4. Надмірний тиск притискного ролика 5. Неправильний склад (недостатня кількість розчинника)	1. Нижча температура, особливо температура матриці 2. Покращення охолодження 3. Зменшити швидкість тяги 4. Відрегулюйте тиск притискного ролика 5. Збільшити дозування розчинника
Нерівномірний намотування	1. Нерівномірна товщина плівки 2. Недостатнє охолодження 3. Нерівномірний ялинковий розрив рами 4. Зміщення тягового ролика 5. Повітря, захоплене плівковою трубкою, спричиняє зморшки	1. Відрегулюйте товщину плівки 2. Покращення охолодження 3. Виправте розрив рами «ялинка». 4. Відрегулюйте силу затиску тягового ролика для рівномірності 5. Видаліть захоплене повітря, щоб усунути зморшки
Нерівні краї рулонної плівки	1. Недостатній натяг обмотки, що спричиняє стікання країв 2. Тупий плівковий-лезо для різання 3. Непостійний натяг обмотки	1. Відповідним чином збільште натяг обмотки 2. Замініть лезо новим 3. Огляньте систему контролю натягу