Екструзійне видування поліетиленової плівки

 

Поліетиленова (ПЕ) плівка є найпоширенішим і широко використовуваним різновидом пластикової плівки. Він нетоксичний і не має запаху, має високу міцність і в'язкість разом із чудовою вологостійкістю та водостійкістю, гарною здатністю розкриватися (антиблокування) і дією при низьких температурах, зберігаючи при цьому певний рівень прозорості. Його термозварюваність є видатною, з відносно низькою температурою зварювання близько 100 градусів, що дозволяє зручно виготовляти пакети за допомогою електричного нагріву. PE плівка виготовляється безпосередньо екструзійно-видувним формуванням з гранул поліетиленової смоли і, як правило, не потребує добавок; забарвлення можна досягти шляхом додавання маткової суміші. Поліетиленові смоли для плівки з роздувом включають поліетилен низької щільності (LDPE), лінійний поліетилен низької щільності (LLDPE) і поліетилен високої щільності (HDPE).

 

1) Сільськогосподарська теплична плівка

Сільськогосподарська плівка для теплиць – це плівка широкої ширини, отримана видувом із поліетилену низької щільності (LDPE) або суміші поліетилену низької щільності з поліетиленом низької щільності (LDPE), як правило, за допомогою процесу роздування плівки вгору з роздувом плівки вгору з роздуванням. Розмір ширини охоплює широкий діапазон (менше або дорівнює 1000 мм або більше або дорівнює 5000 мм). Типова товщина становить 0,03–0,14 мм, міцність на розрив більше або дорівнює 12 МПа, а подовження при розриві більше або дорівнює 300%. Ці плівки стійкі до дощу, пропускають світло і зберігають тепло, що дозволяє цілорічне вирощування овочів і фруктів в тепличних конструкціях. Відповідно до агротехнічних вимог до основних функціональних підтипів відносяться:

• Посилена парникова плівка: готується шляхом додавання понад 25 мас.% LLDPE в LDPE. Межа міцності на розрив може бути збільшена приблизно до 20 МПа, а подовження при розриві більше або дорівнює 400%. Якщо плівка повністю видувається з поліетилену низької щільності (LLDPE), міцність ще більше підвищується завдяки покращеній стійкості до проколів і більш гладкій поверхні; товщину плівки можна зменшити приблизно на 20–30%.

• Довговічна плівка для теплиць: звичайна плівка для теплиць зазвичай служить 0,5–1 рік. Довговічні сорти подовжують термін служби щонайменше вдвічі до 2–3 років. Їх отримують додаванням до ПЕНЩ 0,3—0,5 мас.ч. світлостабілізатора і 0,1—0,3 мас.ч. антиоксиданту; поверхню LDPE спочатку змочують білою олією, потім змішують і видувають у плівку.

• Протикрапельна плівка для теплиць: розроблена таким чином, щоб на поверхні плівки не утворювалися туман або краплі, що покращує пропускання світла та сприяє росту культур. Завдяки додаванню відповідної поверхнево-активної речовини або протикрапельної маткової суміші підвищується спорідненість плівки з водою. Численні дрібні краплі об’єднуються в більші, які стікають уздовж стінки плівки на землю, тим самим усуваючи внутрішнє запотівання, покращуючи прозорість і запобігаючи падінню крапель безпосередньо на посіви.

2) Сільськогосподарська мульчувальна плівка

Сільськогосподарська мульчувальна плівка відноситься до ґрунтопокривної плівки. Це дуже тонка плівка LDPE, виготовлена ​​методом роздування, товщиною 0,008–0,014 мм і шириною 600–1000 мм. Прозора безбарвна мульча в основному використовується як плівка для вирощування розсади та вкриття рослин для сприяння ранньому дозріванню, підвищення врожайності та боротьби зі шкідниками; зазвичай виготовляється методом роздування плівки вгору. Функціональна плівка для мульчі виготовляється шляхом додавання 3–5 мас.% барвників у ПЕ для отримання червоного, жовтого, синього, сірого, чорного та інших кольорів. Різні культури, таким чином, отримують специфічні спектральні смуги, які їм потрібні, досягаючи більш ранньої стиглості та вищої врожайності, придушення шкідників та інгібування бур’янів.

3) Пакувальна плівка

Пакувальна поліетиленова плівка поділяється на легку та важку.

• Пакувальна плівка для легких навантажень: виготовляється з поліетилену низької щільності (LDPE) і в основному використовується для пакування харчових продуктів, випічки, цукерок, овочів, фруктів, фармацевтичних препаратів, текстилю, предметів повсякденної необхідності, одягу та подібних продуктів. Для автоматизованих пакувальних ліній зазвичай додають невеликі кількості ковзаючих агентів або антистатиків. У виробництві найчастіше використовується процес видування вгору або плоского видування. Розмір ширини охоплює широкий діапазон (менше або дорівнює 70 мм або більше або дорівнює 1000 мм). Товщина становить 0,02–0,20 мм, а міцність на розрив більше або дорівнює 10 МПа.

• Сумки для футболок (для покупок) із ПНД та сумки для одягу: широко використовуються та переважно виготовляються за допомогою процесу видування вгору. Ширина накладки становить 70–1000 мм, товщина 0,007–0,10 мм, міцність на розрив більше або дорівнює 25 МПа.

• Міцна пакувальна плівка: виготовлена ​​за допомогою процесу висхідного видування з поліетилену високої молекулярної маси. Типова товщина становить 0,2–0,35 мм, кожен мішок може вмістити 20–30 кг вмісту. Застосування включають упаковку сільськогосподарської продукції, хімічної сировини, добрив, пестицидів, харчових продуктів, цукру, солі, фармацевтичних препаратів і текстилю.

LDPE смоли для плівки з роздувом мають відносно широкий діапазон швидкості течії розплаву (MFR) 0,5–7 г/10 хв і вибираються відповідно до призначення плівки (див. таблицю 1-1). Смоли LLDPE для плівки, виготовлені з роздуванням, зазвичай мають MFR 1–2 г/10 хв. Сорти плівок з видувним процесом ПНД мають MFR 0,2–1 г/10 хв. HDPE має вищу температуру плавлення та високу в’язкість у діапазоні змін швидкості зсуву; завдяки своїй лінійній молекулярній структурі він демонструє сильну орієнтацію, спричинену потоком.

Таблиця 1‑1 Вибір смол LDPE для марок плівки

Сорт плівки	MFR смоли (г/10 хв)
Легка пакувальна плівка	2–4
Високопрозора плівка	5–7
Сільськогосподарська мульчуюча плівка	4–7
Парникова плівка	1.5–4.5
Термозбіжна плівка	2–5
Міцна пакувальна плівка	0.25–0.5

 

 

1) Екструдер

Звичайна плівка LDPE із шириною в горизонтальному положенні більше або дорівнює 300 мм, як правило, виготовляється за допомогою процесу роздування плівки вгору зі зняттям у горизонтальному положенні. Рекомендований діаметр шнека від 45 до 150 мм. Для ширини листового шару понад 1 м можна використовувати два одношнекові екструдери для спільної екструзії плівки широкої ширини. Гвинт L/D становить 20–30 зі ступенем стиснення 3–3,5, і перевага надається прогресивному (з конічним каналом) гвинту.

Для плівки HDPE підходять екструдери меншого розміру з L/D шнека 16–25. Конструкції шнеків зазвичай включають спеціальну секцію зсуву та секцію змішування.

2) Die Head

У поліетиленовій поліетиленовій поліетиленовій поліетиленовій поліетиленовій поліетиленовій поліетиленовій плівкі зазвичай використовуються кільцеві матриці зі спіральною оправкою або кільцеподібні форми з діаметром матриці 100–1000 мм. Якщо потрібна висока рівномірність товщини, рекомендується використовувати обертову матрицю. Використовуються як висхідний, так і плоский процеси видування.

Для плівки HDPE зазвичай використовується матриця зі спіральною оправкою. Треба бути обережним при проектуванні каналу потоку, спіральної геометрії та розмірів плашки, щоб уникнути надмірних швидкостей зсуву, які можуть спричинити руйнування розплаву. Через ці характеристики формування плівки HDPE мають відносно малі розміри, як правило, 30–200 мм у діаметрі.

3) Охолодження

Переважно використовується повітряно-кільцеве охолодження. Типовий тиск повітродувки становить 4000–8000 Па зі швидкістю повітряного потоку 15–75 м³/хв.

 

1) Температура екструзії

Температура екструзії визначається насамперед швидкістю течії розплаву поліетиленової смоли-що вищий MFR, то нижча потрібна температура. Від порту подачі до блоку сит (розривної пластини) температура стовбура поступово підвищується, так що температура головки матриці приблизно дорівнює або на 10–20 градусів нижче температури на кінці гвинта. Це сприяє стабільній товстій заготовці та кращій прозорості плівки. Типові температури екструзії для поліетиленових плівок наведено в таблиці 2‑1.

Таблиця 2-1 Температури екструзії для поліетиленових плівок (градуси)

Сорт плівки	Зона стовбура 1	Зона стовбура 2	Зона стовбура 3	Перехідник	Померти
LDPE – легка пакувальна плівка	120–140	130–140	140–160	150–160	160–170
LDPE – теплична плівка	150–170	160–180	170–180	180–190	170–180
LDPE – міцна пакувальна плівка	180–200	170–180	180–190	190–200	180–190
плівка LLDPE	160–180	180–200	200–220	200–220	220–230
плівка HDPE	200–220	220–240	240–260	250–260	240–250

2) Die Gap

Зазор між матрицею та кромкою залежить від типу смоли; репрезентативні діапазони наведено в таблиці 2-2. Оскільки MFR смоли збільшується, вибирається менший зазор; зі збільшенням товщини цільової плівки використовується більший зазор. Наприклад, для плівки LDPE для важких умов (нижчий MFR і товщий калібр) вибирається зазор приблизно 1,0 мм; для плівки LDPE для легких навантажень (вищий MFR і тонший калібр) проміжок матриці зазвичай становить 0,5–0,6 мм. Оскільки в’язкість розплаву LLDPE вища і відносно нечутлива до змін швидкості зсуву, його температура екструзії вища, а зазор у фільєрі значно більший, ніж для LDPE; інакше може з'явитися шорстка поверхня «акуляча шкіра». Плівкові смоли з роздуванням HDPE мають відносно низький MFR, тому проміжок матриці зазвичай трохи більший, ніж для LDPE.

Таблиця 2-2 Типові діапазони зазору між штампами та кромками (мм)

Тип плівки	Зазор (мм)
LDPE	0.5–1.0
LLDPE	1.5–2.5
HDPE	1.2–1.5

3) Коефіцієнт роздування (BUR)

Після виходу з кільцевої матриці товсту заготовку надувають стисненим повітрям, збільшуючи її діаметр, зменшуючи товщину та створюючи поперечну тягу. Типовий коефіцієнт роздування становить 2–5. Якщо BUR занадто високий, бульбашка буде тремтіти, форма бульбашки стане нестабільною, рівномірність товщини погіршиться, і плівка схильна до поломки. Зі збільшенням BUR міцність на поперечний розрив, стійкість до розриву та ударна міцність плівки зростають, але прозорість і блиск зменшуються, а поздовжня міцність на розтягування має тенденцію до зменшення. Типові BUR для поліетиленових плівок наведено в таблиці 2-3.

Таблиця 2-3 Типові коефіцієнти роздування для поліетиленових плівок

Тип плівки	Типовий БУР
LDPE	1.5–3.5
LLDPE	1.5–2.0
HDPE	3.2–6.0

4) Коефіцієнт витягування (напрямок машини)

Після того, як заготовка покидає матрицю, її направляють до відтяжних валків і піддають поздовжньому витягуванню. Швидкість лінії відведення зазвичай у 3–5 разів перевищує швидкість екструзії (виходу) розплаву, що забезпечує 3–5-кратне розтягування в напрямку машини та помітне збільшення поздовжньої міцності на розтяг. Це сприяє використанню мішків, де переважає поздовжнє навантаження.