Proces i kontrola ekstruzijskog puhanog oblikovanja filma

 

 

Za proizvodnju plastičnih folija različitih tipova i specifikacija, pored odabira odgovarajućeg ekstrudera, matrice za puhanje i pomoćne opreme, potrebno je odabrati i odgovarajuće metode oblikovanja i uslove procesa. Samo na taj način operacije mogu teći glatko i osigurati-filmove visokog kvaliteta.

 

 

Na osnovu smjera vučenja filma, proizvodnja puhanih filmova može se podijeliti u tri vrste: ravno ekstruziono puhanje, ravno ekstruzija upuhivanje prema gore i ravno ekstruzija puhanje prema dolje, pri čemu je najčešća ravna ekstruzija upuhivanje prema gore.

 

1. Ravna ekstruzija Metoda ravnog puhanja

Tok procesa ravnog ekstrudiranja metode ravnog puhanja prikazan je na slici 1-15. Ova metoda koristi ravnu glavu matrice, a i glava matrice i pomoćna oprema imaju relativno jednostavnu strukturu, što čini instalaciju i rad opreme praktičnim. Međutim, ekstruder zauzima veliki otisak. Zbog strujanja toplog vazduha nagore i protoka hladnog vazduha nadole, hlađenje gornjeg dela mehurića filma je sporije od donjeg dela. Kada plastika ima veliku gustinu ili je prečnik mjehurića velik, mjehur ima tendenciju da se sagne, što rezultira lošom ujednačenošću debljine filma i poteškoćama u podešavanju. Tipično, ova metoda je prikladna za oblikovanje PE i PVC puhanih folija širine 600 mm ili manje.

 

 

2. Ravna ekstruzija Metoda puhanja prema gore

Tok procesa pljosnatog ekstrudiranja metode upuhivanja prema gore prikazan je na slici 1-16. Ova metoda koristi glavu matrice pod pravim kutom, gdje je smjer pražnjenja materijala okomit na smjer protoka u cijevi ekstrudera. Ekstrudirana cijev se povlači okomito prema gore, naduvava, pritiska i dovodi u vučni valjak. Glavna prednost ove metode je da je cijeli mjehur poduprt ohlađenim, čvrstim gornjim segmentom, osiguravajući stabilnu trakciju filma. Može proizvoditi filmove sa širokim rasponom debljina i širina (npr. prečnika preko 10 m). Osim toga, ekstruder je instaliran na tlu, ne zahtijeva operacijsku platformu, što ga čini lakim za rad s malim otiskom i omogućava širok raspon debljina filma s relativno ujednačenom debljinom. Glavni nedostaci su to što se vrući zrak oko mjehura diže dok hladni tone, što je nepovoljno za hlađenje; krivina od 90 stepeni u glavi matrice povećava otpor protoku materijala, potencijalno uzrokujući razgradnju materijala na krivini; a fabrička visina mora biti veća. Osim toga, glava matrice i pomoćna oprema imaju složenu strukturu.

 

 

3. Ravna ekstruzija Metoda puhanja prema dolje

Metoda puhanja ravnog ekstrudiranja prema dolje također koristi glavu matrice pod pravim-uglom, ali je cijev povučena okomito prema dolje, kao što je prikazano na slici 1-17. Smjer vuče mjehurića je suprotan od strujanja vrućeg zraka iz glave matrice, što olakšava hlađenje mjehurića. Dodatno, vodeni omotač se može koristiti za direktno hlađenje mjehurića, značajno poboljšavajući efikasnost proizvodnje i transparentnost filma. Ova metoda nudi dobre efekte hlađenja, a film se gravitacijom povlači prema dolje u vučni valjak, što ga čini praktičnijim od metode duvanja prema gore. Takođe omogućava veće brzine proizvodne linije i veći učinak. Međutim, cijeli mjehur je podržan neočvrsnutim plastičnim segmentom, što ga čini sklonim lomljenju pri proizvodnji debljih filmova ili pri visokim stopama vuče, posebno za plastiku veće gustine. Ekstruder mora biti instaliran na visokoj operativnoj platformi, što povećava troškove instalacije i operativne neugodnosti. Zbog brzog hlađenja vodenim omotačem, ova metoda je pogodna za smole sa niskim viskozitetom rastapanja i visokom kristalinom (npr. PP smola) i može se koristiti za proizvodnju visokoprozirnih folija za pakovanje.

 

 

Među metodama proizvodnje puhanog filma, metoda pljosnatog ekstrudiranja prema gore se najčešće koristi. U nastavku su opisane proizvodne operacije za ovu metodu, kao što je prikazano na slici 1-18.

 

 

1.Grijanje: Zagrijte ekstruder i glavu kalupa na potrebnu temperaturu pomoću grijača i održavajte temperaturu neko vrijeme.

2. Hranjenje i ekstruzija: Kada ekstruder i glava matrice ispune zahtjeve za izolacijom, pokrenite ekstruder i dodajte malu količinu plastike (prašak ili pelete) u spremnik. U početku se vijak rotira malom brzinom. Nakon što rastopljeni materijal prođe kroz glavu matrice i naduva se u mjehur, postepeno povećavajte brzinu zavrtnja, napunite spremnik i promatrajte da li je volumen ekstruzije oko mjehurića ujednačen. Ako je mjehur iskrivljen ili ima neujednačenu debljinu, podesite temperaturu okoline i širinu otvora. Za područja sa bržim pražnjenjem, snizite temperaturu i zategnite zavrtnje; obrnuto, povećajte temperaturu i olabavite zavrtnje.

3.Podizanje: Sakupite rastopljeni materijal koji izlazi iz glave matrice, podignite je i unesite malu količinu zraka kako biste spriječili prianjanje.

4. Valjci za hranjenje: Ubacite podignuti mjehur u valjke za hvatanje, koji utisnu mjehur u presavijeni film. Film se zatim vodi do uređaja za namotavanje preko vodećih valjaka.

5.Inflacija: Nakon ubacivanja mjehurića u valjke, napuhnite ga zrakom i podesite brzinu vuče i{0}}omjer naduvavanja kako biste osigurali da širina i debljina preklopa filma ispunjavaju zahtjeve. Budući da je zrak u mjehuru zatvoren valjcima za hvatanje, on jedva izlazi, održavajući konstantan pritisak u mjehuru.

6.Podešavanje: Tolerancija debljine filma može se korigovati podešavanjem razmaka matrice, položaja rashladnog prstena, zapremine vazduha i brzine vuče. Tolerancija širine filma se uglavnom prilagođava kontrolom veličine naduvavanja.

 

 

1. Temperatura oblikovanja

Kontrola temperature je kritična u procesu puhanja filma, što direktno utiče na kvalitet proizvoda. Za plastiku{1}}osjetljivu na toplinu kao što je PVC, precizna kontrola temperature je neophodna, a pravilna koordinacija temperature i vremena grijanja je ključna.

Temperatura obrade je podešena tako da se postigne optimalni viskozitet taline u stanju protoka, osiguravajući kvalifikovane proizvode. Različite sirovine zahtijevaju različite temperature; za isti materijal, različite debljine filma zahtijevaju različite temperature obrade; pa čak i za isti materijal i debljinu, različiti ekstruderi mogu zahtijevati različite temperature. Tanji filmovi zahtijevaju bolju tečnost taline, tako da za isti materijal, film od 20 μm zahtijeva mnogo višu temperaturu zagrijavanja od filma od 80 μm.

 

Kontrola temperature može se podijeliti na dvije metode: jedna postupno povećava temperaturu od odjeljka za punjenje do matrice, dok druga održava nisku temperaturu odjeljka za dovod, naglo povećava temperaturu u kompresijskoj sekciji (kontroliranoj na optimalnoj temperaturi plastifikacije materijala) i smanjuje je u dijelu za doziranje kako bi se održalo staljeno stanje. Temperatura matrice treba da održava materijal u tečljivom stanju i može biti ista kao ili 10-20 stepeni niža od temperature na kraju cijevi, ovisno o omjeru dužine vijka-prema-prečniku.

 

Za plastiku{0}}osjetljivu na toplinu kao što je PVC, temperatura cijevi bi trebala biti niža od temperature glave matrice kako bi se spriječilo pregrijavanje i raspadanje u cijevi. Za plastiku kao što su PE i PP, koja je manje sklona pregrijavanju, temperatura glave matrice može biti niža od temperature cijevi, pomažući hlađenju i stabilizaciji mehurića, čime se poboljšava kvalitet filma.

 

Kontrola temperature je složena i zahtijeva temeljno razumijevanje svojstava materijala i uslova obrade kako bi se optimizirale temperature grijanja. Opseg kontrole temperature ekstruzije za najčešće korištene puhane filmove prikazan je u Tabeli 1-5.

 

Tabela 1-5 Opseg kontrole temperature ekstruzije za najčešće korištene puhane folije

 

Vrsta filma			Temperatura bureta / stepen		Konektor Temperatura / stepen		Temperatura glave matrice / stepen
PVC (prah)	Puhanje velikom{0}}brzinom	160 - 175 170 - 185		170 - 180 180 - 190		185 - 190 190 - 195
PE PP			130 - 160 190 - 250		160 - 170 240 - 250		150 - 160 230 - 240
Kompozitni film	PE PP	120 - 170 180 - 210		210 - 220 210 - 220		200 200

Temperature grijanja cijevi i glave matrice značajno utječu na svojstva kalupa i filma. Previše visoke temperature mogu učiniti film krhkim, posebno smanjujući uzdužnu vlačnu čvrstoću. Visoke temperature također mogu uzrokovati periodične poprečne vibracije u mjehuru. Ako je temperatura preniska, smola možda neće biti u potpunosti izmiješana i plastificirana, što rezultira nepravilnim protokom materijala, što utiče na ravnomjerno rastezanje, sjaj i prozirnost. Niske temperature obrade također mogu uzrokovati "riblje oči" na površini filma, gdje su kristalne tačke okružene godišnjim prstenastim -obrascima, sa tanjim filmom oko kristalnih tačaka. Osim toga, niske temperature smanjuju istezanje filma pri lomu i otpornost na udar.

 

2. Odnos-napuhavanja

Odnos{0}}napuhavanja ne samo da određuje širinu preklopa filma već utiče i na različita svojstva filma. Stoga, odabir omjera-napuhavanja treba uzeti u obzir i širinu preklopa i performanse. Omjer-napuhavanja je također ograničen svojstvima plastike (npr. molekularnom težinom, kristalinom, napetošću taljenja). Tabela 1-6 navodi optimalne opsege omjera duvanja za različite vrste i primjene filmova za referencu.

 

Tabela 1-6 Optimalni rasponi omjera napuhavanja za različite filmove

Vrsta filma	PVC	LDPE	LLDPE	HDPE (ultra{0}}tanak)	PP	PA	Shrink film, Stretch film, Cling film
{0}}Omjer napuhavanja	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

 

Veći{0}}omjer naduvavanja poboljšava optička svojstva filma jer se nepravilan protok materijala u rastopljenoj smoli može širiti uzdužno i poprečno, čineći film glatkijim. Povećanje omjera-upućenja također povećava čvrstoću na udar, poprečnu vlačnu čvrstoću i poprečnu čvrstoću na kidanje, dok se uzdužna vlačna čvrstoća i čvrstoća na kidanje relativno smanjuju. Obje jačine kidanja u smjeru se stabiliziraju kada omjer naduvavanja-pređe 3. Uzdužno izduživanje opada s povećanjem{6}}omjera naduvavanja, dok poprečno izduženje ostaje relativno stabilno, samo se povećava kada se prstenasti razmak matrice širi.

 

3. Traction Ratio

Kada se poveća brzina vuče (veći omjer vuče), nepravilan protok materijala iz matrice ne može se u potpunosti opustiti prije hlađenja i stvrdnjavanja, što rezultira lošim optičkim svojstvima. Čak i povećanje brzine ekstruzije ne može spriječiti pad transparentnosti filma. Pri konstantnoj brzini ekstruzije, povećanjem stope vučenja narušava se ravnoteža uzdužne i poprečne čvrstoće, povećavajući uzdužnu čvrstoću uz smanjenje poprečne čvrstoće.

 

Omjer{0}}napuhavanja i omjer vuče predstavljaju višekratnike poprečnog i uzdužnog istezanja, respektivno. Ako se oba povećaju, debljina filma se smanjuje dok se širina nabora povećava i obrnuto. Prema tome, omjer-napuhavanja i omjer vučenja su kritični parametri koji određuju konačne dimenzije i svojstva filma.

 

4. Hlađenje filma

Hlađenje je ključno u proizvodnji puhanog filma, a stepen hlađenja značajno utiče na kvalitet proizvoda. Vrijeme putovanja mjehurića od matrice do vučnih valjaka je općenito preko 1 minute (ne prelazi 2,5 minute). U tom kratkom vremenu, mehur se mora ohladiti i učvrstiti; u suprotnom, mjehur se može zalijepiti pod pritiskom vučnih valjaka, što utiče na kvalitet filma.

 

Brzina hlađenja tokom duvanja utiče na oblik mehurića, kao što je prikazano na slici 1-19. Slika 1-19a prikazuje oblik mehurića sa sporijom brzinom hlađenja. U stvarnoj proizvodnji, ovaj oblik nastaje kada je rashladni prsten postavljen niže, zapremina vazduha je mala, a temperatura vazduha u rashladnom prstenu nije jako niska. Slika 1-19b prikazuje oblik mjehurića kada se film ohladi odmah nakon napuštanja glave matrice. U stvarnoj proizvodnji, ovaj oblik se formira kada je rashladni prsten nizak, zapremina vazduha velika, a temperatura vazduha veoma niska. Slika 1-19c prikazuje oblik mjehurića kada se film brzo ohladi na određenoj udaljenosti od glave matrice. U stvarnoj proizvodnji, ovaj oblik nastaje kada je rashladni prsten postavljen više, zapremina vazduha je velika, a temperatura vazduha je veoma niska.

 

 

 

Uobičajene abnormalne pojave, njihovi uzroci i rješenja u proizvodnji puhanog filma navedeni su u Tablici 1-7.

Tabela 1-7 Uobičajeni abnormalni fenomeni, uzroci i rješenja u produkciji puhanog filma

 

Abnormalni fenomen	Uzroci	Rješenja
Difficult Film Traction	1. Temperatura glave matrice je previsoka ili preniska 2. Velika varijacija debljine na jednoj strani 3. Prljava sirovina sa mnogo opekotina	1. Podesite temperaturu glave matrice 2. Podesite debljinu filma za ujednačenost 3. Zamijenite sirovi materijal, očistite glavu kalupa i vijak
Film Breakage	1. Temperatura glave matrice je previsoka ili preniska 2. Nečistoće ili raspadnuti materijal u talini 3. Blokiran filter ili matrica 4. Prevelika brzina vuče 5. Neujednačena debljina filma ili preveliki{1}}omjer napuhavanja	1. Podesite temperaturu glave matrice 2. Očistite kalup ili zamijenite smolu 3. Zamijenite filter, očistite matricu 4. Smanjite brzinu vuče 5. Podesite debljinu filma, smanjite-omjer naduvavanja
Skewed Bubble	1. Temperatura tijela ili kalupa je previsoka 2. Temperatura konektora je previsoka 3. Neujednačena debljina filma	1. Smanjite temperaturu tijela mašine ili matrice 2. Niža temperatura konektora 3. Podesite debljinu filma da bude ujednačena
Neujednačena debljina filma	1. Neravnomjeran zazor 2. Deformacija kalupa jezgre 3. Neujednačena temperatura glave matrice 4. Prevelik{1}}odnos naduvavanja 5. Neravnomjerno hlađenje 6. Nestabilan komprimovani vazduh	1. Podesite razmak matrice 2. Zamijenite kalup za jezgro 3. Pregledajte grijaći prsten glave matrice 4. Smanjite omjer-napuhavanja 5. Podesite količinu rashladnog zraka za ujednačenost 6. Pregledajte zračni kompresor
Film Wrinkling	1. Neujednačena debljina filma, bore na tankim područjima 2. Nedovoljno ili neravnomjerno hlađenje 3. Neusklađenost ploče riblje kosti ili vučnih valjaka sa glavom matrice 4. Preveliki ugao ploče riblje kosti 5. Neujednačen pritisak vučnog valjka 6. Nedosljedna napetost namotaja 7. Prevelik{1}}odnos naduvavanja, nepravilan oblik mjehurića 8. Uticaj vazduha iz okoline	1. Podesite debljinu filma za ujednačenost 2. Poboljšajte hlađenje ili smanjite brzinu proizvodnje 3. Ispravno poravnanje središnje linije 4. Smanjite ugao ploče riblje kosti 5. Podesite vučne valjke 6. Podesite valjke za namotavanje 7. Smanjite omjer-puhanja ili zamijenite kalup, podesite oblik mjehurića 8. Stabilizirajte protok zraka u okolišu
Loša transparentnost	1. Niska temperatura plastificiranja 2. Nedovoljna visina linije zamrzavanja 3. Prevelika brzina vuče 4. Mali omjer{1}}naduvavanja	1. Povećajte temperaturu kalupa 2. Podignite visinu linije zamrzavanja 3. Smanjite brzinu vuče 4. Povećajte omjer-napuhavanja
Film Surface Blooming	1. Niska temperatura tijela ili matrice 2. Prevelika brzina zavrtnja 3. Temperatura vijka je previsoka ili preniska 4. Nepravilna formulacija	1. Povećajte temperaturu tijela ili kalupa 2. Smanjite brzinu zavrtnja 3. Podesite protok rashladnog medija vijka 4. Poboljšati formulaciju
Nečistoće ili mrlje izgaranja na površini filma	1. Nečistoće u sirovinama 2. Slomljena mreža filtera 3. Raspadanje smole 4. Neravnomjerno miješanje	1. Sito sirovina 2. Zamijenite sito filtera 3. Očistite glavu kalupa 4. Strogo kontrolisati proces gnječenja i plastificiranja
Mjehurići na površini filma	Vlažna sirovina	Suva sirovina
Rupe ili suze u filmu	1. Nečistoće u sirovinama 2. Blokiran ili slomljen filter filter 3. Prevelik{1}}odnos naduvavanja 4. Prekomjeran omjer vuče 5. Blokirana kocka 6. Strani predmeti na rashladnoj ploči ili valjcima koji ogrebaju film	1. Zamijenite sirovinu 2. Očistite ili zamijenite sito filtera 3. Podesite omjer{1}}naduvavanja 4. Smanjite omjer vuče 5. Očistite kalup 6. Očistite površinu ploče riblje kosti ili vodećeg valjka
Vodeni žigovi ili oblačnost na površini filma	1. Niska temperatura bačve ekstrudera 2. Niska temperatura matrice 3. Prevelika brzina zavrtnja 4. Prevelike rupe u filteru ili nedovoljne slojeve 5. Nepravilan odabir sirovina	1. Povećajte temperaturu bureta 2. Povećajte temperaturu matrice 3. Smanjite brzinu zavrtnja 4. Zamijenite finijim filterom ili dodajte slojeve 5. Odaberite odgovarajuću sirovinu
Riblje oči ili tvrdi blokovi na površini filma	1. Niska temperatura ekstrudera 2. Kontaminacija drugim smolama 3. Niska brzina protoka taline sirovine 4. Slaba plastificacija vijaka	1. Povećajte temperaturu ekstruzije 2. Zamijenite sirovi materijal ili uklonite kontaminiranu smolu 3. Koristite odgovarajuću sirovinu 4. Zamijenite kvalificirani vijak
Očigledne oznake linija šavova	1. Previsoka temperatura matrice ili konektora 2. Raspadanje materijala na šantu jezgra	1. Smanjite temperaturu matrice ili konektora 2. Uklonite šipku jezgra i očistite
Ljepljiva folija (loše otvaranje)	1. Previsoka temperatura oblikovanja 2. Nedovoljno hlađenje 3. Prevelika brzina vuče 4. Preveliki pritisak valjka 5. Nepravilna formulacija (nedovoljno sredstvo za otvaranje)	1. Niža temperatura, posebno temperatura matrice 2. Poboljšajte hlađenje 3. Smanjite brzinu vuče 4. Podesite pritisak valjka 5. Povećajte dozu sredstva za otvaranje
Neravnomerno navijanje	1. Neujednačena debljina filma 2. Nedovoljno hlađenje 3. Neravnomjeran razmak okvira riblje kosti 4. Neusklađenost vučnih valjaka 5. Vazduh zarobljen u filmskoj cijevi, uzrokujući bore	1. Podesite debljinu filma 2. Poboljšajte hlađenje 3. Ispravite razmak u obliku riblje kosti 4. Podesite silu stezanja vučnog valjka za ujednačenost 5. Uklonite zarobljeni zrak kako biste uklonili bore
Neravne ivice filmske rolne	1. Nedovoljna napetost namotaja uzrokuje oticanje rubova- 2. Nož za rezanje tupe folije 3. Nedosljedna napetost namotaja	1. Na odgovarajući način povećajte napetost namotaja 2. Zamijenite novom oštricom 3. Pregledajte sistem kontrole napetosti