Proces i kontrola ekstruzijom puhanog filma

 

 

Za proizvodnju plastičnih folija različitih vrsta i specifikacija, osim odabira odgovarajućeg ekstrudera, glave kalupa za puhanje i pomoćne opreme, također je potrebno odabrati odgovarajuće metode kalupljenja i uvjete procesa. Samo na taj način operacije mogu teći glatko i osigurati filmove visoke -kvalitete.

 

 

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

 

1. Metoda ravnog ekstruzijskog ravnog puhanja

Tijek procesa metode ravnog ekstrudiranja ravnog puhanja prikazan je na slici 1-15. Ova metoda koristi ravnu reznu glavu, a i rezna glava i pomoćna oprema imaju relativno jednostavne strukture, što instalaciju i rad opreme čini praktičnim. Međutim, ekstruder zauzima veliki prostor. Zbog strujanja vrućeg zraka prema gore i strujanja hladnog zraka prema dolje, hlađenje gornjeg dijela filmskog mjehurića je sporije od donjeg dijela. Kada plastika ima veliku gustoću ili je promjer mjehurića velik, mjehurić ima tendenciju da se ulegne, što rezultira lošom ujednačenošću debljine filma i poteškoćama u podešavanju. Obično je ova metoda prikladna za oblikovanje PE i PVC puhanih filmova širine 600 mm ili manje.

 

 

2. Metoda ravnog ekstruzijskog puhanja prema gore

Tijek procesa metode ravnog ekstruzijskog puhanja prema gore prikazan je na slici 1-16. Ova metoda koristi glavu kalupa pod pravim kutom, gdje je smjer ispuštanja materijala okomit na smjer protoka u cijevi ekstrudera. Ekstrudirana cijev se povlači okomito prema gore, napuhava, preša i ubacuje u vučni valjak. Glavna prednost ove metode je da cijeli mjehurić podupire ohlađeni, čvrsti gornji segment, čime se osigurava stabilna trakcija filma. Može proizvesti filmove širokog raspona debljina i širina (npr. promjeri veći od 10 m). Osim toga, ekstruder je instaliran na tlu, ne zahtijeva radnu platformu, što olakšava rad s malom površinom i omogućuje širok raspon debljina filma s relativno ujednačenom debljinom. Glavni nedostaci su da se topli zrak oko mjehurića diže, a hladni tone, što je nepovoljno za hlađenje; savijanje od 90 stupnjeva u glavi matrice povećava otpor protoka materijala, potencijalno uzrokujući razgradnju materijala na savijanju; a tvornička visina mora biti veća. Osim toga, glava kalupa i pomoćna oprema imaju složenu strukturu.

 

 

3. Metoda ravnog ekstruzijskog puhanja prema dolje

Metoda ravnog ekstruzijskog puhanja prema dolje također koristi glavu matrice pod pravim-kutom, ali se cijev povlači okomito prema dolje, kao što je prikazano na slici 1-17. Smjer vučenja mjehurića je suprotan protoku vrućeg zraka iz glave matrice, što olakšava hlađenje mjehurića. Osim toga, vodeni omotač se može koristiti za izravno hlađenje mjehurića, značajno poboljšavajući učinkovitost proizvodnje i prozirnost filma. Ova metoda nudi dobre učinke hlađenja, a film se gravitacijom povlači prema dolje u vučni valjak, što je čini praktičnijom od metode puhanja prema gore. Također omogućuje veće brzine proizvodne linije i veći učinak. Međutim, cijeli mjehurić podupire segment nestvrdnute plastike, što ga čini sklonim lomljenju pri proizvodnji debljih filmova ili pri visokim brzinama vuče, posebno za plastiku veće gustoće. Ekstruder mora biti instaliran na visokoj radnoj platformi, povećavajući troškove instalacije i operativne neugodnosti. Zbog brzog hlađenja s vodenim omotačem, ova je metoda prikladna za smole niske viskoznosti taline i visoke kristalnosti (npr. PP smola) i može se koristiti za proizvodnju visoko prozirnih folija za pakiranje.

 

 

Među metodama proizvodnje puhanog filma najčešće se koristi metoda ravnog ekstruzijskog puhanja prema gore. Sljedeće opisuje 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: Nakon što ekstruder i glava matrice zadovolje zahtjeve izolacije, pokrenite ekstruder i dodajte malu količinu plastike (prah ili kuglice) u spremnik. U početku se vijak okreće malom brzinom. Nakon što rastaljeni materijal prođe kroz glavu matrice i napuhne se u mjehurić, postupno povećavajte brzinu puža, napunite spremnik i promatrajte je li volumen ekstruzije oko mjehurića ujednačen. Ako je mjehurić nakošen ili ima nejednaku debljinu, prilagodite temperaturu okoline i širinu razmaka. Za područja s bržim pražnjenjem, snizite temperaturu i zategnite vijke; obrnuto, povećajte temperaturu i otpustite vijke.

3.Podizanje: Skupite rastaljeni materijal koji izlazi iz glave matrice, podignite ga i uvedite malu količinu zraka kako biste spriječili prianjanje.

4. Valjci za hranjenje: Ubacite podignuti mjehurić u valjke za stiskanje, koji utiskuju mjehurić u presavijeni film. Folija se zatim vodi do uređaja za namatanje preko vodećih valjaka.

5. Inflacija: Nakon umetanja mjehurića u valjke, napuhajte ga zrakom i prilagodite brzinu vučne sile i omjer -napuhavanja kako biste osigurali da širina i debljina folije ispunjavaju zahtjeve. Budući da je zrak u mjehuriću zatvoren steznim valjcima, on jedva izlazi, održavajući konstantan pritisak u mjehuriću.

6. Prilagodba: Tolerancija debljine filma može se ispraviti podešavanjem razmaka matrice, položaja rashladnog prstena, količine zraka i brzine vuče. Tolerancija širine filma uglavnom se podešava kontrolom veličine napuhavanja.

 

 

1. Temperatura kalupljenja

Kontrola temperature je ključna u procesu puhanja filma, izravno utječući na kvalitetu proizvoda. Za plastiku osjetljivu na toplinu-kao što je PVC, precizna kontrola temperature je ključna, a pravilna koordinacija temperature i vremena zagrijavanja ključna.

Temperatura obrade je postavljena tako da se postigne optimalna viskoznost taline u tekućem stanju, osiguravajući kvalificirane proizvode. Različite sirovine zahtijevaju različite temperature; za isti materijal, različite debljine filma zahtijevaju različite temperature obrade; čak i za isti materijal i debljinu, različiti ekstruderi mogu zahtijevati različite temperature. Tanji filmovi zahtijevaju bolju tečljivost taline, tako da za isti materijal, film od 20 μm zahtijeva puno višu temperaturu zagrijavanja od filma od 80 μm.

 

Kontrola temperature može se podijeliti na dvije metode: jedna postupno povećava temperaturu od dovodne sekcije do matrice, dok druga održava temperaturu dovodne sekcije niskom, naglo povećava temperaturu u kompresijskoj sekciji (kontrolirana na optimalnoj temperaturi plastificiranja materijala) i smanjuje je u odmjernoj sekciji kako bi se održalo rastaljeno stanje. Temperatura matrice treba održavati materijal u tečnom stanju i može biti ista ili 10-20 stupnjeva niža od krajnje temperature bačve, ovisno o omjeru duljine-i-promjera vijka.

 

Za topli{0}}plastiku kao što je PVC, temperatura cijevi treba biti niža od temperature glave matrice kako bi se spriječilo pregrijavanje i raspadanje u cijevi. Za plastiku poput PE i PP, koja je manje sklona pregrijavanju, temperatura glave matrice može biti niža od temperature bačve, što pomaže hlađenje mjehurića i stabilizaciju, čime se poboljšava kvaliteta filma.

 

Kontrola temperature je složena i zahtijeva temeljito razumijevanje svojstava materijala i uvjeta obrade kako bi se optimizirale temperature grijanja. Rasponi kontrole temperature ekstruzije za najčešće korištene puhane folije prikazani su u tablici 1-5.

 

Tablica 1-5 Rasponi kontrole temperature ekstruzije za najčešće korištene puhane folije

 

Vrsta filma			Temperatura bačve / stupanj		Temperatura konektora / stupanj		Temperatura glave matrice / stupanj
PVC (prah)	Puhanje velike-brzine	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 zagrijavanja bačve i glave kalupa značajno utječu na svojstva oblikovanja i filma. Pretjerano visoke temperature mogu učiniti film lomljivim, posebice smanjujući uzdužnu vlačnu čvrstoću. Visoke temperature također mogu uzrokovati periodične transverzalne vibracijske valove u mjehuriću. Ako je temperatura preniska, smola možda neće biti potpuno izmiješana i plastificirana, što će rezultirati nepravilnim protokom materijala, što će utjecati na ravnomjerno istezanje, sjaj i prozirnost. Niske temperature obrade također mogu uzrokovati "riblje oči" na površini filma, gdje su kristalne točke okružene šarama poput godišnjeg prstena-, s tanjim filmom oko kristalnih točaka. Dodatno, niske temperature smanjuju rastezanje filma na prekid i otpornost na udar.

 

2. -Omjer povećanja

Omjer nad{0}}napuhavanja ne samo da određuje širinu presavijanja filma, već također utječe na različita svojstva filma. Stoga bi odabir-omjera povećanja trebalo uzeti u obzir i širinu savijanja i performanse. Omjer -napuhavanja također je ograničen svojstvima plastike (npr. molekularna težina, kristalnost, napetost taline). Tablica 1-6 navodi raspone optimalnog omjera napuhavanja za različite vrste i primjene filmova za referencu.

 

Tablica 1-6 Rasponi optimalnog omjera povećanja za različite filmove

Vrsta filma	PVC	LDPE	LLDPE	HDPE (ultra{0}}tanak)	PP	GODIŠNJE	Skupljajuća folija, rastezljiva folija, prozirna folija
Omjer-povećanja	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 omjer -napuhavanja poboljšava optička svojstva filma jer se nepravilan protok materijala u rastaljenoj smoli može protezati uzdužno i poprečno, čineći film glatkijim. Povećanje omjera -napuhavanja također povećava otpornost na udar, poprečnu vlačnu čvrstoću i poprečnu čvrstoću na trganje, dok se uzdužna vlačna čvrstoća i čvrstoća na trganje relativno smanjuju. Obje usmjerene čvrstoće na trganje se stabiliziraju kada omjer dizanja prijeđe 3. Uzdužno rastezanje smanjuje se s povećanjem omjera dizanja, dok poprečno istezanje ostaje relativno stabilno, povećavajući se samo kada se prstenasti razmak matrice proširi.

 

3. Omjer vuče

Kada se brzina vuče poveća (veći omjer vuče), nepravilan protok materijala iz matrice ne može se potpuno opustiti prije hlađenja i skrućivanja, što rezultira lošim optičkim svojstvima. Čak ni povećanje brzine ekstruzije ne može spriječiti pad prozirnosti filma. Pri konstantnoj brzini istiskivanja, povećanje brzine vuče remeti ravnotežu uzdužne i poprečne čvrstoće, povećavajući uzdužnu čvrstoću, a smanjujući poprečnu čvrstoću.

 

Omjer -napuhavanja i omjer vuče predstavljaju višekratnike poprečne ekspanzije i uzdužnog istezanja. Ako se obje povećaju, debljina filma se smanjuje, a širina nabora raste, i obrnuto. Stoga su omjer -napuhavanja i omjer vuče kritični parametri koji određuju konačne dimenzije i svojstva filma.

 

4. Filmsko hlađenje

Hlađenje je kritično u proizvodnji puhanog filma, a stupanj hlađenja značajno utječe na kvalitetu proizvoda. Vrijeme putovanja mjehurića od matrice do vučnih valjaka općenito je preko 1 minute (ne prelazi 2,5 minute). U tom kratkom vremenu mjehurić se mora ohladiti i skrutiti; u suprotnom, mjehurić se može slijepiti pod pritiskom vučnih valjaka, što utječe na kvalitetu filma.

 

Brzina hlađenja tijekom puhanja utječe na oblik mjehurića, kao što je prikazano na slici 1-19. Slika 1-19a prikazuje oblik mjehurića sa sporijom brzinom hlađenja. U stvarnoj proizvodnji, ovaj oblik se formira kada je rashladni prsten postavljen niže, volumen zraka je mali, a temperatura zraka 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, volumen zraka velik, a temperatura zraka vrlo niska. Slika 1-19c prikazuje oblik mjehurića kada se film brzo ohladi na određenoj udaljenosti od glave matrice. U stvarnoj proizvodnji, ovaj oblik se formira kada je rashladni prsten postavljen više, volumen zraka je velik, a temperatura zraka vrlo niska.

 

 

 

Uobičajeni abnormalni fenomeni, njihovi uzroci i rješenja u proizvodnji puhanog filma navedeni su u tablici 1-7.

Tablica 1-7 Uobičajeni abnormalni fenomeni, uzroci i rješenja u proizvodnji puhanog filma

 

Nenormalan fenomen	Uzroci	Rješenja
Teška filmska trakcija	1. Temperatura glave matrice previsoka ili preniska 2. Velika varijacija debljine na jednoj strani 3. Prljava sirovina s mnogo opekotina	1. Podesite temperaturu glave matrice 2. Podesite debljinu filma za ujednačenost 3. Zamijenite sirovi materijal, očistite glavu matrice i vijak
Lom filma	1. Temperatura glave matrice previsoka ili preniska 2. Nečistoće ili raspadnuti materijal u talini 3. Blokiran filtar ili matrica 4. Prevelika brzina vuče 5. Neujednačena debljina filma ili pretjeran-omjer napuhavanja	1. Podesite temperaturu glave matrice 2. Očistite matricu ili zamijenite smolu 3. Zamijenite filter, očistite matricu 4. Smanjite brzinu vuče 5. Podesite debljinu filma, smanjite-omjer napuhavanja
Iskošeni mjehurić	1. Temperatura tijela stroja ili kalupa je previsoka 2. Temperatura konektora je previsoka 3. Nejednaka debljina filma	1. Snizite temperaturu tijela stroja ili kalupa 2. Niža temperatura konektora 3. Podesite debljinu filma da bude ujednačena
Neujednačena debljina filma	1. Neravnomjeran razmak matrice 2. Deformacija jezgre kalupa 3. Neravnomjerna temperatura glave matrice 4. Pretjerani omjer-napuhavanja 5. Neravnomjerno hlađenje 6. Nestabilan komprimirani zrak	1. Podesite razmak matrice 2. Zamijenite kalup jezgre 3. Pregledajte grijaći prsten glave matrice 4. Smanjite omjer-napuhavanja 5. Podesite količinu zraka za hlađenje za ujednačenost 6. Pregledajte zračni kompresor
Boranje filma	1. Nejednaka debljina sloja, bore na tankim područjima 2. Nedovoljno ili neravnomjerno hlađenje 3. Neusklađenost ploče riblje kosti ili vučnih valjaka s ureznom glavom 4. Preveliki kut ploče riblje kosti 5. Neravnomjeran pritisak vučnog valjka 6. Nedosljedna napetost namota 7. Pretjerani omjer nad-napuhavanja, nepravilan oblik mjehurića 8. Utjecaj zraka iz okoliša	1. Podesite debljinu filma za ujednačenost 2. Pojačajte hlađenje ili smanjite brzinu proizvodnje 3. Ispravno poravnanje središnje linije 4. Smanjite kut ploče riblje kosti 5. Podesite vučne valjke 6. Podesite valjke za namatanje 7. Smanjite omjer -napuhavanja ili zamijenite matricu, prilagodite oblik mjehurića 8. Stabilizirajte protok zraka iz okoline
Loša transparentnost	1. Niska temperatura plastificiranja 2. Nedovoljna visina linije zamrzavanja 3. Prevelika brzina vuče 4. Mali-omjer povećanja	1. Povećajte temperaturu kalupljenja 2. Povećajte visinu linije zamrzavanja 3. Smanjite brzinu vuče 4. Povećajte-omjer povećanja
Cvjetanje površine filma	1. Niska temperatura tijela stroja ili kalupa 2. Prevelika brzina vijka 3. Temperatura vijka previsoka ili preniska 4. Nepravilna formulacija	1. Povećajte temperaturu tijela stroja ili kalupa 2. Smanjite brzinu vijka 3. Podesite protok medija za hlađenje pomoću vijka 4. Poboljšajte formulaciju
Nečistoće ili izgorene mrlje na površini filma	1. Nečistoće u sirovini 2. Slomljena rešetka filtera 3. Razgradnja smole 4. Neravnomjerno miješanje	1. Sito sirovina 2. Zamijenite sito filtera 3. Očistite glavu kalupa 4. Strogo kontrolirajte proces gnječenja i plastificiranja
Mjehurići na površini filma	Mokra sirovina	Suha sirovina
Rupe ili poderotine na filmu	1. Nečistoće u sirovini 2. Blokiran ili pokvaren zaslon filtera 3. Pretjerani omjer-napuhavanja 4. Prevelik omjer vuče 5. Blokirana matrica 6. Strani predmeti na rashladnoj ploči ili valjcima koji grebu film	1. Zamijenite sirovinu 2. Očistite ili zamijenite sito filtera 3. Podesite omjer-napuhavanja 4. Smanjite omjer vuče 5. Čista matrica 6. Očistite površinu ploče riblje kosti ili vodilice
Vodeni žigovi ili zamućenost na površini filma	1. Niska temperatura cijevi ekstrudera 2. Niska temperatura kalupa 3. Prevelika brzina vijka 4. Prevelike rupe na situ ili nedovoljno slojeva 5. Nepravilan odabir sirovina	1. Povećajte temperaturu bačve 2. Povećajte temperaturu matrice 3. Smanjite brzinu vijka 4. Zamijenite sitnijim 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 stopa protoka taline sirovog materijala 4. Loša plastificacija vijaka	1. Povećajte temperaturu ekstruzije 2. Zamijenite sirovi materijal ili uklonite kontaminiranu smolu 3. Koristite odgovarajuće sirovine 4. Zamijenite kvalificirani vijak
Očigledne oznake šavova	1. Pretjerana temperatura matrice ili konektora 2. Razgradnja materijala na skretnici jezgre	1. Smanjite temperaturu matrice ili konektora 2. Izvadite šipku jezgre i očistite je
Ljepljivi film (loše otvaranje)	1. Previsoka temperatura kalupljenja 2. Nedovoljno hlađenje 3. Prevelika brzina vuče 4. Preveliki pritisak steznog valjka 5. Nepravilna formulacija (nedovoljno sredstva za otvaranje)	1. Niža temperatura, posebno temperatura kalupa 2. Poboljšajte hlađenje 3. Smanjite brzinu vuče 4. Podesite pritisak steznog valjka 5. Povećajte dozu sredstva za otvaranje
Neravnomjerno namotavanje	1. Nejednaka debljina filma 2. Nedovoljno hlađenje 3. Neravnomjeran razmak okvira riblje kosti 4. Neusklađenost vučnog valjka 5. Zrak zarobljen u filmskoj cijevi, uzrokujući nabore	1. Podesite debljinu filma 2. Poboljšajte hlađenje 3. Ispravite razmak okvira riblje kosti 4. Podesite silu stezanja vučnog valjka za ujednačenost 5. Uklonite zarobljeni zrak kako biste uklonili nabore
Neravni rubovi role filma	1. Nedovoljna napetost namota koja uzrokuje otjecanje ruba 2. Tupi film-oštrica za rezanje 3. Nedosljedna napetost namota	1. Na odgovarajući način povećajte napetost namotaja 2. Zamijenite novom oštricom 3. Pregledajte sustav kontrole napetosti