Новини

Вступ до поліолефінів та екструзії плівки

Поліолефіни, клас макромолекулярних матеріалів, синтезованих з олефінових мономерів, таких як етилен та пропілен, є найбільш широко вироблюваними та використовуваними пластмасами у світі. Їхня поширеність зумовлена ​​винятковим поєднанням властивостей, включаючи низьку вартість, чудову технологічність, видатну хімічну стабільність та індивідуальні фізичні характеристики. Серед різноманітних застосувань поліолефінів плівкові вироби займають першорядне місце, виконуючи критично важливі функції в упаковці харчових продуктів, сільськогосподарських покриттях, промисловій упаковці, медичних та гігієнічних виробах, а також товарах повсякденного вжитку. Найпоширенішими поліолефіновими смолами, що використовуються для виробництва плівки, є поліетилен (ПЕ), що включає лінійний поліетилен низької щільності (ЛПЕНЩ), поліетилен низької щільності (ПЕНЩ) та поліетилен високої щільності (ПЕНЩ), та поліпропілен (ПП).

Виробництво поліолефінових плівок в основному спирається на технологію екструзії, де двома основними процесами є екструзія плівки методом роздування та екструзія литої плівки.

1. Процес екструзії плівки методом видуву

Екструзія плівки з роздуванням є одним з найпоширеніших методів виробництва поліолефінових плівок. Основний принцип полягає в екструзії розплавленого полімеру вертикально вгору через кільцеву матрицю, утворюючи тонкостінну трубчасту заготовку. Згодом стиснене повітря подається всередину цієї заготовки, що змушує її надуватися в бульбашку з діаметром значно більшим, ніж діаметр матриці. Коли бульбашка піднімається, вона примусово охолоджується та твердне за допомогою зовнішнього повітряного кільця. Охолоджена бульбашка потім стискається набором притискних роликів (часто за допомогою рами, що згортається, або А-подібної рами), а потім протягується тяговими роликами перед намотуванням на рулон. Процес видувної плівки зазвичай дає плівки з двовісною орієнтацією, що означає, що вони демонструють хороший баланс механічних властивостей як у машинному напрямку (MD), так і в поперечному напрямку (TD), таких як міцність на розрив, стійкість до розриву та ударна в'язкість. Товщину плівки та механічні властивості можна контролювати, регулюючи коефіцієнт роздування (BUR – відношення діаметра бульбашки до діаметра матриці) та коефіцієнт витягування (DDR – відношення швидкості набирання до швидкості екструзії).

2. Процес екструзії литої плівки

Екструзія литої плівки – ще один життєво важливий виробничий процес для поліолефінових плівок, особливо підходить для виготовлення плівок, які вимагають чудових оптичних властивостей (наприклад, високої прозорості, високого блиску) та відмінної однорідності товщини. У цьому процесі розплавлений полімер екструдується горизонтально через плоску Т-подібну фільєру щілинного типу, утворюючи однорідне розплавлене полотно. Потім це полотно швидко витягується на поверхню одного або кількох високошвидкісних, внутрішньо охолоджуваних холодних валків. Розплав швидко твердне при контакті з поверхнею холодного прокату. Литі плівки, як правило, мають чудові оптичні властивості, м'які відчуття та хорошу термозварювальну здатність. Точний контроль за зазором між кромками фільєри, температурою холодного валка та швидкістю обертання дозволяє точно регулювати товщину плівки та якість поверхні.

6 головних проблем екструзії поліолефінової плівки

Незважаючи на зрілість технології екструзії, виробники часто стикаються з низкою труднощів обробки у практичному виробництві поліолефінових плівок, особливо коли прагнуть високої продуктивності, ефективності, тоншої товщини та використовують нові високоефективні смоли. Ці проблеми не лише впливають на стабільність виробництва, але й безпосередньо впливають на якість та вартість кінцевої продукції. Основні проблеми включають:

1. Руйнування розплаву (акуляча шкіра): це один з найпоширеніших дефектів при екструзії поліолефінової плівки. Макроскопічно він проявляється у вигляді періодичних поперечних брижів або нерівномірно шорсткої поверхні на плівці, або у важких випадках, більш виражених деформацій. Руйнування розплаву відбувається переважно тоді, коли швидкість зсуву полімерного розплаву, що виходить з фільєри, перевищує критичне значення, що призводить до коливань типу «прилипання-ковзання» між стінкою фільєри та об'ємом розплаву, або коли розтяжне напруження на виході з фільєри перевищує міцність розплаву. Цей дефект серйозно погіршує оптичні властивості плівки (прозорість, блиск), гладкість поверхні, а також може погіршити її механічні та бар'єрні властивості.

2. Слинотеча / Накопичення на штампі: Це стосується поступового накопичення продуктів деградації полімерів, низькомолекулярних фракцій, погано диспергованих добавок (наприклад, пігментів, антистатичних агентів, агентів, що покращують ковзання) або гелів зі смоли на краях кромок штампу або всередині порожнини штампу. Ці відкладення можуть відшаровуватися під час виробництва, забруднюючи поверхню плівки та спричиняючи дефекти, такі як гелі, смуги або подряпини, тим самим впливаючи на зовнішній вигляд та якість продукту. У важких випадках накопичення на штампі може блокувати вихід штампу, що призводить до коливань калібру, розриву плівки та, зрештою, змушує зупиняти виробничу лінію для очищення штампу, що призводить до значних втрат ефективності виробництва та втрат сировини.

3. Високий тиск екструзії та коливання: За певних умов, особливо під час обробки високов'язких смол або використання менших зазорів у фільєрі, тиск в екструзійній системі (особливо в головці екструдера та фільєрі) може стати надмірно високим. Високий тиск не тільки збільшує споживання енергії, але й створює ризик для довговічності обладнання (наприклад, шнека, барабана, фільєри) та безпеки. Крім того, нестабільні коливання тиску екструзії безпосередньо спричиняють коливання виходу розплаву, що призводить до неоднорідної товщини плівки.

4. Обмежена продуктивність: Щоб запобігти або пом'якшити такі проблеми, як руйнування розплаву та накопичення накипу на матриці, виробники часто змушені знижувати швидкість шнека екструдера, тим самим обмежуючи продуктивність виробничої лінії. Це безпосередньо впливає на ефективність виробництва та собівартість одиниці продукції, що ускладнює задоволення ринкового попиту на великомасштабні та недорогі плівки.

5. Складність контролю калібру: Нестабільність потоку розплаву, неоднорідний розподіл температури по всій фільєрі та налипання на фільєрі можуть сприяти змінам товщини плівки як поперечно, так і поздовжньо. Це впливає на подальшу обробку плівки та її кінцеві характеристики.

6. Складна зміна смоли: Під час переходу між різними типами або сортами поліолефінових смол, або під час зміни кольору мастербатчів, залишки матеріалу з попереднього циклу часто важко повністю видалити з екструдера та фільєри. Це призводить до змішування старих та нових матеріалів, утворення перехідного матеріалу, збільшення часу зміни та збільшення рівня браку.

Ці поширені проблеми обробки обмежують зусилля виробників поліолефінових плівок щодо підвищення якості продукції та ефективності виробництва, а також створюють перешкоди для впровадження нових матеріалів та передових методів обробки. Тому пошук ефективних рішень для подолання цих проблем має вирішальне значення для сталого та здорового розвитку всієї галузі екструзії поліолефінових плівок.

Рішення для процесу екструзії поліолефінової плівки: допоміжні речовини для обробки полімерів (PPA)

Полімерні технологічні добавки (ППК) – це функціональні добавки, основна цінність яких полягає в покращенні реологічної поведінки полімерних розплавів під час екструзії та модифікації їхньої взаємодії з поверхнями обладнання, тим самим долаючи низку труднощів обробки та підвищуючи ефективність виробництва та якість продукції.

1. ППА на основі фторполімерів

Хімічна структура та характеристики: Наразі це найширше використовуваний, технологічно зрілий та демонстровано ефективний клас поліфенолових поліуретанових смол (ППА). Зазвичай це гомополімери або кополімери на основі фторолефінових мономерів, таких як вініліденфторид (ВФ), гексафторпропілен (ГФП) та тетрафторетилен (ТФЕ), де фторэластомери є найбільш представниками. Молекулярні ланцюги цих ППА багаті на високоенергетичні та низькополярні зв'язки CF, що надають їм унікальних фізико-хімічних властивостей: надзвичайно низьку поверхневу енергію (подібну до політетрафторетилену/тефлону®), відмінну термічну стабільність та хімічну інертність. Найважливіше те, що фторполімерні ППА зазвичай демонструють погану сумісність з неполярними поліолефіновими матрицями (такими як ПЕ, ПП). Ця несумісність є ключовою передумовою для їх ефективної міграції до металевих поверхонь штампа, де вони утворюють динамічне мастильне покриття.

Типові продукти: Провідними брендами на світовому ринку фторполімерних поліетиленових пенополіуретанових смол (PPA) є серія Viton™ FreeFlow™ від Chemours та серія Dynamar™ від 3M, які займають значну частку ринку. Крім того, деякі марки фторполімерів від Arkema (серія Kynar®) та Solvay (Tecnoflon®) також використовуються як PPA-композиції або є їх ключовими компонентами.

2. Технологічні добавки на основі силікону (PPA)

Хімічна структура та характеристики: Основними активними компонентами цього класу ППА є полісилоксани, які зазвичай називають силіконами. Полісилоксанова основа складається з атомів кремнію та кисню, що чергуються (-Si-O-), з органічними групами (зазвичай метильними), приєднаними до атомів кремнію. Ця унікальна молекулярна структура надає силіконовим матеріалам дуже низький поверхневий натяг, чудову термостабільність, хорошу гнучкість та неадгезивні властивості до багатьох речовин. Подібно до фторполімерних ППА, ППА на основі силікону функціонують, мігруючи до металевих поверхонь технологічного обладнання, утворюючи мастильний шар.

Особливості застосування: Хоча фторполімерні поліетиленові полістирольні смоли (PPA) домінують у секторі екструзії поліолефінових плівок, PPA на основі силікону можуть демонструвати унікальні переваги або створювати синергетичний ефект при використанні в конкретних сценаріях застосування або в поєднанні з певними системами смол. Наприклад, їх можна розглядати для застосувань, що вимагають надзвичайно низьких коефіцієнтів тертя або там, де бажані специфічні характеристики поверхні для кінцевого продукту.

Зіткнулися із заборонами на фторполімери або проблемами з постачанням ПТФЕ?

Вирішіть проблеми екструзії поліолефінової плівки за допомогою рішень PPA без PFAS-Безфторні полімерні добавки SILIKE

SILIKE застосовує проактивний підхід до своєї серії продуктів SILIMER, пропонуючи інноваційні...Допоміжні речовини для переробки полімерів (PPA) без PFAS). Ця комплексна лінійка продуктів містить 100% чисті PPA без PFAS,безфторові полімерні добавки PPA, таМастербатчі PPA без PFAS та без фтору.Відвиключення необхідності у фторових добавках, ці технологічні добавки значно покращують виробничий процес для LLDPE, LDPE, HDPE, mLLDPE, PP та різних процесів екструзії поліолефінових плівок. Вони відповідають найновішим екологічним нормам, а також підвищують ефективність виробництва, мінімізують час простою та покращують загальну якість продукції. PPA SILIKE без PFAS забезпечують переваги для кінцевого продукту, включаючи усунення розплавленого руйнування (акулячої шкіри), підвищену гладкість та чудову якість поверхні.

Якщо ви стикаєтеся з наслідками заборони фторполімерів або дефіциту PTFE у ваших процесах екструзії полімерів, SILIKE пропонує...альтернативи фторполімерним PPA/PTFE, Добавки без PFAS для виробництва плівкиякі адаптовані до ваших потреб, без необхідності змінювати процес.