Hír

Bevezetés a poliolefinekbe és a film extrudálásába

A poliolefinek, az olefin monomerekből, például etilénből és propilénből szintetizált makromolekuláris anyagok, a világon a legszélesebb körben gyártott és felhasznált műanyagok. Elterjedtségük a tulajdonságok kivételes kombinációjából fakad, beleértve az alacsony költségeket, a kiváló feldolgozhatóságot, a kiemelkedő kémiai stabilitást és a testreszabható fizikai jellemzőket. A poliolefinek sokrétű alkalmazásai közül a fóliatermékek kiemelkedő helyet foglalnak el, kritikus funkciókat látnak el az élelmiszer-csomagolásban, a mezőgazdasági burkolatokban, az ipari csomagolásokban, az orvosi és higiéniai termékekben, valamint a mindennapi fogyasztási cikkekben. A fóliagyártásban leggyakrabban használt poliolefin gyanták közé tartozik a polietilén (PE) – amely magában foglalja a lineáris kis sűrűségű polietilént (LLDPE), a kis sűrűségű polietilént (LDPE) és a nagy sűrűségű polietilént (HDPE) – és a polipropilén (PP).

A poliolefin fóliák gyártása elsősorban az extrudálási technológiára támaszkodik, amelynek két fő folyamata a fúvott fólia extrudálása és az öntött fólia extrudálása.

1. Fúvott film extrudálási folyamat

A fúvott film extrudálása az egyik legelterjedtebb módszer a poliolefin fóliák előállítására. Az alapelv az, hogy egy olvadt polimert függőlegesen felfelé extrudálnak egy gyűrű alakú szerszámon keresztül, ami egy vékony falú, csőszerű parisont hoz létre. Ezt követően sűrített levegőt vezetnek a parison belsejébe, ami egy, a szerszám átmérőjénél lényegesen nagyobb átmérőjű buborékká fújja fel. Ahogy a buborék felfelé emelkedik, egy külső léggyűrű erőszakkal lehűti és megszilárdítja. A lehűtött buborékot ezután egy sor nyomógörgő (gyakran egy összecsukható keret vagy A-keret segítségével) összenyomja, majd húzógörgők húzzák, mielőtt tekercsre tekercselnék. A fúvott film eljárás jellemzően biaxiális orientációjú fóliákat eredményez, ami azt jelenti, hogy jó egyensúlyt mutatnak a mechanikai tulajdonságok között mind a gépirányban (MD), mind a keresztirányban (TD), például szakítószilárdságban, szakítószilárdságban és ütésállóságban. A fólia vastagsága és a mechanikai tulajdonságok a felfújási arány (BUR – a buborékátmérő és a szerszámátmérő aránya) és a lehúzási arány (DDR – a felszedési sebesség és az extrudálási sebesség aránya) beállításával szabályozhatók.

2. Öntött film extrudálási folyamata

Az öntött fólia extrudálása egy másik létfontosságú gyártási eljárás a poliolefin fóliák esetében, különösen alkalmas olyan fóliák gyártására, amelyek kiváló optikai tulajdonságokat (pl. nagy átlátszóság, magas fényesség) és kiváló vastagságegyenletességet igényelnek. Ebben az eljárásban az olvadt polimert vízszintesen extrudálják egy lapos, rés típusú T-szerszámon keresztül, egyenletes olvadt hálót képezve. Ezt a hálót ezután gyorsan egy vagy több nagy sebességű, belsőleg hűtött hűtőhenger felületére húzzák. Az olvadék gyorsan megszilárdul, amikor érintkezik a hideghenger felületével. Az öntött fóliák általában kiváló optikai tulajdonságokkal, puha tapintással és jó hőzárhatósággal rendelkeznek. A szerszámajak résének, a hűtőhenger hőmérsékletének és a forgási sebességének pontos szabályozása lehetővé teszi a fólia vastagságának és a felületi minőségnek a pontos szabályozását.

A poliolefin fólia extrudálásának 6 legnagyobb kihívása

Az extrudálási technológia fejlettsége ellenére a gyártók gyakran számos feldolgozási nehézséggel szembesülnek a poliolefin fóliák gyakorlati előállítása során, különösen a nagy termelés, a hatékonyság, a vékonyabb vastagságok elérése és az új, nagy teljesítményű gyanták használata során. Ezek a problémák nemcsak a termelési stabilitást befolyásolják, hanem közvetlenül befolyásolják a végtermék minőségét és költségét is. A főbb kihívások a következők:

1. Olvadéktörés (cápabőr): Ez a poliolefin fólia extrudálásának egyik leggyakoribb hibája. Makroszkopikusan periodikus keresztirányú hullámokként vagy egyenetlenül érdes felületként nyilvánul meg a fólián, súlyosabb esetekben pedig kifejezettebb torzulásokként. Az olvadéktörés elsősorban akkor következik be, amikor a szerszámból kilépő polimerolvadék nyírási sebessége meghalad egy kritikus értéket, ami a szerszámfal és a tömbolvadék között akadozó csúszáshoz vezet, vagy amikor a szerszámkilépésnél a nyúlási feszültség meghaladja az olvadék szilárdságát. Ez a hiba súlyosan rontja a fólia optikai tulajdonságait (tisztaság, fényesség), felületi simaságát, és ronthatja mechanikai és záró tulajdonságait is.

2. Szerszámlerakódás / Szerszámlerakódás: Ez a polimer bomlástermékeinek, kis molekulatömegű frakcióinak, rosszul diszpergált adalékanyagoknak (pl. pigmentek, antisztatikus anyagok, csúsztatószerek) vagy géleknek a gyantából történő fokozatos felhalmozódását jelenti a szerszám szélein vagy a szerszámüregben. Ezek a lerakódások a gyártás során leválhatnak, szennyezhetik a fólia felületét, és hibákat, például géleket, csíkokat vagy karcolásokat okozhatnak, ezáltal befolyásolva a termék megjelenését és minőségét. Súlyos esetekben a szerszámlerakódás elzárhatja a szerszám kijáratát, ami nyomtávolság-változásokhoz, fóliaszakadáshoz vezethet, és végül a gyártósor leállítását teheti szükségessé a szerszámtisztítás miatt, ami jelentős termelési hatékonyságcsökkenést és nyersanyag-pazarlást eredményez.

3. Magas extrudálási nyomás és ingadozás: Bizonyos körülmények között, különösen nagy viszkozitású gyanták feldolgozásakor vagy kisebb szerszámrések használatakor, az extrudálórendszeren belüli nyomás (különösen az extruderfejnél és a szerszámnál) túlzottan magasra válhat. A magas nyomás nemcsak az energiafogyasztást növeli, hanem kockázatot jelent a berendezések (pl. csiga, henger, szerszám) élettartamára és biztonságára nézve is. Továbbá az extrudálási nyomás instabil ingadozása közvetlenül az olvadékhozam változásait okozza, ami egyenetlen filmvastagsághoz vezet.

4. Korlátozott áteresztőképesség: Az olyan problémák megelőzése vagy enyhítése érdekében, mint az olvadék repedése és a szerszámlerakódás, a gyártók gyakran kénytelenek csökkenteni az extruder csiga sebességét, ezáltal korlátozva a gyártósor teljesítményét. Ez közvetlenül befolyásolja a termelési hatékonyságot és az egységnyi termékre jutó gyártási költséget, ami megnehezíti a nagyméretű, alacsony költségű fóliák iránti piaci igények kielégítését.

5. Nehézségek a vastagság szabályozásában: Az olvadékfolyás instabilitása, az egyenetlen hőmérséklet-eloszlás a szerszámon keresztül és a szerszámlerakódás mind hozzájárulhat a filmvastagság változásához, mind keresztirányban, mind hosszirányban. Ez befolyásolja a film későbbi feldolgozási teljesítményét és a végfelhasználási jellemzőket.

6. Nehéz gyantacsere: Különböző típusú vagy minőségű poliolefin gyanták közötti váltáskor, vagy színes mesterkeverékek cseréjekor az előző futtatásból származó maradék anyagot gyakran nehéz teljesen eltávolítani az extruderből és a szerszámból. Ez a régi és az új anyagok keveredéséhez, átmeneti anyag keletkezéséhez, az átállási idők meghosszabbításához és a selejtarány növekedéséhez vezet.

Ezek a gyakori feldolgozási kihívások korlátozzák a poliolefin fóliagyártók erőfeszítéseit a termékminőség és a termelési hatékonyság javítása érdekében, valamint akadályokat gördítenek az új anyagok és a fejlett feldolgozási technikák alkalmazásának elé. Ezért a kihívások leküzdésére szolgáló hatékony megoldások keresése kulcsfontosságú a teljes poliolefin fólia extrudálási iparág fenntartható és egészséges fejlődése szempontjából.

Megoldások poliolefin fólia extrudálási folyamatához: Polimer feldolgozási segédanyagok (PPA-k)

A polimer feldolgozási segédanyagok (PPA-k) olyan funkcionális adalékanyagok, amelyek fő értéke a polimerolvadékok reológiai viselkedésének javítása az extrudálás során, valamint a berendezés felületeivel való kölcsönhatásuk módosítása, ezáltal számos feldolgozási nehézség leküzdésében, valamint a termelési hatékonyság és a termékminőség javításában rejlik.

1. Fluorpolimer alapú PPA-k

Kémiai szerkezet és jellemzők: Jelenleg ezek a PPA-k a legszélesebb körben használt, technológiailag legérettebb és kimutathatóan hatékony osztályai. Jellemzően homopolimerek vagy fluorolefin monomereken, például vinilidén-fluoridon (VDF), hexafluorpropilénen (HFP) és tetrafluoretilénen (TFE) alapuló kopolimerek, amelyek közül a fluorelasztomerek a legreprezentatívabbak. Ezen PPA-k molekulaláncai gazdagok nagy kötési energiájú, alacsony polaritású CF kötésekben, amelyek egyedi fizikai-kémiai tulajdonságokat kölcsönöznek nekik: rendkívül alacsony felületi energia (hasonlóan a politetrafluoretilénhez/Teflon®-hoz), kiváló hőstabilitás és kémiai inertség. Kritikus fontosságú, hogy a fluorpolimer PPA-k általában rosszul kompatibilitnak a nem poláris poliolefin mátrixokkal (például PE, PP). Ez az inkompatibilitás kulcsfontosságú előfeltétele annak, hogy hatékonyan migráljanak a szerszám fémfelületeire, ahol dinamikus kenőbevonatot képeznek.

Reprezentatív termékek: A fluorpolimer PPA-k globális piacának vezető márkái közé tartozik a Chemours Viton™ FreeFlow™ sorozata és a 3M Dynamar™ sorozata, amelyek jelentős piaci részesedéssel rendelkeznek. Ezenkívül az Arkema (Kynar® sorozat) és a Solvay (Tecnoflon®) bizonyos fluorpolimer típusait is használják PPA-készítményekként, vagy azok kulcsfontosságú összetevői.

2. Szilikon alapú feldolgozási segédanyagok (PPA-k)

Kémiai szerkezet és jellemzők: Az ebbe a PPA-osztályba tartozó elsődleges aktív komponensek a polisziloxánok, amelyeket általában szilikonoknak neveznek. A polisziloxán gerinc váltakozó szilícium- és oxigénatomokból (-Si-O-) áll, amelyekhez szerves csoportok (jellemzően metil) kapcsolódnak. Ez az egyedi molekulaszerkezet nagyon alacsony felületi feszültséggel, kiváló hőstabilitással, jó rugalmassággal és számos anyaggal szemben nem tapadó tulajdonságokkal ruházza fel a szilikon anyagokat. A fluoropolimer PPA-khoz hasonlóan a szilikon alapú PPA-k úgy működnek, hogy a feldolgozóberendezés fémfelületeire vándorolva kenőréteget képeznek.

Alkalmazási jellemzők: Bár a fluorpolimer PPA-k dominálnak a poliolefin fólia extrudálási szektorban, a szilikon alapú PPA-k egyedi előnyöket mutathatnak, vagy szinergikus hatásokat hozhatnak létre, ha meghatározott alkalmazási esetekben vagy bizonyos gyantarendszerekkel együtt használják őket. Például olyan alkalmazásoknál jöhetnek szóba, ahol rendkívül alacsony súrlódási együtthatóra van szükség, vagy ahol a végtermékhez speciális felületi jellemzők szükségesek.

Fluorpolimer betiltásokkal vagy PTFE ellátási kihívásokkal néz szembe?

Oldja meg a poliolefin fólia extrudálásával kapcsolatos kihívásokat PFAS-mentes PPA megoldásokkal-SILIKE fluormentes polimer adalékanyagok

A SILIKE proaktív megközelítést alkalmaz a SILIMER sorozatú termékeivel, innovatív megoldásokat kínálvaPFAS-mentes polimer feldolgozási segédanyagok (PPA-k)). Ez az átfogó termékcsalád 100%-ban tiszta, PFAS-mentes PPA-kat tartalmaz.fluormentes PPA polimer adalékanyagok, ésPFAS-mentes és fluormentes PPA mesterkeverékek.Általkiküszöböli a fluorid adalékanyagok szükségességétEzek a feldolgozási segédanyagok jelentősen javítják az LLDPE, LDPE, HDPE, mLLDPE, PP és különféle poliolefin fólia extrudálási eljárások gyártási folyamatát. Összhangban vannak a legújabb környezetvédelmi előírásokkal, miközben növelik a termelési hatékonyságot, minimalizálják az állásidőt és javítják a termék általános minőségét. A SILIKE PFAS-mentes PPA-i előnyökkel járnak a végtermék szempontjából, beleértve az olvadéktörés (cápabőr) kiküszöbölését, a fokozott simaságot és a kiváló felületi minőséget.

Ha a fluorpolimerek betiltásának vagy a PTFE hiányának hatásaival küzd a polimer extrudálási folyamataiban, a SILIKE a következőket kínálja:fluorpolimer PPA/PTFE alternatívák, PFAS-mentes adalékanyagok filmgyártáshozamelyek az Ön igényeihez igazodnak, folyamatmódosítások nélkül.