Процес и контрола екструзионог обликовања дуваног филма

 

 

За производњу пластичних фолија различитих типова и спецификација, поред избора одговарајућег екструдера, матрице за дување и помоћне опреме, потребно је одабрати и одговарајуће методе обликовања и услове процеса. Само на овај начин рад може да тече неометано и да обезбеди-филмове високог квалитета.

 

 

На основу правца вучења филма, производња дуваних филмова може се поделити на три типа: равно екструзионо дување равном екструзијом, равно екструзијом дувањем нагоре и равном екструзијом дувањем надоле, при чему је најчешћа равна екструзија дувањем нагоре.

 

1. Равна екструзија Метода равног дувања

Ток процеса равног екструдирања методе равног дувања приказан је на слици 1-15. Ова метода користи матрицу која се провлачи кроз главу, а и глава матрице и помоћна опрема имају релативно једноставну структуру, што чини инсталацију и рад опреме погодним. Међутим, екструдер заузима велики отисак. Због струјања топлог ваздуха нагоре и хладног ваздуха надоле, хлађење горњег дела мехурића филма је спорије од доњег дела. Када пластика има велику густину или је пречник мехурића велики, мехур има тенденцију да се савија, што резултира лошом уједначеношћу дебљине филма и потешкоћама у подешавању. Типично, ова метода је погодна за обликовање ПЕ и ПВЦ дуваних филмова ширине 600 мм или мање.

 

 

2. Равна екструзија Метода дувања нагоре

Ток процеса равног екструдирања методе дувања нагоре је приказан на слици 1-16. Овај метод користи главу матрице под правим углом, где је правац пражњења материјала окомит на смер протока у цеви екструдера. Екструдирана цев се повлачи вертикално нагоре, надувава, притиска и убацује у вучни ваљак. Главна предност ове методе је што је цео мехур подупрт охлађеним, чврстим горњим сегментом, обезбеђујући стабилну тракцију филма. Може да производи филмове са широким распоном дебљина и ширина (нпр. пречника преко 10 м). Поред тога, екструдер је инсталиран на тлу, не захтева оперативну платформу, што олакшава рад са малим отиском и омогућава широк спектар дебљина филма са релативно уједначеном дебљином. Главни недостаци су то што се топли ваздух око мехурића диже док хладан тоне, што је неповољно за хлађење; кривина од 90 степени у глави матрице повећава отпор протока материјала, потенцијално изазивајући разградњу материјала на кривини; а фабричка висина мора бити већа. Поред тога, глава матрице и помоћна опрема имају сложену структуру.

 

 

3. Равна екструзија Метода дувања надоле

Метода дувања равног екструдирања надоле такође користи главу матрице под правим углом-, али је цев повучена вертикално надоле, као што је приказано на слици 1-17. Смер вуче мехурића је супротан од протока врућег ваздуха из главе матрице, што олакшава хлађење мехурића. Поред тога, водени омотач се може користити за директно хлађење мехурића, значајно побољшавајући ефикасност производње и транспарентност филма. Ова метода нуди добре ефекте хлађења, а филм се гравитацијом увлачи у вучни ваљак, што га чини погоднијим од методе дувања нагоре. Такође омогућава веће брзине производне линије и већи учинак. Међутим, цео мехур је подржан неочврслим пластичним сегментом, што га чини склоним ломљењу при производњи дебљих филмова или при високим стопама вуче, посебно за пластику веће густине. Екструдер мора бити инсталиран на високој оперативној платформи, што повећава трошкове инсталације и оперативне неугодности. Због брзог хлађења са воденим омотачем, ова метода је погодна за смоле са ниским вискозитетом топљења и високим кристалинитетом (нпр. ПП смола) и може се користити за производњу високо прозирних фолија за паковање.

 

 

Међу методама производње дуваног филма, метода равног екструдирања нагоре се најчешће користи. У наставку су описане производне операције за ову методу, као што је приказано на слици 1-18.

 

 

1.Хеатинг: Загрејте екструдер и главу калупа на потребну температуру помоћу грејача и одржавајте температуру током одређеног периода.

2. Храњење и екструзија: Када екструдер и глава матрице испуне захтеве за изолацију, покрените екструдер и додајте малу количину пластике (прах или пелете) у резервоар. У почетку, вијак се окреће малом брзином. Након што растопљени материјал прође кроз главу калупа и надува се у мехур, постепено повећавајте брзину завртња, напуните резервоар и посматрајте да ли је запремина екструзије око мехура уједначена. Ако је мехур искривљен или има неуједначену дебљину, подесите температуру околине и ширину зазора. За подручја са бржим пражњењем, смањите температуру и затегните завртње; обрнуто, повећајте температуру и олабавите завртње.

3.Подизање: Сакупите растопљени материјал који излази из главе матрице, подигните је и унесите малу количину ваздуха да бисте спречили приањање.

4. Ваљци за храњење: Убаците подигнути мехур у ваљке за хватање, који притискају мехур у пресавијени филм. Филм се затим води до уређаја за намотавање преко водећих ваљака.

5.Инфлација: Након што убаците мехур у ваљке, надувајте га ваздухом и подесите брзину вуче и{0}}однос надувавања да бисте обезбедили да ширина и дебљина преклопа филма испуњавају захтеве. Пошто је ваздух у мехуру запечаћен ваљцима за хватање, он једва излази, одржавајући константан притисак у мехуру.

6.Адјустмент: Толеранција дебљине филма може се кориговати подешавањем зазора у калупу, положаја расхладног прстена, запремине ваздуха и брзине вуче. Толеранција ширине филма се углавном прилагођава контролом величине надувавања.

 

 

1. Температура калупа

Контрола температуре је критична у процесу дуваног филма, директно утиче на квалитет производа. За пластику{1}}осетљиву на топлоту као што је ПВЦ, прецизна контрола температуре је од суштинског значаја, а правилна координација температуре и времена грејања је кључна.

Температура обраде је подешена тако да се постигне оптимални вискозитет растопа у стању протока, обезбеђујући квалификоване производе. Различите сировине захтевају различите температуре; за исти материјал, различите дебљине филма захтевају различите температуре обраде; па чак и за исти материјал и дебљину, различитим екструдерима могу бити потребне различите температуре. Тањи филмови захтевају бољу течност талине, тако да за исти материјал, филм од 20 μм захтева много вишу температуру грејања од филма од 80 μм.

 

Контрола температуре се може поделити на две методе: једна постепено повећава температуру од секције за пуњење до матрице, док друга одржава ниску температуру секције за напајање, нагло повећава температуру у компресијској секцији (контролисана на оптималној температури пластификације материјала) и смањује је у одељку за дозирање како би се одржало растопљено стање. Температура матрице треба да одржава материјал у течљивом стању и може бити иста као или 10–20 степени нижа од температуре на крају цеви, у зависности од односа дужине шрафа-према{4}}пречнику.

 

За пластику{0}}осетљиву на топлоту као што је ПВЦ, температура цеви треба да буде нижа од температуре главе матрице да би се спречило прегревање и распадање у цеви. За пластику попут ПЕ и ПП, која је мање склона прегревању, температура главе матрице може бити нижа од температуре бурета, помажући хлађењу и стабилизацији мехурића, чиме се побољшава квалитет филма.

 

Контрола температуре је сложена и захтева темељно разумевање својстава материјала и услова обраде како би се оптимизовале температуре грејања. Опсези контроле температуре екструзије за најчешће коришћене дуване филмове приказани су у табели 1-5.

 

Табела 1-5 Опсези контроле температуре екструзије за најчешће коришћене дуване фолије

 

Тип филма			Температура бурета / степен		Температура конектора / степен		Температура главе матрице / степен
ПВЦ (прах)	Велика{0}}брзина дувања	160 - 175 170 - 185		170 - 180 180 - 190		185 - 190 190 - 195
ПЕ ПП			130 - 160 190 - 250		160 - 170 240 - 250		150 - 160 230 - 240
Композитни филм	ПЕ ПП	120 - 170 180 - 210		210 - 220 210 - 220		200 200

Температуре загревања цеви и главе матрице значајно утичу на карактеристике калупа и филма. Превише високе температуре могу учинити филм крхким, посебно смањујући уздужну затезну чврстоћу. Високе температуре такође могу изазвати периодичне попречне вибрације у мехуру. Ако је температура прениска, смола можда неће бити у потпуности измешана и пластифицирана, што резултира неправилним протоком материјала, што утиче на равномерно истезање, сјај и провидност. Ниске температуре обраде такође могу да изазову „рибље очи“ на површини филма, где су кристалне тачке окружене годишњим прстенастим-шарима, са тањим филмом око кристалних тачака. Поред тога, ниске температуре смањују издужење филма при ломљењу и отпорност на удар.

 

2. Однос-надувавања

Однос{0}}надувавања не само да одређује ширину преклопа филма већ утиче и на различита својства филма. Према томе, избор{2}}односа надувавања треба да узме у обзир и ширину преклопа и перформансе. Однос{4}}надувавања је такође ограничен својствима пластике (нпр. молекулском тежином, кристалношћу, затегнутошћу топљења). Табела 1-6 наводи оптималне опсеге односа надувавања за различите типове и примене филмова за референцу.

 

Табела 1-6 Опсег оптималног односа надувавања за различите филмове

Тип филма	ПВЦ	ЛДПЕ	ЛЛДПЕ	ХДПЕ (ултра{0}}танак)	ПП	ПА	Скупљајућа фолија, растезљива фолија, пријањајућа фолија
Однос{0}}надувавања	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

 

Већи{0}}однос надувавања побољшава оптичка својства филма јер неправилан проток материјала у растопљеној смоли може да се протеже уздужно и попречно, чинећи филм глаткијим. Повећањем односа{2}}подизања такође се повећава чврстоћа на удар, попречна затезна чврстоћа и попречна чврстоћа на кидање, док се уздужна затезна чврстоћа и чврстоћа на кидање релативно смањују. Обе јачине кидања у правцу се стабилизују када однос-надувавања премаши 3. Уздужно издуживање опада са повећањем{6}}односа надувавања, док попречно издужење остаје релативно стабилно, само се повећава када се прстенасти зазор матрице шири.

 

3. Однос вуче

Када се повећа брзина вуче (већи однос вуче), неправилан проток материјала из калупа не може се у потпуности опустити пре него што се охлади и очврсне, што резултира лошим оптичким својствима. Чак и повећање брзине екструзије не може спречити пад транспарентности филма. При константној брзини екструзије, повећањем стопе вучења нарушава се равнотежа уздужне и попречне чврстоће, повећавајући уздужну чврстоћу уз смањење попречне чврстоће.

 

Однос{0}}надувавања и вучења представљају вишеструке попречне експанзије и уздужног истезања, респективно. Ако се оба повећају, дебљина филма се смањује док се ширина прегиба повећава, и обрнуто. Према томе, однос-односа надувавања и вучења су критични параметри који одређују коначне димензије и својства филма.

 

4. Хлађење филма

Хлађење је критично у производњи дуваног филма, а степен хлађења значајно утиче на квалитет производа. Време путовања мехурића од матрице до вучних ваљака је углавном преко 1 минута (не прелази 2,5 минута). За ово кратко време, мехур се мора охладити и учврстити; у супротном, мехур се може залепити заједно под притиском вучних ваљака, што утиче на квалитет филма.

 

Брзина хлађења током дувања утиче на облик мехурића, као што је приказано на слици 1-19. Слика 1-19а приказује облик мехурића са споријом брзином хлађења. У стварној производњи, овај облик се формира када је расхладни прстен постављен ниже, запремина ваздуха је мала, а температура ваздуха у расхладном прстену није веома ниска. Слика 1-19б приказује облик мехурића када се филм охлади одмах након напуштања главе матрице. У стварној производњи, овај облик се формира када је расхладни прстен низак, запремина ваздуха велика, а температура ваздуха веома ниска. Слика 1-19ц приказује облик мехурића када се филм брзо охлади на одређеној удаљености од главе матрице. У стварној производњи, овај облик се формира када је расхладни прстен постављен више, запремина ваздуха је велика, а температура ваздуха је веома ниска.

 

 

 

Уобичајене абнормалне појаве, њихови узроци и решења у производњи дуваног филма наведени су у табели 1-7.

Табела 1-7 Уобичајени абнормални феномени, узроци и решења у продукцији дуваног филма

 

Абнормални феномен	Узроци	Решења
Диффицулт Филм Трацтион	1. Температура главе матрице је превисока или прениска 2. Велика варијација дебљине на једној страни 3. Прљава сировина са много опекотина	1. Подесите температуру главе матрице 2. Подесите дебљину филма за уједначеност 3. Замените сирови материјал, очистите главу и завртањ
Филм Бреакаге	1. Температура главе матрице је превисока или прениска 2. Нечистоће или разложени материјал у топљењу 3. Блокиран филтер или матрица 4. Прекомерна брзина вуче 5. Неуједначена дебљина филма или превелик{1}}однос надувавања	1. Подесите температуру главе матрице 2. Очистите матрицу или замените смолу 3. Замените филтер, очистите матрицу 4. Смањите брзину вуче 5. Подесите дебљину филма, смањите{1}}однос надувавања
Скевед Буббле	1. Температура тела машине или калупа је превисока 2. Температура конектора је превисока 3. Неуједначена дебљина филма	1. Смањите температуру тела машине или матрице 2. Нижа температура конектора 3. Подесите дебљину филма да буде уједначена
Неуједначена дебљина филма	1. Неравномерни зазор 2. Деформација калупа језгра 3. Неуједначена температура главе матрице 4. Превелик{1}}однос надувавања 5. Неравномерно хлађење 6. Нестабилан компримовани ваздух	1. Подесите размак матрице 2. Замените калуп за језгро 3. Прегледајте грејни прстен главе матрице 4. Смањите{1}}однос надувавања 5. Подесите запремину ваздуха за хлађење ради уједначености 6. Прегледајте ваздушни компресор
Филм Вринклинг	1. Неуједначена дебљина филма, боре на танким подручјима 2. Недовољно или неравномерно хлађење 3. Неусклађеност плоче рибље кости или вучних ваљака са главом матрице 4. Прекомерни угао плоче рибље кости 5. Неуједначен притисак вучног ваљка 6. Недоследна напетост намотаја 7. Превелик{1}}однос надувавања, неправилан облик мехурића 8. Утицај ваздуха околине	1. Подесите дебљину филма за уједначеност 2. Побољшајте хлађење или смањите брзину производње 3. Исправно поравнање средишње линије 4. Смањите угао плоче рибље кости 5. Подесите вучне ваљке 6. Подесите ваљке за намотавање 7. Смањите{1}}однос надувавања или замените калуп, подесите облик мехурића 8. Стабилизирајте проток ваздуха у околини
Лоша транспарентност	1. Ниска температура пластификације 2. Недовољна висина линије замрзавања 3. Прекомерна брзина вуче 4. Мали{1}}однос надувавања	1. Повећајте температуру калупа 2. Подигните висину линије замрзавања 3. Смањите брзину вуче 4. Повећајте{1}}однос надувавања
Филм Сурфаце Блооминг	1. Ниска температура тела машине или матрице 2. Прекомерна брзина завртња 3. Температура завртња је превисока или прениска 4. Неправилна формулација	1. Повећајте температуру тела машине или калупа 2. Смањите брзину завртња 3. Подесите проток расхладног медијума 4. Побољшајте формулацију
Нечистоће или пеге на површини филма	1. Нечистоће у сировини 2. Сломљен филтер филтер 3. Распадање смоле 4. Неравномерно мешање	1. Сито сировина 2. Замените филтерски екран 3. Очистите главу калупа 4. Строго контролисати процес гњечења и пластифицирања
Мехурићи на површини филма	Влажна сировина	Сува сировина
Рупе или сузе у филму	1. Нечистоће у сировини 2. Блокиран или сломљен екран филтера 3. Превелик{1}}однос надувавања 4. Прекомерни однос вуче 5. Блокирана коцка 6. Страни предмети на расхладној плочи или ваљцима који огребају филм	1. Замените сировину 2. Очистите или замените сито филтера 3. Подесите однос{1}}надувавања 4. Смањите однос вуче 5. Чиста матрица 6. Очистите површину плоче рибље кости или водећег ваљка
Водени жигови или облачност на површини филма	1. Ниска температура бачве екструдера 2. Ниска температура матрице 3. Прекомерна брзина завртња 4. Превелике рупе у филтеру или недовољне слојеве 5. Неправилан избор сировина	1. Повећајте температуру бурета 2. Повећајте температуру матрице 3. Смањите брзину завртња 4. Замените финијим филтером или додајте слојеве 5. Изаберите одговарајућу сировину
Рибље очи или тврди блокови на површини филма	1. Ниска температура екструдера 2. Контаминација другим смолама 3. Ниска брзина тока сировине 4. Слаба пластификација завртња	1. Повећајте температуру екструзије 2. Замените сирови материјал или уклоните контаминирану смолу 3. Користите одговарајућу сировину 4. Замените квалификовани завртањ
Очигледне ознаке линија шавова	1. Превисока температура матрице или конектора 2. Распадање материјала на шанту језгра	1. Смањите температуру матрице или конектора 2. Уклоните штап језгра и очистите
Лепљиви филм (лоше отварање)	1. Превисока температура обликовања 2. Недовољно хлађење 3. Прекомерна брзина вуче 4. Претерани притисак ваљка 5. Неправилна формулација (недовољно средство за отварање)	1. Нижа температура, посебно температура матрице 2. Побољшајте хлађење 3. Смањите брзину вуче 4. Подесите притисак ваљка 5. Повећајте дозу средства за отварање
Неравномерно навијање	1. Неуједначена дебљина филма 2. Недовољно хлађење 3. Неуједначен размак оквира рибље кости 4. Неусклађеност вучног ваљка 5. Ваздух заробљен у филмској цеви, изазивајући боре	1. Подесите дебљину филма 2. Побољшајте хлађење 3. Исправите размак оквира рибље кости 4. Подесите силу стезања вучног ваљка за уједначеност 5. Уклоните заробљени ваздух да бисте уклонили боре
Неравне ивице филмске ролне	1. Недовољна напетост намотаја доводи до отицања-ивица 2. Нож за сечење{1}}мулог филма 3. Недоследна напетост намотаја	1. Повећајте напетост намотаја на одговарајући начин 2. Замените новом оштрицом 3. Прегледајте систем контроле напетости