Katere so ključne tehnične razlike med strojem za pihanje PP folije in drugimi stroji za pihanje polimerov (EG, PE, PVC)?

Ekstrudiranje pihanega filma je eden tistih proizvodnih postopkov, ki so od zunaj videti preprosti - staljena plastika gre noter, film pride ven -, vendar razkrije izjemno kompleksnost, ko začnete delati z različnimi družinami polimerov. Vsakdo, ki je zagnal linijo za polietilen in nato poskušal preklopiti na polipropilen, ne da bi karkoli prilagodil, hitro odkrije, da stroja nista zamenljiva, tudi če sta videti skoraj enaka.

Razlog je bistven: različni polimeri imajo različne molekularne strukture, različno obnašanje taline, različne toplotne zahteve in različne lastnosti strjevanja. Stroj za pihanje filma je optimiziran za te lastnosti. Zamenjajte polimer, ne da bi spremenili nastavitev stroja, in dobili boste v najboljšem primeru slabo kakovost filma, v najslabšem primeru pa katastrofo pri obdelavi.

Ta članek obravnava ključne tehnične razlike med aPP stroj za pihano folijoin stroji, zasnovani za PE, PVC in druge običajne polimere -, ki pokrivajo vse od temperature cevi in ​​zasnove matrice do hladilnih sistemov in opreme za vzlet.

Zahteve glede temperature obdelave

Temperatura je najbolj očitna razlika med sistemi za obdelavo polimerov in oblikuje skoraj vse druge vidike zasnove strojev.

Polipropilen (PP)ima tališče v razponu od 160 do 165 stopinj za homopolimerne razrede, pri čemer se temperature obdelave med iztiskanjem običajno gibljejo med 200 in 260 stopinjami, odvisno od specifičnega razreda in zahtev glede pretoka taline. PP zahteva dosledno, dobro-nadzorovano toploto po vseh območjih cevi, da se doseže enotna talina brez degradacije.

Polietilen (PE)pokriva široko družino razredov, vendar se najpogostejši razredi pihanega filma - LDPE, LLDPE, HDPE - obdelujejo pri nižjih temperaturah kot PP. LDPE se običajno obdeluje pri 160–200 stopinjah, LLDPE pri 180–210 stopinjah in HDPE nekoliko višje pri 190–240 stopinjah. Na splošno nižje temperature predelave za PE pomenijo nekoliko manjšo toplotno porabo za ogrevalne sisteme cevi, polža in matrice.

PVCje bolj zapleten primer. Togi PVC se obdeluje pri 170–200 stopinjah, vendar kritična težava ni samo temperatura -, temveč toplotna občutljivost. PVC se nad predelovalnim oknom hitro razgradi in sprošča plin klorovodikovo kislino. To narekuje bistveno drugačno zasnovo stroja s krajšimi zadrževalnimi časi, nižjimi strižnimi vijaki in specializirano-korozijsko odporno metalurgijo v celotnem stroju.

Praktične posledice za načrtovanje stroja:PP stroji potrebujejo robustne, natančno nadzorovane več-conske sodne grelnike, ki lahko dosežejo in zadržijo 200–260 stopinj z minimalnim nihanjem. Enakomernost temperature matrice je še posebej kritična za PP, ker variacije temperature taline po obodu matrice povzročijo ne-enakomernost debeline in optične napake, ki so bolj vidne v PP foliji kot v mnogih PE folijah.

Oblikovanje in geometrija vijakov

Ekstruzijski polž je srce stroja, njegova geometrija pa je prilagojena reološkemu obnašanju ciljnega polimera.

PP vijakiso zasnovani za obdelavo polimera z relativno visoko viskoznostjo taline pri temperaturah obdelave in ostrim prehodom taljenja.

PP se tali v manjšem temperaturnem območju kot LDPE. Ima tudi močnejšo nagnjenost k zlomu zaradi taline. Lom taline je površinski problem, ki ga povzroči prevelika strižna napetost v matrici. PP vijaki imajo običajno te lastnosti:

Višja kompresijska razmerja (3:1 do 4:1) za ustrezno taljenje bolj kristalne strukture PP

Daljše merilno območje za homogenizacijo temperature taline

Mešalni elementi (pregrade ali mešalniki Maddock) za doseganje enotnosti taline

PE vijakiso na splošno zasnovani za polimer z nižjo viskoznostjo taline in širšim, bolj postopnim profilom taljenja. Standardni LDPE vijaki uporabljajo nižja kompresijska razmerja (2,5:1 do 3,5:1), čeprav LLDPE in HDPE -, ki imata višjo viskoznost kot LDPE -, zahtevata bolj agresivne oblike vijakov z izboljšano mešalno geometrijo.

PVC vijakise bistveno razlikujejo od obeh. Ker se PVC razgradi pod močnim strigom, so PVC vijaki zasnovani z nižjimi kompresijskimi razmerji, manjšimi globinami letenja in minimalno intenzivnostjo mešanja. Materiali vijaka in cevi morajo biti-odporni proti koroziji (običajno bimetalni ali s posebnim premazom), da prenesejo klorovodikovo kislino, ki se sprosti med kakršno koli trenutno razgradnjo.

Zasnova in konfiguracija matrice

Glava matrice oblikuje staljeni polimer v obročast filmski mehurček. Za PP se zahteve glede oblikovanja matrice razlikujejo od PE v več pomembnih vidikih.

PP rezalne glavese mora prilagoditi polimeru z večjo viskoznostjo taline in večjo občutljivostjo na neravnovesja toka. Ključne značilnosti oblikovanja vključujejo:

Geometrija matrice spiralnega trnazagotoviti enakomerno porazdelitev toka po celotnem obodu - kritično za PP, ker se spremembe viskoznosti neposredno prevedejo v spremembe debeline

Strožje tolerance za ustniceza obvladovanje nagnjenosti PP k zlomu taline pri višjih pretočnih stopnjah

Višje temperature matricevzdržuje z natančno{0}}nadzorovanimi grelnimi trakovi

PE rezilne glavedelujejo pri nižjih tlakih kot rezalne glave iz PP za primerljiv pretok, ker imajo taline PE nižjo viskoznost. Zlasti zasnova matrice za LDPE je lahko preprostejša, ker ima LDPE odlično talilno trdnost in bolje odpušča manjša neravnovesja pretoka kot PP.

PVC rezalne glavezahtevajo korozijsko-odporne materiale (pogosto s kromom ali nikljano prevleko na pretočnih površinah), da se uprejo napadu kisline. Imajo tudi poenostavljeno notranjo geometrijo brez mrtvih točk, kjer lahko material stagnira in se razgradi.

Zahteve za hladilni sistem

Tu postanejo razlike med stroji PP in PE najbolj dramatične - in od koder nastanejo številne težave pri obdelavi, ko operaterji poskušajo zagnati PP na stroju, konfiguriranem za PE.

To predstavlja velik problem. PP folija se mora hitro in enakomerno ohladiti, da izgleda dovolj jasno. Toda PP ima višjo temperaturo obdelave. Temperaturna razlika med vroče staljeno plastiko in hladnim zrakom je zelo velika. Običajni PE hladilni sistemi težko izpolnjujejo te potrebe.

To ustvarja velik izziv: PP folijo je treba hitro in enakomerno ohladiti, da se doseže sprejemljiva jasnost, vendar višja temperatura obdelave polimera in večja temperaturna razlika med talino in okoliškim zrakom ustvarjata zahteve, ki jih standardni PE hladilni sistemi težko izpolnjujejo.

PP stroji za pihanje filmanaslovite to z:

Hladilni zračni obroči- z visoko prostornino- zagotavlja večjo količino zraka pri višji hitrosti kot standardni PE zračni obroči za hitrejše hlajenje večje temperaturne razlike

Dvo-ustni ali več-conski zračni obroči- omogoča natančen nadzor dovoda hladilnega zraka za stabilizacijo mehurčka in doseganje enotne debeline filma in optičnih lastnosti

Daljši hladilni stolpi(večja višina zmrzovalne črte) -, ker PP potrebuje večjo razdaljo nad matrico za popolno strjevanje v primerjavi z LDPE

PE stroji za pihanje filma, zlasti za LDPE, delujejo z manj zahtevnimi zahtevami po hlajenju. LDPE hitro kristalizira in prenaša širši razpon pogojev hlajenja, medtem ko še vedno proizvaja sprejemljivo kakovost filma. Običajno zadostujejo standardni zračni obroči z enojnimi- ustnicami in skromne količine hladilnega zraka.

HDPEje zanimiva primerjava. Tako kot PP ima HDPE razmeroma oster prehod pri taljenju in zahteva učinkovito hlajenje, vendar je film HDPE običajno neprozoren ne glede na hitrost ohlajanja (zaradi svoje visoko kristalne narave), zato optična občutljivost, ki otežuje obdelavo PP, ni pomemben dejavnik.

PVCzahteva še en pristop. PVC talino je treba razmeroma hitro ohladiti, vendar je glavni izziv pri hlajenju dejansko upravljanje kopičenja toplote v matrici in adapterju, da se prepreči degradacija -, namesto da bi optimizirali optične lastnosti filma.

Trdnost taljenja in stabilnost mehurčkov

Stabilnost staljenega plastičnega mehurčka nad matrico je eden ključnih procesnih parametrov pri proizvodnji pihanega filma in se med polimeri bistveno razlikuje.

PP talilna trdnostje opazno nižja od talilne trdnosti LDPE pri enakovrednih temperaturah obdelave. To pomeni, da je mehurček PP folije bolj nagnjen k nestabilnosti - se povesi, plapola ali se lažje zruši, če hlajenje ni zadostno ali če prihaja do nihanj v hitrosti iztiskanja.

Za kompenzacijo stroji za pihano folijo iz PP običajno vključujejo:

Vodila za mehurčasto kletko(notranji in/ali zunanji), ki fizično stabilizirajo mehurček, ki se širi

Skrben nadzor nad -razmerjem razpihovanja (BUR)- PP se običajno obdeluje pri nižjih BUR kot LDPE, da se ohrani stabilnost mehurčkov

Sistemi notranjega hlajenja z mehurčki (IBC).na PP strojih z višjimi-specifikacijami - zamenjava notranjega zraka s kroženjem zraka z nadzorovano-temperaturo za izboljšanje hitrosti hlajenja in stabilnosti mehurčkov hkrati

LDPENasprotno pa ima odlično talilno trdnost. Klasični mehurček za pihano folijo na liniji LDPE je znano stabilen in prizanesljiv - prenaša širša nihanja postopka, ne da bi se zrušil, kar je del razloga, zakaj je bil LDPE zgodovinsko prevladujoč polimer za pihano folijo.

LLDPEima nižjo talilno trdnost kot LDPE, čeprav je kemično podoben, stroji za folijo LLDPE pa imajo nekatere zahteve glede upravljanja stabilnosti mehurčkov kot linije PP, čeprav manj stroge.

Sistemi za odvleko- in navijanje

Ko je film ohlajen in sploščen na zložljivem okvirju, preide skozi stiskalne zvitke in se navije v zvitke. Lastnosti PP tudi tukaj vplivajo na zahteve.

PP folijaobičajno ima nižji koeficient trenja (COF) kot folija PE pod standardnimi pogoji, kar pomeni, da lažje drsi - kar je zaželena lastnost v mnogih aplikacijah, vendar zahteva zasnove stiskalnega valja in sistema navijanja, ki upoštevajo morebitno zdrsanje folije.

PP folijaima tudi večjo nagnjenost k kopičenju statičnega naboja kot mnoge vrste PE, zlasti v okoljih z nizko-vlažnostjo. Statika povzroči, da se plasti filma oprimejo druga druge in na površine opreme, kar povzroča težave pri rokovanju. Linije za PP folije pogosto vključujejo opremo za odstranjevanje statične elektrike (ionizirajoče palice) na stopnjah izvleka-in navijanja.

PVC folijanavijanje zahteva posebno pozornost, da se prepreči blokada (slepljenje sosednjih plasti filma), ki se upravlja z ustreznimi paketi dodatkov v formulaciji filma in nadzorovano napetostjo navijanja.

Premisleki o dodatkih in formulaciji

Dodatki, vključeni v polimerno formulacijo, vplivajo na zahteve glede konstrukcije stroja na načine, ki se razlikujejo glede na polimer.

Formulacije PP pihanega filmaobičajno vključujejo:

Sredstva za nukleacijo- za pospešitev kristalizacije in izboljšanje optične čistosti, kar delno kompenzira naravno počasno kristalizacijo PP

Sredstva za bistrenje- za aplikacije, ki zahtevajo izjemno preglednost

Protiblokirna in zdrsna sredstva- za upravljanje trenja film-na-film in film-na-opremo

Antioksidanti- PP je bolj dovzeten za termično oksidativno razgradnjo kot PE, zato so paketi antioksidantov pomembni za ohranjanje kakovosti taline skozi ekstruder

PE formulacijeobičajno zahtevajo manj agresivno antioksidativno zaščito kot PP, vendar lahko vključujejo dodatke proti zdrsu in proti zdrsu, odvisno od zahtev uporabe.

PVC formulacijezahtevajo toplotne stabilizatorje - zahteva, ki je edinstvena med običajnimi pihanimi filmskimi polimeri - za preprečevanje degradacije med predelavo. Posebna kemija stabilizatorja (na osnovi kalcija-cinka, organskega kositra ali svinca-v starejših formulacijah) vpliva tako na obnašanje pri obdelavi kot na okoljski profil filma.

Primerjalna zbirna tabela

Pogosto zastavljena vprašanja

V: Ali je mogoče PE stroj za pihano folijo prilagoditi za delovanje PP?

O: Načeloma so možne nekatere spremembe - nadgrajeni grelniki, večji{1}}obroč za hladilni zrak, nastavljen vijak. V praksi je zaradi zahtevane globine modifikacije pogosto bolj ekonomično vlaganje v namensko-konfigurirano PP opremo, še posebej, če bo PP redni proizvodni material in ne občasna proizvodnja.

V: Zakaj je PP folijo težje doseči pri pihani foliji v primerjavi z lito folijo?

A:PP ima nizko talilno trdnost in počasi kristalizira. Zaradi tega je pri pihanem filmu težko ohraniti stabilnost mehurčka ter ga hitro in enakomerno ohladiti. Ekstrudiranje litega filma deluje drugače. Stopljeno plastiko spustimo na hladen valj. To omogoča veliko hitrejše in bolj nadzorovano hlajenje. Zato je lita PP folija običajno videti čistejša od pihane PP folije. Pihana PP folija potrebuje napredne hladilne sisteme, da se približa optični kakovosti cast folije.

V: Kakšno-razmerje razpihovanja je tipično za PP pihano folijo?

O: PP se običajno obdeluje z razmerjem -razpihovanja (BUR) od 2:1 do 3:1, kar je nižje od razmerja 3:1 do 4:1, ki je običajno za LDPE. Nižji BUR pomaga ohranjati stabilnost mehurčkov glede na omejeno trdnost taline PP.

V: Ali je PP pihano folijo mogoče reciklirati?O: Da. PP pihan film je mogoče reciklirati v tokovih recikliranja polipropilenskega filma. Ni združljiv s tokovi recikliranja polietilena, zato je ločevanje materiala pomembno. Ker se predpisi o mono-embalaži na različnih trgih širijo, je možnost recikliranja eno-polimerne PP folije vedno bolj navedena prednost.

V: Katere so glavne aplikacije, kjer ima PP pihan film prednost pred PE filmom?
O: PP pihan film je primeren za visoko togost, temperaturno odpornost in dobro pregrado za vlago. Običajne aplikacije vključujejo usmerjene embalažne folije (po raztezanju), tekstilne vrečke in vrečke za oblačila, embalažo za živila, ki zahteva združljivost z mikrovalovno pečico, in industrijsko embalažo s precejšnjo togostjo. Polietilenske folije so še vedno prva izbira za raztegljivo embalažo, folije za kmetijstvo in fleksibilno embalažo, pri čemer imajo nizkotemperaturne lastnosti in žilavost prednost.

V: Ali lahko isti stroj poganja PP in PE z zamenjavo vijaka?

A:Nekateri stroji so narejeni za delo z različnimi materiali. Za različne plastike lahko spremenite vijak in nastavitve. Toda PP in PE potrebujeta različne pogoje obdelave. Torej, če uporabljate en stroj za oba, kakovost filma ne bo tako dobra kot stroj, izdelan samo za eno plastiko. Če izdelujete veliko obeh vrst filma, je običajno bolje imeti za vsako po en stroj. To vam omogoča boljšo kakovost filma in nižje skupne stroške.

Končne misli

Razlike med strojem za pihano folijo iz PP in stroji, zasnovanimi za PE ali PVC, presegajo nastavitve temperature. Odražajo temeljne razlike v fiziki polimerov - kako se vsak material tali, teče, kristalizira in odziva na mehanske in toplotne razmere v stroju.

Uporaba napačnega polimera na napačnem stroju je eden pogostejših virov težav s kakovostjo folije in neučinkovitosti proizvodnje v obratih za fleksibilno pakiranje. Razumevanje teh tehničnih razlik pomaga inženirjem, vodjem proizvodnje in kupcem opreme sprejemati boljše odločitve -, ne glede na to, ali to pomeni izbiro pravega stroja za novo linijo izdelkov, odpravljanje težav obstoječega procesa ali oceno, ali načrtovana zamenjava materiala zahteva spremembe opreme.

Načela niso zapletena, ko razumete, kaj kompenzira posamezna oblikovna značilnost. In ko enkrat vidite logiko, se strojne razlike prenehajo zdeti poljubne in postanejo popolnoma smiselne.