Новини

Въведение в полиолефините и екструдирането на филми

Полиолефините, клас макромолекулни материали, синтезирани от олефинови мономери като етилен и пропилен, са най-широко произвежданите и използвани пластмаси в световен мащаб. Тяхното разпространение произтича от изключителна комбинация от свойства, включително ниска цена, отлична обработваемост, изключителна химическа стабилност и персонализируеми физически характеристики. Сред разнообразните приложения на полиолефините, фолиевите продукти заемат първостепенно място, изпълнявайки критични функции в опаковките за храни, селскостопанските покрития, промишлените опаковки, медицинските и хигиенните продукти и стоките за ежедневна употреба. Най-често използваните полиолефинови смоли за производство на фолио включват полиетилен (PE) – обхващащ линеен полиетилен с ниска плътност (LLDPE), полиетилен с ниска плътност (LDPE) и полиетилен с висока плътност (HDPE) – и полипропилен (PP).

Производството на полиолефинови фолиа разчита предимно на технология за екструдиране, като двата основни процеса са екструдирането на фолио чрез раздуване и екструдирането на лято фолио.

1. Процес на екструдиране на раздуто фолио

Екструдирането на фолио чрез издухване е един от най-разпространените методи за производство на полиолефинови фолиа. Основният принцип включва екструдиране на разтопен полимер вертикално нагоре през пръстеновидна матрица, образувайки тънкостенна тръбна заготовка. Впоследствие във вътрешността на тази заготовка се вкарва сгъстен въздух, което я кара да се надува в мехурче с диаметър значително по-голям от този на матрицата. Докато мехурчето се издига, то се охлажда и втвърдява принудително от външен въздушен пръстен. Охладеното мехурче след това се свива от набор от притискащи ролки (често чрез свиваща се рамка или А-образна рамка) и впоследствие се изтегля от теглителни ролки, преди да се навие на ролка. Процесът на издухване на фолио обикновено води до фолиа с двуосна ориентация, което означава, че те показват добър баланс на механични свойства както в машинната посока (MD), така и в напречната посока (TD), като якост на опън, устойчивост на разкъсване и ударна якост. Дебелината на фолиото и механичните свойства могат да се контролират чрез регулиране на коефициента на издухване (BUR - съотношение на диаметъра на мехурчето към диаметъра на матрицата) и коефициента на изтегляне (DDR - съотношение на скоростта на поемане към скоростта на екструдиране).

2. Процес на екструдиране на лято фолио

Екструдирането на лято фолио е друг жизненоважен производствен процес за полиолефинови фолиа, особено подходящ за производство на фолиа, които изискват превъзходни оптични свойства (напр. висока прозрачност, висок гланц) и отлична равномерност на дебелината. При този процес разтопеният полимер се екструдира хоризонтално през плоска, Т-образна матрица с прорези, образувайки равномерна разтопена мрежа. След това тази мрежа бързо се изтегля върху повърхността на един или повече високоскоростни, вътрешно охладени охлаждащи валци. Стопилката се втвърдява бързо при контакт с повърхността на студено валцуваните валци. Лятото фолио обикновено притежава отлични оптични свойства, меко усещане и добра термозапечатваемост. Прецизният контрол върху процепа между ръба на матрицата, температурата на охлаждащите валци и скоростта на въртене позволява точно регулиране на дебелината на фолиото и качеството на повърхността.

6-те най-големи предизвикателства при екструдирането на полиолефиново фолио

Въпреки зрелостта на технологията за екструдиране, производителите често се сблъскват с редица трудности при практическото производство на полиолефинови фолиа, особено когато се стремят към висока производителност, ефективност, по-тънки дебелини и когато използват нови високоефективни смоли. Тези проблеми не само влияят върху стабилността на производството, но и пряко влияят върху качеството и цената на крайния продукт. Ключовите предизвикателства включват:

1. Разрушаване на стопилката (Sharkskin): Това е един от най-често срещаните дефекти при екструдирането на полиолефиново фолио. Макроскопски се проявява като периодични напречни вълнички или неравномерно грапава повърхност върху фолиото, или в тежки случаи, по-изразени изкривявания. Разрушаването на стопилката възниква предимно, когато скоростта на срязване на полимерната стопилка, излизаща от матрицата, надвиши критична стойност, което води до stick-slip трептения между стената на матрицата и стопилката в обема, или когато напрежението на разтягане на изхода на матрицата надвиши якостта на стопилката. Този дефект сериозно компрометира оптичните свойства на фолиото (бистрота, гланц), гладкостта на повърхността и може също така да влоши неговите механични и бариерни свойства.

2. Отлагане на лигавост/натрупване на отлагания върху матрицата: Това се отнася до постепенното натрупване на продукти от разграждането на полимери, фракции с ниско молекулно тегло, слабо диспергирани добавки (напр. пигменти, антистатични агенти, плъзгащи агенти) или гелове от смолата по ръбовете на матрицата или в кухината на матрицата. Тези отлагания могат да се отделят по време на производството, замърсявайки повърхността на филма и причинявайки дефекти като гелове, ивици или драскотини, като по този начин влияят на външния вид и качеството на продукта. В тежки случаи, натрупването на отлагания върху матрицата може да блокира изхода на матрицата, което води до вариации в размерите, разкъсване на филма и в крайна сметка до спиране на производствената линия за почистване на матрицата, което води до значителни загуби в производствената ефективност и разхищение на суровини.

3. Високо налягане и колебания при екструдиране: При определени условия, особено при обработка на смоли с висок вискозитет или използване на по-малки пролуки между матриците, налягането в екструзионната система (особено в екструдерната глава и матрицата) може да стане прекомерно високо. Високото налягане не само увеличава консумацията на енергия, но и представлява риск за дълготрайността на оборудването (напр. шнек, цилиндър, матрица) и безопасността. Освен това, нестабилните колебания в налягането на екструдиране директно причиняват вариации в изхода на стопилката, което води до неравномерна дебелина на филма.

4. Ограничена производителност: За да предотвратят или смекчат проблеми като разрушаване на стопилката и натрупване на отлагания по матрицата, производителите често са принудени да намалят скоростта на шнека на екструдера, като по този начин ограничават производителността на производствената линия. Това пряко влияе върху ефективността на производството и производствените разходи за единица продукт, което затруднява задоволяването на пазарното търсене на широкомащабни, нискобюджетни филми.

5. Трудност при контрол на дебелината: Нестабилността в потока на стопилката, неравномерното разпределение на температурата по матрицата и натрупването на отлагания върху матрицата могат да допринесат за вариации в дебелината на филма, както напречно, така и надлъжно. Това влияе върху последващата обработка на филма и характеристиките му за крайна употреба.

6. Трудна смяна на смолата: При смяна на различни видове или степени на полиолефинови смоли или при смяна на цветови мастербачи, остатъчният материал от предишния цикъл често е труден за пълно отстраняване от екструдера и матрицата. Това води до смесване на стари и нови материали, генериране на преходен материал, удължаване на времето за смяна и увеличаване на процента на брак.

Тези често срещани предизвикателства при обработката ограничават усилията на производителите на полиолефинови фолиа за подобряване на качеството на продуктите и ефективността на производството, а също така създават пречки пред приемането на нови материали и усъвършенствани техники за обработка. Следователно, търсенето на ефективни решения за преодоляване на тези предизвикателства е от решаващо значение за устойчивото и здравословно развитие на цялата индустрия за екструдиране на полиолефинови фолиа.

Решения за процеса на екструдиране на полиолефиново фолио: Полимерни технологични добавки (PPA)

Полимерните технологични добавки (PPA) са функционални добавки, чиято основна стойност се състои в подобряване на реологичното поведение на полимерните стопилки по време на екструдиране и модифициране на взаимодействието им с повърхностите на оборудването, като по този начин се преодоляват редица трудности при обработката и се повишава ефективността на производството и качеството на продукта.

1. PPA на базата на флуорополимери

Химична структура и характеристики: В момента това е най-широко използваният, технологично зрял и доказано ефективен клас PPA. Те обикновено са хомополимери или съполимери, базирани на флуоролефинови мономери като винилиден флуорид (VDF), хексафлуоропропилен (HFP) и тетрафлуороетилен (TFE), като флуороеластомерите са най-представителни. Молекулните вериги на тези PPA са богати на CF връзки с висока енергия на връзките и ниска полярност, които им придават уникални физикохимични свойства: изключително ниска повърхностна енергия (подобна на политетрафлуороетилен/Teflon®), отлична термична стабилност и химическа инертност. Важно е да се отбележи, че флуорополимерните PPA обикновено показват лоша съвместимост с неполярни полиолефинови матрици (като PE, PP). Тази несъвместимост е ключова предпоставка за ефективната им миграция към металните повърхности на матрицата, където те образуват динамично смазочно покритие.

Представителни продукти: Водещите марки на световния пазар за флуорополимерни PPA включват серията Viton™ FreeFlow™ на Chemours и серията Dynamar™ на 3M, които заемат значителен пазарен дял. Освен това, някои видове флуорополимери от Arkema (серия Kynar®) и Solvay (Tecnoflon®) също се използват като или са ключови компоненти в PPA формулировки.

2. Силиконови технологични добавки (PPA)

Химична структура и характеристики: Основните активни компоненти в този клас PPA са полисилоксани, обикновено наричани силикони. Полисилоксановият скелет се състои от редуващи се силициеви и кислородни атоми (-Si-O-), с органични групи (обикновено метил), прикрепени към силициевите атоми. Тази уникална молекулярна структура придава на силиконовите материали много ниско повърхностно напрежение, отлична термична стабилност, добра гъвкавост и неадхезивни свойства към много вещества. Подобно на флуорополимерните PPA, PPA на силиконова основа функционират чрез мигриране към металните повърхности на технологичното оборудване, за да образуват смазочен слой.

Характеристики на приложението: Въпреки че флуорополимерните PPA доминират в сектора за екструдиране на полиолефинови филми, PPA на силиконова основа могат да проявяват уникални предимства или да създават синергични ефекти, когато се използват в специфични сценарии на приложение или във връзка с определени смолни системи. Например, те могат да се разглеждат за приложения, изискващи изключително ниски коефициенти на триене или където са желани специфични повърхностни характеристики за крайния продукт.

Изправени ли сте пред забрани за флуорополимери или предизвикателства с доставките на PTFE?

Решете предизвикателствата при екструдирането на полиолефиново фолио с решения за PPA без PFAS-Добавки от полимери без флуор на SILIKE

SILIKE предприема проактивен подход със своите продукти от серията SILIMER, предлагайки иновативни...Полимерни технологични добавки (PPA) без PFAS). Тази цялостна продуктова линия включва 100% чисти PPA без PFAS,PPA полимерни добавки без флуориPPA мастербачи без PFAS и без флуор.Отелиминирайки необходимостта от флуорни добавкиТези помощни вещества значително подобряват производствения процес за LLDPE, LDPE, HDPE, mLLDPE, PP и различни процеси на екструдиране на полиолефинови филми. Те са в съответствие с най-новите екологични разпоредби, като същевременно повишават ефективността на производството, минимизират времето за престой и подобряват цялостното качество на продукта. PPA на SILIKE без PFAS носят предимства за крайния продукт, включително елиминиране на фрактури от стопилката (акула кожа), подобрена гладкост и превъзходно качество на повърхността.

Ако се борите с въздействието на забраните за флуорополимери или недостига на PTFE във вашите процеси на екструдиране на полимери, SILIKE предлагаалтернативи на флуорополимерните PPA/PTFE, Добавки без PFAS за производство на филмикоито са съобразени с вашите нужди, без да се изискват промени в процеса.