Новости

Введение в полиолефины и экструзию пленок

Полиолефины, класс макромолекулярных материалов, синтезированных из олефиновых мономеров, таких как этилен и пропилен, являются наиболее широко производимыми и используемыми пластиками во всем мире. Их распространённость обусловлена исключительным сочетанием свойств, включая низкую стоимость, отличную технологичность, исключительную химическую стабильность и гибкие физические характеристики. Среди разнообразных применений полиолефинов плёночные изделия занимают ведущее место, выполняя важнейшие функции в упаковке пищевых продуктов, сельскохозяйственных покрытиях, промышленной упаковке, медицинских и гигиенических изделиях, а также товарах повседневного спроса. Наиболее распространённые полиолефиновые смолы, используемые для производства плёнок, включают полиэтилен (ПЭ), включающий линейный полиэтилен низкой плотности (ЛПЭНП), полиэтилен низкой плотности (ПЭНП) и полиэтилен высокой плотности (ПЭВП), а также полипропилен (ПП).

Производство полиолефиновых пленок в первую очередь основано на технологии экструзии, при этом двумя основными процессами являются экструзия пленки с раздувом и экструзия литой пленки.

1. Процесс экструзии выдувной пленки

Экструзия плёнки с раздувом является одним из наиболее распространённых методов производства полиолефиновых плёнок. Основной принцип заключается в экструдировании расплавленного полимера вертикально вверх через кольцевую фильеру с образованием тонкостенной трубчатой заготовки. Затем в эту заготовку подается сжатый воздух, заставляя её раздуваться в пузырь, диаметр которого значительно превышает диаметр фильеры. По мере подъёма пузырь принудительно охлаждается и затвердевает под действием внешнего воздушного кольца. Охлаждённый пузырь затем схлопывается набором прижимных роликов (часто с помощью схлопывающей рамы или А-образной рамы) и затем вытягивается тяговыми роликами перед намоткой в рулон. Процесс экструзии плёнки с раздувом обычно позволяет получать плёнки с двуосной ориентацией, что означает, что они обладают хорошим балансом механических свойств как в продольном (MD), так и в поперечном (TD) направлениях, таких как прочность на разрыв, сопротивление разрыву и ударная вязкость. Толщину пленки и ее механические свойства можно контролировать, регулируя коэффициент раздува (КДП – отношение диаметра пузырька к диаметру фильеры) и коэффициент вытяжки (КДВ – отношение скорости намотки к скорости экструзии).

2. Процесс экструзии литой пленки

Экструзия литой пленки – еще один важный процесс производства полиолефиновых пленок, особенно подходящий для производства пленок, требующих превосходных оптических свойств (например, высокой прозрачности, высокого глянца) и превосходной однородности толщины. В этом процессе расплавленный полимер экструдируется горизонтально через плоскую щелевую Т-образную фильеру, образуя однородное расплавленное полотно. Затем это полотно быстро наносится на поверхность одного или нескольких высокоскоростных охлаждающих валков с внутренним охлаждением. Расплав быстро затвердевает при контакте с поверхностью холодного вала. Литьевые пленки, как правило, обладают превосходными оптическими свойствами, мягкими на ощупь и хорошей термосвариваемостью. Точный контроль зазора между кромками фильеры, температуры охлаждающего вала и скорости вращения позволяет точно регулировать толщину пленки и качество поверхности.

6 основных проблем экструзии полиолефиновой пленки

Несмотря на зрелость экструзионной технологии, производители часто сталкиваются с рядом технологических трудностей при производстве полиолефиновых плёнок, особенно при достижении высокой производительности, эффективности, уменьшении толщины и использовании новых высокоэффективных смол. Эти проблемы не только влияют на стабильность производства, но и напрямую влияют на качество и стоимость конечного продукта. К основным проблемам относятся:

1. Разрыв расплава («акулья кожа»): один из наиболее распространённых дефектов при экструзии полиолефиновых плёнок. Макроскопически он проявляется в виде периодической поперечной ряби или неравномерной шероховатости поверхности плёнки, а в тяжёлых случаях – в более выраженных деформациях. Разрыв расплава происходит, главным образом, когда скорость сдвига расплава полимера на выходе из фильеры превышает критическое значение, что приводит к прерывистым колебаниям между стенкой фильеры и объёмом расплава, или когда растягивающее напряжение на выходе из фильеры превышает прочность расплава. Этот дефект серьёзно ухудшает оптические свойства плёнки (прозрачность, блеск), гладкость поверхности, а также может ухудшить её механические и барьерные свойства.

2. Налипание/отложение на матрице: это постепенное накопление продуктов распада полимера, низкомолекулярных фракций, плохо диспергированных добавок (например, пигментов, антистатиков, скользящих добавок) или гелей из смолы на краях матриц или внутри полости матрицы. Эти отложения могут отслаиваться в процессе производства, загрязняя поверхность пленки и вызывая такие дефекты, как образование гелей, полос или царапин, что влияет на внешний вид и качество продукции. В тяжелых случаях налипание может блокировать выходное отверстие матрицы, что приводит к изменению толщины, разрыву пленки и, в конечном итоге, к остановке производственной линии для очистки матрицы, что приводит к значительному снижению эффективности производства и перерасходу сырья.

3. Высокое давление экструзии и его колебания: При определённых условиях, особенно при переработке высоковязких смол или использовании меньших зазоров в фильерах, давление в экструзионной системе (особенно в головке экструдера и фильере) может стать чрезмерно высоким. Высокое давление не только увеличивает энергопотребление, но и представляет угрозу для долговечности оборудования (например, шнека, цилиндра, фильер) и безопасности. Более того, нестабильные колебания давления экструзии напрямую приводят к колебаниям выходного расплава, что приводит к неравномерной толщине плёнки.

4. Ограниченная производительность: Чтобы предотвратить или смягчить такие проблемы, как разрыв расплава и налипание материала на матрицу, производители часто вынуждены снижать скорость вращения шнека экструдера, тем самым ограничивая производительность производственной линии. Это напрямую влияет на эффективность производства и себестоимость единицы продукции, затрудняя удовлетворение спроса на недорогие крупносерийные плёнки.

5. Сложность контроля толщины: Нестабильность течения расплава, неравномерное распределение температуры по фильере и налипание на фильеру могут привести к изменению толщины плёнки как в поперечном, так и в продольном направлении. Это влияет на производительность последующей переработки плёнки и её конечные потребительские характеристики.

6. Сложная смена смолы: при переходе между различными типами или марками полиолефиновых смол, а также при смене цветных мастербатчей, остатки предыдущего цикла часто сложно полностью удалить из экструдера и головки. Это приводит к смешиванию старого и нового материала, образованию переходного материала, увеличению времени переналадки и увеличению количества брака.

Эти распространённые проблемы переработки ограничивают усилия производителей полиолефиновых плёнок по повышению качества продукции и эффективности производства, а также создают препятствия для внедрения новых материалов и передовых методов переработки. Поэтому поиск эффективных решений для преодоления этих проблем имеет решающее значение для устойчивого и успешного развития всей отрасли экструзии полиолефиновых плёнок.

Решения для процесса экструзии полиолефиновых пленок: полимерные технологические добавки (PPA)

Полимерные технологические добавки (ППД) — это функциональные добавки, основная ценность которых заключается в улучшении реологических свойств расплавов полимеров в процессе экструзии и изменении их взаимодействия с поверхностями оборудования, что позволяет преодолеть ряд трудностей при переработке, повысить эффективность производства и качество продукции.

1. PPA на основе фторполимеров

Химическая структура и характеристики: В настоящее время это наиболее широко используемый, технологически зрелый и доказанно эффективный класс PPA. Как правило, это гомополимеры или сополимеры на основе фторолефиновых мономеров, таких как винилиденфторид (ВДФ), гексафторпропилен (ГФП) и тетрафторэтилен (ТФЭ), причем наиболее представительными являются фторэластомеры. Молекулярные цепи этих PPA богаты высокоэнергетическими и малополярными связями CF, что придает им уникальные физико-химические свойства: чрезвычайно низкую поверхностную энергию (аналогично политетрафторэтилену/тефлону®), превосходную термическую стабильность и химическую инертность. Важно отметить, что фторполимерные PPA, как правило, плохо совместимы с неполярными полиолефиновыми матрицами (такими как ПЭ, ПП). Эта несовместимость является ключевым условием для их эффективной миграции к металлическим поверхностям матрицы, где они образуют динамическое смазывающее покрытие.

Типичные продукты: Ведущие бренды на мировом рынке фторполимерных PPA включают серии Viton™ FreeFlow™ компании Chemours и Dynamar™ компании 3M, которые занимают значительную долю рынка. Кроме того, некоторые марки фторполимеров компаний Arkema (серия Kynar®) и Solvay (Tecnoflon®) также используются в качестве или являются ключевыми компонентами в рецептурах PPA.

2. Технологические добавки на основе силикона (PPA)

Химическая структура и характеристики: Основными активными компонентами этого класса PPA являются полисилоксаны, обычно называемые силиконами. Основа полисилоксана состоит из чередующихся атомов кремния и кислорода (-Si-O-), к которым присоединены органические группы (обычно метильные). Эта уникальная молекулярная структура обеспечивает силиконовым материалам очень низкое поверхностное натяжение, превосходную термостойкость, хорошую гибкость и антиадгезивные свойства по отношению ко многим веществам. Подобно фторполимерным PPA, PPA на основе силикона функционируют, мигрируя на металлические поверхности технологического оборудования, образуя смазочный слой.

Особенности применения: Хотя фторполимерные PPA доминируют в секторе экструзии полиолефиновых плёнок, PPA на основе силикона могут обладать уникальными преимуществами или создавать синергетический эффект при использовании в особых условиях или в сочетании с определёнными смоляными системами. Например, их можно рассматривать в областях, требующих чрезвычайно низкого коэффициента трения или когда требуются особые характеристики поверхности конечного продукта.

Столкнулись с запретами на фторполимеры или проблемами с поставками ПТФЭ?

Решите проблемы экструзии полиолефиновой пленки с помощью растворов PPA без ПФАС- Добавки SILIKE на основе полимеров без фтора

Компания SILIKE применяет проактивный подход к продуктам серии SILIMER, предлагая инновационные решения.Полимерные технологические добавки (PPA), не содержащие ПФАС). Эта комплексная линейка продуктов включает в себя 100% чистые PPA без ПФАС,Полимерные добавки PPA без фтора, иСуперконцентраты PPA без ПФАС и фтора.Кустраняя необходимость в фторсодержащих добавкахЭти технологические добавки значительно оптимизируют процесс производства ЛПЭНП, ПЭНП, ПЭВП, млПЭНП, ПП и различных полиолефиновых пленок. Они соответствуют последним экологическим нормам, а также повышают эффективность производства, минимизируют время простоя и улучшают общее качество продукции. Не содержащие ПФАС добавки PPA от SILIKE придают конечному продукту такие преимущества, как устранение трещин расплава («акулья кожа»), повышенная гладкость и превосходное качество поверхности.

Если вы боретесь с последствиями запретов на фторполимеры или нехваткой ПТФЭ в процессах экструзии полимеров, SILIKE предлагаетальтернативы фторполимерам PPA/PTFE, Добавки без ПФАС для производства пленоккоторые адаптированы под ваши потребности и не требуют никаких изменений в технологических процессах.