Millised on peamised tehnilised erinevused PP puhumiskile masina ja muude polümeeride (EG, PE, PVC) puhumismasinate vahel?

Puhutud kile ekstrusioon on üks neist tootmisprotsessidest, mis näeb väljastpoolt otse välja - sula plast läheb sisse, kile tuleb välja -, kuid kui hakkate töötama erinevate polümeeride perekondadega, ilmneb selle tohutu keerukus. Igaüks, kes on juhtinud polüetüleeniliini ja proovinud seejärel polüpropüleenile üle minna ilma midagi reguleerimata, avastab kiiresti, et masinad ei ole omavahel vahetatavad, isegi kui need näevad välja peaaegu identsed.

Põhjus on põhimõtteline: erinevatel polümeeridel on erinev molekulaarstruktuur, erinev sulamiskäitumine, erinevad termilised nõuded ja erinevad tahkestumise omadused. Kilepuhumismasin on optimeeritud nende omaduste järgi. Vahetage polümeeri ilma masina seadistust muutmata ja parimal juhul on filmi kvaliteet kehv ja halvimal juhul tekib töötlemiskatastroof.

Selles artiklis uuritakse peamisi tehnilisi erinevusi aPP puhutud kile masinja masinad, mis on loodud PE, PVC ja muude levinud polümeeride jaoks -, mis hõlmavad kõike alates tünni temperatuuridest ja stantside disainist kuni jahutussüsteemide ja stardiseadmeteni.

Töötlemistemperatuuri nõuded

Temperatuur on kõige ilmsem erinevus polümeeritöötlussüsteemide vahel ja see kujundab peaaegu kõiki muid masina disaini aspekte.

Polüpropüleen (PP)selle sulamistemperatuur on homopolümeeri klasside puhul vahemikus 160–165 kraadi, kusjuures töötlemistemperatuurid on ekstrusiooni ajal tavaliselt vahemikus 200 kuni 260 kraadi, sõltuvalt konkreetsest klassist ja sulamisvoolu nõuetest. PP nõuab ühtlast, hästi-kontrollitud soojust tünni tsoonides, et saavutada ühtlane sulamine ilma lagunemiseta.

Polüetüleen (PE)hõlmab laia klasside perekonda, kuid kõige levinumad puhutud kileklassid - LDPE, LLDPE, HDPE - töödeldakse madalamatel temperatuuridel kui PP. LDPE töötleb tavaliselt 160–200 kraadi juures, LLDPE 180–210 kraadi juures ja HDPE mõnevõrra kõrgem 190–240 kraadi juures. PE-le üldiselt madalam töötlemistemperatuur tähendab silindri, kruvi ja stantsi küttesüsteemide mõnevõrra väiksemat soojusvajadust.

PVCon keerulisem juhtum. Jäik PVC töötleb 170–200 kraadi juures, kuid kriitiline probleem ei ole ainult temperatuur -, vaid termiline tundlikkus. PVC laguneb kiiresti oma töötlemisakna kohal, vabastades vesinikkloriidhappe gaasi. See dikteerib põhimõtteliselt teistsuguse masina konstruktsiooni, millel on lühem viibimisaeg, väiksemad nihkekruvid ja spetsiaalne korrosioonikindel metallurgia kogu masinas.

Praktilised tagajärjed masina disainile:PP-masinad vajavad tugevaid, täpselt juhitavaid mitmetsoonilisi tünnisoojendeid, mis suudavad saavutada ja hoida 200–260 kraadi minimaalse kõikumisega. Temperatuuri ühtlus on PP puhul eriti kriitiline, kuna sulamistemperatuuri kõikumised matriitsi ümbermõõdul põhjustavad paksuse ebaühtlust- ja optilisi defekte, mis on PP-kiledes paremini nähtavad kui paljudes PE-kiledes.

Kruvide disain ja geomeetria

Ekstrusioonikruvi on masina süda ja selle geomeetria on häälestatud sihtpolümeeri reoloogilise käitumisega.

PP kruvidon ette nähtud töötlemistemperatuuridel suhteliselt kõrge sulamisviskoossusega ja terava sulamisüleminekuga polümeeri käsitsemiseks.

PP sulab väiksemas temperatuurivahemikus kui LDPE. Samuti on sellel tugevam kalduvus sulamismurdudele. Sulamismurd on pinnaprobleem, mis on põhjustatud stantsi liiga suurest nihkepingest. PP-kruvidel on tavaliselt järgmised omadused:

Kõrgemad survesuhted (3:1 kuni 4:1), et sulatada piisavalt kristalsema PP struktuuri

Pikem mõõtmistsoon sulamistemperatuuri homogeniseerimiseks

Segamiselemendid (tõkkelennud või Maddocki segistid) sulatise ühtluse saavutamiseks

PE kruvidon üldiselt mõeldud madalama sulamisviskoossusega ja laiema, järkjärgulisema sulamisprofiiliga polümeerile. Tavalised LDPE-kruvid kasutavad madalamat surveastet (2,5:1 kuni 3,5:1), kuigi LLDPE ja HDPE -, mille viskoossus on suurem kui LDPE-l -, nõuavad agressiivsemaid kruvisid ja täiustatud segamisgeomeetriat.

PVC kruvidon mõlemast põhimõtteliselt erinevad. Kuna PVC laguneb suure nihkejõu korral, on PVC-kruvid konstrueeritud madalama surveastme, madalama lennusügavusega ja minimaalse segamise intensiivsusega. Kruvide ja silindri materjalid peavad olema korrosioonikindlad (tavaliselt bimetallist või spetsiaalse kattega), et taluda hetkelise lagunemise käigus eralduvat vesinikkloriidhapet.

Die Head disain ja konfiguratsioon

Matriitsipea kujundab sulapolümeeri rõngakujuliseks kilemulliks. PP puhul erinevad stantsi konstruktsiooninõuded PE-st mitmes olulises aspektis.

PP stantsipeadpeab mahutama polümeeri, millel on suurem sulamisviskoossus ja suurem tundlikkus voolu tasakaalustamatuse suhtes. Peamised disainifunktsioonid hõlmavad järgmist:

Spiraalne stantsi geomeetriaet tagada voolu ühtlane jaotus kogu ümbermõõdul -, mis on PP jaoks kriitiline, sest viskoossuse kõikumised muutuvad otseselt paksuse kõikumiseks

Rangemad huuletolerantsidhallata PP kalduvust sulamismurdumisele suurema läbilaskevõime juures

Kõrgemad stantsi temperatuuridhooldatud täpsete{0}}juhitavate kütteribadega

PE stantsipeadtöötavad madalamal rõhul kui PP-stantsipead, et tagada võrreldav läbilaskevõime, kuna PE-sulatel on madalam viskoossus. Eelkõige LDPE stantsi konstruktsioon võib olla lihtsam, kuna LDPE-l on suurepärane sulamistugevus ja see andestab väiksemad voolutasakaaluhäired paremini kui PP.

PVC stantsipeadvajavad korrosioonikindlaid{0}}materjale (sageli kroomitud või nikeldatud voolupinnad), et happerünnakule vastu seista. Neil on ka voolujooneline sisegeomeetria ilma surnud punktideta, kus materjal võib seiskuda ja laguneda.

Jahutussüsteemi nõuded

Siin muutuvad erinevused PP- ja PE-masinate vahel kõige dramaatilisemaks - ja paljud töötlemisprobleemid tekivad siis, kui operaatorid proovivad käivitada PP-d PE jaoks konfigureeritud masinas.

See tekitab suure probleemi. PP-kile peab kiiresti ja ühtlaselt jahtuma, et piisavalt selge välja näha. Kuid PP-l on kõrgem töötlemistemperatuur. Ja kuumsulanud plasti ja jaheda õhu temperatuuride erinevus on väga suur. Neid vajadusi on tavalistel PE-jahutussüsteemidel raske täita.

See tekitab märkimisväärse väljakutse: vastuvõetava selguse saavutamiseks tuleb PP-kilet kiiresti ja ühtlaselt jahutada, kuid polümeeri kõrgem töötlemistemperatuur ning suurem temperatuuride erinevus sulatise ja ümbritseva õhu vahel loovad nõudmised, mida standardsete PE-jahutussüsteemidega on raske täita.

PP puhutud kile masinadadresseerige seda:

Suure -mahuga jahutusõhurõngad- tagab suurema õhuhulga suurema kiirusega kui tavalised PE õhurõngad, et saavutada suurema temperatuuri erinevuse kiirem jahutamine

Kahe-huule või mitme-tsooni õhurõngad- võimaldab täpselt juhtida jahutusõhu väljastamist, et stabiliseerida mull ning saavutada ühtlane kile paksus ja optilised omadused

Pikemad jahutustornid(suurem külmumisjoone kõrgus) -, kuna PP vajab täielikuks tahkumiseks rohkem kaugust matriitsi kohal kui LDPE

PE puhutud kile masinad, eriti LDPE puhul, töötavad vähem nõudlike jahutusnõuetega. LDPE kristalliseerub kiiresti ja talub laiemat valikut jahutustingimusi, tagades samal ajal vastuvõetava kilekvaliteedi. Tavalised üksikud -huule õhurõngad ja tagasihoidlik jahutusõhu maht on tavaliselt piisavad.

HDPEon huvitav võrdluspunkt. Sarnaselt PP-le on ka HDPE-l suhteliselt järsk sulamisüleminek ja see nõuab tõhusat jahutamist, kuid HDPE-kile on tavaliselt läbipaistmatu, sõltumata jahutuskiirusest (oma väga kristalse olemuse tõttu), seega ei ole PP töötlemist raskendav optiline tundlikkus oluline tegur.

PVCnõuab veel teist lähenemist. PVC-sulamit tuleb jahutada suhteliselt kiiresti, kuid peamine jahutusülesanne on tegelikult hallata kuumuse kogunemist matriitsis ja adapteris, et vältida kile optiliste omaduste optimeerimist -.

Sulamistugevus ja mulli stabiilsus

Matriitsi kohal oleva sula plastmulli stabiilsus on puhutud kile tootmisel üks peamisi protsessi parameetreid ja see erineb polümeeride vahel oluliselt.

PP sulamistugevuson oluliselt madalam kui LDPE sulamistugevus samaväärsetel töötlemistemperatuuridel. See tähendab, et PP-kile mull on ebastabiilsem - ebapiisava jahutuse või ekstrusioonikiiruse kõikumiste korral vajub, laperdab või vajub kokku kergemini.

Selle kompenseerimiseks sisaldavad PP puhutud kilemasinad tavaliselt:

Mullipuuri juhikud(sisemine ja/või väline), mis füüsiliselt stabiliseerivad laienevat mulli

Puhastamissuhte-(BUR) hoolikas juhtimine- PP-d töödeldakse tavaliselt madalamate BUR-idega kui LDPE-d, et säilitada mullide stabiilsus

Sisemised mulljahutussüsteemid (IBC).kõrgema -spetsifikatsiooniga PP masinatel - siseõhu asendamine kontrollitud-temperatuuriga õhuringlusega, et parandada samaaegselt nii jahutuskiirust kui ka mullide stabiilsust

LDPE, seevastu on suurepärase sulamistugevusega. Klassikaline puhutud kilemull LDPE-liinil on suurepäraselt stabiilne ja andestav - talub suuremaid protsessikõikumisi ilma kokku kukkumata, mistõttu oli LDPE ajalooliselt domineeriv puhutud kilepolümeer.

LLDPEmillel on madalam sulamistugevus kui LDPE, vaatamata sellele, et see on keemiliselt sarnane, ja LLDPE-kilemasinad jagavad mõningaid PP-liinide mullide stabiilsuse haldamise nõudeid, kuigi vähem ranged.

Veo{0}}Välja- ja kerimissüsteemid

Pärast seda, kui kile on kokkupandava raami juures jahutatud ja lamestatud, läbib see niprullid ja keritakse rullideks. PP omadused mõjutavad ka siinseid nõudeid.

PP kileon tavatingimustes madalam hõõrdetegur (COF) kui PE-kilel, mis tähendab, et see libiseb kergemini -, mis on paljudes rakendustes soovitav omadus, kuid see nõuab niprulli ja mähissüsteemi konstruktsioone, mis arvestavad kile võimaliku libisemisega.

PP kileon ka suurem kalduvus staatilise laengu tekkele kui paljudel PE klassidel, eriti madala{0}}niiskusega keskkondades. Staatiline põhjustab kilekihtide kleepumist üksteise ja seadme pindade külge, põhjustades käsitsemisprobleeme. PP-kileliinid sisaldavad sageli staatilist eemaldamisseadet (ioniseerivad vardad) väljaveo-{3}}eemaldamis- ja kerimisfaasis.

PVC kilemähkimine nõuab hoolikat tähelepanu, et vältida blokeerimist (külgnevate kilekihtide kokkukleepumist), mida juhitakse kile koostises olevate sobivate lisandipakettide ja kontrollitud mähise pingega.

Lisandite ja koostise kaalutlused

Polümeerkoostises sisalduvad lisandid mõjutavad masina konstruktsiooninõudeid erineval viisil.

PP puhutud kile koostisedtavaliselt sisaldab:

Tuuma tekitavad ained- kristalliseerumise kiirendamiseks ja optilise selguse parandamiseks, kompenseerides osaliselt PP loomulikult aeglast kristalliseerumist

Selgitavad ained- rakenduste jaoks, mis nõuavad erakordset läbipaistvust

Blokeerumisvastased ja libisemisvastased ained- filmi-üle-filmi ja kilede- ja-seadmete hõõrdumise haldamiseks

Antioksüdandid- PP on termilise oksüdatiivse lagunemise suhtes vastuvõtlikum kui PE, seega on antioksüdantide pakendid olulised sulandi kvaliteedi säilitamiseks ekstruuderis

PE preparaadidvajavad tavaliselt vähem agressiivset antioksüdantset kaitset kui PP, kuid võivad sõltuvalt kasutusnõuetest sisaldada libisemis- ja blokeerimisvastaseid lisandeid.

PVC preparaadidnõuavad kuumustabilisaatoreid - tavaliste puhutud kilepolümeeride hulgas ainulaadne nõue -, et vältida lagunemist töötlemise ajal. Spetsiifiline stabilisaatori keemia (kaltsium-tsink, orgaaniline tina või plii-põhineb vanematel koostistel) mõjutab nii kile töötlemiskäitumist kui ka keskkonnaprofiili.

Võrdlev kokkuvõtlik tabel

Korduma kippuvad küsimused

K: Kas PE-puhutud kilemasinat saab muuta PP-ga töötamiseks?

V: Põhimõtteliselt on võimalikud mõned modifikatsioonid - täiustatud küttekehad, suurem-mahuga jahutusõhurõngas, reguleeritud kruvi. Praktikas muudab vajaliku modifikatsiooni sügavuse sageli säästlikumaks investeerida otstarbekohaselt-konfigureeritud PP-seadmetesse, eriti kui PP on tavaline tootmismaterjal, mitte juhuslik.

K: Miks on PP-kilet raskem saavutada puhutud kilega võrreldes valatud kilega?

A:PP-l on madal sulamistugevus ja see kristalliseerub aeglaselt. Seetõttu on puhutud kile jaoks raske mulli ühtlasena hoida ning kiiresti ja ühtlaselt jahutada. Valatud kile ekstrusioon toimib erinevalt. Sulanud plastik kukutatakse külma rulli peale. See võimaldab palju kiiremat ja kontrollitavamat jahutamist. Seetõttu näeb valatud PP-kile tavaliselt selgem välja kui puhutud PP-kile. Puhutud PP-kile vajab täiustatud jahutussüsteeme, et saavutada valatud kile optiline kvaliteet.

K: Milline puhumissuhe{0}} on tüüpiline PP puhutud kile jaoks?

V: PP-d töödeldakse tavaliselt puhumissuhtega (BUR) 2:1 kuni 3:1, mis on madalam kui LDPE puhul tavaline 3:1 kuni 4:1. Alumine BUR aitab säilitada mullide stabiilsust, arvestades PP piiratud sulamistugevust.

K: Kas PP puhutud kile on taaskasutatav?V: Jah. PP puhutud kile on polüpropüleenkile ringlussevõtu voogudes taaskasutatav. See ei ühildu polüetüleeni ringlussevõtu voogudega, seega on materjali eraldamine oluline. Kuna mono-materjalist pakendamise eeskirjad laienevad erinevatel turgudel, on ühe-polümeerse PP-kile ringlussevõetavus üha enam viidatud eeliseks.

K: Millised on peamised rakendused, kus PP puhutud kilet eelistatakse PE-kile?
V: PP puhutud kile sobib suure jäikuse, temperatuurikindluse ja hea niiskustõkkega. Levinud kasutusalad on suunatud pakkekiled (pärast venitamist), tekstiil- ja rõivakotid, toidupakendid, mis nõuavad mikrolaineahjuga ühilduvust, ja olulise jäikusega tööstuslikud pakendid. Polüetüleenkiled on endiselt esimene valik venituspakendite, põllumajanduskilede ja painduvate pakendite jaoks, mille eelisteks on madala temperatuuri omadused ja vastupidavus.

K: Kas sama masin saab kruvivahetusega töötada nii PP kui ka PE?

A:Mõned masinad on valmistatud töötama erinevate materjalidega. Saate muuta kruvi ja seadistusi erinevate plastide jaoks. Kuid PP ja PE vajavad erinevaid töötlemistingimusi. Nii et kui kasutate mõlema jaoks ühte masinat, ei ole kile kvaliteet nii hea kui ainult ühe plasti jaoks valmistatud masinal. Kui teete mõlemat tüüpi kilesid palju, on tavaliselt parem, kui mõlema jaoks on üks masin. See annab teile parema filmikvaliteedi ja paremad üldkulud.

Viimased mõtted

Erinevused PP puhumiskile masina ja PE või PVC jaoks mõeldud masinate vahel ulatuvad palju kaugemale temperatuuri seadistustest. Need peegeldavad põhimõttelisi erinevusi polümeeri füüsikas - selles, kuidas iga materjal sulab, voolab, kristalliseerub ning reageerib masina sees valitsevatele mehaanilistele ja termilistele tingimustele.

Vale polümeeri töötamine valel masinal on üks levinumaid kilekvaliteediprobleemide ja tootmise ebaefektiivsuse allikaid paindlike pakenditehastes. Nende tehniliste erinevuste mõistmine aitab inseneridel, tootmisjuhtidel ja seadmete ostjatel teha paremaid otsuseid - olenemata sellest, kas see tähendab uue tootesarja jaoks õige masina valimist, olemasoleva protsessi tõrkeotsingut või hindamist, kas kavandatav materjalivahetus nõuab seadmete muutmist.

Põhimõtted pole keerulised, kui mõistate, mida iga disainifunktsioon kompenseerib. Ja kui näete loogikat, ei tundu masinate erinevused meelevaldsed ja muutuvad täiesti mõistlikuks.