Uvod v poliolefine in ekstruzijo filmov
Poliolefini, razred makromolekularnih materialov, sintetiziranih iz olefinskih monomerov, kot sta etilen in propilen, so najpogosteje proizvedene in uporabljene plastike po vsem svetu. Njihova razširjenost izhaja iz izjemne kombinacije lastnosti, vključno z nizkimi stroški, odlično predelovalnostjo, izjemno kemijsko stabilnostjo in prilagodljivimi fizikalnimi lastnostmi. Med različnimi aplikacijami poliolefinov imajo folijski izdelki najpomembnejše mesto, saj opravljajo ključne funkcije pri embalaži za živila, kmetijskih prevlekah, industrijski embalaži, medicinskih in higienskih izdelkih ter vsakdanjem potrošnem blagu. Najpogostejše poliolefinske smole, ki se uporabljajo za proizvodnjo folij, vključujejo polietilen (PE) – ki vključuje linearni polietilen nizke gostote (LLDPE), polietilen nizke gostote (LDPE) in polietilen visoke gostote (HDPE) – in polipropilen (PP).
Proizvodnja poliolefinskih folij se v prvi vrsti opira na tehnologijo ekstrudiranja, pri čemer sta glavna procesa ekstruzija pihane folije in ekstruzija lite folije.
1. Postopek ekstrudiranja pihane folije
Ekstruzija pihane folije je ena najpogostejših metod za proizvodnjo poliolefinskih folij. Osnovno načelo vključuje ekstrudiranje staljenega polimera navpično navzgor skozi obročasto matrico, pri čemer se oblikuje tankostenski cevasti kos. Nato se v notranjost tega kosa vnese stisnjen zrak, zaradi česar se napihne v mehurček s premerom, ki je bistveno večji od premera matrice. Ko se mehurček dvigne, ga zunanji zračni obroč prisilno ohladi in strdi. Ohlajen mehurček se nato z nizom stiskalnih valjev (pogosto prek zložljivega okvirja ali A-okvirja) zruši in nato potegne z vlečnimi valji, preden se navije na zvitek. Postopek pihane folije običajno daje folije z dvoosno orientacijo, kar pomeni, da kažejo dobro ravnovesje mehanskih lastnosti tako v smeri stroja (MD) kot v prečni smeri (TD), kot so natezna trdnost, odpornost na trganje in udarna trdnost. Debelino folije in mehanske lastnosti je mogoče nadzorovati z nastavitvijo razmerja napihovanja (BUR – razmerje med premerom mehurčka in premerom matrice) in razmerja izvlečenja (DDR – razmerje med hitrostjo navijanja in hitrostjo ekstrudiranja).
2. Postopek ekstrudiranja litega filma
Ekstruzija litih folij je še en pomemben proizvodni postopek za poliolefinske folije, še posebej primeren za izdelavo folij, ki zahtevajo vrhunske optične lastnosti (npr. visoka prozornost, visok sijaj) in odlična enakomernost debeline. Pri tem postopku se staljeni polimer vodoravno ekstrudira skozi ravno T-matico z režami, pri čemer se tvori enakomerna staljena mreža. Ta mreža se nato hitro vleče na površino enega ali več visokohitrostnih, notranje hlajenih hladilnih valjev. Talina se ob stiku s površino hladnega valja hitro strdi. Lite folije imajo običajno odlične optične lastnosti, mehak otip in dobro toplotno tesnjenje. Natančen nadzor nad režo med ustnicami matrice, temperaturo hladilnega valja in hitrostjo vrtenja omogoča natančno regulacijo debeline folije in kakovosti površine.
6 največjih izzivov pri ekstrudiranju poliolefinske folije
Kljub zrelosti tehnologije ekstrudiranja se proizvajalci v praktični proizvodnji poliolefinskih folij pogosto srečujejo z vrsto težav pri obdelavi, zlasti pri prizadevanjih za visoko produktivnost, učinkovitost, tanjše debeline in pri uporabi novih visokozmogljivih smol. Te težave ne vplivajo le na stabilnost proizvodnje, temveč neposredno vplivajo tudi na kakovost in stroške končnega izdelka. Ključni izzivi vključujejo:
1. Zlom taline (morska koža): To je ena najpogostejših napak pri ekstrudiranju poliolefinske folije. Makroskopsko se kaže kot periodično prečno valovanje ali nepravilno hrapava površina na foliji ali v hujših primerih kot bolj izrazita popačenja. Zlom taline se pojavi predvsem, ko strižna hitrost polimerne taline, ki izstopa iz matrice, preseže kritično vrednost, kar povzroči nihanja med steno matrice in talino v razsutem stanju, ali ko ekstenzijska napetost na izhodu iz matrice preseže trdnost taline. Ta napaka močno poslabša optične lastnosti folije (prozornost, sijaj), gladkost površine in lahko poslabša tudi njene mehanske in pregradne lastnosti.
2. Nabiranje sline na orodju/nabiranje na orodju: To se nanaša na postopno kopičenje produktov razgradnje polimerov, nizkomolekularnih frakcij, slabo dispergiranih dodatkov (npr. pigmentov, antistatičnih sredstev, sredstev za lajšanje drsenja) ali gelov iz smole na robovih ustja orodja ali v votlini orodja. Te usedline se lahko med proizvodnjo odlepijo, onesnažijo površino filma in povzročijo napake, kot so geli, proge ali praske, kar vpliva na videz in kakovost izdelka. V hujših primerih lahko nabiranje na orodju blokira izhod orodja, kar povzroči spremembe v debelini, trganje filma in na koncu povzroči zaustavitev proizvodne linije zaradi čiščenja orodja, kar povzroči znatne izgube učinkovitosti proizvodnje in izgubo surovin.
3. Visok tlak ekstrudiranja in nihanje: Pod določenimi pogoji, zlasti pri obdelavi visokoviskoznih smol ali uporabi manjših rež med matricami, lahko tlak v ekstruzijskem sistemu (zlasti na glavi ekstruderja in matrico) postane pretirano visok. Visok tlak ne le poveča porabo energije, temveč predstavlja tudi tveganje za dolgo življenjsko dobo opreme (npr. polža, valja, matrice) in varnost. Poleg tega nestabilna nihanja tlaka ekstrudiranja neposredno povzročajo spremembe v izhodu taline, kar vodi do neenakomerne debeline filma.
4. Omejena prepustnost: Da bi preprečili ali ublažili težave, kot so lom taline in nabiranje oblog na matriki, so proizvajalci pogosto prisiljeni zmanjšati hitrost vijaka ekstruderja, s čimer omejijo proizvodnjo proizvodne linije. To neposredno vpliva na učinkovitost proizvodnje in stroške izdelave na enoto izdelka, zaradi česar je težko zadovoljiti povpraševanje trga po filmih velikega obsega in nizkih stroških.
5. Težave pri nadzoru debeline: Nestabilnost toka taline, neenakomerna porazdelitev temperature po kalupu in nabiranje oblog na kalupu lahko prispevajo k spremembam debeline filma, tako prečno kot vzdolžno. To vpliva na nadaljnjo obdelavo filma in njegove končne uporabne lastnosti.
6. Težavna menjava smole: Pri menjavi različnih vrst ali razredov poliolefinskih smol ali pri menjavi barvnih masterbatchev je preostanek materiala iz prejšnjega procesa pogosto težko popolnoma odstraniti iz ekstruderja in matrice. To vodi do mešanja starih in novih materialov, nastajanja prehodnega materiala, podaljševanja časov menjave in povečanja stopnje odpadkov.
Ti pogosti izzivi pri predelavi omejujejo prizadevanja proizvajalcev poliolefinskih folij za izboljšanje kakovosti izdelkov in učinkovitosti proizvodnje ter predstavljajo ovire za sprejemanje novih materialov in naprednih tehnik predelave. Zato je iskanje učinkovitih rešitev za premagovanje teh izzivov ključnega pomena za trajnostni in zdrav razvoj celotne industrije ekstrudiranja poliolefinskih folij.
Pomožna sredstva za predelavo polimerov (PPA) so funkcionalni dodatki, katerih osrednja vrednost je v izboljšanju reološkega obnašanja polimernih talin med ekstrudiranjem in spreminjanju njihove interakcije s površinami opreme, s čimer premagajo vrsto težav pri predelavi ter izboljšajo učinkovitost proizvodnje in kakovost izdelkov.
1. PPA na osnovi fluoropolimerov
Kemijska struktura in značilnosti: To je trenutno najbolj razširjen, tehnološko zrel in dokazano učinkovit razred PPA. Običajno so homopolimeri ali kopolimeri na osnovi fluoroolefinskih monomerov, kot so viniliden fluorid (VDF), heksafluoropropilen (HFP) in tetrafluoroetilen (TFE), pri čemer so fluoroelastomeri najbolj reprezentativni. Molekularne verige teh PPA so bogate z visokoenergijskimi vezmi CF z nizko polarnostjo, ki jim dajejo edinstvene fizikalno-kemijske lastnosti: izjemno nizko površinsko energijo (podobno kot politetrafluoroetilen/teflon®), odlično toplotno stabilnost in kemijsko inertnost. Ključno je, da fluoropolimerni PPA na splošno kažejo slabo združljivost z nepolarnimi poliolefinskimi matricami (kot sta PE, PP). Ta nezdružljivost je ključni predpogoj za njihovo učinkovito migracijo na kovinske površine matrice, kjer tvorijo dinamično mazalno prevleko.
Reprezentativni izdelki: Med vodilnimi blagovnimi znamkami na svetovnem trgu fluoropolimernih PPA sta serija Viton™ FreeFlow™ podjetja Chemours in serija Dynamar™ podjetja 3M, ki imata znaten tržni delež. Poleg tega se nekatere vrste fluoropolimerov podjetij Arkema (serija Kynar®) in Solvay (Tecnoflon®) uporabljajo kot ali so ključne sestavine v formulacijah PPA.
2. Pomožna tehnološka sredstva na osnovi silikona (PPA)
Kemijska struktura in značilnosti: Glavne aktivne sestavine v tem razredu PPA so polisiloksani, ki jih običajno imenujemo silikoni. Ogrodje polisiloksana je sestavljeno iz izmeničnih atomov silicija in kisika (-Si-O-), na atome silicija pa so vezane organske skupine (običajno metil). Ta edinstvena molekularna struktura daje silikonskim materialom zelo nizko površinsko napetost, odlično toplotno stabilnost, dobro fleksibilnost in nelepljive lastnosti do številnih snovi. Podobno kot fluoropolimerni PPA tudi PPA na osnovi silikona delujejo tako, da se premikajo na kovinske površine procesne opreme in tvorijo mazalno plast.
Značilnosti uporabe: Čeprav fluoropolimerni PPA prevladujejo v sektorju ekstruzije poliolefinskih folij, lahko PPA na osnovi silikona kažejo edinstvene prednosti ali ustvarjajo sinergijske učinke, če se uporabljajo v specifičnih scenarijih uporabe ali v povezavi s posebnimi sistemi smol. Na primer, lahko se upoštevajo za aplikacije, ki zahtevajo izjemno nizke koeficiente trenja ali kjer so za končni izdelek zaželene specifične površinske lastnosti.
Se soočate s prepovedmi fluoropolimerov ali izzivi pri dobavi PTFE?
Rešite izzive ekstrudiranja poliolefinske folije z rešitvami PPA brez PFAS-SILIKE-ovi dodatki iz polimerov brez fluora
SILIKE s svojimi izdelki serije SILIMER uporablja proaktiven pristop in ponuja inovativnePomožna sredstva za predelavo polimerov (PPA) brez PFAS). Ta celovita linija izdelkov vsebuje 100 % čiste PPA brez PFAS,polimerni dodatki PPA brez fluorainPPA masterbatche brez PFAS in fluora.Ododprava potrebe po dodatkih fluoraTa procesna sredstva znatno izboljšajo proizvodni proces za LLDPE, LDPE, HDPE, mLLDPE, PP in različne postopke ekstrudiranja poliolefinskih folij. Ustrezajo najnovejšim okoljskim predpisom, hkrati pa povečujejo učinkovitost proizvodnje, zmanjšujejo izpade in izboljšujejo splošno kakovost izdelkov. SILIKE-ovi PPA brez PFAS prinašajo prednosti končnemu izdelku, vključno z odpravo lomljenja taline (morska koža), izboljšano gladkostjo in vrhunsko kakovostjo površine.
Če se soočate z vplivom prepovedi fluoropolimerov ali pomanjkanja PTFE v vaših procesih ekstrudiranja polimerov, vam SILIKE ponujaalternative fluoropolimernim PPA/PTFE, Dodatki brez PFAS za proizvodnjo filmovki so prilagojeni vašim potrebam, brez potrebnih sprememb procesov.
Čas objave: 15. maj 2025
