Uudised

Sissejuhatus polüolefiinide ja kileekstrusiooni juurde

Polüolefiinid, mis on olefiinmonomeeridest, näiteks etüleenist ja propüleenist, sünteesitud makromolekulaarsete materjalide klass, on maailmas enimtoodetud ja kasutatavad plastid. Nende levimus tuleneb erakordsest omaduste kombinatsioonist, sealhulgas madal hind, suurepärane töödeldavus, silmapaistev keemiline stabiilsus ja kohandatavad füüsikalised omadused. Polüolefiinide mitmekesiste rakenduste hulgas on kiletoodetel esmatähtis positsioon, täites kriitilisi funktsioone toidupakendites, põllumajanduskatetes, tööstuspakendites, meditsiini- ja hügieenitoodetes ning igapäevastes tarbekaupades. Kiletootmises kasutatavate kõige levinumate polüolefiinvaigude hulka kuuluvad polüetüleen (PE) – mis hõlmab lineaarset madaltihedusega polüetüleeni (LLDPE), madaltihedusega polüetüleeni (LDPE) ja kõrgtihedusega polüetüleeni (HDPE) – ja polüpropüleen (PP).

Polüolefiinkilede tootmine tugineb peamiselt ekstrusioonitehnoloogiale, mille kaks põhiprotsessi on puhumis- ja valukile ekstrusioon.

1. Puhutud kile ekstrusiooniprotsess

Kilepuhumise ekstrusioon on üks levinumaid polüolefiinkilede tootmise meetodeid. Põhiprintsiip hõlmab sula polümeeri vertikaalset ülespoole ekstrudeerimist läbi rõngakujulise matriitsi, moodustades õhukeseinalise torukujulise tooriku. Seejärel juhitakse tooriku sisemusse suruõhk, mis paisub mulliks, mille läbimõõt on oluliselt suurem kui matriitsi läbimõõt. Kui mull tõuseb ülespoole, jahutatakse ja tahkestatakse see välise õhurõnga abil. Seejärel surutakse jahutatud mull kokku pressimisrullide komplekti abil (sageli kokkuklapitava raami või A-raami abil) ja seejärel tõmmatakse veorullikute abil enne rullile kerimist. Kilepuhumise protsess annab tavaliselt kahesuunalise orientatsiooniga kilesid, mis tähendab, et neil on hea tasakaal mehaaniliste omaduste vahel nii masina suunas (MD) kui ka põikisuunas (TD), näiteks tõmbetugevus, rebenemiskindlus ja löögitugevus. Kile paksust ja mehaanilisi omadusi saab reguleerida paisumissuhet (BUR – mulli läbimõõdu ja matriitsi läbimõõdu suhe) ja väljatõmbesuhet (DDR – vastuvõtukiiruse ja ekstrusioonikiiruse suhe).

2. Valatud kile ekstrusiooniprotsess

Valatud kile ekstrusioon on veel üks oluline polüolefiinkilede tootmisprotsess, mis sobib eriti hästi selliste kilede tootmiseks, millelt nõutakse suurepäraseid optilisi omadusi (nt suur läbipaistvus, kõrgläige) ja suurepärast paksuse ühtlust. Selles protsessis ekstrudeeritakse sula polümeer horisontaalselt läbi lameda, pilukujulise T-kujulise matriitsi, moodustades ühtlase sulatatud võrgustiku. Seejärel tõmmatakse see võrgustik kiiresti ühe või mitme kiire, sisemiselt jahutatud jahutusrulli pinnale. Sulatatud materjal tahkestub kiiresti kokkupuutel külmrulli pinnaga. Valatud kiledel on üldiselt suurepärased optilised omadused, pehme tunne ja hea kuumtihendatavus. Matriitsi servade vahe, jahutusrulli temperatuuri ja pöörlemiskiiruse täpne kontroll võimaldab kile paksust ja pinnakvaliteeti täpselt reguleerida.

6 peamist polüolefiinkile ekstrusiooni väljakutset

Vaatamata ekstrusioonitehnoloogia küpsusele seisavad tootjad polüolefiinkilede praktilisel tootmisel sageli silmitsi mitmete töötlemisraskustega, eriti suure tootlikkuse, efektiivsuse, õhemate paksuste ja uute kõrgjõudlusega vaikude kasutamisel. Need probleemid mõjutavad mitte ainult tootmise stabiilsust, vaid ka otseselt lõpptoote kvaliteeti ja kulusid. Peamised väljakutsed on järgmised:

1. Sulamispragunemine (hainahk): See on üks levinumaid defekte polüolefiinkile ekstrusioonil. Makroskoopiliselt avaldub see perioodiliste põikisuunaliste lainetuste või ebakorrapärase kareda pinnana kile pinnal või raskematel juhtudel väljendunud moonutustena. Sulamispragunemine tekib peamiselt siis, kui vormist väljuva polümeerisula nihkekiirus ületab kriitilise väärtuse, mis viib vormi seina ja põhisula vaheliste kleepuvate võnkumiste tekkeni, või kui vormi väljumisel tekkiv venivuspinge ületab sulamistugevuse. See defekt kahjustab oluliselt kile optilisi omadusi (selgus, läige) ja pinna siledust ning võib halvendada ka selle mehaanilisi ja barjääriomadusi.

2. Vormi eraldumine / Vormi kogunemine: See viitab polümeeri lagunemissaaduste, madalmolekulaarsete fraktsioonide, halvasti dispergeeritud lisandite (nt pigmendid, antistaatilised ained, libisemist soodustavad ained) või geelide järkjärgulisele kogunemisele vaigust vormi huulte servadele või vormi õõnsusse. Need ladestused võivad tootmise ajal eralduda, saastades kile pinda ja põhjustades defekte, nagu geelid, triibud või kriimustused, mõjutades seeläbi toote välimust ja kvaliteeti. Rasketel juhtudel võib vormi kogunemine blokeerida vormi väljumise, mis viib gabariidi kõikumisteni, kile rebenemiseni ja lõpuks sundides tootmisliini vormi puhastamiseks seiskama, mille tulemuseks on märkimisväärne tootmise efektiivsuse langus ja tooraine raiskamine.

3. Kõrge ekstrusioonirõhk ja selle kõikumine: Teatud tingimustes, eriti kõrge viskoossusega vaikude töötlemisel või väiksemate stantside vahede kasutamisel, võib rõhk ekstrusioonisüsteemis (eriti ekstruuderi pea ja stantsi juures) muutuda liiga kõrgeks. Kõrge rõhk mitte ainult ei suurenda energiatarbimist, vaid ohustab ka seadmete (nt kruvi, silinder, stants) pikaealisust ja ohutust. Lisaks põhjustavad ekstrusioonirõhu ebastabiilsed kõikumised otseselt sulami väljundi kõikumisi, mis viib ebaühtlase kile paksuseni.

4. Piiratud läbilaskevõime: Selliste probleemide nagu sulamispurunemise ja stantside kogunemise vältimiseks või leevendamiseks on tootjad sageli sunnitud vähendama ekstruuderi kruvi kiirust, piirates seeläbi tootmisliini toodangut. See mõjutab otseselt tootmise efektiivsust ja tootmiskulusid tooteühiku kohta, mistõttu on raske rahuldada turu nõudlust suuremahuliste ja odavate kilede järele.

5. Raskused gabariidi kontrollimisel: Sulavoolu ebastabiilsus, temperatuuri ebaühtlane jaotumine vormi ulatuses ja vormi kogunemine võivad kõik kaasa aidata kile paksuse kõikumistele nii põiki- kui ka pikisuunas. See mõjutab kile edasist töötlemistulemust ja lõppkasutuse omadusi.

6. Raske vaiguvahetus: Erinevat tüüpi või klassi polüolefiinvaikude vahetamisel või värviliste põhisegude vahetamisel on eelmisest tsüklist jäänud materjali ekstruuderist ja stantsist sageli raske täielikult eemaldada. See viib vanade ja uute materjalide segunemiseni, üleminekumaterjali tekkimiseni, vahetusaegade pikenemiseni ja praagimäära suurenemiseni.

Need levinud töötlemisprobleemid piiravad polüolefiinkilede tootjate pingutusi toote kvaliteedi ja tootmise efektiivsuse parandamiseks ning takistavad ka uute materjalide ja täiustatud töötlemistehnikate kasutuselevõttu. Seetõttu on nende probleemide lahendamiseks tõhusate lahenduste leidmine ülioluline kogu polüolefiinkilede ekstrusioonitööstuse jätkusuutliku ja tervisliku arengu jaoks.

Polüolefiinkile ekstrusiooniprotsessi lahendused: polümeeride töötlemisabiained (PPA-d)

Polümeeride töötlemisabiained (PPA-d) on funktsionaalsed lisandid, mille põhiväärtus seisneb polümeerisulade reoloogilise käitumise parandamises ekstrusiooni ajal ja nende interaktsiooni muutmises seadmete pindadega, ületades seeläbi mitmesuguseid töötlemisraskusi ning parandades tootmise efektiivsust ja toote kvaliteeti.

1. Fluoropolümeeridel põhinevad PPA-d

Keemiline struktuur ja omadused: Need on praegu kõige laialdasemalt kasutatav, tehnoloogiliselt küpsem ja tõestatult efektiivne PPA-de klass. Need on tavaliselt homopolümeerid või kopolümeerid, mis põhinevad fluorolefiinmonomeeridel, nagu vinülideenfluoriid (VDF), heksafluoropropüleen (HFP) ja tetrafluoroetüleen (TFE), kusjuures fluorelastomeerid on kõige tüüpilisemad. Nende PPA-de molekulaarahelad on rikkad suure sidemeenergiaga ja madala polaarsusega CF-sidemete poolest, mis annavad ainulaadsed füüsikalis-keemilised omadused: äärmiselt madal pinnaenergia (sarnane polütetrafluoroetüleenile/Teflon®-ile), suurepärane termiline stabiilsus ja keemiline inerts. Oluline on see, et fluoropolümeersed PPA-d on üldiselt halvasti ühilduvad mittepolaarsete polüolefiinmaatriksitega (nagu PE, PP). See kokkusobimatus on peamine eeltingimus nende tõhusaks migreerumiseks matriitsi metallpindadele, kus nad moodustavad dünaamilise määrdekihi.

Tüüpilised tooted: Fluoropolümeeridest PPA-de ülemaailmse turu juhtivate kaubamärkide hulka kuuluvad Chemoursi Viton™ FreeFlow™ seeria ja 3M-i Dynamar™ seeria, millel on märkimisväärne turuosa. Lisaks kasutatakse PPA-de koostistes või nende põhikomponentidena ka teatud Arkema (Kynar® seeria) ja Solvay (Tecnoflon®) fluoropolümeere.

2. Silikoonipõhised töötlemisabiained (PPA-d)

Keemiline struktuur ja omadused: Selle PPA-de klassi peamised aktiivsed komponendid on polüsiloksaanid, mida tavaliselt nimetatakse silikoonideks. Polüsiloksaani selgroog koosneb vahelduvatest räni- ja hapnikuaatomitest (-Si-O-), mille külge on kinnitunud orgaanilised rühmad (tavaliselt metüülrühm). See ainulaadne molekulaarstruktuur annab silikoonmaterjalidele väga madala pindpinevuse, suurepärase termilise stabiilsuse, hea paindlikkuse ja mittenakkuva toime paljude ainetega. Sarnaselt fluoropolümeer-PPA-dega toimivad silikoonpõhised PPA-d nii, et need migreeruvad töötlemisseadmete metallpindadele, moodustades määrdekihi.

Rakendusomadused: Kuigi fluoropolümeer PPA-d domineerivad polüolefiinkilede ekstrusioonisektoris, võivad silikoonil põhinevad PPA-d omada ainulaadseid eeliseid või luua sünergistlikke efekte, kui neid kasutatakse konkreetsetes rakendusolukordades või koos teatud vaigusüsteemidega. Näiteks võib neid kaaluda rakenduste puhul, mis nõuavad äärmiselt madalaid hõõrdetegureid või kus lõpptoote jaoks on soovitavad spetsiifilised pinnaomadused.

Fluoropolümeeride keeldude või PTFE tarneprobleemidega silmitsi seismine?

Lahendage polüolefiinkile ekstrusiooniprobleemid PFAS-vabade PPA-lahendustega-SILIKE'i fluorivabad polümeerlisandid

SILIKE läheneb oma SILIMER-seeria toodetele ennetavalt, pakkudes uuenduslikke lahendusiPFAS-vabad polümeeride töötlemisabiained (PPA-d)). See terviklik tootesari sisaldab 100% puhtaid PFAS-vabasid PPA-sid,Fluorivabad PPA polümeeri lisandidjaPFAS- ja fluorivabad PPA-põhisegud.Kõrvalfluori lisandite vajaduse kaotamineNeed abiained täiustavad oluliselt LLDPE, LDPE, HDPE, mLLDPE, PP ja mitmesuguste polüolefiinkilede ekstrusiooniprotsesside tootmisprotsessi. Need vastavad uusimatele keskkonnanormidele, suurendades samal ajal tootmise efektiivsust, minimeerides seisakuid ja parandades toote üldist kvaliteeti. SILIKE'i PFAS-vabad PPA-d toovad lõpptootele eeliseid, sealhulgas sulamispragunemise (hainaha) tekkimise vältimise, parema sileduse ja suurepärase pinnakvaliteedi.

Kui teil on probleeme fluoropolümeeride keeldude või PTFE puudusega polümeeride ekstrusiooniprotsessides, pakub SILIKEFluoropolümeersete PPA/PTFE alternatiivid, PFAS-vabad lisandid kilede tootmiseksmis on kohandatud teie vajadustele ilma protsesside muutmiseta.