Extrudálással fúvott fólia öntési folyamat és szabályozás

 

 

Különböző típusú és specifikációjú műanyag fóliák előállításához a megfelelő extruder, fúvószerszámfej és segédberendezések kiválasztása mellett a megfelelő formázási módszerek és folyamatkörülmények kiválasztása is szükséges. Csak így működhetnek zökkenőmentesen a műveletek, és biztosíthatók a kiváló minőségű filmek-.

 

 

A fólia vontatási iránya alapján a fúvott fóliák gyártása három típusra osztható: lapos extrudálásos síkfúvás, lapos extrudálásos felfelé fúvás és lapos extrudálásos lefelé fúvás, a legelterjedtebb a lapos extrudálásos felfelé fújás.

 

1. Lapos extrudálási síkfúvás módszer

A lapos extrudálásos síkfúvás eljárás folyamatát az 1-15. ábra mutatja. Ez a módszer egyenes vágófejet használ, és mind a szerszámfejnek, mind a segédberendezéseknek viszonylag egyszerű a szerkezete, ami kényelmessé teszi a berendezés telepítését és üzemeltetését. Az extruder azonban nagy helyet foglal el. A felfelé áramló forró levegő és lefelé irányuló hideg levegő miatt a fóliabuborék felső része lassabb, mint az alsó része. Ha a műanyag nagy sűrűségű, vagy a buborék átmérője nagy, a buborék hajlamos megereszkedni, ami rossz rétegvastagságot és beállítási nehézséget eredményez. Ez a módszer jellemzően 600 mm vagy annál kisebb szélességű PE és PVC fúvott fóliák öntésére alkalmas.

 

 

2. Lapos extrudálásos felfelé fúvási módszer

A lapos extrudálásos felfelé fúvó eljárás folyamatát az 1-16. ábra mutatja. Ez a módszer derékszögű szerszámfejet használ, ahol az anyagkibocsátási irány merőleges az extruder hengerében lévő áramlási irányra. Az extrudált csövet függőlegesen felfelé húzzák, felfújják, préselik és betáplálják a húzógörgőbe. Ennek a módszernek az a fő előnye, hogy a teljes buborékot a hűtött, szívós felső szegmens támogatja, így biztosítva a film stabil tapadását. Sokféle vastagságú és szélességű fóliát tud készíteni (pl. 10 m-t meghaladó átmérővel). Ezenkívül az extruder a talajra van felszerelve, és nincs szükség kezelőfelületre, így kis helyigény mellett is könnyen kezelhető, és viszonylag egyenletes vastagságú filmvastagság széles skáláját teszi lehetővé. A fő hátrányok, hogy a buborék körül a forró levegő felemelkedik, miközben a hideg levegő lesüllyed, ami nem kedvez a hűtésnek; a vágófej 90 fokos hajlítása növeli az anyagáramlási ellenállást, ami anyagbomlást okozhat a hajlításnál; és a gyári magasságnak nagyobbnak kell lennie. Ezenkívül a vágófej és a segédberendezések összetett szerkezetűek.

 

 

3. Lapos extrudálásos lefelé fúvási módszer

A lapos extrudálásos lefelé fúvási módszer szintén derékszögű-szerszámfejet használ, de a csövet függőlegesen lefelé húzzák, amint az 1-17. ábrán látható. A buborék vontatási iránya ellentétes a szerszámfejből kiáramló forró levegővel, ami megkönnyíti a buborék hűtését. Ezenkívül egy vízköpeny használható a buborék közvetlen hűtésére, jelentősen javítva a gyártás hatékonyságát és a film átlátszóságát. Ez a módszer jó hűtést biztosít, és a fóliát a gravitáció lefelé húzza a vonóhengerbe, így kényelmesebb, mint a felfelé fújó módszer. Ezenkívül nagyobb gyártósor-sebességet és nagyobb teljesítményt tesz lehetővé. A teljes buborékot azonban a nem megszilárdult műanyag szegmens támogatja, így vastagabb fóliák vagy nagy tapadási sebességek esetén hajlamos a törésre, különösen a nagyobb sűrűségű műanyagok esetében. Az extrudert magas üzemi platformra kell telepíteni, ami növeli a telepítési költségeket és az üzemeltetési kényelmetlenséget. A vízköpennyel történő gyors hűtés miatt ez a módszer alkalmas alacsony olvadékviszkozitású és nagy kristályosságú gyantákhoz (pl. PP gyanta), és jól átlátszó csomagolófóliák előállítására is használható.

 

 

A fúvott fóliagyártási eljárások közül a lapos extrudálásos felfelé fúvási módszer a leggyakrabban alkalmazott. Az alábbiakban az 1-18. ábrán látható módon ennek a módszernek a gyártási műveleteit ismertetjük.

 

 

1.Fűtés: Melegítse fel az extrudert és a szerszámfejet a kívánt hőmérsékletre fűtőberendezések segítségével, és tartsa fenn a hőmérsékletet egy ideig.

2.Etetés és extrudálás: Ha az extruder és a szerszámfej megfelel a szigetelési követelményeknek, indítsa el az extrudert, és adjon hozzá egy kis mennyiségű műanyagot (port vagy pelletet) a garatba. Kezdetben a csavar alacsony sebességgel forog. Miután az olvadt anyag áthaladt a szerszámfejen és felfújódott buborékká, fokozatosan növelje a csavar sebességét, töltse fel a garatot, és figyelje meg, hogy a buborék körüli extrudálási térfogat egyenletes-e. Ha a buborék ferde vagy egyenetlen vastagságú, állítsa be a környezet hőmérsékletét és a rés szélességét. A gyorsabb kisülésű területeken csökkentse a hőmérsékletet és húzza meg a csavarokat; fordítva, növelje a hőmérsékletet és lazítsa meg a csavarokat.

3. Emelés: Gyűjtse össze a vágófejből kilépő megolvadt anyagot, emelje fel, és engedjen be egy kis levegőt, hogy megakadályozza a tapadást.

4.Etetőhengerek: A felemelt buborékot adagolja a vágógörgőkbe, amelyek a buborékot hajtogatott fóliává nyomják. Ezután a fóliát vezetőgörgőkön keresztül a tekercselő berendezéshez vezetik.

5.Infláció: Miután betáplálta a buborékot a görgőkbe, fújja fel levegővel, és állítsa be a vonóerőt és a felfújási arányt-, hogy a fólia hajtásszélessége és vastagsága megfeleljen a követelményeknek. Mivel a buborékban lévő levegőt a szorítógörgők lezárják, az alig távozik, és állandó nyomást tart fenn a buborékban.

6.Beállítás: A fóliavastagság tűrés korrigálható a szerszámhézag, a hűtőgyűrű helyzetének, a levegőmennyiség és a tapadási sebesség beállításával. A fóliaszélesség tűrése elsősorban a felfújás méretének szabályozásával állítható be.

 

 

1. Formázási hőmérséklet

A hőmérséklet-szabályozás kritikus fontosságú a fúvott fólia folyamatában, amely közvetlenül befolyásolja a termék minőségét. Az olyan hőérzékeny műanyagok- esetében, mint a PVC, a pontos hőmérséklet-szabályozás elengedhetetlen, és a fűtési hőmérséklet és az idő megfelelő összehangolása kulcsfontosságú.

A feldolgozási hőmérséklet úgy van beállítva, hogy az áramlási állapotban az optimális olvadékviszkozitást érje el, biztosítva a minősített termékeket. A különböző nyersanyagok eltérő hőmérsékletet igényelnek; ugyanazon anyag esetében a különböző filmvastagságok eltérő feldolgozási hőmérsékletet igényelnek; és még azonos anyag és vastagság esetén is különböző extruderek eltérő hőmérsékletet igényelhetnek. A vékonyabb fóliák jobb olvadékfolyékonyságot igényelnek, így ugyanazon anyag esetén egy 20 μm-es fólia sokkal magasabb hevítési hőmérsékletet igényel, mint egy 80 μm-es film.

 

A hőmérséklet-szabályozás két módszerre osztható: az egyik fokozatosan növeli a hőmérsékletet az adagoló szakasztól a szerszámig, míg a másik alacsonyan tartja a betáplálási szakasz hőmérsékletét, élesen növeli a kompressziós szakasz hőmérsékletét (az anyag optimális lágyítási hőmérsékletén szabályozva), és csökkenti az adagoló szakaszban az olvadt állapot fenntartása érdekében. A szerszám hőmérsékletének folyékony állapotban kell tartania az anyagot, és lehet, hogy megegyezik a henger véghőmérsékletével, vagy 10–20 fokkal alacsonyabb, mint a csavar hosszának-/átmérőjének arányától függően.

 

Hőérzékeny műanyagok, például PVC esetén a henger hőmérsékletének alacsonyabbnak kell lennie, mint a szerszámfej hőmérséklete, hogy elkerüljük a túlmelegedést és a bomlást a hordóban. Az olyan műanyagok esetében, mint a PE és PP, amelyek kevésbé hajlamosak a túlmelegedésre, a szerszámfej hőmérséklete alacsonyabb lehet, mint a henger hőmérséklete, ami elősegíti a buborékok hűtését és stabilizálását, így javítva a film minőségét.

 

A hőmérséklet-szabályozás összetett, és az anyagtulajdonságok és a feldolgozási feltételek alapos megértését igényli a fűtési hőmérséklet optimalizálása érdekében. Az általánosan használt fúvott fóliák extrudálási hőmérséklet-szabályozási tartományait az 1-5. táblázat mutatja.

 

1-5. táblázat Az extrudálási hőmérséklet szabályozási tartományai az általánosan használt fúvott fóliákhoz

 

Film típusa			Hordó hőmérséklet / fok		Csatlakozó hőmérséklet / fok		Hőmérséklet/fok
PVC (por)	Nagy{0}}sebességű fújás	160 - 175 170 - 185		170 - 180 180 - 190		185 - 190 190 - 195
PE PP			130 - 160 190 - 250		160 - 170 240 - 250		150 - 160 230 - 240
Kompozit film	PE PP	120 - 170 180 - 210		210 - 220 210 - 220		200 200

A henger és a szerszámfej hevítési hőmérséklete jelentősen befolyásolja a formázási és a film tulajdonságait. A túl magas hőmérséklet törékennyé teheti a filmet, különösen csökkentve a hosszirányú szakítószilárdságot. A magas hőmérséklet időszakos keresztirányú rezgéshullámokat is okozhat a buborékban. Ha a hőmérséklet túl alacsony, előfordulhat, hogy a gyanta nem keveredik teljesen össze és nem lágyul, ami szabálytalan anyagáramlást eredményez, ami befolyásolja az egyenletes nyúlást, fényességet és átlátszóságot. Az alacsony feldolgozási hőmérséklet „halszemeket” is okozhat a film felületén, ahol a kristálypontokat évgyűrűszerű minták veszik körül, a kristálypontok körül pedig vékonyabb filmréteg található. Ezenkívül az alacsony hőmérséklet csökkenti a fólia szakadási nyúlását és az ütési szilárdságot.

 

2. Felfújás-arány

A felfúvási arány-nem csak a fólia hajtásszélességét határozza meg, hanem befolyásolja a film különféle tulajdonságait is. Ezért a felfúvási arány-választásánál figyelembe kell venni a hajtás szélességét és a teljesítményt is. A felfújási arányt a műanyag tulajdonságai (pl. molekulatömeg, kristályosság, olvadékfeszültség) is korlátozzák. Az 1-6. táblázat referenciaként felsorolja az optimális felfújási arány tartományokat a különböző típusú és felhasználású fóliákhoz.

 

1. táblázat-6 Optimális felfújási arány tartomány különféle filmekhez

Film típusa	PVC	LDPE	LLDPE	HDPE (ultra{0}}vékony)	PP	PA	Zsugorfólia, sztreccsfólia, tapadófólia
Felfújási arány-	2.0~3.0	2.0~3.0	1.5~2.0	3.0~5.0	0.9~1.5	1.0~1.5	2.0~5.0

 

A nagyobb felfújási arány-javítja a fólia optikai tulajdonságait, mivel az olvadt gyantában a szabálytalan anyagáramlás hosszirányban és keresztirányban is kiterjedhet, így a film simábbá válik. A felfúvási arány-növelése az ütési szilárdságot, a keresztirányú szakítószilárdságot és a keresztirányú szakítószilárdságot is növeli, míg a hosszirányú szakítószilárdság és a szakítószilárdság relatíve csökken. Mindkét irányú szakítószilárdság stabilizálódik, ha a felfújási arány meghaladja a 3-at. A hosszirányú nyúlás csökken a felfújási arány növekedésével, míg a keresztirányú nyúlás viszonylag stabil marad, és csak akkor növekszik, ha a szerszám gyűrű alakú rése kiszélesedik.

 

3. Tapadási arány

Ha a vonóerőt növeljük (nagyobb vontatási arány), a szerszámból kilépő szabálytalan anyagáramlás nem tud teljesen ellazulni a lehűlés és megszilárdulás előtt, ami rossz optikai tulajdonságokat eredményez. Még az extrudálási sebesség növelése sem akadályozza meg a film átlátszóságának csökkenését. Állandó extrudálási sebesség mellett a vonóerő növelése felborítja a hosszanti és keresztirányú szilárdság egyensúlyát, növeli a hosszirányú szilárdságot, miközben csökkenti a keresztirányú szilárdságot.

 

A felfújási arány- és a vontatási arány a keresztirányú tágulás, illetve a hosszirányú nyújtás többszörösét jelenti. Ha mindkettőt növeljük, a film vastagsága csökken, miközben a hajtás szélessége nő, és fordítva. Így a felfújási arány és a tapadási arány kritikus paraméterek, amelyek meghatározzák a fólia végső méreteit és tulajdonságait.

 

4. Filmhűtés

A hűtés kritikus fontosságú a fúvott fóliagyártás során, és a hűtés mértéke jelentősen befolyásolja a termék minőségét. A buborék utazási ideje a szerszámtól a vonógörgőkig általában több mint 1 perc (legfeljebb 2,5 perc). Ezen a rövid időn belül a buborékot le kell hűteni és megszilárdulni; különben a buborék összetapadhat a vonógörgők nyomása alatt, ami befolyásolja a film minőségét.

 

A fújás közbeni hűtési sebesség befolyásolja a buborék alakját, ahogy az 1-19. ábrán látható. Az 1-19a ábra a buborék alakját mutatja lassabb hűtési sebességgel. A tényleges gyártás során ez a forma akkor alakul ki, ha a hűtőgyűrű alacsonyabban van elhelyezve, a levegő mennyisége kicsi, és a hűtőgyűrűben a levegő hőmérséklete nem túl alacsony. Az 1-19b. ábra a buborék alakját mutatja, amikor a fólia közvetlenül a szerszámfej elhagyása után lehűl. A tényleges gyártás során ez a forma akkor alakul ki, ha a hűtőgyűrű alacsony, a levegő mennyisége nagy és a levegő hőmérséklete nagyon alacsony. Az 1-19c. ábra a buborék alakját mutatja, amikor a fóliát a szerszámfejtől bizonyos távolságra gyorsan lehűtik. A tényleges gyártás során ez a forma akkor alakul ki, ha a hűtőgyűrű magasabban van elhelyezve, a levegő mennyisége nagy és a levegő hőmérséklete nagyon alacsony.

 

 

 

A fúvott fóliagyártásban előforduló gyakori kóros jelenségeket, azok okait és megoldásait az 1-7. táblázat tartalmazza.

1-7. táblázat Gyakori abnormális jelenségek, okok és megoldások a fúvott fóliagyártás során

 

Rendellenes jelenség	Okai	Megoldások
Nehéz film tapadás	1. A vágófej hőmérséklete túl magas vagy túl alacsony 2. Nagy vastagságváltozás az egyik oldalon 3. Piszkos nyersanyag sok égési folttal	1. Állítsa be a vágófej hőmérsékletét 2. Állítsa be a filmvastagságot az egyenletesség érdekében 3. Cserélje ki az alapanyagot, tisztítsa meg a vágófejet és a csavart
Film Breakage	1. A vágófej hőmérséklete túl magas vagy túl alacsony 2. Szennyeződések vagy lebomlott anyagok az olvadékban 3. Eltömődött szűrő vagy matrica 4. Túlzott vonóerő 5. Egyenetlen filmvastagság vagy túlzott felfújási arány-	1. Állítsa be a vágófej hőmérsékletét 2. Tisztítsa meg a szerszámot vagy cserélje ki a gyantát 3. Cserélje ki a szűrőt, tisztítsa meg a szerszámot 4. Csökkentse a vontatási sebességet 5. Állítsa be a fóliavastagságot, csökkentse a felfújási arányt-
Ferde buborék	1. A géptest vagy a szerszám hőmérséklete túl magas 2. A csatlakozó hőmérséklete túl magas 3. Egyenetlen filmvastagság	1. Csökkentse a géptest vagy a szerszám hőmérsékletét 2. Alacsonyabb csatlakozó hőmérséklet 3. Állítsa be a filmvastagságot egyenletesre
Egyenetlen filmvastagság	1. Egyenetlen szerszámhézag 2. Magforma deformációja 3. Egyenetlen vágófej hőmérséklet 4. Túlzott felfújási arány- 5. Egyenetlen hűtés 6. Instabil sűrített levegő	1. Állítsa be a szerszámhézagot 2. Cserélje ki a magformát 3. Vizsgálja meg a vágófej fűtőgyűrűjét 4. Csökkentse a felfújási arányt- 5. Állítsa be a hűtőlevegő mennyiségét az egyenletesség érdekében 6. Ellenőrizze a légkompresszort
Film ráncosodás	1. Egyenetlen rétegvastagság, ráncok a vékony területeken 2. Elégtelen vagy egyenetlen hűtés 3. A halszálkás lemez vagy a vágófejes vonógörgők hibás beállítása 4. Túlzott halszálkás lemezszög 5. Egyenetlen vonógörgőnyomás 6. Inkonzisztens tekercsfeszültség 7. Túlzott felfújási arány-, szabálytalan buborékforma 8. Környezeti levegő hatása	1. Állítsa be a filmvastagságot az egyenletesség érdekében 2. Növelje a hűtést vagy csökkentse a gyártási sebességet 3. Helyes középvonal-igazítás 4. Csökkentse a halszálka lemez szögét 5. Állítsa be a vonógörgőket 6. Állítsa be a tekercshengereket 7. Csökkentse a felfújási arányt- vagy cserélje ki a szerszámot, állítsa be a buborék alakját 8. Stabilizálja a környezeti légáramlást
Gyenge átláthatóság	1. Alacsony lágyítási hőmérséklet 2. Nem elegendő a fagyasztóvonal magassága 3. Túlzott vonóerő 4. Kis felfúvás-arány	1. Növelje a formázási hőmérsékletet 2. Emelje meg a fagyasztóvonal magasságát 3. Csökkentse a vontatási sebességet 4. Növelje a felfújási arányt-
A filmfelület virágzása	1. Alacsony a géptest vagy a szerszám hőmérséklete 2. Túl nagy csavarsebesség 3. A csavar hőmérséklete túl magas vagy túl alacsony 4. Helytelen megfogalmazás	1. Növelje a géptest vagy a szerszám hőmérsékletét 2. Csökkentse a csavar sebességét 3. Állítsa be csavarral a hűtőközeg áramlását 4. A megfogalmazás javítása
Szennyeződések vagy égési foltok a film felületén	1. Szennyeződések a nyersanyagban 2. Törött szűrőszűrő 3. Gyanta bomlás 4. Egyenetlen keveredés	1. Szita alapanyag 2. Cserélje ki a szűrőszűrőt 3. Tisztítsa meg a vágófejet 4. Szigorúan ellenőrizni kell a dagasztási és lágyítási folyamatot
Buborékok a film felületén	Nedves alapanyag	Száraz alapanyag
Lyukak vagy könnyek a filmben	1. Szennyeződések a nyersanyagban 2. Eltömődött vagy törött szűrőképernyő 3. Túlzott felfújási arány- 4. Túlzott tapadási arány 5. Blokkolt kocka 6. Idegen tárgyak a hűtőlemezen vagy a görgőkön, amelyek megkarcolják a filmet	1. Cserélje ki az alapanyagot 2. Tisztítsa meg vagy cserélje ki a szűrőszűrőt 3. Állítsa be a felfújási arányt- 4. Csökkentse a tapadási arányt 5. Tiszta szerszám 6. Tisztítsa meg a halszálkás lemez vagy a vezetőgörgő felületeit
Vízjelek vagy felhősödés a film felületén	1. Alacsony extruder henger hőmérséklet 2. Alacsony szerszámhőmérséklet 3. Túl nagy csavarsebesség 4. Túl nagy szűrőlyukakat vagy nem elegendő réteget 5. Nem megfelelő alapanyag-választás	1. Növelje a hordó hőmérsékletét 2. Növelje a szerszám hőmérsékletét 3. Csökkentse a csavar sebességét 4. Cserélje ki finomabb szűrőszitára, vagy adjon hozzá rétegeket 5. Válassza ki a megfelelő alapanyagot
Halszemek vagy kemény blokkok a film felületén	1. Alacsony extruder hőmérséklet 2. Szennyeződés más gyantákkal 3. A nyersanyag alacsony olvadékáramlási sebessége 4. Rossz csavaros lágyítás	1. Növelje az extrudálási hőmérsékletet 2. Cserélje ki a nyersanyagot vagy távolítsa el a szennyezett gyantát 3. Használjon megfelelő alapanyagot 4. Cserélje ki a minősített csavart
Nyilvánvaló varrásvonal jelek	1. A szerszám vagy a csatlakozó túl magas hőmérséklete 2. Anyagbomlás a magrúd söntnél	1. Csökkentse a szerszám vagy a csatlakozó hőmérsékletét 2. Távolítsa el a magrúd és tisztítsa meg
Ragadós fólia (rossz nyitás)	1. Túl magas fröccsöntési hőmérséklet 2. Elégtelen hűtés 3. Túlzott vonóerő 4. Túlzott réshengernyomás 5. Nem megfelelő összetétel (nincs elegendő nyitóanyag)	1. Alacsonyabb hőmérséklet, különösen a szerszám hőmérséklete 2. Fokozza a hűtést 3. Csökkentse a vontatási sebességet 4. Állítsa be a réshenger nyomását 5. Növelje a nyitószer adagját
Egyenetlen tekercselés	1. Egyenetlen filmvastagság 2. Elégtelen hűtés 3. Egyenetlen halszálkás keretrés 4. A vonógörgő hibás beállítása 5. Levegő rekedt a filmcsőben, ami ráncokat okoz	1. Állítsa be a filmvastagságot 2. Fokozza a hűtést 3. Korrigálja a halszálkás keret hézagát 4. Állítsa be a vonógörgő szorító erejét az egyenletesség érdekében 5. Távolítsa el a rekedt levegőt a ráncok eltüntetése érdekében
A filmtekercs egyenetlen szélei	1. A tekercselés elégtelen feszültsége, ami az él-lefutását okozza 2. Tompa film-vágópenge 3. Inkonzisztens tekercsfeszültség	1. Megfelelően növelje a tekercselés feszültségét 2. Cserélje ki új pengét 3. Ellenőrizze a feszültségszabályozó rendszert