Ekstruusiopuhalletun kalvon muovausprosessi ja ohjaus

 

 

Erityyppisten ja erityyppisten muovikalvojen valmistukseen sopivan ekstruuderin, puhallusmuottipään ja apulaitteiden valinnan lisäksi on myös tarpeen valita sopivat muovausmenetelmät ja prosessiolosuhteet. Vain tällä tavalla toiminta voi sujua kitkattomasti ja varmistaa korkealaatuiset-filmit.

 

 

Kalvon vetosuunnan perusteella puhallettujen kalvojen valmistus voidaan jakaa kolmeen tyyppiin: litteäekstruusiotasopuhallus, litteäekstruusio ylöspäin puhallus ja litteäekstruusio alaspuhallus, joista tavallisin on litteäekstruusio ylöspäin.

 

1. Litteä ekstruusio litteä puhallusmenetelmä

Tasoekstruusiotasopuhallusmenetelmän prosessivirta on esitetty kuvassa 1-15. Tässä menetelmässä käytetään suoraa suutinpäätä, ja sekä suutinpäällä että apulaitteella on suhteellisen yksinkertainen rakenne, mikä tekee laitteiden asennuksesta ja käytöstä kätevää. Ekstruuderilla on kuitenkin suuri jalanjälki. Kuuman ilman ylöspäin ja alaspäin suuntautuvan kylmän ilman virtauksen vuoksi kalvokuplan yläosan jäähtyminen on hitaampaa kuin alaosan. Kun muovilla on suuri tiheys tai kuplan halkaisija on suuri, kupla pyrkii painumaan, mikä johtaa huonoon kalvon paksuuden tasaisuuteen ja säätövaikeuksiin. Tyypillisesti tämä menetelmä soveltuu PE- ja PVC-puhallettujen kalvojen muovaamiseen, joiden leveys on enintään 600 mm.

 

 

2. Litteä ekstruusio ylöspäin puhallusmenetelmä

Tasoekstruusio ylöspäin puhallusmenetelmän prosessivirta on esitetty kuvassa 1-16. Tässä menetelmässä käytetään suorakulmaista suutinpäätä, jossa materiaalin poistosuunta on kohtisuorassa ekstruuderin tynnyrin virtaussuuntaan nähden. Suulakepuristettu putki vedetään pystysuunnassa ylöspäin, täytetään, puristetaan ja syötetään vetotelaan. Tämän menetelmän tärkein etu on, että jäähdytetty, kova yläsegmentti tukee koko kuplaa, mikä varmistaa vakaan kalvon pidon. Se voi tuottaa kalvoja, joiden paksuus ja leveys on laaja (esim. halkaisija yli 10 m). Lisäksi ekstruuderi on asennettu maahan, eikä se vaadi käyttötasoa, mikä tekee siitä helpon käyttää pienellä jalanjäljellä ja mahdollistaa laajan valikoiman kalvonpaksuuksia suhteellisen tasapaksuudella. Tärkeimmät haitat ovat, että kuuma ilma kuplan ympärillä kohoaa samalla kun kylmä ilma laskeutuu, mikä on epäedullista jäähdytyksen kannalta; 90 asteen mutka suulakepäässä lisää materiaalin virtausvastusta, mikä saattaa aiheuttaa materiaalin hajoamista mutkassa; ja tehdaskorkeuden on oltava suurempi. Lisäksi suutinpäällä ja lisälaitteilla on monimutkaiset rakenteet.

 

 

3. Litteä ekstruusio alaspäin puhallusmenetelmä

Tasainen suulakepuristus alaspäin puhallusmenetelmässä käyttää myös suorakulmaista-suulakepäätä, mutta putki vedetään pystysuunnassa alaspäin, kuten kuvassa 1-17. Kuplan vetosuunta on vastakkainen suuttimen päästä tulevaan kuumaan ilmavirtaukseen, mikä helpottaa kuplan jäähdytystä. Lisäksi vesivaippaa voidaan käyttää suoraan kuplan jäähdyttämiseen, mikä parantaa merkittävästi tuotannon tehokkuutta ja kalvon läpinäkyvyyttä. Tämä menetelmä tarjoaa hyvät jäähdytystehosteet, ja kalvo vedetään painovoiman vaikutuksesta alaspäin vetotelaan, mikä tekee siitä mukavampaa kuin ylöspäin puhaltava menetelmä. Se mahdollistaa myös suuremman tuotantolinjan nopeuden ja suuremman tehon. Kiinteytymätön muovisegmentti tukee kuitenkin koko kuplaa, mikä tekee siitä alttiita murtumaan valmistettaessa paksumpia kalvoja tai suurilla vetonopeuksilla, erityisesti suuremman tiheyden muoveilla. Ekstruuderi on asennettava korkealle käyttötasolle, mikä lisää asennuskustannuksia ja vaikeuttaa käyttöä. Vesivaipan nopean jäähdytyksen ansiosta tämä menetelmä soveltuu hartseille, joilla on alhainen sulaviskositeetti ja korkea kiteisyys (esim. PP-hartsi), ja sitä voidaan käyttää erittäin läpinäkyvien pakkauskalvojen valmistukseen.

 

 

Puhalluskalvon valmistusmenetelmistä litteäekstruusio ylöspäin puhallusmenetelmä on yleisimmin käytetty. Seuraavassa kuvataan tämän menetelmän tuotantotoiminnot kuvan 1-18 mukaisesti.

 

 

1.Lämmitys: Kuumenna suulakepuristin ja suutinpää haluttuun lämpötilaan lämmittimien avulla ja pidä lämpötilaa jonkin aikaa.

2. Ruokinta ja suulakepuristus: Kun ekstruuderi ja suutinpää täyttävät eristysvaatimukset, käynnistä ekstruuderi ja lisää suppiloon pieni määrä muovia (jauhetta tai pellettejä). Aluksi ruuvi pyörii alhaisella nopeudella. Kun sula materiaali kulkee suuttimen pään läpi ja on puhallettu kuplaksi, lisää asteittain ruuvin nopeutta, täytä suppilo ja tarkkaile, onko suulakepuristustilavuus kuplan ympärillä tasainen. Jos kupla on vinossa tai sen paksuus on epätasainen, säädä ympäristön lämpötilaa ja raon leveyttä. Alueilla, joissa purkautuminen on nopeampaa, laske lämpötilaa ja kiristä ruuvit; päinvastoin nosta lämpötilaa ja löysää ruuvit.

3. Nosto: Kerää suulakepäästä poistuva sula materiaali, nosta se ja lisää pieni määrä ilmaa kiinnittymisen estämiseksi.

4. Syöttörullat: Syötä nostettu kupla nippiteloihin, jotka puristavat kuplan taitetuksi kalvoksi. Sitten kalvo ohjataan kelauslaitteeseen ohjausrullien kautta.

5. Inflaatio: Kun olet syöttänyt kuplan teloihin, täytä se ilmalla ja säädä vetonopeutta ja puhallussuhdetta- varmistaaksesi, että kalvon taitteen leveys ja paksuus vastaavat vaatimuksia. Koska kuplassa oleva ilma on tiivistetty nippiteloilla, se tuskin poistuu ja ylläpitää jatkuvaa painetta kuplassa.

6.Säätö: Kalvon paksuuden toleranssia voidaan korjata säätämällä suutinväliä, jäähdytysrenkaan asentoa, ilmamäärää ja vetonopeutta. Kalvon leveyden toleranssia säädetään pääasiassa säätämällä täyttökokoa.

 

 

1. Muovauslämpötila

Lämpötilan hallinta on erittäin tärkeää puhalluskalvoprosessissa, mikä vaikuttaa suoraan tuotteen laatuun. Lämpö-herkille muoville, kuten PVC:lle, tarkka lämpötilan säätö on välttämätöntä, ja lämmityslämpötilan ja -ajan oikea koordinointi on ratkaisevan tärkeää.

Prosessointilämpötila on asetettu optimaalisen sulaviskositeetin saavuttamiseksi virtaustilassa, mikä varmistaa laadukkaat tuotteet. Eri raaka-aineet vaativat eri lämpötiloja; samaa materiaalia varten eri kalvopaksuudet vaativat erilaisia ​​käsittelylämpötiloja; ja jopa samalle materiaalille ja paksuudelle eri ekstruuderit voivat vaatia eri lämpötiloja. Ohuemmat kalvot vaativat parempaa sulavirtausta, joten samalla materiaalilla 20 μm:n kalvo vaatii paljon korkeamman kuumennuslämpötilan kuin 80 μm:n kalvo.

 

Lämpötilan säätö voidaan jakaa kahteen tapaan: toinen nostaa lämpötilaa asteittain syöttöosasta suulakkeeseen, toinen pitää syöttöosan lämpötilan alhaisena, nostaa jyrkästi puristusosan lämpötilaa (ohjataan materiaalin optimaalisessa pehmentämislämpötilassa) ja laskee sitä annosteluosastossa sulan tilan ylläpitämiseksi. Suulakkeen lämpötilan tulee pitää materiaali juoksevassa tilassa ja se voi olla sama tai 10–20 astetta alempi kuin piipun loppulämpötila riippuen ruuvin pituuden -halkaisijan suhteesta-.

 

Lämmön{0}}herkkien muovien, kuten PVC:n, tynnyrin lämpötilan tulee olla alempi kuin suuttimen pään lämpötila, jotta vältetään ylikuumeneminen ja tynnyrin hajoaminen. Muoveille, kuten PE ja PP, jotka ovat vähemmän alttiita ylikuumenemiselle, suuttimen pään lämpötila voi olla tynnyrin lämpötilaa alhaisempi, mikä auttaa kuplien jäähtymistä ja stabiloitumista, mikä parantaa kalvon laatua.

 

Lämpötilan säätö on monimutkaista ja vaatii perusteellista ymmärrystä materiaalin ominaisuuksista ja käsittelyolosuhteista lämmityslämpötilojen optimoimiseksi. Yleisesti käytettyjen puhallettujen kalvojen suulakepuristuslämpötilan säätöalueet on esitetty taulukossa 1-5.

 

Taulukko 1-5 Ekstruusiolämpötilan säätöalueet yleisesti käytetyille puhalletuille kalvoille

 

Filmin tyyppi			Tynnyrin lämpötila / aste		Liittimen lämpötila / aste		Die Head Lämpötila / aste
PVC (jauhe)	Nopea{0}}puhallus	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
Komposiittikalvo	PE PP	120 - 170 180 - 210		210 - 220 210 - 220		200 200

Tynnyrin ja suutinpään kuumennuslämpötilat vaikuttavat merkittävästi muovaus- ja kalvoominaisuuksiin. Liian korkeat lämpötilat voivat tehdä kalvosta hauraan, mikä vähentää erityisesti pituussuuntaista vetolujuutta. Korkeat lämpötilat voivat myös aiheuttaa jaksoittaisia ​​poikittaisia ​​värähtelyaaltoja kuplassa. Jos lämpötila on liian alhainen, hartsi ei ehkä ole täysin sekoittunut ja pehmitetty, mikä johtaa epäsäännölliseen materiaalivirtaan, mikä vaikuttaa tasaiseen venymiseen, kiiltoon ja läpinäkyvyyteen. Alhaiset käsittelylämpötilat voivat myös aiheuttaa "kalansilmiä" kalvon pinnalle, jossa kidepisteitä ympäröivät vuosirenkaan kaltaiset kuviot ja ohuempi kalvo kidepisteiden ympärillä. Lisäksi alhaiset lämpötilat vähentävät kalvon murtovenymää ja iskulujuutta.

 

2. Räjähdyssuhde-

Puhallussuhde{0}}ei vain määritä kalvon taitteen leveyttä, vaan se vaikuttaa myös erilaisiin kalvon ominaisuuksiin. Tästä syystä puhallussuhteen valinnassa on otettava huomioon sekä taitteen leveys että suorituskyky. Puhallussuhdetta rajoittavat myös muovin ominaisuudet (esim. molekyylipaino, kiteisyys, sulajännitys). Taulukossa 1-6 luetellaan optimaaliset puhallussuhteet erityyppisille ja -sovelluksille kalvoille viitteeksi.

 

Taulukko 1-6 optimaalista puhallussuhdealuetta eri elokuville

Filmin tyyppi	PVC	LDPE	LLDPE	HDPE (ultra{0}}ohut)	PP	PA	Kutistekalvo, joustokalvo, tarttuva kalvo
Blow{0}}Blow Ratio	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

 

Suurempi puhallussuhde{0}}parantaa kalvon optisia ominaisuuksia, koska epäsäännöllinen materiaalivirtaus sulassa hartsissa voi ulottua pituus- ja poikittaissuunnassa tehden kalvosta sileämmän. Puhallussuhteen lisääminen{2}} parantaa myös iskulujuutta, poikittaista vetolujuutta ja poikittaista repäisylujuutta, kun taas pituussuuntainen vetolujuus ja repäisylujuus pienenevät suhteellisesti. Molemmat suunnatut repäisylujuudet vakiintuvat, kun puhallus-yli 3. Pitkittäinen venymä pienenee puhallussuhteen kasvaessa, kun taas poikittaisvenymä pysyy suhteellisen vakaana, kasvaen vain, kun muotin rengasmainen rako levenee.

 

3. Vetosuhde

Kun vetonopeutta kasvatetaan (suurempi vetosuhde), suulakkeen epäsäännöllinen materiaalivirtaus ei voi täysin rentoutua ennen jäähtymistä ja kiinteytymistä, mikä johtaa huonoihin optisiin ominaisuuksiin. Jopa ekstruusionopeuden lisääminen ei voi estää kalvon läpinäkyvyyden heikkenemistä. Vakiopuristusnopeudella vetonopeuden lisääminen häiritsee pitkittäis- ja poikittaislujuuksien tasapainoa, lisää pitkittäislujuutta ja vähentää poikittaislujuutta.

 

Puhallussuhde-ja vetosuhde edustavat poikittaislaajenemisen ja pituussuuntaisen venymisen kerrannaisia. Jos molempia kasvatetaan, kalvon paksuus pienenee samalla kun taitteen leveys kasvaa ja päinvastoin. Siten puhallussuhde ja vetosuhde ovat kriittisiä parametreja, jotka määrittävät kalvon lopulliset mitat ja ominaisuudet.

 

4. Kalvon jäähdytys

Jäähdytys on erittäin tärkeää puhalluskalvotuotannossa, ja jäähdytysaste vaikuttaa merkittävästi tuotteen laatuun. Kuplan matka-aika muotista vetoteloille on yleensä yli 1 minuutti (ei yli 2,5 minuuttia). Tämän lyhyen ajan kuluessa kuplan on jäähdytettävä ja kiinteytettävä; muuten kupla voi tarttua yhteen vetorullien paineen alaisena, mikä vaikuttaa kalvon laatuun.

 

Jäähdytysnopeus puhalluksen aikana vaikuttaa kuplan muotoon, kuten kuvassa 1-19. Kuva 1-19a esittää kuplan muotoa hitaammin jäähtymällä. Varsinaisessa tuotannossa tämä muoto muodostuu, kun jäähdytysrengas on sijoitettu alemmas, ilmamäärä on pieni ja ilman lämpötila jäähdytysrenkaassa ei ole kovin alhainen. Kuvassa 1-19b on esitetty kuplan muoto, kun kalvo jäähtyy välittömästi sen jälkeen, kun se on poistunut muotin päästä. Varsinaisessa tuotannossa tämä muoto muodostuu, kun jäähdytysrengas on matala, ilmamäärä on suuri ja ilman lämpötila on erittäin alhainen. Kuvassa 1-19c on esitetty kuplan muoto, kun kalvo jäähtyy nopeasti tietyllä etäisyydellä muotin päästä. Varsinaisessa tuotannossa tämä muoto muodostuu, kun jäähdytysrengas on sijoitettu korkeammalle, ilmamäärä on suuri ja ilman lämpötila on erittäin alhainen.

 

 

 

Yleiset epänormaalit ilmiöt, niiden syyt ja ratkaisut puhalluskalvotuotannossa on lueteltu taulukossa 1-7.

Taulukko 1-7 Yleiset epänormaalit ilmiöt, syyt ja ratkaisut puhalluskalvotuotannossa

 

Epänormaali ilmiö	Syitä	Ratkaisut
Vaikea elokuvan pito	1. Suulakkeen pään lämpötila liian korkea tai liian matala 2. Suuri paksuusvaihtelu toisella puolella 3. Likainen raaka-aine, jossa on paljon palovammoja	1. Säädä suutinpään lämpötilaa 2. Säädä kalvon paksuus tasaiseksi 3. Vaihda raaka-aine, puhdista suutinpää ja ruuvi
Elokuvan katkeaminen	1. Suulakkeen pään lämpötila liian korkea tai liian matala 2. Epäpuhtaudet tai hajonnut materiaali sulatteessa 3. Tukkeutunut suodatin tai suutin 4. Liiallinen vetonopeus 5. Epätasainen kalvon paksuus tai liiallinen puhallussuhde	1. Säädä suutinpään lämpötilaa 2. Puhdista muotti tai vaihda hartsi 3. Vaihda suodatin, puhdista suutin 4. Vähennä vetonopeutta 5. Säädä kalvon paksuutta ja vähennä puhallussuhdetta
Vino kupla	1. Koneen rungon tai muotin lämpötila liian korkea 2. Liittimen lämpötila liian korkea 3. Epätasainen kalvon paksuus	1. Laske koneen rungon tai muotin lämpötilaa 2. Alempi liittimen lämpötila 3. Säädä kalvon paksuus tasaiseksi
Epätasainen kalvon paksuus	1. Epätasainen muottiväli 2. Ytimen muotin muodonmuutos 3. Epätasainen suutinpään lämpötila 4. Liiallinen puhallus- 5. Epätasainen jäähdytys 6. Epävakaa paineilma	1. Säädä muottiväli 2. Vaihda ydinmuotti 3. Tarkasta suutinpään lämmitysrengas 4. Pienennä puhallus-suhdetta 5. Säädä jäähdytysilman määrä tasaiseksi 6. Tarkasta ilmakompressori
Filmin rypistyminen	1. Epätasainen kalvon paksuus, ryppyjä ohuilla alueilla 2. Riittämätön tai epätasainen jäähdytys 3. Kalanruotolevyn tai vetotelojen kohdistus väärin 4. Liiallinen kalanruotolevykulma 5. Epätasainen vetorullan paine 6. Epäjohdonmukainen käämijännitys 7. Liiallinen puhallussuhde-, epäsäännöllinen kuplan muoto 8. Ympäristön ilman vaikutus	1. Säädä kalvon paksuus tasaiseksi 2. Paranna jäähdytystä tai vähennä tuotantonopeutta 3. Oikea keskilinjan kohdistus 4. Pienennä kalanruotolevyn kulmaa 5. Säädä vetorullat 6. Säädä kelausrullat 7. Pienennä puhallussuhdetta-tai vaihda suulake, säädä kuplan muotoa 8. Vakauttaa ympäristön ilmavirta
Huono läpinäkyvyys	1. Matala plastisointilämpötila 2. Jäähdytysviivan korkeus ei ole riittävä 3. Liiallinen vetonopeus 4. Pieni puhallus-suhde	1. Nosta muottilämpötilaa 2. Nosta jäädytyslinjan korkeutta 3. Vähennä vetonopeutta 4. Lisää puhallus-suhdetta
Filmipinnan kukinta	1. Matala koneen rungon tai muotin lämpötila 2. Liian suuri ruuvin nopeus 3. Ruuvin lämpötila liian korkea tai liian matala 4. Väärä muotoilu	1. Nosta koneen rungon tai muotin lämpötilaa 2. Vähennä ruuvin nopeutta 3. Säädä jäähdytysaineen virtausta ruuvilla 4. Paranna muotoilua
Epäpuhtaudet tai palamispisteet kalvon pinnalla	1. Raaka-aineen epäpuhtaudet 2. Rikkinäinen suodatinverkko 3. Hartsin hajoaminen 4. Epätasainen sekoitus	1. Näytön raaka-aine 2. Vaihda suodatinverkko 3. Puhdista suutinpää 4. Ohjaa tiukasti vaivaus- ja plastisointiprosessia
Kuplia kalvon pinnalla	Märkä raaka-aine	Kuiva raaka-aine
Reikiä tai kyyneleitä kalvossa	1. Raaka-aineen epäpuhtaudet 2. Tukkeutunut tai rikki suodatinnäyttö 3. Liiallinen puhallus- 4. Liiallinen vetosuhde 5. Lukittu stange 6. Vieraat esineet jäähdytyslevyllä tai teloilla naarmuttavat kalvoa	1. Vaihda raaka-aine 2. Puhdista tai vaihda suodatinverkko 3. Säädä puhallus-suhdetta 4. Pienennä vetosuhdetta 5. Puhdista muotti 6. Puhdista kalanruotolevyn tai ohjaustelan pinnat
Vesileimat tai pilvisyys filmipinnalla	1. Suulakepuristimen tynnyrin alhainen lämpötila 2. Matala suulakkeen lämpötila 3. Liian suuri ruuvin nopeus 4. Suodatinseulan reiät ovat liian suuria tai kerroksia ei ole riittävästi 5. Väärä raaka-aineen valinta	1. Nosta tynnyrin lämpötilaa 2. Nosta suuttimen lämpötilaa 3. Vähennä ruuvin nopeutta 4. Vaihda hienompaan suodatinverkkoon tai lisää kerroksia 5. Valitse sopiva raaka-aine
Kalansilmät tai kovat lohkot filmipinnalla	1. Suulakepuristimen alhainen lämpötila 2. Muiden hartsien saastuminen 3. Raaka-aineen alhainen sulavirtausnopeus 4. Huono ruuvipehmitys	1. Nosta ekstruusiolämpötilaa 2. Vaihda raaka-aine tai poista saastunut hartsi 3. Käytä asianmukaista raaka-ainetta 4. Vaihda hyväksytty ruuvi
Selkeät saumaviivamerkit	1. Liian korkea suuttimen tai liittimen lämpötila 2. Materiaalin hajoaminen ydintangon shuntissa	1. Alenna muotin tai liittimen lämpötilaa 2. Irrota ydintanko ja puhdista
Liimakalvo (huono aukko)	1. Liian korkea muottilämpötila 2. Riittämätön jäähdytys 3. Liiallinen vetonopeus 4. Liiallinen puristustelan paine 5. Väärä koostumus (riittämätön avausaine)	1. Alempi lämpötila, erityisesti suutinlämpötila 2. Paranna jäähdytystä 3. Vähennä vetonopeutta 4. Säädä nippitelan painetta 5. Lisää avausaineen annosta
Epätasainen käämitys	1. Epätasainen kalvon paksuus 2. Riittämätön jäähdytys 3. Epätasainen kalanruotokehys 4. Vetorullan kohdistusvirhe 5. Ilmaa jäänyt loukkuun kalvoputkeen aiheuttaen ryppyjä	1. Säädä kalvon paksuus 2. Paranna jäähdytystä 3. Korjaa kalanruotokehys 4. Säädä vetorullan kiristysvoima tasaiseksi 5. Poista jäänyt ilma ryppyjen poistamiseksi
Filmirullan epätasaiset reunat	1. Riittämätön kelausjännitys, joka aiheuttaa reunan-poiston 2. Tylsä kalvo-leikkuuterä 3. Epätasainen käämijännitys	1. Lisää käämin kireyttä asianmukaisesti 2. Vaihda uuteen terään 3. Tarkasta jännityksen ohjausjärjestelmä