Polyeteenikalvon ekstruusiopuhallusmuovaus

 

Polyeteenikalvo (PE) on laajimmin valmistettu ja laajimmin käytetty muovikalvo. Se on myrkytön ja hajuton, ja siinä on korkea lujuus ja sitkeys sekä erinomainen kosteuden- ja vedenkestävyys, hyvä avattavuus (antiblokki) ja suorituskyky alhaisessa lämpötilassa säilyttäen samalla tietyn tason läpinäkyvyyttä. Sen kuumasaumattavuus on erinomainen, ja sen sulkemislämpötila on suhteellisen alhainen, noin 100 astetta, mikä mahdollistaa kätevän pussien valmistamisen sähkölämmityksellä. PE-kalvo valmistetaan suoraan ekstruusiopuhallusmuovauksella polyeteenihartsipelleteistä, eikä se yleensä vaadi lisäaineita; väritys voidaan saavuttaa sisällyttämällä masterbatch. Puhalluskalvoon tarkoitettuja polyeteenihartseja ovat matalatiheyksinen polyeteeni (LDPE), lineaarinen matalatiheyspolyeteeni (LLDPE) ja korkeatiheyspolyeteeni (HDPE).

 

1) Maatalouden kasvihuonekalvo

Maatalouskasvihuonekalvo on laajaleveä kalvo, joka on puhallettu LDPE:stä tai LDPE:n ja LLDPE:n sekoituksista, tyypillisesti ylöspäin puhallettavalla kalvoprosessilla ja tasaisella asettelulla. Layflat-leveys ulottuu laajalle alueelle (pienempi tai yhtä suuri kuin 1000 mm tai suurempi tai yhtä suuri kuin 5000 mm). Tyypillinen paksuus on 0,03–0,14 mm, vetolujuus suurempi tai yhtä suuri kuin 12 MPa ja murtovenymä suurempi tai yhtä suuri kuin 300 %. Nämä kalvot ovat sateenkestäviä, valoa läpäiseviä ja lämmönkestäviä, mikä mahdollistaa vihannesten ja hedelmien ympärivuotisen viljelyn kasvihuonerakenteissa. Agronomisten vaatimusten mukaan tärkeimpiä toiminnallisia alatyyppejä ovat:

• Vahvistettu kasvihuonekalvo: Valmistettu lisäämällä yli 25 painoprosenttia LLDPE:tä LDPE:hen. Vetolujuus voidaan nostaa noin 20 MPa:iin ja murtovenymä suurempi tai yhtä suuri kuin 400 %. Jos kalvo puhalletaan kokonaan LLDPE:stä, lujuus paranee entisestään, parantuneen puhkaisun kestävyyden ja tasaisemman pinnan ansiosta; kalvon paksuutta voidaan pienentää noin 20-30 %.

• Pitkäikäinen kasvihuonekalvo: Tavallinen kasvihuonekalvo kestää tyypillisesti 0,5–1 vuotta. Pitkäikäiset laatuluokat pidentävät käyttöikää vähintään kaksinkertaisesti 2–3 vuoteen. Nämä saadaan lisäämällä LDPE:hen 0,3–0,5 massaosaa valon stabilointiainetta ja 0,1–0,3 osaa antioksidanttia; LDPE-pinta kostutetaan ensin valkoöljyllä, sitten sekoitetaan ja puhalletaan kalvoksi.

• Tipumisen estävä kasvihuonekalvo: Suunniteltu siten, että kalvon pinnalle ei muodostu sumua tai pisaroita, mikä parantaa valonläpäisyä ja edistää sadon kasvua. Lisäämällä sopivaa pinta-aktiivista ainetta tai tippumisen estävää perusseosta kalvon affiniteetti veteen kasvaa. Lukuisat pienet pisarat yhdistyvät isommiksi, jotka virtaavat alas kalvon seinämää pitkin maahan, mikä eliminoi sisäisen huurtumisen, parantaa läpinäkyvyyttä ja estää pisaroiden putoamisen suoraan kasveille.

2) Agricultural Mulch Film

Maatalouskatteen kalvolla tarkoitetaan maanpeitekalvoa. Se on erittäin ohut puhallusmuovattu LDPE-kalvo, jonka paksuus on 0,008–0,014 mm ja leveys 600–1000 mm. Läpinäkyvää, väritöntä multaa käytetään pääasiassa taimien kasvatus- ja peittokalvona edistämään varhaista kypsymistä, lisäämään satoa ja torjumaan tuholaisia. se valmistetaan yleensä ylöspäin puhalluskalvomenetelmällä. Toiminnallinen multakalvo valmistetaan lisäämällä PE:hen 3–5 painoprosenttia väriaineita punaisen, keltaisen, sinisen, harmaan, mustan ja muiden värien saamiseksi. Eri viljelykasvit saavat siten tarvitsemansa spesifiset spektrialueet, jolloin saavutetaan aikaisempi kypsyys ja korkeampi sato, tuholaisten torjunta ja rikkakasvien esto.

3) Pakkauskalvo

PE-pakkauskalvo on jaettu kevyisiin ja raskaisiin tyyppeihin.

• Kevyt pakkauskalvo: Valmistettu LDPE:stä ja sitä käytetään pääasiassa elintarvikkeiden, leivonnaisten, karkkien, vihannesten, hedelmien, lääkkeiden, tekstiilien, päivittäistavaroiden, vaatteiden ja vastaavien tuotteiden pakkaamiseen. Automaattisille pakkauslinjoille sopivaksi lisätään tyypillisesti pieniä määriä liukastusaineita tai antistaattisia aineita. Tuotannossa käytetään yleisimmin ylöspäin puhallus- tai tasapuhallusprosessia. Layflat-levyn leveys ulottuu laajalle alueelle (pienempi tai yhtä suuri kuin 70 mm tai suurempi tai yhtä suuri kuin 1000 mm). Paksuus on 0,02–0,20 mm ja vetolujuus suurempi tai yhtä suuri kuin 10 MPa.

• HDPE T-paita (ostos-) pussit ja vaatekassit: laajalti käytetty ja valmistettu pääasiassa ylöspäin puhallusprosessilla. Layflat leveys on 70–1000 mm, paksuus 0,007–0,10 mm ja vetolujuus Suurempi tai yhtä suuri kuin 25 MPa.

• Kestävä pakkauskalvo: Valmistettu ylöspäin puhallusprosessilla korkeamman molekyylipainon LDPE:stä. Tyypillinen paksuus on 0,2–0,35 mm, ja kuhunkin pussiin mahtuu 20–30 kg sisältöä. Käyttökohteita ovat maataloustuotteiden, kemiallisten raaka-aineiden, lannoitteiden, torjunta-aineiden, elintarvikkeiden, sokerin, suolan, lääkkeiden ja tekstiilien pakkaaminen.

Puhalletun kalvon LDPE-hartseilla on suhteellisen laaja sulavirtausnopeus (MFR) 0,5–7 g/10 min, ja ne valitaan kalvon käyttötarkoituksen mukaan (katso taulukko 1-1). Puhalletun kalvon LLDPE-hartsien MFR on tyypillisesti 1–2 g/10 min. HDPE puhalluskalvolaatujen MFR on 0,2–1 g/10 min. HDPE:llä on korkeampi sulamislämpötila ja korkea viskositeetti leikkausnopeuden muutosten alueella; lineaarisen molekyylirakenteensa ansiosta sillä on voimakas virtauksen aiheuttama orientaatio.

Taulukko 1-1 LDPE-hartsien valinta kalvolaaduille

Filmin luokka	Hartsi MFR (g/10 min)
Kevyt pakkauskalvo	2–4
Erittäin läpinäkyvä kalvo	5–7
Maatalouden multaa kalvo	4–7
Kasvihuone elokuva	1.5–4.5
Kuumakutistuva kalvo	2–5
Kestävä pakkauskalvo	0.25–0.5

 

 

1) Ekstruuderi

Perinteinen LDPE-kalvo, jonka leveys on suurempi tai yhtä suuri kuin 300 mm, valmistetaan tyypillisesti ylöspäin puhallettavalla kalvoprosessilla, jossa on tasainen lay-flat -lähtö. Suositeltu ruuvin halkaisija on 45-150 mm. Yli 1 metrin levyleveyksissä voidaan käyttää kahta yksiruuvikstruuderia laajaleveän kalvon yhteisekstruusioon. Ruuvi L/D on 20–30 puristussuhteen ollessa 3–3,5, ja progressiivinen (kartiokanavainen) ruuvi on suositeltava.

HDPE-kalvolle sopivat pienempikokoiset suulakepuristimet, joiden ruuvi L/D on 16–25. Ruuvimallit sisältävät tyypillisesti erillisen leikkausosan ja sekoitusosan.

2) Die Head

LDPE-kalvossa käytetään yleensä kierrekara- tai hämähäkkityyppisiä rengasmaisia ​​suuttimia, joiden halkaisija on 100–1000 mm. Kun vaaditaan ylivoimaista paksuuden tasaisuutta, suositellaan pyörivää suulaketta. Käytetään sekä ylöspäin että tasaista puhallusta.

HDPE-kalvossa käytetään tyypillisesti spiraalisydänsuutinta. Virtauskanavan, spiraaligeometrian ja suuttimen mittojen suunnittelussa on oltava huolellinen, jotta vältetään liialliset leikkausnopeudet, jotka voivat aiheuttaa sulamurtumia. Näiden muodostusominaisuuksien vuoksi HDPE-kalvosuuttimet ovat suhteellisen pieniä, yleensä halkaisijaltaan 30–200 mm.

3) Jäähdytys

Ilmarengasjäähdytystä käytetään pääasiassa. Tyypillinen puhallinpaine on 4000–8000 Pa ja ilmavirtaus 15–75 m³/min.

 

1) Ekstruusiolämpötila

Ekstruusiolämpötila määräytyy ensisijaisesti PE-hartsin sulavirtausnopeuden perusteella-mitä korkeampi MFR, sitä alhaisempi vaadittu lämpötila. Syöttöportista seulapakkaukseen (katkaisijalevyyn) tynnyrin lämpötiloja nostetaan asteittain siten, että suutinpään lämpötila on suunnilleen yhtä suuri tai 10–20 astetta alhaisempi kuin ruuvin kärjen lämpötila. Tämä edistää vakaata paksua kalvoa ja parempaa kalvon läpinäkyvyyttä. Tyypilliset PE-kalvojen ekstruusiolämpötilat on esitetty taulukossa 2-1.

Taulukko 2-1 Polyeteenikalvojen ekstruusiolämpötilat ( aste )

Filmin luokka	Tynnyrivyöhyke 1	Tynnyrivyöhyke 2	Tynnyrivyöhyke 3	Sovitin	Kuole
LDPE – Kevyt pakkauskalvo	120–140	130–140	140–160	150–160	160–170
LDPE – kasvihuonekalvo	150–170	160–180	170–180	180–190	170–180
LDPE – Kestävä pakkauskalvo	180–200	170–180	180–190	190–200	180–190
LLDPE kalvo	160–180	180–200	200–220	200–220	220–230
HDPE kalvo	200–220	220–240	240–260	250–260	240–250

2) Die Gap

Huuliväli vaihtelee hartsityypin mukaan; edustavat alueet on lueteltu taulukossa 2-2. Kun hartsin MFR kasvaa, valitaan pienempi suutinväli; Kun kohdekalvon paksuus kasvaa, käytetään suurempaa rakoa. Esimerkiksi raskaalle LDPE-kalvolle (alempi MFR ja paksumpi paksuus) valitaan noin 1,0 mm:n suutinväli; LDPE-kevyille kalvoille (korkeampi MFR ja ohuempi paksuus) suutinväli on tyypillisesti 0,5–0,6 mm. Koska LLDPE:n sulaviskositeetti on korkeampi ja suhteellisen epäherkkä leikkausnopeuden muutoksille, sen ekstruusiolämpötila on korkeampi ja suuttimen rako huomattavasti suurempi kuin LDPE:n; Muuten voi muodostua karkea "hainnahka" pinta. HDPE-puhallettukalvohartseilla on suhteellisen alhainen MFR, joten suutinväli on yleensä hieman suurempi kuin LDPE:n.

Taulukko 2-2 Tyypilliset suutin-huulivälit (mm)

Filmin tyyppi	suutinväli (mm)
LDPE	0.5–1.0
LLDPE	1.5–2.5
HDPE	1.2–1.5

3) Blow-Up Ratio (BUR)

Rengasmaisesta suulakkeesta poistumisen jälkeen paksu aihio täytetään paineilmalla, mikä lisää sen halkaisijaa, pienentää sen paksuutta ja aikaansaa poikittaisen vedon. Tyypillinen puhallussuhde on 2–5. Jos BUR on liian korkea, kupla lepattaa, kuplan muoto muuttuu epävakaaksi, paksuuden tasaisuus heikkenee ja kalvo on alttiina rikkoutumaan. Kun BUR kasvaa, kalvon poikittaisvetolujuus, repäisylujuus ja iskulujuus kasvavat, mutta läpinäkyvyys ja kiilto heikkenevät ja pitkittäinen vetolujuus yleensä pienenee. PE-kalvojen edustavat BUR:t on lueteltu taulukossa 2-3.

Taulukko 2-3 PE-kalvojen edustavat puhallussuhteet

Filmin tyyppi	Tyypillinen BUR
LDPE	1.5–3.5
LLDPE	1.5–2.0
HDPE	3.2–6.0

4) Vetosuhde (koneen suunta)

Kun aihio on poistunut muotista, se ohjataan poistoteloille (nippiteloille) ja sille tehdään pituussuuntainen veto. Vetolinjan nopeus on yleensä 3–5 kertaa sulan pursotusnopeus (tulostusnopeus), mikä tuottaa 3–5-kertaisen konesuuntaisen venymisen ja huomattavan pitkittäisen vetolujuuden kasvun. Tämä hyödyttää laukkusovelluksia, joissa pituussuuntainen kuormankanto on vallitseva.