Екструзионно издухване на полиетиленови фолиа

 

Полиетиленовото (PE) фолио е най-произвежданият и широко използван тип пластмасово фолио. Той е нет{1}}токсичен, без мирис и притежава висока якост и издръжливост, заедно с отлична устойчивост на влага, водоустойчивост, отваряемост, устойчивост на ниски-температури и известна степен на прозрачност. Има изключителни свойства на топлинно-запечатване със сравнително ниска температура-на запечатване (около 100 градуса), което позволява топлинно-запечатване чрез електрическо нагряване и удобно-изработване на торбички. Полиетиленовото фолио се произвежда директно чрез екструзионно раздувно формоване с помощта на пелети от полиетиленова смола, обикновено без необходимост от добавки; цветните мастербачи могат да се смесват за боядисване. Пелетите от полиетиленова смола, използвани за-формовани филми, включват полиетилен с ниска{12}}плътност (LDPE), линеен полиетилен с ниска{13}}плътност (LLDPE) и полиетилен с висока-плътност (HDPE).

 

 

1. Селскостопански парникови филми

Селскостопанските парникови фолиа са широки-широки филми с раздуване-от LDPE или смес от LDPE и LLDPE смоли, като се използва методът на хоризонтално екструдиране нагоре-издухване. Сгънатият диаметър на фолиото варира в широк диапазон (По-малко или равно на 1000 mm или по-голямо или равно на 5000 mm), с дебелина 0,03–0,14 mm, якост на опън по-голяма или равна на 12MPa и удължение при скъсване по-голямо или равно на 300%.

 

Селскостопанските парникови фолиа са устойчиви на дъжд, светло{0}}пропускливи и топло-изолиращи, което позволява целогодишно-отглеждане на различни зеленчуци, плодове и други култури в оранжерийни заслони. Въз основа на селскостопанските нужди понастоящем има няколко вида функционални фолиа за селскостопански парници, както следва:
(1) Подсилени парникови фолиа: Тези филми са направени чрез добавяне на повече от 25% (масова част) LLDPE смола към LDPE, което увеличава якостта на опън до 20MPa и удължението при скъсване до По-голямо или равно на 400%. Ако LLDPE смолата се използва изцяло за раздуване на филм, якостта ще бъде още по-висока, с допълнителни предимства като устойчивост на пробиване и гладка повърхност на филма, а дебелината на филма може да бъде намалена с 20%–30%.
(2) Дълготрайни-парникови фолиа: Срокът на експлоатация на обикновените оранжерийни фолиа е 0,5–1 година, докато този на дълготрайните парникови фолиа може да се удвои или повече, достигайки 2–3 години. Те се произвеждат чрез добавяне на 0,3–0,5 части от масата светлинни стабилизатори и 0,1–0,3 части от масата антиоксиданти към LDPE смола. Първо, бялото масло се използва за намокряне на повърхността на LDPE, след това се смесва с него и накрая се екструдира и се-формова във филми.
(3) Оранжерийни фолиа против{0}}капене: Тези филми нямат водна мъгла или водни капчици по повърхността си, което може да подобри пропускането на светлина и да насърчи по-добрия растеж на културите. Към полиетиленовата смола се добавя подходящо количество повърхностноактивни вещества или мастербачи против{1}}капене, за да се подобри афинитета на филма към водата, позволявайки на множество малки водни капчици върху повърхността на филма да се слеят в големи, които се стичат по стената на филма към земята. Това елиминира водната мъгла по вътрешната повърхност на филма, подобрява прозрачността на филма и предотвратява директното капене на водни капки върху културите.

2. Селскостопански мулч филми

Селскостопанските мулчиращи фолиа се наричат ​​съкратено като „-покриващи почвата фолиа“ за селскостопанска употреба. Те са ултра{2}}тънки филми, формовани чрез раздуване-от LDPE, с дебелина 0,008–0,014 mm и ширина 600–1000 mm. Обикновените безцветни и прозрачни мулчиращи фолиа се използват главно като фолиа за-отглеждане на разсад и-покриващи фолиа за култури, които могат да насърчат ранното узряване и да увеличат добива на културите, както и да предотвратят болести и вредители. Обикновено се произвеждат по метода на издухване-нагоре.

 

Функционалните мулчиращи филми се боядисват чрез добавяне на 3%–5% (масова част) оцветители към полиетиленова смола, като се получават филми с различни цветове като червено, жълто, синьо, сиво и черно. Тези цветни филми позволяват на различни зеленчуци и плодове да получат необходимия светлинен спектър, постигайки целите за ранна зрялост на културите, увеличаване на добива, контрол на вредителите и инхибиране на растежа на плевелите.

3. Опаковъчни фолиа

Полиетиленовите опаковъчни фолиа се разделят на леки опаковъчни фолиа и тежкотоварни опаковъчни фолиа.
(1) Леки опаковъчни фолиа: Изработени от LDPE смола, те се използват главно за опаковане на различни продукти като храни, сладкиши, бонбони, зеленчуци, плодове, фармацевтични продукти, текстил, ежедневни нужди и дрехи. За да се улесни производството на автоматични опаковъчни линии, трябва да се добави малко количество приплъзващи агенти или антистатични агенти. Произвеждат се основно чрез метода на издухване нагоре-или метода на хоризонтално-издухване. Сгънатият диаметър на фолиото варира в широки граници (по-малко или равно на 70 mm или по-голямо или равно на 1000 mm), с дебелина 0,02–0,20 mm и якост на опън по-голяма или равна на 10 MPa.

 

Чанти за жилетки, чанти за дрехи и други продукти, изработени от HDPE смола, са пазарски чанти за различни стоки и имат значителен обем на употреба. Произвеждат се главно чрез метода на издухване-нагоре, със сгънат диаметър 70–1000 mm, дебелина 0,007–0,10 mm и якост на опън по-голяма или равна на 25 MPa.

 

(2) Тежко{0}}опаковъчни фолиа: Тези филми се произвеждат от LDPE смола със сравнително високо молекулно тегло, като се използва методът на-раздухване нагоре, с дебелина от 0,2–0,35 mm. Всяка чанта може да побере предмети с тегло 20–30 кг. Те се използват главно за опаковане на различни продукти като селскостопански продукти, химически суровини, химически торове, пестициди, храна, захар, сол, фармацевтични продукти и текстил.

 

 

Скоростта на потока на стопилката (MFR) на LDPE смола, използвана за-формовани филми, има широк диапазон от 0,5–7g/10min и изборът се основава главно на различните приложения на филма (вижте Таблица 6-8).

 

 

Таблица 6-8 Избор на LDPE смола за производство на филми

Видове филми	Леко опаковъчно фолио	Високо{0}}прозрачно фолио	Селскостопански пластмасов мулч филм	Парниково фолио	Термосвиваемо фолио	Тежко{0}}опаковъчно фолио
MFR на смола / (g/10min)	2~4	5~7	4~7	1.5~4.5	2~5	0.25~0.5

 

MFR на смолата, използвана за LLDPE филми, е 1–2 g/10 min, а тази за HDPE филми е 0,2–1 g/10 min. HDPE смолата има относително висока температура на топене и висок вискозитет в диапазона на промените в скоростта на срязване. Благодарение на линейната си молекулярна структура, той има силна ориентация на потока.

 

 

 

1. Екструдери

Обикновените LDPE филми със сгънат диаметър над 300 mm се оформят чрез метода на хоризонтално екструдиране нагоре-издухване, с диаметър на винта 45–150 mm. Ако сгънатият диаметър е по-голям от 1 m, два едно-шнекови екструдера могат да се използват за ко-екструзия за производство на широко-широки филми. Съотношението на дължина-диаметъра на винта е 20–30, а съотношението на компресия е 3–3,5. Винтовата структура е винт от постепенен-тип.

 

За производството на HDPE фолио са подходящи екструдери с малък-размер, със съотношение на дължината-на диаметъра на шнека 16–25. Шнековата конструкция е оборудвана със срязваща секция и смесителна секция.

2. Глави за умиране

LDPE филмите използват най-вече спирални матрици или паякообразни матрици с диаметър на отвора на матрицата 100–1000 mm. Ако се изисква добра равномерност на дебелината, може да се избере въртяща се матрица. Основните процеси са методът на издухване-нагоре и методът на-продухване хоризонтално.

 

HDPE филмите използват спирални глави на дорник. Трябва да се отбележи, че трябва да се избягват прекомерни скорости на срязване в структурата и размерите на канала на потока, спиралните линии и отвора на матрицата; в противен случай е вероятно да настъпи счупване на стопилката. Поради горните характеристики на формоване на HDPE, размерът на отвора на матрицата на HDPE филмите е сравнително малък, обикновено 30–200 mm.

3. Охлаждане

Основно се използва методът на охлаждане с въздушен пръстен. Налягането на вентилатора е 4000–8000Pa, а дебитът е 15–75m³/min.

 

 

1. Температура на екструдиране

Температурата на екструдиране се определя главно от скоростта на потока на стопилката на полиетилена. Колкото по-висока е скоростта на потока на стопилката, толкова по-ниска е температурата на екструдиране. Температурата на екструдера постепенно се повишава от захранващия порт към филтърната плоча, а температурата в главата на матрицата е основно равна на температурата в главата на винта или малко по-ниска с 10-20 градуса. Това гарантира стабилни заготовки с дебел филм и добра прозрачност на филма. Температурата на екструдиране на полиетиленовите филми е показана в таблица 6-9.

 

 

Таблица 6-9 Температура на екструдиране на полиетиленови филми

Видове филми		Температура на винта и цевта/градус			Температура/градус
		Зона 1	Зона 2	Зона 3	Конектор	Мухъл
LDPE филм	Леко опаковъчно фолио Парниково фолио Тежко{0}}опаковъчно фолио	120~140 130~140 140~160	150~160 150~170 160~180	170~180 180~190 180~200	170~180 180~190 190~200	160~170 170~180 180~190
LLDPE филм		160~180	180~200	200~220	200~220	220~230
HDPE филм		200~220	220~240	240~260	250~260	240~250

2. Пролука на отвора на матрицата

Размерът на празнината на отвора на матрицата варира при различните смоли и диапазонът му е показан в таблица 6-10.

 

Таблица 6-10 Диапазон на празнините на отвора на матрицата

Тип филм	LDPE	LLDPE	HDPE
Пролука на матрицата/mm	0.5~1.0	1.5~2.5	1.2~1.5

 

 

Когато скоростта на потока на стопилката на смолата се увеличи, се избира по-малка междина на отвора на матрицата; когато дебелината на филма се увеличи, се избира по-голяма междина. Например, за тежкотоварни опаковъчни филми от LDPE, MFR е сравнително малък и филмът е по-дебел, така че е избрана междина на отвора на матрицата от 1 mm; за LDPE леки опаковъчни филми MFR е сравнително голям и филмът е по-тънък, така че празнината на отвора на матрицата е 0,5–0,6 mm.

 

LLDPE смолата има висок вискозитет на стопилка и нейният вискозитет на стопилка не е чувствителен към промени в скоростта на срязване. Следователно температурата на екструдиране на LLDPE е по-висока от тази на LDPE, а празнината на отвора на матрицата също е много по-голяма от тази на LDPE. Ако празнината не се увеличи, на повърхността на филма ще се появят груби шарки "кожа на акула".

 

HDPE смолата има сравнително малък дебит на стопилката, така че пролуката на нейния отвор на матрицата е малко по-голяма от тази на LDPE.

3. Коефициент-нагоре

След като филмовата заготовка излезе от матрицата, сгъстеният въздух издухва дебелата филмова заготовка, увеличавайки нейния диаметър и намалявайки нейната дебелина (напречно разтягане). Коефициентът-на увеличаване обикновено е 2–5. Коефициентът-на раздуване не може да бъде твърде голям; в противен случай балонната тръба ще се разклати, формата на мехурчето ще бъде нестабилна, дебелината на филма ще бъде неравномерна и филмът лесно ще се счупи. С увеличаването на-коефициента на раздуване напречната якост на опън, якостта на разкъсване и якостта на удар на филма се увеличават, но прозрачността и блясъкът намаляват, а якостта на надлъжна опън намалява. Коефициентите-на раздуване на полиетиленовите филми са показани в Таблица 6-11.

 

Таблица 6-11 Коефициенти на раздуване на полиетиленови филми

 

Тип филм	LDPE	LLDPE	HDPE
Коефициент-на увеличаване	1.5–3.5	1.5–2.0	3.2–6.0

4. Коефициент на изтегляне

След като полиетиленовото фолио излезе от главата на матрицата за екструдиране и се насочи към изтеглящите ролки, фолиото се подлага на надлъжно разтягане. Линейната скорост на издърпващите ролки обикновено е 3–5 пъти по-бърза от линейната скорост на екструдиране, така че филмът се разтяга 3–5 пъти в надлъжна посока и неговата надлъжна якост на опън е значително подобрена. Това е от полза за използването на торби за опаковане от филм, тъй като те понасят главно надлъжна сила на опън.