Екструзія видувної плівки

Непластифіковані плівки отримують з введенням стабілізатора. Ефективні стабілізатори дозволяють отримати прозорі і блискучі плівки. Плівка виходить жорсткою і має високу міцність при розтягуванні. Паропроникність у ПВХ вище, ніж у поліолефінів, а газопроникність нижча. Тому ПВХ плівки служать хорошим захистом від окислення масел і жирів. Плівки з непластифікованого ПВХ мають чудову стійкість до масел, жирів, кислот і лугів. Проте вона набрякає в хлорованих вуглеводнях і кетонах. Також плівки мають невелику схильність до злипання.

Полівінілденхлорид .

Полівинілденхлорид (ПВДХ) є продуктом сополімеризації вінілхлорида і вінілденхлорида. ПВДХ плівка може бути отримана методом екструзії з роздуванням рукава або плоскощільовою екструзією з поливом на охолоджуваний барабан. При отриманні орієнтованих плівок прийнятніше використовувати перший метод.

Мінімальна кристалічність забезпечує хорошу розтяжність ПВДХ плівок. Тому для запобігання зростанню кристалів в полімері при плоскощільовій екструзії, плівку необхідно різко охолоджувати у водяній ванні або поливом на барабан. Швидкість кристалізації ПВДХ при кімнатній температурі досить висока. Внаслідок цього плівку, отриману плоскощільовою екструзією необхідно відразу ж орієнтувати.

Для отримання двухосноорієнтовочних плівок прийнятніше використовувати екструзію з роздуванням рукава. Оскільки при цьому можна отримати плівку з рівною орієнтацією в подовжньому і поперечному напрямі.

Орієнтована ПВДХ плівка прозора і має хороші характеристики міцності. Температура зварювання складає 120 ? 160 ° C . Але нестійка при тривалому нагріві до температур вище 60 ° C Плівка має високий опір раздиру, але на пакувальному устаткуванні переробляється досить важко із-за своєї м'якості.

ПВДХ плівки мають прекрасні бар'єрні властивості навіть при відносно малій товщині. Тому її доцільно використовувати як одного з шарів в співекструдованих плівках. Також ПВДХ широко використовується для покриття паперу, целофану, поліпропілену та ін., але це вимагає додаткової технологічної операції, виключеної при соэкструзії.

5. Виробництво плівок екструзією

Нині існує два основні способи виробництва плівки методом екструзії : отримання рукава з роздуванням і плоскощільова екструзія. У загальних рисах будь-який агрегат екструзії включає сам екструдер, що формує інструмент - головку, пристрій охолодження, що приймальний і тягне пристрої. Для різних методів конструкція голівок і інших пристроїв має принципові відмінності, проте пристрій екструдера і принцип роботи інструменту, що формує, однаковий для обох способів. Коротко розглянемо тут у загальних рисах принцип роботи агрегату екструзії.

Екструзія це безперервний технологічний процес, що полягає в продавлюванні матеріалу, що має високу в'язкість в рідкому стані, через інструмент (голівку), що формує, з метою отримання виробу з поперечним перерізом потрібної форми. У промисловості переробки полімерів методом екструзії виготовляють різні погонажные вироби, такі, як труби, листи, плівки, оболонки кабелів і т. д. Основним технологічним устаткуванням для переробки полімерів у вироби методом екструзії є одне - і багаточерв'ячні екструдери. Головною вимогою, що пред'являється до черв'ячних машин, є гомогенізація розплаву, як по масі, так і по температурі при максимальній продуктивності і рівномірний розподіл різних добавок.

По характеру протікання в каналі черв'яка екструдера процеси можна умовно розділити черв'як на декілька зон: живлення або транспортування твердого матеріалу, плавлення або пластикації і дозування або транспортування розплаву. Кожна зона має свої особливості.

Зона живлення. Полімер у вигляді гранул або порошку поступає через завантажувальну воронку в гвинтовий канал черв'яка і захоплюється ним за рахунок різниці сил тертя між полімером і стінкою циліндра і полімером і стінками гвинтового каналу. У міру руху полімеру по черв'якові в нім розвивається високий гідростатичний тиск. Тертя, що виникає на контактних поверхнях при русі полімеру, викликає розігрівання полімеру. Що виділяється при цьому тепло йде на нагрівання полімеру. Деяка частина тепла підводиться також і від розташованих на циліндрі нагрівачів. У міру руху твердої пробки по каналу черв'яка тиск в ній зростає, пробка ущільнюється, її поверхня, дотична до внутрішньої стінки циліндра, нагрівається, і на ній утворюється тонкий шар розплаву. Поступово товщина цього шару збільшується, і у той момент, коли вона дорівнюватиме товщині радіального проміжку між стінкою корпусу і гребенем гвинтової нарізки черв'яка, останній почне відскрібати шар розплаву із стінки, збираючи його перед своєю штовхаючою гранню. Це переріз черв'яка є фактичним кінцем зони живлення і початком зони плавлення.

Зона плавлення - найбільш складна із зон черв'яка - характеризується перебуванням в каналі полімерного матеріалу в двох станах: розплавленому і твердому. Механізм плавлення полімерної пробки детально описаний у відповідній літературі. У справжній роботі він розглядатися не буде. Відмітимо лише, що як тільки ширина пробки зменшиться до 0,1 ? 0,2 ширини гвинтового каналу черв'яка, циркуляційний рух в шарі розплаву, що збирається перед штовхаючою стінкою, руйнує залишки пробки, дробивши її на дрібні шматки. Переріз черв'яка, в якому починається дроблення пробки, прийнято вважати кінцем зони плавлення.

Зона дозування. Течія розплаву полімеру в зоні дозування відбувається під дією сил в'язкого тертя, що розвиваються внаслідок відносного руху черв'яка і стінки циліндра, подібно до течії рідини в гвинтових насосах - по гвинтовій траєкторії. Прийнято представляти цю течію як суму двох незалежних рухів : поступального - уздовж осі гвинтового каналу і циркуляційного - в площині нормальної до осі гвинтового каналу. Об'ємна витрата поступальної течії лімітує швидкість руху пробки гранул в межах зон живлення і плавлення і, отже, визначає продуктивність екструдера. Циркуляційна течія забезпечує гомогенізацію розплаву, вирівнює його температуру, що дозволяє використовувати екструзію для змішення.

Після виходу із зони дозування матеріал потрапляє в голівку екструдера, де відбувається формування розплавленого полімеру у виріб з необхідним поперечним перерізом. Усередині голівки розташований канал, переріз якого міняється від круглого (з діаметром рівним внутрішньому діаметру циліндра) на вході до того, що відповідає профілю виробу на виході. Для оцінки картини течії розплаву в такому каналі необхідно знати в'язкість розплаву при відповідних швидкостях зрушення і температурах, а також залежності, що зв'язують значення в'язкості з величинами витрати і тиску в різних точках каналу. Підсумовуючи перепади тиску на окремих ділянках, можна підрахувати загальний перепад тиску в голівці і витрату потоку. Важливою умовою при конструюванні голівок екструзій є відсутність "мертвих зон", де матеріал може застоюватися і розкладатися із-за перегрівання. Це особливо актуально для термочутливих матеріалів, таких як ПВХ.

Екструзія рукавної плівки

Прикладом установки призначеної для отримання рукавної плівки може служити лінія екструзії "Экстлайн 800У", що розроблена і виготовляється в НВО АРСЕНАЛ ІНДУСТРІЇ (рис.. 1).

Рис.1 Універсальна лінія екструзії ЭКСТЛАЙН 800У для виробництва рукавної плівки з поліетилену високого і низького тиску.

Принцип роботи установок подібного типу полягає в наступному. Полімер, що знаходиться у в'язкотекучому стані, поступає в голівку через бічний вхід, повертаючи на 90 ° . Проходячи через гвинтовий розподільник, розплав потрапляє безпосередньо в канал, що формує, між дорном і мундштуком і виходить через кільцеву щілину у вигляді круглої циліндричної заготівлі. Потім заготівлю роздувають до необхідного діаметру повітрям, що подається через отвір в дорні. Таким чином, формується плівковий рукав. Охолодження рукава здійснюється за допомогою рівномірного обдування потоком повітря з кільця обдування. Далі, плівковий рукав, проходячи через пристрій, що складає, витягується валяннями, що тягнуть, і в складеному виді, через систему обвідних валків поступає в намотувальний пристрій, де готова плівка намотується на шпулю.

Через нестискувану матеріалу роздування супроводжується одночасним зменшенням товщини стінки заготівлі. Надмірний тиск усередині рукава підтримується з одного боку дорном голівки, що формує, а з іншої - валяннями, що тягнуть. Для забезпечення постійності товщини і ширини плівки тиск усередині рукава необхідно зберігати постійним. Іншими технологічними параметрами, що впливають на геометричні параметри плівки і її якість, є продуктивність екструдера, швидкість витягу і температурний розподіл в циліндрі і голівці екструдера. Їх необхідно строго контролювати.

Виробництво плівки стає економічнішим при збільшенні продуктивності процесу. Лімітуючим чинником тут є швидкість охолодження рукава. При збільшенні швидкості екструзії лінія склування полімеру піднімається вгору, що веде, у свою чергу, до нестабільності рукава. Збільшення потоку повітря, що охолоджує, дозволяє понизити висоту лінії склування, але і цей прийом обмежений у своєму застосуванні, оскільки занадто висока швидкість потоку повітря, що подається на охолодження, викликає деформацію рукава. Взагалі, екструзія рукавних плівок - дуже складний процес, з яким пов'язана безліч проблем при виробництві плівки високої якості. Серед великої кількості можливих дефектів можна назвати, передусім, разнотолщинность, поверхневі дефекти, такі як огрублення поверхні екструдату ("акуляча шкура"), викликане або недостатнім прогріванням матеріалу, або занадто інтенсивною течією полімеру в зоні щілини голівки екструдера, що формує. Різні сторонні включення, у тому числі і викликані деструкцією полімеру, низька міцність, каламутність і складки також є проблемою. Складки, що призводять до зниження якості продукції або навіть до відбракування плівки, можуть з'явитися навіть в добре відлагоджених виробництвах. Причин тому множина. Наприклад, плівка досягає валів, що тягнуть, занадто холодною і нееластичною, внаслідок чого відбувається своєрідний злам матеріалу з утворенням складок. В цьому випадку слід вжити заходи до термостатування рукава або підвищувати температуру розплаву, але це може, проте, спричинити інші проблеми. Іншою причиною появи складок є разнотолщинность, яка призводить до нерівномірного витягу плівки валами, що тягнуть. Пульсації при роботі екструдера, протяги в області витягу, непаралельність що тягне і притискного валів, нерівномірне зусилля притиску притискного валу до валу, що тягне, також приводять до появи небажаних ефектів.

При виробництві рукавних плівок методом экструзії (рис.8.) розплав продавлюють через кільцеву фільєру, і рукав, що утвориться, роздувають у температурній зоні термопластичності ПП. Приймальні валки разом з регулятором тиску повітря забезпечують наявність постійної повітряної подушки для роздування плівки.

Рис. 2. Схема установки для виготовлення рукавної плівки:

1 -- зона завантаження; 2 -- подача повітря; 3 -- кільцева голівка; 4 -- зона роздмухування рукава;

5 -- приймальні валки;

6 -- намотувальний пристрій ; 7-- екструдер.

Метод екструзії рукавної плівки використовують переважно для виробництва поліетиленових плівок. Модифікація цього методу (метод екструзії через подвійну кільцеву фільєру) використовується фірмами АЕТ (США) і ІСІ (Великобританія) для одержання ОПП плівок з надвисокою прозорістю.

Товщина плівки залежить від інтенсивності подачі розплаву, температури в зоні плавлення поліпропілену, зазору фільєри (вихідного отвору формуючої голівки), тиску роздування. У залежності від типу вихідної сировини. товщина плівки, що досягається максимально, складає 400-500 мкм. а мінімальна - 20 мкм. Максимальна ширина складеного рукава плівки, яку можливо досягти на сучасному устаткуванні, складає близько 10 м.

При виробництві рукавної плівки (мал. 6.1) трубообразний екструдер, що виходить з кільцевої голівки екструзії, роздувається стислим повітрям в по-перечном напрямі і витягується головним чином в подовжньому напрямі за рахунок того, що швидкість відведення плівки набагато вище за швидкість виходу экс-трудера з фільєри. Зовні (іноді додатково і зсередини) рукав в початковій зоні формування принуди-тельно охолоджується повітрям і на деякій відстані від голівки твердне. Далі рукав за допомогою пло-ских що направляють сплющується і відводиться у вигляді складеного рукава шириною Ьш (див. рис. 3.1) роликами, що тягнуть, після чого намотується в рулон.

Регулюючи швидкість охолодження на початковій стадії формування рукава, можна змінювати співвідношення високоеластичної і пластичної деформації в плівці. Від співвідношення подовжньої і поперечної деформації рукава залежать механічні і оптичні (для прозорих і напівпрозорих матеріалів) свой-ства плівки і стабільність процесу [3.1,3.2].

А)

Б)

Рис.3 Загальна схема формування рукавної плівки (а) і схема деформації екструдату при різних мірах витягу (б) : I - за відсутності витягу; 2 - при невеликому подовжньому витягу; 3 - при роздуванні і витягу рукава

Навіть в умовах високоавтоматизованих виробництв отримання високоякісних плівок багато в чому залежить від кваліфікації і досвіду оператора, обслуговуючого лінію екструзії.

Основи виробництва видувної плівки

Метою цієї роботи є детальний розгляд особливих дефектів, які з'являються на рукавній видувній плівці, а також пошук можливих причин і рішень.

Проте, з ряду причин варто ще раз розглянути деякі етапи процесу, незважаючи на досвід роботи в цьому виробництві. Можна настільки багато знати про цю лінію виробництва плівки, що проблеми вирішуються на рівні інтуїції, але навчання нового персоналу або включення в процес нової лінії може викликати труднощі. Деякі невід'ємні і напівзабуті особливості процесу (а їх багато) можуть і не мати якого-небудь значення для цієї продукції, але для нового продукту можуть стати нерозпізнаними причинами дефектів. І з цієї причини нікому не перешкодить на короткий час повернутися в школу, щоб освіжити матеріал

Рис. 4 . Загальний вигляд лінії для виробництва розсувної плівки : NIP Rolls - протяжні валики; Layfiat - площинне укладання, Idler Roll-згинаючий ролик, Collepsing Frame-складувальні рами, Bubble-бульбашка, Ressin Pellets-полімерні гранули, Air Ring-повітряне кільце, Hopper-бункер, Die-головка, Extruder - екструдер, Winder-намотувальний пристрій, Roll off Film-рулон з плівкою

Процес виробництва плівки методом видування розплавленого полімеру з довгастої труби надзвичайно простий. Елементи процесу включають полімерні гранули, які спрямовуються через бункер в екструдер. Там, під дією температури і сили тертя гранули переробляються в розплавлену масу, яка проштовхується в кільцеподібну голівку екструзії для формування рукав.же час він витягується далі від голівки і теж зменшується по товщині. Рукав стає плоским за допомогою рам (колапсинга), що складають, простягається через притискні валки і по направляючих валках подається на намотувальник, який випускає готові рулони плівки. Єдині основні елементи, які бракує на малюнку, - це процвітаючий хазяїн, щасливий оператор і задоволений клієнт

Ті, хто знайомий з процесом з практичного боку, приймуть усе, що було сказано вище жартом у кращому разі, а в гіршому, за суцільну брехню.

Насправді, ця система є однією з найскладніших і чутливіших з усіх технологій обробки пластика і створює безліч труднощів. Було б справедливим сказати, що ті, хто повністю усвідомив ці труднощі, ніколи б не зайнявся цим бізнесом, за винятком того, що в даному випадку є один позитивний момент. Процес виробництва рукавної видувної плівки є раціональним і економічним. В результаті його використання виходить безліч продуктів - від тонкої прозорої плівки для подальшої переробки до товстої плівки технічне призначення, яка в розрізаному і розгорнутому виді може бути шириною 40 футів (12,2 м) і більше.

Перелік попереджувальних заходів

Попередження проблем у виробництві видувної плівки починається з придбання відповідного устаткування для специфічної роботи. Мають бути забезпечена хороша установка устаткування, профілактичне обслуговування і режим роботи перш, ніж чекати від людей, зайнятих у виробництві, випуску хорошої плівки при високій продуктивності з мінімальною кількістю відходів, що необхідно для прибуткового виробництва.

Переліки контрольних питань є прекрасними прискорювачами пам'яті, як для виробничого, так і обслуговуючого персоналу. Оператор повинен перевіряти кожну лінію, принаймні, раз в зміну. Лінію потрібно перевіряти при зміні замовлення і при запуску або відключенні устаткування.

Деякі обслуговуючі деталі потрібно оглядати (і ремонтувати) при аварії або при плановому відключенні на техобслуговування. Інші перевіряються (і ремонтуються) під час роботи лінії.

Наступний перелік деталей зазвичай включається в описи робочих процесів заводу, діючі стандарти заводу, або вони є частиною плану роботи обслуговуючого відділу. Кожен завод повинен вирішувати, які деталі знаходяться під відповідальністю виробничого і обслуговуючого персоналу. Він наданий не повністю із-за індивідуальних особливостей устаткування кожного окремого заводу. Проте, якщо використовувати цей перелік контрольних питань, він допоможе зняти велику частину можливих проблем.

Страницы: 1, 2, 3, 4, 5, 6