Корзина
19 отзывов
Приглашаем на Интерпластика-2018, Москва, ЭкспоцентрКупить со скидкой
Европолимер-инжиниринг: основы экструзии пленки - часть 1: коэффициенты раздува и другое
Контакты
Продажа оборудования для производства пакетов и печати на пленке - "Европолимер-Трейдинг"
Наличие документов
Знак Наличие документов означает, что компания загрузила свидетельство о государственной регистрации для подтверждения своего юридического статуса компании или индивидуального предпринимателя.
+7863309-05-38Ростов-на-Дону
+7499638-57-29Москва
+7863209-89-10Ростов-на-Дону
+7843202-34-92Татарстан
+7499638-58-21Москва
Колесников Алексей, Илья Хабибулин, Николай Мужиков, Божко Олег
РоссияРостовская областьРостов-на-Донуул. Б. Садовая 100344000
habibulin-if, evp-trading-sales
Карта

Европолимер-инжиниринг: основы экструзии пленки - часть 1: коэффициенты раздува и другое

Европолимер-инжиниринг: основы экструзии пленки - часть 1: коэффициенты раздува и другое

Наш инжиниринговый отдел представляет Вашему вниманию основы экструзии пленки, которые будут полезны как новичкам бизнеса, так и гуру отрасли

Основы экструзии плёнки
Целью данного обзора является описание специфических дефектов, которые могут возникнуть при  рукавной экструзии плёнки, и предложение возможных решений этих проблем. Однако также целесообразно представить и общий обзор процесса экструзии.
Оператор может настолько хорошо знать свою линию производства плёнки, чтобы решать возникающие проблемы интуитивно, но обучение нового персонала или включение в производство новой линии могут привести к осложнениям. Некоторые присутствующие, но отчасти забытые нюансы процесса (а их очень много) могут не влиять на процесс в обычных условиях, но могут создать непонятные отклонения и дефекты при изменении условий, при производстве нового продукта или выполнении новых требований процесса. Дополнительный обзор процесса экструзии плёнки может подготовить вас к устранению этих проблем.

Основы процесса экструзии плёнки
Процесс производства плёнки путём экструзии расплавленного материала в непрерывный рукав является,

Основная линия экструзии плёнки

Рисунок  1
на первый взгляд, очень простым (Рисунок 1). Гранулы полимера подаются через бункер в экструдер. В нём нагрев и трение переводят гранулы в расплавленное состояние. Затем материал, проходя через кольцеобразную головку, формирует рукав.
Рукав раздувают для увеличения диаметра и уменьшения толщины плёнки. В тоже время рукав вытягивается из головки, что также уменьшает его толщину. Труба, также называемая “пузырём”, затем распрямляется с помощью  направляющих пластин и проводится через прижимные и направляющие ролики на намотчик, который производит готовые рулоны пленки.
Однако любой человек, знакомый с процессом экструзии плёнки знает, что такое упрощённое представление это менее чем половина рассказа. На самом деле система экструзии плёнки является одной из наиболее сложных и чувствительных во всей технологии производства пластиков. Процесс экструзии плёнки в трубу является эффективным и экономичным, он может производить огромный перечень продуктов — от тонкой и прозрачной упаковочной плёнки, до толстой производственной плёнки, которая при разрезе может иметь до 12-16 метров в ширину.

Элементы экструзии плёнки

Рисунок 2
 
Главное место действия
Большая часть проблем экструзии плёнки происходит в части рукава, представленной на Рисунке 2 — от внутренней части головки до дальней части прижимных валиков. На рисунке обозначены основные элементы процесса, и они будут таким образом упоминаться и далее в этом обзоре.
Несмотря на то, что практика не всегда следует теории, теория может помочь объяснить многие из проблем, часто возникающих при экструзии полиэтиленовых плёнок. Например, степень раздува (BUR, blow-up ratio) использовать как единственный параметр производства плёнки бессмысленно. BUR должен быть связан с коэффициентом вытяжки (DDR, drawdown ratio) и размером щели головки экструдера. На Рисунке 3 три таких параметра используются для иллюстрации теории ориентации расплава, важной составляющей экструзии плёнки высокого качества.
 

Теория ориентации расплава

Рисунок 3

Для иллюстрации ориентации расплава важно разделить функции раздува и вытяжки. В действительности, однако, в расплаве ниже линии застывания эти процессы происходят одновременно. В данной сфере самыми важными характеристиками плёнки являются фиксированная ориентация, термоусадка, прозрачность, глянцевость, прочность и т.д.
Формулы получения BUR и коэффициента вытяжки выглядят следующим образом:

Степень раздува (BUR) =    Диаметр пузыря
                                           Диаметр головки

BUR показывает увеличение диаметра пузыря в сравнении с диаметром головки. Щель головки экструдера, деленная на число BUR, указывает теоретическую толщину расплава после уменьшения путём раздува. Поскольку при измерении толщины на пузыре трудно использовать кронциркуль, без его разрушения, более практичной является формула:

BUR =    0,637 x Ширина плоской части
                    Диаметр головки
 

 Конечное уменьшение толщины расплава после раздува измеряется коэффициентом вытяжки.

 Коэф. вытяжки (DDR) =    Ширина щели головки экструдера
                                             Толщина плёнки x BUR

Третий коэффициент, называемый коэффициент раздува (BR, blow ratio), является увеличением ширины плоской части в сравнении с диаметром головки. BR используется менее часто, но в разговоре его легко можно перепутать с более часто испытуемым BUR.
Степень раздува более 1 указывает на то, что пузырь оказался раздут до диаметра, большего, чем канал головки экструдера, а плёнка была сложена и приобрела ориентацию в поперечном направлении.
Коэффициент вытяжки более 1 говорит от том, расплав отходит от головки быстрее, чем выходит из неё. Плёнка становится более тонкой и переходит в ориентацию в продольном направлении.
 
На практике эти цифры только приблизительны, поскольку расплав после выхода из головки раздувается. Представленные выше расчёты сделаны по размерам щели экструдера, поскольку степень раздува изменяется в зависимисти от полимера и условий процесса.

Сворачивание пузыря
Хотя эти коэффициенты указывают общие параметры, присутствует некоторая несоразмерность между конфигурацией пузыря и плёнки после прохождения через различные валики. После намотки плёнки её размер называется шириной плоской поверхности. Рисунок 4 показывает причины этого несоответствия. Рисунки показывают фронтальный и боковой разрезы пузыря, 40,6 см в диаметре, переведённого в состояние плоской полосы шириной 63,5 см (для простоты сравнения некоторые цифры здесь округляются).

 

Теория геометрии сжатого пузыря

Рисунок 4
 
На рисунке 4 на передней части формируется прямоугольный треугольник (затененная область) с длиной вертикальной стороны, равной D, расстоянию между прижимными роликами и нижней частью направляющих пластин. Длина стороны основания равна половине ширины плоской поверхности, минус радиус пузыря, или 11,4 см.
На схеме системы сбоку правый треугольник формируется (затененная область) вертикальной стороной, равной D как и перед этим, но основа равна радиусу пузыря, или 20,3 см (½ диаметра).
Так как эти два треугольника имеют вертикальные стороны равной длины, D, но разные длины основы, 11,4 см и 20,3 см, третьи стороны двух треугольников (E и C) также должны иметь разную длину. Другими словами, длина плёнки, которая образует край плоской поверхности (E), не равна длине, которая образует центр плоской поверхности (С). Тем не менее, эти неравные отрезки должны проходить  от плоскости точки их соприкосновения с наравляющими пластинами до прижимных валиков за то же время. Табличные данные в нижней части рисунка 4 показывают величины колебаний длинны. Если угол A, формируемый центральной линией пузыря и пластиной равен 22°, то расстояние D должно быть 50,8 см для пластины, имеющей достаточную длину чтобы собрать всю ширину пузыря. Расчёты показывают, что край E имеет длину 52 см, а центр C 54,6 см. Центр данной части плёнки на 2,5см (или около 5%) длиннее чем край.
Чтобы привести плоскость из зазора, который на самом деле лежит горизонтально, край пленки теоретически должен расходиться быстрее, чем центр. Другими словами плотность плёнки должна постепенно увеличиваться от центра до края, и достигать 5% прироста от центра. При скорости в центре 36,6 метров в минуту, край должен двигаться со скоростью 38,4 метров в минуту.
 
К счастью плёнка из полиэтилена низкой плотности может растягиваться. Край должен вытягиваться, чтобы обеспечить поддтяжку центра когда он проходит через щель. Если край не ускоряется (при натяжке), центр становится мешковатым и по полотну появятся широкие складки в виде “улыбки”.
Менее растяжимая плёнка — жесткая обертка из полимера с плотностью 0,935 г/см3, или бумагоподобная плёнка высокой плотности, растягиваться не может. При работе с ними, если не предпринимается мер для увеличения скорости движения края, появляются  широкие складки в виде “улыбки”. Однако при слишком высокой скорости края могут возникнуть складки по краям.
В таком случае необходимо закрыть пастины. Эта процедура уменьшает угол A (смотри Рисунок 4) и уменьшает разницу длинны между центром и краем. Уменьшение угла с 22° до 11° сужает разницу в длине между центром и краем до 1,25%. При угле 5,5° разница составляет всего 0,625%, что существенно, но не полностью решает проблему.
Однако закрытие пластин увеличивает в два или в четыре раза площадь поверхности пластины в контакте с плёнкой. К сожалению, пленки с высоким коэффициентом поверхностного сопротивления трутся между пластинами. В центральной зоне эта теплая пленка в контакте с пластинами увеличивается и дополнительное сопротивление искажает прямоту пленки, что делает её мешковатой в центре, соответственно её становится трудно использовать в печати и складывать. 
Отличным теоретическим решением проблемы перехода пузыря в плоскость является направляющая пластина длинной в 61 метр, обладающая нулевым коэффициентом трения. В такой пластине длинна края и центра настолько бы не отличалась. Однако, как и многие другие теоретические решения, это просто не практично.
 
Вращение головки экструдера
Вращение головки и/или воздушного кольца, как показано на Рисунке 5, может помочь замаскировать отклоненния, возникающие в процессе расплавления, которые вызывают вариации толщины плёнки (полосы).
Путём вращения головки и воздушного кольца при экструзии пузыря эти полосы можно удалить с поверхности плёнки. Пузырь сам по себе не вращается. Поэтому полосы распределяются по поверхности рулона, и их размер на катушке становится аналогичен леске, благодаря этому формируется цилиндрический рулон пленки, обладающий нормальной симметрией.

Вращение

Рисунок 5
Без вращения эти ошибки накапливаются на рулоне пленки в одном месте, как леска на катушке без равномерной намотки. Результатом является рулон пленки с поверхностью, похожей на деревянное изделие для короткой толстой балюстрады.
К сожалению, вращение может внести свои собственные проблемы и полосы могут постепенно двигаться по лицевой части пластин. Такое действие вызывает движение полотна вперёд и назад между 
 
пластинами, и полотно ходит вперёд и назад в линии ниже от основных щелей. Для финишного направления полотна с прямой намоткой и созданием хорошего рулона требуется направляющая для полотна.
В целом, широкие полосы, вызываемые проникновением воздуха или ростом температуры с переднего конца экструдера с расплавом, не могут быть устранены вращением, поскольку расплав сам по себе  не вращается при этой неисправности. Как следствие, рулон пленки может быть коническим или иметь выпуклые или вогнутые поверхности, а также различную толщину пленки.
Опять же, когда пузырь или диаметр головки увеличивается, то и поперечная скорость полос в лицевой части направляющих пластин увеличивается на данную скорость вращения. Это может вызывать нестабильность пузыря, прерывистые складки в щелях и уход полотна вниз. Эти три проблемы могут быть устранены уменьшением скорости вращения.
Однако одно вращение никогда не может происходить быстрее, чем время, за которое происходит намотка на рулон плёнки. В ином случае за такое время полосы не смогут равномерно распределиться по всей поверхности рулона плёнки.

Выводы
При экструзии плёнки из горячего расплава между головкой и линией застывания, а также точкой, в которой рукав сворачивается, на главной щели возникает много проблем. Другие разделы этого обзора более специфично описывают часто возникающие проблемы, такие как неровности рулонов, полосы, морщины, проблемы выхода, физические и оптические дефекты и решения. Все это мы рассмотрим в следующей части обзора. 
 

vkontakte facebook twitter
Предыдущие новости