Proces a kontrola vytlačování vyfukovaného filmu

 

 

Pro výrobu plastových fólií různých typů a specifikací je kromě výběru vhodného extrudéru, vyfukovací vytlačovací hlavy a pomocného zařízení nutné také zvolit vhodné formovací metody a podmínky procesu. Jedině tak mohou operace probíhat hladce a zajistit vysoce-kvalitní filmy.

 

 

Na základě směru tahu fólie lze výrobu vyfukovaných fólií rozdělit do tří typů: ploché vytlačování ploché vyfukování, ploché vytlačování nahoru vyfukování a ploché vytlačování vyfukování dolů, přičemž nejběžnější je ploché vytlačování vyfukování nahoru.

 

1. Plochá extruze Metoda plochého vyfukování

Průběh procesu metody plochého vytlačování plochého vyfukování je znázorněn na obrázku 1-15. Tato metoda používá přímou vytlačovací hlavu a jak vytlačovací hlava, tak pomocné zařízení mají relativně jednoduché konstrukce, což usnadňuje instalaci a provoz zařízení. Extrudér však zabírá velkou plochu. V důsledku proudění horkého vzduchu směrem nahoru a proudění studeného vzduchu směrem dolů je ochlazování horní části bubliny fólie pomalejší než spodní části. Když má plast vysokou hustotu nebo je průměr bubliny velký, bublina má tendenci se prohýbat, což má za následek špatnou rovnoměrnost tloušťky filmu a potíže s nastavením. Obvykle je tato metoda vhodná pro lisování vyfukovaných PE a PVC fólií o šířce 600 mm nebo méně.

 

 

2. Plochá extruze metoda vyfukování směrem nahoru

Průběh procesu ploché extruze metody foukání směrem vzhůru je znázorněn na obrázku 1-16. Tato metoda využívá pravoúhlou vytlačovací hlavu, kde směr vypouštění materiálu je kolmý na směr proudění v bubnu extrudéru. Extrudovaná trubice je tažena svisle nahoru, nafouknuta, lisována a přiváděna do tažného válce. Hlavní výhodou této metody je, že celá bublina je podepřena chlazeným houževnatým horním segmentem, který zajišťuje stabilní tah fólie. Dokáže vyrábět fólie s širokým rozsahem tlouštěk a šířek (např. průměry přesahující 10 m). Kromě toho je extrudér instalován na zemi, nevyžaduje žádnou operační platformu, což usnadňuje ovládání s malým půdorysem a umožňuje široký rozsah tlouštěk filmu s relativně rovnoměrnou tloušťkou. Hlavní nevýhodou je, že horký vzduch kolem bubliny stoupá, zatímco studený klesá, což je nepříznivé pro chlazení; 90° ohyb v závitořezné hlavě zvyšuje odpor toku materiálu, což může způsobit rozklad materiálu v ohybu; a výška továrny musí být větší. Kromě toho mají závitořezná hlava a pomocné zařízení složité struktury.

 

 

3. Plochá extruze metoda foukání směrem dolů

Metoda plochého vytlačování s vyfukováním směrem dolů také používá pravoúhlou{0}} vytlačovací hlavu, ale trubka je tažena svisle dolů, jak je znázorněno na obrázku 1-17. Směr tahu bubliny je opačný k proudu horkého vzduchu z vytlačovací hlavy, což usnadňuje chlazení bubliny. Kromě toho lze vodní plášť použít k přímému chlazení bubliny, což výrazně zlepšuje efektivitu výroby a průhlednost filmu. Tato metoda nabízí dobré chladicí účinky a fólie je vtahována dolů gravitací do tažného válce, takže je pohodlnější než metoda foukání nahoru. Umožňuje také vyšší rychlosti výrobní linky a vyšší výkon. Celá bublina je však podepřena segmentem z neztuhlého plastu, díky čemuž je náchylná k prasknutí při výrobě silnějších fólií nebo při vysokých tahových rychlostech, zejména u plastů s vyšší hustotou. Extrudér musí být instalován na vysoké pracovní plošině, což zvyšuje náklady na instalaci a provozní nepříjemnosti. Díky rychlému ochlazení vodním pláštěm je tato metoda vhodná pro pryskyřice s nízkou viskozitou taveniny a vysokou krystalinitou (např. PP pryskyřice) a lze ji použít k výrobě vysoce transparentních obalových fólií.

 

 

Mezi metodami výroby vyfukovaných fólií se nejčastěji používá metoda plochého vytlačování směrem nahoru vyfukování. Níže jsou popsány výrobní operace pro tuto metodu, jak je znázorněno na obrázku 1-18.

 

 

1.Vytápění: Zahřejte extrudér a vytlačovací hlavu na požadovanou teplotu pomocí ohřívačů a udržujte teplotu po určitou dobu.

2. Krmení a vytlačování: Jakmile extrudér a vytlačovací hlava splňují požadavky na izolaci, spusťte extrudér a přidejte do násypky malé množství plastu (prášek nebo pelety). Zpočátku se šroub otáčí nízkou rychlostí. Poté, co roztavený materiál projde vytlačovací hlavou a nafoukne se do bubliny, postupně zvyšujte rychlost šneku, naplňte násypku a sledujte, zda je objem vytlačování kolem bubliny rovnoměrný. Pokud je bublina zkosená nebo má nerovnoměrnou tloušťku, upravte okolní teplotu a šířku mezery. V oblastech s rychlejším vybíjením snižte teplotu a utáhněte šrouby; naopak zvyšte teplotu a povolte šrouby.

3. Zvedání: Shromážděte roztavený materiál vycházející z vytlačovací hlavy, zvedněte jej a zaveďte malé množství vzduchu, abyste zabránili přilnutí.

4. Podávací válečky: Zaveďte zvednutou bublinu do svěrných válečků, které bublinu stlačí do složené fólie. Fólie je pak vedena k navíjecímu zařízení pomocí vodicích válečků.

5.Inflace: Po vložení bubliny do válečků ji nafoukněte vzduchem a upravte rychlost trakce a poměr vyfukování-, abyste zajistili, že šířka a tloušťka přehybu fólie splní požadavky. Vzhledem k tomu, že vzduch v bublině je utěsněn svěrnými válci, sotva uniká a udržuje konstantní tlak v bublině.

6.Úprava: Toleranci tloušťky filmu lze korigovat úpravou mezery matrice, polohy chladicího kroužku, objemu vzduchu a rychlosti trakce. Tolerance šířky fólie se upravuje hlavně řízením velikosti nafouknutí.

 

 

1. Teplota tváření

Kontrola teploty je kritická v procesu vyfukování fólie a přímo ovlivňuje kvalitu produktu. U plastů-citlivých na teplo, jako je PVC, je nezbytná přesná regulace teploty a správná koordinace teploty a času ohřevu je zásadní.

Teplota zpracování je nastavena tak, aby bylo dosaženo optimální viskozity taveniny v tekutém stavu, což zajišťuje kvalifikované produkty. Různé suroviny vyžadují různé teploty; pro stejný materiál vyžadují různé tloušťky filmu různé teploty zpracování; a dokonce i pro stejný materiál a tloušťku mohou různé extrudéry vyžadovat různé teploty. Tenčí fólie vyžadují lepší tekutost taveniny, takže pro stejný materiál vyžaduje fólie 20 μm mnohem vyšší teplotu ohřevu než fólie 80 μm.

 

Regulaci teploty lze rozdělit na dva způsoby: jeden postupně zvyšuje teplotu od podávací sekce k matrici, zatímco druhý udržuje teplotu vstupní sekce na nízké úrovni, prudce zvyšuje teplotu v kompresní sekci (řízenou při optimální plastifikační teplotě materiálu) a snižuje ji v dávkovací sekci pro udržení roztaveného stavu. Teplota matrice by měla udržovat materiál v tekutém stavu a může být stejná nebo o 10–20 stupňů nižší než teplota na konci válce, v závislosti na poměru délky -k- průměru šroubu.

 

U plastů-citlivých na teplo, jako je PVC, by teplota válce měla být nižší než teplota hlavy lisu, aby se zabránilo přehřátí a rozkladu v válci. U plastů jako PE a PP, které jsou méně náchylné k přehřátí, může být teplota vytlačovací hlavy nižší než teplota válce, což napomáhá chlazení a stabilizaci bublin, čímž se zlepšuje kvalita filmu.

 

Regulace teploty je složitá a vyžaduje důkladné pochopení vlastností materiálu a podmínek zpracování pro optimalizaci teplot ohřevu. Rozsahy regulace teploty vytlačování pro běžně používané vyfukované fólie jsou uvedeny v tabulce 1-5.

 

Tabulka 1-5 Rozsahy regulace teploty vytlačování pro běžně používané vyfukované fólie

 

Typ filmu			Teplota sudu / stupeň		Teplota / stupeň konektoru		Teplota hlavy / stupeň
PVC (prášek)	Vysokorychlostní-foukání	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
Kompozitní film	PE PP	120 - 170 180 - 210		210 - 220 210 - 220		200 200

Teploty ohřevu hlavně a vytlačovací hlavy významně ovlivňují tvarování a vlastnosti filmu. Příliš vysoké teploty mohou způsobit křehkost filmu, zejména snížení podélné pevnosti v tahu. Vysoké teploty mohou také způsobit periodické příčné vibrační vlny v bublině. Pokud je teplota příliš nízká, pryskyřice nemusí být zcela promíchána a změkčena, což má za následek nepravidelný tok materiálu, který ovlivňuje rovnoměrné roztažení, lesk a průhlednost. Nízké teploty zpracování mohou také způsobit "rybí oči" na povrchu filmu, kde jsou krystalové body obklopeny vzory připomínajícími letokruhy, s tenčím filmem kolem krystalových hrotů. Nízké teploty navíc snižují prodloužení fólie při přetržení a rázovou pevnost.

 

2. Poměr-vyfouknutí

Poměr profouknutí-neurčuje pouze šířku přehybu fólie, ale ovlivňuje také různé vlastnosti fólie. Při výběru-poměru zvětšení by proto měla být zohledněna jak šířka záhybu, tak výkon. Vyfukovací poměr je také omezen vlastnostmi plastu (např. molekulová hmotnost, krystalinita, napětí taveniny). Tabulka 1-6 uvádí pro referenci optimální rozsahy nafouknutí pro různé typy a aplikace filmů.

 

Tabulka 1-6 Optimální rozsahy nafouknutí pro různé filmy

Typ filmu	PVC	LDPE	LLDPE	HDPE (ultra{0}}tenký)	PP	PA	Smršťovací fólie, Stretch fólie, přilnavá fólie
Poměr{0}}vyfouknutí	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

 

Větší poměr vyfukování zlepšuje optické vlastnosti filmu, protože nepravidelný tok materiálu v roztavené pryskyřici se může rozšiřovat podélně i příčně, čímž je film hladší. Zvýšení poměru nafouknutí-do vzduchu také zvyšuje rázovou houževnatost, pevnost v příčném tahu a pevnost v příčném roztržení, zatímco pevnost v podélném tahu a pevnost v roztržení se relativně snižují. Obě směrové pevnosti v roztržení se stabilizují, když poměr vyfukování překročí 3. Podélné prodloužení klesá se zvyšujícím se poměrem vyfukování, zatímco příčné prodloužení zůstává relativně stabilní a zvyšuje se pouze tehdy, když se prstencová mezera matrice rozšiřuje.

 

3. Trakční poměr

Když se tahová rychlost zvýší (větší trakční poměr), nepravidelný tok materiálu z matrice se nemůže před ochlazením a ztuhnutím úplně uvolnit, což má za následek špatné optické vlastnosti. Ani zvýšení rychlosti vytlačování nemůže zabránit poklesu průhlednosti fólie. Při konstantní rychlosti vytlačování narušuje zvyšování rychlosti tahu rovnováhu podélných a příčných pevností, zvyšuje podélnou pevnost a zároveň snižuje příčnou pevnost.

 

Vyfukovací poměr a trakční poměr představují násobky příčného roztažení a podélného roztažení. Pokud jsou obě zvýšeny, tloušťka fólie se zmenšuje, zatímco šířka záhybu se zvětšuje, a naopak. Zvětšovací-poměr a trakční poměr jsou tedy kritickými parametry určujícími konečné rozměry a vlastnosti fólie.

 

4. Chlazení filmu

Chlazení je kritické při výrobě vyfukovaných fólií a stupeň chlazení významně ovlivňuje kvalitu produktu. Doba cesty bubliny z formy k tažným válcům je obecně více než 1 minuta (nepřesahuje 2,5 minuty). Během této krátké doby se musí bublina ochladit a ztuhnout; jinak se bublina může slepit pod tlakem tažných válců a ovlivnit kvalitu filmu.

 

Rychlost chlazení během foukání ovlivňuje tvar bubliny, jak je znázorněno na obrázku 1-19. Obrázek 1-19a ukazuje tvar bubliny s nižší rychlostí chlazení. Ve skutečné výrobě se tento tvar vytvoří, když je chladicí kroužek umístěn níže, objem vzduchu je malý a teplota vzduchu v chladicím kroužku není příliš nízká. Obrázek 1-19b ukazuje tvar bubliny, když je film ochlazen bezprostředně po opuštění vytlačovací hlavy. Ve skutečné výrobě se tento tvar tvoří, když je chladicí prstenec nízký, objem vzduchu je velký a teplota vzduchu je velmi nízká. Obrázek 1-19c ukazuje tvar bubliny, když se fólie rychle ochladí v určité vzdálenosti od vytlačovací hlavy. Ve skutečné výrobě se tento tvar vytvoří, když je chladicí prstenec umístěn výše, objem vzduchu je velký a teplota vzduchu je velmi nízká.

 

 

 

Běžné abnormální jevy, jejich příčiny a řešení při výrobě vyfukovaných fólií jsou uvedeny v tabulce 1-7.

Tabulka 1-7 Běžné abnormální jevy, příčiny a řešení při výrobě foukaných filmů

 

Abnormální jev	Příčiny	Řešení
Obtížná filmová trakce	1. Teplota závitořezné hlavy je příliš vysoká nebo příliš nízká 2. Velká variace tloušťky na jedné straně 3. Špinavá surovina s mnoha spáleninami	1. Upravte teplotu závitořezné hlavy 2. Upravte tloušťku filmu pro rovnoměrnost 3. Vyměňte surovinu, vyčistěte závitořeznou hlavu a šroub
Zlom filmu	1. Teplota závitořezné hlavy je příliš vysoká nebo příliš nízká 2. Nečistoty nebo rozložený materiál v tavenině 3. Ucpaný filtr nebo matrice 4. Nadměrná trakční rychlost 5. Nerovnoměrná tloušťka filmu nebo nadměrný-poměr vyfukování	1. Upravte teplotu závitořezné hlavy 2. Vyčistěte matrici nebo vyměňte pryskyřici 3. Vyměňte filtr, vyčistěte matrici 4. Snižte trakční rychlost 5. Upravte tloušťku filmu, snižte poměr vyfukování-
Pokřivená bublina	1. Příliš vysoká teplota těla stroje nebo matrice 2. Příliš vysoká teplota konektoru 3. Nerovnoměrná tloušťka filmu	1. Snižte teplotu těla stroje nebo matrice 2. Snižte teplotu konektoru 3. Upravte tloušťku filmu tak, aby byla stejnoměrná
Nerovnoměrná tloušťka filmu	1. Nerovnoměrná mezera matrice 2. Deformace jádrové formy 3. Nerovnoměrná teplota vytlačovací hlavy 4. Nadměrný poměr-vyfouknutí 5. Nerovnoměrné chlazení 6. Nestabilní stlačený vzduch	1. Nastavte mezeru matrice 2. Vyměňte jádrovou formu 3. Zkontrolujte topný kroužek závitořezné hlavy 4. Snižte poměr-vyfouknutí 5. Upravte objem chladicího vzduchu pro rovnoměrnost 6. Zkontrolujte vzduchový kompresor
Vrásnění filmu	1. Nerovnoměrná tloušťka filmu, vrásky na tenkých místech 2. Nedostatečné nebo nerovnoměrné chlazení 3. Nesouosost desky rybí kosti nebo tažných válců se závitořeznou hlavou 4. Nadměrný úhel desky rybí kosti 5. Nerovnoměrný tlak trakčního válce 6. Nerovnoměrné napětí vinutí 7. Nadměrný poměr-vyfouknutí, nepravidelný tvar bublin 8. Vliv okolního vzduchu	1. Upravte tloušťku filmu pro rovnoměrnost 2. Vylepšete chlazení nebo snižte rychlost výroby 3. Správné zarovnání středové linie 4. Snižte úhel desky rybí kosti 5. Nastavte tažné válečky 6. Nastavte navíjecí kladky 7. Snižte poměr vyfukování-nebo vyměňte kostku, upravte tvar bubliny 8. Stabilizujte proudění vzduchu v prostředí
Špatná transparentnost	1. Nízká teplota plastifikace 2. Nedostatečná výška čáry zmrazení 3. Nadměrná trakční rychlost 4. Malý poměr-vyfouknutí	1. Zvyšte formovací teplotu 2. Zvedněte výšku čáry zmrazení 3. Snižte trakční rychlost 4. Zvyšte poměr-vyfouknutí
Filmový povrch kvetoucí	1. Nízká teplota těla stroje nebo matrice 2. Nadměrná rychlost šroubu 3. Teplota šroubu je příliš vysoká nebo příliš nízká 4. Nesprávná formulace	1. Zvyšte teplotu těla stroje nebo matrice 2. Snižte rychlost šroubu 3. Upravte průtok chladicího média šroubem 4. Zlepšit formulaci
Nečistoty nebo spáleniny na povrchu filmu	1. Nečistoty v surovině 2. Rozbité síto filtru 3. Rozklad pryskyřice 4. Nerovnoměrné míchání	1. Síť surovinu 2. Vyměňte sítko filtru 3. Vyčistěte závitořeznou hlavu 4. Přísně kontrolujte proces hnětení a plastifikace
Bubliny na povrchu filmu	Mokrá surovina	Suchá surovina
Díry nebo slzy ve filmu	1. Nečistoty v surovině 2. Ucpané nebo poškozené síto filtru 3. Nadměrný poměr-vyfouknutí 4. Nadměrný trakční poměr 5. Blokovaná kostka 6. Cizí předměty na chladící desce nebo válcích poškrábají film	1. Vyměňte surovinu 2. Vyčistěte nebo vyměňte sítko filtru 3. Upravte poměr-vyfouknutí 4. Snižte trakční poměr 5. Vyčistěte matrici 6. Očistěte desku rybí kosti nebo povrch vodicích válečků
Vodoznaky nebo oblačnost na povrchu filmu	1. Nízká teplota válce extrudéru 2. Nízká teplota matrice 3. Nadměrná rychlost šroubu 4. Příliš velké otvory v sítu nebo nedostatečné vrstvy 5. Nesprávný výběr surovin	1. Zvyšte teplotu válce 2. Zvyšte teplotu matrice 3. Snižte rychlost šroubu 4. Nahraďte jemnějším filtračním sítem nebo přidejte vrstvy 5. Vyberte vhodnou surovinu
Rybí oči nebo tvrdé bloky na povrchu filmu	1. Nízká teplota extrudéru 2. Kontaminace jinými pryskyřicemi 3. Nízká rychlost toku taveniny suroviny 4. Špatná plastifikace šroubů	1. Zvyšte teplotu vytlačování 2. Vyměňte surovinu nebo odstraňte kontaminovanou pryskyřici 3. Použijte vhodnou surovinu 4. Vyměňte kvalifikovaný šroub
Zjevné značky švů	1. Nadměrná teplota matrice nebo konektoru 2. Rozklad materiálu při bočníku jádrové tyče	1. Snižte teplotu matrice nebo konektoru 2. Vyjměte jádrovou tyč a vyčistěte ji
Lepkavý film (špatné otevírání)	1. Nadměrná teplota lisování 2. Nedostatečné chlazení 3. Nadměrná trakční rychlost 4. Nadměrný tlak svěrného válce 5. Nesprávné složení (nedostatečný rozpouštěcí prostředek)	1. Nižší teplota, zejména teplota matrice 2. Vylepšete chlazení 3. Snižte trakční rychlost 4. Upravte přítlak svěrného válečku 5. Zvyšte dávkování otevíracího činidla
Nerovnoměrné vinutí	1. Nerovnoměrná tloušťka filmu 2. Nedostatečné chlazení 3. Nerovnoměrná mezera rámu rybí kosti 4. Nesouosost trakčního válce 5. Vzduch zachycený ve filmové trubici, což způsobuje vrásky	1. Upravte tloušťku filmu 2. Vylepšete chlazení 3. Opravte mezeru rámu rybí kosti 4. Nastavte upínací sílu tažného válečku pro rovnoměrnost 5. Odstraňte zachycený vzduch, abyste odstranili vrásky
Nerovné okraje role filmu	1. Nedostatečné napětí vinutí způsobující-stékání hran 2. Tupá fólie-řezací čepel 3. Nerovnoměrné napětí vinutí	1. Přiměřeně zvyšte napětí vinutí 2. Vyměňte čepel za novou 3. Zkontrolujte systém regulace napětí