Nyheder

Introduktion til polyolefiner og filmekstrudering

Polyolefiner, en klasse af makromolekylære materialer syntetiseret fra olefinmonomerer såsom ethylen og propylen, er de mest producerede og anvendte plasttyper globalt. Deres udbredelse stammer fra en exceptionel kombination af egenskaber, herunder lave omkostninger, fremragende forarbejdningsevne, enestående kemisk stabilitet og skræddersyede fysiske egenskaber. Blandt de forskellige anvendelser af polyolefiner indtager filmprodukter en fremtrædende position og udfører kritiske funktioner inden for fødevareemballage, landbrugsbeklædning, industriel emballage, medicinske og hygiejneprodukter og dagligvarer. De mest almindelige polyolefinharpikser, der anvendes til filmproduktion, omfatter polyethylen (PE) – omfattende lineær lavdensitetspolyethylen (LLDPE), lavdensitetspolyethylen (LDPE) og højdensitetspolyethylen (HDPE) – og polypropylen (PP).

Fremstillingen af ​​polyolefinfilm er primært baseret på ekstruderingsteknologi, hvor blæsefilmekstrudering og støbefilmekstrudering er de to kerneprocesser.

1. Blæsefilmekstruderingsproces

Ekstrudering af blæsefilm er en af ​​de mest udbredte metoder til fremstilling af polyolefinfilm. Det grundlæggende princip involverer ekstrudering af en smeltet polymer lodret opad gennem en ringformet dyse, hvorved der dannes en tyndvægget rørformet emballage. Derefter indføres trykluft i det indre af denne emballage, hvilket får den til at puste sig op til en boble med en diameter, der er betydeligt større end dysens. Når boblen stiger, afkøles den med magt og størkner af en ekstern luftring. Den afkølede boble kollapses derefter af et sæt nipvalser (ofte via en kollapsende ramme eller A-ramme) og trækkes efterfølgende af trækruller, før den vikles på en rulle. Blæsefilmprocessen giver typisk film med biaxial orientering, hvilket betyder, at de udviser en god balance af mekaniske egenskaber i både maskinretningen (MD) og den tværgående retning (TD), såsom trækstyrke, rivemodstand og slagstyrke. Filmtykkelse og mekaniske egenskaber kan styres ved at justere opblæsningsforholdet (BUR - forholdet mellem boblediameter og dysediameter) og nedtrækningsforholdet (DDR - forholdet mellem optagningshastighed og ekstruderingshastighed).

2. Ekstruderingsproces for støbt film

Ekstrudering af støbte film er en anden vigtig produktionsproces for polyolefinfilm, der er særligt velegnet til fremstilling af film, der kræver overlegne optiske egenskaber (f.eks. høj klarhed, høj glans) og fremragende tykkelsesensartethed. I denne proces ekstruderes den smeltede polymer vandret gennem en flad, slidsformet T-dyse, der danner en ensartet smeltet bane. Denne bane trækkes derefter hurtigt på overfladen af ​​en eller flere højhastigheds, internt afkølede kølevalser. Smelten størkner hurtigt ved kontakt med koldvalsens overflade. Støbte film har generelt fremragende optiske egenskaber, en blød fornemmelse og god varmeforseglbarhed. Præcis kontrol over dysens læbespalte, kølevalsens temperatur og rotationshastighed muliggør nøjagtig regulering af filmtykkelse og overfladekvalitet.

Top 6 udfordringer inden for ekstrudering af polyolefinfilm

Trods ekstruderingsteknologiens modenhed støder producenter ofte på en række forarbejdningsvanskeligheder i den praktiske produktion af polyolefinfilm, især når de stræber efter høj produktion, effektivitet, tyndere tykkelser og ved anvendelse af nye højtydende harpikser. Disse problemer påvirker ikke kun produktionsstabiliteten, men har også direkte indflydelse på slutproduktets kvalitet og omkostninger. De vigtigste udfordringer omfatter:

1. Smeltebrud (hajskind): Dette er en af ​​de mest almindelige defekter i polyolefinfilmekstrudering. Makroskopisk manifesterer det sig som periodiske tværgående krusninger eller en uregelmæssigt ru overflade på filmen, eller i alvorlige tilfælde mere udtalte forvrængninger. Smeltebrud opstår primært, når forskydningshastigheden af ​​den polymersmelte, der forlader matricen, overstiger en kritisk værdi, hvilket fører til stick-slip-oscillationer mellem matricens væg og bulksmelten, eller når trækspændingen ved matricens udgang overstiger smeltestyrken. Denne defekt kompromitterer alvorligt filmens optiske egenskaber (klarhed, glans), overfladeglathed og kan også forringe dens mekaniske og barriereegenskaber.

2. Matriceaflejringer / Matriceopbygning: Dette refererer til den gradvise ophobning af polymernedbrydningsprodukter, lavmolekylære fraktioner, dårligt dispergerede tilsætningsstoffer (f.eks. pigmenter, antistatiske midler, slipmidler) eller geler fra harpiksen ved matricelæbekanterne eller i matricehulrummet. Disse aflejringer kan løsne sig under produktionen, forurene filmens overflade og forårsage defekter såsom geler, striber eller ridser, hvilket påvirker produktets udseende og kvalitet. I alvorlige tilfælde kan matriceopbygning blokere matriceudgangen, hvilket fører til variationer i tykkelsen, filmrivning og i sidste ende tvinger produktionslinjen til at lukke ned for matricerensning, hvilket resulterer i betydelige tab i produktionseffektivitet og spild af råmaterialer.

3. Højt ekstruderingstryk og fluktuationer: Under visse forhold, især ved forarbejdning af højviskøse harpikser eller brug af mindre dysegab, kan trykket i ekstruderingssystemet (især ved ekstruderhovedet og dysen) blive for højt. Højt tryk øger ikke kun energiforbruget, men udgør også en risiko for udstyrets levetid (f.eks. snekke, tromle, dyse) og sikkerhed. Desuden forårsager ustabile fluktuationer i ekstruderingstrykket direkte variationer i smelteoutputtet, hvilket fører til uensartet filmtykkelse.

4. Begrænset gennemløb: For at forhindre eller afbøde problemer som smeltebrud og ophobning af forme er producenter ofte tvunget til at reducere ekstruderens snekkehastighed og derved begrænse produktionslinjens output. Dette påvirker direkte produktionseffektiviteten og produktionsomkostningerne pr. produkteenhed, hvilket gør det vanskeligt at imødekomme markedets efterspørgsel efter store, billige film.

5. Vanskeligheder med tykkelseskontrol: Ustabilitet i smeltestrømmen, ujævn temperaturfordeling på tværs af dysen og opbygning af dysen kan alle bidrage til variationer i filmtykkelse, både på tværs og på langs. Dette påvirker filmens efterfølgende forarbejdningsevne og slutbrugsegenskaber.

6. Vanskeligt harpiksskift: Når man skifter mellem forskellige typer eller kvaliteter af polyolefinharpikser, eller når man skifter farvemasterbatcher, er det ofte vanskeligt at fjerne restmateriale fra den foregående kørsel fuldstændigt fra ekstruderen og dysen. Dette fører til sammenblanding af gamle og nye materialer, hvilket genererer overgangsmateriale, forlænger skiftetider og øger skrotprocenter.

Disse fælles udfordringer i forbindelse med forarbejdning begrænser polyolefinfilmproducenters indsats for at forbedre produktkvaliteten og produktionseffektiviteten og udgør også barrierer for indførelsen af ​​nye materialer og avancerede forarbejdningsteknikker. Derfor er det afgørende for en bæredygtig og sund udvikling af hele polyolefinfilmekstruderingsindustrien at finde effektive løsninger til at overvinde disse udfordringer.

Løsninger til polyolefinfilmekstruderingsproces: Polymerproceshjælpemidler (PPA'er)

Polymerproceshjælpemidler (PPA'er) er funktionelle tilsætningsstoffer, hvis kerneværdi ligger i at forbedre den reologiske adfærd af polymersmelter under ekstrudering og modificere deres interaktion med udstyrsoverflader, hvorved en række forarbejdningsvanskeligheder overvindes og produktionseffektiviteten og produktkvaliteten forbedres.

1. Fluoropolymerbaserede PPA'er

Kemisk struktur og egenskaber: Disse er i øjeblikket den mest anvendte, teknologisk modne og påviseligt effektive klasse af PPA'er. De er typisk homopolymerer eller copolymerer baseret på fluorolefinmonomerer såsom vinylidenfluorid (VDF), hexafluorpropylen (HFP) og tetrafluorethylen (TFE), hvor fluorelastomerer er de mest repræsentative. De molekylære kæder i disse PPA'er er rige på CF-bindinger med høj bindingsenergi og lav polaritet, som giver unikke fysisk-kemiske egenskaber: ekstremt lav overfladeenergi (beslægtet med polytetrafluorethylen/Teflon®), fremragende termisk stabilitet og kemisk inertitet. Det er afgørende, at fluorpolymer-PPA'er generelt udviser dårlig kompatibilitet med ikke-polære polyolefinmatricer (som PE, PP). Denne inkompatibilitet er en nøgleforudsætning for deres effektive migration til metaloverfladerne på matricen, hvor de danner en dynamisk smørende belægning.

Repræsentative produkter: Førende mærker på det globale marked for fluorpolymer-PPA'er inkluderer Chemours' Viton™ FreeFlow™-serie og 3M's Dynamar™-serie, som har en betydelig markedsandel. Derudover anvendes visse fluorpolymerkvaliteter fra Arkema (Kynar®-serien) og Solvay (Tecnoflon®) også som, eller er nøglekomponenter i, PPA-formuleringer.

2. Silikonebaserede proceshjælpemidler (PPA'er)

Kemisk struktur og egenskaber: De primære aktive komponenter i denne klasse af PPA'er er polysiloxaner, almindeligvis omtalt som silikoner. Polysiloxan-rygraden består af skiftevis silicium- og oxygenatomer (-Si-O-) med organiske grupper (typisk methyl) bundet til siliciumatomerne. Denne unikke molekylære struktur giver silikonematerialer meget lav overfladespænding, fremragende termisk stabilitet, god fleksibilitet og ikke-klæbende egenskaber over for mange stoffer. I lighed med fluorpolymer-PPA'er fungerer silikonebaserede PPA'er ved at migrere til metaloverfladerne på procesudstyret og danne et smørende lag.

Anvendelsesegenskaber: Selvom fluorpolymer-PPA'er dominerer sektoren for ekstrudering af polyolefinfilm, kan silikonebaserede PPA'er udvise unikke fordele eller skabe synergistiske effekter, når de anvendes i specifikke anvendelsesscenarier eller i forbindelse med bestemte harpikssystemer. For eksempel kan de overvejes til anvendelser, der kræver ekstremt lave friktionskoefficienter, eller hvor specifikke overfladeegenskaber ønskes for slutproduktet.

Står du over for forbud mod fluorpolymerer eller udfordringer med PTFE-forsyningen?

Løs udfordringer med polyolefinfilmekstrudering med PFAS-fri PPA-løsninger-SILIKEs fluorfri polymertilsætningsstoffer

SILIKE har en proaktiv tilgang med sine SILIMER-serieprodukter og tilbyder innovative løsningerPFAS-fri polymerproceshjælpemidler (PPA'er)Denne omfattende produktlinje indeholder 100 % rene PFAS-fri PPA'er,Fluorfri PPA-polymertilsætningsstoffer, ogPFAS-fri og fluorfri PPA-masterbatcher.Vedeliminerer behovet for fluortilsætningsstofferDisse proceshjælpemidler forbedrer fremstillingsprocessen betydeligt for ekstruderingsprocesser til LLDPE, LDPE, HDPE, mLLDPE, PP og forskellige polyolefinfilm. De er i overensstemmelse med de nyeste miljøregler, samtidig med at de øger produktionseffektiviteten, minimerer nedetid og forbedrer den samlede produktkvalitet. SILIKEs PFAS-fri PPA'er giver fordele til slutproduktet, herunder eliminering af smeltebrud (hajskind), forbedret glathed og overlegen overfladekvalitet.

Hvis du kæmper med virkningen af ​​forbud mod fluorpolymerer eller mangel på PTFE i dine polymerekstruderingsprocesser, tilbyder SILIKEalternativer til fluorpolymer PPA'er/PTFE, PFAS-fri tilsætningsstoffer til filmproduktionsom er skræddersyet til at imødekomme dine behov, uden behov for ændringer i processen.