Способы производства плёнок из расплавов

«Плёнками» принято считать полимерные полотна, толщина которых не превышает 0,5 мм. Они изготавливаются методом экструзии путём продавливания расплава через плоскощелевую головку или через рукавную головку. Вторым методом пользуются при производстве так называемых «рукавных плёнок». Оборудование для производства плёнок всегда включает в себя минимум экструдер, охладитель, литьевую головку, приёмное, протягивающее и наматывающее устройства.

О том, как происходит процесс изготовления тонких плёнок – в материале статьи.

Плоскощелевая экструзия

Как отмечалось выше, при данном способе расплав поступает в головку и продавливается через неё под высоким давлением. Формообразующими и одновременно направляющими элементами являются стальные параллельные плиты. Чтобы плёнка получилась прозрачной и имела надлежащий потребительский вид, структура расплава должна быть максимально однородной и аморфной. Это достигается нагревом сырья до высокой температуры с последующим резким охлаждением.

Для производства плёнок методом плоскощелевой экструзии применяется оборудование двух типов:

• с охлаждением полученной плёнки в ванне с водой;
• с охлаждением расплава с помощью специального охлаждающего барабана.

Важный момент: при использовании оборудования первого типа необходимо поддерживать постоянную температуру воды в охлаждающей ванне.

Оборудование второго типа подходим для производства плёнок толщиной 400-700 мкм. Это сравнительно толстые плёнки. Охлаждающую жидкость подают прямо на барабан.

«Рукавная» экструзия

Технологический процесс выглядит следующим образом: расплав в текучем и вязком состоянии поступает в головку и попадает в формующую полость. Он обтекает дорн, а на выходе получается круглая цилиндрическая заготовка – «полуфабрикат». Затем его раздувают до нужного диаметра с помощью сжатого воздуха, одновременно охлаждая. Для охлаждения также применяется сжатый воздух, подаваемый в каналы мудштука. В процессе «раздува» толщина стенок заготовки уменьшается, получается плёнка необходимых параметров.

Процесс такой экструзии лимитирует только один фактор – скорость охлаждения рукава. При интенсивном производстве с высокой скоростью «раздува» рукав приобретает нестабильное положение. Поток охлаждающего воздуха может вызвать разрыв или деформацию заготовки, что приведёт к браку продукции. Если необходимо получить рукавную плёнку высокого качества, технологический процесс нужно отлаживать до мелочей.

Производственные дефекты

При производстве и тонких, и толстых плёнок возможно образование дефектов. Это случается и из-за нарушения технологии, и из-за неисправности оборудования. Основными из них считаются:

• неравномерная толщина;
• «акулья шкура», возникающая при недостаточном прогреве сырья;
• посторонние включения;
• неоднородная прозрачность;
• складки и микротрещины.

При выявлении первых признаков необходимо немедленно выполнить ревизию и техпроцесса, и оборудования: проверить настройки автоматики, произвести термотестирование рукава, отрегулировать температуру расплава.

Иногда к снижению качества продукции приводят и вибрации оборудования. К примеру, это возникает, если цех с экструдерами расположен вблизи железнодорожных путей, строительных объектов, иных крупных промышленных предприятий. Перед установкой оборудования необходимо позаботиться о качественном фундаменте, а ещё лучше – замерить уровень вибраций на производственном участке.

Принципы компоновки агрегатов

При изготовлении рукавных плёнок оборудование компонуется одним из трёх способов:

• снизу вверх;
• сверху вниз;
• горизонтально.

Компоновка «снизу вверх» имеет преимущества в том, что при движении рукава вверх можно получать достаточно толстые плёнки. Формуемая масса удерживается протягивающими валками. Плёнка имеет однородные и равномерные показатели, а также эффективно и быстро охлаждается. Кроме того, такие установки занимают мало места, но стоят дороже.

Горизонтальная компоновка имеет некий риск деформации плёнки, верхняя часть рукава охлаждается медленнее. Плюс таких установок – бюджетная цена.

Компоновка «сверху вниз» используется для производства тонких плёнок. Это объясняется тем, что формуемое сырьё большой массы может просто оборваться под собственным весом. Для охлаждения такого оборудования используется вода. Этот фактор несколько повышает себестоимость производства продукции.

Что такое соэкструзия

Вышеописанные способы используются для производства как тонких, так и толстых плёнок. Однако самой современной технологией на сегодняшний день считается соэкструзия. Она позволяет производить многослойные полимерные плёнки толщиной до 250 мкм. Кроме того, оборудование даёт возможность комбинировать различные слои.

Преимущества такого метода – высокая производительность. За один производственный цикл можно изготавливать продукцию из сырья с различными температурами плавления. Химические реагенты, как при ламинировании, не используются, поэтому производство считается экологически чистым. Существенно снижается и количество отходов, что удешевляет технологический процесс и себестоимость производства.

Принцип соэкструзии – это раздельное регулирование температуры расплавов. Потоки разнородного сырья плавятся по отдельности и соединяются только в соэкструзионной головке. Головка настраивается на необходимую температуру.

Особенности оборудования для производства многослойной плёнки

Одним из востребованных продуктов является БОПП – Биаксиально Ориентированная Плоская Плёнка. Она производится методом одновременной соэкструзии нескольких полимеров с последующим температурным закреплением и охлаждением готового полотна. Основным сырьём для производства являются этилен и пропилен.

Из такого сырья можно производить:

• прозрачные и непрозрачные плёнки;
• жемчужные плёнки;
• плёнки с термосвариваемыми слоями для пачек сигарет;
• плёнки для упаковки косметики и парфюмерии.

Плотность готовой плёнки зависит от пропорции компонентов. Как правило, она находится в пределах 0,8-0,9 г/см².

Производство отличается тем, что в цикле задействованы отходы – регранулят, измельчённая плёночная кромка. Каждый компонент строго дозируется и помещается в промежуточные бункеры. Далее с помощью сепаратора они измельчаются и транспортируются к перемешивающему бункеру. Только после этого смесь попадает в зону экструзии.

Особенности оборудования для производства рукавных многослойных плёнок

Многослойные плёнки могут состоять из 11 слоём. Для их производства применяют полиэтител, полипропилен, сополимеры в различных пропорциях. Сам технологический процесс включает следующие стадии:

• получение расплава;
• формирование заготовки;
• вытягивание заготовки;
• предварительный нагрев;
• раздув и ориентацию;
• охлаждение рукава;
• намотку готового рулона.

Экструдеры оснащаются гравиметрическими дозаторами. Они позволяют смешивать до шести видов сырья одновременно в различных пропорциях.

Современные установки для производства рукавных многослойных плёнок имеют высокий уровень автоматизации. Управление температурой, бункерами, дозаторами выполняется компьютером. Существуют установки, имеющие несколько экструдеров. Их используют на крупных производствах.

 

Процесс производства однослойных и многослойных, толстых и тонких плёнок – это сложная технология. Она требует взвешенного подхода к выбору температуры, скорости и температуры охлаждения, постоянного контроля качества продукции. При первых признаках брака необходимо немедленно выполнять ревизию оборудования: производить температурные регулировки, анализировать состав и качество расплава, скорость протяжки и интенсивность охлаждения. Только при регулярном контроле процесса плёнки будут удовлетворять потребительским качествам.