Формования пленки экструзией с раздувом рукава (рукавный метод)

Технологический процесс формования пленки экструзией с раздувом рукава состоит из следующих стадий: подготовка сырья, стадии формования и завершающие стадии.

Подготовка сырья включает:
1.сортирование по партиям (для экструзии категорически запрещено смешивать партии, потому что для каждой партии сырья проводится настройка технологического режима);
2.контроль содержания влаги и технологических параметров сырья;
3.подсушивание;
4.транспортирование – осуществляется транспортными средствами цеха, а подача сырья в бункер экструдера проводится индивидуальным пневмотранспортом.

Завершающие стадии могут быть такими: контроль качества пленки, радиационная обработка, возможное нарезание на ленты, намотка в рулоны, упаковка и складирование. При контроле качества пленки контролируют толщину (непрерывно), прозрачность и внешний вид.

Рукавный метод получения пленок – простой, высокопроизводительные и экономичный. Возможны три схемы получения рукавных пленок экструзией с последующим раздувом: 1) с подачей рукава вверх; 2) с приемом рукава вниз; 3) с горизонтальным отводом рукава.

Самая распространенная первая схема. Она экономична с небольшими техническими осложнениями, агрегат занимает немного площади. Схема экструзионной установки приведена на рисунке:

Схема агрегата для получения пленок рукавным методом с подачей расплава вверх: 1 - экструдер, 2 - бункер, 3 - фильтр, 4 - головка, 5 - трубопровод для подачи воздуха, 6 - щеки, 7 - тяговые валки, 8 - эстакада, 9 - охлождающее кольцо, 10 - направляющие валки, 11 - наматывающее устройство.


При формовании пленки методом рукавной экструзии с подачей рукава вверх линия включает такие стадии:
1.подготовка расплава: загрузка сырья, плавление, гомогенизация и нагнетание расплава полимера;
2.продавливание расплава через кольцевую головку;
3.раздув рукава и его охлаждение;
4.складывание рукава;
5.намотка пленки на шпули.

Агрегат с отведением рукава вниз используют для производства пленок небольших размеров, потому что под действием собственного веса рукав может оборваться на участке, где полимер находится в высокоэластическом состоянии. К преимуществам такой схемы можно отнести более легкую настройку технологического процесса и лучшее охлаждение пленки

Схема агрегата для получения пленок рукавным методом с подачей расплава вниз: 1 - экструдер, 2 - подача сжатого воздуха, 3 - головка экструдера,4 - охлождающее кольцо, 5 - рукав, 6 - щеки, 7 - тяговые валки, 8 - натяжной ролик, 9 - наматывающее устройство.

Недостатком первых двух схем является поворот течения расплава при входе в угловую головку, что вызывает опасность перегрева и термодеструкции полимера.
Горизонтальную схему используют в агрегатах и автоматических линиях для производства мешков, где степень раздува небольшая, а толщина пленки превышает 200 мкм. Этим методом получают пленки из термонестабильных полимеров (например, поливинилхлодрида)

В процессе формования пленки возможна ионизационная обработка (для снятия статического электричества), радиационная обработка (для повышения прочности пленки). Проводится периодический или постоянный контроль толщины и качества пленки. Толщину измеряют вручную микрометрическим методом (когда от рукава отнимается полоска пленки), или непрерывно с помощью фото- или радиационных датчиков, которые могут быть подключены к регуляторам, которые включены в общую схему регулирования с помощью ЭВМ, или выведены на щит управления. Второй метод более прогрессивный и требует расширения в промышленности.
Если нужно получить пленку небольшого диаметра и толщины, используют спаренную экструзию, когда работают три и больше экструдеров, которые нагнетают расплав в одну головку



Аналогичную схему используют при формовании многослойных пленок, разница лишь в количестве коллекторных каналов в экструзионной головке. При формовании многослойных пленок на каждый полимер существует отдельный коллектор.

Основные технологические параметры экструзии пленки с раздувом рукава

Режим экструзии рукавной пленки – это комплекс технологических параметров, которые обсчитываются для каждой партии материала и при переходе на другую партию обязательно уточняются.

Технологический режим определяют такие параметры:
1.температура по зонам цилиндра экструдера, перехода и головки;
2.число оборотов шнека;
3.давление в головке;
4.температура и количество воздуха, которое идет на обдув (охлаждение) рукава;
5.степень раздува рукава;
6.степень продольной вытяжки.
Если первые три параметра определяют производительность экструдера и качество экструдированного расплава, то следующие параметры – характеристику (свойства) полученной пленки (ее толщину, оптические и физико-механические свойства).
Следует также отметить, что степень вытяжки зависит от скорости отверждения, то есть от интенсивности обдува, температуры расплава и теплофизических характеристик полимера. Степень вытяжки определяет толщину пленки и ее физико-механические свойства.
На качество пленки существенно влияет температура расплава и скорость его экструдирования, а также коэффициент (степень) раздува. При увеличении температуры расплава повышается степень аморфизации кристаллического полимера. Скорость экструдирования на прозрачность влияет обратно пропорционально, однако эта зависимость значительно сглаживается при увеличении степени раздува.
В таблице приведены ориентировочные режимы экструзии пленок с раздувом рукава для полиолефинов:


Технологические особенности экструзии рукавной пленки и проблемы, которые возникают при их реализации

Тепловой режим экструзии влияет на свойства пленок. При низких температурах расплава происходит значительное вытягивание пленки, которое сопровождается ориентацией макромолекул и повышением ее прочности, а также появлением поверхностных дефектов. При высокой температуре расплава скорее проходит релаксация напряжений, которые возникают в полимере при раздуве и при вытяжке. Повышенная температура экструзии обеспечивает пленке хорошую прозрачность и блеск.

Как видно, температура переработки при этом методе является ниже, чем при литье под давлением, что обусловлено необходимостью обрыва рукава.

Толщина и физико-механические свойства пленки, как уже было сказано, зависят от:
1.продольной вытяжки, которая задается скоростью экструдирования;
2.от степени раздува, которая зависит от избыточного давления воздуха всередине рукава и определяется способностью расплава к деформированию. При слишком большой степени вытяжки или раздува пленка, как это было сказано выше, приобретает явно выраженную анизотропию прочности.