Πώς ο έλεγχος θερμοκρασίας επηρεάζει τις ιδιότητες του φιλμ φυσητού PP;

Το πολυπροπυλένιο είναι ένα ημι-κρυσταλλικό θερμοπλαστικό με χαμηλή πυκνότητα, εξαιρετικές μηχανικές ιδιότητες, καλή χημική αντοχή, αντοχή στη θερμότητα και καλή μόνωση. Έχει χρησιμοποιηθεί ευρέως στη βιομηχανία συσκευασίας. Σε διάφορες εφαρμογές, τα φυσητά φιλμ ξεχωρίζουν ως μια σημαντική μορφή των οποίων η απόδοση επηρεάζεται άμεσα από τον έλεγχο της θερμοκρασίας. Η επίδραση του ελέγχου θερμοκρασίας στις ιδιότητες του φιλμ εμφύσησης πολυπροπυλενίου συζητείται συστηματικά σε αυτό το άρθρο από τέσσερις όψεις: θερμοκρασία εξώθησης, θερμοκρασία καλουπιού, θερμοκρασία ψύξης και η συνεργιστική επίδραση του λόγου και της θερμοκρασίας χύτευσης με εμφύσηση.

Η θερμοκρασία εξώθησης είναι η κύρια παράμετρος στην παραγωγή φιλμ εμφύσησης πολυπροπυλενίου, η οποία επηρεάζει άμεσα τη ρευστότητα του τήγματος και την ποιότητα πλαστικοποίησης. Το PP έχει εύρος σημείου τήξης μεταξύ 155 και 165 βαθμών Κελσίου και θερμοκρασία αποσύνθεσης μεγαλύτερη από 300 βαθμούς Κελσίου, επομένως η θερμοκρασία εξώθησης είναι τυπικά μεταξύ 180 και 240 βαθμών Κελσίου. Αυτό το εύρος πρέπει να είναι επακριβώς προσαρμοσμένο στα χαρακτηριστικά της πρώτης ύλης (π.χ. ροή τήγματος και κατανομή μοριακού βάρους) και στις απαιτήσεις της διαδικασίας.
1.1 Χαμηλή θερμοκρασία εξώθησης (180–200 μοίρες)
η θερμοκρασία εξώθησης είναι πολύ χαμηλή, η ικανότητα ροής του τήγματος πολυπροπυλενίου μειώνεται, γεγονός που οδηγεί σε επιφανειακά ελαττώματα όπως «μάτια ψαριού» και γραμμές συγκόλλησης. Αυτά τα ελαττώματα προκύπτουν από την ατελή τήξη της ρητίνης, που οδηγεί σε εντοπισμένη υψηλή κρυσταλλικότητα και στο σχηματισμό αδιαφανών δομών σωματιδίων. Επιπλέον, η χαμηλή θερμοκρασία μπορεί να αυξήσει το αποτέλεσμα διάτμησης των βιδών, το οποίο μπορεί να οδηγήσει σε θραύση της μοριακής αλυσίδας και να μειώσει την αντοχή σε εφελκυσμό και την επιμήκυνση θραύσης των μεμβρανών.
1.2 Υψηλή θερμοκρασία εξώθησης (220–240 μοίρες)
Οι υψηλές θερμοκρασίες κάνουν τη ροή του τήγματος καλύτερα. Αλλά η υπερβολική θερμότητα επιταχύνει τη διάσπαση του πολυπροπυλενίου. Αυτό προκαλεί προβλήματα όπως σωματίδια γέλης και κυματισμούς. Οι αλλαγές θερμοκρασίας καθιστούν το ιξώδες του τήγματος ανομοιόμορφο. Αυτό αλλάζει επίσης το κατά μήκος πάχος του φιλμ. Για παράδειγμα, εάν η αλλαγή θερμοκρασίας στο τύμπανο είναι μεγαλύτερη από ±5 μοίρες, το σφάλμα πάχους του φιλμ μπορεί να υπερβεί το 10%. Αυτό βλάπτει το πόσο καλά λειτουργεί η ταινία στα επόμενα βήματα.
1.3 Ομοιομορφία θερμοκρασίας
Η θερμοκρασία όλων των τμημάτων του εξωθητήρα πρέπει να είναι ομοιόμορφη για να αποφευχθεί η τοπική υπερθέρμανση ή υπερψύξη. Οι διακυμάνσεις της θερμοκρασίας θα προκαλέσουν ασυνέπεια του ιξώδους του τήγματος και αλλαγή του διαμήκους πάχους του φιλμ. Για παράδειγμα, εάν η διακύμανση της θερμοκρασίας στο τύμπανο είναι μεγαλύτερη από ±5 μοίρες, η απόκλιση στο πάχος του φιλμ μπορεί να υπερβεί το 10%, επηρεάζοντας σοβαρά την επακόλουθη απόδοση επεξεργασίας.

Η θερμοκρασία του καλουπιού είναι το κλειδί για τον έλεγχο του αρχικού σχήματος του τήγματος πολυπροπυλενίου καθώς εξέρχεται από το καλούπι δακτυλίου και σχηματίζει σταθερές φυσαλίδες. Συνήθως ρυθμίζεται μεταξύ 220 και 230 βαθμών Κελσίου, η θερμοκρασία του καλουπιού πρέπει να συντονιστεί με τη θερμοκρασία εξώθησης για να διασφαλιστεί η ομοιόμορφη ροή τήγματος.
2.1 Χαμηλή θερμοκρασία (<220°C)
Οι χαμηλές θερμοκρασίες μειώνουν τη ροή του τήγματος, οδηγώντας σε ελαττώματα όπως κυματισμοί νερού στην επιφάνεια των φυσαλίδων. Όταν το τήγμα δεν χαλαρώνει εντελώς στην έξοδο του καλουπιού, δημιουργείται ένα κύμα νερού, σχηματίζοντας ένα περιοδικό κύμα. Επιπλέον, οι χαμηλές θερμοκρασίες αυξάνουν την ευθραυστότητα των φυσαλίδων, καθιστώντας τις επιρρεπείς σε ρήξη κατά την πρόσφυση.
2.2 High Die Temperature (>230 μοίρες)
Ενώ οι υψηλές θερμοκρασίες ενισχύουν τη ροή του τήγματος, μπορούν επίσης να διαταράξουν τη σταθερότητα των φυσαλίδων. Η θερμοκρασία του καλουπιού είναι πολύ υψηλή, θα μειώσει το ιξώδες του τήγματος, προκαλώντας φυσαλίδες στη διαδικασία διαστολής, με αποτέλεσμα ανομοιόμορφο πάχος της μεμβράνης. Οι υψηλές θερμοκρασίες μπορεί επίσης να επιταχύνουν την οξειδωτική αποικοδόμηση του πολυπροπυλενίου, δημιουργώντας οσμές και αποχρωματισμό.
2.3 Διάκενο μήτρας και ομοιομορφία θερμοκρασίας
Το διάκενο της μήτρας δακτυλίου πρέπει να ελέγχεται από 0,8 mm έως 1,2 mm και η άκρη της μήτρας πρέπει να είναι ομοιόμορφα τοποθετημένη. Το ανομοιόμορφο διάκενο θα προκαλέσει τη διαφορά ροής τήγματος στη διαδικασία εξώθησης, η οποία θα οδηγήσει σε αποκλίσεις στο πάχος του φιλμ. Ταυτόχρονα, το αυτόματο σύστημα μέτρησης και ελέγχου θερμοκρασίας που βασίζεται σε θερμοστοιχείο πρέπει να χρησιμοποιείται για τον ακριβή έλεγχο της θερμοκρασίας του καλουπιού, προκειμένου να αποφευχθεί η τοπική υπερθέρμανση ή υπερψύξη.

Η θερμοκρασία ψύξης είναι η βασική παράμετρος που καθορίζει την κρυσταλλικότητα και τη διαφάνεια του φιλμ φουσκώματος πολυπροπυλενίου. Το πολυπροπυλένιο είναι ένα ημι-κρυσταλλικό πολυμερές Η κρυσταλλικότητα του PP επηρεάζει άμεσα τις φυσικές του ιδιότητες (π.χ. αντοχή σε εφελκυσμό και επιμήκυνση θραύσης) και τις οπτικές του ιδιότητες (π.χ. διαφάνεια και γυαλάδα).
3.1 Υδροψύξη (15-25 βαθμοί)
Water cooling is the circulation of cooling water around bubbles, which can significantly reduce the crystallinity of the film and improve transparency. When the cooling water temperature is controlled between 15 and 22°C, the film can be more than 90% transparent, with a smooth, blemish-free surface. If the water temperature is too high (>30 μοίρες) και η μεμβράνη δεν ψύχεται αρκετά, η κρυστάλλωση θα αυξηθεί και η διαφάνεια θα μειωθεί γρήγορα. Αντίθετα, εάν η θερμοκρασία του νερού είναι πολύ χαμηλή (<15°C), the film becomes viscous and exhibits poor opening properties, although transparency is further enhanced.
3.2 Περιορισμοί στην Αερόψυξη
Η ψύξη αέρα είναι η χρήση δακτυλίων αέρα για την ψύξη των φυσαλίδων. Ο εξοπλισμός είναι απλός και απαιτεί λιγότερο χώρο, αλλά είναι δύσκολο να ελέγξετε με ακρίβεια την ταχύτητα ψύξης. Το πολυπροπυλένιο, με την υψηλή κρυσταλλικότητα και τη χαμηλή αντοχή τήξης, είναι επιρρεπές σε ταλάντευση φυσαλίδων και ανομοιόμορφο πάχος όταν χρησιμοποιείται αέρας για ψύξη και η διαφάνεια του φιλμ είναι γενικά χαμηλότερη από την ψύξη με νερό. Επομένως, η εφαρμογή ψύξης αέρα στην παραγωγή φυσητήρα πολυπροπυλενίου είναι μικρότερη και η εφαρμογή στην παραγωγή φυσητήρα πολυπροπυλενίου είναι πιο διαδεδομένη.
3.3 Ρυθμός και ομοιομορφία ροής νερού ψύξης
Η ροή του νερού ψύξης πρέπει να συντονίζεται με τη θερμοκρασία του νερού. Η αύξηση του ρυθμού ροής στους 15–25 βαθμούς μπορεί να ενισχύσει την ψύξη, αλλά η υπερβολική ποσότητα μπορεί να επηρεάσει τις φυσαλίδες και να προκαλέσει ρυτίδες. Τα ανεπαρκή αποτελέσματα του ρυθμού ροής οδηγούν σε ανεπαρκή ψύξη και μειωμένη διαφάνεια του φιλμ. Επιπλέον, οι δακτύλιοι του νερού ψύξης πρέπει να διατηρούνται οριζόντια για να αποφευχθεί η άνιση ροή του νερού και οι επακόλουθες αποκλίσεις στο πάχος του φιλμ.

Ο λόγος εξάτμισης, δηλαδή ο λόγος της διαμέτρου της φυσαλίδας προς τη διάμετρο του καλουπιού, επηρεάζει άμεσα την εγκάρσια αντοχή εφελκυσμού και την ομοιομορφία πάχους του φιλμ. Ο έλεγχος θερμοκρασίας πρέπει να βελτιστοποιείται σε συνάρτηση με την αναλογία έκρηξης για να επιτευχθεί η βέλτιστη ισορροπία των μηχανικών ιδιοτήτων των μεμβρανών.
4.1 Εκτόξευση-Περιορισμοί αναλογίας σε χαμηλές θερμοκρασίες
Όταν η θερμοκρασία εξώθησης ή η θερμοκρασία καλουπιού είναι χαμηλή, το τήγμα PP είναι λιγότερο ρευστό και απαιτεί μικρότερο ρυθμό διάρρηξης (συνήθως μικρότερος από 2,0) για να αποτραπεί το σκάσιμο των φυσαλίδων. Κάτω από αυτές τις συνθήκες, η χαμηλότερη εγκάρσια αντοχή σε εφελκυσμό της μεμβράνης είναι χαμηλότερη, αλλά υψηλότερη διαμήκης αντοχή εφελκυσμού λόγω της επίδρασης της έλξης.
4.2 Βελτιστοποίηση του λόγου ανατινάξεων σε υψηλή θερμοκρασία
High temperature enhances the fluidity of the melt, expanding the explosion ratio to 2.0-2.5. This greatly improves the film's transverse tensile strength and thickness uniformity film. However, a high bloating ratio (>2.5) μπορεί να προκαλέσει ταλάντωση φυσαλίδων και ακόμη και σκάσιμο.
4.3 Δυναμική ρύθμιση της θερμοκρασίας και του λόγου έκρηξης
Στην πράξη, οι αναλογίες θερμοκρασίας και εκτόνωσης πρέπει να προσαρμόζονται δυναμικά σύμφωνα με τα χαρακτηριστικά της πρώτης ύλης (π.χ. ρυθμός ροής τήγματος) και τις απαιτήσεις του προϊόντος (π.χ. πάχος φιλμ και αντοχή σε εφελκυσμό). Για παράδειγμα, η παραγωγή μεμβρανών υψηλής-διαφάνειας μπορεί να απαιτεί χαμηλότερες θερμοκρασίες εξώθησης (200–220 μοίρες ) και μικρότερη αναλογία εμφύσησης (1,8{-2,0), ενώ τα φιλμ υψηλής αντοχής απαιτούν υψηλότερες θερμοκρασίες εξώθησης (220–240 βαθμοί .2 βαθμών .

Εκτός από τη διαφάνεια και τις μηχανικές ιδιότητες, ο έλεγχος θερμοκρασίας παίζει σημαντικό ρόλο στη θερμική συρρίκνωση, τη χημική αντίσταση και τη σταθερότητα επεξεργασίας των φυσητικών μεμβρανών πολυπροπυλενίου.
5.1 Θερμική συρρίκνωση
Η θερμική συρρίκνωση των μεμβρανών πολυπροπυλενίου σχετίζεται στενά με την κρυσταλλικότητα. Χαμηλότερη θερμοκρασία ψύξης, τόσο χαμηλότερη είναι η κρυσταλλικότητα του φιλμ και μεγαλύτερη θερμική συρρίκνωση. Για παράδειγμα, μεμβράνες που ψύχθηκαν στους 15 βαθμούς εμφάνισαν διαμήκη θερμική συρρίκνωση 1,5% και εγκάρσια θερμική συρρίκνωση 1,8%, ενώ φιλμ που ψύχθηκαν στους 25 βαθμούς εμφανίζουν θερμική συρρίκνωση μικρότερη από 1,0%.
5.2 Χημική αντοχή
Η υψηλή θερμοκρασία εξώθησης και ψύξης μπορεί να βελτιώσει τη χημική αντίσταση του φιλμ. Οι υψηλότερες θερμοκρασίες ενθαρρύνουν τις μοριακές αλυσίδες του πολυπροπυλενίου να ευθυγραμμιστούν πιο στενά και υψηλότερη κρυσταλλικότητα, αυξάνοντας την αντίστασή τους σε οξέα, αλκάλια και άλατα. Για παράδειγμα, τα φιλμ που παράγονται στους 220-240 βαθμούς μπορεί να χάσουν λιγότερο από το 5% της αντοχής τους σε εφελκυσμό μετά από 24 ώρες εμποτισμού με διάλυμα υδροχλωρικού οξέος 5%, ενώ τα φιλμ που παράγονται στους 180-200 βαθμούς μπορεί να χάσουν περισσότερο από το 10% της αντοχής τους σε εφελκυσμό.
5.3 Σταθερότητα διαδικασίας
Ο έλεγχος θερμοκρασίας επηρεάζει επίσης τη σταθερότητα της επεξεργασίας του φιλμ. Οι μεγάλες διακυμάνσεις στη θερμοκρασία εξώθησης ή στη θερμοκρασία του καλουπιού μπορεί να οδηγήσουν σε ελαττώματα όπως ανομοιόμορφο πάχος και ζάρες, περιπλέκοντας τις επόμενες διαδικασίες όπως η εκτύπωση και η πλαστικοποίηση. Ως εκ τούτου, ο σύγχρονος ανεμιστήρας πολυπροπυλενίου υιοθετεί συχνά μηχανογραφημένο, αυτόματο σύστημα ελέγχου και έλεγχο μέτρησης θερμοκρασίας με βάση το θερμοστοιχείο- για να εξασφαλίσει τη σταθερότητα της παραγωγής.
6. Συμπέρασμα:
Ο έλεγχος θερμοκρασίας είναι ένα βασικό βήμα στην παραγωγή φιλμ φυσητού PP, το οποίο επηρεάζει άμεσα τη διαφάνεια, τις μηχανικές ιδιότητες, τη θερμική συρρίκνωση και τη σταθερότητα επεξεργασίας του φιλμ. Με τη βελτιστοποίηση της θερμοκρασίας εξώθησης, της θερμοκρασίας καλουπιού, της θερμοκρασίας ψύξης και του λόγου χύτευσης με εμφύσηση, οι ιδιότητες των μεμβρανών μπορούν να ρυθμιστούν με ακρίβεια. Για παράδειγμα, οι μεμβράνες χύτευσης με εμφύσηση PP υψηλής απόδοσης με διαφάνεια μεγαλύτερη από ή ίση με διαφάνεια Μεγαλύτερη από ή ίση με 90% αντοχή μεγαλύτερη από ή ίση με 45 MPa, θερμική συρρίκνωση Λιγότερο ή ίσο με 1,5 Λιγότερο ή ίσο με 1,5% παράγονται χρησιμοποιώντας θερμοκρασία εξώθησης 2 0 μοίρες, θερμοκρασίες εξώθησης 0 βαθμών - 220-230 μοίρες, θερμοκρασίες νερού ψύξης 15-22 μοίρες και αναλογίες χύτευσης με εμφύσηση 2,0-2,5 βαθμοί C. Με την ανάπτυξη της επιστήμης και της τεχνολογίας επεξεργασίας υλικών, ο έλεγχος θερμοκρασίας θα γίνεται όλο και πιο έξυπνος και ακριβής, παρέχοντας ισχυρή υποστήριξη για το φιλμ φουσκώματος πολυπροπυλενίου που θα χρησιμοποιείται ευρέως σε συσκευασίες τροφίμων και σε φαρμακευτικές συσκευασίες.