Riješite pet uobičajenih problema u koekstruziji puhanjem filma

1. nestabilnost pjene: Termin nestabilnost mjehurića uključuje mnoge različite vrste problema koji se odnose na stabilnost ekstrudiranih mjehurića. Glavni problemi uključuju pucanje mjehurića, stvrdnjavanje deformacijom, nestabilnost mraza i lepršanje mjehurića.
Puknuće mjehurića: Kada se rastopljeni materijal koji izlazi iz kalupa pretjerano rastegne, što rezultira pucanjem strukture mjehurića, doći će do pucanja mjehurića. Ovo se dešava kada je čvrstoća taljenja ekstrudiranog materijala nedovoljna da se postigne odabrani omjer pucanja (BUR). Kako bi se izbjegao ovaj problem, izbor smole se može modificirati kako bi se u strukturu filma dodali materijali s većom čvrstoćom taljenja kako bi se poboljšala ukupna čvrstoća taljenja. Na primjer, polietilen niske gustine (LDPE) je ugrađen u film linearnog polietilena niske gustine (LLDPE) kako bi se povećala njegova ukupna čvrstoća topljenja.
Deformacijsko stvrdnjavanje: Kada se rastopljeni polimer brzo rasteže u smjeru stroja (MD) i tako stvrdne, dolazi do stvrdnjavanja deformacijom. To će uzrokovati fluktuacije unutarnjeg pritiska i širine mjehurića. Ovaj problem se može spriječiti smanjenjem stope povlačenja. Drugo rješenje je modificiranje odabira smole kako bi se smanjio ukupni vlačni viskozitet filma, omogućavajući filmu da se više rasteže u MD bez ikakvog stvrdnjavanja.
Nestabilna linija smrzavanja: u stabilnom procesu, linija smrzavanja će ostati na konstantnoj visini većoj od kalupa, a kontrolira se brzinom hlađenja, propusnošću kalupa i ujednačenošću debljine filma. Kada proces postane nestabilan, položaj linije mraza također će postati nestabilan. Jedan od razloga za ovu nestabilnost je neravnomjerna raspodjela temperature u ekstruziji.
Promjena temperature taline može biti uzrokovana nepravilnim dizajnom zavrtnja odabrane smole, habanjem vijka ili kvarom grijača ili termoelementa. Prije spajanja treba izmjeriti temperaturu taline svakog toka kako bi se utvrdilo koji sloj taline je izvor promjene temperature. Nakon pozicioniranja, uklonite vijak i provjerite degradaciju polimera i istrošenost vijka. Također treba provjeriti funkciju svih grijača i termoparova.
Još jedan čest uzrok nestabilne linije smrzavanja je blokada plijesni. Neravnomjerno gutanje materijala može biti posljedica nakupljanja razgradivih materijala u kalupu. Da bi se izbjegla ova situacija, kalup treba redovito provjeravati i po potrebi vršiti nakupljanje materijala.
Treperenje pjene: treperenje pjene počinje ispod linije mraza i prikazuje se kao linearna oznaka na površini mjehurića u poprečnom smjeru (Td). Ovaj oblik krila je uzrokovan velikom brzinom zraka iz zračnog prstena. Smanjenje brzine puhala ili podešavanje komponenti zračnog prstena kako bi se smanjio protok zraka duž površine mjehurića spriječit će lepršanje mjehurića. Međutim, smanjenje protoka zraka će onda smanjiti efikasnost hlađenja zračnog prstena, a zatim će se linija smrzavanja odmaknuti od kalupa, uzrokujući nove probleme. Kako bi se izbjegla ova situacija, izbor smole se može optimizirati kako bi se smanjio ukupni viskozitet taline ekstruzije i smanjila ukupna temperatura taljenja.
2. Promena indeksa: U koekstruziji puhanja filma, neizbežno je da postoji određeni stepen promene instrumenta u TD. Primer profila instrumenta sa filmom varijacije stepena niskog pritiska može se videti na slici 2. 1A. Međutim, ako se tokom obrade počnu javljati neočekivani problemi, stepen promjene instrumenta može se povećati. Postoje različiti problemi koji mogu dovesti do povećanja promjena specifikacije, a uzrok problema se utvrđuje provjerom oblika instrumentalnog profila pjene.
Neujednačeno hlađenje zračnog prstena: slab ili neravnomjeran protok zraka iz zračnog prstena će dovesti do neravnomjernog hlađenja filma i utjecati na omjer pada tlaka filma. To može uzrokovati da se neki filmovi rastegnu više od drugih, što može dovesti do odstupanja mjerenja. Kako bi se izbjegao ovaj problem, zračni kanal u zračnom prstenu treba redovno provjeravati i čistiti kako bi se uklonile sve nečistoće koje mogu uzrokovati poremećaj protoka zraka. Vazdušni prsten također treba provjeriti kako biste potvrdili da je pravilno smješten u sredini kalupa.
Neujednačena temperatura topljenja: Neujednačena temperatura topljenja će dovesti do promjena u brzini hlađenja mehurića i propusnosti kalupa. Očigledan znak neujednačene temperature topljenja je sinusni profil. Formiranje ove sinusoidne varijacije povezano je sa protokom materijala sa neujednačenom temperaturom taline kroz kalup, koji se naziva port line. Kao što je ranije spomenuto, promjena temperature taline može biti uzrokovana nepravilnim dizajnom vijaka ili habanjem.
3. Nestabilnost interfejsa: Termin nestabilnost interfejsa odnosi se na nestabilnost na interfejsu između dva sloja. Stabilnost interfejsa zavisiće od faktora kao što su karakteristike materijala, procesni uslovi i karakteristike dizajna opreme. Postoje tri poznate vrste međufaznih nestabilnosti koje se mogu javiti tokom koekstruzije filma puhanjem.
Postoje neki poznati razlozi za preokrete. Prva je razlika u viskoznosti smicanja između materijala koji proizvode međuprostor. Ako materijal ima značajno različitu viskoznost smicanja, svaki sloj će doživjeti različite brzine smicanja pod primijenjenim posmičnim naprezanjem, što će rezultirati cik-cak deformacijom. Ovo se može ublažiti odabirom materijala sa sličnim smičnim viskozitetom (ako je moguće) za kreiranje interfejsa.
Drugi razlog je nepravilan omjer slojeva. Ako odabrani omjer slojeva čini sučelje preblizu zidu kalupa, prekomjerno naprezanje smicanja će izazvati deformaciju. Kako bi se to spriječilo, debljina vanjskog sloja može se povećati, međusloj se može držati podalje od zida, a naprezanje na smicanje koje mu je nametnuto može se smanjiti.
Treći razlog je nepravilan dizajn kalupa. Prilikom dizajniranja kalupa, važno je pravilno optimizirati kanal tekućine kako bi se stvorio ujednačen profil brzine kroz kalup. Nepravilan dizajn kalupa može dovesti do stvaranja visokih točaka smicanja i neujednačenih profila brzina, što može dovesti do takve nestabilnosti.
Nestabilnost talasnog interfejsa: Ovaj oblik nestabilnosti je uzrokovan neujednačenom deformacijom istezanja na granici između dva materijala, što rezultira talasastim uzorcima koji se formiraju duž površine mehurića jer se istiskuje iz kalupa. Slika ove nestabilnosti može se vidjeti na slici 3. Utvrđeno je da deformacija istezanja koja uzrokuje ovu nestabilnost dolazi iz dva poznata izvora. Prvi se odnosi na nepravilan odnos slojeva. Ako je jedan od kompozitnih slojeva strukture suviše tanak, doživjet će više ubrzanja na mjestu spajanja u kalupu, stvarajući tako veću stopu deformacije istezanja u sloju. Omjer slojeva treba prilagoditi kako bi se omogućila ujednačenija kriva brzine da formira nizvodno od tačke spajanja.
Drugi izvor je razlika u viskoznosti istezanja materijala koji stvaraju međuprostor. Dva materijala s različitom silom istezanja i različitom viskoznošću istezanja će se deformirati različitim brzinama. Ako je moguće, za kreiranje interfejsa treba odabrati materijale sa sličnim svojstvima proširenja.
Nestabilno aktivno sučelje: reaktivno sučelje može se formirati u procesu koekstruzije višeslojne strukture sastavljene od polarne blokirajuće smole i spojnog sloja. Barijerna smola se obično koekstrudira sa slojem poliolefinske smole. Ove strukture obično trebaju spojni sloj između njih kako bi se poboljšala adhezija između njih. Vezni sloj je polimer sastavljen od polarnih i nepolarnih krajnjih grupa. Ponekad može doći do nepotrebne hemijske reakcije između polarne krajnje grupe spojnog sloja i polarne blokirajuće smole, formirajući tako nestabilnu međuprostoru. Rezultat ovih reakcija je smanjena optička jasnoća i granularniji izgled filma.

4. gel: Termin gel se obično koristi za označavanje bilo kojeg oblika malog defekta koji proizvodi optičku deformaciju u konačnom filmu. Gelovi su problematični jer ne samo da proizvode optičku distorziju, već i smanjuju mehanička svojstva filma. Gel se može podijeliti u tri glavne kategorije: neotopljene smole, razgradivi materijali i strani zagađivači.
Nepokretna smola: neporozna smola je uobičajeni tip gela koji se obično opaža kod visokog protoka ekstrudera. Oni su rezultat neravnomjernog topljenja uzrokovanog zoni niskog smicanja u ekstruderu. Da biste utvrdili da je gel nepomiješana smola, zagrijte gel iznad njegove temperature topljenja, a zatim ga ponovo ohladite. Ako se gel ne pojavi ponovo nakon hlađenja, radi se o nepomiješanoj smoli. Ako u filmu postoji nepomiješana smola, vijak ekstrudera treba provjeriti i redizajnirati kako bi se minimiziralo prisustvo zona niskog smicanja.
Degradirani materijal: Ako je polimer izložen visokoj energiji tokom dužeg vremenskog perioda, može doći do degradacije materijala tokom ekstruzije. Ovi uvjeti dovode do stvaranja visoko oksidiranih ili umreženih materijala koji predstavljaju gel u membrani. Obično ovi gelovi ne postoje odmah nakon pokretanja. Kako se degradirani polimeri akumuliraju u procesu razgradnje, oni se pojavljuju na filmu.
Visoko oksidirani gel pokazuje krhke crne mrlje i može se identificirati fluorescencijom pod ultraljubičastim svjetlom. Slika 5 prikazuje sliku visoko oksidiranog gela snimljenu pod polariziranim svjetlom i sliku fluorescencije gela pod UV svjetlom. Umreženi gel ima tamno smeđi izgled i sastoji se od oksidiranih materijala. Međutim, stepen oksidacije je prenizak da izazove fluorescenciju pod UV svjetlom.
Umreženi gel se ponekad pogrešno smatra visoko zamršenim smolama. Da biste razlikovali ovo dvoje, možete zagrijati gel na temperaturu veću od temperature topljenja, primijeniti pritisak na njega kako biste ga razbili, a zatim ga pustite da se ohladi. Ako se oblik gela ponovo pojavi nakon hlađenja, materijal je umrežen, a ne jako zapetljan. Da bi se utvrdio izvor razgradivih materijala, vijak ekstrudera treba ukloniti nakon rada bez pražnjenja. Kada se utvrdi izvor degradacije, dizajn vijka se može optimizirati u ovoj oblasti kako bi se minimizirala stagnacija i mala sila smicanja.
Strani zagađivači: Povremeno, strani zagađivači mogu ući u proces. Strani zagađivači obično ulaze u ekstruder kroz spremnik, koji se može prenijeti sa odjevnih vlakana na stranu polimernu smolu. Ako se utvrdi da gel ima značajno drugačiju temperaturu topljenja od sirove smole ili da ima vrlo nepravilan oblik (kao što su vlakna), možda je riječ o kontaminaciji stranih tvari. Da biste izbjegli ovaj gel, spremnik uvijek treba propisno očistiti, a originalni spremnik za sirovinu treba zatvoriti kako bi se spriječilo miješanje bilo koje strane tvari.
5. Curl: uvijanje filma je defekt uočen u višeslojnoj strukturi koja se sastoji od materijala različite kristalnosti. Ovaj defekt nastaje tokom procesa hlađenja rastaljenog filma i uzrokuje da se film sam savija. Uvijanje filma povezano je s dva problema: razlikom svojstava materijala (tj. tačka topljenja i kristalnosti) i nepravilnim rasporedom slojeva.
Uobičajeni primjer uvijanja filma prikazan je na slici 6, koja prikazuje troslojni film sastavljen od polietilena (PE), najlona (PA) i poveznog sloja. Kada višeslojni film napusti kalup, svi slojevi se tope i film počinje da se hladi. Kada se ohladi, najlonski sloj kristalizira i postaje tvrd, dok se PE sloj skuplja jer je još rastopljen. Kada temperatura padne ispod temperature topljenja polietilena, on takođe počinje da postaje tvrd. Međutim, u ovom trenutku, najlon je kristalizirao i ne može se dalje skupljati, što rezultira uvijanjem PE tokom skrućivanja.
Metoda za sprječavanje uvijanja filma je brzo hlađenje filma kako bi se spriječila kristalizacija. Umjesto korištenja zraka za hlađenje filma, film se može direktno ekstrudirati u vodeno kupatilo radi brzog hlađenja. Ovo omogućava koekstruziju materijala sa različitim brzinama kristalizacije bez pojave kovrčavog filma. Drugo moguće rješenje je optimizacija strukture višeslojnih filmova.