Nyheter

Introduksjon til polyolefiner og filmekstrudering

Polyolefiner, en klasse makromolekylære materialer syntetisert fra olefinmonomerer som etylen og propylen, er de mest produserte og brukte plastene globalt. Deres utbredelse stammer fra en eksepsjonell kombinasjon av egenskaper, inkludert lav kostnad, utmerket prosesserbarhet, enestående kjemisk stabilitet og tilpassbare fysiske egenskaper. Blant de ulike bruksområdene for polyolefiner har filmprodukter en fremtredende posisjon, og fyller kritiske funksjoner innen matemballasje, landbruksbelegg, industriell emballasje, medisinske og hygieneprodukter og dagligvarer. De vanligste polyolefinharpiksene som brukes til filmproduksjon inkluderer polyetylen (PE) – som omfatter lineær lavdensitetspolyetylen (LLDPE), lavdensitetspolyetylen (LDPE) og høydensitetspolyetylen (HDPE) – og polypropylen (PP).

Produksjonen av polyolefinfilmer er hovedsakelig avhengig av ekstruderingsteknologi, med blåsefilmekstrudering og støpefilmekstrudering som de to kjerneprosessene.

1. Ekstruderingsprosess for blåst film

Blåsefilmekstrudering er en av de vanligste metodene for å produsere polyolefinfilmer. Det grunnleggende prinsippet innebærer å ekstrudere en smeltet polymer vertikalt oppover gjennom en ringformet dyse, og danne en tynnvegget rørformet parison. Deretter føres trykkluft inn i det indre av denne parisonen, noe som får den til å blåse seg opp til en boble med en diameter betydelig større enn dysens. Når boblen stiger, blir den tvunget avkjølt og størknet av en ekstern luftring. Den avkjølte boblen kollapser deretter av et sett med nipvalser (ofte via en kollapsende ramme eller A-ramme) og trekkes deretter av trekkvalser før den vikles på en rull. Blåsefilmprosessen gir vanligvis filmer med biaxial orientering, noe som betyr at de har en god balanse mellom mekaniske egenskaper i både maskinretningen (MD) og tverrretningen (TD), slik som strekkfasthet, rivemotstand og slagfasthet. Filmtykkelse og mekaniske egenskaper kan kontrolleres ved å justere oppblåsningsforholdet (BUR – forholdet mellom boblediameter og dysediameter) og nedtrekksforholdet (DDR – forholdet mellom opptakshastighet og ekstruderingshastighet).

2. Ekstruderingsprosess for støpt film

Ekstrudering av støpte filmer er en annen viktig produksjonsprosess for polyolefinfilmer, spesielt egnet for produksjon av filmer som krever overlegne optiske egenskaper (f.eks. høy klarhet, høy glans) og utmerket tykkelsesjevnhet. I denne prosessen ekstruderes den smeltede polymeren horisontalt gjennom en flat, sporformet T-form, og danner en jevn smeltet bane. Denne banen trekkes deretter raskt på overflaten av en eller flere høyhastighets, internt avkjølte kjølevalser. Smeltematerialet størkner raskt ved kontakt med kaldvalsens overflate. Støpte filmer har generelt utmerkede optiske egenskaper, en myk følelse og god varmeforseglingsevne. Presis kontroll over formleppegapet, kjølevalsens temperatur og rotasjonshastighet muliggjør nøyaktig regulering av filmtykkelse og overflatekvalitet.

Topp 6 utfordringer innen ekstrudering av polyolefinfilm

Til tross for ekstruderingsteknologiens modenhet, støter produsenter ofte på en rekke prosesseringsvansker i den praktiske produksjonen av polyolefinfilmer, spesielt når de streber etter høy produksjon, effektivitet, tynnere tykkelser og når de bruker nye høypresterende harpikser. Disse problemene påvirker ikke bare produksjonsstabiliteten, men påvirker også direkte sluttproduktets kvalitet og kostnader. Viktige utfordringer inkluderer:

1. Smeltebrudd (haihud): Dette er en av de vanligste defektene i ekstrudering av polyolefinfilm. Makroskopisk manifesterer den seg som periodiske tverrgående krusninger eller en uregelmessig ru overflate på filmen, eller i alvorlige tilfeller mer uttalte forvrengninger. Smeltebrudd oppstår primært når skjærhastigheten til polymersmelten som forlater dysen overstiger en kritisk verdi, noe som fører til stick-slip-oscillasjoner mellom dyseveggen og bulksmelten, eller når strekkspenningen ved dyseutgangen overstiger smeltestyrken. Denne defekten kompromitterer filmens optiske egenskaper (klarhet, glans), overflateglatthet og kan også forringe dens mekaniske og barriereegenskaper.

2. Matrisesikkel / Matriseoppbygging: Dette refererer til gradvis akkumulering av polymernedbrytningsprodukter, lavmolekylære fraksjoner, dårlig dispergerte tilsetningsstoffer (f.eks. pigmenter, antistatiske midler, slippmidler) eller geler fra harpiksen ved matriseleppens kanter eller i matrisehulrommet. Disse avleiringene kan løsne under produksjonen, forurense filmoverflaten og forårsake defekter som geler, striper eller riper, og dermed påvirke produktets utseende og kvalitet. I alvorlige tilfeller kan matriseoppbygging blokkere matriseutgangen, noe som fører til variasjoner i tykkelsen, filmriving og til slutt tvinge produksjonslinjen ned for matriseopprydding, noe som resulterer i betydelige tap i produksjonseffektivitet og svinn av råvarer.

3. Høyt ekstruderingstrykk og fluktuasjoner: Under visse forhold, spesielt ved bearbeiding av høyviskøse harpikser eller bruk av mindre dysehull, kan trykket i ekstruderingssystemet (spesielt ved ekstruderhodet og dysen) bli for høyt. Høyt trykk øker ikke bare energiforbruket, men utgjør også en risiko for utstyrets levetid (f.eks. skrue, fat, dyse) og sikkerhet. Videre forårsaker ustabile fluktuasjoner i ekstruderingstrykket direkte variasjoner i smelteutgangen, noe som fører til ujevn filmtykkelse.

4. Begrenset gjennomstrømning: For å forhindre eller redusere problemer som smeltebrudd og oppbygging av dyser, er produsenter ofte tvunget til å redusere ekstruderens skruehastighet, og dermed begrense produksjonslinjens produksjon. Dette påvirker direkte produksjonseffektiviteten og produksjonskostnaden per produkteenhet, noe som gjør det vanskelig å møte markedets etterspørsel etter storskala, lavkostnadsfilmer.

5. Vanskeligheter med tykkelseskontroll: Ustabilitet i smelteflyten, ujevn temperaturfordeling over dysen og oppbygging av dysen kan alle bidra til variasjoner i filmtykkelse, både på tvers og i lengderetningen. Dette påvirker filmens påfølgende prosesseringsytelse og sluttbruksegenskaper.

6. Vanskelig harpiksbytte: Når man bytter mellom forskjellige typer eller kvaliteter av polyolefinharpikser, eller når man bytter fargemasterbatcher, er det ofte vanskelig å fjerne restmateriale fra forrige kjøring fullstendig fra ekstruderen og dysen. Dette fører til blanding av gamle og nye materialer, som genererer overgangsmateriale, forlenger byttetider og øker skraprater.

Disse vanlige prosesseringsutfordringene begrenser innsatsen til polyolefinfilmprodusenter for å forbedre produktkvaliteten og produksjonseffektiviteten, og skaper også barrierer for bruk av nye materialer og avanserte prosesseringsteknikker. Derfor er det avgjørende for en bærekraftig og sunn utvikling av hele polyolefinfilmekstruderingsindustrien å finne effektive løsninger for å overvinne disse utfordringene.

Løsninger for ekstruderingsprosessen for polyolefinfilm: Polymerbehandlingshjelpemidler (PPA-er)

Polymerprosesshjelpemidler (PPA-er) er funksjonelle tilsetningsstoffer hvis kjerneverdi ligger i å forbedre den reologiske oppførselen til polymersmelter under ekstrudering og modifisere deres interaksjon med utstyrsoverflater, og dermed overvinne en rekke prosesseringsvansker og forbedre produksjonseffektiviteten og produktkvaliteten.

1. Fluoropolymerbaserte PPA-er

Kjemisk struktur og egenskaper: Dette er for tiden den mest brukte, teknologisk modne og demonstrert effektive klassen av PPA-er. De er vanligvis homopolymerer eller kopolymerer basert på fluorolefinmonomerer som vinylidenfluorid (VDF), heksafluorpropylen (HFP) og tetrafluoretylen (TFE), med fluorelastomerer som de mest representative. Molekylkjedene til disse PPA-ene er rike på CF-bindinger med høy bindingsenergi og lav polaritet, som gir unike fysisk-kjemiske egenskaper: ekstremt lav overflateenergi (beslektet med polytetrafluoretylen/Teflon®), utmerket termisk stabilitet og kjemisk inertitet. Det er kritisk at fluorpolymer-PPA-er generelt viser dårlig kompatibilitet med ikke-polare polyolefinmatriser (som PE, PP). Denne inkompatibiliteten er en viktig forutsetning for deres effektive migrering til metalloverflatene på formen, hvor de danner et dynamisk smørende belegg.

Representative produkter: Ledende merker i det globale markedet for fluorpolymer-PPA-er inkluderer Chemours' Viton™ FreeFlow™-serie og 3Ms Dynamar™-serie, som har en betydelig markedsandel. I tillegg brukes visse fluorpolymerkvaliteter fra Arkema (Kynar®-serien) og Solvay (Tecnoflon®) også som, eller er nøkkelkomponenter i, PPA-formuleringer.

2. Silikonbaserte prosesseringshjelpemidler (PPA-er)

Kjemisk struktur og egenskaper: De primære aktive komponentene i denne klassen av PPA-er er polysiloksaner, ofte referert til som silikoner. Polysiloksan-ryggraden består av alternerende silisium- og oksygenatomer (-Si-O-), med organiske grupper (vanligvis metyl) festet til silisiumatomene. Denne unike molekylstrukturen gir silikonmaterialer svært lav overflatespenning, utmerket termisk stabilitet, god fleksibilitet og ikke-klebende egenskaper mot mange stoffer. I likhet med fluorpolymer-PPA-er fungerer silikonbaserte PPA-er ved å migrere til metalloverflatene på prosesseringsutstyret for å danne et smørelag.

Bruksegenskaper: Selv om fluorpolymer-PPA-er dominerer sektoren for ekstrudering av polyolefinfilm, kan silikonbaserte PPA-er ha unike fordeler eller skape synergistiske effekter når de brukes i spesifikke bruksscenarier eller i forbindelse med bestemte harpikssystemer. De kan for eksempel vurderes for bruksområder som krever ekstremt lave friksjonskoeffisienter, eller der spesifikke overflateegenskaper er ønskelig for sluttproduktet.

Står du overfor forbud mot fluorpolymerer eller utfordringer med PTFE-forsyningen?

Løs utfordringer med ekstrudering av polyolefinfilm med PFAS-frie PPA-løsninger-SILIKEs fluorfrie polymertilsetningsstoffer

SILIKE har en proaktiv tilnærming med sine SILIMER-serieprodukter, og tilbyr innovativePFAS-frie polymere prosesseringshjelpemidler (PPA-er)Denne omfattende produktlinjen inneholder 100 % rene PFAS-frie PPA-er,fluorfrie PPA-polymertilsetningsstoffer, ogPFAS-frie og fluorfrie PPA-masterbatcher.Vedeliminerer behovet for fluortilsetningsstoffer, forbedrer disse prosesseringshjelpemidlene produksjonsprosessen betydelig for ekstruderingsprosesser for LLDPE, LDPE, HDPE, mLLDPE, PP og ulike polyolefinfilm. De er i samsvar med de nyeste miljøforskriftene, samtidig som de øker produksjonseffektiviteten, minimerer nedetid og forbedrer den generelle produktkvaliteten. SILIKEs PFAS-frie PPA-er gir fordeler for sluttproduktet, inkludert eliminering av smeltebrudd (haihud), forbedret glatthet og overlegen overflatekvalitet.

Hvis du sliter med virkningen av forbud mot fluorpolymerer eller mangel på PTFE i polymerekstruderingsprosessene dine, tilbyr SILIKEalternativer til fluorpolymer PPA-er/PTFE, PFAS-frie tilsetningsstoffer for filmproduksjonsom er skreddersydd for å møte dine behov, uten behov for endringer i prosessen.