Riješite pet uobičajenih problema u koekstruziji puhanjem filma

1. nestabilnost pjene: Pojam nestabilnost mjehurića uključuje mnoge različite vrste problema povezanih sa stabilnošću ekstrudiranih mjehurića. Glavni problemi uključuju pucanje mjehurića, otvrdnjavanje naprezanjem, nestabilnost na smrzavanje i lepršanje mjehurića.
Puknuće mjehurića: Kada se rastaljeni materijal koji izlazi iz kalupa prekomjerno rasteže, što rezultira pucanjem strukture mjehurića, doći će do pucanja mjehurića. To se događa kada je čvrstoća taljenja ekstrudiranog materijala nedovoljna za postizanje odabranog omjera pucanja (BUR). Kako bi se izbjegao ovaj problem, odabir smole može se modificirati kako bi se u strukturu filma dodali materijali s većom čvrstoćom taljenja kako bi se poboljšala ukupna čvrstoća taljenja. Na primjer, polietilen niske gustoće (LDPE) ugrađen je u film od linearnog polietilena niske gustoće (LLDPE) kako bi se povećala njegova ukupna čvrstoća taljenja.
Deformacijsko otvrdnjavanje: Kada se rastaljeni polimer brzo rasteže u smjeru stroja (MD) i tako očvrsne, dolazi do deformacijskog otvrdnjavanja. To će uzrokovati fluktuacije unutarnjeg tlaka mjehurića i širine mjehurića. Ovaj se problem može spriječiti smanjenjem stope povlačenja. Drugo rješenje je modificiranje odabira smole kako bi se smanjila ukupna vlačna viskoznost filma, dopuštajući da se film više rasteže u MD bez ikakvog stvrdnjavanja naprezanjem.
Nestabilna linija mraza: u stabilnom procesu, linija leda ostat će na konstantnoj visini višoj od kalupa, a kontrolira se brzinom hlađenja, propusnošću kalupa i jednolikošću 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 vijka od odabrane smole, istrošenošću vijka ili kvarom grijača ili termoelementa. Prije spajanja treba izmjeriti temperaturu taline svakog protoka kako bi se utvrdilo koji je sloj taline izvor promjene temperature. Nakon pozicioniranja, uklonite vijak i provjerite degradaciju polimera i istrošenost vijka. Također se mora provjeriti rad svih grijača i termoparova.
Drugi uobičajeni uzrok nestabilne linije mraza je začepljenje plijesni. Neravnomjerno gutanje materijala kalupa može biti posljedica nakupljanja razgradivih materijala u kalupu. Kako bi se izbjegla ova situacija, kalup treba redovito provjeravati i ako je potrebno izvršiti nakupljanje materijala.
Lepršanje pjene: lepršanje pjene počinje ispod granice smrzavanja i prikazuje se kao linearna oznaka na površini mjehurića u poprečnom smjeru (Td). Ovaj oblik krila uzrokovan je velikom brzinom zraka iz zračnog prstena. Smanjenje brzine puhala ili podešavanje komponenti zračnog prstena za smanjenje protoka zraka duž površine mjehurića spriječit će lepršanje mjehurića. Međutim, smanjenjem protoka zraka tada će se smanjiti učinkovitost hlađenja zračnog prstena, a potom će se linija leda odmaknuti od kalupa, uzrokujući nove probleme. Kako bi se izbjegla ova situacija, odabir smole može se optimizirati kako bi se smanjila ukupna viskoznost taline ekstruzije i smanjila ukupna temperatura taline.
2. Promjena indeksa: U koekstruziji puhanjem filma, neizbježan je određeni stupanj promjene instrumenta u TD. Primjer profila instrumenta s filmom varijacije stupnja niskog tlaka može se vidjeti na slici 2. 1A. Međutim, ako se tijekom obrade počnu javljati neočekivani problemi, stupanj promjene instrumenta može se povećati. Postoje različiti problemi koji mogu dovesti do povećanja specifikacijskih promjena, a uzrok problema utvrđuje se provjerom oblika instrumenta profila pjene.
Nejednoliko hlađenje zračnim prstenom: slab ili neravnomjeran protok zraka iz zračnog prstena dovest će do neravnomjernog hlađenja filma i utjecati na omjer pada tlaka filma. To može uzrokovati da se neki filmovi rastežu više od drugih, što može dovesti do odstupanja u mjerenju. Kako bi se izbjegao ovaj problem, zračni kanal u zračnom prstenu treba redovito provjeravati i čistiti kako bi se uklonile sve nečistoće koje mogu uzrokovati poremećaj protoka zraka. Također treba provjeriti zračni prsten kako bi se potvrdilo da je ispravno smješten u središtu kalupa.
Neujednačena temperatura taline: Neujednačena temperatura taline dovest će do promjena u brzini hlađenja mjehurića i protoku kalupa. Očit znak nejednake temperature taline je sinusni profil. Formiranje ove sinusoidalne varijacije povezano je s protokom materijala s neravnomjernom temperaturom taline kroz kalup, što se naziva ulazna linija. Kao što je ranije spomenuto, promjena temperature taline može biti uzrokovana nepravilnim dizajnom vijka ili istrošenošću.
3. Nestabilnost sučelja: Pojam nestabilnost sučelja odnosi se na nestabilnost na sučelju između dva sloja. Stabilnost sučelja ovisit će o čimbenicima kao što su karakteristike materijala, uvjeti procesa i karakteristike dizajna opreme. Postoje tri poznate vrste međupovršinske nestabilnosti koje se mogu pojaviti tijekom koekstruzije puhanjem filma.
Postoje neki poznati razlozi za preokrete. Prva je razlika u smičnoj viskoznosti između materijala koji stvaraju sučelje. Ako materijal ima značajno različitu viskoznost smicanja, svaki će sloj doživjeti različite brzine smicanja pod primijenjenim naprezanjem na smicanje, što će rezultirati cik-cak deformacijom. Ovo se može ublažiti odabirom materijala slične smične viskoznosti (ako je moguće) za stvaranje sučelja.
Drugi razlog je nepravilan omjer slojeva. Ako odabrani omjer slojeva čini sučelje preblizu stijenki kalupa, prekomjerno smično naprezanje potaknut će deformaciju. Kako bi se to spriječilo, debljina vanjskog sloja može se povećati, sučelje se može držati podalje od zida i može se smanjiti smično naprezanje na njega.
Treći razlog je nepravilan dizajn kalupa. Prilikom projektiranja kalupa, važno je ispravno optimizirati kanal tekućine kako bi se stvorio ujednačen profil brzine u cijelom kalupu. Neodgovarajući dizajn kalupa može dovesti do stvaranja visokih točaka smicanja i neujednačenih profila brzine, što može dovesti do takve nestabilnosti.
Nestabilnost valovitog sučelja: Ovaj oblik nestabilnosti uzrokovan je neravnomjernom deformacijom rastezanja na sučelju između dva materijala, što rezultira valovitim uzorcima formiranim duž površine mjehurića jer je istisnut 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 je povezan s nepravilnim omjerom slojeva. Ako je jedan od kompozitnih slojeva strukture pretanak, doživjet će više ubrzanja na točki spajanja u kalupu, stvarajući tako veću stopu deformacije istezanja u sloju. Omjer slojeva treba prilagoditi kako bi se omogućila ujednačenija krivulja brzine koja se formira nizvodno od točke spajanja.
Drugi izvor je razlika u viskoznosti istezanja materijala koji stvaraju međupovršinu. Dva materijala s različitom silom istezanja i različitom viskoznošću istezanja će se deformirati različitim brzinama. Ako je moguće, za izradu sučelja treba odabrati materijale sa sličnim svojstvima proširenja.
Nestabilno aktivno sučelje: reaktivno sučelje može se formirati u procesu koekstruzije višeslojne strukture sastavljene od smole za blokiranje polariteta i spojnog sloja. Zaštitna smola obično se koekstrudira sa slojem poliolefinske smole. Ove strukture obično trebaju spojni sloj između njih kako bi se poboljšalo prianjanje između njih. Vezni sloj je polimer sastavljen od polarnih i nepolarnih krajnjih skupina. Ponekad može doći do nepotrebne kemijske reakcije između polarne krajnje skupine spojnog sloja i smole za polarnu blokadu, stvarajući tako nestabilno sučelje. Rezultat tih reakcija je smanjena optička jasnoća i zrnatiji izgled filma.

4. gel: Izraz gel se obično koristi za označavanje bilo kojeg oblika malih defekata koji stvaraju optičku deformaciju u konačnom filmu. Gel je problematičan jer ne samo da proizvodi optičku distorziju, već također smanjuje mehanička svojstva filma. Gel se može podijeliti u tri glavne kategorije: neotopljene smole, razgradivi materijali i strani zagađivači.
Nepomična smola: neporozna smola je uobičajena vrsta gela koja se obično uočava u visokom protoku ekstrudera. Oni su rezultat neravnomjernog taljenja uzrokovanog niskom zonom smicanja u ekstruderu. Kako biste utvrdili da je gel nepomiješana smola, zagrijte gel iznad njegove temperature taljenja, a zatim ga ponovno ohladite. Ako se gel ne pojavi ponovno nakon hlađenja, radi se o nepomiješanoj smoli. Ako u filmu ima nepomiješane smole, vijak ekstrudera treba provjeriti i redizajnirati kako bi se smanjila prisutnost zona niskog smicanja.
Degradirani materijal: Ako je polimer izložen visokoj energiji dulje vrijeme, može doći do degradacije materijala tijekom ekstruzije. Ovi uvjeti dovode do stvaranja visoko oksidiranih ili umreženih materijala koji predstavljaju gel u membrani. Obično ti gelovi ne postoje odmah nakon pokretanja. Kako se razgrađeni polimeri nakupljaju u procesu razgradnje, pojavljuju se na filmu.
Visoko oksidirani gel pokazuje lomljive 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 tamnosmeđi izgled i sastoji se od oksidiranih materijala. Međutim, stupanj oksidacije je prenizak da bi uzrokovao fluorescenciju pod UV svjetlom.
Umreženi gel se ponekad pogrešno smatra visoko zapletenim smolama. Kako biste razlikovali to dvoje, možete zagrijati gel na temperaturu višu od njegove temperature taljenja, pritisnuti ga da se slomi i zatim pustiti da se ohladi. Ako se oblik gela ponovno pojavi nakon hlađenja, materijal je umrežen, a ne jako zapetljan. Kako bi se utvrdio izvor razgradivih materijala, vijak ekstrudera treba ukloniti nakon rada bez pročišćavanja. Nakon što se utvrdi izvor degradacije, dizajn vijka može se optimizirati u ovom području kako bi se smanjila stagnacija i mala posmična sila.
Strani zagađivači: Povremeno, strani zagađivači mogu ući u proces. Strani zagađivači obično ulaze u ekstruder kroz lijevak, koji se mogu prenijeti s vlakana odjeće na stranu polimernu smolu. Ako se ustanovi da gel ima znatno drugačiju temperaturu taljenja od sirove smole ili vrlo nepravilan oblik (kao što je vlakno), to može biti kontaminacija stranom tvari. Kako bi se izbjegao ovaj gel, spremnik treba uvijek pravilno očistiti, a izvorni spremnik sirovina treba zatvoriti kako bi se spriječilo miješanje stranih tvari.
5. Uvijenost: uvijenost filma je nedostatak koji se opaža u višeslojnoj strukturi sastavljenoj od materijala različite kristalnosti. Ovaj defekt nastaje tijekom procesa hlađenja rastaljenog filma i uzrokuje da se film savija. Uvijenost filma povezana je s dva problema: razlikama svojstava materijala (tj. tališta i kristalnosti) i nepravilnim rasporedom slojeva.
Uobičajeni primjer uvijanja filma prikazan je na slici 6, koja prikazuje troslojnu foliju sastavljenu od polietilena (PE), najlona (PA) i spojnog sloja. Kada višeslojni film napusti kalup, svi se slojevi tope i film se počinje hladiti. Kada se ohladi, najlonski sloj se kristalizira i postaje tvrd, dok se PE sloj skuplja jer je još rastaljen. Jednom kada temperatura padne ispod temperature taljenja polietilena, on također počinje postajati tvrd. Međutim, u ovom trenutku najlon je kristalizirao i ne može se dalje skupljati, što rezultira uvijanjem PE-a tijekom skrućivanja.
Metoda za sprječavanje uvijanja filma je brzo hlađenje filma kako bi se spriječila kristalizacija. Umjesto korištenja zraka za hlađenje filma, film se može izravno ekstrudirati u vodenu kupelj za brzo hlađenje. To omogućuje koekstruziju materijala s različitim brzinama kristalizacije bez pokazivanja ikakvog kovrčavog filma. Drugo moguće rješenje je optimizacija strukture višeslojnih filmova.