Vyřešte pět běžných problémů při koextruzi vyfukováním filmu

1. nestabilita pěny: Termín nestabilita bublin zahrnuje mnoho různých typů problémů souvisejících se stabilitou vytlačovaných bublin. Mezi hlavní problémy patří prasknutí bublin, deformační tvrdnutí, mrazová nestabilita a flutter bublin.
Prasknutí bublin: Když je roztavený materiál opouštějící formu nadměrně natažen, což má za následek prasknutí bublinové struktury, dojde k prasknutí bubliny. K tomu dochází, když pevnost taveniny vytlačovaného materiálu nestačí k dosažení zvoleného poměru roztržení (BUR). Aby se předešlo tomuto problému, výběr pryskyřice může být modifikován tak, aby se do struktury filmu přidaly materiály s vyšší pevností taveniny, aby se zlepšila celková pevnost taveniny. Například nízkohustotní polyethylen (LDPE) je začleněn do lineárního nízkohustotního polyethylenového (LLDPE) filmu, aby se zvýšila jeho celková pevnost taveniny.
Deformační zpevnění: Když je roztavený polymer rychle natažen ve směru stroje (MD) a tím vytvrzen, dojde k deformačnímu zpevnění. To způsobí kolísání vnitřního tlaku bublin a šířky bublin. Tomuto problému lze předejít snížením rychlosti odběru. Dalším řešením je upravit výběr pryskyřice tak, aby se snížila celková tahová viskozita filmu, což umožní filmu více se natáhnout v MD bez jakéhokoli deformačního zpevnění.
Nestabilní čára námrazy: ve stabilním procesu zůstane čára námrazy v konstantní výšce vyšší než forma a je řízena rychlostí ochlazování, průchodností formy a rovnoměrností tloušťky filmu. Když se proces stane nestabilním, bude nestabilní i poloha mrazové čáry. Jedním z důvodů této nestability je nerovnoměrné rozložení teploty ve vytlačování.
Změna teploty taveniny může být způsobena nevhodnou konstrukcí šneku vybrané pryskyřice, opotřebením šneku nebo poruchou ohřívače nebo termočlánku. Před sloučením by se měla změřit teplota taveniny každého toku, aby se určilo, která vrstva taveniny je zdrojem změny teploty. Po umístění šroub vyjměte a zkontrolujte degradaci polymeru a opotřebení šroubu. Musí se také zkontrolovat funkce všech ohřívačů a termočlánků.
Další častou příčinou nestabilní linie mrazu je ucpání plísní. Nerovnoměrný polykací materiál formy může být způsoben akumulací rozložitelných materiálů ve formě. Aby se předešlo této situaci, měla by být forma pravidelně kontrolována a v případě potřeby by měla být provedena akumulace materiálu.
Třepotání pěny: chvění pěny začíná pod čarou námrazy a zobrazuje se jako lineární značka na povrchu bubliny v příčném směru (Td). Tento tvar křídla je způsoben vysokou rychlostí vzduchu ze vzduchového prstence. Snížení rychlosti dmychadla nebo úprava součástí vzduchového prstence za účelem snížení proudění vzduchu podél povrchu bublin zabrání chvění bublin. Snížením průtoku vzduchu se však sníží účinnost chlazení vzduchového prstence a následně se linie námrazy odkloní od formy, což způsobí nové problémy. Aby se předešlo této situaci, může být výběr pryskyřice optimalizován tak, aby se snížila celková viskozita taveniny vytlačování a snížila se celková teplota taveniny.
2. Změna indexu: Při koextruzi s vyfukováním filmu je nevyhnutelné mít určitý stupeň změny nástroje v TD. Příklad profilu přístroje s fólií se změnou stupně nízkého tlaku je vidět na obrázku 2. 1A. Pokud se však během zpracování začnou vyskytovat neočekávané problémy, může se stupeň změny nástroje zvýšit. Existují různé problémy, které mohou vést k nárůstu změn specifikací, a příčina problému je určena kontrolou tvaru profilu přístroje pěny.
Nerovnoměrné chlazení vzduchového kroužku: špatné nebo nerovnoměrné proudění vzduchu ze vzduchového kroužku povede k nerovnoměrnému chlazení fólie a ovlivní poměr poklesu tlaku fólie. To může způsobit, že se některé filmy natáhnou více než jiné, což může vést k odchylce měření. Aby se tomuto problému předešlo, vzduchové potrubí ve vzduchovém prstenci by mělo být pravidelně kontrolováno a čištěno, aby se odstranily veškeré nečistoty, které by mohly způsobit narušení proudění vzduchu. Vzduchový kroužek by měl být také zkontrolován, aby se potvrdilo, že je správně umístěn ve středu formy.
Nerovnoměrná teplota taveniny: Nerovnoměrná teplota taveniny povede ke změnám v rychlosti ochlazování bublin a propustnosti formy. Zjevným znakem nerovnoměrné teploty taveniny je sinusový profil. Vznik této sinusové variace souvisí s tokem materiálů s nerovnoměrnou teplotou taveniny formou, což se nazývá port line. Jak již bylo zmíněno dříve, změna teploty taveniny může být způsobena nesprávnou konstrukcí šroubu nebo opotřebením.
3. Nestabilita rozhraní: Termín nestabilita rozhraní označuje nestabilitu na rozhraní mezi dvěma vrstvami. Stabilita rozhraní bude záviset na takových faktorech, jako jsou materiálové charakteristiky, podmínky procesu a konstrukční charakteristiky zařízení. Existují tři známé typy nestability rozhraní, které se mohou vyskytnout během koextruze fólie vyfukováním.
Existuje několik známých důvodů pro zvraty. Prvním je rozdíl ve smykové viskozitě mezi materiály, které vytvářejí rozhraní. Pokud má materiál výrazně odlišnou smykovou viskozitu, bude každá vrstva podléhat různým smykovým rychlostem pod aplikovaným smykovým napětím, což vede k deformaci Zig-Zag. To lze zmírnit výběrem materiálů s podobnou smykovou viskozitou (pokud je to možné) pro vytvoření rozhraní.
Druhým důvodem je nevhodný poměr vrstev. Pokud zvolený poměr vrstev způsobí, že rozhraní je příliš blízko ke stěně formy, nadměrné smykové napětí spustí deformaci. Aby se tomu zabránilo, tloušťka vnější vrstvy může být zvětšena, rozhraní může být udržováno daleko od stěny a může být sníženo smykové napětí, které je na něj vyvíjeno.
Třetím důvodem je nevhodná konstrukce formy. Při navrhování formy je důležité správně optimalizovat tekutinový kanál, aby se vytvořil jednotný profil rychlosti v celé formě. Nesprávná konstrukce formy může vést k tvorbě bodů s vysokým smykem a nerovnoměrným rychlostním profilům, což může vést k takové nestabilitě.
Nestabilita vlnového rozhraní: Tato forma nestability je způsobena nerovnoměrnou deformací protažením na rozhraní mezi dvěma materiály, což má za následek vznik vlnitých vzorů podél povrchu bubliny, protože je vytlačován z formy. Obraz této nestability lze vidět na obrázku 3. Bylo zjištěno, že k deformaci protažením způsobujícím tuto nestabilitu dochází ze dvou známých zdrojů. První souvisí s nevhodným poměrem vrstev. Pokud je jedna z kompozitních vrstev struktury příliš tenká, dojde k jejímu většímu zrychlení v bodě spojování ve formě, čímž dojde k vyšší rychlosti deformace protažením ve vrstvě. Poměr vrstev by měl být nastaven tak, aby umožnil rovnoměrnější křivku rychlosti vytvoření po proudu od bodu sloučení.
Druhým zdrojem je rozdíl v elongační viskozitě materiálů, které tvoří rozhraní. Dva materiály s různou tažnou silou a různou tažnou viskozitou se budou deformovat různými rychlostmi. Pokud je to možné, měly by být pro vytvoření rozhraní vybrány materiály s podobnými vlastnostmi rozšíření.
Nestabilní aktivní rozhraní: reaktivní rozhraní může být vytvořeno v procesu koextruze vícevrstvé struktury složené z polární blokovací pryskyřice a spojovací vrstvy. Bariérová pryskyřice je obvykle koextrudována s vrstvou polyolefinové pryskyřice. Tyto struktury obvykle potřebují mezi sebou spojovací vrstvu, aby se zlepšila přilnavost mezi nimi. Spojovací vrstva je polymer složený z polárních a nepolárních koncových skupin. Někdy může dojít ke zbytečné chemické reakci mezi polární koncovou skupinou spojovací vrstvy a polární blokující pryskyřicí, čímž se vytvoří nestabilní rozhraní. Výsledkem těchto reakcí je snížená optická čirost a zrnitější vzhled filmu.

4. gel: Termín gel se obvykle používá k označení jakékoli formy malých defektů, které způsobují optickou deformaci konečného filmu. Gely jsou problematické, protože způsobují nejen optické zkreslení, ale také snižují mechanické vlastnosti filmu. Gel lze rozdělit do tří hlavních kategorií: neroztavené pryskyřice, rozložitelné materiály a cizí polutanty.
Nepohyblivá pryskyřice: neporézní pryskyřice je běžným typem gelu běžně pozorovaným ve vysokovýkonném extrudéru. Jsou výsledkem nerovnoměrného tavení způsobeného nízkou smykovou zónou v extrudéru. Chcete-li určit, že gel je nerozmíchaná pryskyřice, zahřejte gel nad jeho teplotu tání a poté jej znovu ochlaďte. Pokud se gel po vychladnutí znovu neobjeví, jedná se o nerozmíchanou pryskyřici. Pokud je ve filmu nerozmíchaná pryskyřice, měl by být šnek extruderu zkontrolován a přepracován, aby se minimalizovala přítomnost zón s nízkým smykem.
Degradovaný materiál: Pokud je polymer vystaven vysoké energii po delší dobu, může během extruze dojít k degradaci materiálu. Tyto podmínky vedou k tvorbě vysoce oxidovaných nebo zesíťovaných materiálů, které tvoří gel v membráně. Obvykle tyto gely neexistují bezprostředně po spuštění. Jak se degradované polymery hromadí v procesu degradace, objevují se na filmu.
Vysoce oxidovaný gel vykazuje křehké černé skvrny a lze jej identifikovat fluorescencí pod ultrafialovým světlem. Obrázek 5 ukazuje snímek vysoce oxidovaného gelu pořízený pod polarizovaným světlem a snímek fluorescence gelu pod UV světlem. Zesíťovaný gel má tmavě hnědý vzhled a je složen z oxidovaných materiálů. Stupeň oxidace je však příliš nízký na to, aby způsobil fluorescenci pod UV světlem.
Zesítěný gel je někdy mylně považován za vysoce zapletené pryskyřice. Pro rozlišení mezi těmito dvěma můžete gel zahřát na teplotu vyšší, než je jeho teplota tání, vyvinout na něj tlak, aby se rozbil, a poté jej nechat vychladnout. Pokud se tvar gelu po ochlazení znovu objeví, materiál je spíše zesíťovaný než silně zapletený. Aby bylo možné určit zdroj rozložitelných materiálů, měl by být šnek extrudéru po provozu odstraněn bez proplachování. Jakmile je určen zdroj degradace, lze v této oblasti optimalizovat konstrukci šroubu, aby se minimalizovala stagnace a nízká smyková síla.
Cizí znečišťující látky: Občas se do procesu mohou dostat cizí znečišťující látky. Cizí znečišťující látky se obvykle dostávají do extrudéru přes násypku, která se může přenést z vláken oděvu na cizí polymerní pryskyřici. Pokud se zjistí, že gel má výrazně odlišnou teplotu tání než surová pryskyřice nebo má velmi nepravidelný tvar (jako je vlákno), může se jednat o kontaminaci cizími látkami. Abyste se vyhnuli těmto gelům, měla by být násypka vždy řádně vyčištěna a původní nádoba na surovinu by měla být uzavřena, aby se zabránilo smíchání jakýchkoli cizích látek.
5. Zvlnění: zvlnění filmu je defekt pozorovaný ve vícevrstvé struktuře složené z materiálů s různou krystalinitou. Tato vada vzniká během procesu ochlazování roztaveného filmu a způsobuje, že se film sám svinuje. Zvlnění filmu souvisí se dvěma problémy: s rozdílem materiálových vlastností (tj. bod tání a krystalinita) a nevhodným uspořádáním vrstev.
Běžný příklad zvlnění fólie je znázorněn na obrázku 6, který ukazuje třívrstvou fólii složenou z polyethylenu (PE), nylonu (PA) a spojovací vrstvy. Když vícevrstvá fólie opustí formu, všechny vrstvy se roztaví a fólie začne chladnout. Když se ochladí, nylonová vrstva zkrystalizuje a ztvrdne, zatímco PE vrstva se smrští, protože je stále roztavená. Jakmile teplota klesne pod teplotu tání polyethylenu, začne také tvrdnout. V této době však nylon zkrystalizoval a nelze jej dále smrštit, což má za následek zvlnění PE během tuhnutí.
Způsob, jak zabránit zvlnění filmu, je rychlé ochlazení filmu, aby se zabránilo krystalizaci. Namísto použití vzduchu k chlazení fólie může být fólie přímo vytlačována do vodní lázně pro rychlé ochlazení. To umožňuje koextruzi materiálů s různými rychlostmi krystalizace, aniž by se projevil jakýkoli kudrnatý film. Dalším možným řešením je optimalizace struktury vícevrstvých fólií.