Статьи

Экструзионная технология производства полимерных листов и пленок 20.11.2017

Экструзионная технология производства полимерных листов и пленок

Изготовление пленок и листов пластика связано с процессом экструзии, который можно кратко описать как продавливание исходной массы материала через узкую щель специального устройства. На первый взгляд кажется, что это не должно вызывать никаких сложностей, однако, производство полимера требует не просто получения пленки или листа, а материала с определенными свойствами и качеством. Технология экструзии учитывает разницу в составе и структуре полимеров, условия, при которых они достигают пластичности и теряют ее, специфические особенности поведения разных составов.  

Два самых распространенных и применяемых на практике вида экструзионного продукта - это пленка и лист. Производство полиэтиленовой трубы схоже с изготовлением пленки на экструдере с кольцевым зазором, поэтому рассматривать его как отдельный процесс мы не будем.

Производственный цикл состоит из нескольких фаз:

  • подготовка исходного сырья, разогрев;

  • подача его в направлении экструдера;

  • непосредственно процесс продавливания и придания формы;

  • охлаждение, доработка, нанесение красителей, придание дополнительных свойств.

На каждом из этих этапов имеются своеобразные технологические тонкости.

Особенности экструзии полимеров

Экструзия полимеров происходит при определенных условиях, главным из которых является достижение материалом уровня вязкости, достаточного для прохождения через зазор оборудования и сохранения на выходе полученной формы. Уже здесь можно заметить, что с двух сторон от экструдера происходит сначала нагрев, а потом быстрое охлаждение полимера. Конечное качество пленки или листа зависит от соблюдения температурного режима.

Не менее важно состояние и готовность сырья перед попаданием его на экструдер. Полиэтилен изначально имеет вид порошка, который не может быть расплавлен до получения однородной массы без спекания. Это приведет к образованию комков, напоминающих плохо проваренное тесто - снаружи и внутри оно имеет разные показатели вязкости, плотности и насыщенности влагой. На этапе производства сырья полиэтилену и большинству других материалов придается форма гранул. Для этого применяются процессы плавки или формования.

Нагрев полимера для экструзии

В этом состоянии сырье подается в экструзионный аппарат, который разогревает его и шнеком проталкивает в направлении щели, технологического зазора. Необходимая пластичность полиэтилена возникает при нагреве массы до 100 - 125 С, полипропилен становится пригодным для экструзии при температурах 80 - 170 С. Температурный режим имеет решающее значение для качества материала - недостаточный нагрев массы не позволить добиться однородности массы, перегрев приведет к структурным изменениям, из-за которых лист или пленка окажутся хрупкими или недостаточно прозрачными.

Качество продукции и температурный режим

Равномерность подачи вязкой пластичной массы на экструдер зависит от внутреннего устройства машины. Не вдаваясь в подробности, можно сказать, что существуют аппараты с одним, двумя или большим количеством подающих шнеков - эффект продавливания схож с работой шнека мясорубки. Но в процессе работы с полимером очень важно поддерживать его температуру, чтобы материал на налипал на шнек, не образовывал комки, не изменял свою молекулярную структуру. Например, перегрев полиэтилена станет причиной кристаллизации полимера, и пленка на выходе окажется хрупкой, ломкой и непрозрачной.

На выходе из экструдера пластик должен быть охлажден - в течение точно отведенного времени и до точно заданных температур. Если это требование не будет соблюдено, то готовый материал изменит свойства, продукция окажется неоднородной по толщине и по линиям растяжения. Тот же полиэтилен потеряет свойства и при недостаточно интенсивном охлаждении.

Механическая составляющая экструзии полимеров

Для компенсации негативных эффектов созданы экструдеры, у которых внешняя и внутренняя стенки кольцевого зазора вращаются. Таким образом достигается однородность материала. На выходе пленка не имеет характерных полос, ее толщина остается равномерной, рукав после охлаждения складывается в приемный контейнер достаточно плотно и ровно.

При изготовлении многослойных комбинированных пленок продавливание происходит через разные щели экструдеров, которым задается разная температура. Сложность процесса здесь состоит в том, чтобы на выходе слои материалов спекались в единый лист или пленку.

Полимерный лист и пленка

Главное отличие изготовления пленки от листа состоит в том, что отверстие, щель экструдера имеет разную форму. Полиэтилен продавливается через кольцевой зазор, поэтому на выходе он приобретает форму рукава, трубы. Для получения листа полипропилен и другие пластики продавливаются через прямую щель. Полимерные листы на выходе должны быть одинаковыми по толщине с краев и посередине, поэтому большое значение имеет правильная настройка экструдера по зазору и температуре.

Окрашивание полимеров

Для окрашивания материала применяется два основных метода - некоторые пластики приобретают цвет еще на этапе приготовления гранул или порошка за счет внесения красителей, а для придания цвета полиэтиленовой пленке на нее наносится краска после экструзии. Для улучшения сцепления с краской пленку обрабатывают коронными разрядами уже после выходы из зазора экструдера.

Современное экструзионное оборудование имеет множество настроек, благодаря которым аккуратный и добросовестный производитель может изготавливать качественные пленки и листы пластика. В большинстве случаев брак объясняется нарушением режимов экструзии и недостаточным уходом за машиной.


Возврат к списку