Introduzione à e Poliolefine è à l'Estrusione di Film
E poliolefine, una classa di materiali macromolecolari sintetizzati da monomeri olefinici cum'è l'etilene è u propilene, sò i plastichi i più pruduciuti è utilizati in u mondu. A so prevalenza deriva da una cumbinazione eccezziunale di proprietà, cumprese un costu bassu, una eccellente processabilità, una stabilità chimica eccezziunale è caratteristiche fisiche persunalizabili. Trà e diverse applicazioni di e poliolefine, i prudutti in film occupanu una pusizione primordiale, chì servenu funzioni critiche in l'imballaggi alimentari, i rivestimenti agriculi, l'imballaggi industriali, i prudutti medichi è d'igiene, è i beni di cunsumu di ogni ghjornu. E resine poliolefiniche più cumuni impiegate per a pruduzzione di film includenu u polietilene (PE) - chì include u polietilene lineare à bassa densità (LLDPE), u polietilene à bassa densità (LDPE) è u polietilene à alta densità (HDPE) - è u polipropilene (PP).
A fabricazione di filmi di poliolefine si basa principalmente nantu à a tecnulugia di estrusione, cù l'estrusione di film soffiatu è l'estrusione di film colatu chì sò i dui prucessi principali.
1. Prucessu d'estrusione di film soffiatu
L'estrusione di film soffiatu hè unu di i metudi più prevalenti per a pruduzzione di filmi di poliolefine. U principiu fundamentale implica l'estrusione di un polimeru fusu verticalmente versu l'altu attraversu una matrice anulare, furmendu un parison tubulare à parete sottile. In seguitu, l'aria compressa hè introdutta in l'internu di questu parison, facendulu gonfià in una bolla cù un diametru significativamente più grande di quellu di a matrice. Mentre a bolla ascende, hè raffreddata forzatamente è solidificata da un anellu d'aria esternu. A bolla raffreddata hè poi collassata da un inseme di rulli di presa (spessu via un quadru collassabile o un quadru A) è successivamente tirata da rulli di trazione prima di esse avvolta nantu à un rotulu. U prucessu di film soffiatu produce tipicamente filmi cù orientazione biassiale, vale à dì chì mostranu un bon equilibriu di proprietà meccaniche sia in a direzione macchina (MD) sia in a direzione trasversale (TD), cum'è a resistenza à a trazione, a resistenza à u strappo è a resistenza à l'impattu. U spessore di u film è e proprietà meccaniche ponu esse cuntrullate aghjustendu u rapportu di soffiaggio (BUR - rapportu trà u diametru di a bolla è u diametru di a matrice) è u rapportu di tirata (DDR - rapportu trà a velocità di ripresa è a velocità di estrusione).
2. Prucessu di estrusione di film fusu
L'estrusione di film colati hè un altru prucessu di pruduzzione vitale per i filmi di poliolefine, particularmente adattatu per a fabricazione di filmi chì richiedenu proprietà ottiche superiori (per esempiu, alta chiarezza, alta lucentezza) è eccellente uniformità di spessore. In questu prucessu, u polimeru fusu hè estrusu orizzontalmente attraversu una matrice a T piatta, di tipu fessura, furmendu una tela fusa uniforme. Questa tela hè poi rapidamente tirata nantu à a superficia di unu o più rulli di raffreddamentu à alta velocità, raffreddati internamente. A fusione si solidifica rapidamente à u cuntattu cù a superficia di u rullu fretu. I filmi colati generalmente pussedenu eccellenti proprietà ottiche, una sensazione morbida è una bona sigillabilità à u calore. Un cuntrollu precisu di u spaziu di u labbru di a matrice, a temperatura di u rullu di raffreddamentu è a velocità di rotazione permette una regulazione precisa di u spessore di u film è di a qualità di a superficia.
I 6 principali sfidi di estrusione di film di poliolefina
Malgradu a maturità di a tecnulugia d'estrusione, i pruduttori scontranu spessu una seria di difficultà di trasfurmazione in a pruduzzione pratica di filmi di poliolefine, in particulare quandu cercanu un rendimentu elevatu, efficienza, calibri più fini, è quandu utilizanu nuove resine à alte prestazioni. Quessi prublemi ùn solu affettanu a stabilità di a pruduzzione, ma anu ancu un impattu direttu nantu à a qualità è u costu di u pruduttu finale. I principali sfidi includenu:
1. Frattura di a fusione (Sharkskin): Questu hè unu di i difetti più cumuni in l'estrusione di film di poliolefine. Macroscopicamente, si manifesta cum'è increspature trasversali periodiche o una superficia irregularmente ruvida nantu à u film, o in casi gravi, distorsioni più pronunciate. A frattura di a fusione si verifica principalmente quandu a velocità di cisaillementu di a fusione di u polimeru chì esce da u stampo supera un valore criticu, purtendu à oscillazioni di stick-slip trà a parete di u stampo è a fusione in massa, o quandu a tensione estensionale à l'uscita di u stampo supera a resistenza di a fusione. Stu difettu compromette severamente e proprietà ottiche di u film (chiarezza, lucentezza), a levigatezza di a superficia, è pò ancu degradà e so proprietà meccaniche è di barriera.
2. Babatura di u Stampo / Accumulazione di u Stampo: Questu si riferisce à l'accumulazione graduale di prudutti di degradazione di i polimeri, frazioni di bassu pesu moleculare, additivi mal dispersi (per esempiu, pigmenti, agenti antistatici, agenti di scivolamentu), o gel da a resina à i bordi di u stampo o in a cavità di u stampo. Quessi depositi ponu staccassi durante a pruduzzione, contaminendu a superficia di a pellicola è causendu difetti cum'è gel, strisce o graffi, affettendu cusì l'aspettu è a qualità di u pruduttu. In casi gravi, l'accumulazione di u stampo pò bluccà l'uscita di u stampo, purtendu à variazioni di calibru, strappi di u film è, infine, furzendu l'arrestu di a linea di pruduzzione per a pulizia di u stampo, risultendu in perdite significative in l'efficienza di a pruduzzione è sprechi di materie prime.
3. Alta Pressione è Fluttuazione di Estrusione: In certe cundizioni, in particulare quandu si processanu resine à alta viscosità o si utilizanu spazii di matrice più chjuchi, a pressione in u sistema di estrusione (in particulare à a testa di l'estrusore è à a matrice) pò diventà eccessivamente alta. L'alta pressione ùn solu aumenta u cunsumu d'energia, ma pone ancu un risicu per a longevità di l'attrezzatura (per esempiu, vite, canna, matrice) è a sicurezza. Inoltre, e fluttuazioni instabili di a pressione di estrusione causanu direttamente variazioni in a pruduzzione di fusione, purtendu à un spessore di u film non uniforme.
4. Rendimentu limitatu: Per prevene o mitigà prublemi cum'è a frattura di a fusione è l'accumulazione di stampi, i pruduttori sò spessu ubligati à riduce a velocità di a vite di l'estrusore, limitendu cusì a pruduzzione di a linea di pruduzzione. Questu hà un impattu direttu nantu à l'efficienza di a pruduzzione è u costu di fabricazione per unità di pruduttu, rendendu difficiule di risponde à e richieste di u mercatu per filmi à grande scala è à bassu costu.
5. Difficultà in u cuntrollu di u calibru: L'instabilità in u flussu di fusione, a distribuzione non uniforme di a temperatura in tuttu u stampo è l'accumulu di stampo ponu tutti cuntribuisce à variazioni di u spessore di u film, sia trasversalmente sia longitudinalmente. Questu affetta e prestazioni di trasfurmazione successive di u film è e caratteristiche di l'usu finale.
6. Cambiamentu di Resina Difficile: Quandu si cambia trà diversi tipi o gradi di resine poliolefiniche, o quandu si cambianu i masterbatch di culore, u materiale residuale di a corsa precedente hè spessu difficiule da purgà cumpletamente da l'estrusore è da a matrice. Questu porta à a mistura di materiali vechji è novi, generendu materiale di transizione, prulungendu i tempi di cambiamentu è aumentendu i tassi di scarto.
Queste sfide cumuni di trasfurmazione limitanu i sforzi di i pruduttori di film di poliolefine per migliurà a qualità di i prudutti è l'efficienza di a pruduzzione, è ancu ponenu ostaculi à l'adopzione di novi materiali è tecniche di trasfurmazione avanzate. Dunque, a ricerca di suluzioni efficaci per superà queste sfide hè cruciale per u sviluppu sustenutu è sanu di tutta l'industria di l'estrusione di film di poliolefine.
L'aiuti per a trasfurmazione di i polimeri (PPA) sò additivi funziunali chì u so valore fundamentale hè di migliurà u cumpurtamentu reologicu di i polimeri fusi durante l'estrusione è di mudificà a so interazione cù e superfici di l'attrezzature, superendu cusì una serie di difficultà di trasfurmazione è migliurendu l'efficienza di a pruduzzione è a qualità di u produttu.
1. PPA à basa di fluoropolimeri
Struttura è Caratteristiche Chimiche: Quessi sò attualmente a classa di PPA più largamente aduprata, tecnologicamente matura è dimustrabilmente efficace. Sò tipicamente omopolimeri o copolimeri basati nantu à monomeri fluoroolefinichi cum'è u fluoruru di vinilidene (VDF), l'esafluoropropilene (HFP) è u tetrafluoroetilene (TFE), cù i fluoroelastomeri chì sò i più rappresentativi. E catene moleculari di sti PPA sò ricche di legami CF à alta energia di legame è bassa polarità, chì cunferiscenu proprietà fisico-chimiche uniche: energia superficiale estremamente bassa (simile à u politetrafluoroetilene/Teflon®), eccellente stabilità termica è inerzia chimica. Criticamente, i PPA fluoropolimeri mostranu generalmente una scarsa compatibilità cù e matrici poliolefiniche non polari (cum'è PE, PP). Questa incompatibilità hè un prerequisitu chjave per a so migrazione efficace versu e superfici metalliche di u stampo, induve formanu un rivestimentu lubrificante dinamicu.
Prodotti Rappresentativi: E marche principali in u mercatu mundiale di i PPA fluoropolimeri includenu a serie Viton™ FreeFlow™ di Chemours è a serie Dynamar™ di 3M, chì cumandanu una quota di mercatu significativa. Inoltre, certi gradi di fluoropolimeri di Arkema (serie Kynar®) è Solvay (Tecnoflon®) sò ancu usati cum'è, o sò cumpunenti chjave in, e formulazioni di PPA.
2. Aiuti di trasfurmazione à basa di silicone (PPA)
Struttura è Caratteristiche Chimiche: I principali cumpunenti attivi in questa classa di PPA sò i polisilossani, cumunimenti chjamati siliconi. A spina dorsale di u polisilossanu hè custituita da atomi di siliciu è ossigenu alternati (-Si-O-), cù gruppi organici (tipicamente metilu) attaccati à l'atomi di siliciu. Questa struttura moleculare unica dà à i materiali siliconici una tensione superficiale assai bassa, una eccellente stabilità termica, una bona flessibilità è proprietà non adesive versu parechje sustanze. Simile à i PPA fluoropolimeri, i PPA à basa di siliconu funzionanu migrendu versu e superfici metalliche di l'apparecchiature di trasfurmazione per furmà un stratu lubrificante.
Caratteristiche di l'applicazione: Ancu s'è i PPA fluoropolimeri dominanu u settore di l'estrusione di film di poliolefine, i PPA à basa di silicone ponu mustrà vantaghji unichi o creà effetti sinergichi quandu sò usati in scenarii d'applicazione specifichi o in cunghjunzione cù sistemi di resina particulari. Per esempiu, puderanu esse cunsiderati per applicazioni chì richiedenu coefficienti d'attritu estremamente bassi o induve si desideranu caratteristiche di superficia specifiche per u pruduttu finale.
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Data di publicazione: 15 di maghju 2025
