Wie funktioniert der Prozess der Blasfolienextrusion?

Blasfolienextruder ist eine wichtige Ausrüstung für die Herstellung von Kunststofffolien, die in Verpackungen, Landwirtschaft, Industrie und Konsumgütern weit verbreitet ist. Durch Schmelzen, Extrudieren und Aufblasen von Kunststoffrohstoffen zu dünnen Folien ermöglicht der Blasfolienprozess die vollständige Umwandlung von Partikeln zu Folie. Wie sieht also der genaue Arbeitsablauf des Blasfolienextruders aus? Dieser Artikel erläutert ausgehend vom Prozessablauf systematisch jeden seiner wesentlichen Arbeitsschritte und technischen Kontrollpunkte und hilft Lesern, das Blasextrusionsverfahren umfassend zu verstehen.

1. Was ist das Geblasene Filmextrusion Prozess?

Blasfolienextrusion ist ein thermoplastisches Kunststoffformverfahren, das hauptsächlich zur Herstellung von Folien aus Rohmaterialien wie Polyethylen (PE) und Polypropylen (PP) geeignet ist. Der Kunststoff wird durch den Extruder erhitzt und geschmolzen, durch den Düsenkopf ausgestoßen und unter Einwirkung von Hochdruckluft zu einer Folie aufgeblasen. Gleichzeitig wird der gesamte Folienherstellungsprozess durch Zug, Kühlung und Aufwicklung abgeschlossen.

2. Aufbau und Struktur einer Blasfolienextrusionsanlage

Eine standardmäßige Blasfolienextrusionsanlage umfasst in der Regel die folgenden Komponenten:

• Extrudersystem (Trichter, Schnecke, Zylinder, Heizsystem)
• Düsenkopfsystem (zur Formung des Folienrohlings)
• Luftdusensystem (Kühlung und Aufblasen)
• Zugvorrichtung (regelt die Folienstärke und Stabilität)
• Aufwickelvorrichtung (führt die Folienrollen zusammen)
• Elektronisches Steuerungssystem (automatische Regelung von Temperatur, Geschwindigkeit, Luftdruck usw.)
• Jede Komponente spielt eine wesentliche Rolle im gesamten Prozessablauf.

3. Prozessablauf der Blasfolienextrusion

3.1 Rohstoffvorbereitung und Dosierung

Der erste Schritt im Blasfolienprozess ist die Vorbereitung der Rohstoffe. Üblicherweise werden thermoplastische Kunststoffpartikel verwendet, wie z.B. Low-Density Polyethylen (LDPE), High-Density Polyethylen (HDPE), Linear Low-Density Polyethylen (LLDPE) oder Polypropylen (PP). Farbmasterbatch, Antioxidantien, Schmiermittel und andere Additive können je nach Anforderung hinzugefügt werden.
Diese Partikel werden über ein automatisches Dosiersystem in den Extruder-Trichter eingefüllt und gelangen durch Schwerkraft oder eine Schneckenförderung in den beheizten Schraubenbereich.

3.2 Schmelzen und Plastifizieren (Extrusion)

Die Kunststoffpartikel werden während der Rotation der Schnecke allmählich erhitzt, komprimiert und geschmolzen. Schnecke und Zylinder sind in drei Bereiche unterteilt:
Dosierbereich: der Kunststoff beginnt zu erhitzen und nach vorne zu wandern;
Kompressionsbereich: das Material schmilzt und der Druck steigt;
Messbereich: stellt sicher, dass die Schmelze homogen ist und für die Extrusion bereit ist.
Der gesamte Prozess erfordert eine strenge Kontrolle der Temperatur jedes Abschnitts, üblicherweise zwischen 160°C und 250°C (je nach Material), um sicherzustellen, dass das Material vollständig geschmolzen wird und nicht zersetzt wird.

3.3 Düsenformen (Extrusionsfolienkörper)

Das geschmolzene Plastik wird gleichmäßig extrudiert und durch den Ringdüsenkopf zu einem tubenförmigen Folienkörper geformt. Das Design der Düsenstruktur hat einen großen Einfluss auf die Gleichmäßigkeit und Stabilität der Foliendicke. Auch die Düsentemperatur muss innerhalb eines geeigneten Bereichs gehalten werden, üblicherweise leicht höher als im Extrusionsbereich, um zu verhindern, dass das Material an der Düse abkühlt und verklumpt.

3.4 Aufblähen der Folie

Komprimierte Luft wird in das Zentrum des Werkzeugs eingespritzt, um den Filmvorläufer von seinem ursprünglichen Durchmesser auf die Zielgröße aufzublasen. Der Durchmesser des so gebildeten Filmrohrs wird als „Blow-up-Verhältnis“ bezeichnet, welches üblicherweise zwischen 2:1 und 4:1 liegt. Durch die Anpassung des Innendrucks, der Kühlgeschwindigkeit und der Zugrate lässt sich die Dicke und die mechanischen Eigenschaften des Films steuern.
Der Aufblasprozess ist entscheidend für die Formkontrolle und hat einen erheblichen Einfluss auf die Zugfestigkeit, die Transparenz und die Ebenheit des Films.

3.5 Kühlung und Formgebung

Nachdem der Filmvorläufer aufgeblasen und geformt wurde, muss er schnell gekühlt werden, um die Form zu stabilisieren und ein Zusammenfallen des Films oder instabile Blasen zu vermeiden. Die übliche Kühlmethode ist die Ringkühlung (einzelne oder doppelte Luftdüse), bei welcher ein Luftstrom mit Raumtemperatur um das Filmrohr geblasen wird, um dieses gleichmäßig von außen abzukühlen.
Die Kühlleistung beeinflusst direkt die Produktionsgeschwindigkeit und die Transparenz des Films. Hochgeschwindigkeitsmodelle sind überwiegend mit effizienten Luftkühlsystemen ausgestattet.

3.6 Zug- und Faltvorrichtung

Der gekühlte Filmzylinder wird von der Zugwalze nach oben gezogen und gelangt in die Glättungsvorrichtung. Die Glättungswalze presst den zylindrischen Film zu einer doppellagigen Flachfolie und schneidet gleichzeitig die Ränder zu, um die Wicklung vorzubereiten. Die Zuggeschwindigkeit ist ein wichtiger Parameter zur Einstellung der Filmdicke, der in der Regel auf die Extrusionsrate abgestimmt ist.
Das Zugsystem muss über eine automatische Spannungsregelung verfügen, um eine gleichmäßige Filmspannung und stabile Dicke zu gewährleisten.

3.7 Aufwicklung zu Rollen

Das endgültige Flachfilm wird an das Wickelsystem gesendet und mit einer eingestellten Geschwindigkeit zu einem Filmrollen aufgewickelt. Moderne Blasfolienmaschinen sind überwiegend mit Oberflächenreibung- oder Mittelpunkt-Wickelmechanismen ausgestattet und unterstützen Funktionen zum automatischen Rollenwechsel. Gute Wickleffekte können die Effizienz nachfolgender Verarbeitungsschritte wie Druck und Schneiden verbessern.

4. Kritische Faktoren, die die Blasfolienqualität beeinflussen

4.1 Techniken zur Optimierung der Temperaturregelung

Präzise thermische Regelung erhält die Polymerintegrität während der Extrusion. Moderne Systeme nutzen mehrzöhnige Zylinderbeheizung mit geschlossener Regelung (±1 °C Genauigkeit), um eine Zersetzung zu vermeiden. Temperaturgradienten im Düsenbereich müssen durch segmentierte Heizungen minimiert werden.

4.2 Berechnung des Aufblasverhältnisses und Eigenschaften der Folie

Das Blasverhältnis (BUR) beschreibt die Folienausdehnung als Verhältnis aus Blasendurchmesser zu Düsendurchmesser. Typische BUR-Werte liegen zwischen 1,5 und 4,0:

4.3 Industrie-Paradoxon: Das Gleichgewicht zwischen Produktionsgeschwindigkeit und Kristallqualität

Hochgeschwindigkeitsproduktion steht häufig im Widerspruch zur kristallinen Perfektion. Wenn die Bahngeschwindigkeit 40 m/min überschreitet, unterdrückt die schnelle Abkühlung die Kristallbildung um 15–30 %, wodurch die Barriereeigenschaften geschwächt werden. Fortgeschrittene Systeme lösen dieses Problem durch modulierte Luftringe, die eine differenzierte Kühlung ermöglichen.

5. Fehlerbehebung bei Blasfolienextrusionsanlagen

5.1 Umgang mit Schwankungen bei der Folienstärke

Unregelmäßige Folienstärke entsteht oft durch Ungleichmäßigkeiten im Düsenabstand oder ungleichmäßige Kühlung. Die Düsenkalibrierung muss eine gleichmäßige Verteilung des Polymer-Schmelzstroms gewährleisten – üblicherweise innerhalb einer Toleranz von ±5%.

5.2 Vermeidung von Blaseninstabilitäten

Blaseninstabilitäten resultieren aus inkonsistenter Materialviskosität oder Schwankungen des Luftdrucks. Halten Sie eine stabile Viskosität durch Kontrolle der Harzfeuchtigkeit (<0,02%) und gleichmäßige Schneckentemperaturen aufrecht. Automatische Druckregler sollten den Luftringdurchfluss innerhalb einer Toleranz von ±2,5 Pa steuern.

FAQ

1. Was ist Blasfolienextrusion?

Blasfolienextrusion ist ein Verfahren, bei dem kontinuierlich geschmolzenes Harz extrudiert wird, um eine Blase zu bilden, die zu Folien aufgeblasen und gestreckt wird.

2. Welche Vorteile bietet die Blasfolienextrusion?

Das Verfahren ermöglicht die Herstellung von maßgeschneiderten Folien – von einlagigen Schutzverpackungen bis hin zu komplexen Mehrschichtverbunden – mit anpassbaren mechanischen Eigenschaften.

3. Welche Materialien werden bei der Blasfolienherstellung häufig verwendet?

Zu den verwendeten Polymeren gehören Polyethylen (LDPE, LLDPE, HDPE), Polypropylen, PVC und spezielle biologisch abbaubare oder entwickelte Polymere wie EVOH.

4. Wie kann ich Blaseninstabilität während der Extrusion verhindern?

Die Aufrechterhaltung der Viskositätsstabilität und eine gleichmäßige Luftdruckregelung mithilfe automatischer Regler können dazu beitragen, Blaseninstabilitäten zu vermeiden.