فرآیند دستگاه اکسترودر فیلم دمشی چیست؟

اکسترودر فیلم دمیده شده یک تجهیز مهم برای تولید فیلم پلاستیکی است که به طور گسترده در بسته‌بندی، کشاورزی، صنعت و اقلام مصرفی روزمره استفاده می‌شود. با ذوب کردن، اکسترود کردن و دمیدن مواد اولیه پلاستیکی به فیلم‌های نازک، فرآیند فیلم دمیده شده تبدیل کامل از ذرات به فیلم را انجام می‌دهد. پس از کجا فرآیند دقیق اکسترودر فیلم دمیده شده چیست؟ این مقاله از فرآیند جریان شروع کرده و هر یک از مراحل کلیدی و نقاط کنترل تکنیکی آن را به طور سیستماتیک توضیح خواهد داد و به خوانندگان کمک خواهد کرد تا فرآیند اکستروژن فیلم دمیده شده را به طور کامل درک کنند.

1. فیلم دمیده شده چیست؟ بلوا فیلم نگاری فرآیند چه کسانی هستند؟

اکستروژن فیلم دمیده شده یک فرآیند قالب‌گیری پلاستیک گرمانرم است که عمدتاً برای تولید فیلم‌هایی از مواد اولیه مانند پلی‌اتیلن (PE) و پلی‌پروپیلن (PP) مناسب می‌باشد. پلاستیک توسط اکسترودر گرم شده و ذوب می‌گردد و از سر دای (die head) بیرون داده شده و تحت تأثیر گاز فشار قوی به فیلم تغییر شکل می‌دهد. در همان زمان، کل فرآیند ساخت فیلم توسط کشش، خنک‌کننده و پیچش انجام می‌شود.

۲. ترکیب و ساختار اکسترودر فیلم دمیده شده

اکسترودر استاندارد فیلم دمیده شده معمولاً شامل قطعات زیر است:

• سیستم اکستروژن (هپر، مارپیچ، استوانه، سیستم گرمایشی)
• سیستم سر دای (برای شکل دادن به جنین فیلم)
• سیستم حلقه هوایی (خنک‌کننده و دمش)
• دستگاه کشش (کنترل ضخامت و پایداری فیلم)
• دستگاه پیچش (جمع‌آوری غلتک‌های فیلم را انجام می‌دهد)
• سیستم کنترل الکترونیکی (کنترل خودکار دما، سرعت، فشار هوا و غیره)
• هر قسمت نقش مهمی در کل فرآیند ایفا می‌کند.

۳. فرآیند کاری اکسترودر فیلم دمشی

۳.۱ آماده‌سازی و تغذیه مواد اولیه

قدم اول در فرآیند دمش فیلم، آماده‌سازی مواد اولیه است. معمولاً از گرانول‌های پلاستیکی ترموپلاستیک استفاده می‌شود، مانند پلی‌اتیلن با چگالی کم (LDPE)، پلی‌اتیلن با چگالی زیاد (HDPE)، پلی‌اتیلن خطی با چگالی کم (LLDPE) یا پلی‌پروپیلن (PP). مواد افزودنی مانند ماستربچ، آنتی‌اکسیدان، روان‌کننده و سایر افزودنی‌ها را می‌توان برحسب نیاز متفاوت اضافه کرد.
این گرانول‌ها از طریق سیستم تغذیه اتوماتیک به هاپر اکسترودر منتقل شده و سپس با نیروی گرانش یا دستگاه تغذیه پیچی وارد منطقه گرمایشی پیچ می‌شوند.

۳.۲ ذوب و پلاستیک‌شدن (اکستروژن)

ذرات پلاستیکی در حین چرخش پیچ به‌تدریج گرم، متراکم و ذوب می‌شوند. پیچ و محفظه به سه ناحیه تقسیم می‌شوند:
ناحیه تغذیه: پلاستیک شروع به گرم شدن و حرکت به جلو می‌کند؛
ناحیه تراکم: ماده ذوب می‌شود و فشار افزایش می‌یابد؛
ناحیه اندازه‌گیری: اطمینان حاصل می‌شود که مذاب یکنواخت است و آماده اکستروژن می‌باشد.
تمام فرآیند نیازمند کنترل دقیق دمای هر بخش است، که معمولاً بین 160 درجه سانتیگراد و 250 درجه سانتیگراد می‌باشد (بسته به نوع ماده)، تا اطمینان حاصل شود که ماده کاملا ذوب شده و تجزیه نمی‌شود.

3.3 قالب‌گیری دیافراگمی (ایجاد لایه اولیه فیلم اکسترودری)

پلاستیک مذاب به‌صورت یکنواخت از طریق دیافراگم حلقوی اکسترود شده و به شکل یک لایه فیلم لوله‌ای شکل در می‌آید. طراحی ساختار دیافراگم تأثیر زیادی بر یکنواختی و پایداری ضخامت فیلم دارد. دمای دیافراگم نیز باید در یک محدوده مناسب کنترل شود، معمولاً کمی بیشتر از بخش اکسترود، تا از خنک‌شدن و چسبیدن ماده در دیافراگم جلوگیری شود.

3.4 فیلم‌دهی توسط باد

هواي فشرده به مرکز قالب تزريق مي‌شود تا از طريق آن لوله فيلم اوليه را از قطر اوليه به اندازه هدف برساند. قطر لوله فيلم ايجاد شده را نسبت تورم مي‌نامند که معمولاً بين 2:1 تا 4:1 است. با تنظيم فشار داخلي، سرعت خنک‌کاري و نرخ کشش، مي‌توان ضخامت و خواص مکانيکي فيلم را کنترل کرد.
فرآيند تورم کليد کنترل در قالب‌گيري است و تأثير قابل توجهي بر خواص کششي، شفافيت و صافيت فيلم دارد.

3.5 خنک‌کاري و شکل‌دهي

پس از اينکه لوله فيلم شکل گرفت و باد کرده شد، بايد به سرعت خنک و شکل داده شود تا از فروپاشي فيلم يا حباب ناپايدار جلوگيري شود. روش معمول خنک‌کاري، استفاده از حلقه هوا (حلقه هواي تکي يا دوگانه) است که جريان هواي با دماي معمولي را به دور حباب فيلم مي‌دمد و به‌صورت يكنواخت از سمت بيرون آن را خنک مي‌کند.
کارایی خنک‌کنندگی به‌صورت مستقیم بر سرعت تولید و شفافیت فیلم تأثیر می‌گذارد. مدل‌های سریع‌تر عمدتاً با سیستم‌های خنک‌کننده هوایی با کارایی بالا تجهیز شده‌اند.

3.6 کشش و تا کردن

استوانه فیلم خنک‌شده توسط غلتک کششی به سمت بالا کشیده شده و وارد دستگاه می‌شود. غلتک مخصوص مراحله مسطح‌کردن، استوانه فیلم را به یک فیلم مسطح دو لایه تبدیل کرده و در عین حال لبه‌های آن را اصلاح می‌کند تا برای پیچیده شدن آماده شود. سرعت کشش یک پارامتر مهم در تنظیم ضخامت فیلم است که معمولاً با نرخ اکستروژن هماهنگ می‌شود.
سیستم کشش باید دارای قابلیت کنترل خودکار تنش باشد تا بتواند یکنواختی تنش فیلم و ثبات ضخامت آن را تضمین کند.

3.7 پیچیده شدن به صورت رولی

فیلم تخت نهایی به سیستم پیچیدن فرستاده می‌شود و با سرعت از پیش تعیین‌شده‌ای به صورت یک رول فیلم پیچیده می‌گردد. ماشین‌های دمش فیلم مدرن عمدتاً با مکانیسم‌های پیچیدن اصطکاکی سطحی یا مرکزی تجهیز شده‌اند و امکان تعویض خودکار رول را فراهم می‌کنند. اثر پیچیدن مناسب می‌تواند کارایی مراحل بعدی پردازش مانند چاپ و برش را بهبود بخشد.

4. عوامل مهم مؤثر بر کیفیت فیلم دمشی

4.1 تکنیک‌های بهینه‌سازی کنترل دما

تنظیم دقیق دمایی، یکپارچگی پلیمر را در حین اکستروژن حفظ می‌کند. سیستم‌های مدرن از گرمایش چند منطقه‌ای در بارل با فیدبک حلقه بسته (دقت ±1 درجه سانتی‌گراد) برای جلوگیری از تخریب استفاده می‌کنند. باید گرادیان‌های دمایی قالب از طریق المنت‌های بخشی به حداقل برسند.

4.2 محاسبات نسبت دمش و خواص فیلم

نسبت دمش (BUR) افزایش حجم فیلم را به‌صورت قطر حباب تقسیم بر قطر قالب بیان می‌کند. مقادیر استاندارد BUR بین 1.5 تا 4.0 است:

4.3 پارادوکس صنعتی: تعادل بین سرعت تولید و کیفیت کریستال

تولید با سرعت بالا اغلب با کمال کریستالی در تضاد است. وقتی سرعت خط بیش از 40 متر در دقیقه می‌شود، خنک‌کاری سریع تشکیل کریستال را 15 تا 30 درصد کاهش می‌دهد و خواص حفاظتی را ضعیف می‌کند. سیستم‌های پیشرفته این مشکل را با استفاده از حلقه‌های هوای مدوله‌شده و اعمال خنک‌کاری دیفرانسیلی حل می‌کنند.

5. رفع اشکالات عملیات اکسترودر فیلم دمشی

5.1 رفع مشکلات تغییر ضخامت فیلم

ناهمگونی ضخامت فیلم اغلب ناشی از عدم تعادل در شکاف قالب یا ناهمگونی‌های خنک‌کنندگی است. باید مطمئن شد که کالیبره کردن قالب توزیع یکنواخت مذاب پلیمر را – معمولاً در محدوده تحمل ±5 درصد – فراهم کند.

5.2 پیشگیری از پدیده‌های ناپایداری حباب

ناپایداری حباب ناشی از ناهمگونی در ویسکوزیته ماده یا نوسانات فشار هوا است. برای حفظ ثبات ویسکوزیته، باید رطوبت رزین را کنترل کرد (<0.02 درصد) و دمای یکنواخت پیچ را تضمین نمود. رگولاتورهای خودکار فشار باید جریان حلقه هوا را در محدوده تحمل ±2.5 پاسکال تنظیم کنند.

پرسش‌های متداول

1. فیلم دمشی چیست؟

اکستروژن فیلم دمشی یک فرآیند است که شامل اکستروژن مداوم رزین مذاب برای تشکیل یک حباب است که باد کرده و به فیلم کشیده می‌شود.

2. مزایای فرآیند دمش فیلم چیست؟

این فرآیند اجازه تولید فیلم‌های سفارشی را از پوشش‌های یک‌لایه‌ای تا لایه‌های پیچیده چندلایه‌ای با خواص مکانیکی قابل تنظیم فراهم می‌کند.

۳. چه موادی در تولید فیلم فوتی معمولاً استفاده می‌شوند؟

پلیمرهای متداول استفاده‌شده شامل پلی‌اتیلن (LDPE، LLDPE، HDPE)، پلی‌پروپیلن، PVC و پلیمرهای خاص مانند EVOH یا پلیمرهای زیست‌تخریب‌پذیر یا مهندسی‌شده هستند.

۴. چگونه می‌توانم ناپایداری حباب را در هنگام اکستروژن جلوگیری کنم؟

حفظ پایداری ویسکوزیته و اطمینان از فشار هوا با استفاده از رگولاتورهای خودکار می‌تواند در جلوگیری از پدیده ناپایداری حباب کمک کند.