Qual è il processo dell'estrusore a film soffiato?

L'estrusore per film soffiato è un'importante attrezzatura per la produzione di film plastici, ampiamente utilizzata nel settore del packaging, agricolo, industriale e per beni di consumo. Attraverso la fusione, l'estruzione e il soffiaggio delle materie plastiche grezze in film sottili, il processo di film soffiato realizza un processo completo di conversione da granuli a film. Qual è dunque la sequenza specifica del processo dell'estrusore per film soffiato? Questo articolo partirà appunto dalla sequenza del processo, spiegando sistematicamente ciascuna delle sue fasi chiave e dei punti di controllo tecnico, al fine di aiutare i lettori a comprendere appieno il processo di estrusione a film soffiato.

1. Che cos'è il Estrusione di film soffiati Processo?

L'estrusione di film soffiato è un processo di stampaggio della plastica termoplastica, principalmente adatto alla produzione di film realizzati con materie prime come il polietilene (PE) e il polipropilene (PP). La plastica viene riscaldata e fusa dall'estrusore ed estrusa dalla testa di stampaggio, espandendosi in un film sotto l'azione del gas ad alta pressione. Allo stesso tempo, l'intero processo di produzione del film viene completato tramite trazione, raffreddamento e avvolgimento.

2. Composizione e struttura dell'estrusore per film soffiato

Un estrusore standard per film soffiato include generalmente le seguenti parti:

• Sistema di estrusione (tramoggia, vite, cilindro, sistema di riscaldamento)
• Sistema della testa di stampaggio (per la formazione del film grezzo)
• Sistema dell'anello d'aria (raffreddamento e soffiaggio)
• Dispositivo di trazione (controlla lo spessore e la stabilità del film)
• Dispositivo di avvolgimento (completa la raccolta dei rotoli di film)
• Sistema di controllo elettronico (controllo automatico di temperatura, velocità, pressione dell'aria, ecc.)
• Ogni parte svolge un ruolo fondamentale nell'intero processo.

3. Flusso del Processo dell'Espansore per Film Soffiato

3.1 Preparazione e Alimentazione della Materia Prima

Il primo passo del processo di soffiaggio del film è la preparazione della materia prima. Solitamente si utilizzano particelle di plastica termoplastica, come polietilene a bassa densità (LDPE), polietilene ad alta densità (HDPE), polietilene lineare a bassa densità (LLDPE) o polipropilene (PP). A seconda delle esigenze, possono essere aggiunti masterbatch, antiossidanti, lubrificanti e altri additivi.
Queste particelle vengono introdotte nel silo dell'estrusore attraverso un sistema di alimentazione automatico e trasportate nella zona di riscaldamento a vite mediante gravità o un dispositivo di alimentazione a vite.

3.2 Fusione e Plasticizzazione (Estrusione)

Le particelle di plastica vengono gradualmente riscaldate, compresse e fuse durante la rotazione della vite. La vite e il cilindro sono suddivisi in tre zone:
Zona di alimentazione: la plastica inizia a riscaldarsi e a muoversi in avanti;
Zona di compressione: il materiale si fonde e la pressione aumenta;
Zona di dosaggio: garantisce che la massa fusa sia uniforme e pronta per l'estruzione.
L'intero processo richiede un rigoroso controllo della temperatura di ogni sezione, generalmente compresa tra 160°C e 250°C (a seconda del materiale), per garantire che il materiale si sciolga completamente senza decomporsi.

3.3 Modellatura con filiera (preforma per film estruso)

La plastica fusa viene estrusa in modo uniforme e formata in una preforma tubolare attraverso la filiera anulare. La progettazione della struttura della filiera ha una grande influenza sull'uniformità e stabilità dello spessore del film. Anche la temperatura della filiera deve essere controllata entro un intervallo adatto, generalmente leggermente superiore rispetto alla sezione di estrusione, per evitare che il materiale si raffreddi e aggreghi nella filiera.

3.4 Film soffiato

L'aria compressa viene iniettata al centro dello stampo per gonfiare l'embrione del film dal diametro originale a quello desiderato. Il diametro del tubo di film formato è chiamato "rapporto di gonfiaggio", che generalmente varia tra 2:1 e 4:1. Regolando la pressione interna, la velocità di raffreddamento e il tasso di trazione, è possibile controllare lo spessore e le proprietà meccaniche del film.
Il processo di gonfiaggio è la chiave per il controllo della modellatura e ha un impatto significativo sulle proprietà di trazione, la trasparenza e la piattezza del film.

3.5 Raffreddamento e Formatura

Dopo che l'embrione del film è stato gonfiato e modellato, deve essere raffreddato rapidamente per mantenere la forma e prevenire il collasso del film o la formazione di bolle instabili. Il metodo di raffreddamento comunemente utilizzato è il raffreddamento con anello d'aria (singolo o doppio anello d'aria), che soffia un flusso d'aria a temperatura ambiente per circondare la bolla del film e raffreddarla uniformemente dall'esterno.
L'efficienza di raffreddamento influisce direttamente sulla velocità di produzione e sulla trasparenza del film. I modelli ad alta velocità sono generalmente dotati di sistemi di raffreddamento ad aria ad alta efficienza.

3.6 Trasporto e Piegatura

Il cilindro di film raffreddato viene tirato verso l'alto dal rullo di trazione ed entra nel dispositivo di appiattimento. Il rullo di appiattimento schiaccia il film cilindrico in un film piano a doppio strato, tagliando contemporaneamente i bordi per prepararlo all'avvolgimento. La velocità di trazione è un parametro importante per regolare lo spessore del film, ed è generalmente coordinata con la velocità di estrusione.
Il sistema di trazione deve disporre di una funzione di controllo automatico della tensione per garantire una tensione uniforme del film e uno spessore stabile.

3.7 Avvolgimento in Rotoli

Il film finale viene inviato al sistema di avvolgimento e arrotolato in una bobina alla velocità impostata. Le moderne macchine per la soffiatura di film sono per la maggior parte dotate di meccanismi di avvolgimento a frizione superficiale o centrale e supportano la funzione di cambio bobina automatico. Un buon effetto di avvolgimento può migliorare l'efficienza delle successive fasi di lavorazione, come stampa e taglio.

4. Fattori critici che influenzano la qualità del film soffiato

4.1 Tecniche di ottimizzazione del controllo della temperatura

Una precisa regolazione termica mantiene l'integrità del polimero durante l'estruzione. I sistemi moderni utilizzano un riscaldamento della canna a più zone con retroazione in ciclo chiuso (accuratezza ±1°C) per prevenire il degrado. I gradienti di temperatura della filiera devono essere ridotti al minimo grazie a resistenze segmentate.

4.2 Calcolo del rapporto di soffiatura e proprietà del film

Il rapporto di soffiaggio (BUR) quantifica l'espansione del film come rapporto tra il diametro della bolla e il diametro della filiera. I valori standard di BUR variano tra 1,5 e 4,0:

4.3 Paradosso del settore: bilanciare la velocità di produzione e la qualità cristallina

La produzione ad alta velocità spesso entra in conflitto con la perfezione cristallina. Quando la velocità della linea supera i 40 m/min, un raffreddamento rapido inibisce la formazione cristallina del 15–30%, indebolendo le proprietà barriera. Sistemi avanzati risolvono questo problema grazie a anelli d'aria modulati che applicano un raffreddamento differenziato.

5. Risoluzione dei problemi relativi alle operazioni dell'estrusore per film soffiati

5.1 Risoluzione dei problemi di variazione dello spessore del film

Uno spessore irregolare del film è spesso causato da squilibri nella fessura della filiera o da irregolarità di raffreddamento. La calibrazione della filiera deve garantire una distribuzione uniforme del fuso polimerico, generalmente entro una tolleranza del ±5%.

5.2 Prevenzione dei fenomeni di instabilità della bolla

L'instabilità del bubble deriva da incoerenze nella viscosità del materiale o da fluttuazioni della pressione dell'aria. Mantenere la stabilità della viscosità controllando l'umidità della resina (<0,02%) e la temperatura uniforme della vite. I regolatori di pressione automatici dovrebbero modulare il flusso dell'anello d'aria entro tolleranze di ±2,5 Pa.

Domande Frequenti

1. Che cos'è l'estrusione di film soffiato?

L'estruzione a film soffiato è un processo che prevede l'estruzione continua di resina fusa per formare una bolla che viene gonfiata e stirata per produrre film.

2. Quali sono i vantaggi dell'estrusione di film soffiati?

Il processo consente la produzione di film personalizzati, che vanno da involucri barriera monolayer a laminati multistrato complessi, con proprietà meccaniche regolabili.

3. Quali materiali vengono comunemente utilizzati nella produzione di film soffiati?

I polimeri comunemente utilizzati includono polietilene (LDPE, LLDPE, HDPE), polipropilene, PVC e polimeri specializzati biodegradabili o tecnici come EVOH.

4. Come posso evitare l'instabilità delle bolle durante l'estrazione?

Mantenere la stabilità della viscosità e garantire una pressione dell'aria uniforme con regolatori automatici può aiutare a prevenire i fenomeni di instabilità delle bolle.