Каков процесс работы экструдера для производства пленки методом раздува?

Экструдер для производства пленки методом выдувания является важным оборудованием для изготовления пластиковой пленки, которое широко используется в упаковочной промышленности, сельском хозяйстве, промышленности и в быту. Процесс выдувания пленки, посредством плавления, экструзии и выдувания сырья из пластика в тонкие пленки, позволяет полностью преобразовать гранулы в пленку. Тогда каков конкретный технологический процесс экструдера для выдувания пленки? В этой статье мы начнем с технологического процесса, систематически объясним каждый из его ключевых этапов и контрольные технические моменты, чтобы помочь читателям полностью понять процесс экструзии пленки методом выдувания.

1. Что такое Экструзия дутой пленки Процессе?

Пленочная экструзия — это процесс термопластичного формования пластика, который в основном подходит для производства пленок из сырья, такого как полиэтилен (PE) и полипропилен (PP). Пластик нагревается и расплавляется экструдером, а затем выдавливается через головку под действием высокого давления газа и расширяется в пленку. В то же время весь процесс производства пленки завершается с помощью тяжения, охлаждения и намотки.

2. Состав и конструкция экструдера для пленочной экструзии

Стандартный экструдер для пленочной экструзии обычно включает следующие части:

• Система экструзии (загрузочный бункер, шнек, цилиндр, система нагрева)
• Система головки (для формования пленочного заготова)
• Система воздушного кольца (охлаждение и продувка)
• Тракционное устройство (контролирует толщину и стабильность пленки)
• Устройство намотки (осуществляет сборку рулонов пленки)
• Электронная система управления (автоматический контроль температуры, скорости, давления воздуха и т. д.)
• Каждая часть играет важную роль во всем процессе.

3. Процесс производства пленки на установке пленочной экструзии

3.1 Подготовка и дозирование сырья

Первым этапом процесса производства пленки является подготовка сырья. Обычно используются термопластичные гранулы, такие как полиэтилен низкой плотности (LDPE), полиэтилен высокой плотности (HDPE), линейный полиэтилен низкой плотности (LLDPE) или полипропилен (PP). В зависимости от различных требований могут быть добавлены колорант (мастербэтч), антиоксиданты, смазывающие вещества и другие добавки.
Эти гранулы подаются в загрузочный бункер экструдера через автоматическую систему подачи и направляются в зону нагрева шнека под действием силы тяжести или устройства подачи шнека.

3.2 Плавление и гомогенизация (экструзия)

При вращении шнека пластмассовые гранулы постепенно нагреваются, сжимаются и расплавляются. Шнек и цилиндр разделены на три зоны:
Зона загрузки: пластик начинает нагреваться и перемещаться вперед;
Зона сжатия: материал плавится и давление повышается;
Зона дозирования: обеспечивает равномерность расплава и его готовность к экструзии.
Весь процесс требует строгого контроля температуры каждой зоны, обычно между 160°C и 250°C (в зависимости от материала), чтобы обеспечить полное расплавление материала и предотвратить его разложение.

3.3 Формование головкой (экструзия трубной заготовки)

Расплавленный пластик равномерно экструдируется и формируется в виде трубной заготовки через кольцевую головку. Дизайн конструкции головки оказывает большое влияние на равномерность и стабильность толщины пленки. Температура головки также должна контролироваться в подходящем диапазоне, обычно немного выше, чем температура зоны экструзии, чтобы предотвратить охлаждение и комкование материала на выходе из головки.

3.4 Пленка при помощи надувания

Сжатый воздух впрыскивается в центр матрицы для расширения пленочного зародыша от исходного диаметра до целевого размера. Диаметр полученного пленочного рукава называется «коэффициентом расширения», который обычно составляет от 2:1 до 4:1. Регулируя внутреннее давление, скорость охлаждения и скорость вытяжки, можно контролировать толщину пленки и ее механические свойства.
Процесс расширения является ключевым для контроля формования и оказывает существенное влияние на прочность при растяжении, прозрачность и плоскостность пленки.

3.5 Охлаждение и формование

После расширения и формования пленочного зародыша его необходимо быстро охладить для стабилизации формы, чтобы избежать схлопывания пленки или нестабильности пузыря. Наиболее распространенным методом охлаждения является кольцевое воздушное охлаждение (одинарное или двойное кольцо), при котором подается воздушный поток комнатной температуры, окружающий пленочный пузырь и равномерно охлаждающий его снаружи.
Эффективность охлаждения напрямую влияет на скорость производства и прозрачность пленки. Модели высокой скорости в основном оснащены высокоэффективными системами воздушного охлаждения.

3.6 Тяга и укладка

Охлажденный пленочный цилиндр подтягивается вверх тяговым роликом и поступает в устройство уплотнения. Ролик уплотнения превращает цилиндрическую пленку в двухслойную плоскую пленку, одновременно обрезая края для последующей намотки. Скорость тяги является важным параметром для регулирования толщины пленки, обычно она согласована со скоростью экструзии.
Система тяги должна иметь функцию автоматического контроля натяжения, чтобы обеспечить равномерное натяжение пленки и стабильную толщину.

3.7 Намотка в рулоны

Готовая плоская пленка направляется в систему намотки и сворачивается в рулон пленки с заданной скоростью. Современные машины для производства пленки методом раздува в основном оснащены механизмами намотки с поверхностным трением или центральной намоткой и поддерживают функцию автоматической смены рулона. Хороший эффект намотки может повысить эффективность последующих технологических процессов, таких как печать и резка.

4. Ключевые факторы, влияющие на качество пленки, полученной методом раздува

4.1 Методы оптимизации контроля температуры

Точное терморегулирование сохраняет целостность полимера во время экструзии. Современные системы используют зональный обогрев цилиндров с обратной связью (точность ±1°C) для предотвращения деградации. Температурные градиенты головки должны минимизироваться с помощью сегментных нагревателей.

4.2 Расчеты коэффициента раздува и свойства пленки

Коэффициент раздува (BUR) измеряет расширение пленки как отношение диаметра пузыря к диаметру головки. Стандартные значения BUR находятся в диапазоне от 1.5 до 4.0:

4.3 Парадокс отрасли: баланс между скоростью производства и качеством кристаллов

Высокоскоростное производство часто вступает в противоречие с кристаллическим совершенством. Когда скорость линии превышает 40 м/мин, быстрое охлаждение подавляет образование кристаллов на 15–30%, ослабляя барьерные свойства. Продвинутые системы решают эту проблему с помощью модулированных воздушных колец, применяющих дифференциальное охлаждение.

5. Диагностика и устранение неполадок в работе экструдера для производства пленки методом раздува

5.1 Решение проблем колебаний толщины пленки

Нестабильная толщина пленки часто возникает из-за дисбаланса зазора головки или неравномерного охлаждения. Калибровка головки должна обеспечивать равномерное распределение полимерного расплава – обычно в пределах допуска ±5%.

5.2 Предотвращение нестабильности пузыря

Нестабильность пузырька вызвана неоднородностью вязкости материала или колебаниями давления воздуха. Поддерживайте стабильность вязкости за счет контроля влажности смолы (<0,02%) и равномерной температуры шнека. Автоматические регуляторы давления должны регулировать поток воздуха в кольце в пределах допуска ±2,5 Па.

Часто задаваемые вопросы

1. Что такое экструзия пленки методом раздува?

Экструзия пленки с раздувом – это процесс, при котором расплавленная смола непрерывно экструдируется для формирования пузырька, который надувается и растягивается в пленку.

2. Каковы преимущества экструзии пленки методом раздува?

Этот процесс позволяет производить пленки по индивидуальному заказу – от однослойных барьерных упаковок до сложных многослойных ламинатов с регулируемыми механическими свойствами.

3. Какие материалы обычно используются в производстве выдуваемых пленок?

Распространенные используемые полимеры включают полиэтилен (LDPE, LLDPE, HDPE), полипропилен, ПВХ и специализированные биоразлагаемые или модифицированные полимеры, такие как EVOH.

4. Как можно предотвратить нестабильность пузырька при экструзии?

Поддержание стабильности вязкости и обеспечение равномерного давления воздуха с помощью автоматических регуляторов могут помочь предотвратить явления нестабильности пузырька.