Extrusieblaasgieten van polyethyleenfilm

 

Polyethyleen (PE) folie is de meest geproduceerde en meest gebruikte kunststoffolie. Het is niet-giftig en geurloos, en beschikt over een hoge sterkte en taaiheid, samen met uitstekende vocht- en waterbestendigheid, goede openbaarheid (antiblokkering) en prestaties bij lage temperaturen, terwijl een zekere mate van transparantie behouden blijft. De smeltlasbaarheid is uitstekend, met een relatief lage lastemperatuur van ongeveer 100 graden, wat het gemakkelijk maken van zakken door elektrische verwarming mogelijk maakt. PE-folie wordt rechtstreeks geproduceerd door extrusieblaasgieten uit polyethyleenharspellets en vereist doorgaans geen additieven; kleuring kan worden bereikt door masterbatch op te nemen. Polyethyleenharsen voor blaasfilm omvatten polyethyleen met lage dichtheid (LDPE), lineair polyethyleen met lage dichtheid (LLDPE) en polyethyleen met hoge dichtheid (HDPE).

 

1) Agrarische kasfilm

Folie voor landbouwkas is een folie met brede breedte die is geblazen uit LDPE of mengsels van LDPE met LLDPE, doorgaans door middel van het opwaartse blaasfilmproces met vlakke, vlakke afvoer. De platliggende breedte bestrijkt een breed bereik (kleiner dan of gelijk aan 1000 mm of groter dan of gelijk aan 5000 mm). De typische dikte is 0,03–0,14 mm, treksterkte groter dan of gelijk aan 12 MPa, en rek bij breuk groter dan of gelijk aan 300%. Deze films zijn regenbestendig, lichtdoorlatend en warmtevasthoudend, waardoor de teelt van groenten en fruit het hele jaar door mogelijk is in kasconstructies. Volgens de agronomische vereisten omvatten de belangrijkste functionele subtypen:

• Versterkte kasfolie: bereid door meer dan 25 gew.% LLDPE aan LDPE toe te voegen. De treksterkte kan worden verhoogd tot ongeveer 20 MPa, en de rek bij breuk groter dan of gelijk aan 400%. Als de film volledig uit LLDPE wordt geblazen, wordt de sterkte verder vergroot, met verbeterde lekbestendigheid en een gladder oppervlak; De filmdikte kan met ongeveer 20-30% worden verminderd.

• Kasfolie met lange levensduur: Gewone kasfolie gaat doorgaans 0,5–1 jaar mee. Kwaliteiten met een lange levensduur verlengen de levensduur met minstens het dubbele, tot 2 à 3 jaar. Deze worden verkregen door 0,3–0,5 massadelen van een lichtstabilisator en 0,1–0,3 delen van een antioxidant aan LDPE toe te voegen; het LDPE-oppervlak wordt eerst bevochtigd met witte olie, vervolgens gemengd en tot film geblazen.

• Anti-drip kasfolie: zo ontworpen dat er geen mist of druppels op het folieoppervlak ontstaan, waardoor de lichttransmissie wordt verbeterd en de gewasgroei wordt bevorderd. Door het toevoegen van een geschikte oppervlakteactieve stof of anti-drip masterbatch wordt de affiniteit van de film voor water vergroot. Talloze kleine druppeltjes vloeien samen tot grotere druppels die langs de filmwand naar de grond stromen, waardoor interne condensvorming wordt geëlimineerd, de transparantie wordt verbeterd en wordt voorkomen dat druppels rechtstreeks op de gewassen vallen.

2) Landbouwmulchfilm

Landbouwmulchfolie verwijst naar bodembedekkende folie. Het is een zeer dunne LDPE-film gemaakt door blaasgieten, met een dikte van 0,008–0,014 mm en een breedte van 600–1000 mm. Transparante, kleurloze mulch wordt voornamelijk gebruikt voor het kweken van zaailingen en gewasbedekkingsfolie om vroege volwassenheid te bevorderen, de opbrengst te verhogen en ongedierte onder controle te houden; het wordt over het algemeen vervaardigd volgens de opwaartse blaasfilmmethode. Functionele mulchfilm wordt geproduceerd door 3-5 gew.% kleurstoffen in PE op te nemen om rode, gele, blauwe, grijze, zwarte en andere kleuren te verkrijgen. Verschillende gewassen krijgen zo de specifieke spectrale banden die ze nodig hebben, waardoor een eerdere rijpheid en hogere opbrengst, ongediertebestrijding en onkruidremming worden bereikt.

3) Verpakkingsfilm

PE-verpakkingsfolie is onderverdeeld in lichte en zware soorten.

• Lichte verpakkingsfolie: vervaardigd uit LDPE en voornamelijk gebruikt voor het verpakken van voedsel, gebak, snoep, groenten, fruit, farmaceutische producten, textiel, dagelijkse benodigdheden, kleding en soortgelijke producten. Voor geautomatiseerde verpakkingslijnen worden doorgaans kleine hoeveelheden glijmiddelen of antistatische middelen toegevoegd. De productie maakt meestal gebruik van het opwaartse blaas- of vlakke blaasproces. De platliggende breedte bestrijkt een breed bereik (kleiner dan of gelijk aan 70 mm of groter dan of gelijk aan 1000 mm). De dikte is 0,02–0,20 mm en de treksterkte groter dan of gelijk aan 10 MPa.

• HDPE T-shirt(boodschappen)tassen en kledingtassen: Veel gebruikt en voornamelijk geproduceerd via het opwaartse blaasproces. De platliggende breedte is 70–1000 mm, de dikte 0,007–0,10 mm en de treksterkte groter dan of gelijk aan 25 MPa.

• Zware verpakkingsfolie: gemaakt door het opwaartse blaasproces van LDPE met een hoger molecuulgewicht. De typische dikte is 0,2–0,35 mm, waarbij elke zak 20–30 kg inhoud kan bevatten. Toepassingen zijn onder meer het verpakken van landbouwproducten, chemische grondstoffen, meststoffen, pesticiden, voedingsmiddelen, suiker, zout, farmaceutische producten en textiel.

LDPE-harsen voor blaasfilm hebben een relatief breed smeltstroomsnelheidsbereik (MFR) van 0,5–7 g/10 min en worden geselecteerd op basis van het beoogde gebruik van de film (zie Tabel 1-1). LLDPE-harsen voor blaasfilm hebben doorgaans een MFR van 1–2 g/10 min. HDPE-blaasfilmkwaliteiten hebben een MFR van 0,2–1 g/10 min. HDPE heeft een hogere smelttemperatuur en, binnen het bereik van veranderingen in de afschuifsnelheid, een hoge viscositeit; vanwege zijn lineaire moleculaire structuur vertoont het een sterke stromingsgeïnduceerde oriëntatie.

Tabel 1‑1 Selectie van LDPE-harsen voor filmkwaliteiten

Filmkwaliteit	Hars MFR (g/10 min)
Lichte verpakkingsfolie	2–4
Hoogtransparante film	5–7
Landbouwmulchfilm	4–7
Kasfilm	1.5–4.5
Warmtekrimpbare folie	2–5
Zware verpakkingsfolie	0.25–0.5

 

 

1) Extruder

Conventionele LDPE-film met een platliggende breedte groter dan of gelijk aan 300 mm wordt doorgaans vervaardigd door middel van het opwaartse blaasfilmproces met vlakke, platliggende afname. De aanbevolen schroefdiameter varieert van 45 tot 150 mm. Voor platliggende breedtes groter dan 1 m kunnen twee enkelschroefsextruders worden gebruikt voor co-extrusie van breedbandfilm. Schroef L/D is 20–30 met een compressieverhouding van 3–3,5, en een progressieve schroef (taps kanaal) heeft de voorkeur.

Voor HDPE-film zijn kleinere extruders geschikt, met een schroef L/D van 16–25. Schroefontwerpen omvatten doorgaans een speciaal knipgedeelte en een menggedeelte.

2) Snijkop

LDPE-film maakt gewoonlijk gebruik van ringvormige matrijzen van het spiraalvormige doorn- of spintype, met matrijsdiameters van 100–1000 mm. Wanneer superieure dikte-uniformiteit vereist is, wordt een roterende matrijs aanbevolen. Er worden zowel opwaartse als vlakke blaasprocessen gebruikt.

HDPE-film maakt doorgaans gebruik van een kernmatrijs met een spiraalvormige doorn. Er moet zorg worden besteed aan het ontwerp van het stroomkanaal, de spiraalgeometrie en de afmetingen van de matrijslip om excessieve afschuifsnelheden te voorkomen, die smeltbreuk kunnen veroorzaken. Vanwege deze vormeigenschappen zijn HDPE-filmmatrijzen relatief klein, doorgaans met een diameter van 30-200 mm.

3) Koeling

Er wordt voornamelijk gebruik gemaakt van luchtringkoeling. De typische ventilatordruk bedraagt ​​4000–8000 Pa met een luchtdebiet van 15–75 m³/min.

 

1) Extrusietemperatuur

De extrusietemperatuur wordt voornamelijk bepaald door de smeltstroomsnelheid van de PE-hars. -Hoe hoger de MFR, hoe lager de vereiste temperatuur. Vanaf de toevoerpoort tot het zeefpakket (brekerplaat) worden de cilindertemperaturen geleidelijk verhoogd, zodat de temperatuur van de matrijskop ongeveer gelijk is aan of 10-20 graden lager dan de temperatuur aan de schroefpunt. Dit bevordert een stabiele dikke parison en een betere filmtransparantie. Typische extrusietemperaturen voor PE-films worden weergegeven in Tabel 2-1.

Tabel 2‑1 Extrusietemperaturen voor polyethyleenfilms (graad)

Filmkwaliteit	Vatzone 1	Barrelzone 2	Barrelzone 3	Adapter	Sterven
LDPE – Lichte verpakkingsfolie	120–140	130–140	140–160	150–160	160–170
LDPE – Kasfolie	150–170	160–180	170–180	180–190	170–180
LDPE – Zware verpakkingsfolie	180–200	170–180	180–190	190–200	180–190
LLDPE-film	160–180	180–200	200–220	200–220	220–230
HDPE-film	200–220	220–240	240–260	250–260	240–250

2) Matrijsopening

De matrijslipspleet varieert afhankelijk van het harstype; representatieve bereiken staan ​​vermeld in Tabel 2-2. Naarmate de MFR van de hars toeneemt, wordt een kleinere matrijsafstand gekozen; naarmate de dikte van de doelfilm toeneemt, wordt een grotere opening gebruikt. Voor LDPE-film voor zwaar gebruik (lagere MFR en dikkere dikte) wordt bijvoorbeeld een matrijsafstand van ongeveer 1,0 mm geselecteerd; voor lichte LDPE-film (hogere MFR en dunnere dikte) is de matrijsopening doorgaans 0,5–0,6 mm. Omdat de smeltviscositeit van LLDPE hoger is en relatief ongevoelig voor veranderingen in de afschuifsnelheid, is de extrusietemperatuur ervan hoger en is de matrijsafstand aanzienlijk groter dan bij LDPE; anders kan er een ruw "haaienhuid"-oppervlak verschijnen. HDPE-blaasfilmharsen hebben een relatief lage MFR, dus de matrijsafstand is over het algemeen iets groter dan bij LDPE.

Tabel 2‑2 Typische afstanden tussen de lippen (mm)

Filmtype	Matrijsopening (mm)
LDPE	0.5–1.0
LLDPE	1.5–2.5
HDPE	1.2–1.5

3) Opblaasverhouding (BUR)

Na het verlaten van de ringvormige matrijs wordt de dikke parison opgeblazen met perslucht, waardoor de diameter wordt vergroot, de dikte ervan wordt verminderd en er sprake is van dwarstrekking. Een typische opblaasverhouding is 2–5. Als de BUR te hoog is, gaat de bel fladderen, wordt de vorm van de bel onstabiel, verslechtert de uniformiteit van de dikte en is de film vatbaar voor breuk. Naarmate de BUR toeneemt, nemen de transversale treksterkte, scheurweerstand en slagsterkte van de film toe, maar nemen de transparantie en glans af en heeft de longitudinale treksterkte de neiging af te nemen. Representatieve BUR's voor PE-films staan ​​vermeld in Tabel 2-3.

Tabel 2‑3 Representatieve opblaasverhoudingen voor PE-films

Filmtype	Typisch BUR
LDPE	1.5–3.5
LLDPE	1.5–2.0
HDPE	3.2–6.0

4) Trekverhouding (machinerichting)

Nadat de parison de matrijs heeft verlaten, wordt deze naar de trekrollen (kneeprollen) geleid en onderworpen aan langstrekken. De snelheid van de afvoerlijn is over het algemeen 3 tot 5 keer de snelheid van de smeltextrusie (uitvoer), wat een rek in de machinerichting van 3 tot 5 keer oplevert en een duidelijke toename van de treksterkte in de lengterichting. Dit komt ten goede aan zaktoepassingen waarbij de longitudinale belasting de boventoon voert.