Rešite pet pogostih težav pri koekstruziji s pihanjem filma

1. nestabilnost pene: Izraz nestabilnost mehurčkov vključuje veliko različnih vrst težav, povezanih s stabilnostjo ekstrudiranih mehurčkov. Glavne težave vključujejo pokanje mehurčkov, deformacijsko utrjevanje, nestabilnost zmrzali in plapolanje mehurčkov.
Razpoka mehurčkov: Ko je staljeni material, ki zapušča kalup, preveč raztegnjen, kar povzroči razpok strukture mehurčkov, bo prišlo do razpoka mehurčkov. To se zgodi, ko talilna trdnost ekstrudiranega materiala ni zadostna za doseganje izbranega razmerja razpoka (BUR). Da bi se izognili tej težavi, je mogoče izbiro smole spremeniti tako, da se v strukturo filma dodajo materiali z višjo trdnostjo taline, da se izboljša skupna trdnost taline. Na primer, polietilen nizke gostote (LDPE) je vključen v folijo iz linearnega polietilena nizke gostote (LLDPE), da se poveča njegova skupna trdnost taline.
Deformacijsko utrjevanje: ko se staljeni polimer hitro raztegne v strojni smeri (MD) in tako utrdi, pride do deformacijskega utrjevanja. To bo povzročilo nihanja notranjega tlaka mehurčkov in širine mehurčkov. To težavo je mogoče preprečiti z zmanjšanjem stopnje umika. Druga rešitev je prilagoditev izbire smole za zmanjšanje celotne natezne viskoznosti filma, kar omogoča, da se film bolj raztegne v MD brez kakršnih koli deformacijskih utrjevanj.
Nestabilna meja zmrzovanja: v stabilnem procesu bo meja zmrzovanja ostala na stalni višini, višja od kalupa, nadzira pa se s hitrostjo ohlajanja, pretokom kalupa in enakomernostjo debeline filma. Ko postane proces nestabilen, postane nestabilen tudi položaj zmrzovalne črte. Eden od razlogov za to nestabilnost je neenakomerna porazdelitev temperature v ekstruziji.
Sprememba temperature taline je lahko posledica neustrezne zasnove vijaka izbrane smole, obrabe vijaka ali okvare grelnika ali termočlena. Pred združitvijo je treba izmeriti temperaturo taline vsakega toka, da se ugotovi, katera plast taline je vir spremembe temperature. Po pozicioniranju odstranite vijak in preverite razgradnjo polimera in obrabo vijaka. Preveriti je treba tudi delovanje vseh grelnikov in termočlenov.
Drug pogost vzrok za nestabilno linijo zmrzali je zamašitev s plesnijo. Neenakomerno požiranje materiala je lahko posledica kopičenja razgradljivih materialov v kalupu. Da bi se izognili tej situaciji, je treba kalup redno preverjati in po potrebi izvajati kopičenje materiala.
Plapolanje pene: plapolanje pene se začne pod mejo zmrzovanja in je prikazano kot linearna oznaka na površini mehurčka v prečni smeri (Td). Ta oblika krila je posledica velike hitrosti zraka iz zračnega obroča. Zmanjšanje hitrosti puhala ali nastavitev komponent zračnega obroča za zmanjšanje pretoka zraka vzdolž površine mehurčkov prepreči plapolanje mehurčkov. Vendar pa bo zmanjšanje pretoka zraka zmanjšalo učinkovitost hlajenja zračnega obroča, nato pa bo linija zmrzali odmaknila stran od kalupa, kar bo povzročilo nove težave. Da bi se izognili tej situaciji, je mogoče izbor smole optimizirati za zmanjšanje celotne viskoznosti taline ekstruzije in znižanje celotne temperature taline.
2. Sprememba indeksa: Pri koekstruziji s pihanjem filma je neizogibna določena stopnja spremembe instrumenta v TD. Primer profila instrumenta s filmom variacije stopnje nizkega tlaka lahko vidite na sliki 2. 1A. Če pa se med obdelavo začnejo pojavljati nepričakovane težave, se lahko stopnja spremembe instrumenta poveča. Obstaja nekaj različnih težav, ki lahko vodijo do povečanja sprememb specifikacije, vzrok težave pa se ugotovi s preverjanjem oblike profila pene instrumenta.
Neenakomerno hlajenje zračnega obroča: slab ali neenakomeren pretok zraka iz zračnega obroča povzroči neenakomerno hlajenje filma in vpliva na razmerje padca tlaka filma. To lahko povzroči, da se nekateri filmi bolj raztegnejo kot drugi, kar lahko povzroči odstopanje meritev. Da bi se izognili tej težavi, je treba zračni kanal v zračnem obroču redno preverjati in čistiti, da odstranite morebitne nečistoče, ki lahko povzročijo motnje pretoka zraka. Preveriti je treba tudi zračni obroč, da se potrdi, ali je pravilno nameščen v središču kalupa.
Neenakomerna temperatura taline: neenakomerna temperatura taline bo povzročila spremembe v hitrosti hlajenja mehurčkov in pretoku kalupa. Očiten znak neenakomerne temperature taline je sinusni profil. Nastanek te sinusne spremembe je povezan s tokom materialov z neenakomerno temperaturo taline skozi kalup, kar se imenuje priključna linija. Kot smo že omenili, lahko spremembo temperature taline povzroči neustrezna oblika vijaka ali obraba.
3. Nestabilnost vmesnika: Izraz nestabilnost vmesnika se nanaša na nestabilnost na vmesniku med dvema slojema. Stabilnost vmesnika bo odvisna od dejavnikov, kot so lastnosti materiala, procesni pogoji in konstrukcijske značilnosti opreme. Obstajajo tri znane vrste medfazne nestabilnosti, ki se lahko pojavijo med koekstruzijo s pihanjem filma.
Obstaja nekaj znanih razlogov za preobrate. Prva je razlika v strižni viskoznosti med materiali, ki tvorijo vmesnik. Če ima material bistveno drugačno strižno viskoznost, bo vsaka plast doživela različne strižne stopnje pod uporabljeno strižno napetostjo, kar bo povzročilo cik-cak deformacijo. To je mogoče ublažiti z izbiro materialov s podobno strižno viskoznostjo (če je mogoče), da ustvarite vmesnik.
Drugi razlog je nepravilno razmerje plasti. Če je zaradi izbranega razmerja plasti vmesnik preblizu stene kalupa, bo prekomerna strižna napetost sprožila deformacijo. Da bi to preprečili, je mogoče povečati debelino zunanjega sloja, vmesnik je mogoče držati stran od stene in zmanjšati strižno napetost, ki je nanj naložena.
Tretji razlog je nepravilna zasnova kalupa. Pri načrtovanju kalupa je pomembno, da pravilno optimizirate kanal za tekočino, da ustvarite enoten profil hitrosti v celotnem kalupu. Nepravilna zasnova kalupa lahko povzroči nastanek visokih strižnih točk in neenakomernih profilov hitrosti, kar lahko povzroči takšno nestabilnost.
Nestabilnost valovnega vmesnika: To obliko nestabilnosti povzroča neenakomerna raztezna deformacija na vmesniku med materialoma, kar ima za posledico valovite vzorce, oblikovane vzdolž površine mehurčka, ker je iztisnjen iz kalupa. Podobo te nestabilnosti je mogoče videti na sliki 3. Ugotovljeno je bilo, da deformacija raztezka, ki povzroča to nestabilnost, izvira iz dveh znanih virov. Prvi je povezan z nepravilnim razmerjem slojev. Če je ena od kompozitnih plasti strukture pretanka, bo doživela večji pospešek na točki spajanja v kalupu, kar bo povzročilo višjo stopnjo deformacije raztezka v plasti. Razmerje plasti je treba prilagoditi, da se omogoči bolj enakomerna krivulja hitrosti, ki se oblikuje dolvodno od točke spajanja.
Drugi vir je razlika v raztezni viskoznosti materialov, ki ustvarjajo vmesnik. Dva materiala z različno raztezno silo in različno raztezno viskoznostjo se bosta deformirala z različnimi hitrostmi. Če je mogoče, je treba za ustvarjanje vmesnika izbrati materiale s podobnimi lastnostmi razširitve.
Nestabilen aktivni vmesnik: reaktivni vmesnik se lahko oblikuje v procesu koekstrudiranja večplastne strukture, sestavljene iz smole za blokiranje polarnosti in povezovalne plasti. Barierna smola je običajno koekstrudirana s plastjo poliolefinske smole. Te strukture običajno potrebujejo povezovalni sloj med seboj, da izboljšajo oprijem med njimi. Vezni sloj je polimer, sestavljen iz polarnih in nepolarnih končnih skupin. Včasih lahko pride do nepotrebne kemične reakcije med polarno končno skupino povezovalne plasti in polarno blokirno smolo, s čimer se tvori nestabilen vmesnik. Rezultat teh reakcij je zmanjšana optična čistost in bolj zrnat videz filma.

4. gel: Izraz gel se običajno uporablja za označevanje katere koli oblike majhne napake, ki povzroči optično deformacijo v končnem filmu. Geli so problematični, ker ne povzročajo samo optičnega popačenja, ampak tudi zmanjšajo mehanske lastnosti filma. Gel lahko razdelimo v tri glavne kategorije: nestaljene smole, razgradljivi materiali in tuja onesnaževala.
Nepremična smola: neporozna smola je običajna vrsta gela, ki jo običajno opazimo pri visoki pretočnosti ekstruderja. So posledica neenakomernega taljenja, ki ga povzroča nizko strižno območje v ekstruderju. Če želite ugotoviti, da je gel nepomešana smola, segrejte gel nad temperaturo taljenja in ga nato ponovno ohladite. Če se gel po ohlajanju ne pojavi več, gre za nezmešano smolo. Če je v filmu nepomešana smola, je treba vijak ekstruderja preveriti in preoblikovati, da se čim bolj zmanjša prisotnost območij nizkega striga.
Pokvarjen material: Če je polimer dlje časa izpostavljen visoki energiji, lahko med iztiskanjem pride do razgradnje materiala. Ti pogoji vodijo do tvorbe močno oksidiranih ali zamreženih materialov, ki predstavljajo gel v membrani. Običajno ti geli ne obstajajo takoj po zagonu. Ko se razgrajeni polimeri kopičijo v procesu razgradnje, se pojavijo na filmu.
Visoko oksidiran gel kaže krhke črne pike in jih je mogoče prepoznati po fluorescenci pod ultravijolično svetlobo. Slika 5 prikazuje sliko visoko oksidiranega gela, posneto pod polarizirano svetlobo, in sliko fluorescence gela pod UV svetlobo. Premreženi gel ima temno rjav videz in je sestavljen iz oksidiranih materialov. Vendar je stopnja oksidacije prenizka, da bi povzročila fluorescenco pod UV svetlobo.
Zamreženi gel se včasih zamenja za močno zapletene smole. Če želite razlikovati med obema, lahko gel segrejete na temperaturo, ki je višja od njegove temperature taljenja, pritisnete nanj, da se zlomi, in nato pustite, da se ohladi. Če se oblika gela po ohlajanju ponovno pojavi, je material zamrežen in ne močno zapleten. Za določitev vira razgradljivih materialov je treba po delovanju odstraniti polž ekstruderja brez čiščenja. Ko je vir razgradnje določen, je mogoče na tem področju optimizirati zasnovo vijaka, da se zmanjša stagnacija in nizka strižna sila.
Tuja onesnaževala: Občasno lahko v proces vstopijo tuja onesnaževala. Tuja onesnaževala običajno vstopajo v ekstruder skozi lijak, ki se lahko prenesejo iz oblačilnih vlaken na tujo polimerno smolo. Če se ugotovi, da ima gel bistveno drugačno temperaturo taljenja kot surova smola ali zelo nepravilno obliko (kot so vlakna), gre morda za kontaminacijo s tujimi snovmi. Da bi se izognili temu gelu, mora biti lijak vedno ustrezno očiščen, originalna posoda za surovine pa mora biti zaprta, da se prepreči mešanje tujkov.
5. Curl: film curl je napaka, opažena v večplastni strukturi, sestavljeni iz materialov z različno kristaliničnostjo. Ta napaka nastane med postopkom ohlajanja staljenega filma in povzroči, da se film zvije. Zvijanje filma je povezano z dvema težavama: razlikami v lastnostih materiala (tj. tališče in kristaliničnost) in nepravilno razporeditvijo plasti.
Pogost primer zvijanja filma je prikazan na sliki 6, ki prikazuje troslojno folijo, sestavljeno iz polietilena (PE), najlona (PA) in povezovalne plasti. Ko večslojni film zapusti kalup, se vse plasti stopijo in film se začne ohlajati. Ko se ohladi, najlonska plast kristalizira in postane trda, PE plast pa se skrči, ker je še staljena. Ko temperatura pade pod temperaturo taljenja polietilena, postane tudi trd. Vendar pa je v tem času najlon kristaliziral in ga ni mogoče nadalje krčiti, zaradi česar se PE med strjevanjem zvija.
Metoda za preprečevanje zvijanja filma je hitro hlajenje filma, da se prepreči kristalizacija. Namesto uporabe zraka za hlajenje filma lahko film neposredno ekstrudiramo v vodno kopel za hitro hlajenje. To omogoča koekstruzijo materialov z različnimi stopnjami kristalizacije brez prikazovanja kodrastega filma. Druga možna rešitev je optimizacija strukture večplastnih filmov.