Rozwiąż pięć typowych problemów związanych z współwytłaczaniem folii z rozdmuchiwaniem

1. niestabilność piany: termin niestabilność pęcherzyków obejmuje wiele różnych rodzajów problemów związanych ze stabilnością wytłaczanych pęcherzyków. Główne problemy to pękanie pęcherzyków, twardnienie, niestabilność mrozu i trzepotanie pęcherzyków.
Pęknięcie pęcherzyka: gdy stopiony materiał opuszczający formę zostanie nadmiernie rozciągnięty, co spowoduje pęknięcie struktury pęcherzyka, nastąpi pęknięcie pęcherzyka. Dzieje się tak, gdy wytrzymałość stopu wytłaczanego materiału jest niewystarczająca do osiągnięcia wybranego współczynnika rozerwania (BUR). Aby uniknąć tego problemu, wybór żywicy można zmodyfikować, dodając do struktury folii materiały o wyższej wytrzymałości stopu, aby poprawić ogólną wytrzymałość stopu. Na przykład polietylen o małej gęstości (LDPE) jest wprowadzany do folii z liniowego polietylenu o małej gęstości (LLDPE), aby zwiększyć jej ogólną wytrzymałość w stanie stopionym.
Utwardzanie przez odkształcenie: Gdy stopiony polimer jest szybko rozciągany w kierunku maszynowym (MD), a tym samym twardnieje, następuje utwardzanie przez odkształcenie. Spowoduje to wahania wewnętrznego ciśnienia i szerokości pęcherzyków. Problemowi temu można zapobiec, zmniejszając wskaźnik wypłat. Innym rozwiązaniem jest modyfikacja doboru żywicy w celu zmniejszenia ogólnej lepkości folii przy rozciąganiu, co pozwala na większe rozciąganie folii w kierunku MD bez utwardzania przez odkształcenie.
Niestabilna linia szronu: w stabilnym procesie linia szronu pozostanie na stałej wysokości powyżej formy i jest kontrolowana przez szybkość chłodzenia, przepustowość formy i jednorodność grubości warstwy. Kiedy proces staje się niestabilny, pozycja linii zamarzania również stanie się niestabilna. Jednym z powodów tej niestabilności jest nierównomierny rozkład temperatury w wytłoczce.
Zmiana temperatury topnienia może być spowodowana niewłaściwą konstrukcją ślimaka z wybranej żywicy, zużyciem ślimaka lub awarią grzałki lub termopary. Przed łączeniem należy zmierzyć temperaturę stopu każdego przepływu, aby określić, która warstwa stopu jest źródłem zmiany temperatury. Po ustawieniu należy wyjąć śrubę i sprawdzić degradację polimeru oraz zużycie śruby. Należy również sprawdzić działanie wszystkich grzejników i termopar.
Inną częstą przyczyną niestabilnej linii zamarzania jest zablokowanie pleśni. Nierównomierne połykanie materiału przez matrycę może być spowodowane gromadzeniem się w formie materiałów ulegających degradacji. Aby uniknąć takiej sytuacji, należy regularnie sprawdzać formę iw razie potrzeby przeprowadzać akumulację materiału.
Trzepotanie piany: fruwanie piany rozpoczyna się poniżej linii zamarzania i jest wyświetlane jako liniowy znak na powierzchni bąbelka w kierunku poprzecznym (Td). Ten kształt skrzydła jest spowodowany dużą prędkością powietrza z pierścienia powietrznego. Zmniejszenie prędkości dmuchawy lub regulacja elementów pierścienia powietrznego w celu zmniejszenia przepływu powietrza wzdłuż powierzchni pęcherzyków zapobiegnie trzepotaniu pęcherzyków. Jednak zmniejszenie przepływu powietrza zmniejszy wydajność chłodzenia pierścienia powietrznego, a następnie sprawi, że linia szronu odsunie się od formy, powodując nowe problemy. Aby uniknąć tej sytuacji, dobór żywicy można zoptymalizować, aby zmniejszyć całkowitą lepkość stopu podczas wytłaczania i obniżyć ogólną temperaturę stopu.
2. Zmiana indeksu: W przypadku współwytłaczania folii z rozdmuchiwaniem nieunikniona jest pewna zmiana instrumentu w TD. Przykład profilu instrumentu z warstwą o niskim stopniu zmiany ciśnienia można zobaczyć na rysunku 2.1A. Jeśli jednak podczas przetwarzania zaczną pojawiać się nieoczekiwane problemy, stopień zmiany instrumentu może wzrosnąć. Istnieje kilka różnych problemów, które mogą prowadzić do wzrostu zmian specyfikacji, a przyczynę problemu określa się, sprawdzając kształt profilu instrumentu z pianki.
Nierównomierne chłodzenie pierścienia powietrznego: słaby lub nierównomierny przepływ powietrza z pierścienia powietrznego doprowadzi do nierównomiernego chłodzenia filmu i wpłynie na współczynnik spadku ciśnienia filmu. Może to spowodować, że niektóre folie rozciągną się bardziej niż inne, co może prowadzić do odchyleń pomiaru. Aby uniknąć tego problemu, kanał powietrzny w pierścieniu powietrznym powinien być regularnie sprawdzany i czyszczony w celu usunięcia wszelkich zanieczyszczeń, które mogą powodować zakłócenia przepływu powietrza. Pierścień powietrzny należy również sprawdzić, aby upewnić się, że jest prawidłowo umieszczony w środku formy.
Nierówna temperatura topnienia: Nierówna temperatura topnienia prowadzi do zmian szybkości chłodzenia pęcherzyków i przepustowości formy. Oczywistą oznaką nierównej temperatury topnienia jest profil sinusoidalny. Powstanie tej sinusoidalnej zmiany jest związane z przepływem materiałów o nierównomiernej temperaturze topnienia przez formę, co nazywa się linią portową. Jak wspomniano wcześniej, zmiana temperatury topnienia może być spowodowana niewłaściwą konstrukcją lub zużyciem ślimaka.
3. Niestabilność interfejsu: Termin niestabilność interfejsu odnosi się do niestabilności na styku dwóch warstw. Stabilność interfejsu będzie zależała od takich czynników, jak właściwości materiału, warunki procesu i charakterystyka konstrukcji sprzętu. Istnieją trzy znane rodzaje niestabilności międzyfazowej, które mogą wystąpić podczas współwytłaczania folii z rozdmuchiwaniem.
Istnieje kilka znanych przyczyn zwrotów akcji. Pierwszą jest różnica lepkości przy ścinaniu między materiałami tworzącymi interfejs. Jeśli materiał ma znacznie różną lepkość ścinania, każda warstwa będzie doświadczać różnych szybkości ścinania pod przyłożonym naprężeniem ścinającym, co spowoduje odkształcenie zygzakowate. Można to złagodzić, wybierając materiały o podobnej lepkości ścinania (jeśli to możliwe), aby utworzyć interfejs.
Drugim powodem jest niewłaściwy stosunek warstw. Jeśli wybrany stosunek warstw powoduje, że interfejs znajduje się zbyt blisko ściany formy, nadmierne naprężenie ścinające spowoduje deformację. Aby temu zapobiec, można zwiększyć grubość warstwy zewnętrznej, trzymać interfejs z dala od ściany i zmniejszyć naprężenia ścinające.
Trzecim powodem jest niewłaściwy projekt formy. Podczas projektowania formy ważna jest poprawna optymalizacja kanału płynu, aby stworzyć jednolity profil prędkości w całej formie. Niewłaściwa konstrukcja formy może prowadzić do powstawania punktów wysokiego ścinania i nierównych profili prędkości, co może prowadzić do takiej niestabilności.
Niestabilność interfejsu falowego: Ta forma niestabilności jest spowodowana nierównomiernym odkształceniem wydłużenia na styku dwóch materiałów, co powoduje powstawanie falistych wzorów wzdłuż powierzchni pęcherzyka, ponieważ jest on wytłaczany z formy. Obraz tej niestabilności można zobaczyć na rysunku 3. Stwierdzono, że odkształcenie wydłużenia powodujące tę niestabilność ma dwa znane źródła. Pierwszy związany jest z niewłaściwym stosunkiem warstw. Jeśli jedna z warstw kompozytowych struktury jest zbyt cienka, będzie doświadczać większego przyspieszenia w punkcie łączenia w formie, powodując w ten sposób wyższy współczynnik odkształcenia wydłużenia w warstwie. Stosunek warstw należy dostosować, aby umożliwić utworzenie bardziej jednolitej krzywej prędkości poniżej punktu połączenia.
Drugim źródłem jest różnica lepkości wydłużania materiałów tworzących interfejs. Dwa materiały o różnej sile wydłużania i różnej lepkości wydłużania będą odkształcać się z różnymi prędkościami. Jeśli to możliwe, do stworzenia interfejsu należy wybrać materiały o podobnych właściwościach rozszerzalnościowych.
Niestabilny interfejs aktywny: interfejs reaktywny może powstać w procesie współwytłaczania wielowarstwowej struktury złożonej z polarnej żywicy blokującej i warstwy łączącej. Żywica barierowa jest zwykle współwytłaczana z warstwą żywicy poliolefinowej. Struktury te zwykle wymagają warstwy łączącej między nimi, aby poprawić przyczepność między nimi. Warstwę łączącą stanowi polimer składający się z polarnych i niepolarnych grup końcowych. Czasami może wystąpić niepotrzebna reakcja chemiczna między polarną grupą końcową warstwy łączącej a polarną żywicą blokującą, tworząc w ten sposób niestabilną granicę faz. Wynikiem tych reakcji jest zmniejszona przejrzystość optyczna i bardziej ziarnisty wygląd folii.

4. żel: Termin żel jest zwykle używany w odniesieniu do dowolnej formy małego defektu, który powoduje deformację optyczną gotowej folii. Żele są problematyczne, ponieważ nie tylko powodują zniekształcenia optyczne, ale także zmniejszają właściwości mechaniczne filmu. Żel można podzielić na trzy główne kategorie: niestopione żywice, materiały degradowalne i obce zanieczyszczenia.
Nieruchoma żywica: nieporowata żywica jest powszechnym rodzajem żelu powszechnie obserwowanym w wytłaczarkach o dużej przepustowości. Są one wynikiem nierównomiernego topnienia spowodowanego strefą niskiego ścinania w ekstruderze. Aby stwierdzić, że żel jest niezmieszaną żywicą, podgrzej żel powyżej jego temperatury topnienia, a następnie schłodź go z powrotem. Jeśli żel nie pojawia się ponownie po schłodzeniu, jest to niezmieszana żywica. Jeśli w folii znajduje się niezmieszana żywica, ślimak ekstrudera powinien zostać sprawdzony i przeprojektowany, aby zminimalizować obecność stref niskiego ścinania.
Zdegradowany materiał: Jeśli polimer jest wystawiony na działanie wysokiej energii przez dłuższy czas, podczas wytłaczania może dojść do degradacji materiału. Warunki te prowadzą do tworzenia silnie utlenionych lub usieciowanych materiałów, które tworzą żel w membranie. Zwykle te żele nie istnieją od razu po uruchomieniu. Ponieważ zdegradowane polimery gromadzą się w procesie degradacji, pojawiają się na filmie.
Silnie utleniony żel wykazuje kruche czarne plamy i można go zidentyfikować za pomocą fluorescencji w świetle ultrafioletowym. Figura 5 przedstawia obraz silnie utlenionego żelu wykonany w świetle spolaryzowanym oraz obraz fluorescencji żelu w świetle UV. Usieciowany żel ma ciemnobrązowy wygląd i składa się z utlenionych materiałów. Jednak stopień utlenienia jest zbyt niski, aby wywołać fluorescencję w świetle UV.
Żel usieciowany jest czasami mylony z silnie splątanymi żywicami. Aby je rozróżnić, możesz podgrzać żel do temperatury wyższej niż jego temperatura topnienia, wywrzeć na nim nacisk, aby go rozbić, a następnie pozostawić do ostygnięcia. Jeśli po schłodzeniu ponownie pojawi się żelowy kształt, oznacza to, że materiał jest usieciowany, a nie silnie splątany. W celu określenia źródła materiałów ulegających degradacji należy po zakończeniu pracy wyjąć ślimak ekstrudera bez przedmuchu. Po określeniu źródła degradacji można zoptymalizować konstrukcję ślimaka w tym obszarze, aby zminimalizować stagnację i niską siłę ścinającą.
Zanieczyszczenia obce: Czasami do procesu mogą dostać się obce zanieczyszczenia. Zanieczyszczenia obce zwykle dostają się do wytłaczarki przez lejek, który może zostać przeniesiony z włókna odzieżowego na obcą żywicę polimerową. Jeśli okaże się, że żel ma znacznie inną temperaturę topnienia niż surowa żywica lub bardzo nieregularny kształt (taki jak włókno), może to być zanieczyszczenie ciałami obcymi. Aby uniknąć powstawania żelu, zbiornik powinien być zawsze odpowiednio czyszczony, a oryginalny pojemnik na surowiec powinien być zamknięty, aby zapobiec mieszaniu się ciał obcych.
5. Zwijanie: zwijanie się filmu to wada obserwowana w strukturze wielowarstwowej złożonej z materiałów o różnej krystaliczności. Wada ta powstaje podczas procesu chłodzenia stopionej folii i powoduje samoczynne zwijanie się folii. Zwijanie się filmu wiąże się z dwoma problemami: różnicą właściwości materiału (tj. temperaturą topnienia i krystalicznością) oraz niewłaściwym ułożeniem warstw.
Typowy przykład zwijania się folii pokazano na rysunku 6, który przedstawia trójwarstwową folię złożoną z polietylenu (PE), nylonu (PA) i warstwy łączącej. Kiedy folia wielowarstwowa opuszcza formę, wszystkie warstwy topią się i folia zaczyna stygnąć. Gdy ostygnie, warstwa nylonu krystalizuje i twardnieje, podczas gdy warstwa PE kurczy się, ponieważ jest jeszcze stopiona. Gdy temperatura spadnie poniżej temperatury topnienia polietylenu, zaczyna on również twardnieć. Jednak w tym czasie nylon skrystalizował się i nie można go dalej kurczyć, co powoduje zwijanie się PE podczas krzepnięcia.
Sposobem zapobiegania zwijaniu się folii jest szybkie schładzanie folii w celu zapobieżenia krystalizacji. Zamiast używać powietrza do chłodzenia folii, folię można bezpośrednio wytłaczać do kąpieli wodnej w celu szybkiego schłodzenia. Pozwala to na współwytłaczanie materiałów o różnych szybkościach krystalizacji bez wykazywania kędzierzawego filmu. Innym możliwym rozwiązaniem jest optymalizacja struktury folii wielowarstwowych.