Welke invloed heeft temperatuurregeling op de eigenschappen van PP-geblazen film?

Polypropyleen is een semi{0}}kristallijne thermoplast met een lage dichtheid, uitstekende mechanische eigenschappen, goede chemische bestendigheid, hittebestendigheid en goede isolatie. Het wordt veel gebruikt in de verpakkingsindustrie. In diverse toepassingen komen geblazen films naar voren als een belangrijke vorm waarvan de prestaties direct worden beïnvloed door temperatuurregeling. De invloed van temperatuurregeling op de eigenschappen van blaasfolie van polypropyleen wordt in dit artikel systematisch besproken vanuit vier aspecten: extrusietemperatuur, matrijstemperatuur, koeltemperatuur en het synergetische effect van blaasvormverhouding en temperatuur.

De extrusietemperatuur is de belangrijkste parameter bij de productie van blaasfilms van polypropyleen, die een directe invloed heeft op de smeltbaarheid en de kwaliteit van de weekmaker. PP heeft een smeltpuntbereik tussen 155 en 165 graden Celsius en een ontledingstemperatuur van meer dan 300 graden Celsius, dus de extrusietemperatuur ligt doorgaans tussen 180 en 240 graden Celsius. Dit bereik moet nauwkeurig worden afgestemd op de eigenschappen van de grondstof (bijvoorbeeld smeltvloei en molecuulgewichtsverdeling) en procesvereisten.
1.1 Lage extrusietemperatuur (180-200 graden)
de extrusietemperatuur is te laag, de vloeibaarheid van polypropyleensmelt wordt verminderd, wat leidt tot oppervlaktedefecten zoals ``vissenogen'' en laslijnen. Deze defecten komen voort uit het onvolledig smelten van hars, wat leidt tot plaatselijke hoge kristalliniteit en de vorming van ondoorzichtige deeltjesstructuren. Bovendien kan een lage temperatuur het afschuifeffect van schroeven vergroten, wat kan leiden tot breuk van de moleculaire keten en de treksterkte en breukverlenging van de films kan verminderen.
1.2 Hoge extrusietemperatuur (220-240 graden)
Hoge temperaturen zorgen ervoor dat de smelt beter vloeit. Maar te veel hitte versnelt de afbraak van polypropyleen. Dit veroorzaakt problemen zoals geldeeltjes en rimpelingen. Temperatuurveranderingen maken de smeltviscositeit ongelijkmatig. Hierdoor verandert ook de lengtedikte van de film. Als de temperatuurverandering in de trommel bijvoorbeeld meer dan ±5 graden bedraagt, kan de fout in de filmdikte meer dan 10% bedragen. Dit doet pijn aan hoe goed de film in latere stappen werkt.
1.3 Temperatuuruniformiteit
De temperatuur van alle delen van de extruder moet uniform zijn om plaatselijke oververhitting of onderkoeling te voorkomen. Temperatuurschommelingen zullen ervoor zorgen dat de smeltviscositeit inconsistent is en dat de longitudinale dikte van de film verandert. Als de temperatuurschommelingen in de trommel bijvoorbeeld groter zijn dan ± 5 graden, kan de afwijking van de filmdikte groter zijn dan 10%, wat de daaropvolgende verwerkingsprestaties ernstig beïnvloedt.

De matrijstemperatuur is de sleutel tot het beheersen van de initiële vorm van de polypropyleensmelt wanneer deze de ringmatrijs verlaat en stabiele bellen vormt. Meestal ingesteld tussen 220 en 230 graden Celsius, moet de matrijstemperatuur worden gecoördineerd met de extrusietemperatuur om een ​​uniforme smeltstroom te garanderen.
2.1 Lage temperatuur (<220°C)
Lage temperaturen verminderen de vloeibaarheid van de smelt, wat leidt tot defecten zoals waterrimpels op het oppervlak van bellen. Wanneer de smelt niet volledig ontspant bij de uitlaat van de mal, wordt een watergolf gegenereerd, die een periodieke golf vormt. Bovendien vergroten lage temperaturen de broosheid van de bellen, waardoor ze tijdens het trekken kunnen scheuren.
2.2 High Die Temperature (>230 graden)
Hoewel hoge temperaturen de vloeibaarheid van de smelt verbeteren, kunnen ze ook de stabiliteit van de bellen verstoren. De matrijstemperatuur is te hoog, waardoor de smeltviscositeit afneemt, waardoor er belletjes ontstaan ​​tijdens het expansieproces, wat resulteert in een ongelijkmatige dikte van de film. Hoge temperaturen kunnen ook de oxidatieve afbraak van polypropyleen versnellen, waardoor geurtjes en verkleuring ontstaan.
2.3 Matrijsafstand en temperatuuruniformiteit
De speling van de ringmatrijs moet binnen een bereik van 0,8 mm tot 1,2 mm worden gehouden en de rand van de matrijs moet gelijkmatig verdeeld zijn. De ongelijkmatige opening veroorzaakt een verschil in smeltstroom tijdens het extrusieproces, wat zal leiden tot afwijkingen in de filmdikte. Tegelijkertijd moet een automatisch temperatuurmeet- en controlesysteem op basis van thermokoppel worden gebruikt om de matrijstemperatuur nauwkeurig te regelen om lokale oververhitting of overkoeling te voorkomen.

De koeltemperatuur is de kernparameter die de kristalliniteit en transparantie van blaasfolie van polypropyleen bepaalt. Polypropyleen is een semi-kristallijn polymeer. De kristalliniteit van PP heeft rechtstreeks invloed op de fysische eigenschappen (bijv. treksterkte en breukverlenging) en optische eigenschappen (bijv. transparantie en glans).
3.1 Waterkoeling (15-25 graden)
Water cooling is the circulation of cooling water around bubbles, which can significantly reduce the crystallinity of the film and improve transparency. When the cooling water temperature is controlled between 15 and 22°C, the film can be more than 90% transparent, with a smooth, blemish-free surface. If the water temperature is too high (>30 graden) en de film is niet voldoende afgekoeld, de kristallisatie zal toenemen en de transparantie zal snel afnemen. Omgekeerd, als de watertemperatuur te laag is (<15°C), the film becomes viscous and exhibits poor opening properties, although transparency is further enhanced.
3.2 Beperkingen op luchtkoeling
Luchtkoeling is het gebruik van luchtringen om bellen af ​​te koelen. De apparatuur is eenvoudig en vereist minder ruimte, maar het is moeilijk om de koelsnelheid nauwkeurig te regelen. Polypropyleen, met zijn hoge kristalliniteit en lage smeltsterkte, is gevoelig voor belletjesschommelingen en ongelijkmatige dikte bij gebruik van lucht voor koeling, en de filmtransparantie is over het algemeen lager dan die van waterkoeling. Daarom is de toepassing van luchtkoeling bij de productie van polypropyleenblazers minder en komt de toepassing bij de productie van polypropyleenblazers vaker voor.
3.3 Koelwaterdebiet en uniformiteit
De koelwaterstroom moet worden gecoördineerd met de watertemperatuur. Het verhogen van de stroomsnelheid op 15-25 graden kan de koeling verbeteren, maar te veel kan luchtbellen aantasten en rimpels veroorzaken. Onvoldoende debietresultaten leiden tot onvoldoende koeling en verminderde filmtransparantie. Bovendien moeten de koelwaterringen horizontaal worden gehouden om een ​​ongelijkmatige waterstroom en daaropvolgende afwijkingen in de laagdikte te voorkomen.

De uitblaasverhouding, dat wil zeggen de verhouding tussen de beldiameter en de vormdiameter, heeft rechtstreeks invloed op de transversale treksterkte en de dikte-uniformiteit van de film. De temperatuurregeling moet worden geoptimaliseerd in combinatie met de explosieverhouding om de optimale balans tussen de mechanische eigenschappen van de films te bereiken.
4.1 Beperkingen van de opblaasratio- bij lage temperaturen
Wanneer de extrusietemperatuur of de matrijstemperatuur laag is, is de PP-smelt minder vloeibaar en is een kleinere barstsnelheid nodig (meestal minder dan 2,0) om te voorkomen dat bellen barsten. Onder deze omstandigheden is de lagere transversale treksterkte van de film lager, maar een hogere longitudinale treksterkte als gevolg van de invloed van tractie.
4.2 Optimalisatie van straalverhouding bij hoge temperatuur
High temperature enhances the fluidity of the melt, expanding the explosion ratio to 2.0-2.5. This greatly improves the film's transverse tensile strength and thickness uniformity film. However, a high bloating ratio (>2.5) kunnen ertoe leiden dat bellen wiebelen en zelfs barsten.
4.3 Dynamische aanpassing van temperatuur en explosieverhouding
In de praktijk moeten de temperatuur en de opblaasverhoudingen dynamisch worden aangepast op basis van de eigenschappen van de grondstof (bijvoorbeeld de smeltsnelheid) en de productvereisten (bijvoorbeeld filmdikte en treksterkte). De productie van films met een hoge-transparantie kan bijvoorbeeld lagere extrusietemperaturen (200–220 graden) en een kleinere opblaasverhouding (1,8-2,0) vereisen, terwijl films met een hoge sterkte hogere extrusietemperaturen (220–240 graden) en een hogere barstverhouding (2,0-2,5 graden C) vereisen.

Naast transparantie en mechanische eigenschappen speelt temperatuurbeheersing een belangrijke rol bij de hittekrimp, chemische bestendigheid en verwerkingsstabiliteit van polypropyleen blaasfilms.
5.1 Warmtekrimp
De warmtekrimp van polypropyleenfilms hangt nauw samen met de kristalliniteit. Lagere koeltemperatuur, hoe lager de kristalliniteit van de film en hoe hoger de hittekrimp. Bij 15 graden afgekoelde films vertoonden bijvoorbeeld een longitudinale warmtekrimp van 1,5% en een transversale warmtekrimp van 1,8%, terwijl bij 25 graden afgekoelde films een warmtekrimp van minder dan 1,0% vertoonden.
5.2 Chemische resistentie
Hoge extrusie- en koeltemperaturen kunnen de chemische weerstand van de film verbeteren. Hogere temperaturen zorgen ervoor dat de moleculaire ketens in polypropyleen dichter bij elkaar komen en een hogere kristalliniteit krijgen, waardoor hun weerstand tegen zuren, alkaliën en zouten toeneemt. Films geproduceerd bij 220-240 graden kunnen bijvoorbeeld minder dan 5% van hun treksterkte verliezen na 24 uur weken met een 5% zoutzuuroplossing, terwijl films geproduceerd bij 180-200 graden meer dan 10% van hun treksterkte kunnen verliezen.
5.3 Processtabiliteit
Temperatuurregeling heeft ook invloed op de stabiliteit van de filmverwerking. Grote schommelingen in de extrusietemperatuur of matrijstemperatuur kunnen leiden tot defecten zoals ongelijkmatige dikte en kreukels, waardoor daaropvolgende processen zoals printen en lamineren ingewikkelder worden. Daarom maakt moderne polypropyleenblazers vaak gebruik van een geautomatiseerd, automatisch regelsysteem en thermokoppel-gebaseerde temperatuurmeting om de stabiliteit van de productie te garanderen.
6. Conclusie:
Temperatuurbeheersing is een belangrijke stap in de productie van PP-blaasfilmproductie, die rechtstreeks van invloed is op de transparantie, mechanische eigenschappen, thermische krimp en verwerkingsstabiliteit van de film. Door de extrusietemperatuur, matrijstemperatuur, koeltemperatuur en blaasvormverhouding te optimaliseren, kunnen de eigenschappen van de films nauwkeurig worden geregeld. Bijvoorbeeld, hoogwaardige PP-blaasvormfilms met transparantie Groter dan of gelijk aan transparantie Groter dan of gelijk aan 90% sterkte Groter dan of gelijk aan 45 MPa, thermische krimp Minder dan of gelijk aan 1,5 Minder dan of gelijk aan 1,5% worden geproduceerd met behulp van een extrusietemperatuur van 200-220 graden, matrijstemperaturen van 220-230 graden, koelwatertemperaturen van 15-22 graden, en blaasvormverhoudingen van 2,0-2,5 graden C. Met de ontwikkeling van materiaalkunde en verwerkingstechnologie zal de temperatuurregeling steeds intelligenter en nauwkeuriger worden, wat een sterke ondersteuning biedt voor blaasfolie van polypropyleen die op grote schaal wordt gebruikt in voedselverpakkingen, farmaceutische verpakkingen, landbouwfolie en andere gebieden.