Haberler

Poliolefinler ve Film Ekstrüzyonuna Giriş

Etilen ve propilen gibi olefin monomerlerinden sentezlenen bir makromoleküler malzeme sınıfı olan poliolefinler, dünya çapında en yaygın üretilen ve kullanılan plastiklerdir. Yaygınlıkları, düşük maliyet, mükemmel işlenebilirlik, olağanüstü kimyasal kararlılık ve özelleştirilebilir fiziksel özellikler gibi olağanüstü bir özellik kombinasyonundan kaynaklanmaktadır. Poliolefinlerin çeşitli uygulamaları arasında, film ürünleri gıda ambalajlarında, tarımsal kaplamalarda, endüstriyel ambalajlarda, tıbbi ve hijyen ürünlerinde ve günlük tüketim mallarında kritik işlevlere sahip olarak önemli bir konuma sahiptir. Film üretiminde kullanılan en yaygın poliolefin reçineleri arasında polietilen (PE) – Lineer Düşük Yoğunluklu Polietilen (LLDPE), Düşük Yoğunluklu Polietilen (LDPE) ve Yüksek Yoğunluklu Polietilen (HDPE) – ve polipropilen (PP) bulunur.

Poliolefin filmlerin üretimi esas olarak ekstrüzyon teknolojisine dayanır ve Üflemeli Film Ekstrüzyonu ve Döküm Film Ekstrüzyonu iki temel işlemdir.

1. Üflemeli Film Ekstrüzyon İşlemi

Üflemeli film ekstrüzyonu, poliolefin filmler üretmek için en yaygın kullanılan yöntemlerden biridir. Temel prensip, erimiş bir polimerin halka şeklindeki bir kalıptan dikey olarak yukarı doğru ekstrüde edilmesi ve ince duvarlı boru şeklindeki bir parison oluşturulmasıdır. Daha sonra, bu parisonun içine basınçlı hava verilerek, kalıbın çapından önemli ölçüde daha büyük bir çapa sahip bir baloncuğa şişmesi sağlanır. Baloncuk yukarı doğru yükseldikçe, harici bir hava halkası tarafından zorla soğutulur ve katılaştırılır. Soğutulan balon daha sonra bir dizi sıkıştırma silindiri tarafından (genellikle bir çökertme çerçevesi veya A çerçevesi aracılığıyla) çökertilir ve ardından bir ruloya sarılmadan önce çekme silindirleri tarafından çekilir. Üflemeli film işlemi genellikle çift eksenli yönelime sahip filmler üretir; bu da hem makine yönünde (MD) hem de enine yönde (TD) çekme mukavemeti, yırtılma direnci ve darbe mukavemeti gibi mekanik özelliklerin iyi bir dengesini sergiledikleri anlamına gelir. Film kalınlığı ve mekanik özellikler, şişirme oranı (BUR – kabarcık çapının kalıp çapına oranı) ve çekme oranı (DDR – sarma hızının ekstrüzyon hızına oranı) ayarlanarak kontrol edilebilir.

2. Döküm Film Ekstrüzyon İşlemi

Döküm film ekstrüzyonu, poliolefin filmler için bir diğer önemli üretim sürecidir ve özellikle üstün optik özellikler (örneğin yüksek berraklık, yüksek parlaklık) ve mükemmel kalınlık homojenliği gerektiren filmlerin üretimi için uygundur. Bu işlemde, erimiş polimer, düz, yuva tipi bir T-kalıptan yatay olarak ekstrüde edilerek homojen bir erimiş ağ oluşturulur. Bu ağ daha sonra bir veya daha fazla yüksek hızlı, içten soğutmalı soğutma silindirinin yüzeyine hızla çekilir. Erimiş malzeme, soğuk silindir yüzeyiyle temas ettiğinde hızla katılaşır. Döküm filmler genellikle mükemmel optik özelliklere, yumuşak bir dokuya ve iyi ısıl yapışma özelliğine sahiptir. Kalıp dudak boşluğu, soğutma silindiri sıcaklığı ve dönüş hızı üzerindeki hassas kontrol, film kalınlığının ve yüzey kalitesinin doğru bir şekilde düzenlenmesini sağlar.

Poliolefin Film Ekstrüzyonunun En Önemli 6 Zorluğu

Ekstrüzyon teknolojisinin olgunluğuna rağmen, üreticiler poliolefin filmlerin pratik üretiminde, özellikle yüksek verim, verimlilik, daha ince kalınlıklar ve yeni yüksek performanslı reçineler kullanırken sıklıkla bir dizi işleme zorluğuyla karşılaşmaktadır. Bu sorunlar yalnızca üretim istikrarını etkilemekle kalmayıp, aynı zamanda nihai ürün kalitesini ve maliyetini de doğrudan etkilemektedir. Başlıca zorluklar şunlardır:

1. Eriyik Kırılması (Köpekbalığı Derisi): Bu, poliolefin film ekstrüzyonunda en sık görülen kusurlardan biridir. Makroskopik olarak, film üzerinde periyodik enine dalgalanmalar veya düzensiz pürüzlü bir yüzey veya daha ciddi durumlarda daha belirgin bozulmalar olarak kendini gösterir. Eriyik kırılması, esas olarak, kalıptan çıkan polimer eriyiğinin kayma hızı kritik bir değeri aştığında, kalıp duvarı ile toplu eriyik arasında yapışma-kayma salınımlarına yol açtığında veya kalıp çıkışındaki uzama gerilimi eriyik mukavemetini aştığında meydana gelir. Bu kusur, filmin optik özelliklerini (berraklık, parlaklık), yüzey pürüzsüzlüğünü ciddi şekilde tehlikeye atar ve ayrıca mekanik ve bariyer özelliklerini de bozabilir.

2. Kalıp Sızıntısı / Kalıp Birikmesi: Bu, polimer bozunma ürünlerinin, düşük molekül ağırlıklı fraksiyonların, zayıf dağılmış katkı maddelerinin (örneğin pigmentler, antistatik maddeler, kaydırıcı maddeler) veya reçineden gelen jellerin kalıp dudak kenarlarında veya kalıp boşluğunda kademeli olarak birikmesini ifade eder. Bu tortular üretim sırasında ayrılarak film yüzeyini kirletebilir ve jel, çizgi veya çizik gibi kusurlara neden olarak ürün görünümünü ve kalitesini etkileyebilir. Ciddi durumlarda, kalıp birikmesi kalıp çıkışını tıkayarak ölçü farklılıklarına, film yırtılmasına ve nihayetinde kalıp temizliği için üretim hattının kapatılmasına neden olarak üretim verimliliğinde önemli kayıplara ve hammadde israfına yol açabilir.

3. Yüksek Ekstrüzyon Basıncı ve Dalgalanma: Belirli koşullar altında, özellikle yüksek viskoziteli reçinelerin işlenmesi veya daha küçük kalıp boşluklarının kullanılması durumunda, ekstrüzyon sistemi içindeki basınç (özellikle ekstrüder başlığı ve kalıpta) aşırı derecede yükselebilir. Yüksek basınç, enerji tüketimini artırmanın yanı sıra ekipmanın uzun ömürlülüğü (örneğin vida, namlu, kalıp) ve güvenliği açısından da risk oluşturur. Ayrıca, ekstrüzyon basıncındaki dengesiz dalgalanmalar, eriyik çıkışında doğrudan değişikliklere neden olarak homojen olmayan film kalınlığına yol açar.

4. Sınırlı Üretim Kapasitesi: Eriyik kırılması ve kalıp birikmesi gibi sorunları önlemek veya azaltmak için üreticiler genellikle ekstruder vida hızını düşürmek zorunda kalır ve bu da üretim hattının çıktısını sınırlar. Bu durum, üretim verimliliğini ve birim ürün başına üretim maliyetini doğrudan etkileyerek, büyük ölçekli ve düşük maliyetli filmlere yönelik pazar talebini karşılamayı zorlaştırır.

5. Ölçü Kontrolündeki Zorluk: Eriyik akışındaki dengesizlik, kalıp boyunca eşit olmayan sıcaklık dağılımı ve kalıp birikmesi, film kalınlığında hem enine hem de boyuna değişikliklere neden olabilir. Bu durum, filmin sonraki işleme performansını ve son kullanım özelliklerini etkiler.

6. Zorlu Reçine Değişimi: Farklı tip veya kalitede poliolefin reçineleri arasında geçiş yaparken veya renkli masterbatch'leri değiştirirken, önceki üretimden kalan artık malzemenin ekstrüder ve kalıptan tamamen temizlenmesi genellikle zordur. Bu durum, eski ve yeni malzemelerin karışmasına, geçiş malzemesi oluşmasına, değişim sürelerinin uzamasına ve hurda oranlarının artmasına neden olur.

Bu yaygın işleme zorlukları, poliolefin film üreticilerinin ürün kalitesini ve üretim verimliliğini artırma çabalarını kısıtlamakta ve aynı zamanda yeni malzemelerin ve gelişmiş işleme tekniklerinin benimsenmesinin önünde engeller oluşturmaktadır. Bu nedenle, bu zorlukların üstesinden gelmek için etkili çözümler aramak, tüm poliolefin film ekstrüzyon endüstrisinin sürdürülebilir ve sağlıklı gelişimi için hayati önem taşımaktadır.

Poliolefin Film Ekstrüzyon Prosesi için Çözümler: Polimer İşleme Yardımcıları (PPAs)

Polimer İşleme Yardımcıları (PPA'lar), ekstrüzyon sırasında polimer eriyiklerinin reolojik davranışını iyileştirme ve ekipman yüzeyleriyle etkileşimlerini değiştirme, böylece bir dizi işleme zorluğunun üstesinden gelme ve üretim verimliliğini ve ürün kalitesini artırma temel değerine sahip fonksiyonel katkı maddeleridir.

1. Floropolimer bazlı PPA'lar

Kimyasal Yapı ve Özellikler: Bunlar şu anda en yaygın kullanılan, teknolojik olarak olgun ve kanıtlanmış etkili PPA sınıfıdır. Tipik olarak viniliden florür (VDF), hekzafloropropilen (HFP) ve tetrafloroetilen (TFE) gibi floroolefin monomerlerine dayalı homopolimerler veya kopolimerlerdir; floroelastomerler en temsili olanlardır. Bu PPA'ların moleküler zincirleri, benzersiz fizikokimyasal özellikler kazandıran yüksek bağ enerjili, düşük polariteli CF bağları açısından zengindir: son derece düşük yüzey enerjisi (politetrafloroetilen/Teflon®'a benzer), mükemmel termal kararlılık ve kimyasal eylemsizlik. Kritik olarak, floropolimer PPA'lar genellikle polar olmayan poliolefin matrislerle (PE, PP gibi) zayıf uyumluluk gösterir. Bu uyumsuzluk, dinamik bir yağlama kaplaması oluşturdukları kalıbın metal yüzeylerine etkili bir şekilde göç etmeleri için temel bir ön koşuldur.

Temsili Ürünler: Küresel floropolimer PPA pazarında lider markalar arasında, önemli bir pazar payına sahip olan Chemours'un Viton™ FreeFlow™ serisi ve 3M'in Dynamar™ serisi yer almaktadır. Ayrıca, Arkema (Kynar® serisi) ve Solvay'in (Tecnoflon®) bazı floropolimer sınıfları da PPA formülasyonlarında temel bileşenler olarak kullanılmakta veya kullanılmaktadır.

2. Silikon Bazlı İşleme Yardımcıları (PPAs)

Kimyasal Yapı ve Özellikler: Bu PPA sınıfındaki temel aktif bileşenler, genellikle silikon olarak adlandırılan polisiloksanlardır. Polisiloksan omurgası, silikon ve oksijen atomlarının (-Si-O-) dönüşümlü olarak yer almasından ve silikon atomlarına organik grupların (tipik olarak metil) bağlanmasından oluşur. Bu benzersiz moleküler yapı, silikon malzemelere çok düşük yüzey gerilimi, mükemmel termal kararlılık, iyi esneklik ve birçok maddeye yapışmama özelliği kazandırır. Floropolimer PPA'lara benzer şekilde, silikon bazlı PPA'lar da işleme ekipmanının metal yüzeylerine göç ederek bir yağlayıcı tabaka oluşturarak işlev görür.

Uygulama Özellikleri: Floropolimer PPA'lar poliolefin film ekstrüzyon sektörüne hakim olsa da, silikon bazlı PPA'lar belirli uygulama senaryolarında veya belirli reçine sistemleriyle birlikte kullanıldığında benzersiz avantajlar sunabilir veya sinerjik etkiler yaratabilir. Örneğin, son derece düşük sürtünme katsayıları gerektiren veya nihai ürün için belirli yüzey özelliklerinin istendiği uygulamalar için düşünülebilirler.

Floropolimer Yasakları veya PTFE Tedarik Zorlukları mı Yaşıyorsunuz?

PFAS İçermeyen PPA Çözümleriyle Poliolefin Film Ekstrüzyon Zorluklarını Çözün-SILIKE'nin Florsuz Polimer katkı maddeleri

SILIKE, yenilikçi çözümler sunan SILIMER serisi ürünleriyle proaktif bir yaklaşım benimsiyorPFAS içermeyen polimer işleme yardımcıları (PPAS)). Bu kapsamlı ürün yelpazesi, %100 saf PFAS içermeyen PPA'ları içerir.flor içermeyen PPA Polimer katkı maddeleri, VePFAS içermeyen ve florür içermeyen PPA masterbatch'leri.İleflor katkı maddelerine olan ihtiyacın ortadan kaldırılmasıBu işleme yardımcıları, LLDPE, LDPE, HDPE, mLLDPE, PP ve çeşitli poliolefin film ekstrüzyon proseslerinin üretim sürecini önemli ölçüde iyileştirir. En son çevre düzenlemeleriyle uyumlu olmalarının yanı sıra üretim verimliliğini artırır, duruş sürelerini en aza indirir ve genel ürün kalitesini iyileştirir. SILIKE'nin PFAS içermeyen PPA'ları, eriyik kırılmasının (köpekbalığı derisi) ortadan kaldırılması, gelişmiş pürüzsüzlük ve üstün yüzey kalitesi gibi nihai ürüne faydalar sağlar.

Polimer ekstrüzyon süreçlerinizde floropolimer yasaklarının veya PTFE kıtlığının etkisiyle mücadele ediyorsanız, SILIKE şunları sunar:floropolimer PPA'lara/PTFE'ye alternatifler, Film üretimi için PFAS içermeyen katkı maddeleriİhtiyaçlarınıza göre uyarlanmış, herhangi bir süreç değişikliği gerektirmeyen.