Extrusionsblasfolienformverfahren und -steuerung

 

 

Um Kunststofffolien unterschiedlicher Art und Spezifikation herzustellen, müssen neben der Auswahl eines geeigneten Extruders, Blasformkopfs und Zusatzgeräten auch geeignete Formverfahren und Prozessbedingungen ausgewählt werden. Nur so kann ein reibungsloser Ablauf gewährleistet und qualitativ hochwertige-Filme gewährleistet werden.

 

 

Basierend auf der Richtung des Folienzugs kann die Herstellung von Blasfolien in drei Arten unterteilt werden: Flachextrusion mit Flachblasen, Flachextrusion mit Aufwärtsblasen und Flachextrusion mit Abwärtsblasen, wobei die Flachextrusion mit Aufwärtsblasen am häufigsten vorkommt.

 

1. Flachextrusions-Flachblasverfahren

Der Prozessablauf der Flachextrusions-Flachblasmethode ist in Abbildung 1-15 dargestellt. Bei dieser Methode wird ein gerader Düsenkopf verwendet, und sowohl der Düsenkopf als auch die Zusatzausrüstung verfügen über relativ einfache Strukturen, was die Installation und Bedienung der Ausrüstung erleichtert. Allerdings nimmt der Extruder eine große Stellfläche ein. Aufgrund des Aufwärtsstroms heißer Luft und des Abwärtsstroms kalter Luft erfolgt die Abkühlung des oberen Teils der Folienblase langsamer als im unteren Teil. Wenn der Kunststoff eine hohe Dichte hat oder der Blasendurchmesser groß ist, neigt die Blase zum Durchhängen, was zu einer schlechten Gleichmäßigkeit der Filmdicke und Schwierigkeiten bei der Einstellung führt. Typischerweise eignet sich dieses Verfahren zum Formen von PE- und PVC-Blasfolien mit einer Breite von 600 mm oder weniger.

 

 

2. Flache Extrusions-Aufwärtsblasmethode

Der Prozessablauf der Flachextrusions-Aufwärtsblasmethode ist in Abbildung 1-16 dargestellt. Bei dieser Methode wird ein rechtwinkliger Düsenkopf verwendet, bei dem die Materialaustrittsrichtung senkrecht zur Fließrichtung im Extruderzylinder verläuft. Der extrudierte Schlauch wird senkrecht nach oben gezogen, aufgeblasen, gepresst und der Zugwalze zugeführt. Der Hauptvorteil dieser Methode besteht darin, dass die gesamte Blase durch das gekühlte, robuste obere Segment gestützt wird und so eine stabile Folientraktion gewährleistet ist. Es können Folien mit einem breiten Spektrum an Dicken und Breiten (z. B. Durchmesser über 10 m) hergestellt werden. Darüber hinaus ist der Extruder auf dem Boden installiert, sodass keine Bedienplattform erforderlich ist, was die Bedienung bei geringem Platzbedarf erleichtert und eine große Auswahl an Foliendicken bei relativ gleichmäßiger Dicke ermöglicht. Die Hauptnachteile bestehen darin, dass die heiße Luft um die Blase herum aufsteigt, während kalte Luft absinkt, was für die Kühlung ungünstig ist; Die 90-Grad-Biegung im Düsenkopf erhöht den Materialflusswiderstand und kann möglicherweise zu einer Materialzersetzung an der Biegung führen. und die Werkshöhe muss größer sein. Darüber hinaus weisen der Düsenkopf und die Zusatzausrüstung komplexe Strukturen auf.

 

 

3. Flache Extrusions-Abwärtsblasmethode

Bei der Flachextrusions-Abwärtsblasmethode wird ebenfalls ein rechtwinkliger Düsenkopf verwendet, das Rohr wird jedoch vertikal nach unten gezogen, wie in Abbildung 1-17 dargestellt. Die Zugrichtung der Blase ist entgegengesetzt zum Heißluftstrom vom Düsenkopf, wodurch die Blasenkühlung erleichtert wird. Darüber hinaus kann ein Wassermantel zur direkten Kühlung der Blase verwendet werden, wodurch die Produktionseffizienz und die Folientransparenz deutlich verbessert werden. Diese Methode bietet gute Kühleffekte und die Folie wird durch die Schwerkraft nach unten in die Zugwalze gezogen, was sie praktischer als die Aufblasmethode macht. Es ermöglicht außerdem schnellere Geschwindigkeiten der Produktionslinie und einen höheren Output. Allerdings wird die gesamte Blase durch das nicht verfestigte Kunststoffsegment gestützt, wodurch sie bei der Herstellung dickerer Folien oder bei hohen Zugraten, insbesondere bei Kunststoffen mit höherer Dichte, anfällig für Brüche ist. Der Extruder muss auf einer hohen Betriebsplattform installiert werden, was die Installationskosten erhöht und den Betrieb erschwert. Aufgrund der schnellen Abkühlung mit dem Wassermantel eignet sich dieses Verfahren für Harze mit niedriger Schmelzviskosität und hoher Kristallinität (z. B. PP-Harz) und kann zur Herstellung hochtransparenter Verpackungsfolien eingesetzt werden.

 

 

Unter den Verfahren zur Herstellung von Blasfolien ist das Flachextrusions-Aufwärtsblasverfahren das am häufigsten verwendete Verfahren. Im Folgenden werden die Produktionsvorgänge für diese Methode beschrieben, wie in Abbildung 1-18 dargestellt.

 

 

1.Heizung: Erhitzen Sie den Extruder und den Düsenkopf mithilfe von Heizgeräten auf die erforderliche Temperatur und halten Sie die Temperatur eine Zeit lang aufrecht.

2. Zuführung und Extrusion: Sobald der Extruder und der Düsenkopf die Isolationsanforderungen erfüllen, starten Sie den Extruder und geben Sie eine kleine Menge Kunststoff (Pulver oder Pellets) in den Trichter. Die Schnecke dreht sich zunächst mit geringer Drehzahl. Nachdem das geschmolzene Material den Düsenkopf passiert und sich zu einer Blase aufgeblasen hat, erhöhen Sie schrittweise die Schneckengeschwindigkeit, füllen Sie den Trichter und beobachten Sie, ob das Extrusionsvolumen um die Blase herum gleichmäßig ist. Wenn die Blase schief ist oder eine ungleichmäßige Dicke aufweist, passen Sie die Umgebungstemperatur und die Spaltbreite an. In Bereichen mit schnellerer Entladung senken Sie die Temperatur und ziehen Sie die Schrauben fest. umgekehrt die Temperatur erhöhen und die Schrauben lösen.

3.Heben: Sammeln Sie das aus dem Düsenkopf austretende geschmolzene Material, heben Sie es an und führen Sie eine kleine Menge Luft ein, um ein Anhaften zu verhindern.

4. Einzugswalzen: Führen Sie die angehobene Blase in die Andruckwalzen ein, die die Blase zu einer gefalteten Folie pressen. Anschließend wird die Folie über Umlenkrollen zur Aufwickelvorrichtung geführt.

5. Inflation: Nachdem Sie die Blase in die Walzen eingeführt haben, blasen Sie sie mit Luft auf und passen Sie die Zuggeschwindigkeit und das Aufblasverhältnis an, um sicherzustellen, dass die Faltbreite und -dicke der Folie den Anforderungen entsprechen. Da die Luft in der Blase durch die Andruckwalzen abgedichtet wird, entweicht sie kaum und der Druck in der Blase bleibt konstant.

6.Einstellung: Die Toleranz der Filmdicke kann durch Anpassen des Düsenspalts, der Position des Kühlrings, des Luftvolumens und der Traktionsrate korrigiert werden. Die Folienbreitentoleranz wird hauptsächlich durch Steuerung der Aufblasgröße angepasst.

 

 

1. Formtemperatur

Die Temperaturkontrolle ist im Blasfolienprozess von entscheidender Bedeutung und wirkt sich direkt auf die Produktqualität aus. Für hitzeempfindliche Kunststoffe wie PVC ist eine präzise Temperaturkontrolle und die richtige Abstimmung von Erhitzungstemperatur und -zeit von entscheidender Bedeutung.

Die Verarbeitungstemperatur wird so eingestellt, dass im Fließzustand die optimale Schmelzeviskosität erreicht wird und somit qualifizierte Produkte gewährleistet sind. Unterschiedliche Rohstoffe erfordern unterschiedliche Temperaturen; unterschiedliche Foliendicken erfordern bei gleichem Material unterschiedliche Verarbeitungstemperaturen; Und selbst für das gleiche Material und die gleiche Dicke können unterschiedliche Extruder unterschiedliche Temperaturen erfordern. Dünnere Folien erfordern eine bessere Schmelzfließfähigkeit, daher erfordert eine 20-μm-Folie bei gleichem Material eine viel höhere Heiztemperatur als eine 80-μm-Folie.

 

Die Temperaturregelung kann in zwei Methoden unterteilt werden: Eine Methode erhöht die Temperatur vom Zufuhrbereich bis zur Düse schrittweise, während die andere die Temperatur im Zufuhrbereich niedrig hält, die Temperatur im Kompressionsbereich stark erhöht (geregelt auf die optimale Plastifizierungstemperatur des Materials) und sie im Dosierbereich reduziert, um den geschmolzenen Zustand aufrechtzuerhalten. Die Düsentemperatur sollte das Material in einem fließfähigen Zustand halten und kann je nach Verhältnis von Länge-zu-Durchmesser der Schnecke gleich oder 10–20 Grad niedriger als die Endtemperatur des Zylinders sein.

 

Bei hitzeempfindlichen Kunststoffen wie PVC sollte die Zylindertemperatur niedriger sein als die Düsenkopftemperatur, um eine Überhitzung und Zersetzung im Zylinder zu verhindern. Bei Kunststoffen wie PE und PP, die weniger anfällig für Überhitzung sind, kann die Düsenkopftemperatur niedriger als die Zylindertemperatur sein, was die Blasenkühlung und -stabilisierung unterstützt und so die Folienqualität verbessert.

 

Die Temperaturkontrolle ist komplex und erfordert ein umfassendes Verständnis der Materialeigenschaften und Verarbeitungsbedingungen, um die Heiztemperaturen zu optimieren. Die Extrusionstemperaturkontrollbereiche für häufig verwendete Blasfolien sind in Tabelle 1-5 aufgeführt.

 

Tabelle 1-5 Regelbereiche der Extrusionstemperatur für häufig verwendete Blasfolien

 

Filmtyp			Fasstemperatur / Grad		Anschluss Temperatur/Grad		Düsenkopftemperatur / Grad
PVC (Pulver)	Hochgeschwindigkeitsblasen	160 - 175 170 - 185		170 - 180 180 - 190		185 - 190 190 - 195
PE PP			130 - 160 190 - 250		160 - 170 240 - 250		150 - 160 230 - 240
Verbundfilm	PE PP	120 - 170 180 - 210		210 - 220 210 - 220		200 200

Die Heiztemperaturen des Zylinders und des Düsenkopfs beeinflussen die Form- und Folieneigenschaften erheblich. Zu hohe Temperaturen können die Folie spröde machen und insbesondere die Zugfestigkeit in Längsrichtung verringern. Hohe Temperaturen können auch periodische Transversalschwingungswellen in der Blase verursachen. Wenn die Temperatur zu niedrig ist, wird das Harz möglicherweise nicht vollständig gemischt und plastifiziert, was zu einem unregelmäßigen Materialfluss führt und die gleichmäßige Dehnung, den Glanz und die Transparenz beeinträchtigt. Niedrige Verarbeitungstemperaturen können auch „Fischaugen“ auf der Filmoberfläche verursachen, bei denen die Kristallpunkte von jahresringähnlichen Mustern umgeben sind und sich um die Kristallpunkte herum ein dünnerer Film befindet. Darüber hinaus verringern niedrige Temperaturen die Bruchdehnung und Schlagfestigkeit der Folie.

 

2. Blow-Up-Verhältnis

Das Aufblasverhältnis bestimmt nicht nur die Faltbreite der Folie, sondern beeinflusst auch verschiedene Folieneigenschaften. Daher sollten bei der Auswahl des Aufblasverhältnisses sowohl die Faltbreite als auch die Leistung berücksichtigt werden. Das Aufblasverhältnis wird auch durch die Eigenschaften des Kunststoffs (z. B. Molekulargewicht, Kristallinität, Schmelzspannung) begrenzt. In Tabelle 1-6 sind die optimalen Aufblasverhältnisbereiche für verschiedene Arten und Anwendungen von Filmen als Referenz aufgeführt.

 

Tabelle 1-6 Optimale Aufblasverhältnisbereiche für verschiedene Filme

Filmtyp	PVC	LDPE	LLDPE	HDPE (Ultra-dünn)	PP	PA	Schrumpffolie, Stretchfolie, Frischhaltefolie
Blow-Up-Verhältnis	2.0~3.0	2.0~3.0	1.5~2.0	3.0~5.0	0.9~1.5	1.0~1.5	2.0~5.0

 

Ein größeres Aufblasverhältnis verbessert die optischen Eigenschaften des Films, da sich ein unregelmäßiger Materialfluss im geschmolzenen Harz in Längs- und Querrichtung erstrecken kann, wodurch der Film glatter wird. Durch Erhöhen des Aufblasverhältnisses werden auch die Schlagfestigkeit, die Zugfestigkeit in Querrichtung und die Reißfestigkeit in Querrichtung verbessert, während die Zugfestigkeit in Längsrichtung und die Reißfestigkeit relativ abnehmen. Beide Richtungsreißfestigkeiten stabilisieren sich, wenn das Aufblasverhältnis 3 übersteigt. Die Längsdehnung nimmt mit zunehmendem Aufblasverhältnis ab, während die Querdehnung relativ stabil bleibt und erst zunimmt, wenn sich der Ringspalt der Matrize erweitert.

 

3. Traktionsverhältnis

Wenn die Traktionsrate erhöht wird (größeres Traktionsverhältnis), kann sich der unregelmäßige Materialfluss aus der Matrize vor dem Abkühlen und Erstarren nicht vollständig entspannen, was zu schlechten optischen Eigenschaften führt. Auch eine Erhöhung der Extrusionsgeschwindigkeit kann einen Rückgang der Folientransparenz nicht verhindern. Bei einer konstanten Extrusionsgeschwindigkeit stört eine Erhöhung der Zuggeschwindigkeit das Gleichgewicht zwischen Längs- und Querfestigkeit, wodurch die Längsfestigkeit erhöht und gleichzeitig die Querfestigkeit verringert wird.

 

Das Aufblasverhältnis und das Traktionsverhältnis stellen das Vielfache der Querausdehnung bzw. Längsdehnung dar. Wenn beides erhöht wird, nimmt die Foliendicke ab, während die Faltenbreite zunimmt, und umgekehrt. Daher sind das Aufblasverhältnis und das Traktionsverhältnis entscheidende Parameter, die die endgültigen Abmessungen und Eigenschaften der Folie bestimmen.

 

4. Filmkühlung

Die Kühlung ist bei der Blasfolienproduktion von entscheidender Bedeutung, und der Grad der Kühlung hat erheblichen Einfluss auf die Produktqualität. Die Laufzeit der Blase von der Matrize zu den Zugrollen beträgt im Allgemeinen mehr als 1 Minute (maximal 2,5 Minuten). Innerhalb dieser kurzen Zeit muss die Blase abgekühlt und erstarrt sein; Andernfalls könnte die Blase unter dem Druck der Zugrollen zusammenkleben und die Filmqualität beeinträchtigen.

 

Die Abkühlgeschwindigkeit beim Blasen beeinflusst die Blasenform, wie in Abbildung 1-19 dargestellt. Abbildung 1-19a zeigt die Blasenform bei langsamerer Abkühlgeschwindigkeit. In der tatsächlichen Produktion entsteht diese Form, wenn der Kühlring tiefer positioniert ist, das Luftvolumen klein ist und die Lufttemperatur im Kühlring nicht sehr niedrig ist. Abbildung 1-19b zeigt die Blasenform, wenn die Folie unmittelbar nach dem Verlassen des Düsenkopfs abgekühlt wird. In der tatsächlichen Produktion entsteht diese Form, wenn der Kühlring niedrig ist, das Luftvolumen groß ist und die Lufttemperatur sehr niedrig ist. Abbildung 1-19c zeigt die Blasenform, wenn die Folie in einem bestimmten Abstand vom Düsenkopf schnell abgekühlt wird. In der tatsächlichen Produktion entsteht diese Form, wenn der Kühlring höher positioniert ist, das Luftvolumen groß ist und die Lufttemperatur sehr niedrig ist.

 

 

 

Häufige abnormale Phänomene, ihre Ursachen und Lösungen bei der Blasfolienproduktion sind in Tabelle 1-7 aufgeführt.

Tabelle 1-7 Häufige abnormale Phänomene, Ursachen und Lösungen bei der Blasfolienproduktion

 

Abnormales Phänomen	Ursachen	Lösungen
Schwierige Filmtraktion	1. Düsenkopftemperatur zu hoch oder zu niedrig 2. Große Dickenabweichung auf einer Seite 3. Verschmutztes Rohmaterial mit vielen Brandstellen	1. Passen Sie die Düsenkopftemperatur an 2. Stellen Sie die Filmdicke auf Gleichmäßigkeit ein 3. Rohmaterial ersetzen, Düsenkopf und Schraube reinigen
Filmbruch	1. Düsenkopftemperatur zu hoch oder zu niedrig 2. Verunreinigungen oder zersetztes Material in der Schmelze 3. Filter oder Filter verstopft 4. Zu hohe Fahrgeschwindigkeit 5. Ungleichmäßige Filmdicke oder übermäßiges Aufblasverhältnis	1. Passen Sie die Düsenkopftemperatur an 2. Reinigen Sie die Matrize oder ersetzen Sie das Harz 3. Filter austauschen, Düse reinigen 4. Reduzieren Sie die Fahrgeschwindigkeit 5. Passen Sie die Filmdicke an und reduzieren Sie das Aufblasverhältnis
Schiefe Blase	1. Maschinenkörper- oder Werkzeugtemperatur zu hoch 2. Steckertemperatur zu hoch 3. Ungleichmäßige Filmdicke	1. Senken Sie die Temperatur des Maschinenkörpers oder der Matrize 2. Reduzieren Sie die Steckertemperatur 3. Stellen Sie die Filmdicke gleichmäßig ein
Ungleichmäßige Filmdicke	1. Ungleichmäßiger Düsenabstand 2. Verformung der Kernform 3. Ungleichmäßige Düsenkopftemperatur 4. Übermäßiges Aufblasverhältnis 5. Ungleichmäßige Kühlung 6. Instabile Druckluft	1. Düsenspalt einstellen 2. Kernform ersetzen 3. Überprüfen Sie den Heizring des Düsenkopfes 4. Reduzieren Sie das Aufblasverhältnis 5. Passen Sie die Kühlluftmenge gleichmäßig an 6. Luftkompressor prüfen
Faltenbildung im Film	1. Ungleichmäßige Filmdicke, Falten an dünnen Stellen 2. Unzureichende oder ungleichmäßige Kühlung 3. Fehlausrichtung der Fischgrätenplatte oder der Zugrollen mit dem Schneidkopf 4. Zu großer Fischgrätenplattenwinkel 5. Ungleichmäßiger Zugrollendruck 6. Ungleichmäßige Wickelspannung 7. Übermäßiges Aufblasverhältnis, unregelmäßige Blasenform 8. Einfluss der Umgebungsluft	1. Stellen Sie die Filmdicke auf Gleichmäßigkeit ein 2. Kühlung verbessern oder Produktionsgeschwindigkeit reduzieren 3. Korrekte Mittellinienausrichtung 4. Reduzieren Sie den Winkel der Fischgrätplatte 5. Antriebsrollen einstellen 6. Wickelwalzen einstellen 7. Reduzieren Sie das Aufblasverhältnis oder ersetzen Sie die Düse und passen Sie die Blasenform an 8. Stabilisieren Sie den Luftstrom in der Umgebung
Schlechte Transparenz	1. Niedrige Plastifizierungstemperatur 2. Unzureichende Höhe der Gefrierlinie 3. Zu hohe Fahrgeschwindigkeit 4. Kleines Aufblasverhältnis	1. Formtemperatur erhöhen 2. Erhöhen Sie die Höhe der Gefrierlinie 3. Reduzieren Sie die Fahrgeschwindigkeit 4. Erhöhen Sie das Aufblasverhältnis
Filmoberflächenblüte	1. Niedrige Maschinenkörper- oder Werkzeugtemperatur 2. Zu hohe Schneckengeschwindigkeit 3. Schraubentemperatur zu hoch oder zu niedrig 4. Falsche Formulierung	1. Erhöhen Sie die Temperatur des Maschinenkörpers oder der Matrize 2. Schneckengeschwindigkeit reduzieren 3. Passen Sie den Durchfluss des Schraubenkühlmediums an 4. Formulierung verbessern
Verunreinigungen oder Brandflecken auf der Filmoberfläche	1. Verunreinigungen im Rohmaterial 2. Defektes Filtersieb 3. Harzzersetzung 4. Ungleichmäßiges Mischen	1. Sieben Sie das Rohmaterial 2. Filtersieb ersetzen 3. Düsenkopf reinigen 4. Den Knet- und Plastifizierungsprozess streng kontrollieren
Blasen auf der Filmoberfläche	Nasses Rohmaterial	Trockener Rohstoff
Löcher oder Risse im Film	1. Verunreinigungen im Rohmaterial 2. Verstopftes oder defektes Filtersieb 3. Übermäßiges Aufblasverhältnis 4. Übermäßiges Traktionsverhältnis 5. Blockierter Würfel 6. Fremdkörper auf der Kühlplatte oder den Walzen zerkratzen die Folie	1. Rohmaterial ersetzen 2. Filtersieb reinigen oder ersetzen 3. Passen Sie das Aufblasverhältnis an 4. Traktionsverhältnis reduzieren 5. Matrize reinigen 6. Fischgrätplatten- oder Führungsrollenoberflächen reinigen
Wasserzeichen oder Trübungen auf der Filmoberfläche	1. Niedrige Extruderzylindertemperatur 2. Niedrige Düsentemperatur 3. Zu hohe Schneckengeschwindigkeit 4. Filtersieblöcher zu groß oder unzureichende Schichten 5. Falsche Rohstoffauswahl	1. Fasstemperatur erhöhen 2. Düsentemperatur erhöhen 3. Schneckengeschwindigkeit reduzieren 4. Durch ein feineres Filtersieb ersetzen oder Schichten hinzufügen 5. Wählen Sie den geeigneten Rohstoff aus
Fischaugen oder harte Blöcke auf der Filmoberfläche	1. Niedrige Extrudertemperatur 2. Kontamination mit anderen Harzen 3. Niedriger Schmelzfluss des Rohmaterials 4. Schlechte Schneckenplastifizierung	1. Extrusionstemperatur erhöhen 2. Rohmaterial ersetzen oder verunreinigtes Harz entfernen 3. Verwenden Sie geeignete Rohstoffe 4. Ersetzen Sie die geeignete Schraube
Offensichtliche Nahtlinienmarkierungen	1. Zu hohe Chip- oder Steckertemperatur 2. Materialzersetzung am Kernstab-Shunt	1. Senken Sie die Chip- oder Steckertemperatur 2. Kernstab entfernen und reinigen
Klebriger Film (schlechtes Öffnen)	1. Zu hohe Formtemperatur 2. Unzureichende Kühlung 3. Zu hohe Fahrgeschwindigkeit 4. Zu hoher Anpresswalzendruck 5. Falsche Formulierung (unzureichendes Öffnungsmittel)	1. Niedrigere Temperatur, insbesondere Werkzeugtemperatur 2. Verbessern Sie die Kühlung 3. Reduzieren Sie die Fahrgeschwindigkeit 4. Passen Sie den Druck der Andruckwalze an 5. Dosierung des Öffnungsmittels erhöhen
Ungleichmäßige Wicklung	1. Ungleichmäßige Filmdicke 2. Unzureichende Kühlung 3. Ungleichmäßiger Fischgräten-Rahmenspalt 4. Fehlausrichtung der Antriebsrolle 5. Im Folienschlauch eingeschlossene Luft, die Falten verursacht	1. Filmstärke anpassen 2. Verbessern Sie die Kühlung 3. Korrigieren Sie den Abstand des Fischgrätrahmens 4. Passen Sie die Klemmkraft der Zugrolle gleichmäßig an 5. Entfernen Sie eingeschlossene Luft, um Falten zu beseitigen
Unebene Kanten der Filmrolle	1. Unzureichende Wickelspannung verursacht Kantenablauf- 2. Stumpfe Filmschneideklinge 3. Ungleichmäßige Wickelspannung	1. Wickelspannung entsprechend erhöhen 2. Durch neue Klinge ersetzen 3. Überprüfen Sie das Spannungskontrollsystem