Основи технології виробництва рукавних поліетиленових плівок

Виробництво плівок з поліетилену (термозбіжною, стретч, плівкових виробів) в даний час представляє великий практичний інтерес і має гарні економічні перспективи зростання обсягів виробництва. Поліетиленова ленка є прекрасним упаковок, допущена до контакту з харчовими продуктами Мінздоровсоцрозвитку РФ, широко використовується для групової упаковки алкогольних та інших безалкогольних напоїв, молочних продуктів, замороженої птиці, ковбас і сирів, а також цілої низки інших промислових товарів народного споживання і виробництва плівкових виробів, пакетів: будівельні матеріали та інструменти, групова упаковка лікарських препаратів та ін

Гідність такого роду упаковки полягає у відносній простоті самого процесу упаковки, її міцності, естетичність при відносно невеликій вартості. Крім того, можна відзначити доступну сировинну базу, простоту і екологічність утилізації використаної плівки та відходів її виробництва.

В Зараз у нашій країні потреба в плівці і плівкових виробах задовольняється, в основному, за рахунок місцевих виробників, а також, частково, за рахунок імпорту з країн далекого і ближнього зарубіжжя.

Розвиток перспективного напрямку малого бізнесу вимагає розуміння теоретичних основ переробки полімерів.

Опис основної сировинної бази

ПЕНД (HDPE, 2) - плівки більш жорсткі, міцні в порівнянні з плівками з поліетилену високого тиску, більш каламутні і напівпрозорі. Температура розм'якшення ПЕНД вище, ніж у ПЕВТ (121 ° C), тому він витримує стерилізацію парою. Морозостійкість приблизно така ж, як і у ПЕВТ (-60 ° C). Міцність при розтягу і стиску вище, ніж у ПЕВТ, опір удару і раздиру - нижче. Через лінійної структури макромолекули ПЕНД орієнтуються в напрямку течії, тому опір раздиру в поздовжньому напрямку плівок значно нижче, ніж в поперечному напрямку. Проникність ПЕНД нижче, ніж у ПЕВТ, приблизно в 5-6 разів. За хімічної стійкості плівки з ПЕНД перевершують плівки з ПЕВТ, особливо по стійкості до масел і жирів. Якість готових виробів (плівки і плівкові вироби) визначається, перш за все, якістю вихідної сировини, його постійними реологическими характеристиками і якістю пластикації в матеріальному циліндрі екструдера. При цьому особливу увагу приділяється поліпшенню якості змішання, отримання гомогенного розплаву, постійної об'ємної продуктивності. Як один з варіантів поліпшення якості розплаву компанією Kung Hsing розробляються і постійно удосконалюються форма і конструкція пластіцірующіх систем стосовно до конкретного матеріалу.

ПЕВТ (LDPE, 4) - плівки володіють комплексом таких властивостей, як міцність при розтягу та стиску, стійкість до удару і раздиру, зберігають міцність при низьких температурах (-60 ° C). Плівки водо-і паронепроникність, газопроникність, тому непридатні для упаковки продуктів, чутливих до окислення. Вироби з ПЕВТ мають високу хімічну стійкість до кислот, лугів і неорганічних розчинників, низьку стійкість до вуглеводнів, галогенірованним вуглеводнів, мастил і жирів, мають гарну зварюваністю нагрітим інструментом. Відносно низька температура розм'якшення ПЕВТ обмежує область застосування матеріалів для стерилізації паром. У силу хімічної природи поліетилену поверхню плівок гідрофобна, тому для друку будь-яким з методів необхідно здійснюватися попередню обробки поверхні коронним розрядом електричного струму. Найбільш поширеними для плівок є методи флексографічного друку, тампоном, глибокої і трафаретного друку.

ЛПЕВД (LLDPE, 4) застосовується практично у всіх областях виробництва плівки, як в чистому вигляді, так і в різних сумішах з поліетиленом низької або високої щільності, для отримання розтягується «стретч» плівки. Використання ЛПЕВД дозволяє значно зменшити товщину плівки на 20-40% при збереженні міцності. Стретч плівки з ЛПЕВД мають меншу в порівнянні з плівками з ПВХ і СЕВА клейкість. Цей недолік усувається введенням в полімер збільшують клейкість добавок, або наданням поверхні плівки шорсткості механічним шляхом. ЛПЕВД застосовують в якості одного з шарів при виготовленні багатошарових плівок.

Основний склад і конструкція технологічного обладнання

Екструзія це безперервний технологічний процес, що полягає в продавлюванні розплаву термопластичного матеріалу через формующий інструмент (головку), з подальшим калібруванням і охолодженням для отримання вироби із заданою геометричній формою.

Для підготовки розплаву при виробництві рукавних, а також плоскощільнаа плівок можна використовувати такі види екструдерів: одношнековие, двухшнековие, планетарні, дискові, комбіновані, каскадні.

За характеру процесів, що протікають в каналі матеріального циліндра одношнекового екструдера, можна умовно виділити декілька зон (Рис. 1): харчування, плавлення і дозування.

Рис. 1. Загальний вигляд шнека та умовне розташування функціональних зон

I - зона харчування, II - зона плавлення, III - зона дозування.

Зона харчування. Полімер у вигляді гранул або порошку надходить з бункера, розташованого над екструдером в завантажувальний вирву. Під дією гравітаційних сил та сил тертя (за рахунок різниці коефіцієнтів тертя полімеру до шнека і циліндрі, при цьому коефіцієнт тертя полімерного матеріалу до шнеки повинен бути менше, ніж до циліндра) гранули просуваються уздовж. В міру руху уздовж полімеру в матеріалі розвиваються високі зсувне напруги, що викликають додаткове нагрівання полімеру (саморозігрів). Частина тепла підводиться конвекцією від нагрівачів різної конструкції (індукційні, інфрачервоні і т.д.). Гранули ущільнюються, нагріваються, частково плавляться.

Зона харчування розташовується після зони завантаження. Зона завантаження зазвичай має поздовжні канавки для поліпшення подачі гранул, а також водяне охолодження, щоб гранули матеріалу при контакті з шнеком не прилипали до його поверхні і не перешкоджали надходженню інших гранул. У разі неправильної роботи або відсутності водяного охолодження зони завантаження можливе утворення так званого "козла", з усіма наслідками, що випливають його усунення та очищення обладнання.

Зона плавлення. Завдяки зменшенню глибини нарізки шнека в цій зоні, зменшується вільний обсяг витка, відбувається подальше ущільнення і розплавлення частинок полімеру до розплавленої маси.

Зона дозування. Розплав полімеру в зоні дозування піддається інтенсивному змішувальному впливу завдяки спеціальним конструктивним елементам шнека. У цій зоні глибина нарізки шнека мінімальна. Відношення обсягу витка в зоні дозування до обсягу витка у зоні харчування визначає коефіцієнт стиснення. Для різних матеріалів конструюються шнеки з індивідуальним значенням коефіцієнта стиснення для отримання оптимальних реологічних характеристик розплаву полімеру.

Спосіб виробництва рукавної плівки за схемою «знизу-вгору» застосовують при виготовленні плівок практично будь-якої ширини. Схема виробництва «зверху-вниз» раціональна для виробництва вузьких, тонких плівок. Горизонтальний прийом рукава представляє інтерес при виготовленні, наприклад, товстих газо наповнених (спінених) плівок.

Технологічна лінія для отримання рукавної ПЕНД плівки за схемою «знизу-вгору» компанії Kung Hsing моделі KS-FE50 представлена на рис. 2.

Рис. 2. Загальний вигляд екструзійної лінії KUNG HSING KS-FE50.

1 - Автоматичний завантажувач, 2 - бункер, 3 - екструдер, 4 - екструзіонная головка, 5 - кільце охолодження, 6 - стабілізатор, 7 - корзина, 8 - додають щоки, 9 - приймальний пристрій, 10 - напрямні ролики, 11 - пристрій обробки плівки коронним розрядом, 12 - пристрій намотування, 13 - панель управління, 14 - вежа.

Технологічна лінія для отримання рукавної ПЕВТ плівки за схемою «знизу-вгору» Kung Hsing моделі KS-FLL65 представлена на рис. 3.

Рис. 3. Загальний вигляд екструзійної лінії KUNG HSING KS-FLL65.

1 - Автоматичний завантажувач, 2 - бункер, 3 - екструдер, 4 - екструзіонная головка, 5 - кільце охолодження, 6 - корзина, 7 - додають щоки, 8 -- приймальний пристрій, 9 - напрямні ролики, 10 - пристрій намотування, 11 -- панель управління, 12 - вежа.

Короткий опис технологічного процесу виробництва рукавної плівки за схемою «знизу-вгору»

Сировина у вигляді основного полімерного матеріалу, добавок та пігментів подається автоматичним завантажувачем з транспортної тари (мішки, контейнери «біг-бег» і ін) в бункер, розташований над екструдером. З бункера сировина надходить в матеріальний циліндр одношнекового екструдера, де ущільнюється, плавиться, інтенсивно перемішується. З екструдера через фільтр і перехідник матеріал потрапляє в екструзійну головку, де відбувається формування однорідного потоку розплаву полімеру заданої геометричної форми і виходить через кільцеву щілину у вигляді кільцевої циліндричної заготовки. Потім заготовка роздувається до необхідних розмірів постійним об'ємом повітря всередині балона. Для зміни розмірів одержуваної плівки досить відкрити подачу повітря всередину балона через повітряпровід в центрі Дорн, або зробити один/декілька наскрізних отворів у балоні. За рахунок різниці тиску по обидві сторони плівки діаметр рукава зменшиться. Охолодження рукава здійснюється з потоком повітря з нагнітається повітродувки через зазор кільця охолодження. Далі плівковий рукав проходить через стабілізаційну кошик, додають щоки. У складеному вигляді плівка простягається через приймальний пристрій, напрямні ролики, пристрій обробки плівки коронним розрядом і подається на пристрій намотування.

До основним технологічним параметрам, що впливає на фізико-механічні властивості плівки, відносяться кратність витяжки, ступінь орієнтації полімеру, інтенсивність охолодження плівки, розташування лінії кристалізації, рівномірність товщини одержуваної плівки.

Отримання продукції високої якості неможливо без забезпечення стабільної та надійної роботи устаткування в цілому і окремих пристроїв, механізмів і контролюючих систем. Впровадження різних систем механізації та автоматизації дозволяє знизити витрати виробництва, максимально знизити частку ручного немеханізованого праці обслуговуючого персоналу, усунути негативний вплив так званого людського фактора.

Але навіть в умовах високоавтоматизованих виробництв отримання високоякісних плівок багато в чому залежить від кваліфікації і досвіду оператора, обслуговуючого екструзійну лінію.

Список літератури

Для підготовки даної роботи були використані матеріали з сайту http://oriental-pro.ru/