Com afecta el control de temperatura a les propietats de la pel·lícula bufada de PP?

El polipropilè és un termoplàstic semi-cristal·lí amb baixa densitat, excel·lents propietats mecàniques, bona resistència química, resistència a la calor i bon aïllament. S'ha utilitzat àmpliament en la indústria de l'embalatge. En diverses aplicacions, les pel·lícules bufades es destaquen com una forma important el rendiment de la qual es veu directament afectat pel control de la temperatura. La influència del control de la temperatura sobre les propietats de la pel·lícula de bufat de polipropilè es discuteix sistemàticament en aquest document des de quatre aspectes: temperatura d'extrusió, temperatura del motlle, temperatura de refredament i l'efecte sinèrgic de la relació i la temperatura de modelat per bufat.

La temperatura d'extrusió és el paràmetre principal en la producció de pel·lícules de bufat de polipropilè, que influeix directament en la fusió de la fluïdesa i la qualitat de la plastificació. El PP té un rang de punt de fusió d'entre 155 i 165 graus centígrads i una temperatura de descomposició de més de 300 graus centígrads, de manera que la temperatura d'extrusió sol estar entre 180 i 240 graus centígrads. Aquest rang s'ha d'adaptar amb precisió a les característiques de la matèria primera (per exemple, el flux de fusió i la distribució del pes molecular) i els requisits del procés.
1.1 Temperatura d'extrusió baixa (180-200 graus)
la temperatura d'extrusió és massa baixa, la fluïdesa de la fosa de polipropilè es redueix, la qual cosa condueix a defectes superficials com ara "ulls de peix" i línies de soldadura. Aquests defectes sorgeixen de la fusió incompleta de la resina, donant lloc a una alta cristalinitat localitzada i a la formació d'estructures de partícules opaques. A més, la baixa temperatura pot augmentar l'efecte de cisalla dels cargols, cosa que pot provocar el trencament de la cadena molecular i disminuir la resistència a la tracció i l'allargament de la fractura de les pel·lícules.
1.2 Alta temperatura d'extrusió (220-240 graus)
Les altes temperatures fan que el flux fos millor. Però massa calor accelera la descomposició del polipropilè. Això causa problemes com partícules de gel i ondulacions. Els canvis de temperatura fan que la viscositat de la fosa desigual. Això també fa que el gruix longitudinal de la pel·lícula canviï. Per exemple, si el canvi de temperatura al tambor és superior a ± 5 graus, l'error de gruix de la pel·lícula pot superar el 10%. Això fa mal el bon funcionament de la pel·lícula en passos posteriors.
1.3 Uniformitat de temperatura
La temperatura de totes les seccions de l'extrusora ha de ser uniforme per evitar el sobreescalfament o el sobrerefrigerament local. Les fluctuacions de temperatura faran que la viscositat de la fosa sigui inconsistent i que canviï el gruix longitudinal de la pel·lícula. Per exemple, si la fluctuació de temperatura al tambor és superior a ± 5 graus, la desviació del gruix de la pel·lícula pot superar el 10%, afectant seriosament el rendiment del processament posterior.

La temperatura del motlle és la clau per controlar la forma inicial del polipropilè fos quan surt del motlle d'anell i forma bombolles estables. Normalment s'estableix entre 220 i 230 graus centígrads, la temperatura del motlle s'ha de coordinar amb la temperatura d'extrusió per garantir un flux de fusió uniforme.
2.1 Baixa temperatura (<220°C)
Les baixes temperatures redueixen la fluïdesa de la fosa, donant lloc a defectes com ara ondulacions d'aigua a la superfície de les bombolles. Quan la fusió no es relaxa completament a la sortida del motlle, es genera una ona d'aigua, formant una ona periòdica. A més, les baixes temperatures augmenten la fragilitat de les bombolles, fent-les propenses a trencar-se durant la tracció.
2.2 High Die Temperature (>230 graus)
Tot i que les altes temperatures milloren la fluïdesa de la fusió, també poden alterar l'estabilitat de la bombolla. La temperatura del motlle és massa alta, reduirà la viscositat de la fusió, provocant bombolles en el procés d'expansió, donant lloc a un gruix desigual de la pel·lícula. Les altes temperatures també poden accelerar la degradació oxidativa del polipropilè, produint olors i decoloració.
2.3 Espai de matriu i uniformitat de temperatura
L'espai lliure de la matriu de l'anell s'ha de controlar entre 0,8 mm i 1,2 mm i la vora de la matriu s'ha d'espaiar uniformement. La bretxa desigual provocarà la diferència de flux de fusió en el procés d'extrusió, que provocarà desviacions de gruix de la pel·lícula. Al mateix temps, s'ha d'utilitzar un sistema automàtic de mesura i control de la temperatura basat en termoparell per controlar la temperatura del motlle amb precisió per evitar el sobreescalfament o el sobrerefrigerament local.

La temperatura de refrigeració és el paràmetre bàsic que determina la cristal·linitat i la transparència de la pel·lícula de bufat de polipropilè. El polipropilè és un polímer semi-la cristal·linitat del PP influeix directament en les seves propietats físiques (p. ex. resistència a la tracció i allargament a la fractura) i propietats òptiques (p. ex. transparència i brillantor).
3.1 Refrigeració per aigua (15-25 graus)
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 graus) i la pel·lícula no es refreda prou, la cristal·lització augmentarà i la transparència es reduirà ràpidament. Per contra, si la temperatura de l'aigua és massa baixa (<15°C), the film becomes viscous and exhibits poor opening properties, although transparency is further enhanced.
3.2 Restriccions a la refrigeració per aire
La refrigeració per aire és l'ús d'anells d'aire per refredar les bombolles. L'equip és senzill i requereix menys espai, però és difícil controlar amb precisió la velocitat de refrigeració. El polipropilè, amb la seva alta cristalinitat i la seva baixa resistència a la fusió, és propens a la bombolla i el gruix desigual quan s'utilitza aire per a la refrigeració, i la transparència de la pel·lícula és generalment inferior a la del refredament per aigua. Per tant, l'aplicació de refrigeració per aire en la producció de bufadors de polipropilè és menor i l'aplicació en la producció de ventiladors de polipropilè és més freqüent.
3.3 Caudal i uniformitat de l'aigua de refrigeració
El flux d'aigua de refrigeració s'ha de coordinar amb la temperatura de l'aigua. Augmentar el cabal entre 15 i 25 graus pot millorar el refredament, però massa pot afectar les bombolles i provocar arrugues. Els resultats de cabal insuficient condueixen a un refredament inadequat i a una reducció de la transparència de la pel·lícula. A més, els anells d'aigua de refrigeració s'han de mantenir horitzontals per evitar el flux d'aigua desigual i les desviacions posteriors del gruix de la pel·lícula.

La relació d'explosió, és a dir, la relació entre el diàmetre de la bombolla i el diàmetre del motlle, afecta directament la resistència a la tracció transversal i la uniformitat del gruix de la pel·lícula. El control de la temperatura s'ha d'optimitzar conjuntament amb la relació d'explosió per aconseguir l'equilibri òptim de les propietats mecàniques de les pel·lícules.
4.1 Limitacions de la proporció d'augment-a baixes temperatures
Quan la temperatura d'extrusió o la temperatura del motlle és baixa, la fusió de PP és menys fluida i necessita una velocitat d'explosió més petita (generalment inferior a 2,0) per evitar que les bombolles esclatin. En aquestes condicions, la resistència a la tracció transversal inferior de la pel·lícula és menor, però la resistència a la tracció longitudinal més alta a causa de la influència de la tracció.
4.2 Optimització de la relació de granallament a alta temperatura
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) pot provocar que les bombolles es trontollin i fins i tot esclatin.
4.3 Ajust dinàmic de temperatura i relació d'explosió
A la pràctica, les relacions de temperatura i d'inflat{0}}s'han d'ajustar dinàmicament d'acord amb les característiques de la matèria primera (per exemple, el cabal de fusió) i els requisits del producte (per exemple, el gruix de la pel·lícula i la resistència a la tracció). Per exemple, la producció de pel·lícules d'alta-transparència pot requerir temperatures d'extrusió més baixes (200-220 graus) i una proporció d'explosió més petita-(1,8-2,0), mentre que les pel·lícules d'alta resistència requereixen temperatures d'extrusió més altes (220-240 graus) i una relació d'explosió (220-240 graus) més alta (220-240 graus) i una proporció d'explosió més alta (220-240 graus)

A més de la transparència i les propietats mecàniques, el control de la temperatura té un paper important en la contracció de calor, la resistència química i l'estabilitat de processament de les pel·lícules de bufat de polipropilè.
5.1 Contracció tèrmica
La contracció tèrmica de les pel·lícules de polipropilè està estretament relacionada amb la cristalinitat. Menor temperatura de refrigeració, menor és la cristalinitat de la pel·lícula i major contracció tèrmica. Per exemple, les pel·lícules refrigerades a 15 graus van mostrar una contracció tèrmica longitudinal de l'1,5% i una contracció tèrmica transversal de l'1,8%, mentre que les pel·lícules refrigerades a 25 graus mostren una contracció tèrmica inferior a l'1,0%.
5.2 Resistència química
L'alta temperatura d'extrusió i refrigeració pot millorar la resistència química de la pel·lícula. Les temperatures més altes afavoreixen que les cadenes moleculars del polipropilè s'alinein més de prop i una major cristalinitat, augmentant la seva resistència als àcids, àlcalis i sals. Per exemple, les pel·lícules produïdes a 220-240 graus poden perdre menys del 5% de la seva resistència a la tracció després de 24 hores de remull amb una solució d'àcid clorhídric al 5%, mentre que les pel·lícules produïdes a 180-200 graus poden perdre més del 10% de la seva resistència a la tracció.
5.3 Estabilitat del procés
El control de la temperatura també afecta l'estabilitat del processament de la pel·lícula. Les grans fluctuacions de la temperatura d'extrusió o la temperatura de la matriu poden provocar defectes com ara gruix desigual i arrugues, cosa que complica els processos posteriors com la impressió i la laminació. Per tant, els ventiladors moderns de polipropilè sovint adopten un sistema de control automàtic informatitzat i un control de mesura de temperatura basat en termopar-per garantir l'estabilitat de la producció.
6. Conclusió:
El control de la temperatura és un pas clau en la producció de film bufat de PP, que afecta directament la transparència, les propietats mecàniques, la contracció tèrmica i l'estabilitat del processament de la pel·lícula. Mitjançant l'optimització de la temperatura d'extrusió, la temperatura del motlle, la temperatura de refrigeració i la relació de modelat per bufat, les propietats de les pel·lícules es poden regular amb precisió. Per exemple, pel·lícules d'emmotllament per bufat de PP d'alt rendiment amb transparència Major o igual a la transparència Major o igual al 90% de resistència Major o igual a 45 MPa, contracció tèrmica Menys o igual a 1,5 Inferior o igual a 1,5% es produirà utilitzant un motlle de temperatura d'extrusió a 220200 de temperatura, temperatura d'extrusió 220-230 graus, temperatures de l'aigua de refredament de 15-22 graus i relacions de modelat per bufat de 2,0-2,5 graus C. Amb el desenvolupament de la ciència dels materials i la tecnologia de processament, el control de la temperatura es farà cada cop més intel·ligent i precís, proporcionant un fort suport per a la pel·lícula de bufat de polipropilè que s'utilitzarà àmpliament en envasos d'aliments i altres pel·lícules farmacèutiques, camps farmacèutics.