چگونه کنترل دما بر ویژگی های فیلم PP Blown تأثیر می گذارد؟

پلی پروپیلن یک ترموپلاست نیمه{0}کریستالی با چگالی کم، خواص مکانیکی عالی، مقاومت شیمیایی خوب، مقاومت در برابر حرارت و عایق خوب است. به طور گسترده ای در صنعت بسته بندی استفاده می شود. در کاربردهای مختلف، فیلم‌های دمیده به‌عنوان یک فرم مهم برجسته می‌شوند که عملکرد آن مستقیماً تحت تأثیر کنترل دما قرار می‌گیرد. تأثیر کنترل دما بر خواص فیلم دمنده پلی پروپیلن به طور سیستماتیک در این مقاله از چهار جنبه مورد بحث قرار می گیرد: دمای اکستروژن، دمای قالب، دمای خنک کننده و اثر هم افزایی نسبت قالب گیری دمشی و دما.

دمای اکستروژن پارامتر اصلی در تولید فیلم دمنده پلی پروپیلن است که مستقیماً بر جریان پذیری مذاب و کیفیت پلاستیک سازی تأثیر می گذارد. PP دارای محدوده نقطه ذوب بین 155 تا 165 درجه سانتیگراد و دمای تجزیه بیش از 300 درجه سانتیگراد است، بنابراین دمای اکستروژن معمولاً بین 180 تا 240 درجه سانتیگراد است. این محدوده باید دقیقاً با ویژگی‌های ماده خام (مثلاً جریان مذاب و توزیع وزن مولکولی) و الزامات فرآیند تنظیم شود.
1.1 دمای اکستروژن پایین (180-200 درجه)
دمای اکستروژن بسیار پایین است، جریان پذیری مذاب پلی پروپیلن کاهش می یابد، که منجر به نقص های سطحی مانند "چشم ماهی" و خطوط جوش می شود. این عیوب از ذوب ناقص رزین به وجود می‌آیند که منجر به بلورینگی بالای موضعی و تشکیل ساختارهای ذرات مات می‌شود. علاوه بر این، دمای پایین می تواند اثر برشی پیچ ها را افزایش دهد، که ممکن است منجر به شکستن زنجیره مولکولی و کاهش استحکام کششی و ازدیاد طول شکستگی فیلم ها شود.
1.2 دمای اکستروژن بالا (220-240 درجه)
دمای بالا باعث می شود مذاب بهتر جریان یابد. اما گرمای بیش از حد باعث تسریع تجزیه پلی پروپیلن می شود. این باعث ایجاد مشکلاتی مانند ذرات ژل و امواج می شود. تغییرات دما باعث می شود ویسکوزیته مذاب یکنواخت نباشد. این همچنین باعث می شود ضخامت درازی فیلم تغییر کند. به عنوان مثال، اگر تغییر دما در درام بیش از ± 5 درجه باشد، خطای ضخامت فیلم ممکن است بیش از 10٪ باشد. این به عملکرد خوب فیلم در مراحل بعدی لطمه می زند.
1.3 یکنواختی دما
دمای تمام بخش های اکسترودر باید یکنواخت باشد تا از گرم شدن یا سرد شدن بیش از حد موضعی جلوگیری شود. نوسانات دما باعث می شود که ویسکوزیته مذاب ناسازگار باشد و ضخامت طولی فیلم تغییر کند. به عنوان مثال، اگر نوسان دما در درام بیشتر از ± 5 درجه باشد، انحراف ضخامت لایه ممکن است از 10٪ تجاوز کند که به طور جدی بر عملکرد پردازش بعدی تأثیر می گذارد.

دمای قالب کلید کنترل شکل اولیه مذاب پلی پروپیلن است که از قالب حلقه خارج می شود و حباب های پایدار را تشکیل می دهد. معمولاً بین 220 تا 230 درجه سانتیگراد تنظیم می شود، دمای قالب باید با دمای اکستروژن هماهنگ شود تا جریان مذاب یکنواخت تضمین شود.
2.1 دمای پایین (<220°C)
دماهای پایین جریان مذاب را کاهش می دهد و منجر به نقص هایی مانند موج های آب در سطح حباب ها می شود. هنگامی که مذاب به طور کامل در خروجی قالب شل نمی شود، یک موج آب ایجاد می شود و یک موج دوره ای را تشکیل می دهد. علاوه بر این، دمای پایین باعث افزایش شکنندگی حباب ها می شود و آنها را مستعد پارگی در حین کشش می کند.
2.2 High Die Temperature (>230 درجه)
در حالی که دماهای بالا سیالیت مذاب را افزایش می دهند، می توانند ثبات حباب را نیز مختل کنند. دمای قالب خیلی زیاد است، ویسکوزیته مذاب را کاهش می دهد و باعث ایجاد حباب در فرآیند انبساط می شود و در نتیجه ضخامت ناهموار فیلم ایجاد می شود. دمای بالا همچنین ممکن است تخریب اکسیداتیو پلی پروپیلن را تسریع کند و باعث ایجاد بو و تغییر رنگ شود.
2.3 شکاف قالب و یکنواختی دما
فاصله قالب حلقه باید بین 0.8 میلی متر تا 1.2 میلی متر کنترل شود و لبه قالب باید به طور مساوی فاصله داشته باشد. شکاف ناهموار باعث اختلاف جریان مذاب در فرآیند اکستروژن می شود که منجر به انحراف ضخامت لایه می شود. در عین حال، سیستم اندازه گیری و کنترل خودکار دما بر اساس ترموکوپل باید برای کنترل دقیق دمای قالب استفاده شود تا از گرمای بیش از حد موضعی یا خنک شدن بیش از حد جلوگیری شود.

دمای خنک کننده پارامتر اصلی است که بلورینگی و شفافیت فیلم دمنده پلی پروپیلن را تعیین می کند. پلی پروپیلن یک پلیمر نیمه کریستالی است. کریستالی بودن PP مستقیماً بر خواص فیزیکی آن (مانند استحکام کششی و ازدیاد طول شکست) و خواص نوری (مانند شفافیت و براقی) تأثیر می‌گذارد.
3.1 آب خنک کننده (15-25 درجه)
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 درجه) و فیلم به اندازه کافی خنک نشود، کریستالیزاسیون افزایش می یابد و شفافیت به سرعت کاهش می یابد. برعکس، اگر دمای آب خیلی پایین باشد (<15°C), the film becomes viscous and exhibits poor opening properties, although transparency is further enhanced.
3.2 محدودیت در خنک کننده هوا
خنک کننده هوا استفاده از حلقه های هوا برای خنک کردن حباب ها است. تجهیزات ساده هستند و به فضای کمتری نیاز دارند، اما کنترل دقیق سرعت خنک کننده دشوار است. پلی پروپیلن با بلورینگی بالا و استحکام مذاب کم، در هنگام استفاده از هوا برای خنک کردن، مستعد تاب خوردن حباب و ضخامت ناهموار است و شفافیت فیلم به طور کلی کمتر از خنک کننده با آب است. بنابراین کاربرد خنک کننده هوا در تولید دمنده پلی پروپیلن کمتر و کاربرد در تولید دمنده پلی پروپیلن بیشتر است.
3.3 سرعت جریان آب خنک کننده و یکنواختی
جریان آب خنک کننده باید با دمای آب هماهنگ شود. افزایش سرعت جریان در 15-25 درجه می تواند خنک کننده را افزایش دهد، اما بیش از حد می تواند بر حباب ها تأثیر بگذارد و باعث ایجاد چین و چروک شود. نتایج نرخ جریان ناکافی منجر به خنک کننده ناکافی و کاهش شفافیت فیلم می شود. علاوه بر این، حلقه های آب خنک کننده باید افقی نگه داشته شوند تا از جریان ناهموار آب و انحراف ضخامت لایه بعدی جلوگیری شود.

نسبت دمیدن، یعنی نسبت قطر حباب به قطر قالب، مستقیماً بر استحکام کششی عرضی و یکنواختی ضخامت فیلم تأثیر می‌گذارد. کنترل دما باید در هماهنگی با نسبت انفجار بهینه شود تا تعادل بهینه خواص مکانیکی فیلم ها حاصل شود.
4.1 افزایش{1}محدودیت‌های نسبت در دماهای پایین
هنگامی که دمای اکستروژن یا دمای قالب پایین است، مذاب PP سیال کمتری دارد و برای جلوگیری از ترکیدن حباب ها، نیاز به نرخ ترکیدن کمتر (معمولاً کمتر از 2.0) دارد. در این شرایط، استحکام کششی عرضی فیلم کمتر است، اما به دلیل تأثیر کشش، مقاومت کششی طولی بیشتر است.
4.2 بهینه سازی نسبت انفجار در دمای بالا
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) می تواند باعث تکان خوردن و حتی ترکیدن حباب ها شود.
4.3 تنظیم دینامیکی دما و نسبت انفجار
در عمل، نسبت‌های دما و دمیدن باید به صورت دینامیکی بر اساس ویژگی‌های ماده خام (مثلاً سرعت جریان مذاب) و الزامات محصول (مانند ضخامت لایه و استحکام کششی) تنظیم شوند. برای مثال، تولید فیلم‌هایی با شفافیت بالا ممکن است به دمای اکستروژن پایین‌تر (200-220 درجه) و نسبت دمش کوچک‌تر (1.8-2.0) نیاز داشته باشد، در حالی که فیلم‌های با استحکام بالا به دمای اکستروژن بالاتر (220-240 درجه سانتیگراد تا 240 درجه سانتیگراد) (220-240 درجه سانتیگراد) (20-220 درجه سانتیگراد) نیاز دارند.

علاوه بر شفافیت و خواص مکانیکی، کنترل دما نقش مهمی در انقباض حرارتی، مقاومت شیمیایی و پایداری پردازش فیلم‌های دمنده پلی پروپیلن دارد.
5.1 انقباض حرارتی
انقباض حرارتی لایه های پلی پروپیلن ارتباط نزدیکی با کریستالینیته دارد. دمای خنک کننده کمتر، کریستالی بودن فیلم کمتر و انقباض حرارتی بیشتر است. برای مثال، فیلم‌هایی که در 15 درجه سرد می‌شوند، انقباض حرارتی طولی 1.5% و aa انقباض حرارتی عرضی 1.8% را نشان می‌دهند، در حالی که فیلم‌هایی که در 25 درجه سرد می‌شوند، انقباض حرارتی کمتر از 1.0% را نشان می‌دهند.
5.2 مقاومت شیمیایی
دمای اکستروژن و خنک کننده بالا می تواند مقاومت شیمیایی فیلم را بهبود بخشد. دماهای بالاتر زنجیره‌های مولکولی پلی‌پروپیلن را تشویق می‌کند تا نزدیک‌تر و کریستالی‌تر شوند و مقاومت آن‌ها در برابر اسیدها، قلیایی‌ها و نمک‌ها افزایش یابد. به عنوان مثال، فیلم های تولید شده در دمای 220-240 درجه ممکن است کمتر از 5٪ از استحکام کششی خود را پس از 24 ساعت خیساندن با محلول اسید کلریدریک 5٪ از دست بدهند، در حالی که فیلم های تولید شده در دمای 180-200 درجه ممکن است بیش از 10٪ از استحکام کششی خود را از دست بدهند.
5.3 ثبات فرآیند
کنترل دما نیز بر پایداری پردازش فیلم تأثیر می گذارد. نوسانات زیاد در دمای اکستروژن یا دمای قالب می تواند منجر به نقص هایی مانند ضخامت و چین و چروک های ناهموار شود که فرآیندهای بعدی مانند چاپ و لمینت را پیچیده می کند. بنابراین، دمنده پلی پروپیلن مدرن اغلب از سیستم کنترل خودکار کامپیوتری و کنترل اندازه گیری دما مبتنی بر ترموکوپل- برای اطمینان از پایداری تولید استفاده می کند.
6. نتیجه گیری:
کنترل دما یک مرحله کلیدی در تولید فیلم دمیده PP است که به طور مستقیم بر شفافیت، خواص مکانیکی، انقباض حرارتی و ثبات پردازش فیلم تأثیر می گذارد. با بهینه‌سازی دمای اکستروژن، دمای قالب، دمای خنک‌کننده و نسبت قالب‌گیری دمشی، می‌توان خواص فیلم‌ها را دقیقاً تنظیم کرد. برای مثال، فیلم‌های قالب‌گیری ضربه‌ای PP با کارایی بالا با شفافیت بیشتر یا برابر با شفافیت بیشتر یا مساوی 90 درصد استحکام بیشتر یا مساوی 45 مگاپاسکال، انقباض حرارتی کمتر یا مساوی 1.5 کمتر یا مساوی 1.5 درصد با استفاده از دمای اکستروژن 20 درجه حرارت 20-2 تولید می‌شوند. 220-230 درجه، دمای آب خنک کننده 15-22 درجه، و نسبت قالب گیری دمشی 2.0-2.5 درجه سانتیگراد. با توسعه علم مواد و فناوری پردازش، کنترل دما بیش از پیش هوشمندتر و دقیق تر می شود و پشتیبانی قوی از فیلم دمنده پلی پروپیلن را فراهم می کند تا به طور گسترده در بسته بندی فیلم های مواد غذایی، بسته بندی مواد غذایی، بسته بندی مواد غذایی، بسته بندی مواد غذایی دیگر استفاده شود.