Film biaxial orientat: un nou material preferat cu performanțe excelente (1)
În vastul domeniu al științei materialelor, peliculele biaxial orientate au devenit centrul atenției în multe industrii datorită proprietăților lor unice și gamei largi de aplicații. Acest tip de peliculă, fabricată prin procese specifice, demonstrează avantaje semnificative în ceea ce privește proprietățile mecanice, proprietățile de barieră, proprietățile optice etc., oferind un sprijin puternic pentru dezvoltarea industriei moderne.
Întinderea biaxială: principii și avantaje
Tehnologia de întindere biaxială se remarcă printre metodele de formare a peliculelor de plastic, având următorul principiu de bază: materia primă polimerică este încălzită și topită de un extruder și extrudată într-o foaie groasă. Ulterior, în intervalul de temperatură adecvat peste temperatura de tranziție vitroasă și sub punctul de topire (adică, în stare de elasticitate ridicată), utilizând o mașină de întindere longitudinală și o mașină de întindere transversală, se aplică secvențial forțe externe în direcțiile longitudinală și transversală pentru operațiuni de întindere cu un anumit multiplu. Acest proces promovează orientarea și aranjarea ordonată a lanțurilor moleculare sau a planurilor cristaline în direcția paralelă cu planul peliculei. Imediat după aceea, se efectuează un tratament de fixare termică într-o stare tensionată pentru a fixa structura macromoleculară orientată. În final, prin răcire și prelucrare ulterioară, se prepară pelicula orientată biaxial.
Comparativ cu peliculele neîntinse, peliculele biaxial orientate prezintă proprietăți mecanice semnificativ îmbunătățite, cu o rezistență la tracțiune de 3-5 ori mai mare decât cea a peliculelor neîntinse. În același timp, proprietățile lor de barieră sunt îmbunătățite, reducând permeabilitatea la gaze și vapori de apă; proprietățile optice sunt optimizate, cu o transparență și un luciu de suprafață semnificativ îmbunătățite; rezistența la căldură și frig este îmbunătățită, iar stabilitatea dimensională este bună; uniformitatea grosimii este mai bună, cu o abatere de grosime mai mică, putând fi obținută o automatizare ridicată și o producție de mare viteză.
Proces de producție: un flux complex și precis
Linia de producție pentru pelicule biorientate este ca un dragon industrial precis, compusă din diverse echipamente care formează o linie de producție continuă, incluzând în principal turnuri de uscare, extrudere, mașini de turnare, mașini de întindere longitudinală, mașini de întindere transversală, mașini de înfășurare prin tracțiune etc.
Luând ca exemplu producția de folie de poliester, primul pas este prepararea și amestecarea ingredientelor. O anumită cantitate de așchii de masterbatch care conțin siliciu și așchii strălucitoare sunt utilizate în combinație. După ce sunt amestecate cu un mixer dozator, acestea intră în următorul proces. Particulele de silice din așchiile de masterbatch care conțin siliciu sunt distribuite în folie, ceea ce poate crește rugozitatea microscopică a suprafeței foliei, permițând reținerea unei cantități mici de aer între folii în timpul înfășurării, prevenind eficient aderența.
Pentru polimerii higroscopici precum PET, PA și PC, tratamentele de precristalizare și uscare sunt obligatorii înainte de întinderea biaxială. PET-ul este de obicei prelucrat într-un turn compactat cu un pat de cristalizare, echipat cu dispozitive de preparare a aerului uscat, inclusiv un compresor de aer, un dezumidificator cu sită moleculară și un încălzitor. Precristalizarea și uscarea se efectuează la 150–170°C timp de aproximativ 3,5–4 ore, asigurându-se că umiditatea așchiilor de PET uscate este controlată la 30–50 ppm. Această etapă îmbunătățește punctul de înmuiere a polimerului, previne lipirea sau aglomerarea particulelor de rășină în timpul uscării și extrudării topiturii, eliminând în același timp umiditatea pentru a evita hidroliza sau formarea de bule în polimerii pe bază de esteri în timpul extrudării topiturii.
Așchiile de PET care au suferit un tratament de cristalizare și uscare intră într-un extruder cu un singur șnec, unde sunt încălzite, topite și plastifiate sub acțiunea structurii unice a șnecului. Pentru a asigura calitatea plastifierii și o presiune stabilă a topiturii extrudate, extruderul este echipat cu două orificii de evacuare conectate la un sistem de pompare în vid, care poate extrage eficient umezeala și oligomerii din materiale, eliminând necesitatea unui sistem complex de precristalizare/uscare și reducând costurile de investiții și de operare. Dozarea topiturii este realizată de o pompă cu angrenaje de înaltă precizie, care asigură o presiune stabilă matriței, depășește rezistența topiturii la trecerea prin filtru și asigură o grosime uniformă a peliculei. Țeava de topitură conectează extruderul, pompa de dozare, filtrul și matrița pentru a permite topiturii să curgă lin. În interiorul capătului țevii de topitură conectate la matriță, sunt instalate mai multe seturi de mixere statice. Când topitura curge, produce automat un efect de amestecare de diviziune-combinare-diviziune-combinare, realizând omogenizarea temperaturii topiturii.
Topitura de PET vâscoelastică care iese din matriță este răcită rapid sub temperatura de tranziție vitroasă pe o rolă de răcire care se rotește uniform, formând o foaie turnată vitroasă cu grosime uniformă. Principiul implică utilizarea unui generator de înaltă tensiune pentru a produce o tensiune continuă de câteva mii de volți, făcând ca firul electrodului și rola de răcire să acționeze ca poli negativ și respectiv pozitiv (cu rola de răcire legată la masă). În câmpul electrostatic de înaltă tensiune, foaia turnată dobândește sarcini statice opuse polarității rolei de răcire prin inducție electrostatică. Datorită atracției dintre sarcinile opuse, foaia aderă strâns la suprafața rolei de răcire, expulzând eficient aerul și permițând un transfer eficient de căldură.
Tabla groasă produsă de mașina de turnare intră în unitatea de întindere longitudinală pentru întinderea longitudinală în stare de elasticitate ridicată. Mașina de întindere longitudinală este compusă din role de preîncălzire, role de întindere, role de răcire, role de tensiune, role de presiune din cauciuc, tuburi de încălzire cu infraroșu, unități de încălzire și dispozitive de acționare. Există diverse moduri de întindere longitudinală, inclusiv în mod obișnuit întinderea într-un singur punct, precum și întinderea în mai multe puncte, cum ar fi întinderea în două sau trei puncte.
După întinderea longitudinală, pelicula intră în întinzătorul transversal, trecând prin preîncălzire, încadrare la întindere, fixare la căldură și răcire în secvență pentru a finaliza întinderea transversală.
În cele din urmă, pelicula întinsă biaxial intră în procesul de înfășurare și tăiere prin tracțiune. Acest proces este compus din mai multe role de ghidare prin tracțiune, role de răcire, role de aplatizare, role de tensiune, role de urmărire, dispozitive de tăiere a marginilor, calibre de grosime și mașini de tratament corona. După tăierea marginilor, măsurarea grosimii și tratamentul corona, pelicula este înfășurată, tăiată și devine un produs finit după ce trece inspecția.
