Биаксиално ориентирано фолио: Нов любим материал с отлични характеристики(1)
В обширната област на материалознанието, биаксиално ориентираните филми са се превърнали във фокус на внимание в много индустрии поради своите уникални свойства и широк спектър от приложения. Този тип филм, произведен чрез специфични процеси, демонстрира значителни предимства по отношение на механичните свойства, бариерните свойства, оптичните свойства и др., осигурявайки силна подкрепа за развитието на съвременната индустрия.
Двуосно разтягане: Принципи и предимства
Технологията за биаксиално разтягане се откроява сред методите за формиране на пластмасово фолио, като основният ѝ принцип е следният: Полимерната суровина се нагрява и разтопява от екструдер и се екструдира в дебел лист. Впоследствие, в подходящ температурен диапазон над температурата на стъкловиден преход и под точката на топене (т.е. във високоеластично състояние), с помощта на машина за надлъжно разтягане и машина за напречно разтягане, външни сили се прилагат последователно в надлъжна и напречна посока за операции по разтягане с определено кратно. Този процес насърчава ориентацията и подреденото подреждане на молекулните вериги или кристалните равнини в посока, успоредна на равнината на фолиото. Веднага след това се извършва термична обработка в опънато състояние, за да се фиксира ориентираната макромолекулна структура. Накрая, чрез охлаждане и последваща обработка, се приготвя биаксиално ориентираното фолио.
В сравнение с неразтегнатите фолиа, биаксиално ориентираните фолиа показват значително подобрени механични свойства, като якостта на опън достига 3-5 пъти по-висока от тази на неразтегнатите фолиа. В същото време, техните бариерни свойства са подобрени, намалявайки пропускливостта на газове и водни пари; оптичните свойства са оптимизирани, със значително подобрена прозрачност и повърхностен блясък; устойчивостта на топлина и студ е подобрена, а размерната стабилност е добра; равномерността на дебелината е по-добра, с по-малко отклонение в дебелината, и може да се постигне висока автоматизация и високоскоростно производство.
Производствен процес: Сложен и прецизен поток
Производствената линия за биаксиално ориентирани филми е като прецизен индустриален дракон, съставен от различно оборудване, образуващо непрекъсната производствена линия, включваща главно сушилни кули, екструдери, леярски машини, машини за надлъжно разтягане, машини за напречно разтягане, машини за навиване с тягово навиване и др.
Вземайки за пример производството на полиестерно фолио, първата стъпка е подготовката и смесването на съставките. Използват се определено количество силиций-съдържащи мастербач чипове и лъскави чипове. След смесване с дозиращ смесител, те влизат в следващия процес. Силициевите частици в силиций-съдържащите мастербач чипове се разпределят във фолиото, което може да увеличи микроскопичната грапавост на повърхността му, позволявайки задържането на малко количество въздух между фолиата по време на навиване, като по този начин ефективно предотвратяват слепването.
За хигроскопични полимери като PET, PA и PC, предварителната кристализация и сушене са задължителни преди двуосно разтягане. PET обикновено се обработва в пълнена кула с кристализационно легло, оборудвана с устройства за подготовка на сух въздух, включително въздушен компресор, молекулно-ситов обезвлажнител и нагревател. Предварителната кристализация и сушенето се провеждат при 150–170°C за приблизително 3,5–4 часа, като се гарантира, че съдържанието на влага в изсушените PET чипове се контролира на 30–50 ppm. Тази стъпка повишава точката на омекване на полимера, предотвратява залепването или агломерирането на частиците от смола по време на сушене и екструдиране на стопилка, като същевременно отстранява влагата, за да се избегне хидролиза или образуване на мехурчета в полимери на естерна основа по време на екструдиране на стопилка.
PET чиповете, преминали през кристализация и сушене, влизат в едношнеков екструдер, където се нагряват, стопяват и пластифицират под действието на уникалната структура на шнека. За да се осигури качество на пластификация и стабилно налягане на екструдираната стопилка, екструдерът е оборудван с два изпускателни отвора, свързани с вакуумна помпена система, която може ефективно да извлича влага и олигомери от материалите, елиминирайки необходимостта от сложна система за предварителна кристализация/сушене и намалявайки инвестиционните и експлоатационните разходи. Дозирането на стопилката се осъществява от високопрецизна зъбна помпа, която осигурява стабилно налягане към матрицата, преодолява съпротивлението на стопилката, преминаваща през филтъра, и осигурява равномерна дебелина на филма. Тръбата за стопилка свързва екструдера, дозиращата помпа, филтъра и матрицата, за да позволи на стопилката да тече гладко. В края на тръбата за стопилка, свързана с матрицата, са монтирани множество статични смесители. Когато стопилката тече, тя автоматично създава ефект на смесване от разделяне-комбинация-разделяне-комбинация, постигайки температурна хомогенизация на стопилката.
Вискоеластичната PET стопилка, излизаща от матрицата, се охлажда бързо под температурата на стъкловиден преход върху равномерно въртящ се охлаждащ вал, образувайки стъкловиден лят лист с еднаква дебелина. Принципът включва използването на генератор за високо напрежение за генериране на постоянно напрежение от няколко хиляди волта, което кара електродната тел и охлаждащия вал да действат съответно като отрицателен и положителен полюс (със заземен охлаждащ вал). Във високоволтовото електростатично поле отливаният лист придобива статични заряди, противоположни на полярността на охлаждащия вал чрез електростатична индукция. Поради привличането между противоположните заряди, листът прилепва плътно към повърхността на охлаждащия вал, като ефективно изтласква въздуха и позволява ефикасен топлопренос.
Дебелият лист, произведен от леярската машина, постъпва в агрегата за надлъжно разтягане за надлъжно разтягане във високоеластично състояние. Машината за надлъжно разтягане се състои от предварително нагряващи ролки, разтягащи ролки, охлаждащи ролки, опъващи ролки, гумени притискащи ролки, инфрачервени нагревателни тръби, нагревателни агрегати и задвижващи устройства. Съществуват различни режими на надлъжно разтягане, обикновено включващи едноточково разтягане, както и многоточково разтягане, като например двуточково или триточково разтягане.
След надлъжно разтягане, фолиото постъпва в напречния разтегател, преминавайки последователно през предварително нагряване, опъване, фиксиране на топлина и охлаждане, за да се завърши напречното разтягане.
Накрая, биаксиално разтегнатото фолио влиза в процеса на навиване и нарязване чрез тягово разтягане. Този процес се състои от множество водещи ролки за тягово разтягане, охлаждащи ролки, изравняващи ролки, опъващи ролки, насочващи ролки, устройства за оформяне на ръбове, дебеломери и машини за обработка с корона. След оформяне на ръбове, измерване на дебелината и обработка с корона, фолиото се навива, нарязва и след преминаване на проверка се превръща в готов продукт.
