Ratkaise viisi yleistä ongelmaa kalvopuhalluskoekstruusiossa

1. vaahdon epästabiilisuus: Termi kuplan epästabiilisuus sisältää monia erilaisia ​​ekstrudoitujen kuplien stabiilisuuteen liittyviä ongelmia. Tärkeimmät ongelmat ovat kuplan repeäminen, jännityskovettuminen, huurteen epävakaus ja kuplien lepatus.
Kuplan repeämä: Kun muotista poistuva sula materiaali venyy liikaa, mikä johtaa kuplarakenteen repeytymiseen, kupla repeytyy. Tämä tapahtuu, kun ekstrudoidun materiaalin sulalujuus ei ole riittävä valitun purskeussuhteen (BUR) saavuttamiseksi. Tämän ongelman välttämiseksi hartsin valintaa voidaan muuttaa lisäämällä kalvorakenteeseen materiaaleja, joilla on korkeampi sulalujuus yleisen sulalujuuden parantamiseksi. Esimerkiksi pientiheyspolyeteeniä (LDPE) sisällytetään lineaariseen matalatiheyksiseen polyeteenikalvoon (LLDPE) sen kokonaissulamislujuuden lisäämiseksi.
Jännityskarkaisu: Kun sulaa polymeeriä venytetään nopeasti konesuunnassa (MD) ja siten kovettuu, tapahtuu jännityskarkaisua. Tämä aiheuttaa vaihteluita kuplan sisäisessä paineessa ja kuplan leveydessä. Tämä ongelma voidaan estää vähentämällä nostoprosenttia. Toinen ratkaisu on muuttaa hartsin valintaa kalvon yleisen vetoviskositeetin vähentämiseksi, jolloin kalvo voi venyä enemmän MD:ssä ilman jännityskovettumista.
Epävakaa huurreviiva: vakaassa prosessissa huurreviiva pysyy vakiokorkeudella muottia korkeammalla, ja sitä ohjaavat jäähdytysnopeus, muotin läpimeno ja kalvon paksuuden tasaisuus. Kun prosessi muuttuu epävakaaksi, myös routaviivan asema muuttuu epävakaaksi. Yksi syy tähän epävakauteen on suulakepuristuksen epätasainen lämpötilajakauma.
Sulalämpötilan muutos voi johtua valitun hartsin ruuvin väärästä suunnittelusta, ruuvin kulumisesta tai lämmittimestä tai lämpöparin viasta. Ennen yhdistämistä jokaisen virtauksen sulamislämpötila tulee mitata, jotta voidaan määrittää, mikä sulakerros on lämpötilan muutoksen lähde. Asennuksen jälkeen irrota ruuvi ja tarkista polymeerin hajoaminen ja ruuvin kuluminen. Myös kaikkien lämmittimien ja lämpöparien toiminta on tarkastettava.
Toinen yleinen syy epävakaalle huurreviivalle on homeen tukkeutuminen. Epätasainen muotin nielevä materiaali voi johtua hajoavien materiaalien kerääntymisestä muottiin. Tämän tilanteen välttämiseksi muotti on tarkastettava säännöllisesti ja materiaalin kerääntyminen on suoritettava tarvittaessa.
Vaahdon lepatus: vaahdon lepatus alkaa huurreviivan alapuolelta ja näkyy lineaarisena merkkinä kuplan pinnalla poikittaissuunnassa (Td). Tämä siiven muoto johtuu ilmarenkaan suuresta ilmannopeudesta. Puhaltimen nopeuden vähentäminen tai ilmarenkaan osien säätäminen vähentämään ilmavirtausta kuplan pintaa pitkin estää kuplien lepatuksen. Ilmavirran vähentäminen kuitenkin heikentää ilmarenkaan jäähdytystehoa ja saa sitten huurreviivan ajautumaan pois muotista, mikä aiheuttaa uusia ongelmia. Tämän tilanteen välttämiseksi hartsin valinta voidaan optimoida vähentämään suulakepuristuksen yleistä sulaviskositeettia ja alentamaan yleistä sulamislämpötilaa.
2. Indeksin muutos: Kalvon puhalluskoekstruusiossa on väistämätöntä, että TD:ssä on tietty instrumentin muutos. Esimerkki instrumenttiprofiilista, jossa on kalvo, jonka paineastevaihtelu on alhainen, näkyy kuvassa 2. 1A. Jos kuitenkin käsittelyn aikana alkaa ilmetä odottamattomia ongelmia, instrumentin vaihtumisaste voi lisääntyä. On olemassa joitakin erilaisia ​​ongelmia, jotka voivat johtaa spesifikaatiomuutosten lisääntymiseen, ja ongelman syy selviää tarkastamalla vaahtomuovin instrumentin profiilin muoto.
Epätasainen ilmarenkaan jäähdytys: huono tai epätasainen ilmavirtaus ilmarenkaasta johtaa epätasaiseen kalvon jäähdytykseen ja vaikuttaa kalvon painehäviösuhteeseen. Tämä saattaa aiheuttaa joidenkin kalvojen venymisen enemmän kuin toisten, mikä voi johtaa mittauspoikkeamiin. Tämän ongelman välttämiseksi ilmarenkaan ilmakanava on tarkastettava ja puhdistettava säännöllisesti mahdollisten epäpuhtauksien poistamiseksi, jotka voivat aiheuttaa ilmavirran häiriöitä. Ilmarengas tulee myös tarkistaa sen varmistamiseksi, että se on oikein muotin keskellä.
Epätasainen sulamislämpötila: Epätasainen sulamislämpötila johtaa muutoksiin kuplien jäähdytysnopeudessa ja muotin läpijuoksussa. Ilmeinen merkki epätasaisesta sulamislämpötilasta on sinimuotoinen profiili. Tämän sinimuotoisen vaihtelun muodostuminen liittyy epätasaisen sulamislämpötilan omaavien materiaalien virtaukseen muotin läpi, jota kutsutaan porttilinjaksi. Kuten aiemmin mainittiin, sulatteen lämpötilan muutos voi johtua väärästä ruuvin suunnittelusta tai kulumisesta.
3. Rajapinnan epävakaus: Termi rajapinnan epävakaus viittaa epävakauteen kahden kerroksen rajapinnassa. Rajapinnan vakaus riippuu sellaisista tekijöistä kuin materiaalin ominaisuudet, prosessiolosuhteet ja laitteiden suunnitteluominaisuudet. On olemassa kolme tunnettua rajapintojen epästabiiliuden tyyppiä, joita voi esiintyä kalvonpuhaltimen koekstruusion aikana.
Käänteisiin on tunnettuja syitä. Ensimmäinen on ero leikkausviskositeetissa materiaalien välillä, jotka tuottavat rajapinnan. Jos materiaalilla on merkittävästi erilainen leikkausviskositeetti, jokainen kerros kokee erilaiset leikkausnopeudet käytetyn leikkausjännityksen alaisena, mikä johtaa sik-sak-muodonmuutokseen. Tätä voidaan lieventää valitsemalla materiaalit, joilla on samanlainen leikkausviskositeetti (jos mahdollista) rajapinnan luomiseksi.
Toinen syy on kerrosten väärä suhde. Jos valittu kerrossuhde tekee rajapinnan liian lähelle muotin seinämää, liiallinen leikkausjännitys laukaisee muodonmuutoksen. Tämän estämiseksi voidaan lisätä ulkokerroksen paksuutta, pitää rajapinta poissa seinästä ja vähentää siihen kohdistuvaa leikkausjännitystä.
Kolmas syy on väärä muotin suunnittelu. Muotia suunniteltaessa on tärkeää optimoida nestekanava oikein yhtenäisen nopeusprofiilin luomiseksi koko muotiin. Virheellinen muotin suunnittelu voi johtaa korkeiden leikkauspisteiden muodostumiseen ja epätasaisiin nopeusprofiileihin, mikä voi johtaa tällaiseen epävakauteen.
Aaltorajapinnan epästabiilisuus: Tämän epästabiilisuuden muodon aiheuttaa epätasainen venymämuodonmuutos kahden materiaalin rajapinnassa, mikä johtaa aaltoileviin kuvioihin, jotka muodostuvat kuplan pintaa pitkin, koska se puristetaan muotista. Kuva tästä epävakaudesta on nähtävissä kuvassa 3. On havaittu, että tämän epävakauden aiheuttava venymämuodonmuutos johtuu kahdesta tunnetusta lähteestä. Ensimmäinen liittyy väärään kerrossuhteeseen. Jos jokin rakenteen komposiittikerroksista on liian ohut, se kokee enemmän kiihtyvyyttä muotin sulamiskohdassa, mikä tuottaa suuremman venymän muodonmuutosnopeuden kerrokseen. Kerrossuhdetta tulisi säätää, jotta yhtenäisempi nopeuskäyrä voi muodostaa liitoskohdan myötävirtaan.
Toinen lähde on rajapinnan luovien materiaalien venymäviskositeettien ero. Kaksi materiaalia, joilla on erilainen venymävoima ja erilainen venymäviskositeetti, deformoituvat eri nopeuksilla. Jos mahdollista, materiaalit, joilla on samanlaiset laajennusominaisuudet, tulisi valita käyttöliittymän luomiseksi.
Epävakaa aktiivinen rajapinta: reaktiivinen rajapinta voidaan muodostaa monikerroksisen rakenteen koekstruusioprosessissa, joka koostuu polaarisesta estävästä hartsista ja liitoskerroksesta. Sulkuhartsi tavallisesti koekstrudoidaan polyolefiinihartsikerroksen kanssa. Nämä rakenteet tarvitsevat yleensä yhdistävän kerroksen niiden välisen tarttuvuuden parantamiseksi. Liitoskerros on polymeeri, joka koostuu polaarisista ja ei-polaarisista pääteryhmistä. Joskus voi tapahtua tarpeetonta kemiallista reaktiota yhdistävän kerroksen polaarisen päätyryhmän ja polaarisen estohartsin välillä, jolloin muodostuu epävakaa rajapinta. Näiden reaktioiden tuloksena on heikentynyt optinen kirkkaus ja kalvon rakeisempi ulkonäkö.

4. geeli: Termiä geeli käytetään yleensä viittaamaan mihin tahansa pieneen virheeseen, joka aiheuttaa optista muodonmuutosta lopullisessa kalvossa. Geelit ovat ongelmallisia, koska ne eivät ainoastaan ​​aiheuta optista vääristymistä, vaan myös heikentävät kalvon mekaanisia ominaisuuksia. Geeli voidaan jakaa kolmeen pääluokkaan: sulamattomat hartsit, hajoavat materiaalit ja vieraat epäpuhtaudet.
Liikkumaton hartsi: Huokoton hartsi on yleinen geelityyppi, jota havaitaan yleisesti korkealla ekstruuderin suorituskyvyllä. Ne ovat seurausta epätasaisesta sulamisesta, joka johtuu ekstruuderin alhaisesta leikkausvoimasta. Varmistaaksesi, että geeli on sekoittumaton hartsi, kuumenna geeli sulamislämpötilansa yläpuolelle ja jäähdytä se sitten takaisin. Jos geeli ei ilmesty uudelleen jäähdytyksen jälkeen, se on sekoittumaton hartsi. Jos kalvossa on sekoittumatonta hartsia, suulakepuristimen ruuvi tulee tarkistaa ja suunnitella uudelleen pienen leikkauksen aiheuttamien vyöhykkeiden minimoimiseksi.
Hajoanut materiaali: Jos polymeeri altistuu suurelle energialle pitkän aikaa, materiaali voi hajota ekstruusion aikana. Nämä olosuhteet johtavat voimakkaasti hapettuneiden tai silloitettujen materiaalien muodostumiseen, jotka muodostavat geeliä kalvossa. Yleensä näitä geeliä ei ole heti käynnistyksen jälkeen. Kun hajoaneet polymeerit kerääntyvät hajoamisprosessissa, ne ilmestyvät kalvolle.
Voimakkaasti hapettuneessa geelissä näkyy hauraita mustia täpliä ja se voidaan tunnistaa fluoresenssilla ultraviolettivalossa. Kuvio 5 esittää kuvaa voimakkaasti hapettuneesta geelistä polarisoidussa valossa ja kuvaa geelin fluoresenssista UV-valossa. Silloitettu geeli näyttää tummanruskealta ja koostuu hapettuneista materiaaleista. Hapettumisaste on kuitenkin liian alhainen aiheuttamaan fluoresenssia UV-valossa.
Silloitettua geeliä pidetään joskus erehtyvänä erittäin kietoutuneina hartseina. Voit erottaa nämä kaksi kuumentamalla geelin sen sulamislämpötilaa korkeampaan lämpötilaan, kohdistamalla siihen painetta sen rikkomiseksi ja antamalla sen sitten jäähtyä. Jos geelimäinen muoto ilmaantuu uudelleen jäähtymisen jälkeen, materiaali on ennemmin silloitettu kuin vahvasti sotkeutunut. Hajoavien materiaalien lähteen määrittämiseksi suulakepuristimen ruuvi tulee irrottaa käytön jälkeen ilman puhdistamista. Kun hajoamisen lähde on määritetty, ruuvin rakenne voidaan optimoida tällä alueella pysähtymisen ja pienen leikkausvoiman minimoimiseksi.
Vieraat epäpuhtaudet: Toisinaan vieraita epäpuhtauksia voi päästä prosessiin. Vieraat epäpuhtaudet pääsevät yleensä ekstruuderiin suppilon kautta, joka voi siirtyä vaatekuidusta vieraaseen polymeerihartsiin. Jos geelin sulamislämpötila eroaa merkittävästi raakahartsin sulamislämpötilasta tai sen muoto on hyvin epäsäännöllinen (kuten kuitu), kyseessä voi olla vierasainekontaminaatio. Näiden geelien välttämiseksi suppilo tulee aina puhdistaa kunnolla ja alkuperäinen raaka-ainesäiliö on suljettava, jotta vieraat aineet eivät pääse sekoittumaan.
5. Käpristyminen: kalvon käpristyminen on vika, joka havaitaan monikerroksisessa rakenteessa, joka koostuu materiaaleista, joiden kiteisyys on erilainen. Tämä vika muodostuu sulan kalvon jäähdytysprosessin aikana ja saa kalvon käpristymään itsestään. Kalvon käpristyminen liittyy kahteen ongelmaan: materiaalin ominaisuuksien (eli sulamispisteen ja kiteisyyden) eroon ja väärään kerrosten järjestelyyn.
Yleinen esimerkki kalvon käpristymisestä on esitetty kuvassa 6, jossa on kolmikerroksinen kalvo, joka koostuu polyeteenistä (PE), nailonista (PA) ja liitoskerroksesta. Kun monikerroksinen kalvo lähtee muotista, kaikki kerrokset sulavat ja kalvo alkaa jäähtyä. Kun se jäähtyy, nailonkerros kiteytyy ja muuttuu kovaksi, kun taas PE-kerros kutistuu, koska se on edelleen sulaa. Kun lämpötila laskee alle polyeteenin sulamislämpötilan, se alkaa myös kovettua. Tällä hetkellä nailon on kuitenkin kiteytynyt, eikä sitä voida kutistaa enempää, mikä johtaa PE:n käpristymiseen jähmettymisen aikana.
Menetelmä kalvon käpristymisen estämiseksi on kalvon nopea jäähdyttäminen kiteytymisen estämiseksi. Sen sijaan, että käytettäisiin ilmaa kalvon jäähdyttämiseen, kalvo voidaan suulakepuristaa suoraan vesihauteeseen nopeaa jäähdytystä varten. Tämä mahdollistaa erilaisten kiteytysnopeuksien omaavien materiaalien koekstruusion näyttämättä kiharaa kalvoa. Toinen mahdollinen ratkaisu on optimoida monikerroksisten kalvojen rakenne.