Vytláčanie vyfukovaním polyetylénovej fólie

 

Polyetylénová (PE) fólia je najrozšírenejšia a najpoužívanejšia paleta plastových fólií. Je netoxický a bez zápachu a vyznačuje sa vysokou pevnosťou a húževnatosťou spolu s vynikajúcou odolnosťou proti vlhkosti a vode, dobrou otvárateľnosťou (antiblokovanie) a nízkymi teplotami, pričom si zachováva určitú úroveň priehľadnosti. Jeho tepelná zvariteľnosť je vynikajúca, s relatívne nízkou teplotou zvaru okolo 100 stupňov, čo umožňuje pohodlné zhotovenie vrecúšok elektrickým ohrevom. PE fólia sa vyrába priamo extrúznym vyfukovaním z peliet polyetylénovej živice a vo všeobecnosti nevyžaduje žiadne prísady; zafarbenie možno dosiahnuť začlenením predzmesi. Polyetylénové živice pre vyfukované fólie zahŕňajú polyetylén s nízkou hustotou (LDPE), lineárny polyetylén s nízkou hustotou (LLDPE) a polyetylén s vysokou hustotou (HDPE).

 

1) Poľnohospodársky skleníkový film

Poľnohospodárska skleníková fólia je fólia so širokou šírkou vyfukovaná z LDPE alebo zo zmesí LDPE s LLDPE, zvyčajne procesom vyfukovania nahor s plochým a plochým odberom. Layflat šírka pokrýva široký rozsah (menej ako 1000 mm alebo väčší alebo rovný 5000 mm). Typická hrúbka je 0,03–0,14 mm, pevnosť v ťahu väčšia alebo rovná 12 MPa a predĺženie pri pretrhnutí väčšie alebo rovné 300 %. Tieto fólie sú odolné voči dažďu, priepustné pre svetlo a teplo a umožňujú celoročné pestovanie zeleniny a ovocia v skleníkových konštrukciách. Podľa agronomických požiadaviek medzi hlavné funkčné podtypy patria:

• Vystužený skleníkový film: Pripravený pridaním viac ako 25 % hmotn. LLDPE do LDPE. Pevnosť v ťahu sa môže zvýšiť na približne 20 MPa a predĺženie pri pretrhnutí väčšie alebo rovné 400 %. Ak je fólia vyfukovaná výlučne z LLDPE, pevnosť sa ďalej zvýši so zlepšenou odolnosťou proti prepichnutiu a hladším povrchom; Hrúbka filmu môže byť znížená o 20-30%.

• Dlhodobá skleníková fólia: Bežná skleníková fólia zvyčajne vydrží 0,5 – 1 rok. Triedy s dlhou životnosťou predlžujú životnosť minimálne dvojnásobne na 2–3 roky. Tie sa získajú pridaním 0,3 až 0,5 hmotnostných dielov stabilizátora svetla a 0,1 až 0,3 hmotnostných dielov antioxidantu k LDPE; povrch LDPE sa najskôr navlhčí bielym olejom, potom sa premieša a vyfúkne do filmu.

• Skleníková fólia proti odkvapkávaniu: Navrhnutá tak, aby sa na povrchu fólie netvorila žiadna hmla alebo kvapky, čím sa zlepšuje priepustnosť svetla a podporuje rast plodín. Pridaním vhodnej povrchovo aktívnej látky alebo predzmesi proti kvapkaniu sa zvyšuje afinita filmu k vode. Početné malé kvapôčky sa spájajú do väčších, ktoré stekajú pozdĺž steny fólie na zem, čím sa eliminuje vnútorné zahmlievanie, zlepšuje sa priehľadnosť a kvapôčky nepadajú priamo na plodiny.

2) Poľnohospodársky mulčovací film

Poľnohospodárska mulčovacia fólia sa vzťahuje na pôdopokryvnú fóliu. Je to veľmi tenká LDPE fólia vyrobená vyfukovaním, s hrúbkou 0,008 – 0,014 mm a šírkou 600 – 1000 mm. Transparentný, bezfarebný mulč sa používa hlavne ako fólia na pestovanie sadeníc a na krytie plodín na podporu skorej zrelosti, zvýšenie výnosov a kontrolu škodcov; vo všeobecnosti sa vyrába metódou nahor vyfukovanej fólie. Funkčná mulčovacia fólia sa vyrába začlenením 3–5 % hmotn. farbív do PE, čím sa získajú červené, žlté, modré, šedé, čierne a iné farby. Rôzne plodiny tak dostávajú špecifické spektrálne pásy, ktoré potrebujú, dosahujúc skoršiu zrelosť a vyšší výnos, potlačenie škodcov a inhibíciu buriny.

3) Baliaca fólia

PE obalová fólia sa delí na ľahké a ťažké typy.

• Ľahká baliaca fólia: Vyrobená z LDPE a používaná hlavne na balenie potravín, pečiva, cukroviniek, zeleniny, ovocia, liečiv, textílií, predmetov dennej potreby, odevov a podobných produktov. Aby vyhovovali automatizovaným baliacim linkám, zvyčajne sa pridávajú malé množstvá klzných činidiel alebo antistatických činidiel. Vo výrobe sa najčastejšie používa proces vyfukovania smerom nahor alebo plochého vyfukovania. Layflat šírka pokrýva široký rozsah (menej alebo rovnajúcej sa 70 mm alebo väčšej alebo rovnajúcej sa 1000 mm). Hrúbka je 0,02–0,20 mm a pevnosť v ťahu väčšia alebo rovná 10 MPa.

• HDPE tričká (nákupné) tašky a tašky na odevy: Široko používané a prevažne vyrábané procesom fúkania smerom nahor. Šírka položenej plochy je 70–1000 mm, hrúbka 0,007–0,10 mm a pevnosť v ťahu väčšia alebo rovná 25 MPa.

• Ťažká baliaca fólia: Vyrobená procesom vyfukovania smerom nahor z LDPE s vyššou molekulovou hmotnosťou. Typická hrúbka je 0,2 – 0,35 mm, pričom každé vrecko dokáže pojať 20 – 30 kg obsahu. Aplikácie zahŕňajú balenie poľnohospodárskych produktov, chemických surovín, hnojív, pesticídov, potravín, cukru, soli, liečiv a textílií.

LDPE živice pre vyfukovanú fóliu vykazujú relatívne široký rozsah rýchlosti toku taveniny (MFR) 0,5 – 7 g/10 min a vyberajú sa podľa zamýšľaného použitia fólie (pozri tabuľku 1‑1). LLDPE živice pre vyfukovanú fóliu majú typicky MFR 1–2 g/10 min. Vyfukované fólie z HDPE majú MFR 0,2–1 g/10 min. HDPE má vyššiu teplotu topenia a v rozsahu zmien šmykovej rýchlosti vysokú viskozitu; vďaka svojej lineárnej molekulárnej štruktúre vykazuje silnú orientáciu indukovanú prúdením.

Tabuľka 1‑1 Výber LDPE živíc pre fólie

Filmový stupeň	Živica MFR (g/10 min)
Ľahká baliaca fólia	2–4
Vysoko priehľadná fólia	5–7
Poľnohospodárska mulčovacia fólia	4–7
Skleníkový film	1.5–4.5
Teplom zmrštiteľná fólia	2–5
Baliaca fólia pre veľké zaťaženie	0.25–0.5

 

 

1) Extrudér

Bežná LDPE fólia so šírkou väčšou alebo rovnou 300 mm sa zvyčajne vyrába procesom vyfukovania fólie smerom nahor s plochým odberom. Odporúčaný priemer skrutky sa pohybuje od 45 do 150 mm. Pre plošné šírky väčšie ako 1 m je možné použiť dva jednozávitovkové extrudéry na koextrúziu širokej fólie. Skrutka L/D je 20–30 s kompresným pomerom 3–3,5 a uprednostňuje sa progresívna skrutka (s kužeľovým kanálom).

Pre HDPE fóliu sú vhodné extrudéry menších rozmerov, so závitovkou L/D 16–25. Konštrukcie skrutiek zvyčajne obsahujú vyhradenú sekciu strihania a sekciu miešania.

2) Die Head

LDPE fólia bežne používa prstencové matrice so špirálovým tŕňom alebo pavúkom s priemerom matrice 100–1000 mm. Ak sa vyžaduje vynikajúca rovnomernosť hrúbky, odporúča sa rotačná matrica. Používajú sa procesy fúkania smerom nahor aj ploché.

HDPE fólia zvyčajne používa matricu so špirálovým jadrom. Je potrebné venovať pozornosť návrhu prietokového kanála, špirálovej geometrii a rozmerom okraja matrice, aby sa zabránilo nadmerným šmykovým rýchlostiam, ktoré môžu spôsobiť lom taveniny. Kvôli týmto tvarovacím charakteristikám sú matrice z HDPE fólie relatívne malé, zvyčajne majú priemer 30 až 200 mm.

3) Chladenie

Používa sa predovšetkým vzduchové kruhové chladenie. Typický tlak dúchadla je 4000–8000 Pa s prietokom vzduchu 15–75 m³/min.

 

1) Teplota vytláčania

Teplota vytláčania je určená predovšetkým rýchlosťou toku taveniny PE živice – čím vyššia je MFR, tým nižšia je požadovaná teplota. Od prívodného otvoru k sitovému bloku (lámacia doska) sa teploty valca postupne zvyšujú tak, aby teplota hlavy matrice bola približne rovnaká alebo o 10–20 stupňov nižšia ako teplota na hrote skrutky. To podporuje stabilnú hrubú predlisku a lepšiu priehľadnosť filmu. Typické teploty extrúzie pre PE fólie sú uvedené v tabuľke 2‑1.

Tabuľka 2‑1 Teploty vytláčania pre polyetylénové fólie (stupeň)

Filmový stupeň	Sudová zóna 1	Sudová zóna 2	Sudová zóna 3	Adaptér	Zomrieť
LDPE – Ľahká baliaca fólia	120–140	130–140	140–160	150–160	160–170
LDPE – skleníkový film	150–170	160–180	170–180	180–190	170–180
LDPE – obalová fólia pre vysoké zaťaženie	180–200	170–180	180–190	190–200	180–190
LLDPE fólia	160–180	180–200	200–220	200–220	220–230
HDPE fólia	200–220	220–240	240–260	250–260	240–250

2) Die Gap

Medzera zápustky sa líši podľa typu živice; reprezentatívne rozsahy sú uvedené v tabuľke 2‑2. Keď sa MFR živice zvyšuje, volí sa menšia medzera matrice; ako sa cieľová hrúbka filmu zvyšuje, používa sa väčšia medzera. Napríklad pre LDPE fóliu pre veľké zaťaženie (nižšia MFR a hrubšia hrúbka) je zvolená medzera matrice asi 1,0 mm; pre LDPE fóliu pre ľahké zaťaženie (vyššia MFR a tenšia hrúbka) je medzera matrice typicky 0,5–0,6 mm. Pretože viskozita taveniny LLDPE je vyššia a relatívne necitlivá na zmeny šmykovej rýchlosti, jeho vytláčacia teplota je vyššia a medzera v matrici je podstatne väčšia ako pri LDPE; inak sa môže objaviť drsný povrch "žraločej kože". HDPE fúkané filmové živice majú relatívne nízku MFR, takže medzera v matrici je vo všeobecnosti o niečo väčšia ako pri LDPE.

Tabuľka 2‑2 Typické rozsahy medzier medzi okrajmi (mm)

Typ filmu	Medzera matrice (mm)
LDPE	0.5–1.0
LLDPE	1.5–2.5
HDPE	1.2–1.5

3) Blow-Up Ratio (BUR)

Po výstupe z prstencovej matrice sa hrubý predlisek nafúkne stlačeným vzduchom, čím sa zväčší jeho priemer, zníži sa jeho hrúbka a dôjde k priečnemu ťahu. Typický pomer nafukovania je 2–5. Ak je BUR príliš vysoký, bublina sa bude chvieť, tvar bubliny sa stane nestabilným, rovnomernosť hrúbky sa zhorší a film je náchylný na zlomenie. Keď sa BUR zvyšuje, zvyšuje sa pevnosť fólie v priečnom ťahu, odolnosť proti roztrhnutiu a rázová húževnatosť, ale priehľadnosť a lesk sa znižujú a pevnosť v pozdĺžnom ťahu má tendenciu klesať. Reprezentatívne BUR pre PE fólie sú uvedené v tabuľke 2‑3.

Tabuľka 2‑3 Reprezentatívne pomery nafúknutia pre PE fólie

Typ filmu	Typický BUR
LDPE	1.5–3.5
LLDPE	1.5–2.0
HDPE	3.2–6.0

4) Pomer kreslenia (v smere stroja)

Po opustení matrice je predliatok vedený k odťahovacím valcom a podrobený pozdĺžnemu ťahaniu. Rýchlosť vyťahovacej linky je vo všeobecnosti 3–5-násobok rýchlosti vytláčania taveniny (výstupnej) rýchlosti, čo prináša 3–5× roztiahnutie v smere stroja a výrazné zvýšenie pevnosti v pozdĺžnom ťahu. To prospieva vakovým aplikáciám, kde prevláda pozdĺžne zaťaženie.