Biaksialno orientirana folija: nov priljubljen material z odlično zmogljivostjo(1)

Na obsežnem področju znanosti o materialih so dvoosno orientirane folije zaradi svojih edinstvenih lastnosti in širokega spektra uporabe postale središče pozornosti v številnih panogah. Ta vrsta folije, izdelana s posebnimi postopki, kaže znatne prednosti v mehanskih lastnostih, pregradnih lastnostih, optičnih lastnostih itd., kar močno podpira razvoj sodobne industrije.

Dvoosno raztezanje: načela in prednosti

Med metodami oblikovanja plastičnih folij izstopa tehnologija dvoosnega raztezanja, katere osnovno načelo je naslednje: polimerna surovina se segreje in stopi v ekstruderju ter se ekstrudira v debelo folijo. Nato se v ustreznem temperaturnem območju nad temperaturo steklastega prehoda in pod tališčem (tj. v visoko elastičnem stanju) z uporabo vzdolžnega in prečnega razteznega stroja zaporedno v vzdolžni in prečni smeri izvajajo zunanje sile za raztezanje za določen večkratnik. Ta postopek spodbuja orientacijo in urejeno razporeditev molekularnih verig ali kristalnih ravnin v smeri, vzporedni z ravnino folije. Takoj zatem se v napetem stanju izvede toplotna obdelava, da se fiksira orientirana makromolekularna struktura. Na koncu se s hlajenjem in nadaljnjo obdelavo pripravi dvoosno orientirana folija.

V primerjavi z neraztegnjenimi folijami kažejo dvoosno orientirane folije bistveno izboljšane mehanske lastnosti, saj je natezna trdnost 3-5-krat večja kot pri neraztegnjenih folijah. Hkrati so izboljšane njihove pregradne lastnosti, kar zmanjšuje prepustnost za pline in vodno paro; optične lastnosti so optimizirane, z bistveno izboljšano prosojnostjo in površinskim sijajem; izboljšana je odpornost na vročino in mraz ter dobra dimenzijska stabilnost; enakomernost debeline je boljša, z manjšim odstopanjem debeline, dosežena pa je lahko visoka avtomatizacija in visoka hitrost proizvodnje.

Proizvodni proces: Kompleksen in natančen potek

Proizvodna linija za biaksialno orientirane folije je kot natančen industrijski zmaj, sestavljen iz različne opreme, ki tvori neprekinjeno proizvodno linijo, vključno s sušilnimi stolpi, ekstruderji, livarskimi stroji, stroji za vzdolžno raztezanje, stroji za prečno raztezanje, vlečnimi navijalnimi stroji itd.

Če za primer vzamemo proizvodnjo poliestrske folije, je prvi korak priprava in mešanje sestavin. Določena količina silicijevih delcev masterbatcha in svetlih delcev se uporabi skupaj. Po mešanju z dozirnim mešalnikom vstopijo v naslednji postopek. Delci silicijevega dioksida v silicijevih delcev masterbatcha se porazdelijo po foliji, kar lahko poveča mikroskopsko hrapavost površine folije in omogoči, da se med navijanjem med folijama zadrži majhna količina zraka, kar učinkovito preprečuje oprijem.

Za higroskopske polimere, kot so PET, PA in PC, sta pred dvoosnim raztezanjem obvezna predkristalizacija in sušenje. PET se običajno predeluje v polnjenem stolpu s kristalizacijsko posteljo, opremljenem z napravami za pripravo suhega zraka, vključno z zračnim kompresorjem, molekularnim sitom in grelnikom. Predkristalizacija in sušenje se izvajata pri 150–170 °C približno 3,5–4 ure, s čimer se zagotovi, da je vsebnost vlage v posušenih PET čipih nadzorovana na 30–50 ppm. Ta korak izboljša točko mehčišča polimera, preprečuje lepljenje ali aglomeracijo delcev smole med sušenjem in ekstruzijo taline, hkrati pa odstranjuje vlago, da se prepreči hidroliza ali nastanek mehurčkov v polimerih na osnovi estrov med ekstruzijo taline.

PET čipi, ki so bili podvrženi kristalizaciji in sušenju, vstopijo v enojni ekstruder, kjer se pod vplivom edinstvene strukture vijaka segrejejo, stopijo in plastificirajo. Za zagotovitev kakovosti plastifikacije in stabilnega tlaka ekstrudirane taline je ekstruder opremljen z dvema izpušnima odprtinama, povezanima z vakuumskim črpalnim sistemom, ki lahko učinkovito izloča vlago in oligomere iz materialov, s čimer odpravlja potrebo po kompleksnem sistemu predkristalizacije/sušenja ter zmanjšuje investicijske in obratovalne stroške. Doziranje taline izvaja visoko natančna zobniška črpalka, ki zagotavlja stabilen tlak v matrico, premaga upor taline, ki prehaja skozi filter, in zagotavlja enakomerno debelino filma. Cev za talino povezuje ekstruder, dozirno črpalko, filter in matrico, da omogoča nemoten pretok taline. Na koncu cevi za talino, ki je povezana z matrico, je nameščenih več statičnih mešalnikov. Ko talina teče skozi, samodejno ustvari mešalni učinek delitve-kombinacije-delitve-kombinacije, s čimer se doseže temperaturna homogenizacija taline.

Viskoelastična talina PET, ki izstopa iz matrice, se na enakomerno vrtečem se hladilnem valju hitro ohladi pod temperaturo steklastega prehoda, pri čemer se tvori steklena lita plošča z enakomerno debelino. Načelo vključuje uporabo visokonapetostnega generatorja za ustvarjanje enosmerne napetosti več tisoč voltov, zaradi česar elektrodna žica in hladilni valj delujeta kot negativni oziroma pozitivni pol (pri ozemljenem hladilnem valju). V visokonapetostnem elektrostatičnem polju lita plošča zaradi elektrostatične indukcije pridobi statične naboje, ki so nasprotni polarnosti hladilnega valja. Zaradi privlačnosti med nasprotnima nabojema se plošča tesno oprime površine hladilnega valja, kar učinkovito izriva zrak in omogoča učinkovit prenos toplote.

Debela pločevina, ki jo proizvaja livarski stroj, vstopi v enoto za vzdolžno raztezanje, kjer se v visoko elastičnem stanju vzdolžno razteza. Stroj za vzdolžno raztezanje je sestavljen iz predgrelnih valjev, razteznih valjev, hladilnih valjev, napenjalnih valjev, gumijastih pritisnih valjev, infrardečih grelnih cevi, grelnih enot in pogonskih naprav. Obstajajo različni načini vzdolžnega raztezanja, običajno vključno z enotočkovnim raztezanjem, pa tudi z večtočkovnim raztezanjem, kot je dvotočkovno ali tritočkovno raztezanje.

Po vzdolžnem raztezanju folija vstopi v prečni raztezalnik, kjer se zaporedoma segreje, napne, segreje in ohladi, da se prečno raztezanje zaključi.

Končno dvoosno raztegnjena folija vstopi v postopek navijanja in rezanja. Ta postopek je sestavljen iz več vodilnih valjev za vlečno navijanje, hladilnih valjev, sploščevalnih valjev, napenjalnih valjev, sledilnih valjev, naprav za obrezovanje robov, merilnikov debeline in strojev za koronsko obdelavo. Po obrezovanju robov, merjenju debeline in koronski obdelavi se folija navije, razreže in po uspešno opravljenem pregledu postane končni izdelek.