LT6761B - A method for manufacturing of ldpe film from post consumer recycled ldpe waste material - Google Patents
A method for manufacturing of ldpe film from post consumer recycled ldpe waste material Download PDFInfo
- Publication number
- LT6761B LT6761B LT2019539A LT2019539A LT6761B LT 6761 B LT6761 B LT 6761B LT 2019539 A LT2019539 A LT 2019539A LT 2019539 A LT2019539 A LT 2019539A LT 6761 B LT6761 B LT 6761B
- Authority
- LT
- Lithuania
- Prior art keywords
- film
- ldpe
- melt
- head
- extruder
- Prior art date
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 64
- 239000002699 waste material Substances 0.000 title claims abstract description 15
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title abstract description 15
- VGGSQFUCUMXWEO-UHFFFAOYSA-N Ethene Chemical compound C=C VGGSQFUCUMXWEO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 49
- 229920001684 low density polyethylene Polymers 0.000 claims abstract description 49
- 239000004702 low-density polyethylene Substances 0.000 claims abstract description 49
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 claims abstract description 42
- 230000008569 process Effects 0.000 claims abstract description 39
- 238000001125 extrusion Methods 0.000 claims abstract description 34
- 239000000155 melt Substances 0.000 claims abstract description 23
- 238000002156 mixing Methods 0.000 claims abstract description 23
- 239000000463 material Substances 0.000 claims abstract description 20
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims abstract description 17
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims abstract description 17
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims abstract description 15
- 238000001914 filtration Methods 0.000 claims abstract description 14
- 238000005406 washing Methods 0.000 claims abstract description 12
- 239000008187 granular material Substances 0.000 claims abstract description 9
- 238000000265 homogenisation Methods 0.000 claims abstract description 9
- 239000011888 foil Substances 0.000 claims abstract description 6
- 230000006835 compression Effects 0.000 claims description 30
- 238000007906 compression Methods 0.000 claims description 30
- 239000002904 solvent Substances 0.000 claims description 12
- 229920003023 plastic Polymers 0.000 claims description 11
- 239000004033 plastic Substances 0.000 claims description 11
- 239000000654 additive Substances 0.000 claims description 7
- 238000007639 printing Methods 0.000 claims description 6
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims description 4
- 230000004888 barrier function Effects 0.000 claims description 3
- 239000002245 particle Substances 0.000 claims description 3
- 238000000227 grinding Methods 0.000 claims description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 claims description 2
- FGUUSXIOTUKUDN-IBGZPJMESA-N C1(=CC=CC=C1)N1C2=C(NC([C@H](C1)NC=1OC(=NN=1)C1=CC=CC=C1)=O)C=CC=C2 Chemical compound C1(=CC=CC=C1)N1C2=C(NC([C@H](C1)NC=1OC(=NN=1)C1=CC=CC=C1)=O)C=CC=C2 FGUUSXIOTUKUDN-IBGZPJMESA-N 0.000 claims 3
- 239000012634 fragment Substances 0.000 claims 2
- GNFTZDOKVXKIBK-UHFFFAOYSA-N 3-(2-methoxyethoxy)benzohydrazide Chemical compound COCCOC1=CC=CC(C(=O)NN)=C1 GNFTZDOKVXKIBK-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 1
- 238000002844 melting Methods 0.000 abstract description 15
- 230000008018 melting Effects 0.000 abstract description 15
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 abstract description 11
- 239000013502 plastic waste Substances 0.000 abstract description 8
- 239000002994 raw material Substances 0.000 abstract description 5
- 239000003086 colorant Substances 0.000 abstract description 2
- 239000013589 supplement Substances 0.000 abstract description 2
- 230000001172 regenerating effect Effects 0.000 abstract 1
- 229920006302 stretch film Polymers 0.000 abstract 1
- 239000010408 film Substances 0.000 description 143
- 239000000047 product Substances 0.000 description 18
- 238000004064 recycling Methods 0.000 description 12
- 239000011347 resin Substances 0.000 description 11
- 229920005989 resin Polymers 0.000 description 11
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 10
- -1 polyethylene Polymers 0.000 description 10
- 239000004698 Polyethylene Substances 0.000 description 8
- 229920000573 polyethylene Polymers 0.000 description 8
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 description 7
- 239000010813 municipal solid waste Substances 0.000 description 7
- 239000000976 ink Substances 0.000 description 6
- 241000251730 Chondrichthyes Species 0.000 description 5
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 5
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 4
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 4
- 238000005520 cutting process Methods 0.000 description 4
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 4
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 4
- 239000012467 final product Substances 0.000 description 4
- 230000003993 interaction Effects 0.000 description 4
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 4
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 3
- 238000007664 blowing Methods 0.000 description 3
- 239000000356 contaminant Substances 0.000 description 3
- 238000011109 contamination Methods 0.000 description 3
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 3
- 238000013461 design Methods 0.000 description 3
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 3
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 3
- 238000005469 granulation Methods 0.000 description 3
- 230000003179 granulation Effects 0.000 description 3
- 229920000092 linear low density polyethylene Polymers 0.000 description 3
- 239000004707 linear low-density polyethylene Substances 0.000 description 3
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 3
- 238000004806 packaging method and process Methods 0.000 description 3
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 3
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 3
- 230000003746 surface roughness Effects 0.000 description 3
- 238000004804 winding Methods 0.000 description 3
- 230000037303 wrinkles Effects 0.000 description 3
- 229910000760 Hardened steel Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000005299 abrasion Methods 0.000 description 2
- 230000008859 change Effects 0.000 description 2
- 238000000354 decomposition reaction Methods 0.000 description 2
- 230000001934 delay Effects 0.000 description 2
- 238000010017 direct printing Methods 0.000 description 2
- 238000000605 extraction Methods 0.000 description 2
- 238000007710 freezing Methods 0.000 description 2
- 230000008014 freezing Effects 0.000 description 2
- 239000004615 ingredient Substances 0.000 description 2
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 2
- 239000011104 metalized film Substances 0.000 description 2
- 235000019645 odor Nutrition 0.000 description 2
- 239000003960 organic solvent Substances 0.000 description 2
- 238000013021 overheating Methods 0.000 description 2
- 239000008188 pellet Substances 0.000 description 2
- 238000006748 scratching Methods 0.000 description 2
- 230000002393 scratching effect Effects 0.000 description 2
- 239000010959 steel Substances 0.000 description 2
- 239000010409 thin film Substances 0.000 description 2
- 229910000851 Alloy steel Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910001015 Alpha brass Inorganic materials 0.000 description 1
- 241001574715 Eremas Species 0.000 description 1
- 230000001133 acceleration Effects 0.000 description 1
- 238000009825 accumulation Methods 0.000 description 1
- 230000009471 action Effects 0.000 description 1
- 230000000996 additive effect Effects 0.000 description 1
- 239000002318 adhesion promoter Substances 0.000 description 1
- 238000004026 adhesive bonding Methods 0.000 description 1
- 239000012790 adhesive layer Substances 0.000 description 1
- 230000002411 adverse Effects 0.000 description 1
- 238000013019 agitation Methods 0.000 description 1
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000000956 alloy Substances 0.000 description 1
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 1
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000002216 antistatic agent Substances 0.000 description 1
- 239000011324 bead Substances 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 230000000903 blocking effect Effects 0.000 description 1
- 230000003139 buffering effect Effects 0.000 description 1
- 238000002144 chemical decomposition reaction Methods 0.000 description 1
- 230000003749 cleanliness Effects 0.000 description 1
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 1
- 239000004035 construction material Substances 0.000 description 1
- 239000002826 coolant Substances 0.000 description 1
- 230000006837 decompression Effects 0.000 description 1
- 238000007872 degassing Methods 0.000 description 1
- 230000001627 detrimental effect Effects 0.000 description 1
- 239000007884 disintegrant Substances 0.000 description 1
- 238000004090 dissolution Methods 0.000 description 1
- 239000010791 domestic waste Substances 0.000 description 1
- 238000001035 drying Methods 0.000 description 1
- 239000000975 dye Substances 0.000 description 1
- 239000013013 elastic material Substances 0.000 description 1
- 235000012438 extruded product Nutrition 0.000 description 1
- 239000000835 fiber Substances 0.000 description 1
- 238000010096 film blowing Methods 0.000 description 1
- 239000000499 gel Substances 0.000 description 1
- 239000003292 glue Substances 0.000 description 1
- 229920001903 high density polyethylene Polymers 0.000 description 1
- 239000004700 high-density polyethylene Substances 0.000 description 1
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 description 1
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 1
- 239000011229 interlayer Substances 0.000 description 1
- 230000002262 irrigation Effects 0.000 description 1
- 238000003973 irrigation Methods 0.000 description 1
- 238000002372 labelling Methods 0.000 description 1
- 239000000314 lubricant Substances 0.000 description 1
- 238000010309 melting process Methods 0.000 description 1
- 238000003801 milling Methods 0.000 description 1
- 239000000178 monomer Substances 0.000 description 1
- 239000005416 organic matter Substances 0.000 description 1
- 239000000546 pharmaceutical excipient Substances 0.000 description 1
- 239000002985 plastic film Substances 0.000 description 1
- 229920006255 plastic film Polymers 0.000 description 1
- 239000004014 plasticizer Substances 0.000 description 1
- 229920013716 polyethylene resin Polymers 0.000 description 1
- 229920002959 polymer blend Polymers 0.000 description 1
- 238000006116 polymerization reaction Methods 0.000 description 1
- 230000002028 premature Effects 0.000 description 1
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 1
- 238000010926 purge Methods 0.000 description 1
- 238000011084 recovery Methods 0.000 description 1
- 230000008929 regeneration Effects 0.000 description 1
- 238000011069 regeneration method Methods 0.000 description 1
- 230000002441 reversible effect Effects 0.000 description 1
- 238000007788 roughening Methods 0.000 description 1
- 239000005060 rubber Substances 0.000 description 1
- 238000007789 sealing Methods 0.000 description 1
- 238000010583 slow cooling Methods 0.000 description 1
- 239000011877 solvent mixture Substances 0.000 description 1
- 230000002269 spontaneous effect Effects 0.000 description 1
- 230000003319 supportive effect Effects 0.000 description 1
- 239000002344 surface layer Substances 0.000 description 1
- 239000012815 thermoplastic material Substances 0.000 description 1
- 239000012780 transparent material Substances 0.000 description 1
- 230000000007 visual effect Effects 0.000 description 1
- 239000002023 wood Substances 0.000 description 1
Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02W—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO WASTEWATER TREATMENT OR WASTE MANAGEMENT
- Y02W30/00—Technologies for solid waste management
- Y02W30/50—Reuse, recycling or recovery technologies
- Y02W30/62—Plastics recycling; Rubber recycling
Landscapes
- Extrusion Moulding Of Plastics Or The Like (AREA)
Abstract
Description
Išradimo sritisFIELD OF THE INVENTION
Išradimas skirtas panaudotų LDPE plėvelės gaminių, tokių kaip plastikiniai atliekų maišai, regeneravimui į tinkamas pakartotiniam naudojimui žaliavas, ypač pakartotiniam maišų gamybos iš 100% perdirbtų LDPE atliekų gamybos būdui.The invention relates to the recovery of used LDPE film products, such as plastic waste bags, into reusable raw materials, in particular to a process for the production of bags from 100% recycled LDPE waste.
Išradimo lygisLevel of the invention
Plastikinių atliekų maišų rinką galima suskirstyti j dvi pagrindines produktų kategorijas:The market for plastic waste bags can be divided into two main product categories:
- šiukšlių maišai. Jie dažnai gaminami iš 100% polietileno atliekų plėvelių. Šių maišelių sienelių storis paprastai svyruoja nuo 23 iki 35 pm, nors kai kurie maišai gaminami iki 15 pm storio, paprastai naudojant specialius polietileno atliekų mišinius;- garbage bag. They are often made from 100% polyethylene waste films. The wall thickness of these bags typically ranges from 23 to 35 pm, although some bags are made up to 15 pm thick, usually using special blends of polyethylene waste;
- šiukšliadėžių maišai. Šie maišai dažniausiai naudojami kaip įklotai įvairių tipų šiukšliadėžėms. Dažniausiai naudojami buitinėse virtuvėse ir vonios kambariuose, taip pat biuruose, viešbučiuose ir pan. Paprastai šiukšliadėžių maišai gaminami iš didelio tankio (HDPE) polietileno plėvelės, kurios storis nuo 5,0 iki 9,0 pm.- garbage bags. These bags are most commonly used as liners for various types of trash cans. Mostly used in domestic kitchens and bathrooms, as well as in offices, hotels and so on. Trash bags are usually made of high density (HDPE) polyethylene film with a thickness of 5.0 to 9.0 pm.
Taigi, nors iš plastikinių atliekų buvo gaminami storesnį maišai antram gyvenimui, plonesnių šiukšliadėžių įklotų gamyba buvo tęsiama iš pirminių plastikinių produktų, nenaudojant atliekų išteklių.Thus, although thicker bags were produced from plastic waste for a second life, the production of thinner bin liners was continued from primary plastic products without the use of waste resources.
Pageidautina, kad plonesni šiukšliadėžių įklotai būtų pagaminti iš 100% perdirbtų medžiagų, kaip ir storesnį šiukšlių maišai. LDPE, kaip termoplastinė medžiaga, dėl savo molekulinės struktūros gali būti pakartotinai lydomas ir deformuojamas, todėl tinka pakartotinai naudoti. Tačiau bet kokiam perdirbimui, gaunant aukštos kokybės LDPE plėveles, turinčias apibrėžtas savybes, kenkia tai, kad j panaudotus gaminius, ypač LDPE plėveles, jų gamybos metu pridedama įvairių priedų, tokių kaip antistatinės medžiagos, tepalai, etiketės, metalinės folijos, kurios išlieka vėliau iš jų perdirbamuose produktuose. Dėl techninių ir ekonominių priežasčių neįmanoma rūšiuoti panaudotų gaminių pagal sudedamąsias dalis.It is desirable that thinner bin liners be made from 100% recycled materials, as are thicker garbage bags. LDPE, as a thermoplastic material, can be remelted and deformed due to its molecular structure, making it suitable for reuse. However, any processing to obtain high-quality LDPE films with defined properties is hampered by the addition of various additives to used products, in particular LDPE films, such as antistatic agents, lubricants, labels, metal foils, which remain from in their processed products. For technical and economic reasons, it is not possible to sort used products by ingredient.
Jau buvo bandoma spręsti šią problemą. Pavyzdžiui, US5368796 aprašytas panaudotų LDPE gaminių regeneravimo į pakartotinio naudojimo aukštos kokybės žaliavą procesas ir aparatas. Pagal išradimą, šis tikslas pasiekiamas, susmulkintus ir intensyviai judančius panaudotus gaminius ekstrahuojant tirpiklio vonioje, turinčioje organinio tirpiklio. LOPE atliekas galima smulkinti įprastai naudojamuose smulkintuvuose. Komponentai yra išgaunami iš skiaučių, jas plaunant organiniame tirpiklyje, kur ingredientai ir skilimo medžiagos yra atskiriamos ir sukoncentruojamos tirpiklyje, neištirpinant plastikinės medžiagos. Skiautės intensyviai juda tirpiklio vonioje. Tokiu būdu, skiautės trinasi viena į kitą, o prie jų prilipę spausdinimo dažai pašalinami dėl didelės trinties. Taip nuplauti spausdinimo dažai patenka į tirpiklio vonią. Vienalaikio ekstrahavimo tirpiklio vonioje ir intensyvaus judesio, pavyzdžiui, mechaninio maišymo, derinys lemia tai, kad pašalinami spausdinimo dažai, o komponentai ir skilimo medžiagos atsiskiriamos ar ekstrahuojamos iš LDPE atliekų. Išbuvusios iš anksto nustatytą laiką nuolat maišomoje tirpiklio vonioje, tokiu būdu per vieną darbo ciklą apdorotos skiautės gali būti išlydytos, suformuojant granules arba aglomeratus, ir pakartotinai panaudotos aukšto kokybės polietileno gaminių gamybai.Attempts have already been made to solve this problem. For example, US5368796 describes a process and apparatus for recovering used LDPE products into a high quality raw material for reuse. According to the invention, this object is achieved by extracting the shredded and intensely moving spent products in a solvent bath containing an organic solvent. LOPE waste can be shredded in commonly used shredders. The components are extracted from the pieces by washing them in an organic solvent, where the ingredients and decomposition materials are separated and concentrated in the solvent without dissolving the plastic material. The rags move intensely in the solvent bath. In this way, the rags rub against each other and the printing ink adhering to them is removed due to high friction. The printing ink washed in this way enters the solvent bath. The combination of simultaneous extraction in a solvent bath and intense motion, such as mechanical agitation, results in the removal of printing inks and the separation or extraction of components and decomposition materials from LDPE waste. Once in a continuously stirred solvent bath for a predetermined time, the pieces thus treated in one cycle can be melted to form granules or agglomerates and reused to make high quality polyethylene products.
Išradimo esmėThe essence of the invention
Šis išradimas siūlo alternatyvų variantą, susijusį su panaudotų LDPE plėvelės gaminių regeneravimu, ir skirtas šiukšliadėžių maišų, kurių storis siekia iki 7,0 pm, gamybai, kad būtų pakeisti dabartiniai importuoti pirminiai produktai. Išradimas susijęs su visa tokių perdirbtų maišų, pagamintų iš 100% perdirbtų LDPE atliekų, gamybos technologija: pradedant nuo medžiagos pasirinkimo, perdirbimo technologijos ir plėvelės pūtimo technologijos bei darbo parametrų. 5,0-7,0 pm storio plėvelės pagaminimo procesas yra sudėtingas, nes jis gaminamas iš pirminio LDPE, kuris yra monolitinis pagal molekulių atšakas, tūrinį tankį, lydymo srauto indeksą (MFI) ir kt. Todėl būtina išlaikyti stabilius gamybos ir technologinius parametrus.The present invention offers an alternative to the regeneration of used LDPE film products for the production of garbage bags up to 7.0 μm thick to replace the current imported primary products. The invention relates to the entire production technology of such recycled bags made from 100% recycled LDPE waste: starting with the choice of material, the recycling technology and the film blowing technology, and the operating parameters. The process of making a film with a thickness of 5.0-7.0 pm is complicated because it is made of primary LDPE, which is monolithic in terms of molecular branches, bulk density, melt flow index (MFI), and so on. It is therefore necessary to maintain stable production and technological parameters.
Trumpas brėžinių paveikslų aprašymas pav. pavaizduotas išpučiamos plėvelės ekstruzijos procesas;Brief description of the drawings Fig. illustrates the process of extruding a blown film;
pav. parodyti išpučiamos plėvelės proceso parametrai;fig. the parameters of the blown film process are shown;
pav. pavaizduotas ekstruderio sraigto dizainas.fig. the design of the extruder propeller is shown.
Išsamus išradimo aprašymasDetailed description of the invention
MedžiagaMaterial
Medžiagos parinkimas yra labai svarbus visam procesui, kad būtų gautas tobulas mišinys tolesniam LDPE maišų, kurių storis ne didesnis kaip 7,0 pm, gamybai. Bet kokį rūšiavimo procesą - rankinį, optinį arba pagal masę - galima pasirinkti taip, kad būtų gautas švarus 99% LDPE mišinys be jokių papildomų priemaišų. Mišinys turi atitikti aukštus reikalavimus, tokius kaip:The selection of the material is very important for the whole process in order to obtain the perfect mixture for the further production of LDPE bags with a thickness not exceeding 7.0 pm. Any sorting process - manual, optical or by weight - can be selected to obtain a pure 99% LDPE mixture without any additional impurities. The mixture must meet high requirements, such as:
- mechaninės savybės: atsparumas tempimui, standumas, atsparumas dilimui, temperatūrinis stabilumas, formuojamumas, pailgėjimas;- mechanical properties: tensile strength, stiffness, abrasion resistance, temperature stability, formability, elongation;
- geba sandarinti, pavyzdžiui, pakuočių sandarinimai, apsauginės plombos ir uždarymo / pakartotinio uždarymo įrenginiai;- ability to seal, such as package seals, security seals and closure / resealing devices;
- optinės savybės, tokios kaip skaidrumas, paviršiaus blizgesys.- optical properties such as transparency, surface gloss.
Plėvelės savybės priklausys nuo MFI ir naudojamo polietileno tankio. Norint užtikrinti gerą atsparumą smūgiams, pageidautinas mažas MFI, tačiau, tokiu atveju, ekstruzija tampa sudėtingesnė. Padidinus tankį, padidėja standumas ir atsparumas tempimui, tačiau sumažėja atsparumas kryptiniam plyšimui (atsiranda daugybiniai įtrūkimai plėvelėje). Mūsų tikslas - gauti plėvelę, kurios tankis -0,925 g/cm, o MFI -1.The properties of the film will depend on the MFI and the density of the polyethylene used. To ensure good impact resistance, small MFIs are desirable, but in this case, extrusion becomes more complicated. Increasing the density increases the stiffness and tensile strength, but decreases the resistance to directional tearing (multiple cracks in the film occur). Our goal is to obtain a film with a density of -0.925 g / cm and an MFI of -1.
Yra du būdai gauti gerą skirtingos molekulinės masės LDPE plėvelės žaliavą: arba susluoksniuojant sistemą, arba pasirinktinai ištirpinant-nusodinant skirtingus komponentus. Nors sluoksniavimo metodai gali būti pagrįsti cheminiu tarpsluoksnio ar lipniojo sluoksnio skaidymu, metodai, pagrįsti selektyviu tirpimu, ir metodai, pagrįsti kombinuotu skirtingų komponentų apdorojimu, gali būti pagrįsti polimerų tirpalų termodinamika.There are two ways to obtain a good raw material for an LDPE film of different molecular weights: either by layering the system, or by optionally dissolving-precipitating the different components. Although layering methods may be based on the chemical decomposition of the interlayer or adhesive layer, methods based on selective dissolution and methods based on the combined treatment of different components may be based on the thermodynamics of polymer solutions.
Norint sudaryti sąlygas savaiminiam polimerų tirpumui tirpikliuose ar kituose polimeruose, Gibso laisvoji maišymo energija - AG mjx - turi būti lygi nuliui arba neigiama. AG mjx tirpalo paruošimui apskaičiuojamas pagal Gibso-Helmholco lygtį (1 lygtis):To allow the spontaneous solubility of polymers in solvents or other polymers, the Gibbs free mixing energy - AG m j x - must be zero or negative. AG m j x for solution preparation is calculated according to the Gibbs-Helmholtz equation (Equation 1):
AG mix = AH mix T’AS mix (1)AG mix = AH mix T'AS m ix (1)
Kadangi entropijos prieaugis AS mix yra nereikšmingas dėl didelės polimerų grandinių molekulinės masės, maišymo proceso entalpijos skirtumas ΔΗ mix turi būti neigiamas, o tai reiškia, kad procesas turi būti egzoterminis.Since the entropy gain AS m ix is insignificant due to the high molecular weight of the polymer chains, the enthalpy difference ΔΗ mix of the mixing process must be negative, which means that the process must be exothermic.
Flory ir Huginsas aprašė AG mix, nustatydami polimero grandinių ir tirpiklio sumaišymo entropiją. Tai atliekama, apskaičiuojant tirpiklio molekulių ir polimero segmentų skaičių, arba du skirtingus polimero segmentus galima patalpinti ant tinklelio. Pagal Flory-Huginso teoriją, AG mix paprastai apibūdinamas kaip:Flory and Hugins described AG m ix by determining the entropy of mixing polymer chains and solvent. This is done by calculating the number of solvent molecules and polymer segments, or two different polymer segments can be placed on the grid. According to Flory-Hugins theory, AG m ix is generally described as:
AG =RT[^lny +Φ2/ηφ +φφχ ] (2) mix ΝΊ1Ν221212, kur Nj reiškia polimero polimerizacijos laipsnį (i yra monomerų skaičius grandinėje), φ12 yra molekulių tūrio dalis, x12 yra Flory-Huginso sąveikos parametras, R yra dujų konstanta, o T yra absoliuti temperatūra. Pirmieji du logaritminiai FloryHuginso lygties terminai pateikia kombinatorinę maišymo entropiją, kuri, priklausomai nuo φ, yra neigiama ir visada skatina maišymąsi, o trečiasis terminas yra maišymo entalpija.AG = RT [^ LNY + Φ2 / ηφ + φφχ] (2) Mix Ν Ί 1Ν 2 21,212 where Nj represents a polymerization degree (i represents the number of monomer substances line), φ 12 is the molecular volume of × 12 is the Flory-Huginso interaction parameter, R is the gas constant and T is the absolute temperature. The first two logarithmic terms of the FloryHugins equation give a combinatorial mixing entropy that, depending on φ, is negative and always promotes mixing, and the third term is mixing enthalpy.
Polimerų mišiniuose Nj yra abiem atvejais didelis, taigi, kombinatorinę entropija tampa labai maža. Todėl sistemos susimaišymo geba nustatoma pagal paskutinio termino vertę, t.y., maišymo entalpiją. Egzoterminę maišymo šilumą gali sukelti specifinės mišinio komponentų tarpusavio sąveikos, tokios kaip kovalentiniai ir joniniai ryšiai. Silpnos, nesurišančios tarpusavio sąveikos, tokios kaip vandenilinis ryšys, jono-dipolio, dipolio-dipolio, donoro-akceptoriaus ar Van der Valso sąveikos dažnai nesukelia polimero sumaišymo. Štai kodėl polimerų susimaišymas yra labiau išimtis, o ne taisyklė.In polymer blends, Nj is high in both cases, thus, the combinatorial entropy becomes very low. Therefore, the mixing capacity of the system is determined by the value of the last term, i.e. the mixing enthalpy. Exothermic heat of mixing can be caused by specific interactions between the components of the mixture, such as covalent and ionic bonds. Weak, non-binding interactions such as hydrogen bonding, ion-dipole, dipole-dipole, donor-acceptor, or Van der Walsh interactions often do not result in polymer mixing. This is why polymer blending is the exception rather than the rule.
Kuomet Nj = 1, bendroji lygtis virsta polimerų tirpalų lygtimi:When Nj = 1, the general equation becomes the equation for polymer solutions:
AG =RT[ylny +Φ2/ηφ +φφχ ] (3) m/x 11N221212AG = RT [ylny + Φ2 / ηφ + φφχ] (3) m / x 11N 2 21212
Be to, polimerų tirpalams kombinatorinę entropija skatina sistemos tirpumą. Tirpiklio-tirpiklio mišinio atveju visi trys Flory-Huginso lygties parametrai prisideda prie tirpumo. Tai paaiškina, kodėl egzistuoja daugybė maišytinų tirpiklių sistemų ir kodėl polimerų tirpumas apskritai yra mažesnis nei mažos molekulinės masės molekulių tirpumas.In addition, for polymer solutions, combinatorial entropy promotes the solubility of the system. In the case of a solvent-solvent mixture, all three parameters of the Flory-Hugins equation contribute to solubility. This explains why there are many systems of miscible solvents and why the solubility of polymers is generally lower than that of low molecular weight molecules.
Kaip aprašyta tolesniuose skirsniuose, polimerų tirpalų susidarymas tiek tirpikliuose, tiek kituose polimeruose vaidina svarbų vaidmenį, perdirbant daugiasluoksnes polimerines pakuotes. Apytikslis medžiagų mišinio procentinis santykis: 70% ne daugiau kaip 35 pm storio skaidrios plėvelės ir 30% skaidrios elastinės plėvelės.As described in the following sections, the formation of polymer solutions in both solvents and other polymers plays an important role in the recycling of multilayer polymeric packaging. Approximate percentage of the material mixture: 70% transparent film up to 35 μm thick and 30% transparent elastic film.
lentelė. Problematiškų tolesniame perdirbimo procese plėvelių rūšystable. Types of films problematic in the further processing process
Pirmenybė teikiama tiesioginiam spausdinimui. Iš visų galimų ženklinimo būdų tiesioginis spausdinimas yra mažiausiai taršus. Nedidelis tinkamų dažų kiekis pasiskirsto galutiniame polimere, nedarydamas didelės įtakos jo kokybei. Turinčios daug įspaudų tamsių spalvų plėvelės gali sukelti problemų, nes tamsios spalvos paveikia didelį polimero kiekį, ribodamos jo pakartotinio naudojimo galimybes. Įspaudų kiekis turėtų būti ribojamas, nes dideli rašalo kiekiai išsiskiria ekstruderyje ir tai gali sukelti gelius galutiniame gaminyje, net jei dauguma perdirbėjų naudoja ventiliuojamus ekstruderius. Dideli rašalo kiekiai viršija ekstruderių galimybes pašalinti lakiuosius komponentus.Direct printing is preferred. Of all the possible labeling methods, direct printing is the least polluting. A small amount of suitable dyes is distributed in the final polymer without significantly affecting its quality. High-embossed dark-colored films can cause problems because dark colors affect a large amount of polymer, limiting its reusability. The amount of imprints should be limited because large amounts of ink are released in the extruder and this can cause gels in the final product, even if most processors use ventilated extruders. Large amounts of ink exceed the ability of extruders to remove volatile components.
Pirmenybė teikiama polietileno etiketėms. Etiketės, pagamintos iš to paties ar suderinamo polimero, kaip ir plėvelė, neužteršiamos ir perdirbamos kartu su plėvele. Popierinės etiketės kenkia perdirbimui. Popieriaus etiketės išmirksta ir tampa vandens filtravimo ir užteršimo problema, jei jos perdirbamos šlapio perdirbimo būdu.Polyethylene labels are preferred. Labels made of the same or a compatible polymer as the film are not contaminated and recycled together with the film. Paper labels are detrimental to recycling. Paper labels soak and become a problem for water filtration and contamination if they are recycled by wet recycling.
Atskirus popieriaus pluoštus labai sunku pašalinti nuo plėvelės, todėl gaminiuose, perdirbtuose iš tokios plėvelės, atsiranda dėmės ir netolygumai. Be to, apdorojant juos tiek šlapiu, tiek sausuoju būdu, jie susiskaido ekstruderyje ir sukuria nepageidaujamą degėsių kvapą, kurio neįmanoma pašalinti iš perdirbto plastiko. Tai žymiai apriboja jo pakartotinį naudojimą. Pakuotės su metalo folijos etiketėmis ir jos sluoksniais yra netinkamos perdirbimui pagal APR apibrėžimą. Šios etiketės neturėtų būti painiojamos su metalizuota plėvele.Individual paper fibers are very difficult to remove from the film, resulting in stains and irregularities in products processed from such film. In addition, by treating them both wet and dry, they break down in the extruder and create an unwanted burning odor that cannot be removed from recycled plastic. This significantly limits its reuse. Packages with metal foil labels and their layers are not suitable for recycling according to the APR definition. These labels should not be confused with metallized film.
Etiketės su metalo folija yra ypač probleminės dėl dviejų priežasčių. Pirmiausia, jos sužadina metalo detektorius, kurie naudojami perdirbimo proceso pradžioje, siekiant apsaugoti mašinas. Tokiu atveju, visa pakuotė, kurioje yra metalo folijos, yra pašalinama į savartyną. Antra, jei tokios pakuotės praeina proceso metu į ekstruderį, jos gali greitai užblokuoti lydymo filtrą, sukeldamos slėgį, kuris automatiškai sustabdo procesą saugumo sumetimais.Labels with metal foil are particularly problematic for two reasons. First, they trigger metal detectors that are used early in the recycling process to protect the machines. In this case, all packaging containing metal foil is disposed of in a landfill. Second, if such packages pass through the process to the extruder, they can quickly block the melting filter, creating a pressure that automatically stops the process for safety reasons.
Plovimas, ekstruzija, maišymasWashing, extrusion, mixing
Plovimo kokybė taip pat labai svarbi, norint gauti 7,0 pm storio plėvelę. LDPE paprastai yra minkštas arba plėvelės tipo plastikas, į kurį pridedama įvairių minkštiklių, kad jis būtų elastingas ir lankstus, ir yra dažniausiai naudojamas pakuotėse. Nors LDPE gausu buitinėse atliekose, jis yra plastiko atliekų rūšis, kurią sunku perdirbti. LDPE plastikinės plėvelės paviršius dažniausiai yra didelis, o jo storis yra mažesnis nei 0,2 mm, todėl jį yra labai sudėtina laminuoti ir sluoksniuoti. Dėl to LDPE plastiko atliekos paprastai būna labai užterštos purvu, organinėmis medžiagomis, klijais ir pan., todėl perdirbimo proceso metu jos turi būti intensyviai apdorojamos, jas malant, plaunant, džiovinant. Be to, didelis užterštumas sukelia didelių perdirbimo problemų ir pakenkia galutinio produkto savybėms, tokioms kaip išvaizda ir spalva.The washing quality is also very important to obtain a 7.0 pm thick film. LDPE is usually a soft or film-type plastic to which various plasticizers are added to make it elastic and flexible, and is commonly used in packaging. Although LDPE is abundant in household waste, it is a type of plastic waste that is difficult to recycle. The surface of LDPE plastic film is usually large and its thickness is less than 0.2 mm, making it very difficult to laminate and laminate. As a result, LDPE plastic waste is usually heavily contaminated with dirt, organic matter, glue, etc., so it must be intensively treated during the recycling process, grinding, washing, drying. In addition, high contamination causes significant processing problems and impairs the properties of the final product, such as appearance and color.
Dabartiniai naujausi LDPE plastiko atliekų perdirbimo metodai yra pagrįsti šalto plovimo metodais, derinant su patikrintomis technologijomis, tokiomis kaip malimas, plūdrių-skęstančių dalelių separavimas ir plovimas trintimi. LDPE plastiko atliekos susmulkinamos į mažesnius gabalėlius, išvalomos, pašildomos ir ekstruduojamos pakartotiniam naudojimui. Dėl prastesnės gatavo produkto išvaizdos ir kokybės, perdirbamas LDPE plastikas dažnai maišomas su aukštesnės klasės plastikais, kad būtų pasiekti aukštesni kokybės standartai, arba naudojamas žemos kokybės gaminiuose, tokiuose kaip laistymo vamzdžiai, šiukšlių maišai, juodos plėvelės ir plėvelės žemės ūkio ir statybų pramonei. Taikant dabartinius metodus, perdirbimo įrenginiai gali pagaminti regranuliatą, kurio kokybė yra > 99% pirminio plastiko.Current state-of-the-art LDPE plastic waste recycling methods are based on cold washing methods combined with proven technologies such as milling, floating-sinking particles separation and friction washing. LDPE plastic waste is shredded into smaller pieces, cleaned, heated and extruded for reuse. Due to the poorer appearance and quality of the finished product, recycled LDPE plastics are often blended with higher grade plastics to achieve higher quality standards, or used in low quality products such as irrigation pipes, garbage bags, black films and films for the agricultural and construction industries. With current methods, recycling facilities can produce regranulate with a quality of> 99% primary plastic.
Vienas iš pagrindinių faktorių, norint gauti geros kokybės dervą iš perdirbamų medžiagų, yra homogenizavimas ekstruzijos procese. Dėl šios priežasties pageidautina naudoti Erema TVEplus® technologiją su 90 pm lazerinių filtrų filtravimo sistema ir žiedinės galvutės granuliavimo sistema.One of the key factors in obtaining a good quality resin from recyclable materials is homogenization in the extrusion process. For this reason, it is preferable to use Erema TVEplus® technology with a 90 μm laser filter filtration system and a ring head granulation system.
Ekstruzijos sistema su TVEplus® technologija yra specialiai optimizuota sunkiai apdorojamoms medžiagoms, tokioms kaip išplautos, mišrios, ypač užterštos panaudotų plėvelių atliekos, turinčios didelį nuo 5 iki 10% likutinės drėgmės kiekį. Kaip buvo parašyta ankstesnėje pastraipoje, 7,0 pm storio plėvelės technologijai reikia naudoti skaidrią medžiagą. Tokiu atveju homogenizavimas šia technologija bus maksimalus.The extrusion system with TVEplus® technology is specially optimized for difficult-to-process materials, such as washed, mixed, especially contaminated waste film waste with a high residual moisture content of 5 to 10%. As written in the previous paragraph, a 7.0 pm thick film technology requires the use of a transparent material. In this case, homogenization with this technology will be maximal.
Gamykliniame daugiafunkciniame pjaustytuvo kompaktoriuje su oro prapūtimo moduliu optimaliai perdirbamos medžiagos, turinčios palyginti nedidelį likutinį drėgnumą ir užterštumą. Pjaustymas, homogenizavimas, šildymas, degazavimas, tankinimas, buferizavimas ir dozavimas - viskas atliekama vienu žingsniu.The factory multifunctional cutter compactor with air purge module optimally recycles materials with relatively low residual moisture and contamination. Cutting, homogenizing, heating, degassing, compacting, buffering and dosing are all done in one step.
TVEplus® sistemos veikimo principo privalumas yra lydalo filtravimas prieš ekstruderio degazavimą, tai suteikia du svarbius pranašumus: vienas yra tas, kad minimalus šlyties poveikis lydymosi proceso metu neleidžia dar labiau sumažinti teršalų dalelių dydį prieš filtravimą ir taip padidina filtravimo proceso efektyvumą. Filtravimui naudojama specialios konstrukcijos metalinė plokštė, kuri yra apdorojama lazerio spinduliais, suformuojant kūgio formos angas. Filtravimui turėtų būti naudojamas filtras su 90-110 pm dydžio angomis. Kitas pranašumas yra tas, kad teršalai dėl jų ankstyvo pašalinimo iš perdirbimo sistemos negali anksčiau laiko sudaryti dujų, tokiu būdu iki minimumo sumažina kvapų kaupimąsi regranuliacijos procese.The advantage of the TVEplus® system is that the melt is filtered before the extruder is degassed, which has two important advantages: one is that the minimum shear effect during the melting process does not further reduce the particle size before filtration and thus increases the filtration process efficiency. A metal plate of special construction is used for filtration, which is treated with laser beams to form cone-shaped openings. A filter with 90-110 μm orifices should be used for filtration. Another advantage is that contaminants cannot form gases prematurely due to their early removal from the recycling system, thus minimizing the accumulation of odors in the regranulation process.
Pridėjus papildų, granulės pilamos į maišytuvą ir tolygiai išmaišomos. Maišymo trukmė priklauso nuo maišytuvo tipo. Maišymo procesas baigiasi, kai papildai tolygiai paskirstomi pasirinktame tūryje. Jei išmaišyta netolygiai, procesas kartojamas. Paprastai maišymo procesas trunka 1 valandą.After the addition of the additives, the granules are poured into a mixer and mixed evenly. The mixing time depends on the type of mixer. The mixing process ends when the supplements are evenly distributed in the selected volume. If mixed unevenly, the process is repeated. The mixing process usually takes 1 hour.
Vėliau mišinys pakartotinai granuliuojamas, kad būtų galutinai homogenizuotas ir išfiltruotas. Homogenizavimui naudojamas ekstruderis su sraigtu (ne mažesniu kaip 120 mm). Filtravimui naudojama atgalinio praplovimo sistema su penkių vielinių tinklų kompleksu: du išoriniai (pynimo tarpas yra 150 pm), kurie yra atraminiai, du vidiniai (100 pm) ir vienas vidurinis galutinis filtravimo tinklas (50 pm).The mixture is then re-granulated to finally homogenize and filter. An extruder with a screw (at least 120 mm) is used for homogenisation. A backwash system with a complex of five wire meshes is used for filtration: two external (weave spacing is 150 pm), which are supportive, two internal (100 pm), and one middle final filtration network (50 pm).
Iš naujo suformuotų granulių MFI tiriamas laboratorijoje. Taip pat, pučiant 7,0 storio pm plėvelę, patikrinami švarumas ir angos atsidarymo galimybė, kad būtų galima tęsti stabilią produkciją. Išpūtus plėvelę, patikrinama, ar plėvelė gali sulipti ir ar pridėta antiblokų.The MFI of the reconstituted beads is tested in a laboratory. Also, by blowing a 7.0-thick film, the cleanliness and the possibility of opening the opening are checked to allow stable production. After blowing the film, it is checked whether the film can stick together and whether anti-blocks have been added.
Plėvelės ekstruzijos technologijos proceso aprašymasDescription of the film extrusion technology process
Išpūstos plėvelės ekstruzijos procesas pavaizduotas 1 pav. Polimerai į ekstruzijos liniją paprastai paduodami vakuuminio transportavimo sistema, tačiau mūsų atveju tai nėra būtina, nes visos dervos prieš tai sumaišomos ir regranuliuojamos. Pageidautina naudoti gravimetrines sistemas maišymo proceso kontroliavimui ir dervų į ekstruderį dozavimui. Ekstruzijos procese homogeninis polimero lydalas, tiekiamas pastoviu greičiu iš vieno ar daugiau ekstruderių 1, yra išspaudžiamas per žiedinę ekstruderio galvutę 2, gaunant kontroliuojamo skersmens ir sienelės storio rankovę 3. Ekstruduotas lydalas aušinamas oru ties ekstruderio galvute 2 per aušinimo žiedą 4, o plėvelės rankovė 3 išpučiama j reikiamo skersmens burbulą 5 oru, įleidžiamu per ekstruderio galvutės vidurį. Plėvelė suspaudžiama tarp dviejų ritinių 6 taip, kad burbule 5, suformuotame tarp ritinių 6 ir ekstruderio galvutės 2, būtų pastovus pripūsto oro tūris.The extrusion process of the blown film is shown in Figure 1. The polymers are usually fed to the extrusion line by a vacuum conveying system, but in our case this is not necessary because all the resins are first mixed and regranulated. Gravimetric systems are preferred for controlling the mixing process and dosing the resins into the extruder. In the extrusion process, a homogeneous polymer melt fed at a constant rate from one or more extruders 1 is extruded through an annular extruder head 2 to obtain a sleeve 3 of controlled diameter and wall thickness. it is blown into a bubble 5 of the required diameter with air introduced through the middle of the extruder head. The film is compressed between two rolls 6 so that the bubble 5 formed between the rolls 6 and the extruder head 2 has a constant volume of inflated air.
Esant tam tikram ekstruderio galvutės 2 skersmeniui, burbulo 5 skersmuo ir kartu plėvelės 7 (plokščios rankovės plotis) yra nustatomi pagal pripūsto oro kiekį. Plėvelės storis priklauso nuo ekstruderio 1 išeigos, burbulo išpūtimo santykio ir plėvelės tempimo greičio. Taigi, keičiant šiuos parametrus, iš vienos ekstruderio galvutės 2 gali išeiti plėvelė, turinti skirtingus pločius ir storius.At a certain diameter of the extruder head 2, the diameter of the bubble 5 and together the films 7 (width of the flat sleeve) are determined by the amount of inflated air. The film thickness depends on the output of the extruder 1, the bubble blow ratio and the film tension rate. Thus, by changing these parameters, a film having different widths and thicknesses can come out of one extruder head 2.
Po to, kai burbulas 5 suglaudžiamas rėmelyje 17 ir suspaudžiamas ritiniuose 6, plėvelė 7 suvyniojama, esant nuolatiniam įtempimui, arba kaip rankovė, arba kaip lakštinė plėvelė. Jei plėvelė turi būti atspausdinta, prieš plėvelę suvyniojant, jos paviršių reikia apdoroti koronine iškrova, gaunant gerą sukibimo paviršių spausdinimo rašalui.After the bubble 5 has been compressed in the frame 17 and compressed in rolls 6, the film 7 is wound under constant tension, either as a sleeve or as a sheet film. If the film is to be printed, the surface of the film must be corona-treated before winding to obtain a good adhesion surface for the printing ink.
Išpūstos plėvelės proceso parametrai yra pavaizduoti 2 pav. Plėvelės galutinės charakteristikos yra jos storis mikronais (t) ir jos plotis milimetrais (LFW). Ekstruzijos proceso parametrai yra masės iš ekstruderio išėjimo greitis, išreikštas kilogramais per valandą (G), burbulo 5 skersmuo milimetrais (D) ir linijos greitis arba gamybos greitis metrais per minutę (V). Prie ekstruderio pritvirtinta žiedinė galvutė 2, turinti fiksuotus skermenj milimetrais (d) ir galvutės tarpelį milimetrais (h).The process parameters of the blown film are shown in Figure 2. The final characteristics of the film are its thickness in microns (t) and its width in millimeters (LFW). The parameters of the extrusion process are the mass flow rate from the extruder, expressed in kilograms per hour (G), the diameter of the bubble 5 in millimeters (D), and the line speed or production rate in meters per minute (V). Attached to the extruder is an annular head 2 with fixed diameters in millimeters (d) and a head gap in millimeters (h).
Kai kurie naudingi šio proceso skaičiavimai yra išreikšti žemiau lygtimis. Šių terminų reikšmė bus paaiškinta vėlesniuose skyriuose.Some useful calculations for this process are expressed in the equations below. The meaning of these terms will be explained in later sections.
Išpūtimo santykis (BUR) = burbulio skersmuo (D) = 2LFW (4)Blow ratio (BUR) = bubble diameter (D) = 2LFW (4)
LFW turėtų būti matuojamas prieš bet kokį pjaustymą ar pjovimą. Išpūtimo santykis neturėtų būti painiojamas su rečiau vartojamu terminu „pūtimo santykis“:LFW should be measured before any cutting or cutting. The blow ratio should not be confused with the less commonly used term "blow ratio":
Pūtimo santykis (BR) = LFW (5)Blow ratio (BR) = LFW (5)
Traukos santykis (DDR) yra mašinos krypties laipsnio matas:Traction ratio (DDR) is a measure of the degree of direction of the machine:
Traukos santykis (DDR) = 1000h (6)Traction ratio (DDR) = 1000h (6)
Apytikslę išeigą galima apskaičiuoti pagal plėvelės matmenis ir ekstruzijos parametrus:The approximate yield can be calculated from the film dimensions and extrusion parameters:
Išeiga = 2tLFW 60 V p (7), kur p yra vidutinis dervos tankis gramais kubiniame centimetre. Būtina atminti, kad dėl plėvelės ištempimo ar atsipalaidavimo tarp linijos greičio ir plėvelės matmenų matavimų gali atsirasti nežymių išeigos neatitikimų. Koekstruzijos būdu pagamintose plėvelėse išeigos formulę taip pat galima pritaikyti atskiriems sluoksniams.Yield = 2tLFW 60 V p (7), where p is the average density of the resin in grams per cubic centimeter. It must be borne in mind that stretching or loosening of the film may result in slight yield discrepancies between the line speed and the film dimension measurements. In co-extruded films, the yield formula can also be applied to individual layers.
Tempiamasis srautasTensile flow
Burbulo pūtimo proceso metu polimero lydalas, išeinantis iš galvutės, yra tempiamas ar traukiamas, lydalą veikiant tempiamuoju srautu. Paprastai tempimo trukmė išpūstos plėvelės ekstruzijos metu trunka nuo 0,01 iki 3 sek. Šis tempiamasis srautas taip pat prisideda prie molekulinės orientacijos lydale, kuris yra „įšaldomas“ ties šaldymo linija, ir turi įtakos galutinėms plėvelės savybėms, tokioms kaip atsparumas plyšimui. Polimero, veikiamo tempiamuoju srautu, klampumas taip pat yra svarbus ekstruzijos faktorius, nes jis susijęs su lydalo stiprumu.During the bubble blowing process, the polymer melt exiting the head is drawn or pulled by subjecting the melt to a tensile flow. Typically, the drawing time during extrusion of the blown film is 0.01 to 3 seconds. This tensile flow also contributes to the molecular orientation of the melt, which is “frozen” at the freezing line, and affects the final properties of the film, such as tear resistance. The viscosity of a polymer subjected to tensile flow is also an important extrusion factor because it is related to the strength of the melt.
Buvo apskaičiuotos priklausomybės tarp srauto tempiamojo klampumo ir ištempimo kreivės. Žemesni MFI rodikliai paprastai pasižymi didesniu tempiamuoju klampumu, esant tai pačiai tempimo jėgai. Tačiau svarbu ir polimero rūšis. Ypač svarbu yra tai, kad LDPE derva dėl savo plataus molekulinio svorio pasiskirstymo ir ilgos grandinės išsišakojimų kietėja, ją ištempiant, t.y. tempiamasis klampumas didėja, esant didesnei tempimo jėgai. Esant didelėms tempimo jėgos, žymiai padidėja LDPE tempiamasis klampumas. Tai apibūdinama kaip didesniu lydalo stiprumu.The dependences between the tensile viscosity and the elongation curve of the flow were calculated. Lower MFIs tend to have higher tensile viscosities at the same tensile strength. However, the type of polymer is also important. Of particular importance is that the LDPE resin, due to its wide molecular weight distribution and long chain branches, hardens upon stretching, i. the tensile viscosity increases with higher tensile force. At high tensile forces, the tensile viscosity of LDPE increases significantly. This is described as higher melt strength.
Lydalo paviršiaus fraktūraMelt surface fraction
Siauros molekulinės masės paskirstymo polimerų, tokių kaip LDPE, apdorojimo sunkumai yra tokie, kad, esant kritiniam srauto greičiui, jie yra linkę suformuoti paviršiaus šiurkštumo defektą, vadinamą ryklio oda arba lydalo paviršiaus fraktūra. Šis šiurkštumas pirmiausia pasireiškia blizgesio praradimu. Didėjant srauto greičiui, ryklio odos defektas dar labiau išryškėja. Jam būdingos lygiagrečios bangos ant ekstruduoto gaminio paviršiaus ir spiralinės pailgos briaunos plėvelėje. Kritinis šlyties greitis, kuriam esant ši problema pastebima pirmiausia, sumažėja (t.y. problema tik padidėja), kuomet polimero MFI ir temperatūra sumažėja.The difficulty in processing narrow molecular weight distribution polymers, such as LDPE, is that at a critical flow rate, they tend to form a surface roughness defect called shark skin or melt surface fraction. This roughness is primarily manifested by a loss of gloss. As the flow rate increases, the shark skin defect becomes even more pronounced. It is characterized by parallel waves on the surface of the extruded product and spiral elongated edges in the film. The critical shear rate at which this problem is first observed decreases (i.e., the problem only increases) as the polymer MFI and temperature decrease.
Ryklio oda yra reiškinys, kuris atsiranda dėl polimero tekėjimo pro ekstruderio galvutę ir išėjimo pobūdžio pasikeitimo. Yra dvi galimos teorijos, paaiškinančios jo priežastį. Pirmoji teigia, kad lydalo tekėjimas ties galvutės sienelės vyksta, esant kritiniam šlyties jtempiui dėl tiesioginio kontakto praradimo arba kuomet lydalas praranda sukibimą su galvutės paviršiumi. Tai sukuria slydimo-sukibimo efektą sąlyčio paviršiuje ir tai lemia minėtą lydalo defektą. Tiesą sakant, slydimo greičio matavimai ekstruderio galvutės paviršiuje rodo staigų srauto greičio ar šlyties įtempiu padidėjimą, ir šis slydimas visada yra susijęs su LDPE paviršiaus nelygumais. Lydalo sukibimas su ekstruderio galvutės paviršiumi priklauso nuo paviršiaus pobūdžio (šiurkštumo), ekstruderio galvutės metalo rūšies ir paties polimero.Shark skin is a phenomenon that results from a change in the flow of polymer through the extruder head and the nature of the outlet. There are two possible theories that explain its cause. The first states that the flow of melt at the head wall occurs at a critical shear stress due to loss of direct contact or when the melt loses adhesion to the surface of the head. This creates a slip-adhesion effect on the contact surface and this results in said melt defect. In fact, measurements of slip rate at the surface of the extruder head show a sudden increase in flow rate or shear stress, and this slip is always related to the surface roughness of the LDPE. The adhesion of the melt to the surface of the extruder head depends on the nature of the surface (roughness), the type of metal of the extruder head and the polymer itself.
Antroji teorija ryklio odos susiformavimą priskiria staigiam lydalo paviršinio sluoksnio pagreičiui dėl greičio pasiskirstymo pokyčio, kuris atsiranda, kuomet lydalas palieka ekstruderio galvutę ir jo išėjimo greitis susilygina su tempimo greičiu. Jei paviršiaus jtempiai viršija lydalo atsparumą tempimui, paviršius įplyšta ir tai suformuoja ryklio odos pavidalo paviršiaus šiurkštumą. Ekstruzija gali būti atliekama žemiau kritinio šlyties greičio, naudojant plataus ekstruderio galvutės tarpelio technologiją. Alternatyviai, gali būti padidinta lydalo temperatūra. Metalą, naudojamą ekstruderio galvutei gaminti, galima pasirinkti taip, kad slydimo tikimybė būtų mažesnė. Kitas būdas yra įterpti tinkamą sukibimą skatinančią medžiagą arba pagalbinę medžiagą, kuri keičia srauto formą ekstruderio galvutės paviršiuje ir pavėlina lydalo trūkio pradžią. LDPE pridėjimas arba LDPE kiekio padidinimas taip pat pavėlina lydalo trūkio pradžią.The second theory attributes the formation of shark skin to the sudden acceleration of the melt surface layer due to the change in velocity distribution that occurs when the melt leaves the extruder head and its exit velocity equals the tensile velocity. If the surface stresses exceed the tensile strength of the melt, the surface ruptures and this forms the surface roughness of the shark skin. Extrusion can be performed below a critical shear rate using wide extruder head gap technology. Alternatively, the melt temperature may be increased. The metal used to make the extruder head can be selected to reduce the chance of slipping. Another way is to insert a suitable adhesion promoter or excipient that changes the flow pattern on the surface of the extruder head and delays the onset of melt rupture. Adding LDPE or increasing the amount of LDPE also delays the onset of melt fracture.
Ekstruzijos procesasExtrusion process
Ekstruzija yra pagrindinis procesas, kai granulių pavidalo žaliavinė medžiaga paverčiama j homogeninį lydalą, skirtą tiekimui j ekstruderio galvutę ir galutinės formos produkto, šiuo atveju - išpūstos plonos plėvelės, suformavimui. Ekstruderis 1 iš esmės susideda iš šildomo cilindro 8, kurio viduje yra tiksliai priderintas Archimedo sraigtas 9. Polietileno granulės iš tiekimo bunkerio 10 yra paduodamos į vieną sraigto 9 galą ir yra stumiamos pirmyn besisukančiu sraigtu 9, dalį jų išlydant šiluma, perduodama per cilindro sienelę išoriniais juostiniais šildytuvais 11, ir dalį jų išlydant trinties, kurią sukelia sraigto kirpimo veiksmas, šiluma. Tuomet išlydytas ir sutankintas polimeras yra išstumiamas per žiedinę ekstruderio galvutę 2, gaunant ploną vamzdinę plėvelę 3, atšaldomas ir ištraukiamas suspaudimo ritiniais 6.Extrusion is the main process in which the granular raw material is converted into a homogeneous melt for supply to the extruder head and to form the final product, in this case a blown thin film. The extruder 1 essentially consists of a heated cylinder 8, inside which a Archimedean screw 9 is precisely fitted. strip heaters 11, and the heat of friction caused by the cutting action of the propeller by melting part of them. The molten and compacted polymer is then extruded through the annular extruder head 2 to form a thin tubular film 3, cooled and extracted by compression rolls 6.
Ekstruderio pavaraExtruder drive
Variklio, sukančio ekstruderio sraigtą 9, galia turi būti pakankama, kad generuotų šilumą ir sukimo momentą, reikalingą labiausiai klampių polimero rūšių išspaudimui. Tai ypač aktualu LLDPE (linijinio žemo tankio polietileno) ekstruzijai, kuris, būdamas daug klampesnis nei LDPE polimerai, pareikalaus daugiau galios, sukurs didesnį slėgį bei aukštesnę lydymosi temperatūrą. Taigi, ekstruderiai turėtų būti skirti LLDPE. Su tinkamos galios ekstruderiais įmanoma beveik adiabatinė operacija, t. sraigto pagaminta šilumos energija yra beveik pakankama lydymosi temperatūrai generuoti ir palaikyti. Variklio galia turėtų būti ne mažesnė kaip 20 kW.The power of the motor driving the extruder screw 9 must be sufficient to generate the heat and torque required to extrude the most viscous types of polymer. This is especially true for LLDPE (linear low density polyethylene) extrusion, which, being much more viscous than LDPE polymers, will require more power, create higher pressures, and produce higher melting temperatures. Thus, extruders should be designed for LLDPE. With extruders of the right capacity, almost adiabatic operation is possible, i. the heat energy produced by the propeller is almost sufficient to generate and maintain the melting temperature. The engine power should be at least 20 kW.
Cilindro šildymas ir šaldymasCylinder heating and cooling
Ekstruderio cilindras 8, parodytas 1 pav., turi ištisinį, atsparų nusidėvėjimui grūdinto arba legiruoto plieno įdėklą. Cilindras šildomas keliose zonose išilgai jo korpuso, paprastai naudojant elektrinio šildytuvo juostas 11, valdomas automatiniais temperatūros reguliatoriais. Viso cilindro korpuso aušinimas yra skirtas pašalinti perteklinę šilumą, o aušinimo terpė yra vanduo arba oras, pastaruoju atveju naudojami ventiliatoriai 12. Cilindro priekinė dalis taip pat yra aušinama vandeniu, kad būtų išvengta per ankstyvo dalinio granulių išsilydymo padavimo bunkeryje.The extruder cylinder 8 shown in Figure 1 has a continuous, wear-resistant hardened or alloy steel liner. The cylinder is heated in several zones along its housing, usually by means of electric heater strips 11, controlled by automatic temperature controllers. The cooling of the entire cylinder housing is designed to remove excess heat, and the cooling medium is water or air, in the latter case fans 12 are used. The front of the cylinder is also cooled with water to prevent premature partial melting of the pellets in the hopper.
Norint užtikrinti, kad būtų laikomasi temperatūros sąlygų, būtina išmatuoti lydymosi temperatūrą termoelementu, įstatytu į lydalą ekstruderio galvutės adapterio skyriuje. Taip pat rekomenduojama lydymosi slėgio keitiklį 13 įrengti prieš ekstruderio pertraukiklio plokštelę 14, kad būtų sukurtas priešinis slėgis ir įvertinta sraigto homogenizavimo geba. Naudojant LDPE polimerus, ekstruzija paprastai atliekama, palaipsniui didinant temperatūrą per visą cilindro 8 ilgį. Dažnai rekomenduojami atvirkštiniai arba vienodos temperatūros profiliai, kad padavimo zonoje būtų aukštesnė temperatūra, o dozavimo zonoje - žemesnė. Produkto specifikacijose dažnai nurodoma optimali lydymosi temperatūra ir nurodomas temperatūros profilis, kuriame polimeras turi būti perdirbamas. Tačiau temperatūros profilį reikia specialiai nustatyti kiekvienam konkrečiam naudojimui, šiuo atveju rekomenduojama turėti bent septynias šildymo zonas su stabilia temperatūra.To ensure that the temperature conditions are met, it is necessary to measure the melting temperature with a thermocouple inserted in the melt in the extruder head adapter compartment. It is also recommended to install the melting pressure transducer 13 in front of the extruder breaker plate 14 in order to create a back pressure and to evaluate the homogenization capacity of the screw. When using LDPE polymers, extrusion is usually performed by gradually increasing the temperature over the entire length of the cylinder 8. Reverse or uniform temperature profiles are often recommended to maintain a higher temperature in the feed zone and a lower temperature in the dosing zone. Product specifications often indicate the optimal melting point and the temperature profile at which the polymer is to be processed. However, the temperature profile needs to be set specifically for each specific application, in which case it is recommended to have at least seven heating zones with a stable temperature.
lentelė. Užregistruota medžiagos ekstruzijos temperatūratable. The extrusion temperature of the material is recorded
Sraigto dizainasPropeller design
Svarbiausia ekstruderio 1 dalis yra sraigtas 9, o jo konstrukcija turi būti tokia, kad didelę homogeninio lydalo dalį būtų galima tiekti j ekstruderio galvutę 2 pastoviu greičiu ir slėgiu, esant vienodai temperatūrai ir klampumui. Sraigto funkcija yra surinkti polimero granules iš tiekimo bunkerio 10, pernešti jas į priekį, jas išlydyti, tuo pačiu metu suspausti ir homogenizuoti lydalą, o po to paduoti jį j ekstruderio galvutę 2.The most important part of the extruder 1 is the screw 9, and its construction must be such that a large part of the homogeneous melt can be fed to the extruder head 2 at a constant speed and pressure at the same temperature and viscosity. The function of the auger is to collect the polymer granules from the feed hopper 10, to move them forward, to melt them, to simultaneously compress and homogenize the melt, and then to feed it to the extruder head 2.
Įprasta sraigto konstrukcija, kaip parodyta 3 pav., apima tris skirtingas zonas arba skyrius išilgai jo ilgio: padavimo zona (1 zona), suspaudimo zona (2 zona) ir dozavimo zona (3 zona).A conventional propeller design, as shown in Figure 3, includes three different zones or compartments along its length: a feed zone (zone 1), a compression zone (zone 2), and a dosing zone (zone 3).
Daugelio ekstruderių sraigtų ilgio ir skersmens (L/D) santykis yra ne mažesnis kaip 20:1, kad būtų pasiektas maksimalus maišymo laipsnis, nors kai kurie senesni įrenginiai, turintys mažesnį L/D santykį, vis dar naudojami. Daugelio šiuolaikinių įrenginių L/D santykis svyruoja nuo 24:1 iki 30:1. Gaminant 5,0-7,0 pm plėvelę iš perdirbamos medžiagos, (L/D) santykis neturėtų būti mažesnis kaip 27:1.Most extruder screws have a length to diameter (L / D) ratio of at least 20: 1 to achieve maximum mixing, although some older equipment with a lower L / D ratio is still in use. The L / D ratio of most modern devices ranges from 24: 1 to 30: 1. When producing 5.0-7.0 pm film from recyclable material, the (L / D) ratio should not be less than 27: 1.
Polimeras suspaudžiamas sraigte, palaipsniui mažinant sraigto kanalo tūrį tarp tiekimo zonos ir dozavimo zonos. Suspaudimo laipsnis yra santykis tarp pirmojo kanalo tūrio tiekimo zonoje ir paskutinio kanalo tūrio matavimo zonoje. Standartinių sraigtų suspaudimo santykiai svyruoja nuo 2,5:1 iki 4,5:1, o griovelinių sraigtų suspaudimo santykis yra mažesnis, pvz. 1,5:1. Reikia pasirinkti tinkamus sraigtus, kad būtų užtikrintas geras suspaudimo laipsnis, kad būtų gautas homogeninis lydalas. Šio išradimo plėvelei gauti suspaudimo santykis turėtų būti ne mažesnis kaip 3,5:1.The polymer is compressed in a screw, gradually reducing the volume of the screw channel between the supply area and the dosing area. The degree of compression is the ratio between the volume of the first channel in the supply zone and the volume of the last channel in the measuring zone. The compression ratios of standard screws range from 2.5: 1 to 4.5: 1, and the compression ratio of grooved screws is lower, e.g. 1.5: 1. Appropriate screws must be selected to ensure a good degree of compression to obtain a homogeneous melt. The compression ratio for obtaining the film of the present invention should be at least 3.5: 1.
Įvairūs gamintojai yra sukūrę patobulinimus standartiniam sraigtui, į kuriuos įeina dvigubi griovelių žingsniai 15, kintamas žingsnis 16, maišymo kaiščiai, dekompresijos zonos tarp dviejų suspaudimo zonų, pertrauktų žingsnių struktūros ir kiti patobulinimai, skirti pagerinti maišymo efektyvumą. Tokie patobulinimai sumažina šlyties įtempius ir reikalingą galią, taip pat gali sumažėti perkaitimo problemos.Various manufacturers have made improvements to the standard propeller, which include double groove steps 15, variable step 16, mixing pins, decompression zones between the two compression zones, intermittent step structures, and other improvements to improve mixing efficiency. Such improvements reduce shear stresses and required power, as well as reduce overheating problems.
Norint gauti geriausią medžiagų homogenizavimą ir produkto išeigą, rekomenduojama naudoti barjerinius sraigtus. Pagrindinis barjerinio žingsnio tikslas yra atskirti jau išlydytą dervą nuo nelydyto kieto polimero. Išlydytos dervos sluoksnis prie sienelės išlaikomas plonas, tuo užtikrinant didelį šlyties greitį ir aukštos temperatūros susidarymą lydale. Lydalo atskyrimas į tam skirtą gilesnį kanalą taip pat apsaugo nuo lydalo perteklinio apdorojimo sraigtu ir nereikalingos šlyties temperatūros. Sraigtuose taip pat gali būti suformuota didelės šlyties maišymo dalis, esanti už sraigto galo, kad būtų pagerintas homogenizavimas, padidintas našumas ir užtikrinta lygesnė lydymosi temperatūra. Su šio tipo sraigtais su papildoma maišymo zona turėtų būti gaminama 5,0-7,0 pm storio plėvelė.Barrier screws are recommended for best material homogenization and product yield. The main purpose of the barrier step is to separate the already molten resin from the unmelted solid polymer. The layer of molten resin on the wall is kept thin, thus ensuring high shear rate and high temperature formation in the melt. Separation of the melt into a deeper channel for this purpose also prevents over-treatment of the melt by a screw and unnecessary shear temperatures. The screws may also form a high shear mixing portion behind the screw end to improve homogenization, increase performance, and ensure a more uniform melting temperature. With this type of screws with an additional mixing zone, a film thickness of 5.0-7.0 pm should be produced.
Extruderio galvutėExtruder head
Ekstruderio galvutė cilindro išėjimo gale turi ekraną, susidedantį iš vieno ar daugiau vielinių tinklų. Šio išradimo plėvelės gamybai rekomenduojama naudoti 4050 pm vielinį ekraną. Ekranas naudojamas padidinti priešinį slėgį matavimo zonoje ir taip padidinti lydalo homogenizavimą, taip pat siekiant užkirsti kelią teršalams patekti j ekstruderio galvutę ir galutinį produktą. Įprastai ekrano keitimo aparatas naudojamas naujiems ekranams įstatyti į lydalą ir užkirsti kelią perteklinio slėgio, kurį sukuria teršalai, susidarymui. Šie ekrano keitikliai gali būti keičiami plokšteliniai arba nuolatiniai ekranai, priklausomai nuo to, kokia sistema naudojama. Prie galvutės pritvirtintas adapteris veikia kaip ekstruderio galvutės tvirtinimo vieta. Galvutė ir adapteris yra šildomi, kad lydymosi temperatūra išliktų pastovi, ir yra skirti bet kokios nepageidaujamos medžiagos, kuri galėtų patekti j lydalo srautą, sulaikymui.The extruder head at the end of the cylinder has a screen consisting of one or more wire meshes. It is recommended to use a 4050 pm wire screen for the production of the film of the present invention. The screen is used to increase the back pressure in the measuring zone and thus increase the melt homogenization, as well as to prevent contaminants from entering the extruder head and the final product. Typically, a screen changer is used to melt new screens and prevent the build-up of excess pressure created by contaminants. These screen converters can be interchangeable with flat panel or permanent screens, depending on the system used. The adapter attached to the head acts as an attachment point for the extruder head. The head and adapter are heated to maintain a constant melting temperature and are designed to trap any unwanted material that could enter the melt stream.
Smulkūs grioveliai cilindro padavimo skyriuje, einantys iš esmės išilgai, bet kartais - ir spirališkai, yra skirti pagerinti sraigto padavimo skyriaus galią. Grioveliai tęsiasi nuo padavimo zonos, esančios po bunkeriu 10, iki taško išilgai ekstruderio, esančio maždaug už 4 ekstruderio skermens ilgių. Dėl to susidaręs aukštas slėgis griovelinės dalies pabaigoje taip pat labai palengvina polimero lydymą. Optimaliam padavimui užtikrinti, šio tipo padavimo zona neturi būti per karšta, nes dėl to granulės gali suminkštėti per anksti ir užkimšti griovelius ir išėjimą. Griovelių zonos turi vandens aušinimą, kad būtų išvengta perkaitimo.The small grooves in the cylinder feed compartment, which run substantially longitudinally but sometimes spirally, are designed to improve the power of the propeller feed compartment. The grooves extend from the feed zone below the hopper 10 to a point along the extruder approximately 4 lengths of the extruder diameter. The resulting high pressure at the end of the groove part also greatly facilitates the melting of the polymer. For optimal feeding, this type of feeding area should not be too hot, as this can cause the pellets to soften prematurely and clog the grooves and outlet. The groove areas have water cooling to prevent overheating.
Plėvelės ekstrudavimo galvutėsFilm extrusion heads
Išpūstos plėvelės ekstruderio galvutės funkcija yra tiekti polimero lydalą, esant pastoviam slėgiui ir tolygiam greičiui, ir paversti jį plonasiene rankove, išlaikant tolygią temperatūrą. Kad išpūstų plėvelę, galvutė 2 turi išorinį metalo korpusą ir vidinę šerdį, kad būtų suformuota žiedinė anga, per kurią išėjęs išlydytas polimeras suformuoja vamzdinį ekstrudatą. Ekstruderio galvutės lūpos yra grūdinto plieno žiedų pavidalo, kurie gali būti pagamintos išvien su šerdimi ir korpusu, tačiau dažniausiai yra pritvirtinami varžtais, kad juos būtų galima pakeisti. Ekstruderio galvutė yra šildoma, kad būtų išlaikyta vienoda lydymosi temperatūra. Oras plėvelės burbului pripūsti tiekiamas per kanalą šerdyje.The function of the blown film extruder head is to supply the polymer melt at a constant pressure and constant speed and turn it into a thin-walled sleeve while maintaining a uniform temperature. To blow the film, the head 2 has an outer metal body and an inner core to form an annular opening through which the molten polymer exits to form a tubular extrudate. The lips of the extruder head are in the form of hardened steel rings, which can be made together with the core and the body, but are usually fastened with screws so that they can be replaced. The extruder head is heated to maintain a uniform melting temperature. Air to inflate the film bubble is supplied through a duct in the core.
Ekstruderio plėvelės galvutės yra maitinamos plastiku arba iš šono, arba iš apačios. Abiem atvejais ekstruderio galvutės lūpų padėtys gali būti reguliuojamos fiksuotos šerdies atžvilgiu, kad būtų užtikrintas tolygus išlydyto plastiko padavimas iš ekstruderio galvutės. Ekstruderio galvutės angos reguliavimas tradiciškai atliekamas rankiniu būdu, prieš įjungiant ekstruderj, naudojant centravimo varžtus, išdėstytus galvutės perimetru, ir išmatuojant gautos plėvelės storį mikrometru. Sudėtingesnėse linijose naudojamas kompiuterinis matuojamos plėvelės storio grįžtamasis ryšys leidžia automatiškai sureguliuoti ekstruderio galvutės tarpelį, pvz., naudojant elektra šildomus šiluminio plėtimosi elementus, išdėstytus ekstruderio galvutės perimetru.The film heads of the extruder are fed with plastic either from the side or from below. In both cases, the lip positions of the extruder head can be adjusted relative to the fixed core to ensure an even feed of molten plastic from the extruder head. Adjustment of the extruder head orifice is traditionally performed manually before the extruder is turned on, using centering screws arranged around the perimeter of the head, and measuring the thickness of the resulting film with a micrometer. Computer feedback on the thickness of the film to be measured is used in more complex lines to automatically adjust the gap of the extruder head, for example by using electrically heated thermal expansion elements arranged around the perimeter of the extruder head.
Plėvelės storis ar burbulo apkritimo ilgis gali skirtis, jei ekstruderio galvutė nėra išcentruota, jei ji yra nusidėvėjusi arba jei lydalas iš ekstruderio galvutės teka netolygiai. Neištaisius, šios matmenų variacijos ar netolygumai turės įtakos plėvelės kokybei ir išvaizdai, o plėvelės ritinėlis, esantis ant ritinio, taps smailėjantis ar platėjantis j viršų arba turintis iškilimus ar briaunas. Dėl šių briaunų vėliau gali kilti problemų, atliekant tokius veiksmus kaip klijavimas, spausdinimas ir sandarinimas. Storesnė plėvelė neturės briaunų, o ritinio išvaizda pagerės. Šią problemą galima išspręsti, naudojant lėtai besisukančią ekstruderio galvutę, dėl ko juosta arba burbulas suksis spirališkai.The thickness of the film or the length of the bubble circumference may vary if the extruder head is not centered, if it is worn, or if the melt flows from the extruder head unevenly. If not corrected, these dimensional variations or irregularities will affect the quality and appearance of the film, and the roll of film on the roll will become tapered or widened at the top or have protrusions or edges. These edges can later cause problems with operations such as gluing, printing, and sealing. The thicker film will have no edges and the appearance of the roll will improve. This problem can be solved by using a slowly rotating extruder head, which will cause the belt or bubble to spiral.
Norint pagaminti labai ploną plėvelę, reikėtų naudoti ekstruderio galvutę su labai siauru tarpeliu. Rekomenduojama naudoti galvutę su 0,65-0,85 mm tarpeliu. Akivaizdu, kad, naudojant ekstruderio galvutę su plačiu tarpeliu, ekstruzijos procesas vyks, esant žymiai mažesniam šlyties greičiui, kuris yra mažesnis už kritinį lydalo lūžio pradžios lygį. Aukštesnė lydymosi temperatūra taip pat naudinga. Lydalo paviršiaus lūžio priežastys buvo aptartos anksčiau. Lydalo paviršiaus fraktūrą veikia ne tik šlyties greitis ar lydalo srauto greitis per ekstruderio galvutę ar ekstruzijos temperatūra, tam įtakos taip pat turi ekstrudero galvutės paviršiaus pobūdis (šiurkštumas), naudojamo galvutei metalo rūšis ir patsai polimeras. Nustatyta, kad ekstruderio galvutės konstrukcijos medžiaga turi didelę įtaką išlydyto plastiko srauto tekėjimo profiliams, atsirandantiems polimero ir metalo sandūroje, ir paskesnei lydalo fraktūrai bei plėvelės išvaizdai. Ekstruderio galvutė, pagaminta iš alfa žalvario lydinio, leidžia atlikti ekstruziją daug didesniu greičiu, nei naudojant galvutes, pagamintas iš plieno arba padengtas chromu, prieš prasidedant lydalo lūžiui. Taigi, parinkus tinkamą metalą galvutės gamybai, galima pasiekti daug didesnį išeigos per galvutės tarpelį greitį be lydalo lūžio.To produce a very thin film, an extruder head with a very narrow gap should be used. It is recommended to use a head with a gap of 0.65-0.85 mm. Obviously, when using an extruder head with a wide gap, the extrusion process will take place at a significantly lower shear rate, which is lower than the critical melt fracture onset level. Higher melting points are also beneficial. The causes of melt surface fracture have been discussed previously. The melt surface fraction is not only affected by the shear rate or melt flow rate through the extruder head or extrusion temperature, it is also affected by the nature (roughness) of the extruder head surface, the type of metal used for the head and the polymer itself. The construction material of the extruder head has been found to have a significant effect on the flow profiles of molten plastic at the polymer-metal junction and on the subsequent melt fraction and film appearance. An extruder head made of an alpha brass alloy allows extrusion to be carried out at a much higher speed than using heads made of steel or chrome-plated before melt fracture begins. Thus, by selecting the right metal for the production of the head, a much higher rate of yield through the head gap can be achieved without melt fracture.
Plėvelės burbulasFilm bubble
Ekstruduota polietileno rankovė, jai išeinant iš ekstruderio galvutės, yra oru, paduodamu 15-35 kPa slėgiu per galvutės šerdį, išpučiama j norimo skersmens ir plėvelės storio burbulą 5. Šis oras yra uždaromas plėvelės burbule 5, suformuotame tarp ekstruderio galvutės 2 ir suspaudimo ritinių 6. Burbulo skersmens ir galvutės skersmuo yra žinomas kaip išpūtimo santykis. Šiame išradime rekomenduojama naudoti išpūtimo santykį nuo 2:1 iki 3:1. Didesni išpūtimo santykiai gali pasireikšti burbulų nestabilumu ir plėvelės susiglamžymu.The extruded polyethylene sleeve exits the extruder head with air supplied at a pressure of 15-35 kPa through the core of the head, which is blown into a bubble 5 of the desired diameter and film thickness. The bubble diameter to head diameter is known as the blow ratio. In the present invention, it is recommended to use an exhaust ratio of 2: 1 to 3: 1. Higher blow-out ratios may result in bubble instability and film wrinkling.
Plėvelės aušinimo procesas yra labai svarbus, nes aušinimas gali paveikti išeigos greitį, plėvelės storio tolygumą, plėvelės tankį ir daugybę kitų plėvelės savybių. Aušinimo sistema turi keturias pagrindines funkcijas:The film cooling process is very important because cooling can affect the yield rate, film thickness uniformity, film density, and many other film properties. The cooling system has four main functions:
- pašalina šilumą iš lydalo, išeinančio iš ekstruderio galvutės, ir atvėsina plėvelės burbulą iki kietos būsenos, kad vėliau jį būtų galima išlyginti ir suvynioti;- removes heat from the melt exiting the extruder head and cools the film bubble to a solid state so that it can be later leveled and wrapped;
- stabilizuoja ir palaiko burbulą jo išėjimo iš ekstruderio galvutės metu bei minimizuoja plėvelės matmenų pokyčius;- stabilizes and maintains the bubble as it exits the extruder head and minimizes film dimensional changes;
- kontroliuoja plėvelės tankį ir daugybę kitų plėvelės savybių, įskaitant atsparumą smūgiams, atsparumą dilimui ir vizualines savybes;- controls the film density and many other properties of the film, including impact resistance, abrasion resistance and visual properties;
- nustato maksimalų išeigos greitį, kuriuo plėvelė gali būti pagaminta, neužblokuojant galvutės. Siekiant išvengti galvutės užblokavimo, plėvelės temperatūra prieš pasiekiant suspaudimo ritinius turėtų būti mažesnė nei 40°C.- determines the maximum output speed at which the film can be produced without blocking the head. To avoid blockage of the head, the temperature of the film should be less than 40 ° C before reaching the compression rolls.
Kai plėvelė išeina pro ekstruderio galvutę, ji yra išlydyta ir turi būti kuo greičiau atvėsinta, kad stabilizuotųsi burbulas ir būtų pasiektas žemas kristališkumo laipsnis. Užšalimo linija arba šalčio linija yra žiedo formos zona, kurioje sukietėja išlydytas polimeras, o burbulas pasiekia galutinį skersmenį. Lėtas aušinimas, t.y. aukšta užšalimo linija, sukelia aukštą kristališkumą ir didelį plėvelės tankį, ir tai gali neigiamai paveikti tiek plėvelės optines savybes, tiek jos atsparumą smūgiams.When the film exits the extruder head, it is melted and must be cooled as soon as possible to stabilize the bubble and achieve a low degree of crystallinity. The freeze line or cold line is an annular zone where the molten polymer hardens and the bubble reaches its final diameter. Slow cooling, i. high freezing line, causes high crystallinity and high film density, and this can adversely affect both the optical properties of the film and its impact resistance.
Pagrindinis aušinimo agregato elementas yra virš ekstruderio galvutės sumontuotas oro žiedas. Oro žiedas skirtas oro srautui tolygiai nukreipti į plėvelės burbulą visu jo perimetru, kai burbulas išeina iš galvutės. Šiam tikslui naudojama kombinuota aušinimo sistema, paduodant didelį žemo slėgio oro kiekį didžiausiu įmanomu greičiu. Tai neturėtų būti toks oro gūsis, kuris sugadintų burbulą ar sukeltų jo vibraciją. Bet kokie oro temperatūros ar srauto greičio pokyčiai aplink oro žiedo perimetrą sukels aušinimo greičio variacijas, o tai atsilieps burbulo plėvelės kokybei.The main element of the cooling unit is an air ring mounted above the extruder head. The air ring is designed to direct the flow of air evenly into the film bubble around its perimeter as the bubble exits the head. For this purpose, a combined cooling system is used, supplying a large amount of low-pressure air at the highest possible speed. It should not be a gust of air that would damage the bubble or cause it to vibrate. Any changes in air temperature or flow rate around the perimeter of the air ring will cause variations in cooling rate, which will affect the quality of the bubble film.
Burbulo formavimasBubble formation
Prieš įeinant į suspaudimo ritinius 6, plėvelės burbulas 5 yra suspaudžiamas j plokščią rankovę suglaudinimo plokščių 17 pagalba. Jos gali būti įvairių formų ir gali būti arba pilnavidurės, arba tuščiavidurės, arba ritininės. Trintis tarp plėvelės ir suglaudinimo plokščių 17 paviršių neturėtų būti per didelė, nes tuomet plokštės 17 galėtų „pagriebti“ plėvelę, tokiu būdu suformuojant joje raukšles. Šis efektas tampa labiau pastebimas, jei plėvelė yra per karšta arba kontakto tarp plokščių ir plėvelės plotas yra per didelis. Tai didžiąja dalimi galima įveikti, padarius paviršius šiurkštesniais arba naudojant dangas, nesukaupiančias šilumos pertekliaus ir nesukeliančias plėvelės tempimo.Before entering the compression rolls 6, the film bubble 5 is compressed into a flat sleeve by means of compression plates 17. They can come in a variety of shapes and can be either solid, hollow, or roll. The friction between the film and the surfaces of the compression plates 17 should not be too great, as then the plates 17 could "grab" the film, thus forming wrinkles in it. This effect becomes more noticeable if the film is too hot or the contact area between the plates and the film is too large. This can be largely overcome by roughening the surfaces or by using coatings that do not accumulate excess heat and do not cause the film to stretch.
Kiekviena suglaudinimo plokštė 17 yra nukreipta kampu į suspaudimo ritinius 6 ir išdėstytas simetriškai vertikalės atžvilgiu. Kampas tarp plokščių 17 neviršija 45 laipsnių. Šis kampas yra tinkamas, gaminant nedidelio storio plėvelę, nes trumpas kontaktas tarp plėvelės ir plokščių nesudaro joje raukšlių. Storesnėms plėvelėms, kurių tempimo laipsnis yra palyginti mažas, kampas tarp plokščių 17 gali būti žymiai mažesnis. Oro suglaudinimo sistemos gali būti naudojamos beveik be trinties formuojamiems paviršiams sukurti ir iki minimumo sumažinti plėvelių gaminių susiraukšlėjimą.Each compression plate 17 faces at an angle to the compression rollers 6 and is arranged symmetrically with respect to the vertical. The angle between the plates 17 does not exceed 45 degrees. This angle is suitable for the production of a small-thickness film, because the short contact between the film and the plates does not create wrinkles in it. For thicker films with a relatively low degree of tension, the angle between the plates 17 can be significantly smaller. Air compression systems can be used to create almost friction-free surfaces and to minimize wrinkling of film products.
Dažnai polietileno maišelių gamybai naudojama sluoksniuota plėvelė. Sluoksniavimas gaunamas siaurų pleištų ar plokščių, patalpintų kampo, suformuoto suglaudinimo plokštėmis, viduje; šios plokštės yra nukreiptos į priešingas burbulo puses prieš plėvelei įeinant į suspaudimo ritinius 6 taip, kad ji susilankstytų pati. Sluoksniavimo elementai, kuriuos galima pagaminti iš medžio ar metalo, turėtų būti lygaus paviršiaus ir užapvalintais kraštais, kad nesubraižytų plėvelės. Visa tai yra labai svarbu, gaminant 5,0-7,0 pm storio perdirbtą plėvelę.Laminated film is often used to make polyethylene bags. Layering is obtained inside narrow wedges or plates placed at an angle formed by compression plates; these plates are directed to opposite sides of the bubble before the film enters the compression rolls 6 so that it folds itself. Layering elements that can be made of wood or metal should have a smooth surface and rounded edges to avoid scratching the film. All this is very important in the production of 5.0-7.0 pm thick recycled film.
Suglaustas burbulas praeina pro suspaudimo ritinius 6, kurie suspaudžia vamzdinę plėvelę prieš jos suvyniojimo etapą, sulaiko pripūtimo orą plėvelės burbule ir reguliuoja plėvelės padavimo greitį. Suspaudimo ritinių mazgas 6 susideda iš dviejų ritinių, paprastai vieną, pagamintą iš plieno, o kitą, padengtą elastinga medžiaga, tokia kaip guma, kad būtų pašalinti plėvelės defektai. Suspaudimo ritiniai 6 yra sumontuoti vertikaliai virš ekstruzijos antgalio 2, mažiausiai dviejų metrų aukštyje ir tiesiai virš suglaudinimo plokščių 17. Kai plėvelei aušinti naudojamas tik įprastas oro aušinimo žiedas 3, suspaudimo ritinių aukštis virš ekstruderio galvutės turi įtakos plėvelės gamybos greičiui, didesnis aušinimo efektas pasiekiamas, naudojant aukščiau įrengtus suspaudimo ritinius. Tačiau, kuomet suspaudimo ritiniai yra labai aukštai, gali atsirasti burbulo nestabilumas, ypač išspaudžiant LDPE polimerus.The compressed bubble passes through compression rollers 6 which compress the tubular film before its winding step, trap the inflation air in the film bubble and regulate the film feed rate. The compression roller assembly 6 consists of two rolls, usually one made of steel and the other covered with an elastic material such as rubber to remove film defects. The compression rollers 6 are mounted vertically above the extrusion nozzle 2, at a height of at least two meters and directly above the compression plates 17. When only a conventional air cooling ring 3 is used to cool the film, the compression roller height above the extruder head affects the film production speed. using the compression rollers installed above. However, when the compression rollers are very high, bubble instability can occur, especially when extruding LDPE polymers.
Slėgis tarp dviejų ritinių 6 turėtų būti tolygus išilgai jų ilgio ir tiesiog pakankamas, kad būtų išlaikytas pastovus linijinis greitis ir būtų išvengta oro išėjimo iš plėvelės burbulo 5. Jei ritinių suspaudimo slėgis yra per didelis, plėvelė gali sulipti. Plėvelė gali sulipti ir tuo atveju, jei į ritinius 6 patenkanti plėvelė yra per karšta. Ritiniai turi būti geros būklės ir jų padėtis turi būti tinkamai sureguliuota. Susidėvėję ar netinkamai sureguliuoti ritiniai gali būti įvairių problemų priežastimi, įskaitant:The pressure between the two rolls 6 should be uniform along their length and simply sufficient to maintain a constant linear velocity and prevent air from escaping from the film bubble 5. If the compression pressure of the rolls is too high, the film may stick together. The film can also stick together if the film entering the rolls 6 is too hot. The rollers must be in good condition and their position must be properly adjusted. Worn or improperly adjusted rolls can cause a variety of problems, including:
- išorinį plėvelės subraižymą;- external scratching of the film;
- oro išėjimą iš burbulo, kurį sukelia nusidėvėję ir blogai suderinti ritiniai.- air outflow from the bubble caused by worn and misaligned rollers.
Dėl to burbulas praras savo skersmenį. Bet koks oras, likęs tarp dviejų plėvelės rankovės sluoksnių, pakenks plėvelės išorinei pusei, įskaitant:As a result, the bubble will lose its diameter. Any air remaining between the two layers of the film sleeve will damage the outside of the film, including:
- raukšlių atsiradimą;- appearance of wrinkles;
- plėvelės suglamžymą ir suraukšlėjimą dėl blogo ritinių suderinimo su ekstruzijos galvute ir suglaudinimo plokštėmis.- wrinkling and creasing of the film due to poor alignment of the rolls with the extrusion head and compression plates.
Plėvelės suvyniojimasFilm wrapping
Paskutinė išpūstos plėvelės proceso operacija yra plėvelės suvyniojimas. Kadangi suvyniota plėvelė visuomet šiek tiek susitraukia, plėvelės vyniojimo tempimą reikia kontroliuoti, kad plėvelė nebūtų per stipriai suvyniota ant ritinio. Esant per dideliam tempimui, vyniojamos plėvelės sluoksniai gali sulipti, plėvelė gali būti suglamžyta arba netgi įplėšta. Per silpnai suvyniota plėvelė gali teleskopiškai nuslysti nuo ritinio, ypač jei naudojama slydimo medžiaga.The last operation of the blown film process is the winding of the film. Since the wrapped film always shrinks slightly, the tension of the film wrap must be controlled so that the film is not wrapped too tightly on the roll. If the tension is too high, the layers of the wrapped film may stick together, the film may be crumpled or even torn. A film that is too slightly wrapped can slip telescopically from the roll, especially if a slip material is used.
Kadangi LDPE plėvelė savaime yra tąsi, reikia vengti jos pertempimo. Plėvelės vyniojimo sistemos yra suprojektuotos taip, kad, vyniojant plėvelę ant ritinio, būtų galima užtikrinti vienodą plėvelės įtempimą. Gali būti naudojamas ir paviršiaus (kontaktinis), ir centrinis vyniojimo būdai, tačiau kontaktinis vyniojimo būdas yra standartinis.As the LDPE film is inherently elongated, its overstretch should be avoided. Film wrapping systems are designed to ensure uniform film tension when wrapping film on a roll. Both surface (contact) and central wrapping methods can be used, but contact wrapping is standard.
Claims (15)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
LT2019539A LT6761B (en) | 2019-12-30 | 2019-12-30 | A method for manufacturing of ldpe film from post consumer recycled ldpe waste material |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
LT2019539A LT6761B (en) | 2019-12-30 | 2019-12-30 | A method for manufacturing of ldpe film from post consumer recycled ldpe waste material |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
LT2019539A LT2019539A (en) | 2020-07-10 |
LT6761B true LT6761B (en) | 2020-09-10 |
Family
ID=71451017
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
LT2019539A LT6761B (en) | 2019-12-30 | 2019-12-30 | A method for manufacturing of ldpe film from post consumer recycled ldpe waste material |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
LT (1) | LT6761B (en) |
Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5368796A (en) | 1991-07-05 | 1994-11-29 | Nordenia Verpackungswerke Gmbh | Process and apparatus for regenerating used articles of polyolefin to reusable raw material |
-
2019
- 2019-12-30 LT LT2019539A patent/LT6761B/en unknown
Patent Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5368796A (en) | 1991-07-05 | 1994-11-29 | Nordenia Verpackungswerke Gmbh | Process and apparatus for regenerating used articles of polyolefin to reusable raw material |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
LT2019539A (en) | 2020-07-10 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Wilkinson et al. | Polymer processing and structure development | |
US9821492B2 (en) | Process for recycling plastic materials | |
CA2796753C (en) | Method for producing composite pellet for extrusion molding, and composite pellet for extrusion molding produced by the method | |
EP2523994B1 (en) | Paper-like film and process for making it | |
CN102470597B (en) | Molding material for extrusion foam molding, process for producing same, woody molded foam produced from the molding material, and process and apparatus for producing the woody molded foam | |
DE2933231C2 (en) | ||
EP0041311A1 (en) | Multilayer film manufacture utilizing scrap resin | |
WO2007046496A1 (en) | Process for production of thermoplastic resin microporous membranes | |
CN102271889A (en) | Foamed polyester extrusion process and equipment which can be used in plants for producing sheets, boards or tubes of foamed polyester | |
WO2015104541A1 (en) | Process and apparatus for manufacturing a multilayer article | |
EP3981589A1 (en) | Multi-layered composition based on foamed recycled polyethylene terephthalate and method for producing same | |
LT6761B (en) | A method for manufacturing of ldpe film from post consumer recycled ldpe waste material | |
US4353967A (en) | Multilayer polyacrylonitrile film | |
CN110303741B (en) | Easy-to-wash label film and preparation method thereof | |
JP2023513686A (en) | Low pressure molding system | |
CN1321151C (en) | Production method of biaxially oriented polystyrene film | |
JPH05147036A (en) | Method and apparatus for reclaiming waste plastic | |
JP2018199230A (en) | Method and apparatus for recycling and producing pellet including carbon fiber | |
EP1791898A1 (en) | Method for recycling the waste of printed polyolefinic films by compounding extrusion | |
Mäki-Tulokas | Recycling of Plastics from Liquid Carton Packaging | |
Rosato et al. | Extrusion | |
JP2002307537A (en) | Manufacturing method of plastic composite panel | |
JP3126907B2 (en) | Method for producing thermoplastic polyester resin foam molded article | |
KR19990077262A (en) | Method for producing biaxially oriented polymer foil comprising filler and apparatus for carrying out the present process | |
JP2003340906A (en) | Manufacturing method for plastic board using used plastic as raw material |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
BB1A | Patent application published |
Effective date: 20200710 |
|
FG9A | Patent granted |
Effective date: 20200910 |
|
PC9A | Transfer of patents |
Owner name: AKCINE BENDROVE "PLASTA", LT Effective date: 20210219 |