СБОРНИК СТАТЕЙ И ИНФОРМАЦИОННЫХ МАТЕРИАЛОВ ПО ТЕХНОЛОГИЯМ ПЕРЕРАБОТКИ МУНИЦИПАЛЬНЫХ ОТХОДОВ

Экструдеры для производства полимерных пленок Рукавные или плоскощелевые?

Пленочные экструдеры имеют самые широкие области применения (см. схему) и позволяют получать гибкие материалы с самыми

Разнообразными свойствами, в зависимости от используемого сырья и от технологии его переработки. Основная, до 80%, часть пленок производится из полимеров так называемой полиолефиновой группы: полиэтилена низкого давления (ЮРЕ), высокого давления (НОРЕ), линейного полиэтилена (ПОРЕ), полипропилена (РР). Остальные 20% приходятся на лавсановые, поливинидхлоридные, полистирольные и прочие виды пленок.

Основная технология получения пленок связана с экструдированием, выдавливанием расплавленного полимера через фильеры различной формы. Именно на этапе экструдирования закладывается основа получения качественных пленок, как полуфабриката для последующей переработки в материалы и изделия упаковочного и прочего назначения.

Неспециалисты обычно не представляют себе, насколько сильно свойства пленок зависят от молекулярной структуры материала пленки. Теоретическая прочность полиэтилена в 20 раз выше прочности легированной стали, однако для получения такого идеального материала необходимо было бы расположить все молекулярные цепочки вдоль нагрузки. К сожалению, сегодня этого добиться невозможно, но отчасти (точнее - на доли процента) реализовать потенциал материала можно технологическими методами. Для этого необходимо произвести так называемую ориентационную вытяжку размягченного, вязкотекучего, то есть не слишком застывшего и не слишком разогретого полимера. Чем выше степень ориентации, тем прочнее и жестче получаемые пленки, тем они более стойки к окислению, воздействию растворителей, ультрафиолета. Ориентированные пленки в общем случае менее проницаемы для пара и газов (это так называемые «барьерные» свойства), но менее стойки к проколу и раздиру. Ориентирование частично обратимо при нагреве. Это свойство широко используется для получения термоусадочных пленок.

Основное различие рукавных и плоскощелевых экструдеров лежит именно в плоскости возможностей ориентации получаемых пленок, но не только. Экструзионная технология включает, в общих чертах, следующие последовательные операции:

■ - предварительная подготовка гранулированного сырья (сушка,

Введение модификаторов);

■ - подача и уплотнение гранулята, плавление и гомогенизация

Полимерной смеси при помощи шнекового пластифицирующего и гомогенезирующего пресса;

■ - формообразование пленки при помощи круглой или плоской

Фильеры с последующей ориентацией молекул полимера;

- - охлаждение и «стеклование» пленки (термин «кристаллизация» к

Полимерам неприменим);

■ - предварительная обработка пленки (фальцевание, тиснение,

Активация поверхности для последующей покраски, дополнительная ориентация в подогретом вязкотекучем состоянии, обрезка или правка боковых кромок, резка, намотка, перемотка и т. д.).

■ - переработка отходов (мойка, измельчение, агломерирование,

Грануляция).

Рукавные экструдеры формируют рукавную пленку посредством раздува расплава экструзионной головкой с кольцевой щелью. В плоскощелевых экструдерах формование пленки осуществляется с помощью плоскощелевй экструзионной головкис полседующим охлаждением на поверхности специальных вращающихся барабанов.

По мнению специалистов немецкой фирмы Windmoller&Holscher, технологический процесс с использованием «плоской щели» и последующим пропусканием через специальные вальцы - каландры, отличается повышенной стабильностью и позволяет получать как очень тонкие, так и очень толстые пленки (лист) с очень высоким качеством поверхности и незначительными отклонениями от номинала по толщине (разнотолщинностью). По принципу плоской щели работают и ламинаторы, предназначенные для получения ткани, картона и других рулонных материалов, покрытых тонким, иногда толщиной всего 2-3 микрона, слоем полимера. Плоскощелевые установки лучше всего подходят для экструдирования однослойных и многослойных специальных пленок - они наиболее гибки, если говорить о количестве слоев и их распределении в получаемом материале. Плоскощелевая технология позволяет получать только неориентированные или малоориентированные в одном направлении пленки. Ориентация пленок, полученных на плоскощелевом экструдере, возможна, но требует дорогостоящих дополнительных приспособлений.

У плоскощелевых экструдеров есть и еще один недостаток - необходимость удалять утолщенный край пленки и пускать его на переработку.

У рукавных машин процесс получения пленки связан с раздувом пластичной рукавной заготовки в потоке охлаждающего воздуха и поэтому не столь стабилен, как при плоскощелевой экструзии. Разновидностью рукавных линий можно считать линии для получения полипропиленового рукава «сверху вниз» через водяной калибр (быстрое охлаждение водой необходимо для достижения прозрачности и прочности).

Раздувная технология не позволяет получать очень тонкие (как правило менее 5 или 10 микрон) и очень толстые (более 150 - 200 микрон) пленки. В то же время в процессе получения пленки ее можно в определенном диапазоне ориентировать, причем как в долевом, так и в поперечном направлениях. Само собой разумеется, что требования к уровню подготовки операторов таких линий выше.

Одновременно рукавные линии значительно дешевле и, что очень важно, позволяют, в отличие от плоскощелевых линий, получать на одном экструдере пленку разной ширины. Еще одно преимущество раздувных экструдеров - возможность получения не только плоских, но и рукавных пленок, что упрощает последующее изготовление упаковки. Для получения плоской пленки выдуваемый рукав рассекают ножами на два или более полотна.

Таким образом, плоскощелевые линии предназначены для получения высококачественной плоской неориентированной и малоориентированной в продольном направлении пленки/листа однинаковой ширины в широком диапазоне толщин, в то время как рукавные линии больше подходят для получения плоских и рукавных одно - и двухосно среднеориентированных пленок разной ширины при ограниченнм диапазоне толщин. Стоимость поливных линий обычно в 2-3 раза выше рукавных за счет более высокой цены формующей оснастки (плоскощелевых головок), поливочных барабанов и каландров.

По мнению специалистов, нельзя утверждать, что лучше - рукавная или поливная технология. Все зависит от того, какова сфера применения конечного продукта. Наиболее распространены рукавные установки, но доля плоскощелевых линий будет расти. Для производства получающих все большее распространение многослойных пленок применяются соэкструзионные установки, как рукавные, так и плоскощелевого типа. В принципе, двух экструдеров достаточно, чтобы получить пленку с любым количеством чередующихся слоев. Однако наибольший практический интерес представляют собой трехслойные линии с двумя червячными прессами и пятислойные линии с тремя прессами. Бывают линии для получения пленки и с большим количеством слоев. Качество экструдируемой пленки зависит от целого ряда факторов, пренебрежение любым из которых не позволяет получить товарную пленку. При выборе оборудования особую роль играет качество экструзионного модуля - червячного пресса и формующих головок. Технологией проектирования и изготовления этого оборудования в достаточной мере владеют очень немногие фирмы. Стоимость экструзионного модуля составляет основную часть стоимости экструдера, поэтому ошибки в выборе поставщика могут обойтись дорого в буквальном смысле.

Другой важный аспект - наличие современной системы управления процессом экструзии. К примеру, повышению качества пленки и снижению расхода материала в немалой степени способствуют системы компьютерного управления тепловой автоматикой и электроприводом экструдера с программируемым выходом на режим, система регулировки профиля и толщины пленки, автоматические системы смены рулонов и т. д.