Biaxiálne orientovaný film: Nový obľúbený materiál s vynikajúcim výkonom(1)

V rozsiahlej oblasti materiálovej vedy sa biaxiálne orientované filmy stali stredobodom pozornosti v mnohých odvetviach vďaka svojim jedinečným vlastnostiam a širokej škále aplikácií. Tento typ filmu, vyrobený špecifickými procesmi, vykazuje významné výhody v mechanických vlastnostiach, bariérových vlastnostiach, optických vlastnostiach atď., čím poskytuje silnú podporu rozvoju moderného priemyslu.

Biaxiálne strečing: Princípy a výhody

Medzi metódami formovania plastových fólií vyniká technológia biaxiálneho naťahovania, ktorej základný princíp je nasledovný: Polymérna surovina sa zahrieva a roztaví extrudérom a extruduje sa do hrubej fólie. Následne sa vo vhodnom teplotnom rozsahu nad teplotou skleného prechodu a pod bodom topenia (t. j. vo vysoko elastickom stave) pomocou pozdĺžneho naťahovacieho stroja a priečneho naťahovacieho stroja postupne aplikujú vonkajšie sily v pozdĺžnom a priečnom smere pre operácie naťahovania o určitý násobok. Tento proces podporuje orientáciu a usporiadanie molekulárnych reťazcov alebo kryštálových rovín v smere rovnobežnom s rovinou fólie. Bezprostredne potom sa v napnutom stave vykoná tepelné spracovanie, aby sa fixovala orientovaná makromolekulová štruktúra. Nakoniec sa ochladením a následným spracovaním pripraví biaxiálne orientovaná fólia.

V porovnaní s nenatiahnutými fóliami vykazujú biaxiálne orientované fólie výrazne zlepšené mechanické vlastnosti, pričom pevnosť v ťahu dosahuje 3 až 5-krát vyššiu ako u nenatiahnutých fólií. Zároveň sa zlepšujú ich bariérové ​​vlastnosti, čím sa znižuje priepustnosť plynov a vodnej pary; optimalizujú sa optické vlastnosti s výrazne zlepšenou transparentnosťou a povrchovým leskom; zlepšuje sa odolnosť voči teplu a chladu a rozmerová stabilita; lepšia je rovnomernosť hrúbky s menšou odchýlkou ​​hrúbky a je možné dosiahnuť vysokú automatizáciu a vysokorýchlostnú výrobu.

Výrobný proces: Komplexný a presný postup

Výrobná linka na biaxiálne orientované fólie je ako precízny priemyselný drak, zložený z rôznych zariadení tvoriacich kontinuálnu výrobnú linku, vrátane najmä sušiacich veží, extrudérov, odlievacích strojov, pozdĺžnych naťahovacích strojov, priečnych naťahovacích strojov, trakčných navíjacích strojov atď.

Ak vezmeme ako príklad výrobu polyesterovej fólie, prvým krokom je príprava a zmiešanie zložiek. Určité množstvo kremíkových chipsov a lesklých chipsov sa použije v kombinácii. Po zmiešaní v dávkovacom mixéri vstupujú do ďalšieho procesu. Častice oxidu kremičitého v kremíkových chipsoch sú rozptýlené vo fólii, čo môže zvýšiť mikroskopickú drsnosť povrchu fólie a umožniť zadržanie malého množstva vzduchu medzi fóliami počas navíjania, čím sa účinne zabráni priľnutiu.

Pre hygroskopické polyméry, ako sú PET, PA a PC, je pred biaxiálnym naťahovaním povinná predkryštalizácia a sušenie. PET sa zvyčajne spracováva v plnenej veži s kryštalizačným lôžkom, ktorá je vybavená zariadeniami na úpravu suchého vzduchu vrátane vzduchového kompresora, molekulárneho sitového odvlhčovača a ohrievača. Predkryštalizácia a sušenie sa vykonávajú pri teplote 150 – 170 °C počas približne 3,5 – 4 hodín, čím sa zabezpečí, že obsah vlhkosti v sušených PET trieskach je kontrolovaný na 30 – 50 ppm. Tento krok zvyšuje bod mäknutia polyméru, zabraňuje zlepovaniu alebo aglomerácii častíc živice počas sušenia a extrúzie taveniny a zároveň odstraňuje vlhkosť, aby sa zabránilo hydrolýze alebo tvorbe bublín v polyméroch na báze esterov počas extrúzie taveniny.

PET štiepky, ktoré prešli kryštalizáciou a sušením, vstupujú do jednozávitovkového extrudéra, kde sa zahrievajú, tavia a plastifikujú pôsobením jedinečnej konštrukcie závitovky. Na zabezpečenie kvality plastifikácie a stabilného tlaku extrudovanej taveniny je extrudér vybavený dvoma výfukovými otvormi pripojenými k vákuovému čerpaciemu systému, ktorý dokáže efektívne odsávať vlhkosť a oligoméry z materiálov, čím sa eliminuje potreba zložitého systému predkryštalizácie/sušenia a znižujú sa investičné a prevádzkové náklady. Dávkovanie taveniny je zabezpečené vysoko presným zubovým čerpadlom, ktoré poskytuje stabilný tlak do matrice, prekonáva odpor taveniny prechádzajúcej cez filter a zaisťuje rovnomernú hrúbku filmu. Tavná rúrka spája extrudér, dávkovacie čerpadlo, filter a matricu, aby umožnila plynulý tok taveniny. Vo vnútri konca tavnej rúrky pripojenej k matricovej tryske je nainštalovaných niekoľko sád statických miešačov. Keď tavenina preteká, automaticky sa vytvára miešací efekt delenia-kombinácie-delenia-kombinácie, čím sa dosahuje teplotná homogenizácia taveniny.

Viskoelastická tavenina PET vystupujúca z matrice sa na rovnomerne rotujúcom chladiacom valci rýchlo ochladí pod teplotu skleného prechodu, čím sa vytvorí sklovitá odliata doska s rovnomernou hrúbkou. Princíp spočíva v použití generátora vysokého napätia na vytvorenie jednosmerného napätia niekoľko tisíc voltov, vďaka čomu elektródový drôt a chladiaci valec fungujú ako záporný a kladný pól (s uzemneným chladiacim valcom). Vo vysokonapäťovom elektrostatickom poli odliata doska získava statické náboje opačnej polarity, ako je polarita chladiaceho valca, prostredníctvom elektrostatickej indukcie. Vďaka príťažlivosti medzi opačnými nábojmi doska pevne priľne k povrchu chladiaceho valca, čím účinne vytláča vzduch a umožňuje efektívny prenos tepla.

Hrubý plech vyrobený odlievacím strojom vstupuje do pozdĺžnej napínacej jednotky, kde sa pozdĺžne naťahuje vo vysoko elastickom stave. Pozdĺžna napínacia jednotka sa skladá z predhrievacích valcov, napínacích valcov, chladiacich valcov, napínacích valcov, gumových prítlačných valcov, infračervených vykurovacích trubíc, vykurovacích jednotiek a pohonných zariadení. Existujú rôzne režimy pozdĺžneho naťahovania, bežne zahŕňajúce jednobodové naťahovanie, ako aj viacbodové naťahovanie, ako napríklad dvojbodové alebo trojbodové naťahovanie.

Fólia po pozdĺžnom natiahnutí vstupuje do priečneho napínacieho zariadenia, kde prechádza postupne predhrievaním, napínaním, tepelnou fixáciou a chladením, čím sa dokončí priečne natiahnutie.

Nakoniec biaxiálne natiahnutá fólia vstupuje do procesu trakčného navíjania a rezania. Tento proces pozostáva z viacerých trakčných vodiacich valčekov, chladiacich valčekov, splošťovacích valčekov, napínacích valčekov, sledovacích valčekov, zariadení na orezávanie hrán, hrúbkomerov a strojov na korónové spracovanie. Po orezaní hrán, meraní hrúbky a korónovom spracovaní sa fólia navíja, nareže a po úspešnom absolvovaní kontroly sa stáva hotovým výrobkom.