In che modo il controllo della temperatura influisce sulle proprietà della pellicola soffiata in PP?

Il polipropilene è un materiale termoplastico semi-cristallino con bassa densità, eccellenti proprietà meccaniche, buona resistenza chimica, resistenza al calore e buon isolamento. È stato ampiamente utilizzato nell'industria dell'imballaggio. In varie applicazioni, i film in bolla si distinguono come una forma importante le cui prestazioni sono direttamente influenzate dal controllo della temperatura. L'influenza del controllo della temperatura sulle proprietà della pellicola soffiante di polipropilene viene discussa sistematicamente in questo documento sotto quattro aspetti: temperatura di estrusione, temperatura dello stampo, temperatura di raffreddamento e effetto sinergico del rapporto e della temperatura di soffiaggio.

La temperatura di estrusione è il parametro principale nella produzione di film per soffiaggio di polipropilene, che influenza direttamente la fluidità della fusione e la qualità della plastificazione. Il PP ha un intervallo del punto di fusione compreso tra 155 e 165 gradi Celsius e una temperatura di decomposizione superiore a 300 gradi Celsius, quindi la temperatura di estrusione è tipicamente compresa tra 180 e 240 gradi Celsius. Questa gamma deve essere adattata con precisione alle caratteristiche della materia prima (ad es. flusso del materiale fuso e distribuzione del peso molecolare) e ai requisiti del processo.
1.1 Bassa temperatura di estrusione (180–200 gradi)
la temperatura di estrusione è troppo bassa, la scorrevolezza del polipropilene fuso è ridotta, il che porta a difetti superficiali come "occhi di pesce" e linee di saldatura. Questi difetti derivano dalla fusione incompleta della resina, che porta ad un'elevata cristallinità localizzata e alla formazione di strutture di particelle opache. Inoltre, la bassa temperatura può aumentare l'effetto di taglio delle viti, che può portare alla rottura della catena molecolare e diminuire la resistenza alla trazione e l'allungamento alla frattura delle pellicole.
1.2 Temperatura di estrusione elevata (220–240 gradi)
Le alte temperature migliorano il flusso del materiale fuso. Ma troppo calore accelera la decomposizione del polipropilene. Ciò causa problemi come particelle di gel e increspature. I cambiamenti di temperatura rendono la viscosità del fuso non uniforme. Ciò fa variare anche lo spessore longitudinale del film. Ad esempio, se la variazione di temperatura nel tamburo è superiore a ±5 gradi, l'errore di spessore della pellicola potrebbe superare il 10%. Ciò danneggia il modo in cui il film funziona nei passaggi successivi.
1.3 Uniformità della temperatura
La temperatura di tutte le sezioni dell'estrusore deve essere uniforme per evitare surriscaldamenti o sovraraffreddamenti locali. Le fluttuazioni di temperatura faranno sì che la viscosità del fuso sia incoerente e lo spessore longitudinale del film cambi. Ad esempio, se la fluttuazione della temperatura nel tamburo è maggiore di ±5 gradi, la deviazione dello spessore del film può superare il 10%, compromettendo gravemente le successive prestazioni di lavorazione.

La temperatura dello stampo è la chiave per controllare la forma iniziale del polipropilene fuso quando esce dallo stampo ad anello e forma bolle stabili. Solitamente impostata tra 220 e 230 gradi Celsius, la temperatura dello stampo deve essere coordinata con la temperatura di estrusione per garantire un flusso di fusione uniforme.
2.1 Bassa temperatura (<220°C)
Le basse temperature riducono la fluidità del materiale fuso, causando difetti come increspature dell'acqua sulla superficie delle bolle. Quando il materiale fuso non si rilassa completamente all'uscita dello stampo, si genera un'onda d'acqua che forma un'onda periodica. Inoltre, le basse temperature aumentano la fragilità delle bolle, rendendole soggette a rottura durante la trazione.
2.2 High Die Temperature (>230 gradi)
Sebbene le alte temperature migliorino la fluidità del materiale fuso, possono anche compromettere la stabilità delle bolle. La temperatura dello stampo è troppo elevata, ridurrà la viscosità del fuso, causando bolle nel processo di espansione, con conseguente spessore non uniforme della pellicola. Le alte temperature possono anche accelerare la degradazione ossidativa del polipropilene, producendo odori e scolorimento.
2.3 Distanza tra gli stampi e uniformità della temperatura
Il gioco della matrice dell'anello deve essere controllato tra 0,8 mm e 1,2 mm e il bordo della matrice deve essere uniformemente distanziato. Lo spazio irregolare causerà una differenza di flusso del materiale fuso nel processo di estrusione, che porterà a deviazioni dello spessore del film. Allo stesso tempo, è necessario utilizzare un sistema automatico di misurazione e controllo della temperatura basato su termocoppia per controllare accuratamente la temperatura dello stampo al fine di evitare il surriscaldamento o il raffreddamento eccessivo locale.

La temperatura di raffreddamento è il parametro fondamentale che determina la cristallinità e la trasparenza del film soffiato di polipropilene. Il polipropilene è un polimero semi-cristallino. La cristallinità del PP influenza direttamente le sue proprietà fisiche (ad esempio resistenza alla trazione e allungamento alla frattura) e proprietà ottiche (ad esempio trasparenza e lucentezza).
3.1 Raffreddamento ad acqua (15-25 gradi)
Water cooling is the circulation of cooling water around bubbles, which can significantly reduce the crystallinity of the film and improve transparency. When the cooling water temperature is controlled between 15 and 22°C, the film can be more than 90% transparent, with a smooth, blemish-free surface. If the water temperature is too high (>30 gradi) e la pellicola non è sufficientemente raffreddata, la cristallizzazione aumenterà e la trasparenza si ridurrà rapidamente. Al contrario, se la temperatura dell'acqua è troppo bassa (<15°C), the film becomes viscous and exhibits poor opening properties, although transparency is further enhanced.
3.2 Restrizioni al raffreddamento ad aria
Il raffreddamento ad aria è l'uso di anelli d'aria per raffreddare le bolle. L'attrezzatura è semplice e richiede meno spazio, ma è difficile controllare con precisione la velocità di raffreddamento. Il polipropilene, con la sua elevata cristallinità e bassa resistenza al fuso, è soggetto a oscillazioni delle bolle e spessore irregolare quando si utilizza l'aria per il raffreddamento e la trasparenza della pellicola è generalmente inferiore rispetto al raffreddamento ad acqua. Pertanto, l'applicazione del raffreddamento ad aria nella produzione di soffianti in polipropilene è minore, mentre l'applicazione nella produzione di soffianti in polipropilene è più diffusa.
3.3 Portata e uniformità del flusso dell'acqua di raffreddamento
Il flusso dell'acqua di raffreddamento deve essere coordinato con la temperatura dell'acqua. Aumentare la portata a 15–25 gradi può migliorare il raffreddamento, ma troppo può influenzare le bolle e causare rughe. Risultati di portata insufficiente portano ad un raffreddamento inadeguato e ad una ridotta trasparenza della pellicola. Inoltre, gli anelli dell'acqua di raffreddamento devono essere mantenuti orizzontali per evitare un flusso d'acqua irregolare e conseguenti deviazioni dello spessore del film.

Il rapporto di scoppio, ovvero il rapporto tra il diametro della bolla e il diametro dello stampo, influisce direttamente sulla resistenza alla trazione trasversale e sull'uniformità dello spessore della pellicola. Il controllo della temperatura deve essere ottimizzato di concerto con il rapporto di esplosione per raggiungere l'equilibrio ottimale delle proprietà meccaniche dei film.
4.1 Limitazioni del-rapporto di scoppio alle basse temperature
Quando la temperatura di estrusione o la temperatura dello stampo è bassa, il PP fuso è meno fluido e richiede una velocità di scoppio inferiore (solitamente inferiore a 2,0) per evitare lo scoppio delle bolle. In queste condizioni, la resistenza alla trazione trasversale inferiore del film è inferiore, ma la resistenza alla trazione longitudinale è maggiore a causa dell'influenza della trazione.
4.2 Ottimizzazione del rapporto di sabbiatura ad alta temperatura
High temperature enhances the fluidity of the melt, expanding the explosion ratio to 2.0-2.5. This greatly improves the film's transverse tensile strength and thickness uniformity film. However, a high bloating ratio (>2.5) può far oscillare le bolle e persino scoppiare.
4.3 Regolazione dinamica della temperatura e del rapporto di esplosione
In pratica, i rapporti di temperatura e di scoppio devono essere regolati dinamicamente in base alle caratteristiche della materia prima (ad esempio, l'indice di fluidità) e ai requisiti del prodotto (ad esempio, spessore del film e resistenza alla trazione). Ad esempio, la produzione di pellicole ad alta-trasparenza può richiedere temperature di estrusione più basse (200–220 gradi ) e un rapporto di gonfiaggio-minore (1,8-2,0), mentre le pellicole ad alta resistenza richiedono temperature di estrusione più elevate (220–240 gradi ) e un rapporto di scoppio più elevato (2,0-2,5 gradi C).

Oltre alla trasparenza e alle proprietà meccaniche, il controllo della temperatura gioca un ruolo importante nella contrazione termica, nella resistenza chimica e nella stabilità alla lavorazione dei film soffiati di polipropilene.
5.1 Termoretrazione
La contrazione termica dei film di polipropilene è strettamente correlata alla cristallinità. Minore è la temperatura di raffreddamento, minore è la cristallinità del film e maggiore è la contrazione termica. Ad esempio, le pellicole raffreddate a 15 gradi hanno mostrato una contrazione termica longitudinale dell'1,5% e una contrazione termica trasversale dell'1,8%, mentre le pellicole raffreddate a 25 gradi mostrano una contrazione termica inferiore all'1,0%.
5.2 Resistenza chimica
L'elevata temperatura di estrusione e raffreddamento può migliorare la resistenza chimica del film. Temperature più elevate incoraggiano le catene molecolari del polipropilene ad allinearsi più strettamente e ad aumentare la cristallinità, aumentando la loro resistenza agli acidi, agli alcali e ai sali. Ad esempio, le pellicole prodotte a 220-240 gradi possono perdere meno del 5% della loro resistenza alla trazione dopo 24 ore di immersione in una soluzione di acido cloridrico al 5%, mentre le pellicole prodotte a 180-200 gradi possono perdere più del 10% della loro resistenza alla trazione.
5.3 Stabilità del processo
Il controllo della temperatura influisce anche sulla stabilità dello sviluppo della pellicola. Grandi fluttuazioni nella temperatura di estrusione o nella temperatura dello stampo possono portare a difetti come spessore non uniforme e grinze, complicando processi successivi come la stampa e la laminazione. Pertanto, i moderni ventilatori in polipropilene adottano spesso sistemi di controllo computerizzati e automatici e un controllo della misurazione della temperatura basato su termocoppia-per garantire la stabilità della produzione.
6. Conclusione:
Il controllo della temperatura è un passaggio fondamentale nella produzione di film in bolla in PP, che influisce direttamente sulla trasparenza, sulle proprietà meccaniche, sul ritiro termico e sulla stabilità della lavorazione del film. Ottimizzando la temperatura di estrusione, la temperatura dello stampo, la temperatura di raffreddamento e il rapporto di soffiaggio, le proprietà delle pellicole possono essere regolate con precisione. Ad esempio, pellicole per soffiaggio in PP ad alte-prestazioni con trasparenza Maggiore o uguale alla trasparenza Resistenza maggiore o uguale al 90% Maggiore o uguale a 45 MPa, restringimento termico minore o uguale a 1,5 Minore o uguale a 1,5% essere prodotto utilizzando temperature di estrusione di 200-220 gradi, temperature dello stampo di 220-230 gradi, temperature dell'acqua di raffreddamento di 15-22 gradi e rapporti di soffiaggio di 2,0-2,5 gradi C. Con lo sviluppo della scienza dei materiali e della tecnologia di lavorazione, il controllo della temperatura diventerà sempre più intelligente e preciso, fornendo un forte supporto per la pellicola soffiata in polipropilene da utilizzare ampiamente nell'imballaggio alimentare, nell'imballaggio farmaceutico, nella pellicola agricola e in altri campi.