Giới thiệu về Polyolefin và Ép đùn màng
Polyolefin, một loại vật liệu đại phân tử được tổng hợp từ các monome olefin như etylen và propylen, là loại nhựa được sản xuất và sử dụng rộng rãi nhất trên toàn cầu. Sự phổ biến của chúng bắt nguồn từ sự kết hợp đặc biệt của các đặc tính, bao gồm chi phí thấp, khả năng gia công tuyệt vời, độ ổn định hóa học vượt trội và các đặc tính vật lý có thể tùy chỉnh. Trong số các ứng dụng đa dạng của polyolefin, các sản phẩm màng giữ vị trí quan trọng, phục vụ các chức năng thiết yếu trong bao bì thực phẩm, lớp phủ nông nghiệp, bao bì công nghiệp, sản phẩm y tế và vệ sinh, và hàng tiêu dùng hàng ngày. Các loại nhựa polyolefin phổ biến nhất được sử dụng để sản xuất màng bao gồm polyethylene (PE) – bao gồm Polyethylene tỷ trọng thấp tuyến tính (LLDPE), Polyethylene tỷ trọng thấp (LDPE), và Polyethylene tỷ trọng cao (HDPE) – và polypropylene (PP).
Quá trình sản xuất màng polyolefin chủ yếu dựa vào công nghệ đùn, trong đó đùn màng thổi và đùn màng đúc là hai quy trình cốt lõi.
1. Quy trình đùn màng thổi
Đùn màng thổi là một trong những phương pháp phổ biến nhất để sản xuất màng polyolefin. Nguyên lý cơ bản bao gồm việc đùn polyme nóng chảy theo chiều thẳng đứng lên trên qua một khuôn hình khuyên, tạo thành một parison hình ống có thành mỏng. Sau đó, khí nén được đưa vào bên trong parison này, khiến nó phồng lên thành một bong bóng có đường kính lớn hơn đáng kể so với đường kính của khuôn. Khi bong bóng bay lên, nó bị làm mát cưỡng bức và đông cứng bởi một vòng khí bên ngoài. Bong bóng đã làm mát sau đó bị xẹp xuống bởi một bộ con lăn kẹp (thường thông qua khung sập hoặc khung chữ A) và sau đó được kéo ra bởi các con lăn kéo trước khi được cuộn vào cuộn. Quy trình thổi màng thường tạo ra các màng có định hướng hai trục, nghĩa là chúng thể hiện sự cân bằng tốt về các đặc tính cơ học theo cả hướng máy (MD) và hướng ngang (TD), chẳng hạn như độ bền kéo, khả năng chống rách và độ bền va đập. Độ dày màng và các tính chất cơ học có thể được kiểm soát bằng cách điều chỉnh tỷ lệ thổi phồng (BUR – tỷ lệ giữa đường kính bong bóng và đường kính khuôn) và tỷ lệ kéo xuống (DDR – tỷ lệ giữa tốc độ tiếp nhận và tốc độ đùn).
2. Quy trình đùn màng đúc
Đùn màng đúc là một quy trình sản xuất quan trọng khác đối với màng polyolefin, đặc biệt phù hợp để sản xuất màng đòi hỏi các đặc tính quang học vượt trội (ví dụ: độ trong suốt cao, độ bóng cao) và độ đồng đều về độ dày tuyệt vời. Trong quy trình này, polyme nóng chảy được đùn theo chiều ngang qua một khuôn chữ T phẳng, dạng khe, tạo thành một lớp màng nóng chảy đồng nhất. Lớp màng này sau đó được kéo nhanh lên bề mặt của một hoặc nhiều lô cán nguội tốc độ cao, được làm mát bên trong. Hỗn hợp nóng chảy đông cứng nhanh chóng khi tiếp xúc với bề mặt lô cán nguội. Màng đúc thường sở hữu các đặc tính quang học tuyệt vời, cảm giác mềm mại và khả năng hàn nhiệt tốt. Việc kiểm soát chính xác khe hở giữa mép khuôn, nhiệt độ lô cán nguội và tốc độ quay cho phép điều chỉnh chính xác độ dày màng và chất lượng bề mặt.
6 thách thức hàng đầu trong quá trình đùn màng Polyolefin
Mặc dù công nghệ đùn đã phát triển, các nhà sản xuất vẫn thường gặp phải một loạt khó khăn trong quá trình sản xuất màng polyolefin thực tế, đặc biệt là khi nỗ lực đạt năng suất cao, hiệu suất cao, kích thước màng mỏng hơn và khi sử dụng các loại nhựa hiệu suất cao mới. Những vấn đề này không chỉ ảnh hưởng đến tính ổn định của sản xuất mà còn tác động trực tiếp đến chất lượng và giá thành sản phẩm cuối cùng. Những thách thức chính bao gồm:
1. Gãy nóng chảy (Da cá mập): Đây là một trong những khuyết tật phổ biến nhất trong quá trình đùn màng polyolefin. Về mặt vĩ mô, khuyết tật này biểu hiện dưới dạng gợn sóng ngang tuần hoàn hoặc bề mặt màng gồ ghề không đều, hoặc trong trường hợp nghiêm trọng, biến dạng rõ rệt hơn. Gãy nóng chảy chủ yếu xảy ra khi tốc độ trượt của polyme nóng chảy thoát ra khỏi khuôn vượt quá giá trị tới hạn, dẫn đến dao động dính-trượt giữa thành khuôn và khối polyme nóng chảy, hoặc khi ứng suất kéo giãn tại lối ra của khuôn vượt quá cường độ nóng chảy. Khuyết tật này ảnh hưởng nghiêm trọng đến các đặc tính quang học (độ trong, độ bóng), độ nhẵn bề mặt, và cũng có thể làm giảm các đặc tính cơ học và rào cản của màng.
2. Drool / Tích tụ Die: Đây là sự tích tụ dần dần các sản phẩm phân hủy polymer, các thành phần có trọng lượng phân tử thấp, các chất phụ gia phân tán kém (ví dụ: bột màu, chất chống tĩnh điện, chất chống trượt) hoặc gel từ nhựa tại các cạnh mép khuôn hoặc bên trong khoang khuôn. Các cặn này có thể tách ra trong quá trình sản xuất, làm nhiễm bẩn bề mặt màng và gây ra các khuyết tật như gel, vệt hoặc vết xước, do đó ảnh hưởng đến hình thức và chất lượng sản phẩm. Trong trường hợp nghiêm trọng, sự tích tụ die có thể chặn lối ra của die, dẫn đến sai lệch kích thước, rách màng và cuối cùng buộc phải dừng dây chuyền sản xuất để vệ sinh die, gây tổn thất đáng kể về hiệu quả sản xuất và lãng phí nguyên liệu thô.
3. Áp suất đùn cao và dao động: Trong một số điều kiện nhất định, đặc biệt là khi xử lý nhựa có độ nhớt cao hoặc sử dụng khe hở khuôn nhỏ hơn, áp suất bên trong hệ thống đùn (đặc biệt là ở đầu đùn và khuôn) có thể trở nên quá cao. Áp suất cao không chỉ làm tăng mức tiêu thụ năng lượng mà còn gây nguy hiểm cho tuổi thọ thiết bị (ví dụ: trục vít, thùng đùn, khuôn) và an toàn. Hơn nữa, sự dao động không ổn định của áp suất đùn trực tiếp gây ra sự thay đổi sản lượng nóng chảy, dẫn đến độ dày màng không đồng đều.
4. Năng suất hạn chế: Để ngăn ngừa hoặc giảm thiểu các vấn đề như nứt nóng chảy và tích tụ khuôn, các nhà sản xuất thường buộc phải giảm tốc độ trục vít của máy đùn, do đó hạn chế sản lượng của dây chuyền sản xuất. Điều này ảnh hưởng trực tiếp đến hiệu quả sản xuất và chi phí sản xuất trên mỗi đơn vị sản phẩm, gây khó khăn cho việc đáp ứng nhu cầu thị trường về màng phim quy mô lớn, giá thành thấp.
5. Khó khăn trong việc kiểm soát độ dày: Dòng chảy nóng chảy không ổn định, nhiệt độ phân bố không đồng đều trên khuôn và sự tích tụ của khuôn đều có thể góp phần gây ra sự thay đổi độ dày màng, cả theo chiều ngang và chiều dọc. Điều này ảnh hưởng đến hiệu suất xử lý tiếp theo và đặc tính sử dụng cuối cùng của màng.
6. Khó chuyển đổi nhựa: Khi chuyển đổi giữa các loại hoặc cấp nhựa polyolefin khác nhau, hoặc khi thay đổi màu masterbatch, vật liệu còn sót lại từ mẻ trước thường khó được loại bỏ hoàn toàn khỏi máy đùn và khuôn. Điều này dẫn đến việc vật liệu cũ và mới bị trộn lẫn, tạo ra vật liệu chuyển tiếp, kéo dài thời gian chuyển đổi và tăng tỷ lệ phế liệu.
Những thách thức chung về xử lý này đang cản trở nỗ lực của các nhà sản xuất màng polyolefin trong việc nâng cao chất lượng sản phẩm và hiệu quả sản xuất, đồng thời cũng tạo ra rào cản cho việc áp dụng các vật liệu mới và kỹ thuật xử lý tiên tiến. Do đó, việc tìm kiếm các giải pháp hiệu quả để vượt qua những thách thức này là rất quan trọng cho sự phát triển bền vững và lành mạnh của toàn bộ ngành công nghiệp đùn màng polyolefin.
Giải pháp cho quy trình đùn màng polyolefin: Chất hỗ trợ chế biến polyme (PPA)
Chất hỗ trợ chế biến polyme (PPA) là các chất phụ gia chức năng có giá trị cốt lõi là cải thiện tính chất lưu biến của polyme nóng chảy trong quá trình đùn và thay đổi tương tác của chúng với bề mặt thiết bị, do đó khắc phục được nhiều khó khăn trong quá trình chế biến và nâng cao hiệu quả sản xuất cũng như chất lượng sản phẩm.
1. PPA gốc fluoropolymer
Cấu trúc và đặc tính hóa học: Đây hiện là loại PPA được sử dụng rộng rãi nhất, đã hoàn thiện về mặt công nghệ và có hiệu quả rõ rệt. Chúng thường là các đồng trùng hợp hoặc đồng trùng hợp dựa trên các monome fluoroolefin như vinylidene fluoride (VDF), hexafluoropropylene (HFP) và tetrafluoroethylene (TFE), trong đó các fluoroelastomer là đại diện tiêu biểu nhất. Các chuỗi phân tử của các PPA này giàu liên kết CF có năng lượng liên kết cao, độ phân cực thấp, mang lại các đặc tính lý hóa độc đáo: năng lượng bề mặt cực thấp (tương tự như polytetrafluoroethylene/Teflon®), độ ổn định nhiệt tuyệt vời và tính trơ về mặt hóa học. Quan trọng là, các PPA fluoropolymer thường có khả năng tương thích kém với các nền polyolefin không phân cực (như PE, PP). Sự không tương thích này là điều kiện tiên quyết quan trọng để chúng di chuyển hiệu quả đến các bề mặt kim loại của khuôn, nơi chúng tạo thành lớp phủ bôi trơn động.
Sản phẩm tiêu biểu: Các thương hiệu hàng đầu trên thị trường PPA fluoropolymer toàn cầu bao gồm dòng Viton™ FreeFlow™ của Chemours và dòng Dynamar™ của 3M, chiếm thị phần đáng kể. Ngoài ra, một số loại fluoropolymer từ Arkema (dòng Kynar®) và Solvay (Tecnoflon®) cũng được sử dụng làm, hoặc là thành phần chính, trong công thức PPA.
2. Chất hỗ trợ chế biến gốc silicon (PPA)
Cấu trúc và đặc tính hóa học: Các thành phần hoạt tính chính trong nhóm PPA này là polysiloxane, thường được gọi là silicon. Khung polysiloxane bao gồm các nguyên tử silicon và oxy xen kẽ (-Si-O-), với các nhóm hữu cơ (thường là methyl) được gắn vào các nguyên tử silicon. Cấu trúc phân tử độc đáo này mang lại cho vật liệu silicon sức căng bề mặt rất thấp, độ ổn định nhiệt tuyệt vời, độ linh hoạt tốt và đặc tính không bám dính với nhiều chất. Tương tự như PPA fluoropolymer, PPA gốc silicon hoạt động bằng cách di chuyển đến bề mặt kim loại của thiết bị xử lý để tạo thành một lớp bôi trơn.
Tính năng ứng dụng: Mặc dù PPA fluoropolymer chiếm ưu thế trong lĩnh vực đùn màng polyolefin, PPA gốc silicon có thể thể hiện những ưu điểm độc đáo hoặc tạo ra hiệu ứng hiệp đồng khi được sử dụng trong các tình huống ứng dụng cụ thể hoặc kết hợp với các hệ thống nhựa cụ thể. Ví dụ, chúng có thể được xem xét cho các ứng dụng yêu cầu hệ số ma sát cực thấp hoặc khi cần các đặc tính bề mặt cụ thể cho sản phẩm cuối cùng.
Đối mặt với lệnh cấm Fluoropolymer hay thách thức về nguồn cung PTFE?
Giải quyết các thách thức trong quá trình đùn màng Polyolefin bằng các giải pháp PPA không chứa PFAS-Phụ gia Polymer không chứa Flo của SILIKE
SILIKE áp dụng phương pháp tiếp cận chủ động với các sản phẩm dòng SILIMER, cung cấp các giải pháp sáng tạoChất hỗ trợ chế biến polyme không chứa PFAS (PPA)). Dòng sản phẩm toàn diện này có 100% PPA không chứa PFAS nguyên chất,Phụ gia Polymer PPA không chứa flo, VàHạt màu PPA không chứa PFAS và không chứa flo.Qualoại bỏ nhu cầu sử dụng chất phụ gia floCác chất hỗ trợ xử lý này cải thiện đáng kể quy trình sản xuất cho LLDPE, LDPE, HDPE, mLLDPE, PP và nhiều quy trình đùn màng polyolefin khác. Chúng tuân thủ các quy định môi trường mới nhất, đồng thời tăng cường hiệu quả sản xuất, giảm thiểu thời gian chết và cải thiện chất lượng sản phẩm tổng thể. Các PPA không chứa PFAS của SILIKE mang lại nhiều lợi ích cho sản phẩm cuối cùng, bao gồm loại bỏ hiện tượng nứt nóng chảy (da cá mập), tăng độ mịn và chất lượng bề mặt vượt trội.
Nếu bạn đang gặp khó khăn với tác động của lệnh cấm fluoropolymer hoặc tình trạng thiếu PTFE trong quy trình đùn polymer của mình, SILIKE cung cấpcác lựa chọn thay thế cho fluoropolymer PPA/PTFE, Phụ gia không chứa PFAS dùng trong sản xuất màng phimđược thiết kế riêng để đáp ứng nhu cầu của bạn mà không cần thay đổi quy trình.
Thời gian đăng: 15-05-2025
