Маточная смесь для полиэтиленовой пленки представляет собой частицы добавок, равномерно диспергированные в полимере, такие как антипирены, порошок CaCO3 и т. д. Эти добавки придают полиэтиленовой пленке определенные свойства. Маточная смесь для полиэтиленовой пленки имеет широкие перспективы применения в индустрии пластмассовых изделий и является важным сырьем для производства полиэтиленовой пленки, обладая различными типами и отличными свойствами. В отношении производственной технологии необходимо строго контролировать пропорции сырья и технологические параметры для обеспечения качества продукции.

Производственный процесс

Процесс производства маточной смеси для полиэтиленовой пленки обычно включает несколько этапов, таких как подготовка сырья, смешивание компонентов, экструзия расплава, гранулирование, охлаждение и сушка, а также упаковка. Ниже приведено подробное описание:

1. Подготовка сырья

Базовая смола: выберите подходящую полиэтиленовую смолу, такую как полиэтилен низкой плотности (LDPE), линейный полиэтилен низкой плотности (LLDPE) или полиэтилен высокой плотности (HDPE) и т. д., и определите конкретную марку и класс на основе требований к эксплуатационным характеристикам пленки.

Добавки: в соответствии с функциональными требованиями маточной смеси добавляются различные добавки, такие как антиоксиданты, стабилизаторы света, смазочные материалы, агенты разделения (антиблоки), цветная маточная смесь и т. д. Эти добавки могут улучшить перерабатываемость, физические свойства и срок службы полиэтиленовой пленки.

2. Смешивание компонентов

Точно взвесьте полиэтиленовую смолу и добавки в определенной пропорции, а затем поместите их в высокоскоростной смеситель для тщательного перемешивания. Путем перемешивания добавка равномерно диспергируется в частицах полиэтиленовой смолы, чтобы обеспечить однородность каждого компонента в последующем производственном процессе.

3. Экструзия расплава

Смешанные материалы поступают в бункер экструдера и продвигаются вперед за счет вращения шнека. В этом процессе материал постепенно нагревается до расплавленного состояния.

Настройка температуры экструдера имеет решающее значение и должна корректироваться разумно в соответствии с типом и характеристиками полиэтиленовой смолы, а также требованиями добавок. Как правило, температура постепенно повышается от бункера к головке экструдера, чтобы обеспечить полное плавление материала и хорошую текучесть.

В процессе плавления сдвиговое воздействие шнека дополнительно равномерно смешивает добавку и полиэтиленовую смолу, одновременно пластифицируя материал для достижения подходящего состояния экструзии.

4. Гранулирование

После того как расплавленный материал выходит из головки экструдера, он формируется в небольшие жгуты или гранулы с помощью специальных матриц для гранулирования. Распространенные методы гранулирования включают горячую резку и холодную резку.

Гранулирование горячей резкой — это процесс, при котором материал режется на гранулы вращающимся инструментом непосредственно во время экструзии, что приводит к более правильной форме и однородному размеру гранул.

Гранулирование холодной резкой — это процесс, при котором экструдированный жгутовый материал сначала охлаждается и затвердевает, а затем режется на гранулы с помощью гранулятора. Этот метод подходит для ситуаций, когда требования к форме и размеру частиц не являются особенно строгими.

5. Охлаждение и сушка

Маточную смесь для полиэтиленовой пленки после гранулирования необходимо охладить для снижения температуры и затвердевания в форму. Обычно для охлаждения используется воздушное или водяное охлаждение.

Воздушное охлаждение — это процесс, при котором поток воздуха удаляет тепло с поверхности частиц, обеспечивая их быстрое охлаждение. Водяное охлаждение — это процесс охлаждения частиц через водяную ванну с высокой скоростью охлаждения. Однако важно контролировать объем и температуру охлаждающей воды, чтобы избежать дефектов на поверхности частиц.

Охлажденная маточная смесь может содержать некоторую влагу и требует сушки для удаления влаги и предотвращения увлажнения, комкования и других проблем при хранении и использовании. Методы сушки могут включать сушку горячим воздухом или вакуумную сушку.

6. Упаковка

После охлаждения и сушки маточная смесь для полиэтиленовой пленки может быть упакована после соответствия установленным стандартам качества. Как правило, для упаковки используются пластиковые тканые мешки или бумажные мешки, а вес каждого мешка зависит от спроса на рынке и требований заказчика.

В процессе упаковки следует уделять внимание предотвращению загрязнения и увлажнения маточной смеси. Одновременно на упаковочном мешке должна быть отмечена информация о названии продукта, спецификации, дате производства, сроке годности и другие соответствующие данные для управления хранением, транспортировкой и использованием.

На протяжении всего производственного процесса необходимо строго контролировать технологические параметры каждого этапа, чтобы обеспечить стабильность качества и соответствие эксплуатационных характеристик маточной смеси для полиэтиленовой пленки. Одновременно необходимы регулярное техническое обслуживание и уход за производственным оборудованием для обеспечения его нормальной работы, повышения производительности труда и качества продукции.

Производственное оборудование

Для производства маточной смеси для полиэтиленовой пленки требуется различное оборудование, которое в основном включает следующие категории:

Оборудование для дозирования ( batching )

Электронные весы: используются для точного взвешивания различных видов сырья, таких как полиэтиленовая смола и добавки, обеспечивая точные пропорции компонентов и стабильное качество продукции.

Высокоскоростной смеситель: тщательно и равномерно смешивает взвешенное сырье, так что добавки равномерно распределяются в полиэтиленовой смоле, закладывая основу для последующей переработки.

Оборудование для экструзии и гранулирования

Одношнековый или двухшнековый экструдер: материал продвигается вперед за счет вращения шнека, одновременно нагреваясь, плавясь и пластифицируясь до достижения подходящего состояния экструзии. По сравнению с одношнековыми экструдерами, двухшнековые экструдеры обладают лучшими смешивающими свойствами и способностью к самоочистке, что делает их более подходящими для производства высококачественной маточной смеси для полиэтиленовой пленки.

Экструзионная матрица: устанавливается на головке экструдера и определяет форму и размер экструдированного материала. В зависимости от различных методов гранулирования существуют матрицы, используемые для горячей резки, и матрицы, используемые для холодной резки.

Гранулятор: в сочетании с экструдером он режет экструдированный расплавленный материал на гранулы. Гранулятор горячей резки выполняет резку непосредственно во время экструзии материала, тогда как гранулятор холодной резки охлаждает экструдированный жгут перед резкой.

Оборудование для охлаждения и сушки

Ванна водяного охлаждения или система воздушного охлаждения: используются для охлаждения маточных гранул после гранулирования. Метод водяного охлаждения обеспечивает высокую скорость охлаждения и быстрое формирование частиц; метод воздушного охлаждения отводит тепло за счет принудительного потока воздуха, что подходит для некоторых чувствительных к влаге маточных смесей.

Сушильная машина: удаляет влагу с поверхности или изнутри охлажденной маточной смеси для предотвращения увлажнения и комкования. Распространенные типы включают сушилку горячим воздухом и вакуумную сушилку. Сушилка горячим воздухом сушит маточную смесь за счет циркуляции горячего воздуха, тогда как вакуумная сушилка работает в вакуумной среде, что позволяет эффективно снизить температуру сушки и подходит для некоторых чувствительных к температуре добавок.

Auxiliary equipment

Загрузочное устройство: автоматически транспортирует сырье со склада в бункер дозирующего или экструзионного оборудования, повышая уровень автоматизации производства, снижая интенсивность ручного труда и предотвращая загрязнение сырья при транспортировке.

Просеивающая машина (сито): просеивает маточные гранулы после гранулирования, удаляя слишком крупные или слишком мелкие частицы, а также возможные примеси, чтобы обеспечить однородность и качество размера частиц продукта.

Упаковочная машина: упаковывает квалифицированную маточную смесь для полиэтиленовой пленки, прошедшую контроль качества. Обычно используются автоматические и полуавтоматические упаковочные машины, которые можно выбрать в зависимости от масштаба производства и требований к упаковке. Упаковочная машина может выполнять процессы упаковки, такие как дозирование, наполнение и запечатывание, обеспечивая сохранность продукта при хранении и транспортировке.

Кроме того, в соответствии с потребностями производственных процессов и контроля качества продукции может быть установлено некоторое испытательное оборудование, такое как измерители скорости расплава (MFI), машины для испытаний на растяжение, термические анализаторы и т. д., для определения различных показателей характеристик маточной смеси, чтобы обеспечить соответствие качества продукции стандартам и требованиям заказчика.

Соответствующие требования

При производстве маточной смеси для полиэтиленовой пленки экструдер должен соответствовать различным требованиям, таким как пластификация, смешивание, контроль температуры и т. д., для обеспечения качества продукции и эффективности производства, а именно:

Эффективная пластификация и смешивание

Конструкция шнека: используется градиентный шнек с отношением длины к диаметру (L/D), как правило, от 25 до 32. Более высокое отношение L/D обеспечивает более длительный процесс пластификации и смешивания, позволяя полиэтиленовому сырью полностью пластифицироваться. Одновременно на шнеке должны быть установлены соответствующие элементы смешивания, такие как секции смешивания барьерного типа или секции смешивания с пальцами (pin mixing), для усиления сдвигового воздействия и эффекта смешивания материала, обеспечивая однородное смешивание добавок и полиэтиленовой смолы.

Приводная мощность: в зависимости от производительности экструдера требуется соответствующий двигатель привода. Как правило, для экструдеров, используемых при производстве маточной смеси для полиэтиленовой пленки с часовой производительностью 100–500 кг, приводная мощность обычно составляет от 30 до 110 кВт, чтобы обеспечить достаточный крутящий момент и скорость шнека для эффективной пластификации и смешивания.

Точный контроль температуры

Метод нагрева: обычно используется электрический нагрев, который имеет преимущества быстрой скорости нагрева и точного контроля температуры. Нагревательные элементы равномерно распределены по цилиндру, а точная регулировка температуры осуществляется с помощью температурного контроллера. Кроме того, некоторые экструдеры используют нагрев термомаслом, который обеспечивает более равномерное распределение температуры и подходит для случаев с высокими требованиями к контролю температуры.

Точность контроля температуры: в процессе производства маточной смеси для полиэтиленовой пленки точность контроля температуры должна находиться в пределах ± 1 °C. Различные этапы производства требуют строгого контроля температуры. Например, на этапе пластификации сырья температура обычно контролируется в диапазоне 150–200 °C; на этапе экструзионного формования температура тонко регулируется в соответствии с толщиной и требованиями к характеристикам пленки, обычно в диапазоне 160–190 °C.

Стабильный контроль давления

Стабильность давления: во время процесса экструзии стабильное давление имеет решающее значение для обеспечения точности размеров и качества внешнего вида маточной смеси для пленки. Гидравлическая система или механическая трансмиссия экструдера должна обеспечивать стабильный выход давления, при этом колебания давления обычно контролируются в пределах ± 3%. Стабильное давление позволяет равномерно экструдировать материалы на головке экструдера, избегая неравномерной толщины или неровной поверхности.

Устройство регулирования давления: оснащено гибкими устройствами регулирования давления, такими как клапаны противодавления или дроссельные клапаны. Операторы могут регулировать противодавление шнека и, следовательно, давление экструзии путем настройки этих устройств в соответствии с производственными потребностями. Например, при производстве более тонкой маточной смеси для полиэтиленовой пленки необходимо соответствующим образом увеличить давление экструзии, чтобы обеспечить полное заполнение матрицы материалом и достичь хороших результатов формования.

Хорошая транспортировка материала

Устройство подачи: используется высокоточное дозирующее оборудование, такое как весовые дозаторы с потерей веса (weight loss feeders). Оно может точно подавать материалы, такие как полиэтиленовая смола и добавки, в экструдер согласно заданной рецептурной пропорции. Весовой дозатор непрерывно измеряет изменение массы материала в бункере и автоматически корректирует подачу в соответствии с заранее установленной скоростью подачи, обеспечивая точное добавление материала, что гарантирует стабильность качества продукции.

Транспортирующая способность шнека: конструкция шнека должна обладать хорошей способностью к транспортировке материала, позволяя стабильно перемещать материалы от загрузочного порта до головки экструдера при различных скоростях и давлениях. Такие параметры, как шаг, диаметр и угол наклона спирали шнека, должны быть оптимизированы и спроектированы в соответствии с производственными требованиями для маточной смеси полиэтиленовой пленки, чтобы повысить эффективность транспортировки и однородность материала. Одновременно зазор между шнеком и цилиндром должен быть разумно контролироваться, как правило, в пределах 0,1–0,3 мм, чтобы предотвратить утечку и обратный поток материала.

Коррозионная стойкость и износостойкость

Меры по коррозионной стойкости: поскольку в процессе производства возможен контакт с коррозионными добавками, такими как антиоксиданты и смазочные материалы, компоненты экструдера, контактирующие с материалом, такие как цилиндр и шнек, должны быть обработаны для обеспечения коррозионной стойкости. Цилиндр обычно защищается путем футеровки из нержавеющей стали или нанесения коррозионностойкого покрытия. Материал из нержавеющей стали обладает хорошей коррозионной и окислительной стойкостью, что эффективно предотвращает коррозию цилиндра химическими веществами. Шнек может быть изготовлен из легированной стали с хорошей коррозионной стойкостью и подвергнут поверхностной обработке, такой как твердое хромирование или химическое никелирование, для повышения его коррозионной стойкости.

Износостойкая конструкция: в процессе производства маточной смеси для полиэтиленовой пленки между материалом и шнеком/цилиндром возникает определенное трение, особенно при высокоскоростной экструзии или добавлении наполнителей, износ более очевиден. Для повышения износостойкости оборудования поверхность шнека и цилиндра должна иметь высокую твердость. Как правило, твердость поверхности шнека должна достигать HRC55–62, а твердость внутренней поверхности цилиндра — HRC50–58. Кроме того, в зоне загрузки и легко изнашиваемых частях цилиндра можно установить износостойкие футеровки для их регулярной замены и снижения затрат на техническое обслуживание оборудования.

Автоматизированное управление и мониторинг

Система управления: оснащена передовыми системами автоматического управления, такими как ПЛК (программируемый логический контроллер) или АСУ ТП (распределенная система управления). Эти системы обеспечивают мониторинг в реальном времени и точное управление параметрами экструдера, такими как температура, давление, скорость шнека и расход материала. Операторы могут легко устанавливать и корректировать производственные параметры через человеко-машинный интерфейс (HMI), контролировать и управлять производственным процессом, повышая эффективность производства и стабильность качества продукции.

Контроль качества и обратная связь: некоторые высококлассные экструдеры также оснащены оборудованием для онлайн-контроля качества, таким как лазерные датчики толщины, анализаторы инфракрасной спектроскопии и т. д., которые могут в реальном времени определять толщину, состав и другие показатели качества маточной смеси для пленки и передавать данные контроля в систему управления. Система управления автоматически корректирует производственные параметры на основе данных обратной связи для достижения замкнутого контура управления и обеспечения соответствия качества продукции стандартным требованиям.

Рецептурные пропорции

Пропорции маточной смеси для полиэтиленовой пленки могут варьироваться в зависимости от различных требований к применению и эксплуатационным характеристикам продукта. Ниже приведены некоторые распространенные примеры и объяснения пропорций маточной смеси для полиэтиленовой пленки:

Обычная маточная смесь для полиэтиленовой пленки

Полиэтиленовая смола: 90% – 95%

Обычно выбирают линейный полиэтилен низкой плотности (LLDPE), полиэтилен низкой плотности (LDPE) или их смеси. LLDPE обладает хорошей прочностью на растяжение и вязкостью, тогда как LDPE обладает хорошей прозрачностью и гибкостью. Смешивая два компонента в соответствующих пропорциях, можно получить маточную смесь для пленки с хорошими комплексными характеристиками.

Наполнитель: 3% – 8%

Обычно используемым наполнителем является карбонат кальция (CaCO3), который позволяет снизить затраты, одновременно повышая жесткость и твердость пленки. При выборе карбоната кальция следует обращать внимание на его размер частиц и поверхностную обработку. Как правило, чем меньше размер частиц, тем меньше влияние на свойства пленки, а совместимость обработанного поверхности карбоната кальция с полиэтиленовой смолой лучше.

Антиоксидант: 0,1% – 0,5%

Функция антиоксидантов заключается в предотвращении окислительной деградации полиэтилена при переработке и использовании, а также в продлении срока службы пленки. Распространенные антиоксиданты включают стерически затрудненные фенолы и фосфиты, которые обычно используются в комбинации для обеспечения синергетического эффекта и более эффективного улучшения антиоксидантных свойств пленок.

Смазочный материал: 0,5% – 1%

Смазочные материалы могут улучшить текучесть полиэтиленовой смолы при переработке, снизить трение между материалами и оборудованием, повысить эффективность производства и сделать поверхность пленки более гладкой. Распространенные смазочные материалы включают стеариновую кислоту и ее соли, сложные эфиры жирных кислот и т. д.

Маточная смесь для полиэтиленовой пленки с устойчивостью к старению

Полиэтиленовая смола: 88% – 92%

В качестве базовых смол используются LLDPE и LDPE, соотношение которых корректируется в зависимости от конкретной среды использования и требований к характеристикам пленки. Например, для наружных пленок, требующих более высокой устойчивости к старению, доля LLDPE может быть соответствующим образом увеличена для повышения прочности на растяжение и сопротивления разрыву пленки.

Наполнитель: 5% – 8%

Помимо карбоната кальция, можно выбрать другие наполнители, такие как тальк. Тальк имеет слоистую структуру, которая может в определенной степени повысить атмосферостойкость и барьерные свойства пленки.

Антиоксидант: 0,2% – 0,5%

Аналогично обычной маточной смеси для пленки, но в антистарении пленках могут быть выбраны виды антиоксидантов с более высокой термостойкостью и длительным антиоксидантным действием для лучшего сопротивления долгосрочному термо- и фотоокислительному старению.

Стабилизатор света: 0,3% – 1%

Стабилизаторы света являются ключевыми добавками для повышения устойчивости тонких пленок к старению, основными из которых являются УФ-абсорберы и стерически затрудненные аминные стабилизаторы света (HALS). УФ-абсорберы могут поглощать ультрафиолетовое излучение, преобразовывать его в тепловую энергию и рассеивать, тогда как HALS подавляют ход реакций фотоокисления путем захвата свободных радикалов, разложения пероксидов и другими методами. Комбинация обоих компонентов может значительно повысить устойчивость пленки к светостарению.

Смазочный материал: 0,5% – 1%

Функция такая же, как у смазочного материала в обычной маточной смеси для пленки; соответствующий вид и дозировка смазочного материала могут быть выбраны в зависимости от конкретной технологии переработки и требований оборудования.

Функциональная маточная смесь для полиэтиленовой пленки (например, антифог-добавки, антибактериальные и т. д.)

Полиэтиленовая смола: 85% – 90%

Выберите подходящий тип и марку полиэтиленовой смолы на основе функциональных требований и конечного использования пленки. Например, для антифог-пленок, требующих хорошей прозрачности и гибкости, основным выбором может быть LDPE; для антибактериальных пленок, требующих высокой прочности и жесткости, доля LLDPE может быть увеличена или может использоваться смесь полиэтилена высокой плотности (HDPE) и LDPE.

Наполнитель: 3% – 8%

Выбор и функция наполнителей аналогичны обычной маточной смеси для пленки, но в некоторых функциональных пленках могут выбираться наполнители со специальными свойствами. Например, в антибактериальных пленках можно выбрать наполнители с антибактериальными функциями, такие как наноксид цинка и наносеребро, которые не только играют определенную роль наполнения, но и придают пленке антибактериальные свойства.

Антиоксидант: 0,1% – 0,5%

Аналогично антиоксиданту в обычной маточной смеси для пленки, используется для предотвращения окислительной деградации полиэтиленовой смолы и обеспечения стабильности характеристик пленки.

Смазочный материал: 0,5% – 1%

Помогает улучшить перерабатываемость, делает поверхность пленки гладкой, снижает трение, повышает эффективность производства и качество пленки.

Функциональные добавки: 3% – 10%

Маточная смесь антифог-добавок: обычно добавляются гидрофильные поверхностно-активные вещества, такие как глицериды жирных кислот, полиэтиленгликоль и т. д., которые могут образовывать равномерную гидрофильную пленку на поверхности пленки, позволяя каплям воды, конденсирующимся на пленке, быстро растекаться в водяную пленку, тем самым избегая рассеивания и преломления света каплями воды, сохраняя прозрачность и антифог-эффект пленки.

Антибактериальная маточная смесь: добавляются антибактериальные агенты, такие как органические антибактериальные агенты (например, четвертичные аммониевые соли, бигуаниды и т. д.) или неорганические антибактериальные агенты (например, на основе серебра, меди и т. д.). Эти антибактериальные агенты могут подавлять или убивать микроорганизмы, такие как бактерии и плесень, на поверхности пленки, предотвращать рост и размножение бактерий, тем самым поддерживая чистоту и гигиеничность пленки.

Приведенные выше соотношения указаны только для справки. В реальном производстве необходимо вносить корректировки и оптимизировать параметры на основе конкретных требований к продукции, технологических процессов, состояния оборудования и других факторов. Кроме того, характеристики сырья и добавок от разных производителей могут различаться, поэтому оптимальное соотношение компонентов также необходимо определять путем экспериментов и испытаний.

Области применения

Маточный раствор для полиэтиленовой пленки имеет широкий спектр применения в таких областях, как упаковка, сельское хозяйство, промышленность, строительство и быт. Ниже приведено подробное описание:

Упаковочная отрасль

Пищевая упаковка: обладает хорошей гибкостью, прозрачностью и влагостойкостью, что позволяет эффективно сохранять свежесть и качество продуктов питания, например, при изготовлении различных упаковочных пакетов для пищевых продуктов, стрейч-пленок и т. д.

Медицинская упаковка: обладает хорошими гигиеническими свойствами и высокой химической стабильностью, не вступает в реакцию с лекарственными препаратами; может использоваться для блистерной упаковки, внутренней упаковочной пленки для лекарств и т. п., обеспечивая качество и безопасность лекарственных средств при хранении и транспортировке.

Упаковка товаров повседневного спроса: широко используется для упаковки косметики, моющих средств и других товаров повседневного спроса, например, в виде упаковочных пленок, этикеток и т. д., для защиты продукции и улучшения ее внешнего вида.

Сельское хозяйство

Агротехническая пленка: является распространенным укрывным материалом в сельскохозяйственном производстве, обеспечивающим теплоизоляцию, сохранение влаги, светопропускание, защиту от вредителей и другие функции, что способствует повышению урожайности и качества культур. К распространенным типам относятся тепличная пленка, полиэтиленовая пленка и т. д.

Пленка для рассады: обеспечивает подходящую среду роста для рассады, стимулирует ее рост и развитие, повышает приживаемость.

Промышленный сектор

Электронная промышленность: упаковочные материалы, изоляционные пленки и т. д., используемые при производстве электронных компонентов; обладают хорошими изоляционными и антистатическими свойствами, защищают электронные компоненты от воздействия статического электричества, пыли и других факторов.

Автомобильная промышленность: используется для упаковки внутренних деталей автомобилей, защитных пленок для автомобильных стекол и т. д.; обладает хорошей атмосферостойкостью и износостойкостью, защищает автомобильные компоненты от повреждений при транспортировке и хранении.

Строительная отрасль

Рулонные гидроизоляционные материалы: являясь одним из основных компонентов рулонных гидроизоляционных материалов, материал на основе маточного раствора для полиэтиленовой пленки обладает хорошими водоотталкивающими свойствами, коррозионной стойкостью и устойчивостью к старению; широко применяется в гидроизоляции кровли, подвалов, санузлов и других элементов зданий.

Теплоизоляционные материалы: могут использоваться для производства теплоизоляционных пленок, которые обеспечивают теплоизоляцию за счет отражения или поглощения тепла, повышая энергоэффективность зданий.

Другие области применения

Одноразовые изделия: такие как одноразовые скатерти, мусорные пакеты и т. д.; благодаря низкой стоимости, простоте обработки и хорошим эксплуатационным характеристикам обеспечивают удобство в повседневной жизни людей.

Покрытия: может использоваться в качестве покрытия для нанесения на поверхность бумаги, ткани и других материалов, улучшая их водоотталкивающие, влагозащитные, износостойкие и другие свойства.