ข่าว

บทนำเกี่ยวกับโพลีโอเลฟินและการอัดรีดฟิล์ม

โพลีโอเลฟินซึ่งเป็นวัสดุโมเลกุลขนาดใหญ่ชนิดหนึ่งที่สังเคราะห์จากโมโนเมอร์โอเลฟิน เช่น เอทิลีนและโพรพิลีน เป็นพลาสติกที่ผลิตและใช้กันอย่างแพร่หลายทั่วโลก โดยพลาสติกชนิดนี้ได้รับความนิยมเนื่องจากมีคุณสมบัติที่โดดเด่นหลายประการ เช่น ต้นทุนต่ำ ความสามารถในการแปรรูปดีเยี่ยม ความเสถียรทางเคมีที่โดดเด่น และลักษณะทางกายภาพที่ปรับเปลี่ยนได้ ในบรรดาการใช้งานโพลีโอเลฟินที่หลากหลาย ผลิตภัณฑ์ฟิล์มถือเป็นผลิตภัณฑ์ที่สำคัญที่สุด โดยทำหน้าที่สำคัญในการบรรจุอาหาร วัสดุคลุมการเกษตร บรรจุภัณฑ์อุตสาหกรรม ผลิตภัณฑ์ทางการแพทย์และสุขอนามัย และสินค้าอุปโภคบริโภคในชีวิตประจำวัน เรซินโพลีโอเลฟินที่ใช้ในการผลิตฟิล์มมากที่สุด ได้แก่ โพลีเอทิลีน (PE) ซึ่งได้แก่ โพลีเอทิลีนความหนาแน่นต่ำเชิงเส้น (LLDPE) โพลีเอทิลีนความหนาแน่นต่ำ (LDPE) และโพลีเอทิลีนความหนาแน่นสูง (HDPE) และโพลีโพรพิลีน (PP)

การผลิตฟิล์มโพลีโอเลฟินนั้นอาศัยเทคโนโลยีการอัดรีดเป็นหลัก โดยมีการอัดรีดฟิล์มแบบเป่าและการอัดรีดฟิล์มแบบหล่อเป็นสองกระบวนการหลัก

1. กระบวนการอัดรีดฟิล์มแบบเป่า

การอัดรีดฟิล์มแบบเป่าเป็นหนึ่งในวิธีการที่นิยมใช้มากที่สุดในการผลิตฟิล์มโพลีโอเลฟิน หลักการพื้นฐานเกี่ยวข้องกับการอัดรีดโพลิเมอร์ที่หลอมเหลวขึ้นในแนวตั้งผ่านแม่พิมพ์วงแหวน เพื่อสร้างพาริสันท่อที่มีผนังบาง จากนั้นจึงใส่ลมอัดเข้าไปในส่วนภายในของพาริสันนี้ ทำให้มันพองตัวเป็นฟองอากาศที่มีเส้นผ่านศูนย์กลางใหญ่กว่าแม่พิมพ์อย่างเห็นได้ชัด เมื่อฟองอากาศลอยขึ้น ฟองอากาศจะถูกทำให้เย็นลงอย่างรุนแรงและแข็งตัวโดยวงแหวนอากาศภายนอก จากนั้นฟองอากาศที่เย็นลงจะยุบตัวโดยลูกกลิ้งหนีบชุดหนึ่ง (มักจะผ่านกรอบที่ยุบตัวหรือกรอบ A) จากนั้นจึงถูกดึงโดยลูกกลิ้งดึงก่อนที่จะม้วนเป็นม้วน กระบวนการเป่าฟิล์มโดยทั่วไปจะให้ฟิล์มที่มีทิศทางสองแกน ซึ่งหมายความว่าฟิล์มจะแสดงคุณสมบัติเชิงกลที่สมดุลกันดีทั้งในทิศทางของเครื่องจักร (MD) และทิศทางตามขวาง (TD) เช่น ความแข็งแรงในการดึง ความต้านทานการฉีกขาด และความแข็งแรงในการกระแทก ความหนาของฟิล์มและคุณสมบัติเชิงกลสามารถควบคุมได้โดยการปรับอัตราส่วนการเป่า (BUR – อัตราส่วนของเส้นผ่านศูนย์กลางฟองอากาศต่อเส้นผ่านศูนย์กลางแม่พิมพ์) และอัตราส่วนการดึงออก (DDR – อัตราส่วนของความเร็วการดึงขึ้นต่อความเร็วการอัดขึ้นรูป)

2. กระบวนการอัดรีดฟิล์มหล่อ

การอัดรีดฟิล์มหล่อเป็นกระบวนการผลิตที่สำคัญอีกกระบวนการหนึ่งสำหรับฟิล์มโพลีโอเลฟิน โดยเฉพาะอย่างยิ่งเหมาะสำหรับการผลิตฟิล์มที่ต้องการคุณสมบัติทางแสงที่เหนือกว่า (เช่น ความชัดเจนสูง ความเงาสูง) และความหนาที่สม่ำเสมอ ในกระบวนการนี้ โพลิเมอร์ที่หลอมเหลวจะถูกอัดรีดในแนวนอนผ่านแม่พิมพ์รูปตัว T แบบแบน เพื่อสร้างแผ่นใยที่หลอมเหลวสม่ำเสมอ จากนั้นแผ่นใยนี้จะถูกดึงอย่างรวดเร็วไปที่พื้นผิวของลูกกลิ้งเย็นที่ทำความเย็นภายในด้วยความเร็วสูงหนึ่งลูกกลิ้งขึ้นไป ของเหลวที่หลอมเหลวจะแข็งตัวอย่างรวดเร็วเมื่อสัมผัสกับพื้นผิวของลูกกลิ้งเย็น โดยทั่วไปแล้ว ฟิล์มหล่อจะมีคุณสมบัติทางแสงที่ยอดเยี่ยม สัมผัสที่นุ่ม และปิดผนึกด้วยความร้อนได้ดี การควบคุมที่แม่นยำเหนือช่องว่างของแม่พิมพ์ อุณหภูมิของลูกกลิ้งเย็น และความเร็วในการหมุน ช่วยให้ควบคุมความหนาของฟิล์มและคุณภาพของพื้นผิวได้อย่างแม่นยำ

ความท้าทายอันดับต้น ๆ ของการอัดรีดฟิล์มโพลีโอเลฟิน 6 ประการ

แม้ว่าเทคโนโลยีการอัดรีดจะมีความสมบูรณ์ แต่ผู้ผลิตมักประสบปัญหาในการประมวลผลต่างๆ มากมายในการผลิตฟิล์มโพลีโอเลฟินในทางปฏิบัติ โดยเฉพาะอย่างยิ่งเมื่อต้องการผลผลิตสูง ประสิทธิภาพดี ขนาดบางลง และเมื่อใช้เรซินประสิทธิภาพสูงชนิดใหม่ ปัญหาเหล่านี้ไม่เพียงแต่ส่งผลต่อเสถียรภาพของการผลิตเท่านั้น แต่ยังส่งผลโดยตรงต่อคุณภาพและต้นทุนของผลิตภัณฑ์ขั้นสุดท้ายอีกด้วย ความท้าทายที่สำคัญ ได้แก่:

1. การแตกร้าวจากของเหลวที่หลอมละลาย (Sharkskin): ข้อบกพร่องนี้เป็นหนึ่งในข้อบกพร่องที่พบบ่อยที่สุดในการอัดรีดฟิล์มโพลีโอเลฟิน เมื่อมองในระดับมหภาค จะปรากฎเป็นริ้วคลื่นตามขวางเป็นระยะๆ หรือพื้นผิวที่ขรุขระไม่สม่ำเสมอบนฟิล์ม หรือในกรณีที่รุนแรง อาจเกิดการบิดเบี้ยวที่เด่นชัดกว่า การแตกร้าวจากของเหลวที่หลอมละลายจะเกิดขึ้นเป็นหลักเมื่ออัตราเฉือนของของเหลวโพลีเมอร์ที่หลอมละลายออกจากแม่พิมพ์เกินค่าวิกฤต ส่งผลให้เกิดการสั่นแบบติด-ลื่นระหว่างผนังแม่พิมพ์และของเหลวที่หลอมละลายจำนวนมาก หรือเมื่อความเค้นจากการยืดออกที่ทางออกแม่พิมพ์เกินความแข็งแรงของของเหลวที่หลอมละลาย ข้อบกพร่องนี้ทำให้คุณสมบัติทางแสง (ความใส ความเงา) ความเรียบของพื้นผิว และยังสามารถทำลายคุณสมบัติเชิงกลและคุณสมบัติในการกั้นของฟิล์มได้อีกด้วย

2. น้ำลายไหลจากแม่พิมพ์ / การสะสมตัวของแม่พิมพ์: หมายถึงการสะสมตัวของผลิตภัณฑ์ที่ย่อยสลายด้วยพอลิเมอร์ เศษส่วนที่มีน้ำหนักโมเลกุลต่ำ สารเติมแต่งที่กระจายตัวไม่ดี (เช่น เม็ดสี สารป้องกันไฟฟ้าสถิต สารกันลื่น) หรือเจลจากเรซินที่ขอบขอบแม่พิมพ์หรือภายในโพรงแม่พิมพ์ ตะกอนเหล่านี้อาจหลุดออกระหว่างการผลิต ปนเปื้อนพื้นผิวฟิล์ม และทำให้เกิดข้อบกพร่อง เช่น เจล รอยเส้น หรือรอยขีดข่วน ส่งผลให้รูปลักษณ์และคุณภาพของผลิตภัณฑ์ได้รับผลกระทบ ในกรณีที่รุนแรง การสะสมตัวของแม่พิมพ์อาจปิดกั้นทางออกของแม่พิมพ์ ส่งผลให้เกจวัดมีการเปลี่ยนแปลง ฟิล์มฉีกขาด และสุดท้ายต้องปิดสายการผลิตเพื่อทำความสะอาดแม่พิมพ์ ส่งผลให้ประสิทธิภาพการผลิตลดลงอย่างมากและสิ้นเปลืองวัตถุดิบ

3. แรงดันในการอัดขึ้นรูปที่สูงและการผันผวน: ภายใต้เงื่อนไขบางอย่าง โดยเฉพาะอย่างยิ่งเมื่อต้องแปรรูปเรซินที่มีความหนืดสูงหรือใช้ช่องว่างระหว่างแม่พิมพ์ที่เล็กกว่า แรงดันภายในระบบการอัดขึ้นรูป (โดยเฉพาะที่หัวและแม่พิมพ์ของเครื่องอัดขึ้นรูป) อาจสูงเกินไป แรงดันที่สูงไม่เพียงแต่เพิ่มการใช้พลังงานเท่านั้น แต่ยังเสี่ยงต่ออายุการใช้งานของอุปกรณ์ (เช่น สกรู บาร์เรล แม่พิมพ์) และความปลอดภัยอีกด้วย นอกจากนี้ ความผันผวนที่ไม่เสถียรของแรงดันในการอัดขึ้นรูปยังส่งผลโดยตรงต่อการเปลี่ยนแปลงของผลผลิตของของเหลวหลอม ส่งผลให้ความหนาของฟิล์มไม่สม่ำเสมอ

4. ปริมาณการผลิตที่จำกัด: เพื่อป้องกันหรือบรรเทาปัญหาต่างๆ เช่น การแตกของของเหลวที่หลอมละลายและการสะสมของแม่พิมพ์ ผู้ผลิตมักจะถูกบังคับให้ลดความเร็วของสกรูของเครื่องอัดรีด ส่งผลให้ผลผลิตของสายการผลิตลดลง สิ่งนี้ส่งผลโดยตรงต่อประสิทธิภาพการผลิตและต้นทุนการผลิตต่อหน่วยผลิตภัณฑ์ ทำให้ยากต่อการตอบสนองความต้องการของตลาดสำหรับฟิล์มขนาดใหญ่ที่มีต้นทุนต่ำ

5. ความยากลำบากในการควบคุมเกจวัด: ความไม่เสถียรของการไหลของของเหลวที่หลอมละลาย การกระจายอุณหภูมิที่ไม่สม่ำเสมอบนแม่พิมพ์ และการสะสมตัวของแม่พิมพ์ ล้วนเป็นสาเหตุที่ทำให้ความหนาของฟิล์มเปลี่ยนแปลงไป ทั้งในแนวขวางและแนวยาว ซึ่งส่งผลต่อประสิทธิภาพการประมวลผลฟิล์มในภายหลังและคุณลักษณะการใช้งานขั้นสุดท้าย

6. การเปลี่ยนเรซินที่ยาก: เมื่อเปลี่ยนเรซินโพลีโอเลฟินชนิดหรือเกรดที่แตกต่างกัน หรือเมื่อเปลี่ยนมาสเตอร์แบตช์สี วัสดุที่เหลือจากการผลิตครั้งก่อนมักจะกำจัดออกจากเครื่องอัดรีดและแม่พิมพ์ได้ยาก ทำให้วัสดุเก่าและใหม่ปะปนกัน เกิดวัสดุเปลี่ยนผ่าน เวลาในการเปลี่ยนเรซินที่นานขึ้น และเพิ่มอัตราการเกิดเศษวัสดุ

ความท้าทายด้านการประมวลผลทั่วไปเหล่านี้เป็นอุปสรรคต่อความพยายามของผู้ผลิตฟิล์มโพลีโอเลฟินในการปรับปรุงคุณภาพผลิตภัณฑ์และประสิทธิภาพการผลิต และยังเป็นอุปสรรคต่อการนำวัสดุใหม่และเทคนิคการประมวลผลขั้นสูงมาใช้ ดังนั้น การแสวงหาวิธีแก้ปัญหาที่มีประสิทธิภาพเพื่อเอาชนะความท้าทายเหล่านี้จึงมีความสำคัญอย่างยิ่งต่อการพัฒนาที่ยั่งยืนและมีสุขภาพดีของอุตสาหกรรมการอัดรีดฟิล์มโพลีโอเลฟินทั้งหมด

โซลูชันสำหรับกระบวนการอัดรีดฟิล์มโพลีโอเลฟิน: สารช่วยการประมวลผลโพลีเมอร์ (PPA)

Polymer Processing Aids (PPA) เป็นสารเติมแต่งเชิงฟังก์ชันที่มีคุณค่าหลักในการปรับปรุงพฤติกรรมการไหลของโพลิเมอร์หลอมเหลวระหว่างการอัดขึ้นรูปและปรับเปลี่ยนการโต้ตอบกับพื้นผิวอุปกรณ์ จึงเอาชนะความยากลำบากในการประมวลผลต่างๆ และเพิ่มประสิทธิภาพการผลิตและคุณภาพของผลิตภัณฑ์

1. PPA ที่ทำจากฟลูออโรโพลีเมอร์

โครงสร้างและลักษณะทางเคมี: PPA เหล่านี้เป็น PPA ที่ใช้กันอย่างแพร่หลายที่สุดในปัจจุบัน มีการพัฒนาทางเทคโนโลยีอย่างเต็มที่ และมีประสิทธิภาพอย่างเห็นได้ชัด โดยทั่วไปแล้ว PPA จะเป็นโฮโมโพลีเมอร์หรือโคพอลิเมอร์ที่มีโมโนเมอร์ฟลูออโรโอเลฟินเป็นส่วนประกอบ เช่น ไวนิลิดีนฟลูออไรด์ (VDF) เฮกซะฟลูออโรโพรพิลีน (HFP) และเตตระฟลูออโรเอทิลีน (TFE) โดยฟลูออโรอีลาสโตเมอร์เป็นตัวแทนที่มากที่สุด โซ่โมเลกุลของ PPA เหล่านี้อุดมไปด้วยพันธะ CF ที่มีพลังงานพันธะสูงและขั้วต่ำ ซึ่งให้คุณสมบัติทางฟิสิกเคมีที่เป็นเอกลักษณ์ ได้แก่ พลังงานพื้นผิวต่ำมาก (คล้ายกับโพลีเตตระฟลูออโรเอทิลีน/เทฟลอน®) มีเสถียรภาพทางความร้อนที่ยอดเยี่ยม และความเฉื่อยทางเคมี ที่สำคัญ PPA ของฟลูออโรโพลีเมอร์มักจะไม่เข้ากันได้กับเมทริกซ์โพลีโอเลฟินที่ไม่มีขั้ว (เช่น PE, PP) ความไม่เข้ากันนี้เป็นข้อกำหนดเบื้องต้นที่สำคัญสำหรับการเคลื่อนย้ายไปยังพื้นผิวโลหะของแม่พิมพ์อย่างมีประสิทธิภาพ ซึ่งจะสร้างชั้นเคลือบหล่อลื่นแบบไดนามิก

ผลิตภัณฑ์ตัวแทน: แบรนด์ชั้นนำในตลาดโลกสำหรับ PPA ฟลูออโรโพลีเมอร์ ได้แก่ ซีรีส์ Viton™ FreeFlow™ ของ Chemours และซีรีส์ Dynamar™ ของ 3M ซึ่งครองส่วนแบ่งการตลาดที่สำคัญ นอกจากนี้ เกรดฟลูออโรโพลีเมอร์บางเกรดจาก Arkema (ซีรีส์ Kynar®) และ Solvay (Tecnoflon®) ยังใช้เป็นหรือเป็นส่วนประกอบสำคัญในสูตร PPA อีกด้วย

2. สารช่วยการประมวลผลที่ใช้ซิลิโคน (PPAs)

โครงสร้างทางเคมีและลักษณะเฉพาะ: ส่วนประกอบที่ใช้งานหลักใน PPA ประเภทนี้คือโพลีซิโลเซน ซึ่งมักเรียกกันว่าซิลิโคน โครงสร้างโพลีซิโลเซนประกอบด้วยอะตอมซิลิกอนและออกซิเจนสลับกัน (-Si-O-) โดยมีกลุ่มอินทรีย์ (โดยทั่วไปคือเมทิล) ติดอยู่กับอะตอมซิลิกอน โครงสร้างโมเลกุลเฉพาะตัวนี้ทำให้วัสดุซิลิโคนมีแรงตึงผิวต่ำมาก มีเสถียรภาพทางความร้อนที่ยอดเยี่ยม มีความยืดหยุ่นที่ดี และมีคุณสมบัติไม่ยึดเกาะกับสารหลายชนิด PPA ที่ทำจากซิลิโคนทำงานคล้ายกับ PPA ฟลูออโรโพลีเมอร์ โดยเคลื่อนที่ไปยังพื้นผิวโลหะของอุปกรณ์การประมวลผลเพื่อสร้างชั้นหล่อลื่น

คุณลักษณะการใช้งาน: แม้ว่า PPA ฟลูออโรโพลีเมอร์จะครองตลาดการอัดรีดฟิล์มโพลีโอเลฟิน แต่ PPA ที่ใช้ซิลิโคนเป็นส่วนประกอบอาจแสดงข้อได้เปรียบเฉพาะตัวหรือสร้างผลเสริมฤทธิ์เมื่อใช้ในสถานการณ์การใช้งานเฉพาะหรือใช้ร่วมกับระบบเรซินเฉพาะ ตัวอย่างเช่น อาจพิจารณาใช้สำหรับการใช้งานที่ต้องการค่าสัมประสิทธิ์แรงเสียดทานต่ำมากหรือเมื่อต้องการลักษณะพื้นผิวเฉพาะสำหรับผลิตภัณฑ์ขั้นสุดท้าย

เผชิญกับการห้ามใช้ฟลูออโรโพลีเมอร์หรือความท้าทายด้านอุปทาน PTFE หรือไม่?

แก้ปัญหาการอัดรีดฟิล์มโพลีโอเลฟินด้วยโซลูชัน PPA ที่ปราศจาก PFAS-สารเติมแต่งโพลิเมอร์ปลอดฟลูออรีนของ SILIKE

SILIKE ใช้แนวทางเชิงรุกด้วยผลิตภัณฑ์ซีรีส์ SILIMER ที่นำเสนอนวัตกรรมสารช่วยการแปรรูปโพลีเมอร์ที่ปราศจาก PFAS (PPAs)) กลุ่มผลิตภัณฑ์ที่ครอบคลุมนี้มี PPA ที่ปราศจาก PFAS บริสุทธิ์ 100%สารเติมแต่งโพลิเมอร์ PPA ปราศจากฟลูออรีน, และมาสเตอร์แบตช์ PPA ปราศจาก PFAS และฟลูออรีน.โดยขจัดความจำเป็นในการใช้สารเติมแต่งฟลูออรีนสารช่วยในการประมวลผลเหล่านี้ช่วยปรับปรุงกระบวนการผลิตสำหรับ LLDPE, LDPE, HDPE, mLLDPE, PP และกระบวนการรีดฟิล์มโพลีโอเลฟินต่างๆ ได้อย่างมีนัยสำคัญ โดยสอดคล้องกับกฎระเบียบด้านสิ่งแวดล้อมล่าสุด พร้อมทั้งเพิ่มประสิทธิภาพการผลิต ลดเวลาหยุดทำงาน และปรับปรุงคุณภาพผลิตภัณฑ์โดยรวม PPA ที่ปราศจาก PFAS ของ SILIKE มอบประโยชน์ให้กับผลิตภัณฑ์ขั้นสุดท้าย เช่น การกำจัดรอยแตกจากการหลอมละลาย (ผิวฉลาม) ความเรียบเนียนที่เพิ่มขึ้น และคุณภาพพื้นผิวที่เหนือกว่า

หากคุณกำลังประสบปัญหากับผลกระทบของการห้ามใช้ฟลูออโรโพลีเมอร์หรือการขาดแคลน PTFE ในกระบวนการอัดรีดโพลีเมอร์ของคุณ SILIKE ขอเสนอทางเลือกอื่นสำหรับฟลูออโรโพลีเมอร์ PPAs/PTFE, สารเติมแต่งปลอด PFAS สำหรับการผลิตฟิล์มที่ได้รับการออกแบบมาเพื่อให้ตรงตามความต้องการของคุณ โดยไม่ต้องมีการเปลี่ยนแปลงกระบวนการใดๆ