Polietilen Filmlerin Ekstrüzyon Şişirme Kalıplaması

Polietilen (PE) film, plastik filmlerin en çok üretilen ve yaygın olarak kullanılan türüdür. -Toksik değildir, kokusuzdur ve yüksek mukavemet ve dayanıklılığın yanı sıra mükemmel nem direnci, su direnci, açılabilirlik, düşük-sıcaklık direnci ve belirli bir derecede şeffaflığa sahiptir. Göreceli olarak düşük ısıyla-kapama sıcaklığıyla (yaklaşık 100 derece) olağanüstü ısıyla-yapıştırma özelliklerine sahiptir; bu, elektrikli ısıtma ve kullanışlı torba-yapımı yoluyla ısıyla-sızdırmazlığa olanak tanır. Polietilen film, genellikle katkı maddelerine ihtiyaç duyulmadan, polietilen reçine peletleri kullanılarak ekstrüzyon şişirme kalıplama yoluyla doğrudan üretilir; boyama için renkli masterbatchler karıştırılabilir. Üflemeyle kalıplanmış filmler için kullanılan polietilen reçine topakları arasında düşük-yoğunluklu polietilen (LDPE), doğrusal düşük{13}}yoğunluklu polietilen (LLDPE) ve yüksek{14}}yoğunluklu polietilen (HDPE) bulunur.

1. Tarımsal Sera Filmleri

Tarımsal sera filmleri, yatay ekstrüzyon yukarı doğru-üfleme yöntemi kullanılarak LDPE'den veya LDPE ve LLDPE reçinelerinin bir karışımından-üflemeli-kalıplanmış geniş-genişlikteki filmlerdir. Filmin katlanmış çapı, 0,03-0,14 mm kalınlığa, 12MPa'ya eşit veya daha büyük bir gerilme mukavemetine ve %300'e eşit veya daha büyük bir kopma uzamasına sahip, geniş bir aralıkta (1000 mm'den az veya eşit veya 5000 mm'den büyük veya eşit) değişir.

Tarımsal sera filmleri yağmur geçirmez, ışığı-geçirir ve ısıyı-yalıtır; bu da sera barınaklarında çeşitli sebzelerin, meyvelerin ve diğer mahsullerin yıl boyunca- yetiştirilmesine olanak tanır. Tarımsal ihtiyaçlara bağlı olarak şu anda aşağıdaki gibi çeşitli fonksiyonel tarımsal sera filmleri bulunmaktadır:
(1) Takviyeli Sera Filmleri: Bu filmler, LDPE'ye %25'ten (kütle fraksiyonu) fazla LLDPE reçinesi eklenerek yapılır; bu, çekme mukavemetini 20MPa'ya ve kopma uzamasını %400'e eşit veya daha büyük bir seviyeye çıkarır. Eğer LLDPE reçinesi tamamen film üfleme için kullanılırsa, delinme direnci ve pürüzsüz film yüzeyi gibi ek avantajlarla birlikte mukavemet daha da yüksek olacak ve film kalınlığı %20 ila %30 oranında azaltılabilecektir.
(2) Uzun-Ömürlü Sera Filmleri: Sıradan sera filmlerinin kullanım ömrü 0,5–1 yıl iken, uzun-ömürlü sera filmlerinin ömrü iki katına veya daha fazla artarak 2–3 yıla ulaşabilir. LDPE reçinesine kütlece 0,3-0,5 kısım hafif stabilizatörlerin ve kütlece 0,1-0,3 kısım antioksidanların eklenmesiyle üretilirler. İlk olarak, LDPE'nin yüzeyini ıslatmak için beyaz yağ kullanılır, daha sonra onunla karıştırılır ve son olarak ekstrüde edilir ve filmler halinde üflemeli-kalıplanır.
(3) -Damlamayı Önleyen Sera Filmleri: Bu filmlerin yüzeylerinde su sisi veya su damlacıkları yoktur, bu da ışık geçirgenliğini artırabilir ve daha iyi mahsul büyümesini teşvik edebilir. Filmin suya olan ilgisini arttırmak için polietilen reçineye uygun miktarda yüzey aktif madde veya damlamayı önleyici masterbatchler eklenir, bu da film yüzeyindeki çok sayıda küçük su damlacığının film duvarından yere doğru akan büyük damlacıklar halinde birleşmesi sağlanır. Bu, filmin iç yüzeyindeki su sisini ortadan kaldırır, filmin şeffaflığını artırır ve su damlacıklarının doğrudan mahsullere damlamasını önler.

2. Tarımsal Malç Filmleri

Tarımsal malç filmleri, tarımsal kullanıma yönelik "zemin-örtme filmleri" olarak kısaltılır. Bunlar, 0,008–0,014 mm kalınlığa ve 600–1000 mm genişliğe sahip, LDPE'den üflemeli{-kalıplanmış ultra-ince filmlerdir. Sıradan renksiz ve şeffaf malç filmleri esas olarak fide yetiştirme filmleri ve mahsul kaplama filmleri olarak kullanılır-; bu filmler erken olgunlaşmayı teşvik edebilir ve mahsüllerin verimini artırmanın yanı sıra hastalıkları ve zararlıları da önleyebilir. Genellikle yukarıya doğru{12}üfleme yöntemi kullanılarak üretilirler.

Fonksiyonel malç filmleri, polietilen reçineye %3-%5 (kütle fraksiyonu) oranında renklendirici eklenerek boyanır ve kırmızı, sarı, mavi, gri ve siyah gibi çeşitli renklerde filmler üretilir. Bu renkli filmler, farklı sebze ve meyvelerin gerekli ışık spektrumunu elde etmesine olanak tanıyarak erken mahsul olgunlaşması, verim artışı, haşere kontrolü ve yabani ot büyümesinin engellenmesi hedeflerine ulaşır.

3. Ambalaj Filmleri

Polietilen ambalaj filmleri, hafif ambalaj filmleri ve{0}ağır hizmet ambalaj filmleri olarak ikiye ayrılır.
(1) Hafif Ambalaj Filmleri: LDPE reçinesinden üretilmiş olup, ağırlıklı olarak gıda, hamur işleri, şekerleme, sebze, meyve, ilaç, tekstil, günlük ihtiyaçlar ve giyim gibi çeşitli ürünlerin ambalajlanmasında kullanılır. Otomatik paketleme hatlarında üretimi kolaylaştırmak için az miktarda kaydırıcı madde veya antistatik maddenin eklenmesi gerekir. Çoğunlukla yukarıya doğru-üfleme yöntemi veya yatay-üfleme yöntemi kullanılarak üretilirler. Filmin katlanmış çapı, 0,02-0,20 mm kalınlığa ve 10 MPa'ya eşit veya daha büyük bir gerilme mukavemetine sahip, geniş bir aralıkta (70 mm'den az veya eşit veya 1000 mm'den büyük veya eşit) değişir.

HDPE reçinesinden üretilen yelek çantaları, elbise çantaları ve diğer ürünler, çeşitli mallara yönelik alışveriş çantalarıdır ve önemli bir kullanım hacmine sahiptir. Çoğunlukla yukarıya doğru-üfleme yöntemi kullanılarak üretilirler; katlanmış çapı 70–1000 mm, kalınlığı 0,007–0,10 mm ve gerilme mukavemeti 25MPa'dan büyük veya ona eşittir.

(2) Ağır-Görev Ambalaj Filmleri: Bu filmler, 0,2–0,35 mm kalınlığında, yukarıya doğru-üfleme yöntemi kullanılarak nispeten yüksek moleküler ağırlığa sahip LDPE reçinesinden üretilir. Her çanta 20-30 kg ağırlığındaki eşyaları taşıyabilir. Ağırlıklı olarak tarım ürünleri, kimyasal hammaddeler, kimyasal gübreler, tarım ilaçları, gıda, şeker, tuz, ilaç, tekstil gibi çeşitli ürünlerin paketlenmesinde kullanılmaktadır.

Üflemeyle kalıplanmış filmler için kullanılan LDPE reçinesinin eriyik akış hızı (MFR) 0,5–7g/10 dakika arasında geniş bir aralığa sahiptir ve seçim temel olarak filmin farklı kullanımlarına dayanmaktadır (bkz. Tablo 6-8).

LLDPE filmler için kullanılan reçinenin MFR'si 1–2 g/10 dakika, HDPE filmler için ise 0,2–1 g/10 dakikadır. HDPE reçinesi, kesme hızı değişiklikleri aralığında nispeten yüksek bir erime sıcaklığına ve yüksek viskoziteye sahiptir. Doğrusal moleküler yapısından dolayı güçlü akış yönüne sahiptir.

1. Ekstrüderler

Katlanmış çapı 300 mm'den fazla olan sıradan LDPE filmleri, 45–150 mm vida çapıyla yatay ekstrüzyon yukarıya doğru-üfleme yöntemi kullanılarak oluşturulur. Katlanmış çap 1 m'den büyükse, geniş genişlikte filmler üretmek üzere ortak ekstrüzyon için iki tek{-vidalı ekstrüder kullanılabilir. Vidanın uzunluk-çap oranı 20–30, sıkıştırma oranı ise 3–3,5'tir. Vida yapısı kademeli-tipte bir vidadır.

HDPE filmlerin üretimi için, vida uzunluğu-çap oranı 16–25 olan küçük-boyutlu ekstrüderler uygundur. Vida yapısı bir kesme bölümü ve bir karıştırma bölümü ile donatılmıştır.

2. Pafta Kafaları

LDPE filmleri çoğunlukla 100-1000 mm kalıp deliği çapına sahip spiral kalıp kafaları veya örümcek kalıp kafaları kullanır. İyi bir kalınlık homojenliği gerekiyorsa, döner bir kalıp kafası seçilebilir. Ana işlemler yukarıya doğru-üfleme yöntemi ve yatay-üfleme yöntemidir.

HDPE filmler spiral mandrel kalıp kafaları kullanır. Akış kanalının, spiral çizgilerin ve kalıp ağzının yapısında ve boyutlarında aşırı kesme hızlarından kaçınılması gerektiğine dikkat edilmelidir; aksi takdirde erime kırılmasının meydana gelmesi muhtemeldir. HDPE'nin yukarıdaki kalıplama özelliklerinden dolayı, HDPE filmlerin kalıp deliği boyutu nispeten küçüktür, genellikle 30-200 mm'dir.

3. Soğutma

Esas olarak hava halkalı soğutma yöntemi kullanılır. Üfleyici basıncı 4000–8000Pa'dır ve akış hızı 15–75m³/dak'tır.

1. Ekstrüzyon Sıcaklığı

Ekstrüzyon sıcaklığı esas olarak polietilenin eriyik akış hızıyla belirlenir. Eriyik akış hızı ne kadar yüksek olursa, ekstrüzyon sıcaklığı da o kadar düşük olur. Ekstruderin sıcaklığı, besleme portundan filtre plakasına doğru kademeli olarak artar ve kalıp kafasındaki sıcaklık, temel olarak vida kafasındaki sıcaklığa eşit veya 10-20 derece biraz daha düşüktür. Bu, stabil kalın film boşlukları ve iyi film şeffaflığı sağlar. Polietilen filmlerin ekstrüzyon sıcaklığı Tablo 6-9'da gösterilmektedir.

2. Kalıp Deliği Boşluğu

Kalıp deliği boşluğunun boyutu farklı reçinelere göre değişir ve aralığı Tablo 6-10'da gösterilmektedir.

Reçinenin eriyik akış hızı arttığında daha küçük bir kalıp deliği aralığı seçilir; film kalınlığı arttığında daha büyük bir boşluk seçilir. Örneğin, LDPE ağır-paketleme filmleri için MFR nispeten küçüktür ve film daha kalındır, dolayısıyla 1 mm'lik bir kalıp deliği boşluğu seçilir; LDPE hafif ambalaj filmleri için MFR nispeten büyük ve film daha ince olduğundan kalıp deliği boşluğu 0,5-0,6 mm'dir.

LLDPE reçinesi yüksek erime viskozitesine sahiptir ve erime viskozitesi kesme hızındaki değişikliklere duyarlı değildir. Bu nedenle, LLDPE'nin ekstrüzyon sıcaklığı LDPE'ninkinden daha yüksektir ve kalıp deliği boşluğu da LDPE'ninkinden çok daha büyüktür. Boşluk artırılmazsa, film yüzeyinde kaba "köpekbalığı derisi" desenleri görünecektir.

HDPE reçinesi nispeten küçük bir erime akış hızına sahiptir, dolayısıyla kalıp deliği aralığı LDPE'ninkinden biraz daha büyüktür.

3. Şişirme-Oranı

Film ham filmi kalıp kafasından çıktıktan sonra, basınçlı hava kalın film ham filmini havaya uçurarak çapını arttırır ve kalınlığını azaltır (enine esneme). Şişirme- oranı genellikle 2–5'tir. Şişirme oranı-çok büyük olamaz; aksi takdirde kabarcık tüpü sallanacak, kabarcık şekli kararsız olacak, film kalınlığı eşit olmayacak ve film kolayca kırılacak. Şişirme oranı arttıkça filmin enine gerilme mukavemeti, yırtılma mukavemeti ve darbe mukavemeti artar, ancak şeffaflık ve parlaklık azalır ve boylamasına gerilme mukavemeti azalır. Polietilen filmlerin şişme- oranları Tablo 6-11'de gösterilmektedir.

Tablo 6-11 Polietilen Filmlerin Şişirme Oranları

4. Beraberlik Oranı

Polietilen film ekstrüzyon kalıp kafasından çıkıp çekme silindirlerine yönlendirildikten sonra film uzunlamasına gerilmeye maruz kalır. Çekme rulolarının doğrusal hızı genellikle ekstrüzyon doğrusal hızından 3-5 kat daha hızlıdır, dolayısıyla film uzunlamasına yönde 3-5 kez gerilir ve uzunlamasına gerilme mukavemeti önemli ölçüde artar. Bu, esas olarak uzunlamasına çekme kuvveti taşıdıkları için film ambalaj poşetlerinin kullanımı açısından faydalıdır.