Чтобы остановить разрушение расплава в выдувной пленке из mLLDPE, покройте фильеру фторполимерной технологической добавкой (PPA) и поддерживайте линию холодной и быстрой, пока покрытие наращивается. Если PPA недоступна, вместо этого разгрузите фильеру: повысьте температуру расплава и губок фильеры, снизьте производительность или увеличьте зазор фильеры. Эти два подхода требуют противоположных настроек, поэтому выберите один, прежде чем что-либо менять.
mLLDPE начинает разрушаться в расплаве при гораздо более низких скоростях сдвига, чем LLDPE на катализаторе Циглера-Натты, потому что его молекулярно-массовое распределение уже. Приведенные ниже решения устраняют разрушение расплава на поверхности пленки. Сначала оно проявляется как потеря глянца, часто до того, как становится видна какая-либо шероховатость, а в тяжелых случаях на пленке появляются зигзагообразные линии. На соэкструзионной линии похожий дефект между слоями требует другого способа устранения.
Убедитесь, что это разрушение расплава
Поместите образец пленки в стакан с водой, прижав его скрепкой. Разрушение расплава находится на поверхности пленки и исчезает под водой. Межфазная нестабильность находится между слоями, поэтому остается видимой, и скрепка выглядит размытой сквозь пленку.
Этот тест важен на соэкструзионных линиях, где межфазная нестабильность может появляться даже когда оба слоя выполнены из одной и той же смолы.
Добавьте полимерную технологическую добавку
Фторполимерная технологическая добавка останавливает разрушение расплава, покрывая металлическую стенку фильеры, так что расплав скользит вдоль стенки, а не прилипает к ней.
PPA попадает в пленку одним из двух способов: компаундированием в смолу производителем или в виде маточной смеси, вводимой на экструдере. Не передозируйте ее. Избыток фторполимера может мигрировать на поверхность пленки и вызвать проблемы с термосваркой и печатью в дальнейшем, поэтому проверяйте сварку и печать при выбранной вами дозировке.
Дозировка для кондиционирования и поддержания
Технический паспорт 3M для Dynamar FX 5927, фторполимерной PPA, предназначенной для пленок из LLDPE и mLLDPE, приводит типичные уровни использования от 100 до 800 ppm в конечной смоле. Эта цифра — активная PPA. Процент ввода маточной смеси не является дозировкой, пока вы не знаете, сколько PPA содержится в маточной смеси:
Активная PPA (ppm) = ввод (%) × содержание PPA в маточной смеси (%) × 100
В опубликованное испытание выдувной пленки компанией Dyneon, подразделением 3M, собственной PPA: 3%-ный концентрат, введенный на уровне 4%, дал 1200 ppm в пленке из гексенового mLLDPE с MI 1,0, содержащей 7500 ppm талька в качестве антиблокирующей добавки. Эта дозировка 1200 ppm потребовала от 50 до 147 минут для устранения разрушения расплава в зависимости от температуры расплава и производительности. Оценивайте PPA только после часа работы или более.
Чтобы найти дозировку, необходимую вашей линии, проведите исследование минимального уровня. Начните со 100 ppm активной PPA и работайте 60 минут. Если разрушение расплава сохраняется, повысьте уровень на 100 ppm и работайте еще час, и остановитесь на уровне, который его устраняет. Затем продолжайте подавать PPA в расплав.
Что смывает технологическую добавку с фильеры
Антиблокирующие добавки и пространственно-затрудненные аминные светостабилизаторы (HALS) оба препятствуют покрытию фильеры технологической добавкой. В пленке, содержащей антиблок или HALS, кондиционируйте PPA при нижней границе вашего температурного окна и при более высокой производительности. Если дозировка продолжает расти, пересмотрите пакет добавок с вашим поставщиком маточной смеси.
Технологические добавки без PFAS
Технологические добавки на основе силоксана заменяют фторполимеры на стенке фильеры, и силоксаны снижали разрушение расплава даже в mLLDPE. Другие добавки без PFAS используют несилоксановую химию, включая полностью углеводородные типы.
Действующие сейчас правила по PFAS распространяются на пищевую упаковку. Регламент (ЕС) 2025/40, Регламент об упаковке и отходах упаковки, запрещает пищевую контактную упаковку на рынке ЕС с 12 августа 2026 года, если она содержит PFAS на уровне или выше установленных пределов. Один из этих пределов — 50 ppm для PFAS, включая полимерные PFAS, к группе которых относится фторполимерная PPA. Миннесота запретила преднамеренно добавленные PFAS в пищевой упаковке с 1 января 2024 года, в каждом слое вплоть до термоусадочной пленки. PPA добавляется для выполнения функции, что и является определением преднамеренно добавленного в законе штата.
Добавки без PFAS также покрывают фильеру со временем, поэтому планируйте период кондиционирования. Перед переключением продуйте старую PPA из экструдера и фильеры. Затем квалифицируйте пленку не только по разрушению расплава: термосварка и горячая липкость, способность к печати и уровень коронного разряда, коэффициент трения, прозрачность и цветение со временем.
Отрегулируйте температуру расплава и производительность
Без работающей технологической добавки повысьте температуру расплава, прежде всего на фильере и губках, и снижайте производительность только как краткосрочную меру.
Повысьте температуру расплава через температурный профиль экструдера. Более мелкая сетка фильтр-пакета также помогает, потому что она нагревает расплав. Следите за двумя ограничениями: полимер может подгореть, а более горячий расплав может сделать пузырь нестабильным.
При работающей PPA настройки меняются на противоположные. Более низкие температуры экструзии и более высокая производительность помогают PPA быстрее покрыть фильеру и с меньшим расходом PPA. В испытании Dyneon на mLLDPE температура расплава оказала большее влияние на расход PPA: наименьшее количество PPA устранило дефект при 182 °C, самой низкой из трех испытанных температур, тогда как повышение скорости сдвига сократило время, но мало изменило расход PPA.
Увеличьте зазор фильеры
Более широкий зазор фильеры снижает напряжение в расплаве у стенки фильеры, но пленке затем требуется больше вытяжки для достижения той же толщины. Фильеры для LLDPE обычно работают с зазорами от 2,0 до 2,5 мм (80–100 мил). При зазоре 2,5 мм трудно получить пленку из LLDPE тоньше 25 мкм (1 мил).
Когда LLDPE заменил LDPE на пленочных линиях, переработчики увеличивали зазоры фильер вплоть до примерно 1,5 мм. Более широкий зазор также может сместить баланс физических свойств пленки и вызвать разрыв поверхностного слоя.
Расширение зазора и добавление PPA противодействуют друг другу, поэтому выберите один подход для данной фильеры.
Смешайте с LDPE или маркой с более высоким MI
Смешивание со смолой с более высоким MI снижает вязкость расплава и напряжение в фильере, а также уменьшает разрыв поверхностного слоя. Более широкое молекулярно-массовое распределение также снижает дефект.
LDPE — менее предсказуемый партнер по смешиванию. Сам по себе он устойчив к разрушению расплава, и некоторые смеси LLDPE/LDPE расширяют окно переработки. Но в рецензируемом капиллярном исследовании, добавление 25 мас.% автоклавного LDPE к металлоценовым гексеновым LLDPE с MFR 2 и 4 г/10 мин привело к тому, что «акулья кожа» начиналась при более низком напряжении и вызывала сильное общее разрушение расплава. Чистые металлоценовые смолы вообще не проявляли «акульей кожи». Этот результат был получен на капиллярном реометре при 160 °C, поэтому перед тем как остановиться на смеси с LDPE, испытайте её на своей линии.
Прежде чем смешивать или добавлять PPA, проверьте в паспорте марки наличие технологической добавки. Некоторые марки плёнки из mLLDPE поступают с уже введённой добавкой, и в паспорте может не указываться её тип или содержание. Не считайте совпадение ПТР доказательством того, что заменитель будет вести себя в фильере так же. ПТР полиэтилена измеряется при 190 °C под нагрузкой 2,16 кг, что соответствует одной скорости сдвига на кривой вязкости. Выбор марки по ПТР и плотности рассматривается в нашем руководстве по выбору марок LLDPE.
Проверьте фильеру
Обратите внимание на места, где напряжение в расплаве меняется скачкообразно: вход в земельную зону фильеры и выход из фильеры. Резкие сужения в пути потока концентрируют напряжение, поэтому обтекаемая фильера помогает.
Длинная земельная зона тоже помогает. Более высокое отношение длины земельной зоны к зазору также помогает PPA кондиционировать фильеру, особенно при низких скоростях сдвига.
Чтобы проверить, чистая ли фильера, прежде чем судить о PPA, продуйте её несколькими объёмами экструдера абразивного очищающего компаунда, затем таким же количеством базовой смолы и протрите фильеру. Чистая фильера без PPA даёт плёнку с равномерным, полным разрушением расплава при давлении расплава, ожидаемом для данной рецептуры. Пятнистое разрушение расплава после продувки означает, что PPA всё ещё остаётся на части фильеры.
Какое решение попробовать первым
Начните с технологической добавки: фторполимерного PPA там, где ваша плёнка может его содержать, и добавки без PFAS там, где не может. Повышайте температуру расплава и губок фильеры в первую очередь только тогда, когда никакую добавку добавить нельзя. Прежде чем делать что-либо из этого, подтвердите дефект водным тестом и проверьте паспорт на наличие введённой технологической добавки.
- Фторполимерный PPA разрешён: сначала добавьте или увеличьте PPA. Пока он кондиционирует, держите температуру расплава на нижней границе вашего окна — это наиболее важная настройка — и дайте ему час или больше, прежде чем судить о результате. Не повышайте температуру и не расширяйте зазор фильеры одновременно.
- Правила по PFAS исключают фторполимер: продуйте, затем испытайте добавку без PFAS таким же образом и ожидайте, что придётся работать несколько горячее или медленнее, чем раньше.
- Нельзя добавлять добавку, или разрушение расплава остается на верхней границе диапазона применения производителя PPA (800 ppm для указанной выше марки): сначала повысьте температуру расплава и температуру губки фильеры, поскольку это изменение настройки. Сократите производительность, чтобы продолжать работу в это время, затем перейдите к более широкому зазору фильеры или к партнеру по смешиванию с более высоким MI, что означает изменение оборудования или смолы. PPA, оставшийся в питании, покрывает медленнее, как только расплав становится горячее.
Работайте в установившемся режиме около 30 минут, прежде чем что-либо менять. Затем измените одну вещь. Отбирайте пробы каждые 10 минут и измеряйте, какая часть ширины рукава все еще показывает разрушение расплава. Считывайте температуру расплава с термопары в адаптере, а не с уставок, и проверяйте, что давление в адаптере изменяется менее чем на ±1%. При сравнении PPA сравнивайте количество PPA, израсходованного для очистки пленки, поскольку удвоение производительности может вдвое сократить время очистки при том же расходе PPA.