현대식 유연 포장 시설에 들어가면 거의 틀림없이 어딘가 팔레트에 놓여 있는 투톤 필름 롤을 찾을 수 있습니다. - 줄무늬 배리어 백, 이중-농업용 뿌리덮개 또는 흰색 코어와 색조 외부 층이 있는 공동 압출 쇼핑백-. 그들 모두는 한 집 안에서 삶을 시작했습니다.이중-컬러 필름 부는 기계. 그러나 두 개의 분리된 착색 수지 흐름을 이음매 없이 결합되고 광학적으로 구별되는 필름으로 바꾸는 공정은 단순히 두 개의 호퍼를 하나의 다이에 공급하는 것보다 훨씬 더 미묘합니다. 융합 메커니즘에는 세심하게 제어된 폴리머 유변학, 열 관리, 다이 형상 및 계면 접착 과학이 포함됩니다. 이 문서에서는 각 단계를 자세히 설명합니다.
1. 원료 준비 및 안료 분산
융합이 일어나기 전에 각 색상 채널을 올바르게 준비해야 합니다. 캐리어 수지 -에 분산된 마스터배치 펠렛 - 농축 안료는 일반적으로 중량 기준 1%~5%의 정의된-압축 비율로 기본 폴리머와 혼합됩니다. 캐리어 수지의 선택은 매우 중요합니다. 두 흐름이 다이 내부에서 만날 때 유사한 점도 프로필을 공유하도록 기본 폴리머와 호환되는 용융 흐름 지수(MFI)를 가져야 합니다.
안료가 제대로 분산되지 않으면 줄무늬, 덩어리 또는 "겔" - 반투명 반점이 생겨 필름이 약해지고 광학적 불일치가 발생합니다. 각 압출기 채널의 고전단 혼합 나사 또는 인라인 정적 믹서는 용융물이 다이에 도달하기 전에 동일하게 만들어 안료가 각 색상 스트림에 고르게 퍼집니다. 한 색상이 딥 카본-블랙 폴리에틸렌이고 다른 색상이 천연 또는 흰색 LLDPE인 경우 열 전도 속도가 약간 다릅니다. 따라서 기계의 제어 시스템은 각 압출기의 배럴 구역 온도를 자체적으로 변경하여 이 문제를 해결해야 합니다.
2. 이중 압출기 구성 및 용융 흐름 제어
이중-필름 블로잉 기계는 두 개의 별도 압출기(-)를 실행합니다. - 때로는 크기가 동일하고 때로는 두 색상 레이어의 목표 두께가 서로 다른 경우 비대칭인 경우도 있습니다. 각 압출기는 다음을 통해 자체 색상을 독립적으로 처리합니다.
공급 구역: 회전 나사에 의해 펠릿이 당겨지고 마찰 열과 열 전달로 인해 부드러워지기 시작합니다.
압축 영역: 스크류 채널이 얕아져서 용융물을 짜내고 공기 주머니를 밀어냅니다.
계량 구역: 용융물은 설정된 온도(폴리에틸렌 유형의 경우 일반적으로 160도에서 220도 사이)에서 균일하고 완전히 녹습니다.
두 개의 용융 흐름은 각 압출기 배럴에서 나와 다이 헤드로 이어지는 별도의 흐름 경로로 이동합니다. 두 경로 모두에서 용융 압력을 동일하게 유지하는 것이 매우 중요합니다. 한 스트림의 압력이 다른 스트림보다 훨씬 높으면 컬러 라인이 다이 내부 중앙에서 밀려나고{2}} 이로 인해 줄무늬 너비가 고르지 않거나 레이어 두께가 변경됩니다.
3. 다이 헤드: 융합이 시작되는 곳
다이 헤드는 융합 메커니즘의 핵심입니다. 이중-컬러 블로운 필름 다이에서 두 개의 용융 흐름은 정밀 가공된 -맨드릴 어셈블리 내에서 처음으로 만납니다. 업계에서는 두 가지 기본 다이 아키텍처를 사용합니다.
3.1 나란히-옆으로-나란히(줄무늬) 다이 디자인
이 구성에서 두 가지 색상 스트림은 교대 섹터의 환형 다이 간격 주위에 배열된 별도의 나선형 맨드릴 채널을 통해 흐릅니다. 용융물이 다이 립에서 빠져나오면서 각 색상은 원형 버블의 정의된 호 세그먼트를 차지합니다. 그 결과 레이-플랫 너비를 따라 세로 줄무늬가 세로로 이어지는 필름이 탄생합니다.
인접한 색상 섹터 사이의 융합 경계는 분자 수준의 상호 확산이 일어나는 좁은 영역 - 일반적으로 너비가 0.5mm 미만인 -입니다.- 두 스트림 모두 이 시점(해당 결정화 온도 이상)에서 여전히 용융 상태이기 때문에 한 색상의 폴리머 사슬이 경계면을 가로질러 이동하여 인접한 색상의 사슬과 얽힐 수 있습니다. 이것인터페이스에서의 공{0}}결정화기계적 압입이 아닌 진정한 유대감을 형성하는 것입니다.-
융합 영역의 너비는 다음에 따라 달라집니다.
다이 내 체류 시간- 더 긴 거주로 인해 더 많은 확산이 가능합니다.
용융 온도- 온도가 높을수록 사슬 이동성과 확산 깊이가 증가합니다.
두 폴리머의 호환성- LLDPE와 혼합된 LLDPE는 쉽게 확산됩니다. 폴리프로필렌과 결합된 LLDPE에는 상용화제 층이 필요합니다.
3.2 동심(레이어-오버-레이어) 다이 설계
줄무늬 대신 일부 이중 색상 기계는 하나의 폴리머가 내부 레이어를 형성하고 다른 폴리머가 외부 레이어를 형성하는 버블을 생성합니다. 다이에는 맨드릴 내부에 수직으로 쌓인 두 개의 동심 나선형 채널이 포함되어 있습니다. 내부 채널은 다이 갭의 내부 고리에 한 가지 색상을 전달합니다. 외부 채널은 두 번째 색상을 외부 고리에 전달합니다.
두 흐름은 다이 립 바로 앞에서 수렴하여 얇은 용융 샌드위치를 형성합니다. 두 층이 만날 때 여전히 결정화 온도보다 높기 때문에 위에서 설명한 것과 동일한 사슬-얽힘 메커니즘을 통해 계면 접착이 발생합니다. 생성된 필름은 깨끗한-단면 분할 - 각 면에 하나의 색상이 표시되고 - 접착된 인터페이스가 있으며, 폴리머가 호환되는 경우 동일한 두께의 단일-층 필름과 기계적으로 구별할 수 없습니다.
4. 계면 접착: 결합 뒤에 숨은 과학
두 가지 색상 간의 융합 인터페이스의 품질은 단순히 두 개의 뜨거운 표면을 함께 누르는 기능이 아닙니다. 그것은 다음에 달려있다열역학적 혼화성그리고운동 확산.
열역학적 호환성
유사한 용해도 매개변수를 공유하는 폴리머는 분자 수준에서 혼합됩니다. 두 가지 등급의 선형 저{1}}밀도 폴리에틸렌(LLDPE)은 서로 다른 안료 함량을 갖고 있더라도 호환성이 뛰어나며 강력하고 응집력 있는 인터페이스를 형성합니다. 화학적으로 서로 다른 두 가지 폴리머(-, 즉 폴리에틸렌과 나일론-)는 열역학적 호환성이 낮습니다. 그들의 사슬은 쉽게 얽히지 않으며, 연결이 끊어지지 않는 한 인터페이스는 약한 상태로 유지됩니다.타이-층 수지(극성 그룹이 있는 화학적으로 변형된 폴리에틸렌)이 이들 사이에서 공압출됩니다.-
동일한 베이스 레진의 두 가지 색조를 실행하는 진정한 더블 컬러 기계에서는 일반적으로 타이 레이어가 필요하지 않습니다. 융합 메커니즘은 전적으로 경계면에서의 열확산에 의존합니다.
운동 확산 깊이
한 색상 레이어의 체인이 인접한 레이어를 관통하는 깊이는 다음 색상에 따라 달라집니다.칭찬폴리머 확산 모델. 용융 상태의 폴리머 사슬은 뱀과 같은 움직임으로 주변 사슬을 통해 꿈틀거립니다.- 확산 깊이d대략 다음과 같이 확장됩니다.
d ∝ √(D · t)
어디D확산 계수(온도와 분자량에 크게 의존)t용융물이 응고되기 전의 접촉 시간입니다. 다이 체류 시간이 길고 용융 온도가 높을수록 확산 깊이가 증가하여 계면 강도가 증가합니다.
실제로 기계 운영자는 다음을 조정하여 이를 조정합니다.
다이 온도(더 높은=더 깊은 확산, 그러나 안료의 열적 저하 위험)
회선 속도(더 느린=체류 시간, 더 깊은 확산)
스크류 속도 및 배압(전단 가열을 통해 용융 온도에 영향을 미침)
5. 기포 형성 및 이축 배향
융합된 이중-용융물이 단일 환형 튜브로서 다이 립에서 빠져나오면 압축 공기가 이를 팽창시켜 기포로 만듭니다. 이것이축 스트레칭기계 방향(MD)과 가로 방향(TD) 모두 융합 인터페이스에 큰 영향을 미칩니다.
기포가 확장됨에 따라 인터페이스 전체의 폴리머 사슬이 팽팽하게 당겨지고 방향이 지정됩니다. 이 방향은 실제로 결합을 강화합니다. 색상 경계를 가로질러 부분적으로 확산된 사슬은 이제 필름이 냉각되고 결정화됨에 따라 곧게 펴지고 제자리에 고정됩니다. 그 결과 백 제조, 인쇄 및 최종 사용 처리 중에 발생하는 박리력을 견딜 수 있는 인터페이스가 탄생했습니다-.
그러나 -BUR(팽창률)이 너무 높으면 인터페이스가 확산 깊이를 넘어 응력을 받아 박리가 시작될 수 있습니다. 대부분의 폴리에틸렌 등급에 대해 BUR을 2:1에서 3.5:1 사이로 유지하면 인터페이스를 그대로 유지하면서 원하는 광학 및 기계적 필름 특성을 계속 얻을 수 있습니다.
6. 냉각, 프로스트 라인 및 색상 정의
필름이 용융 상태에서 반고체 상태로 전환되는 지점인 서리 선 높이({0}})는 이중-필름의 색상 정의를 위한 중요한 제어 매개변수입니다. 성에선 위의 용융물은 여전히 유동적이며 공기 난류 또는 온도 구배가 기포 둘레 주위에 고르지 않으면 색상 경계가 이동하거나 흐려질 수 있습니다.
별도의 구역 제어 기능이 있는 공기 링을 통해 운전자는 거품 주위의 냉각 강도를 조정하여 서리 선이 균일하게 유지되도록 할 수 있습니다. 균일한 프로스트 라인은 다이에 만들어진 색상 줄무늬 모양이나 레이어 구조를 고정시켜 롤 전체에 걸쳐 안정적인 색상 품질을 제공합니다.
냉각이 충분하지 않으면 용융물이 성에선 위에서 너무 오랫동안 접촉 상태를 유지하게 되며 이로 인해 확산 영역이 넓어지고 색상 가장자리가 부드러워질 수 있습니다. 이는 페이드 효과에 좋을 때도 있지만 정밀-줄무늬 포장 필름에는 일반적으로 좋지 않습니다.
7. 일반적인 처리 문제 및 솔루션
| 도전 | 근본 원인 | 해결책 |
|---|---|---|
| 경계를 넘어 색상 번짐 | 과도한 다이 온도 또는 체류 시간 | 용융 온도를 낮추십시오. 회선 속도를 높이다 |
| 약한 인터페이스 / 박리 | 폴리머 호환성이 낮거나 확산 깊이가 낮음 | 타이-레이어 수지를 추가합니다. 다이 온도를 높인다 |
| 고르지 않은 줄무늬 너비 | 두 압출기 사이의 압력 불균형 | 기어 펌프를 교정합니다. 나사 속도 조정 |
| 안료 덩어리/겔 | 불량한 마스터배치 분산 | 고분산성-마스터배치를 사용하세요. 배압을 증가시키다 |
| 줄무늬가 거품 주위를 돌아다닙니다. | 고르지 못한 공기 링 냉각 | 섹터-제어 공기 링을 활성화합니다. 다이 동심도 확인 |
8. 최적의 융합을 위한 재료 선택 고려 사항
모든 폴리머 쌍이 똑같이 강력한 융합 인터페이스를 생성하는 것은 아닙니다. 다음 조합은 이중 색상 블로운 필름 환경에서 자연적 호환성이 가장 높은 것부터 가장 낮은 것 순으로 광범위하게 정렬됩니다.-
LLDPE + LLDPE(다양한 밀도 등급 또는 안료) - 우수한 자연 접착력
LDPE + LLDPE- 매우 좋음, 농업용 뿌리덮개 필름에 널리 사용됨
HDPE + LLDPE- 보통; 대부분의 패키징 용도에 허용되는 인터페이스 강도
PP + PE- 상용화제가 없으면 불량함; 말레산 무수물-그래프팅 타이 수지가 필요합니다.
PE + PA(나일론)-에는 특정 PE-g-MAH 연결 레이어가 필요합니다. 높은-장벽 응용 분야에 사용됨
이중 색상 시스템을 지정하기 전에 이러한 호환성 관계를 이해하면 설치 후 비용이 많이 드는 재구성을 방지할 수 있습니다.-
결론
이중 컬러 필름 블로잉 기계의 융합 메커니즘은{0}}고분자 화학, 정밀 엔지니어링 및 열 관리가 세심하게 조율된 상호 작용입니다. 두 개의 독립적으로 가소화된 색상 스트림이 제어된 온도와 체류 시간이 색상 인터페이스 전반에 걸쳐 분자 사슬 확산을 유도하는 다이 내부에 통합됩니다. 기포 팽창 중 이축 연신은 확산 결합을 제자리에 고정시켜 두 가지 색상이 광학적으로 구별되지만 구조적으로 통합된 필름을 생성합니다.
이 공정을 잘 수행하려면 마스터배치를 선택하고 압출기를 다이 모양,-팽창 비율 및 성에-라인 제어에 이르기까지 조정하는 것부터 - 모든 단계에 주의가 필요합니다. 모든 설정이 함께 작동하면 식품 포장, 농장 사용, 산업용 가방 및 매장 제품의 요구 사항을 충족하는 양호하고 안정적인 이중{4}}필름이 생성됩니다.
