Moldagem por extrusão e sopro de filmes de cloreto de polivinila (PVC)

Após a adição de plastificantes e outros aditivos à resina de PVC, filmes flexíveis de PVC podem ser produzidos através do processo de moldagem por sopro. Dependendo do tipo de estabilizador utilizado, esses filmes podem ser transparentes ou translúcidos. Eles são amplamente utilizados como filmes para cultivo de mudas agrícolas-, filmes para cobertura de ginseng, filmes para estufas, filmes para embalagem de diversas matérias-primas industriais, produtos semi-acabados e produtos acabados, bem como filmes adesivos de proteção para papel.

1. Formulações

As formulações de filmes moldados por sopro-de PVC flexível são apresentadas na Tabela 6-13.

Tabela 6-13 Formulações de filmes moldados por sopro de PVC flexível

Notas sobre as formulações de filmes moldados por sopro de PVC flexível-:

A Formulação 1 é para filmes agrícolas; Formulação 2 para filmes de embalagem; Formulação 3 para filmes adesivos.

A resina de PVC do tipo SG-4 de média-viscosidade é selecionada. Para reduzir "olhos de peixe" (partículas de gel) em filmes adesivos, a Formulação 3 deve utilizar resina com estrutura solta e distribuição estreita de peso molecular. Se a Formulação 2 for utilizada para embalagens de alimentos, deve-se escolher uma resina não tóxica.

A dosagem de plastificantes é geralmente de 30 a 40 partes em massa, com no máximo 45 partes. Exceder este limite tornará o tubo de bolha muito mole, levando a uma estabilidade de forma deficiente e dificuldade no controle do processo. Considerando a aplicação-em baixas temperaturas, tanto os filmes agrícolas quanto os filmes para embalagens requerem a adição de DOS (um plastificante-resistente ao frio), e os filmes agrícolas (usados ​​no inverno) precisam de uma dosagem maior de DOS. As resinas epóxi também servem como estabilizadores.

O sistema estabilizador adota organoestanho ou estearato de cádmio, que oferecem boa transparência; estabilizadores-à base de chumbo não são usados, pois filmes adesivos, filmes agrícolas e filmes para embalagens exigem transparência.

Lubrificantes como parafina e óleo branco são adicionados. Devido à dosagem relativamente baixa de plastificantes, é necessária uma pequena quantidade de lubrificantes para melhorar a processabilidade dos materiais e evitar a adesão do filme.

Se a Formulação 1 for usada para filmes agrícolas anti-gotejamento, uma pequena quantidade de surfactantes (por exemplo, monoestearato de glicerila, estearato de xilitol) deve ser adicionada, com a dosagem não excedendo 1 parte em massa. Os surfactantes evitam o gotejamento na superfície interna do filme, o que é benéfico para o crescimento das mudas.

Como os filmes agrícolas são usados ​​ao ar livre por longos períodos, absorvedores de ultravioleta e antioxidantes podem ser adicionados adequadamente com base na intensidade da luz na área de aplicação.

Aditivos que inibem o crescimento das plantas, são absorvidos pelas plantas e depois transferidos para o corpo humano (apresentando riscos à saúde) ou causam poluição ambiental são estritamente proibidos nas formulações de filmes agrícolas.

2. Principais equipamentos de produção

(1) Equipamento de mistura: Um moinho de três{1}}rolos com rolos de 400 mm de diâmetro (equipado com refrigeração a água); um misturador-de alta velocidade com volume de 200 L.

(2) Equipamento de granulação por extrusão: Um granulador de extrusão com um diâmetro de parafuso de 65 mm, uma relação comprimento-por{3}}diâmetro (L/D) de 15–20 e um parafuso gradualmente cônico.

(3) Equipamento de moldagem por sopro: Uma extrusora com diâmetro de parafuso de 65 mm, relação L/D de 20–25 e parafuso gradualmente cônico. A maioria das matrizes adota uma estrutura do tipo-mandril.

3. Fluxo do Processo de Produção

Os filmes de PVC são produzidos usando o método de moldagem por sopro ascendente ou o método de moldagem por sopro horizontal. Existem dois fluxos de processo de moldagem por sopro:

Um deles envolve moldagem por sopro e extrusão direta de pó, usando uma extrusora de-rosca dupla ou uma extrusora de{1}}rosca única com uma grande relação L/D (adequada para processamento de pó).

O outro envolve primeiro a granulação, seguida pela moldagem por sopro. O fluxo do processo deste último é mostrado na Figura 6-20.

4. Condições do Processo de Produção

(1) Dosagem e Granulação

Para remover impurezas dos materiais:

A resina de PVC é peneirada através de uma peneira de malha 40 (diâmetro do orifício da peneira: 0,425 mm).

Os plastificantes são filtrados através de uma tela de cobre de malha 100 (diâmetro do furo da tela: 0,15 mm).

Outros aditivos são diluídos com plastificantes e moídos usando um moinho de três{0}}rolos até uma finura inferior a 80 μm.

Os materiais são então pesados ​​de acordo com a formulação e colocados em uma amassadeira. A temperatura de amassamento é controlada em 100–120 graus, e o material é descarregado quando fica solto e elástico. O material amassado é alimentado em um granulador de extrusão para granulação, com temperatura controlada entre 150 e 170 graus (devem ser evitadas temperaturas excessivamente altas).

(2) Temperatura de extrusão

Para garantir a qualidade da moldagem por sopro, são preferidos os grânulos pré-aquecidos, pois ajudam a reduzir o consumo de energia e melhoram a qualidade da plastificação do filme. As temperaturas de extrusão para filmes de PVC estão listadas na Tabela 6-14.

Tabela 6-14 Temperaturas de Extrusão para Filmes de PVC

À medida que a dosagem de plastificantes aumenta, a temperatura de extrusão diminui. No entanto, a temperatura de extrusão não pode ser muito baixa, caso contrário, a superfície do filme ficará irregular e ocorrerão defeitos como "olhos de peixe" e caroços duros.

(3) Proporção-de expansão

A taxa de ampliação-para filmes de PVC é geralmente de 1,5 a 3,0. A proporção-de ampliação afeta a resistência e a transparência do filme. Para o método de moldagem por sopro horizontal com um diâmetro dobrado pequeno, uma taxa de expansão maior é selecionada. Sob a mesma taxa de estiramento longitudinal, aumentar a taxa de expansão melhora a resistência transversal do filme, mas reduz sua resistência longitudinal; portanto, a proporção-de expansão não deve ser excessivamente grande.

(4) Proporção de empate

A taxa de estiramento para filmes de PVC é geralmente de 4 a 6, o que significa que a velocidade de trefilação é 4 a 6 vezes mais rápida que a velocidade linear de extrusão. Na operação real, uma taxa de estiramento maior que a taxa de expansão garante melhor estabilidade do tubo de bolha. No entanto, para propriedades longitudinais e transversais equilibradas do filme, é preferível que a taxa de estiramento seja igual ou próxima da taxa de expansão.

O aumento na velocidade de estiramento também é limitado pela eficiência de resfriamento do filme. O resfriamento insuficiente fará com que o filme grude, impossibilitando sua separação e afetando sua usabilidade.

(5) Posição do anel de ar de resfriamento

A distância entre a saída de ar do anel de ar de resfriamento e o orifício da matriz é geralmente de 50–200 mm. Uma distância menor é usada para tubos de filme com diâmetros maiores, e uma distância maior para aqueles com diâmetros menores. Esta distância não deve ser muito grande, caso contrário, a linha de resfriamento do filme será muito alta, o que é desfavorável para o resfriamento do tubo do filme e para a estabilidade do formato da bolha. A altura da linha de resfriamento geralmente é controlada em 200–400 mm.

(6) Volume de ar de resfriamento

O volume de ar de resfriamento afeta diretamente o efeito de resfriamento. Um volume de ar maior melhora a eficiência do resfriamento, mas um volume de ar excessivamente grande fará com que o filme oscile, afetando a estabilidade do tubo de bolha. Por outro lado, um volume de ar insuficiente levará a um mau resfriamento e adesão do filme.

(7) Controle de ângulo das placas de fixação de resfriamento

O ângulo das placas de fixação em formato de espinha de peixe de resfriamento deve ser bem-controlado: 30 graus para o método de moldagem por sopro horizontal e 60 graus para o método de moldagem por sopro ascendente. Um ângulo excessivamente grande causará rugas no filme.

A moldagem por extrusão e sopro é um dos processos de formação de filmes rígidos de PVC. Os filmes produzidos por meio desse processo apresentam alta transparência, boa resistência e tenacidade, excelente resistência a impactos e rasgos, boa estanqueidade e não são-tóxicos, inodoros e insípidos-preservando efetivamente o frescor e o aroma dos produtos embalados. Os filmes moldados por sopro-de PVC rígido e transparente lembram a aparência do celofane e são usados ​​para embalar cigarros, doces e vários componentes elétricos e eletrônicos.

1. Formulação

Os filmes de PVC rígido transparente para embalagens são produtos de PVC rígido-isentos de plastificantes. A resina do tipo SG-6 é preferida por sua boa processabilidade. Se for usada para embalagens de alimentos, deve-se selecionar resina de qualidade alimentar, com teor residual de monômero de cloreto de vinila na resina inferior a 5 mg/kg. Uma formulação típica de filmes de embalagem transparentes de PVC rígido é mostrada na Tabela 6-15.

Tabela 6-15 Formulação Típica de Filmes de Embalagem Transparente de PVC Rígido

2. Principais equipamentos de produção

Um misturador-de alta velocidade com volume de 300 L.

Uma unidade de extrusão equipada com uma extrusora (diâmetro do parafuso: 100 mm, relação L/D: 25, taxa de compressão: 3) com uma estrutura de parafuso tipo barreira.

Uma matriz com diâmetro de orifício de 250 mm e folga de 1,3 mm.

3. Processo de Produção

O fluxo do processo de filmes transparentes de PVC rígido é mostrado na Figura 6-21.

O fluxo do processo acima envolve moldagem direta do pó por sopro. Se a extrusora não for adequada para processamento direto de pó, a granulação deve ser realizada primeiro (devem ser evitadas temperaturas de granulação excessivamente altas). Os filmes de PVC transparentes produzidos por moldagem por sopro podem ser usados ​​diretamente ou após tratamentos de revestimento antiestático e selante-térmico. Quando usado para embalagens de cigarros, a superfície do filme precisa ser revestida com um material de vedação térmica-de baixa temperatura, cujo principal componente é a resina de copolímero de cloreto de vinila-acetato de vinila.

Filmes de embalagens transparentes de PVC rígido geralmente são formados usando o método de extrusão horizontal-sopro para cima. As principais condições de operação são as seguintes:

Amassar e amassar: pese os materiais de acordo com a formulação, adicione-os a uma amassadeira-de alta velocidade e amasse por 5 a 8 minutos a uma temperatura de aproximadamente 102 graus . Depois de amassar, transfira o material para uma amassadeira de baixa-velocidade para resfriá-lo a 40–50 graus.

Moldagem por sopro de extrusão: A moldagem por sopro de pó é semelhante à moldagem por sopro de grânulos convencional. A temperatura da extrusora é de 160–180 graus, a temperatura do adaptador da matriz é de 180–190 graus e a temperatura da matriz é de 190–210 graus. A proporção-de expansão do filme é de 2–3 e a velocidade de tração é de 10–30 m/min.