Produkcja folii w przetwarzaniu polimerów
Produkcja folii w przetwarzaniu polimerów odgrywa znacząca rolę. Dlatego warto się jej przyjrzeć.
Folie z tworzyw sztucznych są wytwarzane w całkowicie odmiennych technologiach niż ma to miejsce w przypadku papieru i kartonu. Na przykładzie produkcji z twardego PVC widać jak późniejsze właściwości folii dopasowują się do wysokotemperaturowych urządzeń kalandrujących.
Produkcja folii stale zajmuje miejsce w przetwarzaniu polimerów, ponieważ folie znajdują uniwersalne zastosowanie. Ze względu na swoje szerokie możliwości modyfikacyjne spełniają jako półwyroby lub produkty końcowe wiele warunków w rozmaitych gałęziach przemysłu.
Do wytwarzania wstęgi z tworzywa sztucznego opracowano wiele odmiennych metod technologicznych. Pozwalają one na ekonomiczne wytwarzanie odpowiednich wstęg foliowych do szerokich celów zastosowań. Chodzi tu m.in. o proces ekstruzji z formowaniem szerokoszczelinowym lub rozdmuchowym, powlekanie, odlewanie i kalandrowanie.
Pod pojęciem kalandrowania rozumie się tworzenie w określonej temperaturze z mieszanek o wysokiej lepkości ciągłej wstęgi poprzez szczelinę między dwoma lub więcej wałkami. Tak więc kalandrowanie jest procesem odkształcania przebiegającego pod wysokim ciśnieniem.
Ustawiając odpowiednią szerokość szczeliny ustala się grubość folii bądź płyty. Z geometrii szczeliny i reologicznych właściwości kalandrowanej masy wynika w rezultacie ciśnienie szczelinowe. Kalander służy więc wyłącznie jako obrabiarka do nadania formy.
Wraz z wyprodukowaniem stabilizatorów o silnym działaniu można było 50 lat temu wprowadzić obok używanej dotychczas metody niskotemperaturowej (NT) metodę wysokotemperaturową (HT) o wyższym poziomie temperatury w ramach kalandrowania oraz zmodyfikowanych receptur.
Struktura techniczna i formy zastosowania pozostały w ostatnich dziesięcioleciach prawie takie same. Ostatecznie jedyną zmianą jest poszerzenie wałków. Ma to na celu podniesienie wydajności lub wyspecjalizowaną produkcję folii. W wytwarzaniu folii z twardego PVC ugruntowała się metoda wysokotemperaturowa i kalandry 4- lub 5-wałkowe w szerokościach od 1800 do 3000 mm.
Zaletą metody wysokotemperaturowej jest szersza modyfikowalność właściwości folii i wydajnej produkcji na wyraźnie szerszych urządzeniach. Stosowane są najczęściej PVC s i PVC M o współczynniku przenikania ciepła (stopniu polimeryzacji) wynoszącym od 58 do 63, umożliwiającym produkcję folii o większej transparencji, dobrej głębokotłoczności i wyraźnie większej grubości.
Polimerem zajmującym trzecie miejsce pod względem wielkości produkcji i zużycia jest PVC. Ze względu na wysoką tolerancję doboru szeregu materiałów pomocniczych PVC wykazuje się niezmiernie szerokim spektrum produktów. Są one praktycznie niezmienione w ciągu ostatnich dziesięcioleci. Zastosowania sięgają od profili okiennych przez folie po pasty i powłoki. W Europie przetwarza się blisko dwa razy tyle twardego, co miękkiego PVC. Udział folii z twardego PVC wynosi ok. 15 proc. całkowitego zużycia PVC. Wśród całkowitego zużycia folii pierwsze miejsce zajmują folie opakowaniowe, wynoszące około 60 proc. produkcji.
Inne zastosowania koncentrują się wokół folii technicznych i drukowych. 20 proc. twardego PVC jest przetwarzane na folie w drodze kalandrowania. Wielkość ta wystarcza na pokrycie najważniejszych segmentów rynku, jeśli chodzi o opakowania i zastosowania techniczne.
PVC jest uzyskiwany przeważnie przez jedno- lub dwustopniowe osadzenie chloru na etylenie. Zawierający 57 proc. chloru PVC, będący najoszczędniejszym pod względem zawartości ropy naftowej polimer, jest wytwarzany trzema metodami technologicznymi.
Pierwsza z nich to polimeryzacja emulsji (EPVC) - zastosowanie do past i folii. Druga metoda to polimeryzacja zawiesiny (SPVC) - typ główny, do wszystkich zastosowań. Ostatnia metoda to polimeryzacja masowa (M -PVC) - głównie do zastosowań twardego PVC.
Rodzaj zastosowania wymienionych typów PVC jest warunkowany wymaganiami dalszej obróbki i cenami zakupu PVC. PVC typu S i M są wykorzystywane wszechstronnie i mogą być stosowane zamiennie. PVC -M jest preferowany w produkcji wyrobów przezroczystych ze względu na swoją czystość.
Oprócz metod produkcji PVC można też podzielić według właściwości materiałowych i technologicznych. Powszechnie używane skróty międzynarodowe to PVC-U (twarde PVC, nie plastyfikowane, PVC „unplasticized”) i PVC-P (miękkie PVC, plastyfikowane, PVC „plasticized”).
Twarde PVC, przeznaczone do produkcji folii drukowych, posiadają liczne właściwości. Główne z nich to duża wytrzymałość mechaniczna, sztywność i twardość, wrażliwość na uderzenia w niskich temperaturach w formie niemodyfikowanej, różna przezroczystość, dobre właściwości elektryczne w zakresie niskiego napięcia i niskiej częstotliwości, duża odporność na działanie chemikaliów, samogasnące po zlikwidowaniu źródła ognia.
Takich właściwości PVC nabiera nie tyle w wyniku procesu wytwarzania, ale dzięki dodatkom dodawanym podczas dalszej obróbki. Te dodatki to stabilizatory, środki antyadhezyjne, pigmenty, wypełniacze i antystatyki.