Новые тенденции в экологически чистой резке пленок: как решить проблемы резки разлагаемых материалов?

С развитием глобального «запрета пластика» и повышением экологической сознательности применение разлагаемых пленок (таких как PLA, PBAT, PBS, PHA и т. д.) становится все более распространенным, но их резка представляет собой новый вызов традиционным процессам.

Новая тенденция экологически чистой резки пленки

Традиционная резка ориентирована на эффективность, точность и качество перемотки. Новая тенденция экологичной резки плёнки основана на двух основных принципах: «свойствах материала» и «устойчивости»:

1. Утонченная и индивидуальная обработка: в связи с разнообразными потребностями клиентов предприятиям по продольной резке нужны разлагаемые пленки, которые могут работать с различными толщинами и материалами (даже с многослойной совместной экструзией), чтобы обеспечить высокоточную узкую резку и сложные эволюционные решения.

2. Интеллектуальный и управляемый данными: используйте датчики Интернета вещей и алгоритмы искусственного интеллекта для мониторинга натяжения, давления, температуры и других параметров в процессе резки в режиме реального времени, оптимизируйте процесс с помощью анализа больших данных и уменьшайте колебания качества, вызванные человеческим фактором, что особенно подходит для чувствительных к производительности разлагаемых материалов.

3. Низкоуглеродное и энергосберегающее производство: оборудование для продольной резки развивается в направлении снижения энергопотребления и повышения эффективности. При этом процесс оптимизируется для сокращения образования отходов, а отходы, образующиеся в процессе продольной резки, перерабатываются и используются повторно (например, путем биодеградации или физической переработки), обеспечивая замкнутый экологичный цикл производства.

4. Чистота и отсутствие загрязнений на протяжении всего процесса: особое внимание следует уделять чистоте производственной среды и избегать образования пылевых, масляных и других загрязняющих пленок, что крайне важно для разлагаемых пленок для медицинской и пищевой упаковки с высокими требованиями к чистоте.

Основные проблемы: характеристики разлагаемых материалов и трудности их резки

Причина, по которой разлагаемые материалы трудно резать, заключается в том, что их физические свойства существенно отличаются от свойств традиционных ПЭ, БОПП и других пластиков:

1. Большие различия в механических свойствах:

◦ Низкая прочность и хрупкость: например, PLA (полимолочная кислота) твёрже и хрупкее традиционных пластиков, не обладает пластичностью. При продольной резке повышается вероятность растрескивания кромок, образования микротрещин и других проблем.

◦ Низкая устойчивость к разрыву: если режущее лезвие недостаточно острое, то скорее всего произойдет разрыв, а не ровный разрез.

2. Высокая чувствительность к теплу:

◦ Температура стеклования и плавления разлагаемых материалов, как правило, ниже. Тепло, выделяющееся при трении между лезвием и плёнкой во время резки, может легко размягчить и расплавить плёнку, что приводит к застреванию ножа. Расплавленный материал может прилипать к лезвию, что приводит к неровностям, образованию налёта и загрязнению рулона плёнки.

3. Нестабильность коэффициента трения (COF):

◦ Гладкость разлагаемой пленки может быть неравномерной или изменяться в процессе использования (под воздействием температуры и влажности), что значительно затрудняет контроль натяжения при резке и намотке и может легко привести к таким проблемам, как неравномерная намотка (смятие) и разрушение.

4. Значительная проблема статического электричества:

◦ Разлагаемые материалы, как правило, являются хорошими изоляторами и склонны к накоплению статического электричества. Статическое электричество может привести к тому, что плёнка будет впитывать пыль, затруднять её аккуратную намотку и даже создавать проблемы безопасности производства.

5. Проблемы, связанные с возрастом (старением):

◦ Свойства некоторых материалов изменяются во время хранения (например, охрупчивание PLA), что требует динамической корректировки процесса резки в соответствии с поступающей партией и даже временем хранения.

Как решить эти проблемы? Системные решения.

Для решения проблем резки разлагаемых материалов необходимо систематически проводить модернизацию и оптимизацию по четырем аспектам: оборудование, процесс, лезвие и окружающая среда.

1. Модернизация оборудования: разработана для мягких и жестких, хрупких и липких материалов.

1. Высокоточная система контроля натяжения:

◦ Внедрение полностью автоматической цифровой системы управления натяжением с функциями контроля конусности и затухания крутящего момента. Используйте большое натяжение в начале резки и постепенно уменьшайте его по мере увеличения диаметра рулона, избегая внутреннего смятия пленки (особенно важно для мягкого PBAT) или растрескивания кромок (важно для хрупкого PLA), вызванных «более плотной прокаткой».

◦ Для обеспечения миллисекундного отклика и точного контроля натяжения рекомендуется использовать магнитную порошковую муфту или сервопривод.

2. Специальная конструкция держателя ножа для продольной резки:

◦ Низкотемпературная резка: охлаждаемый держатель инструмента или система воздушного охлаждения используется для обдува холодным воздухом лезвия, что эффективно снижает температуру лезвия и кардинально решает проблему плавления материала и прилипания ножей.

◦ Выбор инструмента:

▪ Одностороннее лезвие (типа бритвы): лучше подходит для тонких, хрупких материалов, обеспечивая аккуратные разрезы.

▪ Двустороннее лезвие (ножничного типа): подходит для толстых, прочных материалов и обеспечивает плавный рез. Однако требует очень высокой точности установки.

◦ Лезвия с тефлоновым или керамическим покрытием: эти покрытия имеют очень низкую поверхность и эффективно предотвращают прилипание материала после плавления.

3. Эффективные системы устранения статического электричества:

◦ Установите ионно-воздушные стержни или нейтрализаторы статического электричества на ключевых станциях, таких как размотка, резка и намотка, чтобы непрерывно нейтрализовать статический заряд на поверхности пленки и гарантировать, что процесс резки будет чистым, аккуратным и безопасным.

4. Модернизация материала контактного ролика:

◦ Поверхность контактного ролика (прижимного ролика) намотчика может быть покрыта эластичным материалом, например, полиуретаном (ПУ), чтобы обеспечить мягкое и равномерное давление, предотвращая смятие мягкой пленки.

2. Оптимизация процесса: параметры — это душа

1. Настройка натяжения:

◦ Принцип «лучше быть маленьким, чем большим». Тонкая настройка осуществляется, начиная с минимального натяжения, обеспечивающего аккуратную ретракцию, и необходимо провести достаточное количество испытаний образцов.

◦ Создать независимую базу данных параметров натяжения для изделий из разных материалов, разной толщины и разной ширины.

2. Угол наклона и перекрытие лезвий:

◦ Отрегулируйте угол наклона лезвия (назад) и глубину реза (нахлёст). Для материалов, которые легко прилипают к ножам, уменьшите глубину реза и используйте метод «лёгкой резки под острым углом» для снижения теплоты трения.

◦ Поддерживайте максимальную остроту лезвия и установите строгую систему замены и заточки лезвий.

3. Скорость резки:

◦ Быстрее — не всегда лучше. Для трудноразрезаемых разлагаемых материалов эффективное снижение скорости резки позволяет уменьшить тепловыделение и обеспечить качество среза.

4. Контроль окружающей среды:

◦ Контролируйте температуру и влажность в цехе. Характеристики разлагаемых материалов чувствительны к температуре и влажности, поэтому стабильные условия производства (например, температура 22±2°C и относительная влажность 50±5%) являются необходимым условием для обеспечения стабильного качества резки.

3. Эксплуатация и обслуживание: детали определяют успех или неудачу

1. Обработка и хранение рулонов:

◦ Рулоны разлагаемой пленки более «хрупкие», чем традиционные пластмассы, и с ними следует обращаться осторожно при транспортировке и хранении, чтобы избежать повреждения краев в результате столкновений.

◦ Обратите внимание на условия хранения, чтобы предотвратить впитывание влаги и старение материалов.

2. Чистка и обслуживание:

◦ Содержите оборудование, особенно направляющие ролики, лезвия и прижимные ролики, в абсолютной чистоте и регулярно протирайте их безвредными растворителями, например, спиртом, чтобы предотвратить загрязнение пылью.

краткое содержание

Решение проблемы резки разлагаемых материалов по сути представляет собой переход от «ориентированного на опыт» к «ориентированному на технологии» подходу.

• Основная идея: Понимание свойств материала → Корректировка конфигурации оборудования → Оптимизация параметров процесса → Строгий контроль окружающей среды.

• Направление инвестиций: уделить первоочередное внимание модернизации систем контроля натяжения, систем охлаждения лезвий и систем снятия статического электричества.

• Мягкая сила: создайте усовершенствованную базу данных процессов и стандартных операционных процедур (СОП) для улучшения обучения сотрудников свойствам материалов.

Благодаря прогрессу в материаловедении и технологиях оборудования, резка разлагаемых пленок становится все более развитой. Компании, способные взять на себя инициативу освоения этих новых технологий и процессов, несомненно, займут лидирующие позиции в новом голубом океане экологически чистой упаковки.