Novas tendências em corte de filmes ecologicamente corretos: como enfrentar os desafios do corte de materiais degradáveis?

Com o avanço da "proibição do plástico" global e a melhoria da conscientização ambiental, a aplicação de filmes degradáveis ​​(como PLA, PBAT, PBS, PHA, etc.) está se tornando cada vez mais difundida, mas seu processamento de corte representa um novo desafio aos processos tradicionais.

Nova tendência de corte de filme ecologicamente correto

O corte tradicional foca em eficiência, precisão e qualidade de rebobinamento. A nova tendência de corte de filme ecologicamente correto gira em torno de dois pilares: "propriedades do material" e "sustentabilidade":

1. Processamento refinado e personalizado: Com diversas necessidades dos clientes, as fábricas de corte precisam de filmes degradáveis ​​que possam lidar com diferentes espessuras e materiais (até mesmo coextrusão multicamadas) para fornecer corte estreito de alta precisão e soluções complexas de desdobramento.

2. Inteligente e orientado por dados: utilize sensores de IoT e algoritmos de IA para monitorar tensão, pressão, temperatura e outros parâmetros durante o processo de corte em tempo real, otimizar o processo por meio de análise de big data e reduzir flutuações de qualidade causadas por fatores humanos, especialmente adequado para materiais degradáveis ​​sensíveis ao desempenho.

3. Produção com baixo teor de carbono e economia de energia: O próprio equipamento de corte longitudinal está se desenvolvendo na direção de baixo consumo de energia e alta eficiência. Ao mesmo tempo, o processo é otimizado para reduzir a geração de resíduos, e as sobras geradas durante o processo de corte longitudinal são recicladas e reutilizadas (como biodegradação ou reciclagem física) para alcançar um ciclo fechado verde no processo de produção.

4. Limpo e livre de poluição durante todo o processo: enfatize a limpeza do ambiente de produção e evite poeira, óleo e outros filmes poluentes, que são cruciais para filmes degradáveis ​​para embalagens médicas e de alimentos com altos requisitos de limpeza.

Principais desafios: as características dos materiais degradáveis ​​e suas dificuldades de corte

A razão pela qual materiais degradáveis ​​são difíceis de cortar é que suas propriedades físicas são significativamente diferentes do PE, BOPP e outros plásticos tradicionais:

1. Grandes diferenças nas propriedades mecânicas:

◦ Baixa tenacidade e fragilidade: O PLA (ácido polilático), por exemplo, é mais duro e quebradiço do que os plásticos tradicionais, carecendo de ductilidade. Sob tensão de corte, é mais provável que ocorram rachaduras nas bordas, microfissuras e outros problemas.

◦ Baixa resistência ao rasgo: se a lâmina de corte não estiver afiada, é muito fácil causar rasgos, em vez de um corte suave.

2. Alta sensibilidade ao calor:

◦ A temperatura de transição vítrea e o ponto de fusão de materiais degradáveis ​​são geralmente mais baixos. O calor gerado pelo atrito entre a lâmina e o filme durante o processo de corte pode facilmente amolecer e derreter, causando aderência da lâmina. O material fundido pode aderir à lâmina, causando cortes irregulares, deformação e resíduos, além de contaminar o rolo de filme.

3. Instabilidade do Coeficiente de Atrito (COF):

◦ A lisura do filme degradável pode ser irregular ou mudar durante o uso (afetada pela temperatura e umidade), o que traz grandes dificuldades ao controle da tensão durante o corte e o enrolamento, e pode facilmente levar a problemas como enrolamento irregular (enrolamento) e colapso.

4. Problema proeminente de eletricidade estática:

◦ Materiais degradáveis ​​geralmente são bons isolantes e tendem a gerar muita eletricidade estática. A eletricidade estática pode fazer com que o filme absorva poeira, dificultando o enrolamento perfeito e até mesmo causando problemas de segurança na produção.

5. Questões relacionadas à idade (envelhecimento):

◦ As propriedades de alguns materiais mudam durante o armazenamento (por exemplo, fragilização do PLA), o que exige que o processo de corte seja ajustado dinamicamente de acordo com o lote de entrada e até mesmo o tempo de armazenamento.

Como enfrentar esses desafios? Soluções sistêmicas

Para enfrentar os desafios de corte de materiais degradáveis, é necessário atualizar e otimizar sistematicamente quatro aspectos: equipamento, processo, lâmina e ambiente.

1. Atualizações de equipamentos: adaptadas para materiais macios e resistentes, quebradiços e pegajosos

1. Sistema de controle de tensão de alta precisão:

◦ Adote um sistema de controle de tensão digital totalmente automático com funções de controle de tensão cônica e decaimento de torque. Adote uma tensão elevada no início do corte e reduza-a gradualmente à medida que o diâmetro do rolo aumenta, evitando o esmagamento do filme interno (especialmente importante para PBAT macio) ou rachaduras nas bordas (importantes para PLA quebradiço) causadas pela "laminação mais apertada".

◦ Recomenda-se embreagem magnética a pó ou servomotor para resposta em milissegundos e controle preciso da tensão.

2. Design dedicado ao suporte para faca de corte:

◦ Corte em baixa temperatura: O suporte de ferramenta resfriado ou o sistema de resfriamento de ar são usados ​​para soprar ar frio próximo à lâmina, reduzindo efetivamente a temperatura da lâmina e resolvendo fundamentalmente o problema de derretimento do material e aderência das facas.

◦ Seleção de ferramentas:

▪ Lâmina de um só lado (estilo navalha): Melhor para materiais finos e quebradiços para cortes precisos.

▪ Lâmina dupla face (tipo tesoura): É mais adequada para materiais grossos e resistentes e possui um corte suave. No entanto, requer uma precisão de instalação extremamente alta.

◦ Lâminas revestidas de Teflon ou cerâmica: Esses revestimentos têm uma superfície muito baixa e são eficazes para evitar que o material grude após o derretimento.

3. Sistemas eficientes de eliminação de estática:

◦ Instale barras de ar iônico ou eliminadores de estática em estações-chave, como desenrolamento, corte e enrolamento, para neutralizar continuamente a carga estática na superfície do filme e garantir que o processo de corte seja limpo, organizado e seguro.

4. Atualização do material do rolo de contato:

◦ A superfície do rolo de contato (rolo de pressão) do enrolador pode ser revestida com um material elástico, como poliuretano (PU), para fornecer pressão suave e uniforme para evitar o esmagamento do filme macio.

2. Otimização de processos: os parâmetros são a alma

1. Configuração de tensão:

◦ Princípio de "melhor ser pequeno do que grande". O ajuste fino é realizado a partir da tensão mínima que garante uma retração precisa, e testes suficientes da amostra devem ser realizados.

◦ Estabelecer um banco de dados independente de parâmetros de tensão para produtos de diferentes materiais, diferentes espessuras e diferentes larguras.

2. Ângulo e sobreposição da lâmina:

◦ Ajuste o ângulo da lâmina (traseira) e a quantidade de corte (sobreposição). Para materiais que grudam facilmente nas facas, reduza adequadamente a quantidade de corte e use o método de "corte leve em ângulo agudo" para reduzir o calor por atrito.

◦ Mantenha o fio máximo da lâmina e estabeleça um sistema rigoroso de substituição e afiação da lâmina.

3. Velocidade de corte:

◦ Mais rápido nem sempre é melhor. Para materiais degradáveis ​​difíceis de cortar, reduzir adequadamente a velocidade de corte é uma maneira eficaz de reduzir o acúmulo de calor e garantir a qualidade da seção.

4. Controle Ambiental:

◦ Controle a temperatura e a umidade da oficina. O desempenho dos materiais degradáveis ​​é sensível à temperatura e à umidade, e um ambiente de produção estável (como 22 ± 2 °C, 50% ± 5% UR) é o pré-requisito para garantir a qualidade estável do corte.

3. Operação e manutenção: os detalhes determinam o sucesso ou o fracasso

1. Manuseio e armazenamento de rolos:

◦ Os rolos de filme degradável são mais "delicados" do que os plásticos tradicionais e devem ser manuseados com cuidado durante o manuseio e armazenamento para evitar danos nas bordas causados ​​por colisões.

◦ Preste atenção às condições de armazenamento para evitar absorção de umidade ou envelhecimento dos materiais.

2. Limpeza e Manutenção:

◦ Mantenha o equipamento, especialmente os rolos-guia, lâminas e rolos de pressão, absolutamente limpos e limpe-os regularmente com solventes inofensivos, como álcool, para evitar poluição por poeira.

resumo

Enfrentar o desafio de cortar materiais degradáveis ​​é essencialmente uma transformação de "orientado pela experiência" para "orientado pela tecnologia".

• Ideia principal: entender as propriedades do material → ajustar a configuração do equipamento → otimizar os parâmetros do processo → controlar rigorosamente o ambiente.

• Foco do investimento: priorizar a atualização dos sistemas de controle de tensão, sistemas de resfriamento de lâminas e sistemas de eliminação de estática.

• Soft power: Estabelecer um banco de dados de processos refinado e procedimentos operacionais padrão (POPs) para fortalecer o treinamento dos funcionários sobre propriedades dos materiais.

Com os avanços na ciência dos materiais e na tecnologia de equipamentos, o corte de filmes degradáveis ​​está se tornando cada vez mais maduro. As empresas que conseguirem assumir a liderança no domínio dessas novas tecnologias e processos certamente ocuparão uma posição de liderança no novo oceano azul das embalagens ecologicamente corretas.