Berita

Pengantar Poliolefin dan Ekstrusi Film

Poliolefin, suatu golongan material makromolekul yang disintesis dari monomer olefin seperti etilena dan propilena, merupakan plastik yang paling banyak diproduksi dan digunakan secara global. Prevalensinya berasal dari kombinasi sifat-sifat yang luar biasa, termasuk biaya rendah, kemudahan proses yang sangat baik, stabilitas kimia yang luar biasa, dan karakteristik fisik yang dapat disesuaikan. Di antara beragam aplikasi poliolefin, produk film memegang posisi yang sangat penting, dengan fungsi-fungsi penting dalam kemasan makanan, pelapis pertanian, kemasan industri, produk medis dan higiene, serta barang konsumsi sehari-hari. Resin poliolefin yang paling umum digunakan untuk produksi film meliputi polietilena (PE) – meliputi Polietilena Linear Densitas Rendah (LLDPE), Polietilena Densitas Rendah (LDPE), dan Polietilena Densitas Tinggi (HDPE) – dan polipropilena (PP).

Pembuatan film poliolefin terutama bergantung pada teknologi ekstrusi, dengan Ekstrusi Film Tiup dan Ekstrusi Film Cor menjadi dua proses inti.

1. Proses Ekstrusi Film Tiup

Ekstrusi film tiup merupakan salah satu metode yang paling umum digunakan untuk memproduksi film poliolefin. Prinsip dasarnya melibatkan ekstrusi polimer cair secara vertikal ke atas melalui cetakan annular, membentuk parison tubular berdinding tipis. Selanjutnya, udara bertekanan dimasukkan ke bagian dalam parison ini, menyebabkannya mengembang menjadi gelembung dengan diameter yang jauh lebih besar daripada cetakan. Saat gelembung naik, gelembung tersebut didinginkan dan dipadatkan secara paksa oleh cincin udara eksternal. Gelembung yang telah didinginkan kemudian dipadatkan oleh serangkaian rol penjepit (seringkali melalui rangka kolaps atau rangka-A) dan selanjutnya ditarik oleh rol traksi sebelum digulung menjadi gulungan. Proses film tiup biasanya menghasilkan film dengan orientasi biaksial, yang berarti film tersebut menunjukkan keseimbangan yang baik antara sifat mekanis baik pada arah mesin (MD) maupun arah melintang (TD), seperti kekuatan tarik, ketahanan sobek, dan kekuatan impak. Ketebalan film dan sifat mekanis dapat dikontrol dengan menyesuaikan rasio tiupan (BUR – rasio diameter gelembung terhadap diameter cetakan) dan rasio penarikan (DDR – rasio kecepatan pengambilan terhadap kecepatan ekstrusi).

2. Proses Ekstrusi Film Cor

Ekstrusi film cor merupakan proses produksi penting lainnya untuk film poliolefin, khususnya cocok untuk pembuatan film yang menuntut sifat optik superior (misalnya, kejernihan tinggi, kilap tinggi) dan keseragaman ketebalan yang sangat baik. Dalam proses ini, polimer cair diekstrusi secara horizontal melalui cetakan T tipe slot datar, membentuk jaringan cair yang seragam. Jaringan ini kemudian dengan cepat ditarik ke permukaan satu atau lebih rol pendingin internal berkecepatan tinggi. Lelehan tersebut memadat dengan cepat setelah bersentuhan dengan permukaan rol pendingin. Film cor umumnya memiliki sifat optik yang sangat baik, tekstur yang lembut, dan kemampuan penyegelan panas yang baik. Kontrol yang presisi terhadap celah bibir cetakan, suhu rol pendingin, dan kecepatan putar memungkinkan pengaturan ketebalan film dan kualitas permukaan yang akurat.

6 Tantangan Utama Ekstrusi Film Poliolefin

Meskipun teknologi ekstrusi sudah matang, produsen sering menghadapi serangkaian kesulitan pemrosesan dalam produksi praktis film poliolefin, terutama ketika menginginkan output tinggi, efisiensi tinggi, ketebalan yang lebih tipis, dan ketika menggunakan resin berkinerja tinggi yang baru. Masalah-masalah ini tidak hanya memengaruhi stabilitas produksi tetapi juga berdampak langsung pada kualitas dan biaya produk akhir. Tantangan utama meliputi:

1. Fraktur Lelehan (Sharkskin): Ini adalah salah satu cacat paling umum dalam ekstrusi film poliolefin. Secara makroskopis, fraktur ini bermanifestasi sebagai riak transversal periodik atau permukaan film yang kasar secara tidak teratur, atau dalam kasus yang parah, distorsi yang lebih nyata. Fraktur lebur terutama terjadi ketika laju geser lelehan polimer yang keluar dari cetakan melebihi nilai kritis, yang menyebabkan osilasi stick-slip antara dinding cetakan dan lelehan massal, atau ketika tegangan ekstensional pada keluar dari cetakan melebihi kekuatan lelehan. Cacat ini sangat memengaruhi sifat optik film (kejernihan, kilap), kehalusan permukaan, dan juga dapat menurunkan sifat mekanis dan penghalangnya.

2. Endapan Die/Penumpukan Die: Ini mengacu pada akumulasi bertahap produk degradasi polimer, fraksi dengan berat molekul rendah, aditif yang terdispersi buruk (misalnya, pigmen, agen antistatik, agen slip), atau gel dari resin pada tepi bibir die atau di dalam rongga die. Endapan ini dapat terlepas selama produksi, mengontaminasi permukaan film dan menyebabkan cacat seperti gel, goresan, atau guratan, sehingga memengaruhi penampilan dan kualitas produk. Dalam kasus yang parah, penumpukan die dapat menghalangi jalan keluar die, yang menyebabkan variasi ukuran, robekan film, dan pada akhirnya memaksa penghentian lini produksi untuk pembersihan die, yang mengakibatkan kerugian signifikan dalam efisiensi produksi dan pemborosan bahan baku.

3. Tekanan Ekstrusi Tinggi dan Fluktuasi: Dalam kondisi tertentu, terutama saat memproses resin dengan viskositas tinggi atau menggunakan celah die yang lebih kecil, tekanan di dalam sistem ekstrusi (terutama pada kepala ekstruder dan die) dapat menjadi sangat tinggi. Tekanan tinggi tidak hanya meningkatkan konsumsi energi tetapi juga menimbulkan risiko terhadap umur peralatan (misalnya, sekrup, barrel, die) dan keselamatan. Lebih lanjut, fluktuasi tekanan ekstrusi yang tidak stabil secara langsung menyebabkan variasi dalam hasil lelehan, yang mengakibatkan ketebalan film yang tidak seragam.

4. Throughput Terbatas: Untuk mencegah atau mengurangi masalah seperti fraktur leleh dan penumpukan cetakan, produsen seringkali terpaksa mengurangi kecepatan sekrup ekstruder, sehingga membatasi output lini produksi. Hal ini berdampak langsung pada efisiensi produksi dan biaya produksi per unit produk, sehingga sulit memenuhi permintaan pasar akan film berskala besar dan berbiaya rendah.

5. Kesulitan dalam Kontrol Gauge: Ketidakstabilan aliran lelehan, distribusi suhu yang tidak merata di seluruh cetakan, dan penumpukan cetakan dapat menyebabkan variasi ketebalan film, baik secara transversal maupun longitudinal. Hal ini memengaruhi kinerja pemrosesan film selanjutnya dan karakteristik penggunaan akhir.

6. Pergantian Resin yang Sulit: Saat beralih di antara berbagai jenis atau mutu resin poliolefin, atau saat mengganti warna masterbatch, material sisa dari proses sebelumnya seringkali sulit dibersihkan sepenuhnya dari ekstruder dan die. Hal ini menyebabkan pencampuran material lama dan baru, menghasilkan material transisi, memperpanjang waktu pergantian, dan meningkatkan tingkat scrap.

Tantangan pemrosesan umum ini menghambat upaya produsen film poliolefin untuk meningkatkan kualitas produk dan efisiensi produksi, serta menjadi hambatan bagi adopsi material baru dan teknik pemrosesan canggih. Oleh karena itu, mencari solusi efektif untuk mengatasi tantangan ini sangat penting bagi perkembangan industri ekstrusi film poliolefin yang berkelanjutan dan sehat.

Solusi untuk Proses Ekstrusi Film Poliolefin: Bahan Bantu Pemrosesan Polimer (PPA)

Bahan Bantu Pemrosesan Polimer (PPA) merupakan bahan tambahan fungsional yang nilai utamanya terletak pada peningkatan perilaku reologi lelehan polimer selama ekstrusi dan modifikasi interaksinya dengan permukaan peralatan, sehingga mengatasi berbagai kesulitan pemrosesan dan meningkatkan efisiensi produksi serta kualitas produk.

1. PPA berbasis fluoropolymer

Struktur dan Karakteristik Kimia: Ini adalah kelas PPA yang paling banyak digunakan, matang secara teknologi, dan terbukti efektif saat ini. PPA ini biasanya berupa homopolimer atau kopolimer berbasis monomer fluoroolefin seperti vinilidena fluorida (VDF), heksafluoropropilena (HFP), dan tetrafluoroetilena (TFE), dengan fluoroelastomer sebagai yang paling representatif. Rantai molekul PPA ini kaya akan ikatan CF berenergi tinggi dan polaritas rendah, yang memberikan sifat fisikokimia yang unik: energi permukaan yang sangat rendah (mirip dengan politetrafluoroetilena/Teflon®), stabilitas termal yang sangat baik, dan inertness kimia. Yang terpenting, PPA fluoropolimer umumnya menunjukkan kompatibilitas yang buruk dengan matriks poliolefin non-polar (seperti PE, PP). Ketidakcocokan ini merupakan prasyarat utama untuk migrasi efektif PPA ke permukaan logam cetakan, tempat PPA membentuk lapisan pelumas dinamis.

Produk Representatif: Merek-merek terkemuka di pasar global PPA fluoropolymer antara lain seri Viton™ FreeFlow™ dari Chemours dan seri Dynamar™ dari 3M, yang menguasai pangsa pasar yang signifikan. Selain itu, beberapa jenis fluoropolymer dari Arkema (seri Kynar®) dan Solvay (Tecnoflon®) juga digunakan sebagai, atau merupakan komponen utama, dalam formulasi PPA.

2. Alat Bantu Pemrosesan Berbasis Silikon (PPA)

Struktur dan Karakteristik Kimia: Komponen aktif utama dalam kelas PPA ini adalah polisiloksana, yang umumnya disebut silikon. Tulang punggung polisiloksana terdiri dari atom silikon dan oksigen (-Si-O-) yang berselang-seling, dengan gugus organik (biasanya metil) yang terikat pada atom silikon. Struktur molekul yang unik ini memberikan bahan silikon tegangan permukaan yang sangat rendah, stabilitas termal yang sangat baik, fleksibilitas yang baik, dan sifat non-adhesif terhadap banyak zat. Serupa dengan PPA fluoropolimer, PPA berbasis silikon berfungsi dengan bermigrasi ke permukaan logam peralatan pemrosesan untuk membentuk lapisan pelumas.

Fitur Aplikasi: Meskipun PPA fluoropolymer mendominasi sektor ekstrusi film poliolefin, PPA berbasis silikon dapat menunjukkan keunggulan unik atau menciptakan efek sinergis ketika digunakan dalam skenario aplikasi tertentu atau dikombinasikan dengan sistem resin tertentu. Misalnya, PPA dapat dipertimbangkan untuk aplikasi yang membutuhkan koefisien gesek yang sangat rendah atau di mana karakteristik permukaan spesifik diinginkan untuk produk akhir.

Menghadapi Larangan Fluoropolymer atau Tantangan Pasokan PTFE?

Atasi Tantangan Ekstrusi Film Poliolefin dengan Solusi PPA Bebas PFAS-Aditif Polimer Bebas Fluorin SILIKE

SILIKE mengambil pendekatan proaktif dengan produk seri SILIMER, menawarkan inovasiBantuan pemrosesan polimer bebas PFAS (PPA)). Lini produk komprehensif ini memiliki PPA bebas PFAS 100% murni,Aditif Polimer PPA bebas fluor, DanMasterbatch PPA bebas PFAS dan bebas fluorin.Olehmenghilangkan kebutuhan akan aditif fluor, bahan pembantu pemrosesan ini secara signifikan meningkatkan proses manufaktur untuk LLDPE, LDPE, HDPE, mLLDPE, PP, dan berbagai proses ekstrusi film poliolefin. Bahan pembantu ini selaras dengan peraturan lingkungan terbaru sekaligus meningkatkan efisiensi produksi, meminimalkan waktu henti, dan meningkatkan kualitas produk secara keseluruhan. PPA bebas PFAS dari SILIKE memberikan manfaat pada produk akhir, termasuk menghilangkan fraktur leleh (kulit hiu), meningkatkan kehalusan, dan meningkatkan kualitas permukaan.

Jika Anda berjuang dengan dampak larangan fluoropolymer atau kekurangan PTFE dalam proses ekstrusi polimer Anda, SILIKE menawarkanalternatif untuk fluoropolymer PPA/PTFE, Aditif bebas PFAS untuk pembuatan filmyang disesuaikan untuk memenuhi kebutuhan Anda, tanpa memerlukan perubahan proses.