أ يعد خط بثق الصفائح متعدد الطبقات هو نظام الإنتاج الأساسي وراء كل صينية طعام عالية الحاجز، وعبوة نفطة صيدلانية، وحاوية مشكلة بالحرارة في السوق اليوم. في JWELL، أمضينا عقدين من الزمن في تحسين أنظمة البثق المشترك هذه للمعالجات التي لا تستطيع تحمل دخول الأكسجين أو التصفيح أو انحراف السُمك بسرعات خط تزيد عن 25 مترًا في الدقيقة. يشرح هذا الدليل الهندسة بدءًا من ترتيب الطارد وحتى تصميم القالب وعلوم المواد والمشتريات.
ما هو خط بثق الصفيحة متعدد الطبقات؟
يجمع خط بثق الصفائح متعدد الطبقات بين اثنين أو أكثر من الطاردات لإنتاج صفائح واحدة بطبقات منفصلة، كل منها يخدم وظيفة ميكانيكية أو بصرية أو حاجزة محددة. يتيح لك البثق المشترك وضع حاجز أكسجين باهظ الثمن في المنتصف مع حمايته بجلود هيكلية على كلا الوجهين. يتضمن الخط أجهزة بثق، ووحدة تغذية، وقالب بثق مشترك، ومكدس تقويم، وقياس سمك، وتقليم حافة، ولف. لا يتطابق مؤشر الذوبان بين طبقة التعادل والراتنج الحاجز، وسوف تنفصل صفحتك في المُشكل الحراري. تقوم شركة JWELL ببناء هذه الخطوط بمخرجات تتراوح من 300 كجم/ساعة إلى 1200 كجم/ساعة. العامل الحاسم هو التحكم في نسبة الطبقة.
كيف تعمل بنية البثق المشترك
تدور بنية خط بثق الصفائح متعدد الطبقات حول تقارب تيار الذوبان ومطابقة اللزوجة. يذوب كل طارد ويقيس الراتينج المخصص له. تنتقل هذه المواد المصهورة عبر الأنابيب الساخنة إلى كتلة التغذية المركزية، حيث يتم تكديسها عموديًا قبل دخول القالب.
التحدي الحقيقي هو استقرار الواجهة. عندما يلتقي اثنان من البوليمرات، فإن المادة ذات اللزوجة المنخفضة تريد تغليف المادة ذات اللزوجة الأعلى. في هيكل A/B/A ثلاثي الطبقات، إذا كانت طبقة جلدك PP منخفضة جدًا في اللزوجة مقارنة بقلبك، فإن الجلد يلتف حول الحواف، مما يخلق 'قطعة عظم للكلاب' في المقطع العرضي.
تستخدم أنظمة التحكم في الخط مضخات ذوبان على كل جهاز بثق للتخلص من الارتفاع. في JWELL، نقوم بدمج مضخات التروس مع ردود فعل الضغط ذات الحلقة المغلقة لأنه حتى زيادة 2% في طبقة EVOH الخاصة بك يمكن أن تخلق فجوة حاجز تدمر البكرة بأكملها. يفصل هذا المستوى من التحكم آلة البثق المشترك عن ثلاث آلات بثق مستقلة تتقاسم نفس الأرضية.
هندسة طبقة الحاجز وطبقة التعادل
الطبقة الحاجزة هي السبب الذي يجعل معظم المشترين يستثمرون في خط بثق الصفائح متعدد الطبقات. في تغليف المواد الغذائية، يعمل معدل نقل الأكسجين (OTR) على تحديد مدة الصلاحية. يمكن لصفيحة PP أحادية الطبقة أن تنقل 1500 سم مكعب/م²/يوم. أضف نواة EVOH بحجم 20 ميكرومتر، وستنخفض إلى أقل من 1 سم مكعب/م²/يوم. هذا هو الفرق بين كوب زبادي لمدة سبعة أيام وكوب زبادي لمدة خمسة وأربعين يومًا.
لكن EVOH لا يلتصق بالبولي أوليفينات. وهو استرطابي وهش وحساس للحرارة. ضعها بين طبقتين من البولي بروبيلين بدون طبقة ربط، وسوف تفشل الورقة في المُشكل الحراري.
وهنا يأتي دور طبقة الربط. راتنجات الربط عبارة عن مواد لاصقة مطعمة بأنهيدريد المالئيك مصممة لربط المواد العازلة القطبية بالطبقات الهيكلية غير القطبية. في ورقة A/B/C/B/A النموذجية المكونة من خمس طبقات، لديك جلد PP، لاصق ربط، حاجز EVOH، لاصق ربط، جلد PP. عادة ما تكون طبقة الربط من 5% إلى 10% فقط من إجمالي السُمك، ولكن بدونها، تنفصل الطبقة في اللحظة التي تصطدم فيها بالمشكل الحراري المساعد. نجد أن نسبة الربط من 8% إلى 12% لكل جانب مناسبة لمعظم مجموعات PP/EVOH.
تصميم قوالب التغذية والبثق المشترك
كتلة التغذية هي وحدة التحكم في حركة المرور. يجب أن تقوم قنوات التدفق الداخلي الخاصة بها بتوزيع كل تيار منصهر إلى طبقة موحدة ذات واجهات متوازية ونظيفة. تستخدم JWELL كتل تغذية معيارية مع إدخالات قابلة للتبديل، مما يسمح للمعالجات بالتبديل من تكوينات ثلاثية الطبقات إلى تكوينات مكونة من خمس طبقات دون استبدال الكتلة بأكملها.
داخل كتلة التغذية، تفصل دوارات تيارات الذوبان حتى نقطة الدمج النهائية. كلما اقتربت عملية الدمج من مدخل القالب، قل الوقت اللازم للانصهار. بالنسبة لتطبيقات الحواجز، نقوم بالتصميم لفترة إقامة قصيرة بعد الدمج لتقليل التدهور الحراري للراتنجات الحساسة مثل EVOH.
إن قالب البثق المشترك نفسه عبارة عن مشعب شماعات ينشر ذوبان الطبقات عبر عرض الورقة بالكامل. يعد تعديل فجوة الشفاه أمرًا بالغ الأهمية. حتى الاختلاف بمقدار 0.05 مم عبر قالب مقاس 1200 مم يُترجم إلى انحراف في السُمك لا يمكن للقياس النهائي تصحيحه بالكامل. تتميز قوالب JWELL بتشغيل الترباس الحراري التلقائي المرتبط بالماسحات الضوئية الشخصية.
يؤثر طول الأرض أيضًا على سلامة الطبقة. قصير جدًا، ولا يرتاح الذوبان قبل الخروج. لفترة طويلة جدًا، يؤدي تسخين القص إلى دفع EVOH إلى ما بعد عتبة التحلل. معيارنا هو نسبة 50:1 من الأرض إلى الفجوة للهياكل متعددة الطبقات القائمة على PP، ويتم تعديلها للأسفل للحواجز الحساسة لدرجة الحرارة.
تكوينات آلة بثق الصفيحة ذات الخمس طبقات
عندما تتجاوز المعالجات ثلاث طبقات، فإنها تستهدف متطلبات الحواجز القوية أو إعادة تدوير المحتوى. أ تضيف آلة بثق الصفائح ذات الخمس طبقات تعقيدًا ولكنها تفتح إمكانيات لا يمكن للأنظمة ثلاثية الطبقات لمسها.
الهيكل الكلاسيكي المكون من خمس طبقات لتعبئة منتجات الألبان والظروف الجوية المعدلة هو PP/tie/EVOH/tie/PP. نرى أيضًا متغيرات من ست طبقات لصواني اللحوم ذات السحب العميق، حيث يضيف النايلون مقاومة للثقب. تعمل بعض المعالجات على تشغيل A/B/C/B/A مع طبقة إعادة طحن في القلب، محاطة بجلد بكر وطبقات ربط، بالإضافة إلى حاجز EVOH رقيق. يتيح لهم ذلك استهلاك حواف الحواف دون تعريض المواد المعاد تدويرها لسطح ملامسة المنتج.
من وجهة نظر الآلات، يحتاج الخط المكون من خمس طبقات إلى خمسة أجهزة بثق، أو أربعة إذا كان أحدها يخدم كلا طبقتي الربط من خلال تيار مقسم. نوصي باستخدام أجهزة بثق مخصصة لكل راتنج لأن عملية التنظيف تكون أسرع وتتجنب التلوث المتبادل. تصبح مضخات التروس الموجودة على كل جهاز بثق غير قابلة للتفاوض عند عدد الطبقات هذا. تقسيم درجة حرارة لفة التقويم مهم أيضًا؛ تبرد الصفائح المكونة من خمس طبقات ذات النوى العازلة الرقيقة بشكل غير متساوٍ، مما يؤدي إلى إجهاد داخلي وتجعيد. نحدد درجات حرارة اللفة التفاضلية وأحيانًا التبريد المسبق بالأشعة تحت الحمراء لموازنة ملف الحرارة.
تطبيقات آلة بثق الصفيحة العازلة
تخدم آلات بثق الألواح العازلة الأسواق التي تتطلب مدة الصلاحية وحماية المنتج أسعارًا متميزة. يهيمن تغليف المواد الغذائية على: أكواب الألبان، وصواني اللحوم، وأحواض السمن، وقواعد الوجبات الجاهزة. يجب أن تمنع الورقة الأكسجين، وتحتفظ بالرطوبة، وتقاوم الشحوم، وتتحمل التشكيل الحراري العنيف دون علامات ضغط بيضاء أو اختراق للحاجز.
العبوات الفقاعية الصيدلانية هي تطبيق آخر عالي المخاطر. يجب أن يعمل خط بثق الصفائح متعدد الطبقات الذي ينتج هياكل APET/EVOH أو PVC/PVDC في ظروف مجاورة للغرف النظيفة مع معلمات عملية تم التحقق من صحتها. أي ثقب في EVOH يشكل خطرًا على الدفعة.
التطبيقات الصناعية ومستحضرات التجميل آخذة في النمو. تستخدم خزانات الوقود صفائح متعددة الطبقات مقذوفة كبديل أخف للأجزاء المصبوبة بالنفخ. تمنع الطبقة الحاجزة تغلغل الهيدروكربون بينما تتعامل الجلود الهيكلية مع التأثير. تحتاج مرطبانات الكريمة وصواني المصل إلى حاجز الأكسجين للحفاظ على المكونات النشطة، بالإضافة إلى الجماليات اللامعة التي لا يمكن لـ PP أحادي الطبقة تحقيقها. توفر الطبقة المبثوقة بشكل مشترك مع جلد PETG ونواة EVOH كليهما.
اختيار المواد: من PP/PS إلى EVOH
يعد اختيار الراتنجات لخط بثق الألواح متعدد الطبقات بمثابة تفاوض بين أداء الحاجز وقابلية المعالجة والتكلفة. يظل مادة البولي بروبيلين هي العمود الفقري للطبقات الهيكلية. إنها رخيصة الثمن، وقوية، وذات شكل حراري جيد. لكن PP لديه حاجز أكسجين ضعيف، لذلك فهو يحتاج إلى EVOH أو PVDC في القلب للمنتجات الحساسة.
لا يزال البوليسترين، وخاصة الدرجات عالية التأثير، يظهر في حاويات الألبان والأطعمة الجاهزة بسبب صلابته وقابليته للطباعة. HIPS/EVOH/HIPS عبارة عن هيكل شائع مكون من ثلاث طبقات لأغطية الزبادي. تعد معالجة PS أسهل من معالجة PP في درجات حرارة منخفضة، مما يساعد إذا كانت الطبقة العازلة لديك حساسة حرارياً.
EVOH هو المعيار الذهبي لحاجز الأكسجين. Kuraray EVAL وNippon Gohsei Soarnol هما الموردان الرئيسيان. المصيد هو حساسية الرطوبة. يحتوي EVOH الجاف عند رطوبة نسبية 0% على OTR أقل من 0.5 سم مكعب · مم / م 2 · يوم · أجهزة الصراف الآلي. عند نسبة رطوبة 85%، يقفز ذلك بمقدار كبير. ولهذا السبب يتم دفن EVOH دائمًا داخل جلد مقاوم للرطوبة. في الأسواق ذات الرطوبة العالية، نحدد أحيانًا طبقات PA6 الخارجية مع قلب داخلي EVOH، أو ننصح المعالجات بتخزين الصفائح في بيئات مكيفة قبل التشكيل الحراري.
يجب أن تتطابق راتنجات التعادل مع قطبية الطبقات المجاورة. بالنسبة لـ PP/EVOH، يعمل PP المطعوم بأنهيدريد المالئيك. بالنسبة لـ PET/EVOH، فأنت بحاجة إلى كيمياء مختلفة، غالبًا ما تعتمد على الإيثيلين مع وظيفة الإيبوكسي. إن استخدام راتينج الربط الخاطئ يشبه استخدام قضيب اللحام الخاطئ: يبدو المفصل جيدًا حتى يتم تطبيق الضغط.
يتم تحديد المحتوى المعاد تدويره بشكل متزايد من قبل أصحاب العلامات التجارية. من السهل إعادة تقديم عملية إعادة الطحن بعد الصناعة من حافة الحافة في طبقة غير متصلة. يعد الراتينج المعاد تدويره بعد الاستهلاك أكثر صعوبة لأن التلوث والتدهور الوريدي يؤثران على التصاق طبقة التعادل. نحن نعمل مع المعالجات لتأهيل تدفقات PCR ووضعها في الطبقات الأساسية حيث تكون العناصر الجمالية أقل أهمية.
ما الذي يجب تقييمه عند شراء آلة بثق الألواح البلاستيكية
يؤدي شراء آلة بثق الألواح المشتركة إلى قفل مصنعك في نافذة العملية لمدة خمسة عشر عامًا أو أكثر. سعر المتر هو المقياس الخاطئ. انظر إلى التكلفة الإجمالية للملكية، ودقة التحكم في الطبقة، وتجربة المورد مع مجموعة الراتنج الخاصة بك.
ابدأ بدقة نسبة الطبقة. اطلب بيانات الانحراف الموثقة عبر عملية الإنتاج. يحافظ النظام الجيد على أن تكون كل طبقة في حدود ±3% من السمك المستهدف. افحص كتلة التغذية: هل هي معيارية؟ هل يمكنك الوصول إلى دوارات التدفق للتنظيف دون فك الكتلة بأكملها؟ يتحلل EVOH وراتنجات التعادل في الزوايا الراكدة. تعتبر كتلة التغذية ذات البقع الميتة كابوسًا للصيانة.
تصميم القالب مهم بنفس القدر. اسأل عن طريقة ضبط الشفاه، ووقت استجابة المسمار الحراري، والحد الأقصى لعرض التشغيل بالنسبة لاحتياجاتك. إذا قمت بشراء قالب مقاس 1000 مم وتخطط للتوسيع إلى 1400 مم لاحقًا، فقد تحتاج إلى قالب جديد تمامًا ومجموعة تقويم.
لا تتجاهل كومة التقويم. يحدد قطر اللفة والمواد والتحكم في درجة الحرارة لمعان السطح وتوحيد السمك. بالنسبة للصفائح العازلة، نوصي باللفات المطلية بالكروم مع التحكم الفردي في المنطقة حتى ±1 درجة مئوية. يجب أن تكون الفجوة بين اللفاتين العلويتين قابلة للتعديل بدقة ميكرومتر، لأن هذه الفجوة تحدد مقياس الورقة النهائي.
وأخيرا، الإصرار على التدريب والتوثيق. إن جودة خط بثق الصفائح متعدد الطبقات تكون بنفس جودة المشغل الذي يقوم بتشغيله. تتضمن JWELL الإشراف على بدء التشغيل، وتطوير الوصفة، وشهادة المشغل لأننا رأينا عددًا كبيرًا جدًا من الخطوط ذات أداء ضعيف ببساطة لأن الطاقم لم يتعلم أبدًا موازنة مخرجات الطارد مع نقاط ضبط مضخة الذوبان.
التعليمات
ما هو الحد الأدنى لسمك الطبقة لـ EVOH في ورقة متعددة الطبقات؟
في معظم عبوات المواد الغذائية، يوفر 15 إلى 25 ميكرومتر حاجزًا كافيًا للأكسجين. أرق مخاطر الثقوب أثناء التشكيل الحراري. نادرًا ما يؤدي سمك أكثر من 40 ميكرومترًا إلى تحسين الحاجز بشكل متناسب لأن EVOH حساس للرطوبة.
هل يمكنني تشغيل خط متعدد الطبقات بمواد معاد تدويرها؟
نعم، ولكن التنسيب مهم. يمكن أن يتم إعادة طحن ما بعد الصناعة في طبقة هيكلية مركزية، مفصولة عن ملامسة المنتج بواسطة جلود بكر وطبقة حاجزة. يتطلب راتنج ما بعد الاستهلاك تأهيلًا دقيقًا.
كيف تختلف كتلة التغذية عن القالب متعدد المشعبات؟
تقوم كتلة التغذية بدمج تيارات الذوبان في كومة ذات طبقات قبل الدخول في قالب أحادي المشعب. يحتوي القالب متعدد المشعبات على قنوات منفصلة تندمج فقط عند شفاه القالب. تعتبر وحدات التغذية أبسط وأرخص. بالنسبة لمعظم أوراق PP/EVOH، فإن كتلة التغذية هي الاختيار الصحيح.
ما الذي يسبب التصفيح في الصفائح المبثوقة؟
راتينج ربط غير متوافق، أو عدم كفاية سماكة طبقة الربط، أو إجهاد القص المفرط أثناء التشكيل الحراري. إذا كانت طبقة الربط الخاصة بك صحيحة ولا تزال فاشلة، فتحقق من درجة حرارة الورقة قبل التشكيل.
ما المدة التي يستغرقها خط بثق الصفيحة متعدد الطبقات النموذجي؟
مع الصيانة المناسبة، يستمر الهيكل الميكانيكي من عشرين إلى خمسة وعشرين عامًا. تتآكل براميل ومسامير الطارد بشكل أسرع، عادةً من عشرة إلى خمسة عشر عامًا. تستخدم JWELL بنيات PLC قابلة للترقية. خطط لتجديد البراغي كل ثماني إلى عشر سنوات في حالة استخدام PP المملوء بالمعادن.
