طراحی فیدبلوک هم اکستروژن تعیین می کند که آیا یک خط ورق چند لایه محصول قابل فروش یا ضایعات تولید می کند. بلوک خوراکی جریان های مذاب جداگانه ای را از هر اکسترودر دریافت می کند و آنها را به یک جریان طبقه بندی شده ترکیب می کند که به عنوان یک لایه ورقه ای یکپارچه وارد قالب می شود. مفهوم ساده است - اما دینامیک سیال درگیر هر چیزی جز بی اهمیت است. عدم تطابق ویسکوزیته بین لایهها، هندسه کانال جریان، و انتقال از جریانهای مجزا به یک ساختار آرام ادغامشده، همگی بر روی نهایی تأثیر میگذارند. خروجی فناوری اکستروژن ورق مطابق با مشخصات است یا باعث ایجاد ناپایداری رابط، عدم یکنواختی لایه و خونریزی لبه می شود. گرفتن بازخورد درست پیش نیاز همه چیزهایی است که در ادامه می آید.
در داخل بلوک خوراک، هر جریان مذاب قبل از همگرا شدن در یک نقطه ترکیب، از طریق یک کانال جریان کنترل شده مستقل عبور می کند. هندسه کانال - عرض، عمق و زاویه نزدیک - نحوه ادغام لایه ها را کنترل می کند. زوایای نزدیک شیب دار باعث ایجاد تلاطم در رابط می شود. زوایای کم عمق جریان آرام را افزایش می دهند اما طول بلوک را افزایش می دهند و زمان ماند را افزایش می دهند.
اکثر فیدبلوکهای تجاری برای ورق از طراحی تدریجی فن بیرون استفاده میکنند، جایی که کانالهای لایهای جداگانه قبل از ملاقات در لبه ترکیبی به تدریج گسترده میشوند. لبه ترکیبی به خودی خود یک بعد مهم است: خیلی باریک، و رابط لایه زمان کافی برای تثبیت قبل از ورود به قالب ندارد. بیش از حد گسترده است، و زمان ماند تا جایی افزایش می یابد که پلیمرهای حساس به حرارت شروع به تخریب می کنند.
پرداخت سطح داخلی نیز مهم است. سطوح صیقلی -Ra 0.2 یا بهتر- تنوع لغزش دیوار را به حداقل می رساند و خطر قطع شدن پلیمر در مناطق مرده را کاهش می دهد. مناطقی که مواد راکد می شوند، تخریب می شوند و در نهایت به عنوان ژل یا لکه ها از بین می روند، منبع مشترکی از عیوب نوری در ورق اکسترود شده مشترک هستند.
تطبیق ویسکوزیته مواد
تطبیق ویسکوزیته بین لایههای مجاور حیاتیترین پارامتر در طراحی فیدبلوک است. هنگامی که ویسکوزیته لایه هسته به طور قابل توجهی کمتر از ویسکوزیته لایه پوست است، مذاب با ویسکوزیته پایین تمایل دارد مواد با ویسکوزیته بالاتر را در خود محصور کند - پدیده ای که ساختار لایه مورد نظر را از بین می برد. قانون کلی طراحی: نسبت ویسکوزیته بین لایه های مجاور را در 3:1 نگه دارید. اپراتورها دمای مذاب و درجه های پلیمر را برای دستیابی به این تعادل در طول راه اندازی تولید تنظیم می کنند.
ساختارهای A/B/A: معماری لایه متقارن
ساختار A/B/A - لایههای پوستی یکسان که یک هسته را ساندویچ میکنند - بر کاربردهایی که هر دو سطح ورق باید به طور یکسان عمل کنند، غالب است. درب های فنجان ترموفرم شده از یک پیکربندی A/B/A استفاده می کنند که در آن لایه های بیرونی براقیت و قابلیت چاپ را فراهم می کنند در حالی که هسته حاوی regrind یا رزین کم هزینه است. ورق سقف و پانل های داخلی خودرو از منطق مشابهی پیروی می کنند.
طراحی یک بلوک A/B/A یک چالش خاص را معرفی می کند: دو کانال لایه A باید نرخ جریان دقیقاً برابر را ارائه دهند، در غیر این صورت ورق توزیع ضخامت نامتقارن را نشان می دهد. حتی عدم تعادل 2 درصدی بین دو جریان لایه پوست، ورقه ورقه را از مرکز قالب خارج می کند و باعث می شود یک لبه بیشتر از دیگری مواد A را حمل کند. خطوط تولید این مشکل را با صفحات روزنهای همسان و محدودکنندههای جریان قابل تنظیم که اپراتورها میتوانند در حین کار تنظیم کنند، برطرف میکنند.
را رویکرد اکستروژن چند ماده ای مستلزم آن است که هر اکسترودر یک مذاب ثابت و به خوبی پلاستیکی شده را به بلوک خوراکی تحویل دهد. نوسانات دما یا فشار مذاب از هر اکسترودر منفرد باعث تغییرات متناسب در توزیع ضخامت لایه می شود - مشکلی که هنگام پردازش محتوای بازیافتی با تاریخچه حرارتی متغیر ترکیب می شود.
ساختارهای A/B/C: سه لایه عملکردی مجزا
پیکربندی A/B/C یک پلیمر متفاوت را به هر لایه اختصاص میدهد و سه عملکرد مجزا را در یک صفحه ممکن میسازد. یک برنامه بسته بندی ممکن است از یک لایه اتصال (B) بین یک لایه ساختاری PET (A) و یک لایه مانع EVOH (C) استفاده کند. هر لایه هدفی را دنبال می کند - یکپارچگی ساختاری، چسبندگی، و مانع گاز - که هیچ پلیمری به تنهایی نمی تواند آن را انجام دهد.
ایزولاسیون حرارتی بین کانال ها در فید بلوک های A/B/C ضروری می شود. اگر لایه EVOH به دلیل انتقال حرارت رسانا از یک کانال PP مجاور بیش از حد گرم شود، ویژگی های مانع آن کاهش می یابد و ورق مشخصات را خراب می کند. طراحان با استفاده از موانع حرارتی که در بدنه بلوک ماشین کاری شده اند، مناطق کنترل دما جداگانه و دیواره های کانال جریان عایق شده به این موضوع رسیدگی می کنند. هر جریان مذاب باید در دمای بهینه شده مستقل خود به نقطه ترکیب برسد.
دقت نسبت لایه یکی دیگر از پارامترهای مورد نیاز است. توزیع هدف 20/60/20 (A/B/C) باید در تمام عرض ورق در هر سرعت خط برقرار باشد. هندسه Feedblock که نسبتهای دقیقی را در 50 متر در دقیقه ارائه میکند، ممکن است در 100 متر در دقیقه به دلیل تغییر در گرمایش برشی و ویسکوزیته مذاب در نقطه ترکیب تغییر کند.
پایداری رابط لایه و ادغام قالب
اگر دای پایین دست ساختار لایه را مختل کند حتی یک فید بلوک کاملاً طراحی شده ورق معیوب تولید می کند. انتقال از بلوک تغذیه به دای آسیب پذیرترین نقطه در مسیر جریان آرام است. انبساط، انقباض، یا انسداد جریان ناگهانی در این اتصال، ناپایداری های سطحی ایجاد می کند - که به صورت خطوط مواج یا رگه های رنگی در ورق قابل مشاهده است.
طول زمین در بخش ترکیب فیدبلوک به طور مستقیم بر پایداری رابط تأثیر می گذارد. زمین های طولانی تر زمان بیشتری را برای تثبیت لایه ها به ضخامت یکنواخت قبل از تغییر هندسه در ورودی قالب می دهد. طول زمین معمولی از 30 تا 80 میلیمتر متغیر است، با زمینهای طولانیتر زمانی که عدم تطابق ویسکوزیته بین لایهها بزرگتر باشد، مشخص میشود.
را یکنواختی لایه اکستروژن در عرض کامل ورق به نحوه توزیع جریان ادغام شده فیدبلوک هنگام ورود به منیفولد قالب بستگی دارد. ترکیبی که به خوبی طراحی شده است، ضخامت لایه را از مرکز به لبه حفظ می کند. یک جفت نامناسب، لایههای بیرونی نازکتری را در لبههای ورق ایجاد میکند - نقصی که به عنوان نازک شدن مهرههای لبه شناخته میشود.
طراحی Feedblock از نظر فنی سختترین جزء در اکستروژن چند لایه ورق است که به هندسه کانال جریان دقیقی نیاز دارد که ویسکوزیتههای مذاب مختلف را در سراسر لایهها در خود جای دهد. بلوکهای خوراک اکستروژن مشترک JWELL با استفاده از شبیهسازی دینامیک سیالات محاسباتی مطابق با ترکیبهای پلیمری خاص طراحی شدهاند، به دقت نسبت لایه در ± 3% و پایداری رابط در سرعتهای خط از 5 تا 120 متر در دقیقه - عملکردی که مهاجرت لایه و نقصهای کپسولهسازی رایج در سیستمهای تغذیه با طراحی ضعیف را حذف میکند.
سوالات متداول
حداکثر تعداد لایههایی که یک فیدبلوک میتواند تحمل کند چقدر است؟
فیدبلوک های تجاری برای ورق تخت معمولاً تا 9 لایه را مدیریت می کنند. فراتر از آن، قالبهای چندمنیفولد یا سیستمهای قالب قابل انباشته شدنی عملیتر میشوند. پیچیدگی تعادل جریان با هر لایه اضافه شده به طور چشمگیری افزایش می یابد.
تطابق ویسکوزیته بین لایه های هم اکستروژن چقدر مهم است؟
به شدت انتقادی نسبت ویسکوزیته بیش از 3:1 بین لایه های مجاور اغلب باعث کپسوله شدن می شود، جایی که مذاب با ویسکوزیته پایین در اطراف مواد با ویسکوزیته بالاتر می پیچد و ساختار لایه مورد نظر را مختل می کند. این به عنوان ضخامت لایه غیر یکنواخت ظاهر می شود و فقط با تنظیم دمای مذاب، درجه های پلیمر یا نسبت های توان اصلاح می شود.
آیا می توان فیدبلوک طراحی شده برای A/B/A را برای A/B/C پیکربندی مجدد کرد؟
بدون تغییرات سخت افزاری نیست. یک بلوک خوراکی A/B/A ساخته شده، کانال های جریان متقارن را برای دو جریان یکسان ماشینکاری کرده است. تبدیل به A/B/C به یک بدنه فیدبلوک متفاوت با سه کانال مستقل، مناطق دمایی مجزا، و هندسه ترکیبی مناسب نیاز دارد.
علت ناپایداری رابط لایه در ورق هماکسترود شده چیست؟
دلایل رایج عبارتند از عدم تطابق ویسکوزیته بین لایه ها، سرعت جریان بیش از حد در نقطه ترکیب، طول زمین ناکافی در بلوک خوراک، و تفاوت دما بین جریان های مذاب مجاور. تشخیص نیاز به ارزیابی سیستماتیک هر عامل دارد که معمولاً با مقایسه ویسکوزیته در مقابل سرعت برشی جفت پلیمرها شروع می شود.
