خط اکستروژن ورق چندلایه: سیستم های پیشرفته اکستروژن مشترک برای ورق های پلاستیکی با کارایی بالا

الف خط اکستروژن ورق چندلایه سیستم اصلی تولید پشت هر سینی مواد غذایی با مانع بالا، بسته تاول های دارویی و ظروف ترموفرم شده موجود در بازار امروز است. در JWELL، ما دو دهه را صرف پالایش این سیستم‌های هم‌اکستروژن برای پردازنده‌هایی کرده‌ایم که نمی‌توانند اکسیژن ورودی، لایه لایه شدن یا انحراف ضخامت را در سرعت‌های بالای 25 متر در دقیقه تحمل کنند. این راهنما مهندسی را از چیدمان اکسترودر از طریق طراحی قالب، علم مواد و تهیه تجزیه می‌کند.

خط اکستروژن ورق چندلایه چیست؟

یک خط اکستروژن ورق چندلایه دو یا چند اکسترودر را برای تولید یک ورق با لایه‌های مجزا ترکیب می‌کند که هر یک عملکرد مکانیکی، نوری یا مانع خاصی را انجام می‌دهند. اکستروژن همزمان به شما امکان می دهد یک مانع اکسیژن گران قیمت را در مرکز قرار دهید و در عین حال از آن با پوسته های ساختاری در هر دو صورت محافظت کنید. این خط شامل اکسترودرها، یک بلوک خوراکی، یک قالب هم اکستروژن، یک پشته تقویم، ضخامت سنج، تریم لبه و سیم پیچی است. شاخص مذاب بین لایه کراوات و رزین مانع مطابقت نداشته باشد و ورق شما در ترموفرمر جدا می شود. JWELL این خطوط را با خروجی از 300 کیلوگرم در ساعت تا 1200 کیلوگرم در ساعت می سازد. عامل تعیین کننده، کنترل نسبت لایه است.

معماری Co-Extrusion چگونه کار می کند

معماری خط اکستروژن ورق چندلایه حول محور همگرایی جریان مذاب و تطابق ویسکوزیته می چرخد. هر اکسترودر رزین اختصاص داده شده خود را ذوب و متر می کند. این مذاب ها از طریق لوله های گرم شده به یک بلوک مرکزی انتقال می یابند، جایی که قبل از ورود به قالب به صورت عمودی روی هم قرار می گیرند.

چالش واقعی ثبات سطحی است. وقتی دو ذوب پلیمری به هم می رسند، ماده با ویسکوزیته کمتر می خواهد ماده با ویسکوزیته بالاتر را در خود محصور کند. در یک ساختار سه لایه A/B/A، اگر لایه پوست PP شما نسبت به هسته‌تان ویسکوزیته خیلی کم داشته باشد، پوست در اطراف لبه‌ها می‌پیچد و «استخوان سگ» را در مقطع عرضی ایجاد می‌کند.

سیستم های کنترل خط از پمپ های مذاب بر روی هر اکسترودر برای حذف موج استفاده می کنند. در JWELL، ما پمپ‌های دنده‌ای را با بازخورد فشار حلقه بسته ادغام می‌کنیم، زیرا حتی افزایش ۲٪ در لایه EVOH شما می‌تواند یک شکاف مانع ایجاد کند که کل قرقره را خراب می‌کند. این سطح از کنترل، یک دستگاه ورق اکستروژن شرکتی را از سه اکسترودر مستقل که در یک طبقه مشترک هستند جدا می کند.

مهندسی لایه مانع و لایه کراواتی

لایه مانع به همین دلیل است که اکثر خریداران در خط اکستروژن ورق چند لایه سرمایه گذاری می کنند. در بسته بندی مواد غذایی، نرخ انتقال اکسیژن (OTR) باعث ماندگاری می شود. یک ورق تک لایه PP ممکن است 1500 سی سی بر متر مربع در روز را انتقال دهد. یک هسته EVOH 20 میکرومتری اضافه کنید و به کمتر از 1 سی سی در متر مربع در روز می رسید. این تفاوت بین یک فنجان ماست هفت روزه و یک فنجان ماست چهل و پنج روزه است.

اما EVOH به پلی اولفین ها نمی چسبد. رطوبت سنجی، شکننده و حساس به حرارت است. آن را بین دو پوسته PP بدون لایه کراوات قرار دهید و ورق در ترموفرمر خراب می شود.

این همان جایی است که لایه کراوات وارد می شود. رزین های کراواتی چسب های پیوندی با انیدرید مالئیک هستند که برای اتصال مواد سد قطبی به لایه های ساختاری غیر قطبی مهندسی شده اند. در یک ورق معمولی پنج لایه A/B/C/B/A، پوست PP، چسب کراوات، مانع EVOH، چسب کراوات، پوست PP دارید. لایه کراوات معمولاً تنها 5 تا 10 درصد ضخامت کل است، اما بدون آن، ورق شما در لحظه برخورد با ترموفرمور کمکی پلاگین لایه لایه می شود. ما دریافتیم که نسبت کراوات 8 تا 12 درصد در هر طرف برای اکثر ترکیبات PP/EVOH کار می کند.

طراحی قالب فید بلاک و کواکستروژن

بلوک بازخورد کنترل کننده ترافیک است. کانال های جریان داخلی آن باید هر جریان مذاب را در یک لایه یکنواخت با رابط های تمیز و موازی توزیع کند. JWELL از فید بلوک‌های مدولار با درج‌های قابل تعویض استفاده می‌کند و به پردازنده‌ها اجازه می‌دهد بدون تعویض کل بلوک، از پیکربندی‌های سه لایه به پنج لایه تغییر کنند.

در داخل بلوک، پره ها جریان های مذاب را تا نقطه ادغام نهایی جدا می کنند. هر چه ادغام به ورودی قالب نزدیک‌تر باشد، زمان کمتری برای انتشار بین ذوب‌ها وجود دارد. برای کاربردهای مانع، ما برای مدت زمان کوتاهی پس از ادغام طراحی می کنیم تا تخریب حرارتی رزین های حساس مانند EVOH را به حداقل برسانیم.

قالب هم اکستروژن خود یک منیفولد رخت آویز است که مذاب لایه ای را در عرض کامل ورق پخش می کند. تنظیم شکاف لب بسیار مهم است. حتی یک تغییر 0.05 میلی متری در یک قالب 1200 میلی متری به انحراف ضخامت تبدیل می شود که اندازه گیری پایین دست نمی تواند به طور کامل آن را اصلاح کند. قالب های JWELL دارای محرک حرارتی خودکار است که به اسکنرهای پروفایل متصل می شود.

طول زمین قالب نیز بر یکپارچگی لایه تأثیر می گذارد. خیلی کوتاه است و مذاب قبل از خروج شل نمی شود. بیش از حد طولانی، و گرمایش برشی EVOH را از آستانه تخریب خود عبور می دهد. استاندارد ما نسبت زمین به شکاف 50:1 برای ساختارهای چند لایه مبتنی بر PP است که برای موانع حساس به دما به سمت پایین تنظیم شده است.

تنظیمات ماشین اکستروژن پنج لایه

وقتی پردازنده‌ها از سه لایه فراتر می‌روند، الزامات موانع تهاجمی یا محتوای بازیافت را هدف قرار می‌دهند. الف دستگاه اکستروژن پنج لایه پیچیدگی می‌افزاید اما قابلیت‌هایی را باز می‌کند که سیستم‌های سه لایه نمی‌توانند لمس کنند.

ساختار پنج لایه کلاسیک برای بسته بندی لبنیات و بسته بندی در جو اصلاح شده PP/tie/EVOH/tie/PP است. ما همچنین انواع شش لایه را برای سینی های گوشت با کشش عمیق می بینیم، جایی که نایلون مقاومت در برابر سوراخ شدن را افزایش می دهد. برخی از پردازنده‌ها A/B/C/B/A را با لایه‌ای دوباره آسیاب در هسته، احاطه شده توسط پوست و لایه‌های کراوات، به‌علاوه یک مانع نازک EVOH اجرا می‌کنند. این به آن‌ها اجازه می‌دهد بدون قرار گرفتن مواد بازیافتی در سطح تماس با محصول، لبه‌ها را مصرف کنند.

از نقطه نظر ماشین آلات، یک خط پنج لایه به پنج اکسترودر نیاز دارد، یا به چهار اکسترودر، اگر هر دو لایه اتصال را از طریق یک جریان تقسیم می کند. ما اکسترودرهای اختصاصی را برای هر رزین توصیه می کنیم زیرا تمیز کردن سریعتر است و از آلودگی متقابل جلوگیری می کنید. پمپ های دنده ای روی هر اکسترودر در این تعداد لایه غیرقابل مذاکره می شوند. منطقه بندی دمای رول تقویم نیز اهمیت دارد. ورق های پنج لایه با هسته های بازدار نازک به طور ناهموار خنک می شوند و باعث ایجاد تنش و پیچ خوردگی داخلی می شوند. ما دمای رول دیفرانسیل و گاهی اوقات پیش خنک کننده مادون قرمز را برای متعادل کردن مشخصات حرارتی مشخص می کنیم.

برنامه های کاربردی ماشین اکستروژن ورق مانع

ماشین‌های اکستروژن ورق سد به بازارهایی خدمات می‌دهند که ماندگاری و حفاظت از محصول، قیمت‌های برتر را تعیین می‌کنند. بسته بندی مواد غذایی غالب است: فنجان های لبنیات، سینی های گوشت، وان مارگارین، و پایه های غذای آماده. ورق باید اکسیژن را مسدود کند، رطوبت را حفظ کند، در برابر گریس مقاومت کند، و در برابر گرماسازی تهاجمی بدون علائم استرس سفید یا شکستن مانع زنده بماند.

بسته های تاول دارویی یکی دیگر از کاربردهای پرمخاطب است. یک خط اکستروژن ورق چندلایه که سازه های APET/EVOH یا PVC/PVDC را تولید می کند باید در شرایط مجاور اتاق تمیز با پارامترهای فرآیند معتبر عمل کند. هر سوراخ سوزنی در EVOH یک خطر دسته ای است.

کاربردهای صنعتی و آرایشی در حال رشد هستند. مخازن سوخت از ورق چندلایه هم اکسترود شده به عنوان جایگزین سبک تری برای قطعات دمشی استفاده می کنند. لایه مانع از نفوذ هیدروکربن جلوگیری می کند در حالی که پوسته های ساختاری ضربه را کنترل می کنند. شیشه های کرم و سینی های سرم برای حفظ مواد فعال به مانع اکسیژن نیاز دارند، به علاوه زیبایی براقی که تک لایه PP نمی تواند به آن دست یابد. یک ورق اکسترود شده با پوسته PETG و هسته EVOH هر دو را ارائه می دهد.

انتخاب مواد: از PP/PS تا EVOH

انتخاب رزین برای خط اکستروژن ورق چندلایه، مذاکره ای بین عملکرد مانع، پردازش پذیری و هزینه است. پلی پروپیلن به عنوان نیروی کار برای لایه های ساختاری باقی می ماند. ارزان، سخت است و به خوبی ترموفرم می شود. اما PP دارای سد اکسیژن ضعیفی است، بنابراین برای محصولات حساس به EVOH یا PVDC در هسته نیاز دارد.

پلی استایرن، به خصوص گریدهای با ضربه بالا، به دلیل سفتی و قابلیت چاپ همچنان در ظروف لبنیات و اغذیه فروشی ها دیده می شود. HIPS/EVOH/HIPS یک ساختار سه لایه رایج برای درب ماست است. پردازش PS نسبت به PP در دماهای پایین‌تر آسان‌تر است، که اگر لایه مانع شما از نظر حرارتی ظریف باشد کمک می‌کند.

EVOH استاندارد طلایی برای سد اکسیژن است. Kuraray EVAL و Nippon Gohsei Soarnol تامین کنندگان اصلی هستند. جذب حساسیت به رطوبت است. EVOH خشک در رطوبت نسبی 0% دارای OTR زیر 0.5 cc·mm/m²·day·atm است. در رطوبت 85 درصد، این مقدار با مرتبه بزرگی پرش می کند. به همین دلیل است که EVOH همیشه در داخل یک پوست مقاوم در برابر رطوبت دفن می شود. در بازارهای با رطوبت بالا، گاهی اوقات پوسته‌های بیرونی PA6 را با هسته داخلی EVOH مشخص می‌کنیم، یا به پردازنده‌ها توصیه می‌کنیم قبل از شکل‌دهی حرارتی، ورق را در محیط‌های مطبوع ذخیره کنند.

رزین های کراواتی باید با قطبیت لایه های مجاور مطابقت داشته باشند. برای PP/EVOH، PP پیوند شده با انیدرید مالئیک کار می کند. برای PET/EVOH، به شیمی متفاوتی نیاز دارید که اغلب مبتنی بر اتیلن با عملکرد اپوکسی است. استفاده از رزین نادرست اتصال مانند استفاده از میله جوش اشتباه است: اتصال تا زمانی که تنش اعمال شود خوب به نظر می رسد.

محتوای بازیافتی به طور فزاینده ای توسط صاحبان برند مشخص می شود. بازگردانی مجدد پساصنعتی از تریم لبه ساده است که مجدداً در یک لایه بدون تماس وارد شود. رزین بازیافتی پس از مصرف سخت تر است زیرا آلودگی و تخریب IV بر چسبندگی لایه پیوندی تأثیر می گذارد. ما با پردازنده‌ها کار می‌کنیم تا جریان‌های PCR را واجد شرایط کنیم و آن‌ها را در لایه‌های اصلی قرار دهیم، جایی که زیبایی‌شناسی اهمیت کمتری دارد.

هنگام خرید دستگاه ورق اکستروژن شرکت چه چیزی را باید ارزیابی کرد

خرید یک دستگاه ورق اکستروژن، کارخانه شما را به مدت پانزده سال یا بیشتر در پنجره فرآیند قفل می کند. قیمت هر متر معیار اشتباهی است. به هزینه کل مالکیت، دقت کنترل لایه و تجربه تامین کننده با ترکیب رزین خود نگاه کنید.

با دقت نسبت لایه شروع کنید. اطلاعات انحراف مستند را در طول یک دوره تولید بخواهید. یک سیستم خوب، هر لایه را تا 3±% ضخامت هدف نگه می دارد. بازخورد را بررسی کنید: آیا ماژولار است؟ آیا می توانید بدون جدا کردن کل بلوک به پره های جریان برای تمیز کردن دسترسی داشته باشید؟ EVOH و رزین های کراواتی در گوشه های راکد تخریب می شوند. یک بازخورد با نقاط مرده یک کابوس نگهداری است.

طراحی قالب به همان اندازه اهمیت دارد. در مورد روش تنظیم لب، زمان پاسخ پیچ حرارتی و حداکثر عرض عملیاتی نسبت به نیاز خود بپرسید. اگر یک قالب 1000 میلی متری خریداری کنید و قصد دارید بعداً به 1400 میلی متر افزایش دهید، ممکن است به یک قالب کاملاً جدید و پشته تقویم نیاز داشته باشید.

پشته تقویم را نادیده نگیرید. قطر رول، مواد و کنترل دما، براقیت سطح و یکنواختی ضخامت را تعیین می کند. برای ورق مانع، رول‌های روکش کروم با کنترل منطقه جداگانه تا 1°C را توصیه می‌کنیم. شکاف بین دو رول بالایی باید با دقت میکرومتر قابل تنظیم باشد، زیرا این شکاف نیپ گیج ورق نهایی را مشخص می کند.

در نهایت بر آموزش و مستندسازی اصرار کنید. یک خط اکستروژن ورق چندلایه فقط به خوبی اپراتور است که آن را اجرا می کند. JWELL شامل نظارت راه اندازی، توسعه دستور العمل و گواهی اپراتور است، زیرا ما شاهد عملکرد ضعیف خطوط زیادی بوده ایم، زیرا خدمه هرگز یاد نگرفته اند که خروجی های اکسترودر را با نقطه تنظیم پمپ مذاب متعادل کنند.

سوالات متداول

حداقل ضخامت لایه برای EVOH در یک ورق چند لایه چقدر است؟

در اکثر بسته بندی های مواد غذایی، 15 تا 25 میکرومتر مانع اکسیژن کافی را فراهم می کند. تینر در حین ترموفرمینگ باعث ایجاد سوراخ های پین می شود. ضخامت بیشتر از 40 میکرومتر به ندرت سد را به طور متناسب بهبود می بخشد زیرا EVOH به رطوبت حساس است.

آیا می توانم یک خط چند لایه را با مواد بازیافتی اجرا کنم؟

بله، اما قرار دادن مهم است. ریگرند پساصنعتی می تواند در یک لایه ساختاری مرکزی قرار گیرد که توسط پوست های بکر و لایه مانع از تماس محصول جدا شده است. رزین پس از مصرف نیاز به صلاحیت دقیق دارد.

یک فید بلوک با یک قالب چندمنیفولد چه تفاوتی دارد؟

یک بلوک خوراکی جریان های مذاب را قبل از ورود به قالب تک منیفولد در یک پشته لایه ای ادغام می کند. یک قالب چندمنیفولد دارای کانال های جداگانه ای است که فقط در لبه های قالب ادغام می شوند. فید بلوک ها ساده تر و ارزان تر هستند. برای اکثر ورق های PP/EVOH، یک فیدبلاک انتخاب مناسبی است.

چه چیزی باعث لایه لایه شدن در ورق کواکسترود شده می شود؟

رزین اتصال ناسازگار، ضخامت لایه اتصال ناکافی، یا تنش برشی بیش از حد در طول ترموفرمینگ. اگر لایه کراوات شما درست است و هنوز خراب است، قبل از شکل دادن دمای ورق را بررسی کنید.

یک خط اکستروژن ورق چند لایه معمولی چقدر طول می کشد؟

با نگهداری مناسب، ساختار مکانیکی بیست تا بیست و پنج سال دوام می آورد. بشکه ها و پیچ های اکسترودر سریعتر فرسوده می شوند، معمولاً بین ده تا پانزده سال. JWELL از معماری های PLC قابل ارتقا استفاده می کند. اگر از PP پر از مواد معدنی استفاده کنید، هر هشت تا ده سال یکبار برای نوسازی پیچ برنامه ریزی کنید.