خط اکستروژن ورق PET چگونه کار می کند؟ فرآیند توضیح داده شده است

اگر تا به حال یک به خوبی تنظیم شده را تماشا کرده باشید خط اکستروژن ورق PET ، می‌دانید که این یکی از فرآیندهای رضایت‌بخش‌تر در تولید پلاستیک است: گلوله‌های PET خشک شده وارد قیف می‌شوند و دقایقی بعد، ورق شفاف و بی‌عیب و نقصی با سرعت 20 متر در دقیقه از بادگیر بیرون می‌آید. اما بین این دو نقطه، دنباله ای از مراحل حرارتی و مکانیکی دقیقاً کنترل شده قرار دارد. هر یک از آنها را از دست ندهید، و برگه ای که از خط خارج می شود، کل داستان را به شکل تیرگی، رگه ها، تنوع سنج یا بدتر بیان می کند.

پس از چهار دهه راه‌اندازی، اشکال‌زدایی و بهینه‌سازی این خطوط در پنج قاره، می‌خواهم شما را در کل فرآیند - مرحله به مرحله - با جزئیاتی که برای اپراتورها، مهندسان فرآیند و هر کسی که در تعیین این تجهیزات مهم است، راهنمایی کنم.

مرحله 1: تهیه و خشک کردن مواد خام

همه چیز قبل از اینکه رزین حتی اکسترودر را لمس کند شروع می شود. گلوله های PET رطوبت سنجی هستند، به این معنی که رطوبت اتمسفر را با سرعتی جذب می کنند که هر کسی را که با پلیمر آشنا نیست شوکه کند. در سطوح معمولی رطوبت کارخانه (50-60٪ RH)، PET می تواند 0.3-0.5٪ رطوبت وزنی را تنها در چند ساعت ذخیره سازی باز جذب کند. این ممکن است ناچیز به نظر برسد، اما 0.05٪ رطوبت باقیمانده در مذاب برای شروع هیدرولیز کافی است - یک واکنش شیمیایی که به معنای واقعی کلمه زنجیره های پلیمری را می شکند و ویسکوزیته ذاتی و خواص مکانیکی را از بین می برد.

یک مناسب دستگاه اکستروژن ورق PET همیشه با یک خشک کن قیف رطوبت گیر جفت می شود. مشخصات استاندارد خشک کردن PET 160-170 درجه سانتیگراد به مدت 4-6 ساعت است که به نقطه شبنم 40- درجه سانتیگراد یا کمتر در هوای خشک کردن و رطوبت نهایی زیر 50 ppm (0.005٪) می رسد. خشک‌کن از بسترهای خشک‌کننده (معمولاً غربال‌های مولکولی یا آلومینا فعال) برای حذف رطوبت هوای خشک‌کن بازیافتی در یک حلقه پیوسته استفاده می‌کند.

یکی از جزئیات بسیاری از مردم نادیده گرفته می شود: مسیر انتقال بین خروجی خشک کن و قیف اکسترودر نیز باید گرم و آب بندی شود. من گیاهانی را دیده ام که یک لوله انتقال 2 متری گرم نشده برای اشباع مجدد رزین خشک شده قبل از رسیدن به گلوگاه کافی بود. خود قیف باید دارای یک ژاکت گرم شده برای حفظ دمای گلوله در طول زمان اقامت در منطقه تغذیه باشد.

مرحله 2: تغذیه و ذوب

گلوله های خشک شده وارد گلوگاه تغذیه اکسترودر می شوند، جایی که پیچ چرخان شروع به انتقال آنها به جلو به داخل بشکه گرم شده می کند. بشکه به چندین ناحیه دما تقسیم می شود - معمولاً 5 تا 7 برای یک اکسترودر منفرد - که هر کدام به طور مستقل کنترل می شوند. مشخصات دما برای ورق PET به طور کلی از یک گرادیان از دماهای پایین تر در انتهای تغذیه (حدود 240 درجه سانتیگراد) تا دمای بالاتر در انتهای قالب (270-285 درجه سانتیگراد) پیروی می کند.

پیچ کار واقعی را در اینجا انجام می دهد. در یک پیچ PET که به درستی طراحی شده است، ناحیه تغذیه گلوله ها را با حداقل فشرده سازی به جلو منتقل می کند. منطقه تراکم (یا منطقه انتقال) به تدریج عمق کانال را کاهش می دهد، پلیمر ذوب را فشرده می کند و انتقال حرارت از دیواره بشکه را بهبود می بخشد. منطقه اندازه گیری یک جریان مذاب یکنواخت و همگن را به قالب ارائه می دهد.

برای کاربردهای ورق با شفافیت بالا، یک طرح پیچ مانع، بستر جامد را از حوضچه مذاب جدا می‌کند و تمام مواد را از یک شکاف باریک عبور می‌دهد، جایی که قبل از رسیدن به بخش اختلاط، کاملاً ذوب می‌شوند. یک ماده اختلاط Maddock یا پین شده در نوک پیچ، تغییرات دما یا ویسکوزیته باقیمانده را می شکند و یک مذاب از نظر حرارتی یکنواخت به قالب می دهد.

مرحله 3: فیلتراسیون

بین اکسترودر و قالب، مذاب از یک بسته صفحه ای که در یک تغییر دهنده صفحه قرار دارد عبور می کند. برای PET باکره، یک بسته صفحه نمایش نسبتاً درشت (مش 60/80) ممکن است کافی باشد. برای PET بازیافتی یا مخلوط هایی با سطوح آلودگی بالا، بسته های چند مرحله ای ریزتر (40/80/120 یا حتی مش 40/100/150) ژل ها، ذرات ذوب نشده، الیاف کاغذ و سایر مواد خارجی را به دام می اندازند.

تعویض‌کننده‌های صفحه نمایش مداوم امکان تعویض بسته‌های صفحه نمایش را بدون توقف خط فراهم می‌کنند - یک ویژگی حیاتی برای تولید 24 ساعته. طراحی های هیدرولیک کشویی یا چرخشی رایج ترین هستند. اختلاف فشار در سراسر بسته صفحه نمایش نظارت می شود. هنگامی که از یک آستانه تعیین شده (معمولاً 150-250 بار) فراتر می رود، یک زنگ هشدار به اپراتور سیگنال می دهد که تغییر صفحه را آغاز کند.

مرحله 4: مرگ

قالب مسطح - که گاهی اوقات قالب تی یا قالب آویز کت نامیده می شود - جزئی است که جریان مذاب استوانه ای را از اکسترودر به یک پرده نازک و پهن از پلیمر تبدیل می کند. در داخل قالب، یک منیفولد با دقت طراحی شده، مذاب را به طور مساوی از مرکز به هر دو لبه توزیع می کند. پیچ‌های لبه قابل تنظیم (معمولاً 30 تا 50 در عرض) به اپراتورها اجازه می‌دهند تا مقاومت جریان موضعی را به خوبی تنظیم کنند و هرگونه انحراف نمایه ضخامت را اصلاح کنند.

خطوط مدرن اغلب شامل یک سیستم تنظیم خودکار قالب متصل به ضخامت سنج پایین دست هستند. سیستم حلقه بسته تنظیمات میکرو را در زمان واقعی بر روی پیچ و مهره های خاص انجام می دهد و یکنواختی گیج را بین 2-3% در عرض کامل ورق حفظ می کند.

قالب همچنین باید دمای بسیار یکنواخت را حفظ کند. بخاری‌های کارتریج داخلی با کنترل‌کننده‌های PID مستقل، بدنه قالب را در 1± درجه سانتی‌گراد در کل عرض آن نگه می‌دارند. تغییرات دما مستقیماً به تغییرات ویسکوزیته ترجمه می شود که به مشکلات ضخامت ترجمه می شود.

مرحله 5: کلندری و خنک کردن

مسلماً این مهم ترین مرحله برای کیفیت ورق PET است. پرده مذاب اکسترود شده از قالب وارد سوراخ بین رول اول و دوم یک پشته تقویم سه رول (همچنین پشته پولیش یا واحد رول سرد نامیده می شود) می شود. این سه رول بسته به فضای کف و ضخامت ورق، در یک پشته عمودی، یا گاهی اوقات به صورت مایل یا افقی قرار می گیرند.

برای ورق PET آمورف - که برای گریدهای ترموفرمینگ شفاف می‌خواهید - رول‌ها باید گرما را به‌طور فوق‌العاده‌ای سریع از بین ببرند. PET بین 120 درجه سانتیگراد تا 200 درجه سانتیگراد متبلور می شود و اگر ورق زمان زیادی را در این محدوده بگذراند، اسفرولیت ها تشکیل می شوند که نور را پراکنده می کنند و ظاهری ابری و مات ایجاد می کنند. بنابراین رول ها تا 15 تا 25 درجه سانتیگراد سرد می شوند و هندسه تماس تضمین می کند که ورق در کسری از ثانیه از منطقه خطر کریستالیزاسیون عبور می کند.

هماهنگ سازی سرعت رول ضروری است. حتی عدم تطابق سرعت 0.1 درصدی بین رول‌ها باعث ایجاد تنش‌های داخلی می‌شود که باعث ایجاد تاب‌خوردگی در طول ترموفرمینگ پایین‌دست می‌شود. درایوهای مدرن از موتورهای سروو با دوربین الکترونیکی برای حفظ هماهنگی کامل استفاده می کنند.

پرداخت سطح رول ظاهر نهایی ورق را تعیین می کند. رول های کروم صیقلی آینه ای ورق های براق برای فنجان ها و ظروف تاشو تولید می کنند. روکش های مات یا حکاکی شده ظاهر مات شده ای را می دهد که برای بسته بندی لوازم آرایشی ممتاز استفاده می شود. برخی از خطوط شامل رول های برجسته قابل تعویض برای ورق های بافتی است که در برنامه های سینی غیر لغزش استفاده می شود.

مرحله 6: حمل کردن، برش و سیم پیچی

پس از خروج از پشته تقویم، ورق خنک شده از یک واحد حمل و نقل عبور می کند که کشش شبکه ثابت را حفظ می کند. غلتک‌های با روکش لاستیکی ورق را می‌گیرند و با سرعتی مطابق با خروجی تقویم به جلو می‌خورند. کنترل دقیق کشش از کشش (که باعث ایجاد لکه های نازک می شود) یا شلی (که باعث چروک شدن و موج دار شدن لبه می شود) جلوگیری می کند.

برای ورق‌هایی که به صورت رول فروخته می‌شوند - معمولی برای عملیات ترموفرمینگ پایین دست - یک سیم پیچ خودکار رول‌های کنترل‌شده با تنش مناسب برای تغذیه در ماشین‌های شکل‌دهی خلاء ایجاد می‌کند. برای ورقی که به صورت برش به طول فروخته می شود، یک برش پرنده یا کاتر چرخشی ورق را به ابعاد خاصی برش می دهد.

تریم لبه در طول فرآیند حذف می شود. لبه های بریده شده معمولا دانه بندی می شوند و دوباره در جریان خوراک بازیافت می شوند، اگرچه درصدی از آسیاب مجدد که می تواند دوباره وارد شود بستگی به نیازهای کیفیت و کیفیت شما دارد. حساسیت دمای اکستروژن ورق PET محصول شما.

مرحله 7: تضمین کیفیت

در خط تولیدی، نظارت بر کیفیت در خط به طور مداوم اجرا می شود. یک اسکنر لیزری بتا سنج یا غیر تماسی ضخامت ورق را در چندین نقطه در سراسر وب اندازه گیری می کند، داده ها را به سیستم تنظیم خودکار قالب برمی گرداند و داده های SPC را برای مستندات با کیفیت ثبت می کند. برخی از خطوط همچنین شامل اندازه‌گیری مه آنلاین، براق‌سنج‌ها و رنگ‌سنج‌ها برای کاربردهایی هستند که ویژگی‌های نوری کاملاً مشخص شده‌اند.

برای یک نمای کلی جامع از فناوری اکستروژن ورق، به ما مراجعه کنید راهنمای دستگاه اکستروژن ورق پلاستیک .

سوالات متداول

چرا PET قبل از اکستروژن باید خشک شود؟ PET رطوبت سنجی است و در دمای فرآوری از طریق هیدرولیز با آب واکنش می دهد. این واکنش زنجیره های پلیمری را می شکند و وزن مولکولی، ویسکوزیته ذاتی و استحکام مکانیکی را کاهش می دهد. نتیجه ورق شکننده با شفافیت ضعیف است. خشک کردن مناسب تا رطوبت کمتر از 50 ppm ضروری است - راهنمای دقیق ما در مورد خشک کردن رزین PET را ببینید.

تفاوت بین ورق PET آمورف و کریستالی چیست؟ ورق پت آمورف به سرعت در محدوده دمای تبلور سرد می شود و ماده شفاف و انعطاف پذیری ایده آل برای بسته بندی گرما شکل می دهد. ورق PET کریستالی به آرامی سرد یا بازپخت می شود و ماده ای مات، سفت و مقاوم در برابر حرارت تولید می کند که برای پانل های لوازم خانگی و اجزای صنعتی استفاده می شود. تفاوت به طور کامل توسط نرخ خنک کننده در پشته تقویم کنترل می شود.

خط اکستروژن ورق PET با چه سرعتی اجرا می شود؟ سرعت خط بستگی به ضخامت و عرض ورق دارد. برای ورق 0.3 میلی متر ضخامت، 1000 میلی متر عرض، سرعت معمولی 15 تا 30 متر در دقیقه است که 300 تا 600 کیلوگرم در ساعت تولید می کند. برای ورق 1.0 میلی متری با همان عرض، سرعت به 5 تا 10 متر در دقیقه کاهش می یابد. عامل محدود کننده معمولاً ظرفیت خنک کننده است - رول های کلندری فقط می توانند مقدار محدودی گرما را در واحد زمان حذف کنند.

آیا خط ورق PET می تواند مواد بازیافتی را اجرا کند؟ بله، و اکثر خطوط تجاری انجام می دهند. PET بازیافتی (rPET) را می توان با رزین بکر مخلوط کرد یا با آماده سازی مناسب با محتوای 100% بازیافتی اجرا کرد. فیلتراسیون باید ارتقا داده شود، زمان خشک شدن ممکن است نیاز به افزایش یابد، و پایداری IV باید با دقت بیشتری نظارت شود. خطوط طراحی شده برای اکستروژن ورق PET بازیافتی شامل سیستم های تهویه و فیلتراسیون پیشرفته است.

چه چیزی باعث چشم ماهی یا ذرات ژل در ورق PET می شود؟ ذرات ژل معمولاً از بخش‌های با وزن مولکولی بالاتر پراکنده نشده در رزین، خرد کردن مجدد آلوده یا تخریب حرارتی در بشکه می‌آیند. راه حل ها شامل فیلتراسیون مذاب ریزتر، اختلاط بهینه پیچ، و کاهش زمان ماندن در بشکه با اطمینان از سرعت پیچ و سرعت خروجی مناسب است.