ماشین اکستروژن ورق PET: نحوه کار و ویژگی های کلیدی

درک نحوه عملکرد اکستروژن ورق PET برای تولیدکنندگانی که ورق های پلی استر با کیفیت بالا را برای ترموفرمینگ، بسته بندی و کاربردهای صنعتی تولید می کنند ضروری است. این فرآیند اکستروژن ورق PET رزین پلی اتیلن ترفتالات را از طریق یک عملیات حرارتی و مکانیکی مداوم به ورق های مسطح یکنواخت تبدیل می کند. یک دستگاه اکستروژن کامل PET عملکردهای خشک کردن، ذوب، شکل دهی و سیم پیچی را در یک خط تولید هماهنگ ادغام می کند. مهندسان و تیم های تدارکات در حال ارزیابی هستند پیکربندی ماشین اکستروژن ورق باید هر مرحله را درک کند تا کیفیت خروجی و کارایی عملیاتی بهینه شود.

نحوه عملکرد اکستروژن ورق PET: فرآیند کامل

توالی تولید ورق PET از یک گردش کار حرارتی و مکانیکی دقیق پیروی می کند. هر مرحله به طور مستقیم بر شفافیت ورق، یکنواختی ضخامت و خواص مکانیکی تأثیر می گذارد.

تهیه و خشک کردن مواد اولیه

رزین PET دارای رطوبت بسیار بالایی است. رطوبت بیش از 0.02٪ باعث تخریب هیدرولیتیک در طول ذوب، کاهش وزن مولکولی و تولید حباب یا رگه های نقره می شود. یک سیستم خشک کن اختصاصی، قبل از ورود رزین به اکسترودر، رطوبت را به کمتر از 50 ppm کاهش می دهد.

پارامترهای خشک کردن معمولی عبارتند از:

• دمای خشک شدن: 160 تا 180 درجه سانتیگراد

• نقطه شبنم: -40 درجه سانتیگراد تا -50 درجه سانتیگراد (ترجیحاً با رطوبت‌گیر خشک‌کننده حاصل می‌شود)

• زمان خشک شدن: 4 تا 6 ساعت بسته به اندازه ذرات رزین و رطوبت اولیه

• سرعت جریان هوا: برای سیال شدن بستر رزین به طور یکنواخت کافی است

مقدار پلت ویرجین PET IV (ویسکوزیته ذاتی) معمولاً بین 0.76 تا 0.84 دسی لیتر بر گرم است. خشک کردن مناسب این مقدار IV را حفظ می کند، ویسکوزیته مذاب را در پنجره پردازش حفظ می کند و از شکنندگی ورق جلوگیری می کند.

ذوب و اکستروژن

رزین PET خشک شده از طریق یک واحد دوز وزنی یا حجمی به یک اکسترودر تک پیچ وارد می شود. هندسه پیچ باید محدوده پردازش باریک و حساسیت برشی پلی استر را در خود جای دهد.

مشخصات اکسترودر بحرانی:

• نسبت L/D پیچ: 30:1 تا 33:1

• نسبت تراکم: 2.5:1 تا 3.5:1

• طراحی پیچ مانع با بخش اختلاط Maddock برای مذاب همگن

• مشخصات دمای بشکه: 270 درجه سانتیگراد (منطقه تغذیه) تا 290 درجه سانتیگراد (منطقه اندازه گیری)

همانطور که رزین در امتداد پیچ ​​دوار حرکت می کند، گرمایش رسانا و برشی دما را تا زمانی که پلیمر به حالت کاملا مذاب برسد افزایش می دهد. فشار مذاب در نوک پیچ معمولاً 150 تا 250 بار است که توسط یک مبدل فشار برای جلوگیری از اضافه بار و اطمینان از توان پایدار کنترل می شود.

شکل گیری و خنک سازی ورق

پت مذاب از طریق یک تعویض کننده صفحه و پمپ مذاب از اکسترودر خارج می شود، سپس به داخل یک قالب آویز نوع T جریان می یابد. T-die پلیمر را در عرض کامل ورق با سرعت و دمای یکنواخت توزیع می کند. پیچ‌های تنظیم لبه‌ای امکان تنظیم دقیق مشخصات ضخامت ورق را در سراسر وب فراهم می‌کنند.

بلافاصله در زیر قالب، ورق مذاب از بین رول‌های کلند جلا داده شده عبور می‌کند - معمولاً یک پشته عمودی یا شیبدار سه رول. دمای رول سطح و بلورینگی را تعیین می کند:

• رول بالایی (جلیقه): 30 درجه سانتیگراد تا 60 درجه سانتیگراد برای تولید ورق پت آمورف

• رول میانی: 20 درجه سانتیگراد تا 50 درجه سانتیگراد

• رول پایین: 15 درجه سانتیگراد تا 40 درجه سانتیگراد

رول های سرد شده مواد را به سرعت خاموش می کنند و پلیمر را در حالت بی شکل منجمد می کنند. این مرحله برای کاربردهایی که نیاز به شفافیت بالا و شکل‌پذیری حرارتی بالایی دارند، مانند سینی‌های بسته‌بندی مواد غذایی و بسته‌های تاول، حیاتی است.

کنترل ضخامت و سیم پیچی

پس از خنک شدن، یک ضخامت سنج پرتوی بتا یا مادون قرمز صفحه را از لبه به لبه اسکن می کند. سیستم کنترل، پیچ‌های لبه‌ای T-die یا شکاف رول تقویم را در زمان واقعی تنظیم می‌کند تا تحمل ضخامت را حفظ کند - معمولاً -٪ برای درجات استاندارد و -٪ برای درجه‌های نوری.

سپس ورق پیوسته از یک واحد تریم عبور می کند که تار را به عرض نهایی می رساند. تریم لبه برای پردازش مجدد به گلوگاه تغذیه اکسترودر منتقل می شود. در نهایت، یک سیم پیچ کنترل شده با تنش، ورق را روی یک هسته می‌غلطد. کشش سیم پیچ باید ثابت بماند تا از تلسکوپی یا چین و چروک جلوگیری شود، به خصوص در مورد PET با گیج نازک زیر 0.3 میلی متر.

ویژگی های کلیدی دستگاه اکستروژن ورق PET

برای اطلاعات بیشتر در مورد این موضوع، به ادامه مطلب مراجعه کنید ماشین اکستروژن ورق پت.

پیکربندی خط اکستروژن مدرن بر اساس ظرفیت خروجی، عرض ورق و الزامات استفاده نهایی متفاوت است. چندین زیر سیستم یک اکسترودر PET ساخته شده را از تجهیزات اکستروژن پلاستیکی همه منظوره متمایز می کند.

سیستم خشک کن و رطوبت زدایی

یک رطوبت گیر مستقل با بسترهای خشک کن غربال مولکولی نقاط شبنم بسیار کم مورد نیاز برای پردازش PET را ارائه می دهد. طرح‌های برج‌های دوقلو امکان عملیات مداوم با چرخه‌های بازسازی خودکار را فراهم می‌کنند. خشک کن قیف مستقیماً بالای گلوگاه تغذیه اکسترودر نصب می شود تا جذب مجدد رطوبت را در حین انتقال به حداقل برساند.

برخی از خطوط با ظرفیت بالا، خشک کردن نیتروژن حلقه بسته را برای دسته‌های رزین با رطوبت مرزی یا هنگام پردازش PET با درجه IV بطری ادغام می‌کنند.

طراحی پیچ برای پردازش PET

پروفیل پیچ اکسترودر باید راندمان ذوب را با حداقل حرارت برشی متعادل کند. PET در صورت قرار گرفتن در معرض برش بیش از حد یا زمان ماند طولانی در دماهای بالا به سرعت تخریب می شود. ویژگی های یک پیچ معمولی بهینه شده با PET:

• بخش خوراک با پروازهای عمیق برای مصرف زیاد پودر یا گلوله

• بخش انتقال با کاهش تدریجی عمق کانال

• پرواز مانع برای جداسازی پلیمر مذاب و ذوب نشده

• بخش اختلاط برای همگن سازی حرارتی و ویسکوز

• بخش اندازه گیری با پروازهای کم عمق برای تولید فشار

سرعت پیچ معمولاً بین 60 تا 120 دور در دقیقه کار می کند، بسته به قطر و هدف.

مناطق کنترل دما

دستگاه اکستروژن ورق PET به کنترل دقیق دمای بشکه در پنج تا هفت منطقه مستقل نیاز دارد. کنترل‌کننده‌های PID با بخاری‌های باند سرامیکی و دمنده‌های خنک‌کننده آلومینیومی ریخته‌گری، نقطه تنظیم را در - درجه سانتیگراد حفظ می‌کنند. T-die همچنین دارای چندین ناحیه گرمایشی - گاهی اوقات 20 یا بیشتر در سراسر منیفولد - برای جبران اتلاف حرارت در لبه‌ها و جلوگیری از تغییرات ضخامت عرضی است.

دمای مذاب در خروجی قالب معمولاً 275 درجه سانتیگراد تا 285 درجه سانتیگراد است. بیش از 300 درجه سانتیگراد باعث ایجاد استالدئید و زرد شدن می شود، در حالی که دمای زیر 270 درجه سانتیگراد ذرات ذوب نشده و کیفیت سطح پایین را تولید می کند.

آمورف در مقابل PET کریستالی در اکستروژن

PET می تواند در دو حالت جامد غالب بسته به تاریخچه حرارتی در طول فرآیند اکستروژن وجود داشته باشد. درک تمایز، پیکربندی خط اکستروژن و انتخاب دمای رول را راهنمایی می کند.

ورق PET آمورف زمانی تشکیل می شود که پلیمر مذاب به سرعت در زیر دمای انتقال شیشه ای (Tg -75 ℃) سرد می شود، بدون اینکه زمان برای زنجیره های مولکولی برای تراز شدن در مناطق کریستالی وجود داشته باشد. نتیجه یک ورق شفاف و صلب با ویژگی‌های ترموفرمینگ عالی است. بیشتر کاربردهای بسته بندی - از جمله سینی ها، پوسته های تاشو و بسته های تاول - به مواد کاملاً بی شکل نیاز دارند.

ورق PET کریستالی زمانی ایجاد می شود که پلیمر در دمای بین 120 تا 180 درجه سانتیگراد برای مدت زمان کافی نگه داشته شود و اجازه رشد اسفرولیت را بدهد. ورق های کریستالی شده مات یا شفاف می شوند و مقاومت حرارتی بالاتری (تا 200 درجه سانتیگراد) از خود نشان می دهند. این نوع برای ظروف غذای قابل پخت و کاربردهای صنعتی که ثبات ابعادی در دماهای بالا اهمیت دارد، مناسب است. برای نگاهی عمیق تر به اینکه چگونه این دو حالت در پردازش با هم تفاوت دارند، نگاه کنید Pet Pp Sheet Extrusion برای مقایسه مواد گسترده تر که شامل رفتار پلی پروپیلن در کنار PET می شود.

تولیدکنندگانی که هر دو بازار را در یک خط هدف قرار می دهند باید پشته تقویم را با قابلیت گرمایش و سرمایش سریع تجهیز کنند یا کوره های کریستالیزاسیون جداگانه را در پایین دست برای درجه های انتخابی محصول کار کنند.

JWELL راه حل های اکستروژن جامعی را ارائه می دهد که با الزامات عملیاتی مورد بحث در این مقاله مطابقت دارد.

سوالات متداول

ظرفیت خروجی معمولی خط اکستروژن ورق PET چقدر است؟

خطوط استاندارد تک پیچ بسته به قطر پیچ و ضخامت محصول از 150 کیلوگرم در ساعت تا 800 کیلوگرم در ساعت متغیر است. یک اکسترودر 120 میلی‌متری که ورق 0.5 میلی‌متری را در عرض 1200 میلی‌متر پردازش می‌کند، معمولاً 400 تا 500 کیلوگرم در ساعت را به دست می‌آورد.

چرا PET در مقایسه با PP یا PS به چنین خشک کردن فشرده نیاز دارد؟

گروه های استر در ستون فقرات مولکولی PET در دمای اکستروژن به هیدرولیز حساس هستند. حتی ردیابی رطوبت زنجیره های پلیمری را می شکند و ارزش IV را کاهش می دهد و خواص مکانیکی را کاهش می دهد. پلی پروپیلن و پلی استایرن فاقد این حساسیت هیدرولیتیکی هستند و سطوح رطوبت بالاتری را تحمل می کنند.

آیا می توان پولک PET بازیافت شده را در همان خط اکستروژن پردازش کرد؟

بله با اصلاحات پولک بازیافتی نیاز به خشک کردن شدیدتری دارد - اغلب 6 تا 8 ساعت - و ممکن است نیاز به یک اکسترودر تهویه یا نصب دو پیچ برای حذف مواد فرار داشته باشد. اندازه گیری ویسکوزیته درون خطی به جبران تغییرات IV بین دسته ها کمک می کند. بسیاری از تولیدکنندگان 20 تا 50 درصد محتوای بازیافتی را با رزین بکر مخلوط می کنند.

چه عواملی قیمت دستگاه اکستروژن ورق PET را تعیین می کند؟

محرک های اصلی هزینه عبارتند از: قطر اکسترودر و نسبت L/D، عرض قالب، سطح اتوماسیون (دوز گرانشی، تنظیم خودکار قالب، کنترل حلقه بسته ضخامت)، و تجهیزات کمکی مانند ظرفیت رطوبت گیر و پیکربندی بادگیر.