توضیح خط اکستروژن ورق PP: تجهیزات و فرآیند ساخت

با راه اندازی خطوط ورق پلی پروپیلن در کارخانه ها از ویتنام تا ونزوئلا، متوجه شده ام که اکثر مردم - حتی متخصصان باتجربه پلاستیک - پیچیدگی یک خط اکستروژن ورق PP مدرن را دست کم می گیرند . مفهوم اساسی به اندازه کافی ساده به نظر می رسد: پلی پروپیلن را ذوب کنید، آن را به صورت یک ورقه صاف کنید، آن را خنک کنید و آن را باد کنید. اما مهندسی مورد نیاز برای تولید یک ورق PP ثابت، مسطح و بدون تنش در سرعت های تجاری نیاز به دقت در هر مرحله دارد. این مقاله تجهیزات، فرآیند تولید و نقاط کنترل بحرانی را که ورق خوب را از ضایعات جدا می کند، تجزیه می کند.

قطار تجهیزات کامل

یک خط اکستروژن ورق PP از مجموعه ای از ایستگاه های به هم پیوسته تشکیل شده است که هر یک عملکرد خاصی را انجام می دهند. درک آنچه که هر ایستگاه انجام می دهد - و نحوه تعامل آن با سایرین - برای هر کسی که این تجهیزات را اجرا می کند، نگهداری می کند یا خریداری می کند ضروری است.

حمل و نقل مواد و تغذیه

خط با ذخیره سازی و انتقال رزین آغاز می شود. رزین پلی پروپیلن در کیسه های 25 کیلوگرمی، اکتابین های 1000 کیلوگرمی یا کامیون های سیلو فله وارد می شود. یک سیستم انتقال خلاء رزین را از انبار به یک قیف روزانه بالای اکسترودر منتقل می کند.

بیشتر خطوط ورق PP شامل یک واحد دوز وزنی یا حجمی برای افزودن مستربچ (کنسانتره رنگ)، پرکننده ها (تالک، کربنات کلسیم)، یا مواد افزودنی (ضد بلوک، عوامل لغزش، تثبیت کننده های UV) می باشد. دوزهای گرانشی - که بر حسب وزن اندازه گیری می شوند تا حجم - به طور قابل توجهی دقیق تر هستند و ارزش سرمایه گذاری اضافی را برای هر خطی که دارای درجه های پر شده یا مشخصات رنگی تنگ است، دارد.

برخلاف PET، PP قبل از اکستروژن نیازی به خشک کردن ندارد. پلی پروپیلن غیر هیگروسکوپی است و رطوبت اتمسفر را در مقادیری که بر پردازش تأثیر می گذارد جذب نمی کند. این یکی از مزایای عملی PP نسبت به مواد مبتنی بر PET است و تجهیزات بالادستی را ساده می کند.

اکسترودر

اکسترودر قلب هر کدام است دستگاه اکستروژن ورق پلاستیک و برای تولید ورق PP، اکسترودرهای تک پیچ استاندارد جهانی هستند. یک اکسترودر ورق PP معمولی این ویژگی ها را دارد:

• نسبت L/D: 30:1 تا 33:1 برای گریدهای استاندارد، تا 36:1 برای گریدهای پر شده یا بسیار مرکب.

• قطر پیچ: 90 میلی‌متر برای خطوط کوچک (200 تا 300 کیلوگرم در ساعت)، 120 تا 150 میلی‌متر برای خطوط متوسط ​​(500 تا 1200 کیلوگرم در ساعت)، 200 میلی‌متر برای خطوط با حجم بالا (1500+ کیلوگرم در ساعت).

• نسبت تراکم: 2.5:1 تا 3.5:1، بسته به درجه رزین و محتوای پرکننده.

بشکه به چندین منطقه دمای کنترل شده مستقل تقسیم می شود. برای هموپلیمر PP، یک پروفیل دمای معمولی از 190 درجه سانتیگراد در منطقه تغذیه تا 220-230 درجه سانتیگراد در انتهای قالب اجرا می شود. گریدهای کوپلیمر به دلیل نقطه ذوب پایین تر، معمولاً 10 تا 20 درجه سانتیگراد کمتر پردازش می کنند. را تنظیمات دمای اکستروژن ورق Pp تأثیر مستقیمی بر کیفیت مذاب، مصرف انرژی و خواص ورق دارد.

اکسترودر از طریق جعبه دنده کاهشی حرکت می کند و ماشین های مدرن از موتورهای اینورتر AC برای کنترل سرعت نرم و بی نهایت متغیر استفاده می کنند. گیربکس اغلب پرمصرف ترین قطعه در خط است که نیاز به تعویض منظم روغن و بازرسی دوره ای یاتاقان ها و دنده ها دارد.

تعویض صفحه نمایش و پمپ ذوب

بین اکسترودر و قالب، اکثر خطوط شامل یک تعویض صفحه نمایش هستند - یا از نوع صفحه اسلاید دستی یا یک نوع پیوسته خودکار. بسته صفحه نمایش آلاینده ها را فیلتر می کند: ذرات پلیمری ذوب نشده، مواد کربنی شده و اجسام خارجی. برای PP بازیافت شده، که اغلب حاوی ناخالصی است، تعویض صفحه نمایش مداوم برای جلوگیری از وقفه در تولید ضروری است.

پمپ مذاب (پمپ دنده ای) یک جزء بسیار توصیه شده - می توانم بگویم تقریباً اجباری - برای هر خط تولید ورق PP با گیج نازک است. پمپ مذاب نوسانات فشار را از اکسترودر حذف می کند و جریان ثابت و بدون پالس را به قالب می دهد. بدون پمپ مذاب، تغییر گیج ورق به اضافه یا منفی 5٪ رایج است. با یک پمپ مذاب که به درستی تنظیم شده باشد، تغییرات گیج به مثبت یا منفی 2٪ یا بهتر کاهش می یابد.

مرگ

قالب مسطح، مذاب را در عرض کامل ورق توزیع می کند. برای ورق PP، قالب‌های آویز برای عرض بالای 800 میلی‌متر ترجیح داده می‌شوند، در حالی که قالب‌های T برای پروفیل‌های باریک‌تر قابل قبول هستند. بدنه قالب باید دمای یکنواخت را در تمام عرض خود حفظ کند و بیشتر قالب ها شامل کانال های گرمایش داخلی و عایق برای رسیدن به این هدف هستند.

تنظیم لبه قالب - دستی یا خودکار - ضخامت موضعی ورق را کنترل می کند. تنظیم دستی از پیچ و مهره های مجزا در عرض قالب استفاده می کند. سیستم‌های خودکار از پیچ‌های موتوری استفاده می‌کنند که با بازخورد یک ضخامت سنج آنلاین هدایت می‌شوند.

پشته کالیبراتور

پس از خروج از قالب، ورق مذاب داغ وارد کالیبراتور می‌شود - دسته‌ای از رول‌های دقیق ماشین‌کاری شده با دمای کنترل شده که ضخامت نهایی، سطح و صافی ورق را تعیین می‌کند. خطوط ورق PP معمولاً از سه رول استفاده می کنند که به صورت عمودی یا در یک زاویه شیبدار مرتب شده اند.

ورق از نقطه نیپ بین دو رول بالا می گذرد، دور رول میانی می پیچد و از سوراخ بین رول میانی و پایینی خارج می شود. دمای رول به صورت جداگانه برای هر رول کنترل می شود و تفاوت دمایی بین رول ها بر براقیت سطح، تنش داخلی و صافی تأثیر می گذارد.

گزینه های سطح رول عبارتند از:

• کروم آینه ای برای ورق های براق

• ساتن کروم برای پوشش نیمه براق

• سطوح مات یا حکاکی شده برای ورق بافت

• پوشش PTFE برای خاصیت ضد چسبندگی (مفید برای گریدهای پر شده)

سیستم خنک کننده

رول های کالیبراتور با گردش آب سرد از طریق کانال های داخلی خنک می شوند. ظرفیت چیلر باید برای حداکثر توان و بار حرارتی حاصل از تبلور مذاب و PP اندازه‌گیری شود. پلی پروپیلن یک پلیمر نیمه کریستالی است و کریستالیزاسیون تقریباً 90 ژول بر گرم انرژی حرارتی آزاد می کند. این گرما باید در طول خنک شدن حذف شود و چیلرهای کم اندازه یک مشکل مزمن در ردیف های بودجه هستند.

فراتر از رول ها، بسیاری از خطوط شامل فن های خنک کننده اضافی یا چاقوهای هوا برای حذف گرما از سطح ورق در حین حرکت از کالیبراتور به سیم پیچ هستند.

برش لبه و سیم پیچ

لبه‌های ورق با استفاده از چاقوهای دوار به عرض بریده می‌شوند، و تریم معمولاً دانه‌بندی می‌شود و به عنوان سنگ‌زنی مجدد به داخل اکسترودر برگشت داده می‌شود. برای PP پر نشده، سطوح آسیاب مجدد 10 تا 20 درصد بدون تأثیر کیفیت قابل توجهی معمول است.

سیم پیچ ورق را از طریق خط می کشد و آن را به شکل رول جمع می کند. سیم پیچ های سطحی برای گیج های نازک و متوسط ​​استاندارد هستند. سیم پیچ مرکزی کنترل کشش بهتری را برای ورق گیج سنگین فراهم می کند. کنترل کشش در طول سیم پیچ بسیار مهم است - کشش بیش از حد باعث ایجاد علائم کشش می شود، بسیار کم باعث شل شدن رول هایی می شود که در هنگام ذخیره سازی یا حمل و نقل تلسکوپ می شوند.

فرآیند تولید مرحله به مرحله

مرحله 1: آماده سازی مواد

رزین و مواد افزودنی به نسبت صحیح در قیف اکسترودر اندازه گیری می شوند. برای گریدهای پر نشده ساده، ممکن است این کار به اندازه ریختن گلوله های هموپلیمر PP در قیف ساده باشد. برای گریدهای پر شده یا رنگی، واحد دوز دقیقاً هر جزء را اندازه گیری می کند تا از سازگاری اطمینان حاصل شود.

مرحله 2: ذوب و همگن شدن

در داخل بشکه اکسترودر، پیچ دوار رزین را از طریق مناطق درجه حرارت مدرج به جلو منتقل می کند. رزین نرم می شود، ذوب می شود و به مذاب همگن تبدیل می شود. طراحی پیچ و مشخصات دمای بشکه باید با درجه رزین مطابقت داشته باشد - عدم تطابق منجر به ذوب ضعیف، ذرات ژل ذوب نشده یا حرارت برشی بیش از حد می شود که پلیمر را تخریب می کند.

مرحله 3: فیلتراسیون و فشار

پلیمر مذاب از طریق تعویضگر صفحه، جایی که آلاینده ها حذف می شوند، و سپس از طریق پمپ مذاب عبور می کند، که نوسانات فشار را صاف می کند و سرعت جریان ثابتی را به قالب می رساند.

مرحله 4: تشکیل ورق

قالب مذاب را در یک نوار مسطح با عرض هدف و توزیع ضخامت اولیه پخش می کند. تنظیم لب - دستی یا خودکار - جریان محلی را برای دستیابی به مشخصات ضخامت مورد نظر در عرض ورق تنظیم می کند.

مرحله 5: کالیبره کردن و خنک کردن

رول های کالیبراتور ورق را تا اندازه نهایی فشرده می کنند و همزمان آن را زیر دمای تبلور خنک می کنند. سرعت خنک شدن بر ساختار کریستالی PP تأثیر می گذارد که به نوبه خود بر سفتی، شفافیت و رفتار جمع شدگی ورق تأثیر می گذارد. خنک شدن سریع اسفرولیت های کوچکتر و شفافیت بهتری تولید می کند. خنک شدن آهسته اسفرولیت های بزرگتر و سفتی بالاتر را تولید می کند اما شفافیت را کاهش می دهد.

مرحله 6: تکمیل و سیم پیچ

پس از اصلاح به عرض، ورق برای حمل و نقل یا برای ترموفرمینگ داخلی به صورت رول پیچ می شود. کشش سیم پیچ و ساختار رول باید برای جلوگیری از تلسکوپ، مسدود شدن (چسبیدن لایه ها به هم) یا تغییر شکل کنترل شود.

نمرات ورق PP و تفاوت های پردازش آنها

همه صفحات PP یکسان ایجاد نمی شوند. سه دسته اصلی در خط اکستروژن رفتار متفاوتی دارند:

هموپلیمر PP. رایج ترین درجه. سفتی بالا، شفافیت خوب (برای سنج های نازک)، و آسان ترین پردازش. ایده آل برای لوازم التحریر، بسته بندی و کاربردهای عمومی.

کوپلیمر تصادفی PP. حاوی کومونومر اتیلن برای بهبود شفافیت و مقاومت در برابر ضربه در دماهای پایین. در دمای کمی پایین تر از هموپلیمر پردازش می شود. بهترین انتخاب برای بسته بندی مواد غذایی و ظروف شفاف.

کوپلیمر بلوکی (کوپلیمر ضربه ای) PP. استحکام ضربه و چقرمگی بالاتر به قیمت سفتی و شفافیت. برای مصارف خودرویی، چمدانی و صنعتی استفاده می شود. ویسکوزیته مذاب بالاتر به قدرت موتور بیشتری نیاز دارد.

اگر عملیات شما به بازارهای مختلف خدمت می کند، خطی که قادر به جابجایی بین این درجه ها باشد، انعطاف پذیری قابل توجهی را اضافه می کند. را فناوری ماشین اکستروژن ورق Pp از هر سه درجه پشتیبانی می کند، اما طراحی پیچ خاص و مشخصات دما باید برای هر انتقال تنظیم شود.

مشکلات رایج و علل ریشه ای

ورقه پیچیدن یا تعظیم. خنک شدن ناهموار بین سطوح بالا و پایین ورق باعث انقباض دیفرانسیل می شود. اگر سطح بالایی سریعتر از پایین سرد شود، ورق به سمت بالا خم می شود. دمای رول را تنظیم کنید تا خنک کننده متعادل شود.

نوارهای اندازه گیری تغییرات ضخامت دوره ای در عرض ورق معمولاً از قالب یا پمپ مذاب سرچشمه می گیرد. اگر فاصله نوارهای گیج به یک اندازه باشد، علت آن احتمالاً یک مشکل مکانیکی است - رول آسیب دیده، چرخ دنده فرسوده یا شفت خم شده. اگر نامنظم است، تنظیم لبه قالب و یکنواختی دمای مذاب را بررسی کنید.

وضوح نوری ضعیف برای ورق PP با گیج نازک، شفافیت به خنک شدن سریع برای به حداقل رساندن اندازه اسفرولیت بستگی دارد. اگر رول های سرد گرم (بالای 30 درجه سانتیگراد) اجرا شوند، اسفرولیت ها بزرگتر می شوند و مه افزایش می یابد. دمای رول را کاهش دهید و ظرفیت خنک کننده را افزایش دهید.

چسبیدن ورق به رول ها. اغلب به دلیل خنک کردن بیش از حد رول ها ایجاد می شود - PP می تواند به سطوح فلزی بسیار سرد چسبندگی ایجاد کند. دمای رول را کمی افزایش دهید یا از یک ماده آزاد کننده استفاده کنید. گریدهای کوپلیمر بلوکی بیشتر از هموپلیمر مستعد چسبندگی هستند.

رنگ ناهموار. برای ورق مستربچ رنگ، پراکندگی ضعیف در اکسترودر باعث ایجاد رگه ها و لک می شود. اطمینان حاصل کنید که پیچ دارای قابلیت اختلاط کافی است و واحد دوز در حال ارائه تغذیه مستربچ ثابت است.

ارتباط بین کیفیت ورق و عملکرد ترموفرمینگ

اگر ورق PP شما برای ترموفرمینگ - و درصد زیادی از آن هم چنین است - کیفیت اکستروژن مستقیماً موفقیت شکل‌دهی را تعیین می‌کند. تنش های پسماند در ورق باعث کشش ناهموار در طول شکل دهی می شود که منجر به دیواره های نازک، گوشه های ناهموار و نرخ ضایعات بالا در ترموفرمر می شود. سرمایه گذاری در خنک سازی و کنترل تنش مناسب در خط اکستروژن سودی را در ایستگاه شکل دهی به همراه دارد.

برای مبدل‌هایی که ظروف یکبار مصرف تولید می‌کنند، رویکرد ماشین اکستروژن ورق حرارتی Pp، اکستروژن و ملاحظات شکل‌دهی را در یک استراتژی تولید واحد ادغام می‌کند.

برای یک نمای کلی جامع از فناوری اکستروژن ورق، راهنمای دستگاه اکستروژن ورق پی وی سی سخت ما را ببینید.

درباره دستگاه اکستروژن ورق بسته بندی مواد غذایی بیشتر بدانید.

درباره طول عمر دستگاه اکستروژن ورق بیشتر بدانید.

سوالات متداول

عرض استاندارد ورق PP چقدر است؟ عرض های رایج شامل 600 میلی متر، 900 میلی متر، 1200 میلی متر، 1500 میلی متر و 2000 میلی متر است. عرض های سفارشی در دسترس هستند اما به ابزار اختصاصی قالب نیاز دارند.

آیا ورق PP قبل از اکستروژن باید خشک شود؟ نه. بر خلاف PET و نایلون، پلی پروپیلن غیر هیگروسکوپی است و در شرایط عادی نیازی به خشک شدن ندارد. با این حال، اگر رزین در فضای باز یا در محیط های بسیار مرطوب ذخیره شده باشد، یک دوره خشک کردن کوتاه در دمای 60 تا 80 درجه سانتیگراد ممکن است کمک کند.

حداکثر سرعت خط اکستروژن ورق PP چقدر است؟ سرعت خط بستگی به ضخامت و عرض ورق دارد. برای ورق 0.3 میلی متری در عرض 1200 میلی متر، سرعت 40 تا 80 متر در دقیقه قابل دستیابی است. برای ورق 3 میلی متری، سرعت به 5-15 متر در دقیقه کاهش می یابد.

چه مقدار regrind را می توان به ورق PP اضافه کرد؟ برای هموپلیمر پر نشده و کوپلیمر PP، 10 تا 20 درصد دوباره آسیاب استاندارد است. برای گریدهای پر شده، سطوح آسیاب مجدد باید کمتر (5-10%) باشد تا ثبات توزیع پرکننده حفظ شود. همیشه قبل از متعهد شدن به تولید، سطوح را دوباره آسیاب کنید.

تفاوت بین خط اکستروژن ورق PP و خط فیلم PP چیست؟ خطوط ورق از یک کالیبراتور قالب تخت و رول خنک کننده برای تولید ورق تخت با ضخامت 0.15 میلی متر و بالاتر استفاده می کنند. خطوط فیلم معمولاً از یک برج فیلم دمیده یا رول سرد ریخته گری برای تولید مواد نازک تر زیر 0.15 میلی متر با خواص مکانیکی متفاوت استفاده می کنند.