वियतनाम से वेनेजुएला तक कारखानों में पॉलीप्रोपाइलीन शीट लाइनों को चालू करने के बाद, मैंने सीखा है कि ज्यादातर लोग - यहां तक कि अनुभवी प्लास्टिक पेशेवर भी - आधुनिक पीपी शीट एक्सट्रूज़न लाइन की परिष्कार को कम आंकते हैं । मौलिक अवधारणा काफी सरल लगती है: पॉलीप्रोपाइलीन को पिघलाएं, इसे एक शीट में समतल करें, इसे ठंडा करें और इसे हवा दें। लेकिन व्यावसायिक गति पर एक सुसंगत, सपाट, तनाव-मुक्त पीपी शीट का उत्पादन करने के लिए आवश्यक इंजीनियरिंग हर चरण में सटीकता की मांग करती है। यह लेख उपकरण, विनिर्माण प्रक्रिया और महत्वपूर्ण नियंत्रण बिंदुओं का वर्णन करता है जो अच्छी शीट को स्क्रैप से अलग करते हैं।
संपूर्ण उपकरण ट्रेन
पीपी शीट एक्सट्रूज़न लाइन में परस्पर जुड़े स्टेशनों का एक क्रम होता है, जिनमें से प्रत्येक एक विशिष्ट कार्य करता है। यह समझना कि प्रत्येक स्टेशन क्या करता है - और यह दूसरों के साथ कैसे इंटरैक्ट करता है - इस उपकरण को संचालित करने, बनाए रखने या खरीदने वाले किसी भी व्यक्ति के लिए आवश्यक है।
सामग्री संभालना और खिलाना
लाइन राल भंडारण और संप्रेषण से शुरू होती है। पॉलीप्रोपाइलीन रेज़िन 25 किलोग्राम बैग, 1,000 किलोग्राम ऑक्टाबिन या थोक साइलो ट्रकों में आता है। एक वैक्यूम संदेश प्रणाली राल को भंडारण से एक्सट्रूडर के ऊपर एक डे हॉपर में ले जाती है।
अधिकांश पीपी शीट लाइनों में मास्टरबैच (रंग संकेंद्रित), फिलर्स (टैल्क, कैल्शियम कार्बोनेट), या एडिटिव्स (एंटी-ब्लॉक, स्लिप एजेंट, यूवी स्टेबलाइजर्स) जोड़ने के लिए एक ग्रेविमेट्रिक या वॉल्यूमेट्रिक खुराक इकाई शामिल होती है। ग्रेविमेट्रिक डोजर - जो मात्रा के बजाय वजन से मापते हैं - काफी अधिक सटीक होते हैं और भरे हुए ग्रेड या तंग रंग विनिर्देशों पर चलने वाली किसी भी लाइन के लिए अतिरिक्त निवेश के लायक होते हैं।
पीईटी के विपरीत, पीपी को एक्सट्रूज़न से पहले सुखाने की आवश्यकता नहीं होती है। पॉलीप्रोपाइलीन गैर-हीड्रोस्कोपिक है और प्रसंस्करण को प्रभावित करने वाली मात्रा में वायुमंडलीय नमी को अवशोषित नहीं करता है। यह पीईटी-आधारित सामग्रियों पर पीपी के व्यावहारिक लाभों में से एक है और अपस्ट्रीम उपकरण को सरल बनाता है।
बाहर निकालने वाला
एक्सट्रूडर किसी का भी दिल होता है प्लास्टिक शीट एक्सट्रूज़न मशीन , और पीपी शीट उत्पादन के लिए, सिंगल-स्क्रू एक्सट्रूडर सार्वभौमिक मानक हैं। एक विशिष्ट पीपी शीट एक्सट्रूडर में ये विशेषताएं होती हैं:
एल/डी अनुपात: मानक ग्रेड के लिए 30:1 से 33:1, भरे हुए या अत्यधिक मिश्रित ग्रेड के लिए 36:1 तक।
पेंच व्यास: छोटी लाइनों के लिए 90 मिमी (200-300 किग्रा/घंटा), मध्य-सीमा के लिए 120-150 मिमी (500-1,200 किग्रा/घंटा), उच्च-मात्रा वाली लाइनों के लिए 200 मिमी+ (1,500+ किग्रा/घंटा)।
संपीड़न अनुपात: 2.5:1 से 3.5:1, राल ग्रेड और भराव सामग्री पर निर्भर करता है।
बैरल को कई स्वतंत्र रूप से नियंत्रित तापमान क्षेत्रों में विभाजित किया गया है। होमोपोलिमर पीपी के लिए, एक सामान्य तापमान प्रोफ़ाइल फ़ीड क्षेत्र में 190 डिग्री सेल्सियस से लेकर डाई अंत में 220-230 डिग्री सेल्सियस तक चलती है। कॉपोलीमर ग्रेड आमतौर पर अपने कम पिघलने बिंदु के कारण 10-20 डिग्री सेल्सियस कम तापमान पर प्रक्रिया करते हैं। पीपी शीट एक्सट्रूज़न तापमान सेटिंग्स का पिघल की गुणवत्ता, ऊर्जा खपत और शीट गुणों पर सीधा प्रभाव पड़ता है।
एक्सट्रूडर एक रिडक्शन गियरबॉक्स के माध्यम से चलता है, और आधुनिक मशीनें सुचारू, असीमित परिवर्तनीय गति नियंत्रण के लिए एसी इन्वर्टर मोटर्स का उपयोग करती हैं। गियरबॉक्स अक्सर लाइन पर सबसे अधिक रखरखाव-गहन घटक होता है, जिसके लिए नियमित तेल परिवर्तन और बीयरिंग और गियर के आवधिक निरीक्षण की आवश्यकता होती है।
स्क्रीन परिवर्तक और पिघला हुआ पंप
एक्सट्रूडर और डाई के बीच, अधिकांश लाइनों में एक स्क्रीन परिवर्तक शामिल होता है - या तो एक मैनुअल स्लाइड-प्लेट प्रकार या एक स्वचालित निरंतर प्रकार। स्क्रीन पैक दूषित पदार्थों को फ़िल्टर करता है: बिना पिघले पॉलिमर कण, कार्बोनाइज्ड सामग्री और विदेशी वस्तुएं। पुनर्नवीनीकृत पीपी के लिए, जिसमें अक्सर अशुद्धियाँ होती हैं, उत्पादन में रुकावटों से बचने के लिए एक निरंतर स्क्रीन परिवर्तक आवश्यक है।
थिन-गेज पीपी शीट बनाने वाली किसी भी लाइन के लिए मेल्ट पंप (गियर पंप) अत्यधिक अनुशंसित - मैं कहूंगा कि लगभग अनिवार्य - घटक है। पिघला हुआ पंप एक्सट्रूडर से दबाव के उतार-चढ़ाव को समाप्त करता है, जिससे डाई को एक स्थिर, पल्स-मुक्त प्रवाह मिलता है। मेल्ट पंप के बिना, शीट गेज में प्लस या माइनस 5% की भिन्नता आम है। ठीक से स्थापित मेल्ट पंप के साथ, गेज भिन्नता प्लस या माइनस 2% या बेहतर तक गिर जाती है।
मरने
फ्लैट डाई पूरी शीट की चौड़ाई में पिघल को वितरित करती है। पीपी शीट के लिए, कोट-हैंगर डाइज़ को 800 मिमी से अधिक चौड़ाई के लिए प्राथमिकता दी जाती है, जबकि टी-डाईज़ संकीर्ण प्रोफाइल के लिए स्वीकार्य हैं। डाई बॉडी को अपनी पूरी चौड़ाई में एक समान तापमान बनाए रखना चाहिए, और इसे प्राप्त करने के लिए अधिकांश डाई में आंतरिक हीटिंग चैनल और इन्सुलेशन शामिल होते हैं।
डाई लिप समायोजन - या तो मैन्युअल या स्वचालित - शीट की स्थानीय मोटाई को नियंत्रित करता है। मैन्युअल समायोजन में डाई की चौड़ाई में फैले अलग-अलग बोल्ट का उपयोग किया जाता है। स्वचालित सिस्टम ऑनलाइन मोटाई गेज से फीडबैक द्वारा संचालित मोटर चालित बोल्ट का उपयोग करते हैं।
अंशशोधक ढेर
डाई से बाहर निकलने के बाद, गर्म पिघली हुई शीट अंशशोधक में प्रवेश करती है - सटीक-मशीनीकृत तापमान-नियंत्रित रोल का ढेर जो शीट की अंतिम मोटाई, सतह खत्म और समतलता निर्धारित करता है। पीपी शीट लाइनें आमतौर पर लंबवत या झुके हुए कोण पर व्यवस्थित तीन रोल का उपयोग करती हैं।
शीट शीर्ष दो रोलों के बीच निप बिंदु से गुजरती है, मध्य रोल के चारों ओर लपेटती है, और मध्य और निचले रोल के बीच निप से बाहर निकलती है। प्रत्येक रोल के लिए रोल तापमान को व्यक्तिगत रूप से नियंत्रित किया जाता है, और रोल के बीच तापमान का अंतर सतह की चमक, आंतरिक तनाव और समतलता को प्रभावित करता है।
रोल सतह विकल्पों में शामिल हैं:
हाई-ग्लॉस शीट के लिए मिरर क्रोम
सेमी-ग्लॉस फ़िनिश के लिए साटन क्रोम
बनावट वाली शीट के लिए मैट या उत्कीर्ण सतहें
एंटी-स्टिक गुणों के लिए पीटीएफई कोटिंग (भरे हुए ग्रेड के लिए उपयोगी)
शीतलन प्रणाली
कैलिब्रेटर रोल को आंतरिक चैनलों के माध्यम से ठंडा पानी प्रसारित करके ठंडा किया जाता है। चिलर क्षमता का आकार अधिकतम थ्रूपुट और पिघल और पीपी की क्रिस्टलीकरण की गर्मी दोनों से गर्मी भार के लिए होना चाहिए। पॉलीप्रोपाइलीन एक अर्ध-क्रिस्टलीय बहुलक है, और क्रिस्टलीकरण से लगभग 90 J/g तापीय ऊर्जा निकलती है। शीतलन के दौरान इस गर्मी को दूर किया जाना चाहिए, और बजट के हिसाब से कम आकार के चिलर एक पुरानी समस्या है।
रोल्स के अलावा, कई लाइनों में शीट की सतह से गर्मी को हटाने के लिए अतिरिक्त कूलिंग पंखे या एयर चाकू शामिल होते हैं क्योंकि यह कैलिब्रेटर से वाइन्डर तक यात्रा करता है।
एज ट्रिमिंग और वाइन्डर
शीट के किनारों को रोटरी चाकू का उपयोग करके चौड़ाई में ट्रिम किया जाता है, और ट्रिम को आम तौर पर दानेदार बनाया जाता है और रीग्राइंड के रूप में वापस एक्सट्रूडर में डाला जाता है। बिना भरे पीपी के लिए, महत्वपूर्ण गुणवत्ता प्रभाव के बिना 10-20% का रीग्राइंड स्तर सामान्य है।
वाइन्डर शीट को लाइन के माध्यम से खींचता है और इसे रोल के रूप में इकट्ठा करता है। सतही वाइन्डर पतले और मध्यम गेज के लिए मानक हैं। सेंटर वाइन्डर हेवी-गेज शीट के लिए बेहतर तनाव नियंत्रण प्रदान करते हैं। वाइंडिंग के दौरान तनाव नियंत्रण महत्वपूर्ण है - बहुत अधिक तनाव खिंचाव के निशान का कारण बनता है, बहुत कम तनाव भंडारण या परिवहन के दौरान दूरबीन के ढीले रोल का कारण बनता है।
विनिर्माण प्रक्रिया चरण दर चरण
चरण 1: सामग्री तैयार करना
रेजिन और एडिटिव्स को सही अनुपात में एक्सट्रूडर हॉपर में डाला जाता है। साधारण अनफिल्ड ग्रेड के लिए, यह हॉपर में होमोपोलिमर पीपी छर्रों को डंप करने जितना सीधा हो सकता है। भरे हुए या रंगीन ग्रेड के लिए, खुराक इकाई स्थिरता सुनिश्चित करने के लिए प्रत्येक घटक को सटीक रूप से मापती है।
चरण 2: पिघलना और समरूपीकरण
एक्सट्रूडर बैरल के अंदर, घूमने वाला पेंच रेज़िन को स्नातक तापमान क्षेत्रों के माध्यम से आगे बढ़ाता है। राल नरम हो जाती है, पिघल जाती है, और एक सजातीय पिघल में बदल जाती है। स्क्रू डिज़ाइन और बैरल तापमान प्रोफ़ाइल को राल ग्रेड से मेल खाना चाहिए - एक बेमेल के परिणामस्वरूप खराब पिघलने, बिना पिघले जेल कण, या अत्यधिक कतरनी हीटिंग होती है जो बहुलक को ख़राब कर देती है।
चरण 3: निस्पंदन और दबाव
पिघला हुआ पॉलिमर स्क्रीन चेंजर से होकर गुजरता है, जहां से दूषित पदार्थ हटा दिए जाते हैं, और फिर पिघले पंप से होकर गुजरता है, जो दबाव में उतार-चढ़ाव को सुचारू करता है और डाई को एक निरंतर प्रवाह दर प्रदान करता है।
डाई लक्ष्य चौड़ाई और प्रारंभिक मोटाई वितरण के साथ पिघल को एक सपाट रिबन में फैलाती है। लिप समायोजन - मैन्युअल या स्वचालित - शीट की चौड़ाई में वांछित मोटाई प्रोफ़ाइल प्राप्त करने के लिए स्थानीय प्रवाह को ठीक करता है।
चरण 5: अंशांकन और शीतलन
कैलिब्रेटर रोल शीट को अंतिम गेज तक निचोड़ते हैं और साथ ही इसे क्रिस्टलीकरण तापमान से नीचे ठंडा करते हैं। शीतलन की दर पीपी की क्रिस्टल संरचना को प्रभावित करती है, जो बदले में शीट की कठोरता, स्पष्टता और संकोचन व्यवहार को प्रभावित करती है। तेजी से ठंडा होने से छोटे गोलाकार और बेहतर स्पष्टता पैदा होती है; धीमी गति से ठंडा करने से बड़े स्फेरुलाइट्स और उच्च कठोरता उत्पन्न होती है लेकिन पारदर्शिता कम हो जाती है।
चरण 6: फिनिशिंग और वाइंडिंग
चौड़ाई में ट्रिमिंग के बाद, शीट को शिपमेंट के लिए या इन-हाउस थर्मोफॉर्मिंग के लिए रोल में लपेटा जाता है। टेलिस्कोपिंग, ब्लॉकिंग (परतों का एक साथ चिपकना), या विरूपण को रोकने के लिए घुमावदार तनाव और रोल संरचना को नियंत्रित किया जाना चाहिए।
पीपी शीट ग्रेड और उनके प्रसंस्करण अंतर
सभी पीपी शीट समान नहीं बनाई गई हैं। तीन प्रमुख श्रेणियां एक्सट्रूज़न लाइन पर अलग-अलग व्यवहार करती हैं:
होमोपोलिमर पीपी. सबसे आम ग्रेड. उच्च कठोरता, अच्छी स्पष्टता (पतले गेज के लिए), और प्रक्रिया में सबसे आसान। स्टेशनरी, पैकेजिंग और सामान्य प्रयोजन अनुप्रयोगों के लिए आदर्श।
रैंडम कॉपोलीमर पीपी. कम तापमान पर बेहतर स्पष्टता और प्रभाव प्रतिरोध के लिए एथिलीन कोमोनोमर शामिल है। होमोपोलिमर की तुलना में थोड़े कम तापमान पर प्रक्रिया करता है। खाद्य पैकेजिंग और स्पष्ट कंटेनरों के लिए पसंदीदा विकल्प।
ब्लॉक कॉपोलीमर (इम्पैक्ट कॉपोलीमर) पीपी। कठोरता और स्पष्टता की कीमत पर उच्च प्रभाव शक्ति और कठोरता। ऑटोमोटिव, सामान और औद्योगिक अनुप्रयोगों के लिए उपयोग किया जाता है। उच्च पिघली हुई चिपचिपाहट के लिए अधिक मोटर शक्ति की आवश्यकता होती है।
यदि आपका ऑपरेशन विविध बाजारों में सेवा प्रदान करता है, तो इन ग्रेडों के बीच स्विच करने में सक्षम एक लाइन महत्वपूर्ण लचीलापन जोड़ती है। पीपी शीट एक्सट्रूज़न मशीन तकनीक सभी तीन ग्रेडों का समर्थन करती है, लेकिन प्रत्येक संक्रमण के लिए विशिष्ट स्क्रू डिज़ाइन और तापमान प्रोफ़ाइल को समायोजित किया जाना चाहिए।
सामान्य समस्याएँ और मूल कारण
चादर का मुड़ना या झुकना। शीट की ऊपरी और निचली सतहों के बीच असमान शीतलन के कारण अलग-अलग सिकुड़न होती है। यदि ऊपरी सतह नीचे की तुलना में तेजी से ठंडी होती है, तो शीट ऊपर की ओर मुड़ जाती है। शीतलन को संतुलित करने के लिए रोल तापमान को समायोजित करें।
गेज बैंड. शीट की चौड़ाई में आवधिक मोटाई में बदलाव आमतौर पर डाई या मेल्ट पंप से उत्पन्न होता है। यदि गेज बैंड समान दूरी पर हैं, तो इसका कारण संभवतः एक यांत्रिक समस्या है - एक क्षतिग्रस्त रोल, घिसा हुआ गियर, या मुड़ा हुआ शाफ्ट। यदि अनियमित है, तो डाई लिप समायोजन और पिघले तापमान की एकरूपता की जाँच करें।
ख़राब ऑप्टिकल स्पष्टता. पतली-गेज पीपी शीट के लिए, स्पष्टता गोलाकार आकार को कम करने के लिए तेजी से ठंडा होने पर निर्भर करती है। यदि चिल रोल गर्म (30 डिग्री सेल्सियस से ऊपर) चल रहे हैं, तो स्फेरुलाइट्स बड़े हो जाते हैं और धुंध बढ़ जाती है। रोल तापमान कम करें और शीतलन क्षमता बढ़ाएँ।
रोल से चिपकी हुई शीट. अक्सर रोल को अत्यधिक ठंडा करने के कारण - पीपी बहुत ठंडी धातु की सतहों पर आसंजन विकसित कर सकता है। रोल तापमान को थोड़ा बढ़ाएं या रिलीज़ एजेंट लगाएं। होमोपोलिमर की तुलना में ब्लॉक कॉपोलीमर ग्रेड के चिपकने की संभावना अधिक होती है।
असमान रंग. मास्टरबैच-रंगीन शीट के लिए, एक्सट्रूडर में खराब फैलाव धारियाँ और धब्बे का कारण बनता है। सुनिश्चित करें कि स्क्रू में पर्याप्त मिश्रण क्षमता है और खुराक इकाई लगातार मास्टरबैच फ़ीड वितरित कर रही है।
यदि आपकी पीपी शीट थर्मोफॉर्मिंग के लिए नियत है - और इसका एक बड़ा प्रतिशत थर्मोफॉर्मिंग के लिए है - तो एक्सट्रूज़न गुणवत्ता सीधे तौर पर सफलता को निर्धारित करती है। शीट में अवशिष्ट तनाव निर्माण के दौरान असमान खिंचाव का कारण बनता है, जिससे पतली दीवारें, असमान कोने और थर्मोफॉर्मर पर उच्च स्क्रैप दर होती है। एक्सट्रूज़न लाइन पर उचित शीतलन और तनाव नियंत्रण में निवेश करने से फॉर्मिंग स्टेशन पर लाभ मिलता है।
डिस्पोजेबल कंटेनरों का उत्पादन करने वाले कन्वर्टर्स के लिए, पीपी थर्मोफॉर्मिंग शीट एक्सट्रूज़न मशीन दृष्टिकोण एक्सट्रूज़न को एकीकृत करता है और एक एकीकृत उत्पादन रणनीति में विचारों का निर्माण करता है।
शीट एक्सट्रूज़न तकनीक के व्यापक अवलोकन के लिए, हमारी कठोर पीवीसी शीट एक्सट्रूज़न मशीन गाइड देखें।
खाद्य पैकेजिंग शीट एक्सट्रूज़न मशीन के बारे में और जानें।
शीट एक्सट्रूज़न मशीन के जीवनकाल के बारे में और जानें।
अक्सर पूछे जाने वाले प्रश्न
पीपी शीट के लिए मानक चौड़ाई क्या है? सामान्य चौड़ाई में 600 मिमी, 900 मिमी, 1,200 मिमी, 1,500 मिमी और 2,000 मिमी शामिल हैं। कस्टम चौड़ाई उपलब्ध हैं लेकिन समर्पित डाई टूलींग की आवश्यकता होती है।
क्या पीपी शीट को एक्सट्रूज़न से पहले सुखाने की आवश्यकता है? नहीं, पीईटी और नायलॉन के विपरीत, पॉलीप्रोपाइलीन गैर-हीड्रोस्कोपिक है और इसे सामान्य परिस्थितियों में सुखाने की आवश्यकता नहीं होती है। हालाँकि, यदि राल को बाहर या अत्यधिक आर्द्र वातावरण में संग्रहीत किया गया है, तो 60-80 डिग्री सेल्सियस पर एक संक्षिप्त सुखाने की अवधि मदद कर सकती है।
पीपी शीट एक्सट्रूज़न लाइन की अधिकतम गति क्या है? लाइन की गति शीट की मोटाई और चौड़ाई पर निर्भर करती है। 1,200 मिमी चौड़ाई पर 0.3 मिमी शीट के लिए, 40-80 मीटर/मिनट की गति प्राप्त की जा सकती है। 3 मिमी शीट के लिए, गति घटकर 5-15 मीटर/मिनट हो जाती है।
पीपी शीट में कितना रिग्रिंड जोड़ा जा सकता है? अनफिल्ड होमोपोलिमर और कॉपोलीमर पीपी के लिए, 10-20% रीग्राइंड मानक है। भरे हुए ग्रेड के लिए, भराव वितरण स्थिरता बनाए रखने के लिए रिग्राइंड स्तर कम (5-10%) होना चाहिए। उत्पादन शुरू करने से पहले हमेशा रिग्राइंड स्तर का परीक्षण करें।
पीपी शीट एक्सट्रूज़न लाइन और पीपी फिल्म लाइन के बीच क्या अंतर है? शीट लाइनें 0.15 मिमी और उससे अधिक मोटाई की फ्लैट शीट बनाने के लिए एक फ्लैट डाई और चिल रोल कैलिब्रेटर का उपयोग करती हैं। फिल्म लाइनें आम तौर पर विभिन्न यांत्रिक गुणों के साथ 0.15 मिमी से कम पतली सामग्री का उत्पादन करने के लिए ब्लो फिल्म टावर या कास्ट चिल रोल का उपयोग करती हैं।
