A A többrétegű lap-extrudáló sor az alapvető gyártási rendszer a ma piacon lévő minden magas védőréteggel rendelkező élelmiszertálca, gyógyszerészeti buborékcsomagolás és hőformázott tartály mögött. A JWELL-nél két évtizedet töltöttünk ezeknek a koextrudáló rendszereknek a finomításával olyan processzorok számára, akik nem engedhetik meg maguknak az oxigén bejutását, a rétegvesztést vagy a vastagság eltérését 25 méter/perc feletti vonalsebességnél. Ez az útmutató lebontja a tervezést az extruder elrendezésétől a szerszámtervezésig, az anyagtudományon és a beszerzésen át.
Mi az a többrétegű lapextrudáló vonal?
A többrétegű lapextrudáló sor két vagy több extrudert kombinál, hogy egyetlen lapot hozzon létre különálló rétegekkel, amelyek mindegyike meghatározott mechanikai, optikai vagy gát funkciót lát el. A koextrudálás segítségével drága oxigéngátat helyezhet el a közepén, miközben mindkét oldalon strukturális héjjal védi. A sorozat extrudereket, adagolóblokkot, koextrudáló szerszámot, kalander-köteget, vastagságmérőt, éllevágást és tekercselést tartalmaz. Helyezze el az olvadékindexelőt a kötőréteg és a zárógyanta között, és a lap elválik a hőformázóban. A JWELL ezeket a vonalakat 300 kg/h-tól 1200 kg/h-ig terjedő teljesítménnyel gyártja. A döntő tényező a rétegarány szabályozása.
Hogyan működik a koextrudálásos architektúra
A többrétegű lemezextrudáló vonal architektúrája az olvadékáram konvergenciája és a viszkozitás illesztése körül forog. Mindegyik extruder megolvasztja és kiméri a hozzárendelt gyantát. Ezek az olvadékok fűtött csöveken keresztül eljutnak egy központi betápláló blokkhoz, ahol függőlegesen halmozódnak fel, mielőtt belépnének a szerszámba.
Az igazi kihívás a határfelületi stabilitás. Amikor két polimer olvadék találkozik, az alacsonyabb viszkozitású anyag be akarja zárni a nagyobb viszkozitású anyagot. A háromrétegű A/B/A szerkezetben, ha a PP bőrréteg viszkozitása túl alacsony a maghoz képest, a bőr körbetekered a széleket, és 'kutya csontozást' hoz létre a keresztmetszetben.
A vonalvezérlő rendszerek olvadékszivattyúkat használnak minden extruderen a hullámzás kiküszöbölésére. A JWELL-nél a fogaskerekes szivattyúkat zárt hurkú nyomás-visszacsatolással integráljuk, mert az EVOH-réteg 2%-os túlfeszültsége is olyan gátrést hoz létre, amely tönkreteszi az egész orsót. Ez a vezérlési szint választja el a koextrudáló lemezgépet három különálló extrudertől, amelyek ugyanazon a padlón osztoznak.
Barrier Layer és Tie Layer Engineering
A záróréteg miatt a legtöbb vevő befektet egy többrétegű lapextrudáló sorba. Az élelmiszer-csomagolásban az oxigénátbocsátási sebesség (OTR) határozza meg az eltarthatóságot. Egy egyrétegű PP lap 1500 cc/m²/nap áteresztőképességet képes átereszteni. Adjon hozzá egy 20 mikrométeres EVOH magot, és 1 cm3/m²/nap alá csökken. Ez a különbség a hétnapos joghurtos csésze és a negyvenöt napos joghurtos csésze között.
Az EVOH azonban nem tapad a poliolefinekhez. Higroszkópos, törékeny és hőérzékeny. Szendvicsezze be két PP bőr közé, kötőréteg nélkül, és a lap meghibásodik a hőformázóban.
Itt jön be a kötőréteg. A kötőgyanták maleinsavanhidriddel ojtott ragasztók, amelyeket úgy terveztek, hogy poláris záróanyagokat a nem poláris szerkezeti rétegekhez kötjenek. Egy tipikus ötrétegű A/B/C/B/A lapon PP bőr, nyakkendőragasztó, EVOH védőréteg, nyakkendőragasztó és PP bőr található. A kötőréteg általában csak a teljes vastagság 5-10%-a, de enélkül a lap elválik abban a pillanatban, amikor a dugaszolható hőformázóhoz ér. Azt találtuk, hogy a legtöbb PP/EVOH kombinációnál az oldalankénti 8–12 százalékos kötési arány működik.
Feedblock és Co-Extrusion Die Design
A feedblokk a forgalomirányító. Belső áramlási csatornáinak minden olvadékáramot egyenletes rétegben kell elosztaniuk tiszta, párhuzamos határfelületekkel. A JWELL moduláris előtolóblokkokat használ cserélhető betétekkel, lehetővé téve a processzorok számára, hogy a teljes blokk cseréje nélkül váltsanak háromrétegű konfigurációkról ötrétegűre.
A betáplálóblokkon belül a lapátok szétválasztják az olvadékáramot a végső egyesülési pontig. Minél közelebb történik az összeolvadás a szerszám bejáratához, annál kevesebb időre van szükség az olvadékok egymás közötti szétterjedéséhez. Gátalkalmazásokhoz rövid tartózkodási időt tervezünk egyesítés után, hogy minimalizáljuk az érzékeny gyanták, például az EVOH termikus lebomlását.
Maga a koextrudáló szerszám egy vállfa-elosztó, amely a réteges olvadékot a teljes lap szélességében szétteríti. Az ajakrés beállítása kritikus. Még az 1200 mm-es matricán belüli 0,05 mm-es eltérés is olyan vastagság-eltérést jelent, amelyet a későbbi mérés nem tud teljes mértékben korrigálni. A JWELL szerszámok automatikus termikus csavarműködtetéssel rendelkeznek, amely a profilszkennerekhez van kötve.
A föld hossza a réteg integritását is befolyásolja. Túl rövid, és az olvadék nem ellazul ki, mielőtt kilép. Túl hosszú, és a nyírási melegítés túllépi az EVOH-t a lebomlási küszöbén. Szabványunk a PP-alapú többrétegű szerkezetek 50:1-es talaj-rés aránya, lefelé igazítva a hőmérséklet-érzékeny korlátokhoz.
Ötrétegű extrudálógép konfigurációk
Amikor a processzorok túllépnek három rétegen, agresszív korlátokat vagy újrahasznosított tartalmat céloznak meg. A Az ötrétegű lapextrudáló gép bonyolultabbá teszi, de olyan lehetőségeket nyit meg, amelyeket a háromrétegű rendszerek nem érinthetnek.
A tejtermékek és a módosított atmoszférájú csomagolások klasszikus ötrétegű szerkezete PP/tie/EVOH/tie/PP. Hatrétegű változatokat is látunk a mélyhúzott hústálcákhoz, ahol a nylon növeli a szúrásállóságot. Egyes processzorok A/B/C/B/A-t futtatnak, a magban egy újracsiszolt réteggel, amelyet szűz bőr- és kötőrétegek, valamint vékony EVOH-gát szegélyeznek. Ez lehetővé teszi számukra, hogy az élleírást úgy használják fel, hogy az újrahasznosított anyagot nem érik a termékkel érintkező felület.
A gépek szempontjából egy ötrétegű zsinórhoz öt extruderre van szükség, vagy négyre, ha az egyik mindkét kötőréteget osztott áramon keresztül szolgálja ki. Minden gyantához külön extrudert ajánlunk, mert gyorsabb a tisztítás és elkerülhető a keresztszennyeződés. Minden extruder fogaskerekes szivattyúi nem alkuképesek ennél a rétegszámnál. A naptártekercs hőmérsékleti zónája is számít; a vékony zárómaggal ellátott ötrétegű lapok egyenetlenül hűlnek, belső feszültséget és hullámosodást okozva. Különböző hengerhőmérsékleteket és esetenként infravörös előhűtést adunk meg a hőprofil kiegyenlítésére.
Gátlemez-extrudáló gépi alkalmazások
A gátlemez-extrudáló gépek olyan piacokat szolgálnak ki, ahol az eltarthatóság és a termékvédelem prémium árat ír elő. Az élelmiszer-csomagolás dominál: tejespoharak, hústálcák, margarinos kádak, készétel alapok. A fóliának el kell zárnia az oxigént, meg kell tartania a nedvességet, ellenállnia kell a zsírnak, és fehér feszültségnyomok vagy gáttörés nélkül túl kell vészelnie az agresszív hőformázást.
A gyógyszerészeti buborékcsomagolások egy másik nagy téttel rendelkező alkalmazás. Az APET/EVOH vagy PVC/PVDC szerkezeteket előállító többrétegű lemezextrudáló sornak tisztatérrel szomszédos körülmények között kell működnie, validált folyamatparaméterekkel. Bármilyen tűlyuk az EVOH-ban tételes kockázatot jelent.
Az ipari és kozmetikai alkalmazások egyre terjednek. Az üzemanyagtartályok többrétegű koextrudált lapot használnak a fúvott alkatrészek könnyebb alternatívájaként; a záróréteg megakadályozza a szénhidrogén áthatolást, míg a szerkezeti héjak kezelik az ütéseket. A krémes tégelyeknek és a szérumtálcáknak oxigéngátra van szükségük az aktív összetevők megőrzéséhez, valamint olyan fényes esztétikára, amelyet az egyrétegű PP nem ér el. Egy koextrudált lemez PETG héjjal és EVOH maggal mindkettőt biztosítja.
Anyagválasztás: PP/PS-től az EVOH-ig
A többrétegű lap-extrudáló sor gyantáinak kiválasztása a záróképesség, a feldolgozhatóság és a költségek közötti tárgyalás. A polipropilén továbbra is a szerkezeti rétegek igáslója. Olcsó, szívós és jól hőformázó. De a PP-nek gyenge az oxigéngátja, ezért EVOH-ra vagy PVDC-re van szüksége a magban az érzékeny termékekhez.
A polisztirol, különösen a nagy ütésállóságú minőségek, a merevség és a nyomtathatóság miatt továbbra is megjelenik a tejtermék- és csemegeáru-tartályokban. A HIPS/EVOH/HIPS a joghurtfedelek általános háromrétegű szerkezete. A PS könnyebben feldolgozható, mint a PP alacsonyabb hőmérsékleten, ami segít, ha a védőréteg termikusan kényes.
Az EVOH az oxigéngát arany szabványa. A Kuraray EVAL és a Nippon Gohsei Soarnol a fő beszállítók. A fogás a nedvességérzékenység. A 0% relatív páratartalom melletti száraz EVOH OTR értéke 0,5 cc·mm/m²·nap·atm alatt van. 85%-os páratartalom mellett ez egy nagyságrenddel megugrik. Ez az oka annak, hogy az EVOH mindig egy nedvességálló bőrbe van eltemetve. A magas páratartalmú piacokon időnként PA6 külső burkolatokat írunk elő EVOH belső maggal, vagy azt tanácsoljuk a feldolgozóknak, hogy a hőformázás előtt kondicionált környezetben tárolják a lapot.
A kötőgyantának meg kell egyeznie a szomszédos rétegek polaritásával. A PP/EVOH esetében a maleinsavanhidriddel ojtott PP működik. A PET/EVOH esetében más kémia szükséges, gyakran etilén alapú, epoxi funkcióval. A rossz kötőgyanta használata olyan, mintha nem megfelelő hegesztőpálcát használna: a kötés egészen addig néz ki, amíg feszültséget nem fejtenek ki.
A márkatulajdonosok egyre inkább előírják az újrahasznosított tartalmat. Az élkivágásból származó posztindusztriális újraköszörülés egyszerűen újra bevezethető egy érintésmentes rétegben. A fogyasztás után újrahasznosított gyanta keményebb, mert a szennyeződés és az IV. lebomlás befolyásolja a kötőréteg tapadását. Processzorokkal dolgozunk a PCR-folyamok minősítésén, és olyan központi rétegekben való elhelyezésén, ahol az esztétikum kevésbé számít.
Mit kell értékelni egy Co-extrudáló lemezgép vásárlásakor
Ha vásárol egy koextrudáló lemezgépet, az üzemet tizenöt évre vagy még tovább zárja a folyamat ablakába. A méterenkénti ár rossz mérőszám. Tekintse meg a teljes birtoklási költséget, a rétegszabályozás pontosságát és a szállító tapasztalatait a gyantakombinációval kapcsolatban.
Kezdje a rétegarány pontosságával. Kérjen dokumentált eltérési adatokat egy gyártási folyamat során. Egy jó rendszer minden réteget a célvastagság ±3%-án belül tart. Vizsgálja meg a feedblokkot: moduláris? Hozzáférhet az áramlási lapátokhoz tisztításhoz anélkül, hogy a teljes blokkot szétszerelné? Az EVOH és a kötőgyanták lebomlanak a stagnáló sarkokban. A holtpontokkal rendelkező feedblock karbantartási rémálom.
A dizájn ugyanolyan fontos. Kérdezzen az ajak beállítási módjáról, a hőcsavar reakcióidejéről és az igényeinek megfelelő maximális működési szélességről. Ha 1000 mm-es matricát vásárol, és később 1400 mm-re tervezi bővíteni, akkor egy teljesen új matricára és naptárkötegre lehet szüksége.
Ne hagyja figyelmen kívül a naptárköteget. A henger átmérője, az anyag és a hőmérséklet szabályozása határozza meg a felületi fényességet és a vastagság egyenletességét. A gátlemezhez a krómozott tekercseket ajánljuk egyedi zónavezérléssel ±1°C-ig. A két felső tekercs közötti hézagnak mikrométeres pontossággal állíthatónak kell lennie, mert ez a rés határozza meg a végső lapmérőt.
Végül ragaszkodjon a képzéshez és a dokumentációhoz. A többrétegű lapextrudáló sor csak annyira jó, amennyire a kezelő üzemelteti. A JWELL magában foglalja az indítási felügyeletet, a receptúra kidolgozását és a kezelői tanúsítást, mivel túl sok vonalat láttunk alulteljesíteni, egyszerűen azért, mert a személyzet soha nem tanulta meg az extruder teljesítményének egyensúlyát az olvadékszivattyú alapértékei között.
GYIK
Mennyi az EVOH minimális rétegvastagsága egy többrétegű lapban?
A legtöbb élelmiszercsomagolásban a 15-25 mikrométer megfelelő oxigénzárat biztosít. A vékonyabb lyukakat kockáztat a hőformázás során. A 40 mikrométernél vastagabb ritkán javítja arányosan a gátat, mivel az EVOH nedvességre érzékeny.
Futtathatok többrétegű vonalat újrahasznosított anyagokból?
Igen, de az elhelyezés számít. A posztindusztriális újraköszörülés egy központi szerkezeti rétegbe kerülhet, amelyet a termékkel való érintkezéstől a szűz bőr és a védőréteg választ el. A fogyasztás utáni gyanta gondos minősítést igényel.
Miben különbözik az előtolóblokk a többelosztós matricától?
Egy betápláló blokk egyesíti az olvadékáramokat egy réteges kötegbe, mielőtt belépne az egyelosztós szerszámba. A többelosztós szerszámnak külön csatornái vannak, amelyek csak a matrica ajkainál egyesülnek. A feedblockok egyszerűbbek és olcsóbbak. A legtöbb PP/EVOH laphoz az adagolóblokk a megfelelő választás.
Mi okoz delaminációt a koextrudált lapban?
Nem összeférhető kötőgyanta, nem megfelelő kötőréteg vastagság vagy túlzott nyírófeszültség a hőformázás során. Ha a kötözőréteg megfelelő, és továbbra is hibás, a formázás előtt ellenőrizze a lap hőmérsékletét.
Mennyi ideig tart egy tipikus többrétegű lapextrudáló sor?
Megfelelő karbantartás mellett a gépészeti szerkezet húsz-huszonöt évig tart. Az extruder hordói és csavarjai gyorsabban kopnak, jellemzően tíz-tizenöt évig. A JWELL frissíthető PLC architektúrákat használ. Nyolc-tíz évente tervezzen csavarfelújítást, ha ásványi anyagokkal töltött PP-t használ.
