หากคุณเคยดู การทำงาน ของไลน์การอัดรีดแผ่น PET ที่ได้รับการปรับแต่งมาอย่างดี คุณจะรู้ว่ากระบวนการนี้เป็นหนึ่งในกระบวนการที่น่าพึงพอใจมากขึ้นในการผลิตพลาสติก: เม็ด PET แห้งจะเข้าสู่ถังพัก และไม่กี่นาทีต่อมา แผ่นใสไร้ที่ติจะม้วนออกจากเครื่องหมุนด้วยความเร็ว 20 เมตรต่อนาที แต่ระหว่างจุดทั้งสองนั้น มีลำดับขั้นตอนทางความร้อนและทางกลที่ได้รับการควบคุมอย่างแม่นยำ พลาดอันใดอันหนึ่ง แล้วแผ่นกระดาษที่หลุดออกจากเส้นจะบอกเรื่องราวทั้งหมดในรูปแบบของความคลุมเครือ เส้นริ้ว ความแปรผันของเกจ หรือแย่กว่านั้น
หลังจากสี่ทศวรรษของการว่าจ้าง การแก้ไขจุดบกพร่อง และการเพิ่มประสิทธิภาพสายการผลิตเหล่านี้ในห้าทวีป ฉันอยากจะแนะนำคุณตลอดกระบวนการทั้งหมด—ทีละขั้นตอน—พร้อมรายละเอียดประเภทที่สำคัญต่อผู้ปฏิบัติงาน วิศวกรกระบวนการ และใครก็ตามที่เกี่ยวข้องกับการระบุอุปกรณ์นี้
ขั้นตอนที่ 1: การเตรียมวัตถุดิบและการอบแห้ง
ทุกอย่างเริ่มต้นก่อนที่เรซินจะสัมผัสกับเครื่องอัดรีดด้วยซ้ำ เม็ด PET มีคุณสมบัติดูดความชื้น ซึ่งหมายความว่าพวกมันดูดซับความชื้นในชั้นบรรยากาศในอัตราที่จะทำให้ใครก็ตามที่ไม่คุ้นเคยกับโพลีเมอร์ตกใจ ที่ระดับความชื้นทั่วไปของโรงงาน (50-60% RH) PET สามารถดูดซับความชื้น 0.3-0.5% โดยน้ำหนักได้ในเวลาเพียงไม่กี่ชั่วโมงของการจัดเก็บแบบเปิด นั่นอาจฟังดูเล็กน้อย แต่ความชื้นตกค้าง 0.05% ในการหลอมเหลวก็เพียงพอที่จะกระตุ้นไฮโดรไลซิส ซึ่งเป็นปฏิกิริยาทางเคมีที่ทำให้สายโซ่โพลีเมอร์แตกสลาย ทำลายความหนืดภายในและคุณสมบัติเชิงกล
ที่เหมาะสม เครื่องอัดรีดแผ่น PET จับคู่กับเครื่องเป่าฮอปเปอร์แบบลดความชื้นเสมอ ข้อกำหนดการอบแห้งมาตรฐานสำหรับ PET คือ 160–170°C เป็นเวลา 4–6 ชั่วโมง โดยมีจุดน้ำค้างที่ -40°C หรือต่ำกว่าในอากาศแห้ง และมีความชื้นสุดท้ายต่ำกว่า 50 ppm (0.005%) เครื่องอบผ้าใช้สารดูดความชื้นเบด (โดยทั่วไปคือตะแกรงโมเลกุลหรืออลูมินาที่กระตุ้นการทำงาน) เพื่อดึงความชื้นออกจากอากาศที่ทำให้แห้งที่รีไซเคิลเป็นวงต่อเนื่อง
รายละเอียดอย่างหนึ่งที่หลายคนมองข้าม: เส้นทางการขนถ่ายระหว่างทางออกของเครื่องทำแห้งและถังบรรจุเครื่องอัดรีดจะต้องได้รับความร้อนและปิดผนึกด้วย ฉันเคยเห็นพืชที่มีท่อถ่ายเทความร้อนยาว 2 เมตรเพียงพอที่จะทำให้เรซินแห้งอิ่มตัวอีกครั้งก่อนที่จะถึงคอป้อนอาหาร ตัวฮอปเปอร์ควรมีปลอกหุ้มที่ให้ความร้อนเพื่อรักษาอุณหภูมิของเม็ดในระหว่างระยะเวลาพักในโซนป้อน
ขั้นที่ 2: การให้อาหารและการหลอมละลาย
เม็ดแห้งจะเข้าสู่คอป้อนของเครื่องอัดรีด โดยที่สกรูหมุนจะเริ่มลำเลียงพวกมันไปข้างหน้าในถังที่ได้รับความร้อน กระบอกถูกแบ่งออกเป็นโซนอุณหภูมิหลายโซน โดยทั่วไปคือ 5 ถึง 7 สำหรับเครื่องอัดรีดเดี่ยว ซึ่งแต่ละโซนควบคุมอย่างอิสระ โดยทั่วไปโปรไฟล์อุณหภูมิสำหรับแผ่น PET จะมีการไล่ระดับจากอุณหภูมิที่ต่ำกว่าที่ปลายฟีด (ประมาณ 240°C) ไปจนถึงอุณหภูมิที่สูงขึ้นที่ปลายดาย (270–285°C)
สกรูใช้งานได้จริงที่นี่ ในสกรู PET ที่ออกแบบอย่างเหมาะสม พื้นที่ป้อนจะลำเลียงเม็ดไปข้างหน้าโดยมีแรงอัดน้อยที่สุด โซนการบีบอัด (หรือโซนเปลี่ยนผ่าน) จะค่อยๆ ลดความลึกของช่องลง กระชับพอลิเมอร์ที่หลอมละลาย และปรับปรุงการถ่ายเทความร้อนจากผนังถัง โซนสูบจ่ายให้การไหลของของเหลวที่เป็นเนื้อเดียวกันสม่ำเสมอไปยังแม่พิมพ์
สำหรับการใช้งานแผ่นที่มีความชัดเจนสูง การออกแบบสกรูกั้นจะแยกเบดแข็งออกจากสระหลอมเหลว โดยบังคับให้วัสดุทั้งหมดผ่านช่องว่างแคบ ๆ ซึ่งจะละลายหมดก่อนที่จะถึงส่วนผสม Maddock หรือองค์ประกอบผสมที่ตรึงไว้ที่ปลายสกรูจะสลายอุณหภูมิหรือความหนืดที่เหลืออยู่ ส่งผลให้ของเหลวที่หลอมละลายมีความสม่ำเสมอทางความร้อนไปยังแม่พิมพ์
ขั้นตอนที่ 3: การกรอง
ระหว่างเครื่องอัดรีดและแม่พิมพ์ สารหลอมจะผ่านชุดคัดกรองที่อยู่ในเครื่องเปลี่ยนตะแกรง สำหรับ PET บริสุทธิ์ ชุดตะแกรงที่ค่อนข้างหยาบ (60/80 เมช) อาจเพียงพอแล้ว สำหรับ PET รีไซเคิลหรือส่วนผสมที่มีระดับการปนเปื้อนสูง แพ็คหลายขั้นตอนที่ละเอียดกว่า (40/80/120 หรือแม้กระทั่ง 40/100/150 เมช) จะดักจับเจล อนุภาคที่ยังไม่ละลาย เส้นใยกระดาษ และวัสดุแปลกปลอมอื่นๆ
เครื่องเปลี่ยนหน้าจออย่างต่อเนื่องช่วยให้เปลี่ยนชุดหน้าจอได้โดยไม่ต้องหยุดสายการผลิต ซึ่งเป็นคุณสมบัติที่สำคัญสำหรับการผลิตตลอด 24 ชั่วโมง การออกแบบแผ่นสไลด์ไฮดรอลิกหรือแบบหมุนเป็นเรื่องธรรมดาที่สุด มีการตรวจสอบความแตกต่างของความดันทั่วทั้งชุดหน้าจอ เมื่อเกินเกณฑ์ที่ตั้งไว้ (ปกติคือ 150-250 บาร์) สัญญาณเตือนจะส่งสัญญาณให้ผู้ปฏิบัติงานเริ่มเปลี่ยนหน้าจอ
ขั้นที่ 4: ความตาย
แม่พิมพ์แบบแบนซึ่งบางครั้งเรียกว่า T-die หรือแม่พิมพ์สำหรับแขวนเสื้อโค้ต เป็นส่วนประกอบที่เปลี่ยนการไหลของของเหลวที่เป็นทรงกระบอกจากเครื่องอัดรีดให้เป็นม่านโพลีเมอร์ที่บางและกว้าง ภายในแม่พิมพ์ ท่อร่วมที่ออกแบบมาอย่างพิถีพิถันจะกระจายสารหลอมจากตรงกลางไปยังขอบทั้งสองเท่าๆ กัน ดายลิปโบลต์แบบปรับได้ (โดยทั่วไปจะอยู่ที่ 30-50 ตลอดความกว้าง) ช่วยให้ผู้ปฏิบัติงานสามารถปรับความต้านทานการไหลในพื้นที่ได้อย่างละเอียด และแก้ไขส่วนเบี่ยงเบนของโปรไฟล์ความหนาได้
สายการผลิตสมัยใหม่มักมีระบบปรับแม่พิมพ์อัตโนมัติที่เชื่อมโยงกับเกจวัดความหนาดาวน์สตรีม ระบบวงรอบปิดทำการปรับเปลี่ยนไมโครกับดายโบลต์เฉพาะแบบเรียลไทม์ โดยรักษาความสม่ำเสมอของเกจไว้ที่ ±2-3% ของความกว้างเต็มแผ่น
แม่พิมพ์ยังต้องรักษาอุณหภูมิที่สม่ำเสมออย่างยิ่ง เครื่องทำความร้อนแบบตลับภายในที่มีตัวควบคุม PID อิสระจะรักษาตัวแม่พิมพ์ให้อยู่ภายใน ±1°C ตลอดความกว้างทั้งหมด ความแปรผันของอุณหภูมิแปลโดยตรงกับความแปรผันของความหนืด ซึ่งส่งผลให้เกิดปัญหาความหนา
ขั้นตอนที่ 5: การรีดและการทำความเย็น
นี่อาจเป็นขั้นตอนที่สำคัญที่สุดสำหรับคุณภาพแผ่น PET ม่านหลอมที่อัดขึ้นรูปจากแม่พิมพ์จะเข้าสู่ร่องระหว่างม้วนที่หนึ่งและที่สองของปึกเครื่องรีดแบบสามม้วน (หรือที่เรียกว่าปล่องขัดหรือหน่วยม้วนเย็น) ม้วนทั้งสามถูกจัดเรียงเป็นกองแนวตั้ง หรือบางครั้งก็มีการกำหนดค่าเอียงหรือแนวนอน ขึ้นอยู่กับพื้นที่พื้นและข้อกำหนดความหนาของแผ่น
สำหรับแผ่น PET อสัณฐานซึ่งเป็นสิ่งที่คุณต้องการสำหรับเกรดเทอร์โมฟอร์มโปร่งใส ม้วนจะต้องระบายความร้อนได้เร็วเป็นพิเศษ PET จะตกผลึกที่อุณหภูมิประมาณ 120°C ถึง 200°C และหากแผ่นใช้เวลาในช่วงนี้มากเกินไป สเฟียรูไลต์จะก่อตัวขึ้นซึ่งจะกระจายแสงและทำให้เกิดลักษณะขุ่นมัวและทึบแสง ดังนั้น ลูกกลิ้งจึงถูกแช่เย็นไว้ที่ 15–25°C และรูปทรงหน้าสัมผัสทำให้มั่นใจได้ว่าแผ่นจะผ่านเขตอันตรายของการตกผลึกภายในเสี้ยววินาที
การซิงโครไนซ์ความเร็วการหมุนเป็นสิ่งสำคัญ แม้แต่ความเร็วที่ไม่ตรงกัน 0.1% ระหว่างม้วนก็ทำให้เกิดความเค้นภายในซึ่งทำให้เกิดการบิดเบี้ยวระหว่างการเทอร์โมฟอร์มแบบดาวน์สตรีม ไดรฟ์สมัยใหม่ใช้เซอร์โวมอเตอร์ที่มีลูกเบี้ยวอิเล็กทรอนิกส์เพื่อรักษาการซิงโครไนซ์ที่สมบูรณ์แบบ
พื้นผิวม้วนจะกำหนดลักษณะที่ปรากฏของแผ่นสุดท้าย ม้วนโครเมียมขัดเงาทำให้แผ่นมีความมันเงาสูงสำหรับถ้วยและภาชนะแบบฝาพับ พื้นผิวด้านหรือแกะสลักทำให้บรรจุภัณฑ์เครื่องสำอางระดับพรีเมียมมีลักษณะเป็นฝ้า บางบรรทัดมีม้วนลายนูนที่เปลี่ยนได้สำหรับแผ่นพื้นผิวที่ใช้ในการใช้งานถาดกันลื่น
ขั้นตอนที่ 6: การดึงออก การตัด และการม้วน
หลังจากออกจากปึกปฏิทิน แผ่นระบายความร้อนจะผ่านหน่วยดึงออกซึ่งรักษาความตึงของรางให้สม่ำเสมอ ลูกกลิ้งหนีบเคลือบยางจะจับแผ่นและป้อนไปข้างหน้าด้วยความเร็วที่ตรงกับเอาต์พุตของปฏิทิน การควบคุมความตึงที่แม่นยำป้องกันการยืด (ซึ่งทำให้เกิดจุดบาง) หรือการหย่อน (ซึ่งทำให้เกิดรอยย่นและขอบหยัก)
สำหรับแผ่นที่จะขายในรูปแบบม้วน—โดยทั่วไปสำหรับการดำเนินการเทอร์โมฟอร์มขั้นปลาย—เครื่องม้วนอัตโนมัติจะสร้างม้วนที่ควบคุมความตึงซึ่งเหมาะสำหรับการป้อนเข้าสู่เครื่องขึ้นรูปสุญญากาศ สำหรับแผ่นที่จำหน่ายในรูปแบบตัดตามความยาว เครื่องตัดแบบฟลายอิ้งเชร์หรือเครื่องตัดแบบโรตารี่จะตัดแผ่นตามขนาดที่กำหนด
การตัดขอบจะถูกลบออกตลอดกระบวนการ โดยทั่วไปแล้ว ขอบที่เล็มแล้วจะถูกทำให้เป็นเม็ดเล็กๆ และรีไซเคิลกลับเข้าไปในฟีดสตรีม แม้ว่าเปอร์เซ็นต์ของการบดซ้ำที่สามารถนำกลับมาใช้ใหม่ได้จะขึ้นอยู่กับข้อกำหนดด้านคุณภาพของคุณและ ความไวต่อ อุณหภูมิการอัดขึ้นรูปแผ่น PET ของผลิตภัณฑ์ของคุณ
ขั้นตอนที่ 7: การประกันคุณภาพ
ในสายการผลิตระดับการผลิต การตรวจสอบคุณภาพในสายการผลิตจะดำเนินการอย่างต่อเนื่อง เครื่องสแกนเลเซอร์แบบเบตาเกจหรือแบบไม่สัมผัสจะวัดความหนาของแผ่นงานหลายจุดทั่วทั้งราง ป้อนข้อมูลกลับไปยังระบบการปรับแม่พิมพ์อัตโนมัติ และบันทึกข้อมูล SPC เพื่อจัดทำเอกสารด้านคุณภาพ บางบรรทัดยังรวมการวัดหมอกควันออนไลน์ มิเตอร์วัดความเงา และคัลเลอริมิเตอร์ สำหรับการใช้งานที่มีการระบุคุณสมบัติทางแสงไว้อย่างเข้มงวด
สำหรับภาพรวมที่ครอบคลุมของเทคโนโลยีการอัดขึ้นรูปแผ่น โปรดดูของเรา เครื่องรีดแผ่นพลาสติก คู่มือ
คำถามที่พบบ่อย
เหตุใด PET จึงต้องทำให้แห้งก่อนการอัดขึ้นรูป PET ดูดความชื้นและทำปฏิกิริยากับน้ำที่อุณหภูมิในการผลิตผ่านการไฮโดรไลซิส ปฏิกิริยานี้จะทำให้สายโซ่โพลีเมอร์แตกตัว ส่งผลให้น้ำหนักโมเลกุลลดลง ความหนืดภายใน และความแข็งแรงเชิงกล ผลที่ได้คือแผ่นเปราะมีความชัดเจนไม่ดี การอบแห้งอย่างเหมาะสมโดยมีความชื้นต่ำกว่า 50 ppm โปรดดูคำแนะนำโดยละเอียดเกี่ยวกับการอบแห้งเรซิน PET
แผ่น PET แบบอสัณฐานและแบบผลึกแตกต่างกันอย่างไร? แผ่น PET อสัณฐานถูกทำให้เย็นลงอย่างรวดเร็วในช่วงอุณหภูมิการตกผลึก ทำให้ได้วัสดุโปร่งใสและยืดหยุ่น เหมาะสำหรับบรรจุภัณฑ์ที่ขึ้นรูปด้วยความร้อน แผ่น PET แบบผลึกจะถูกทำให้เย็นลงหรืออบอ่อนอย่างช้าๆ ทำให้เกิดวัสดุทึบแสง แข็ง และทนความร้อน ซึ่งใช้สำหรับแผงอุปกรณ์และชิ้นส่วนทางอุตสาหกรรม ความแตกต่างทั้งหมดจะถูกควบคุมโดยอัตราการทำความเย็นในชุดปฏิทิน
สายการอัดรีดแผ่น PET ทำงานเร็วแค่ไหน? ความเร็วของเส้นขึ้นอยู่กับความหนาและความกว้างของแผ่น สำหรับแผ่นหนา 0.3 มม. กว้าง 1,000 มม. ความเร็วทั่วไปคือ 15–30 ม./นาที โดยผลิตได้ 300–600 กก./ชม. สำหรับแผ่น 1.0 มม. ที่ความกว้างเท่ากัน ความเร็วจะลดลงเหลือ 5–10 ม./นาที โดยทั่วไปปัจจัยจำกัดคือความสามารถในการทำความเย็น ม้วนปฏิทินสามารถขจัดความร้อนได้ในปริมาณจำกัดต่อหน่วยเวลาเท่านั้น
สายการผลิตแผ่น PET สามารถใช้วัสดุรีไซเคิลได้หรือไม่? ใช่ และสายการค้าส่วนใหญ่ก็มีเช่นกัน PET รีไซเคิล (rPET) สามารถผสมกับเรซินบริสุทธิ์ หรือใช้ในปริมาณรีไซเคิล 100% โดยมีการเตรียมที่เหมาะสม ต้องอัปเกรดการกรอง อาจต้องขยายเวลาการทำให้แห้ง และต้องตรวจสอบความเสถียรของ IV อย่างใกล้ชิดมากขึ้น สายการผลิตที่ออกแบบมาสำหรับการอัดรีดแผ่น PET รีไซเคิล รวมถึงระบบระบายอากาศและการกรองที่ได้รับการปรับปรุง
อะไรทำให้เกิดตาปลาหรืออนุภาคเจลในแผ่น PET? โดยทั่วไปอนุภาคเจลจะมาจากเศษส่วนที่มีน้ำหนักโมเลกุลสูงกว่าซึ่งไม่กระจายตัวในเรซิน การบดลับที่ปนเปื้อน หรือการย่อยสลายด้วยความร้อนในถัง โซลูชันประกอบด้วยการกรองของเหลวที่ละเอียดยิ่งขึ้น การผสมสกรูอย่างเหมาะสม และลดเวลาการตกค้างในถังโดยรับประกันความเร็วของสกรูและอัตราเอาท์พุตที่เหมาะสม
