มีประสิทธิภาพ เทคโนโลยีการอัดขึ้นรูปแผ่น เริ่มต้นที่แม่พิมพ์ ซึ่งเป็นส่วนประกอบสุดท้ายในการกำหนดรูปร่าง โดยโพลีเมอร์ที่หลอมละลายจะเปลี่ยนเป็นแผ่นใยที่เรียบและต่อเนื่อง การออกแบบแม่พิมพ์อัดขึ้นรูปแผ่นจะกำหนดว่ารางนั้นออกมาด้วยความหนาสม่ำเสมอ ขอบเรียบ และคุณภาพพื้นผิวที่สม่ำเสมอ หรือด้วยแถบเกจ ขอบเม็ดบีด และเครื่องหมายการไหลที่ทำให้เกิดปัญหาในการประมวลผลขั้นปลายน้ำ
เรขาคณิตของท่อร่วมโค้ตและการกระจายการไหล
ท่อร่วมไม้แขวนเสื้อได้ชื่อมาจากช่องไหลสามเหลี่ยมที่โดดเด่นซึ่งมีลักษณะคล้ายกับไม้แขวนเสื้อที่ห้อยกลับหัว พอลิเมอร์หลอมละลายจะเข้าสู่ทางเข้าตรงกลางและแยกออกเป็นสองเส้นทางการไหลแบบสมมาตรซึ่งแยกออกไปทางขอบแม่พิมพ์ คุณลักษณะที่สำคัญอยู่ที่หน้าตัดที่ค่อยๆ เรียวลง: ความลึกของช่องสัญญาณลดลงจากศูนย์กลางไปยังแต่ละขอบ ในขณะที่ความยาวเส้นทางการไหลโดยรวมเพิ่มขึ้น รูปทรงนี้จะชดเชยความแตกต่างของแรงดันระหว่างทางเดินตรงกลางที่สั้นกว่าและทางเดินขอบที่ยาวกว่า เพื่อให้มั่นใจว่าของเหลวจะไปถึงขอบแม่พิมพ์พร้อมกันตลอดความกว้างทั้งหมด
ความแม่นยำในการกระจายการไหลในการออกแบบไม้แขวนเสื้อขึ้นอยู่กับมุมของท่อร่วม อัตราความเรียวของความลึกของช่อง และความสัมพันธ์ระหว่างความยาวของพรีแลนด์และความโค้งของท่อร่วม การจำลองพลศาสตร์ของไหลเชิงคำนวณ (CFD) ได้เข้ามาแทนที่การทดลองและข้อผิดพลาดเชิงประจักษ์เป็นส่วนใหญ่ในการปรับพารามิเตอร์เหล่านี้ให้เหมาะสม ขณะนี้วิศวกรจำลองพฤติกรรมที่ไม่ใช่แบบนิวตันของเกรดโพลีเมอร์เฉพาะ รวมถึงคุณลักษณะการเฉือนบางและความหนืดที่ขึ้นกับอุณหภูมิ เพื่อคาดการณ์โปรไฟล์ความเร็วและการกระจายเวลาที่อยู่อาศัยก่อนที่จะตัดเหล็กใดๆ
ไม้แขวนเสื้อดีไซน์โดดเด่นด้วยโพลีเมอร์ซึ่งมีความไวต่อความหนืดปานกลางต่ออัตราเฉือน สำหรับวัสดุ เช่น โพลีสไตรีน ABS และ PETG ลักษณะการไหลที่คาดการณ์ได้ช่วยให้รูปทรงของท่อร่วมสามารถรักษาเอาต์พุตที่สม่ำเสมอโดยมีการปรับจากภายนอกน้อยที่สุด อย่างไรก็ตาม เมื่อแปรรูปวัสดุที่มีการเปลี่ยนแปลงความหนืดอย่างมาก เช่น สารเติมหรือเกรดที่มีการตัดเฉือนสูง แม้แต่ท่อร่วมไม้แขวนเสื้อที่ออกแบบมาอย่างดีก็อาจต้องมีการปรับสมดุลการไหลเพิ่มเติม
การกำหนดค่า T-Die: ความเรียบง่ายและการแลกเปลี่ยน
T-die ป้อนโพลีเมอร์ผ่านช่องท่อร่วมตรงที่ตั้งฉากกับทิศทางทางออก ของเหลวที่ละลายเข้ามาจากปลายด้านหนึ่ง (หรือบางครั้งจากศูนย์กลาง) และต้องเดินทางในระยะทางที่แตกต่างกันเพื่อไปให้ถึงแต่ละจุดตามความกว้างของแม่พิมพ์ เนื่องจากแรงดันตกคร่อมไม่สม่ำเสมอโดยธรรมชาติ — สูงสุดใกล้กับทางเข้า และต่ำสุดที่ปลายสุด — T-dies อาศัยแถบควบคุมที่ออกแบบมาอย่างระมัดระวังและขอบที่ปรับได้เพื่อชดเชยความไม่สมดุลของการไหล
โครงสร้างแบบ T-die ช่วยให้การผลิตง่ายขึ้นและทำความสะอาดง่ายกว่าเมื่อเทียบกับแบบไม้แขวนเสื้อ ช่องท่อร่วมตรงสามารถกลึงและขัดเงาได้โดยใช้การดำเนินการน้อยลง ซึ่งช่วยลดต้นทุนการผลิต สำหรับการใช้งานที่มีความกว้างแคบ โดยทั่วไปจะต่ำกว่า 1,000 มม. ความแตกต่างของแรงดันทั่วทั้งท่อร่วมยังคงสามารถจัดการได้ และแท่งควบคุมที่ได้รับการปรับแต่งอย่างดีจะทำให้ได้ความหนาที่สม่ำเสมอที่ยอมรับได้ โดยที่ผู้ปฏิบัติงานไม่ต้องดำเนินการใดๆ มากเกินไป
ข้อจำกัดหลักเกิดขึ้นเมื่อมีความกว้างในการผลิตที่กว้างขึ้น เมื่อความกว้างของแม่พิมพ์เพิ่มขึ้นเกิน 1,000 มม. ความแตกต่างของแรงดันระหว่างทางเข้าและปลายจะเด่นชัดมากขึ้น ส่งผลให้ต้องปรับแถบตัวจำกัดให้มากขึ้น และทำให้หน้าต่างการประมวลผลแคบลง T-dies ยังแสดงระยะเวลาการคงตัวที่ปลายสุดของท่อร่วมไอดีนานขึ้น ซึ่งสามารถสร้างความกังวลเรื่องการย่อยสลายเนื่องจากความร้อนสำหรับวัสดุที่ไวต่อความร้อน เช่น PVC หรือโพลีเมอร์ที่ย่อยสลายได้ทางชีวภาพ
แถบจำกัดและกลไกการปรับ Die Lip
ไม่ว่าท่อร่วมจะเป็นประเภทใด การปรับการไหลออกอย่างละเอียดต้องใช้ระบบการปรับเสริมสองระบบ ได้แก่ แถบจำกัดภายในและขอบดายภายนอก
แถบจำกัดอยู่ภายในตัวแม่พิมพ์ ซึ่งอยู่เหนือส่วนพื้นดินสุดท้าย มันสร้างช่องว่างที่ปรับได้ซึ่งจำกัดการไหลในบริเวณที่การส่งโพลีเมอร์ส่วนเกินจะทำให้ความหนาเฉพาะจุดเพิ่มขึ้น ผู้ปฏิบัติงานปรับแถบควบคุมโดยใช้ชุดสลักเกลียวที่เว้นระยะห่างตามความกว้างของแม่พิมพ์ โดยทั่วไปจะอยู่ที่ระยะห่าง 30-0 มม. การเลื่อนแถบเข้าใกล้พื้นผิวตรงข้ามจะเพิ่มความต้านทานการไหลในพื้นที่ และลดเอาต์พุตที่ตำแหน่งนั้น การปรับแถบจำกัดส่งผลต่อรูปแบบการกระจายการไหลภายในโดยไม่ต้องปรับเปลี่ยนพื้นผิวแผ่นสุดท้ายโดยตรง
การปรับช่องว่างของแม่พิมพ์ ที่ขอบแม่พิมพ์ทำงานบนหลักการที่แตกต่างออกไป ขอบที่ยืดหยุ่น — แถบเหล็กบางๆ ตามแนวขอบทางออก — โค้งงอเข้าหรือออกด้านนอกภายใต้แรงจากสลักเกลียวปรับหรือตัวกระตุ้นความร้อน การปรับขอบปากจะเปลี่ยนช่องว่างทางกายภาพที่โพลีเมอร์ออกมาโดยตรง ทำให้เป็นเครื่องมือที่ตอบสนองได้ดีที่สุดสำหรับการแก้ไขการเบี่ยงเบนของความหนาเฉพาะจุดระหว่างการผลิต
แม่พิมพ์การผลิตสมัยใหม่มักจะรวมทั้งสองระบบเข้าด้วยกัน: แถบควบคุมจะจัดการกับสมดุลการไหลหยาบในระหว่างการตั้งค่าสายการผลิต ในขณะที่ลิ้นแบบยืดหยุ่นให้การแก้ไขความหนาแบบเรียลไทม์ วิธีการแบบเป็นชั้นนี้จะช่วยลดช่วงการปรับรวมที่ต้องการจากระบบใดระบบหนึ่ง ยืดอายุการใช้งานและปรับปรุงความละเอียดในการปรับ
ข้อควรพิจารณาในการออกแบบช่องทางการไหลสำหรับโพลีเมอร์เฉพาะ
รีโอโลยีของโพลีเมอร์มีอิทธิพลพื้นฐานต่อประสิทธิภาพของแม่พิมพ์ ท่อร่วมที่ปรับให้เหมาะสมสำหรับวัสดุที่มีความหนืดต่ำ เช่น โพลีโพรพีลีน จะสร้างการเปลี่ยนแปลงความหนาอย่างมีนัยสำคัญ หากเปลี่ยนไปใช้คอมพาวนด์ ABS ที่มีความหนืดสูงโดยไม่มีการออกแบบใหม่ พารามิเตอร์ของวัสดุที่สำคัญ ได้แก่ ดัชนีกฎกำลัง พลังงานกระตุ้นสำหรับการขึ้นต่อระหว่างความหนืดและอุณหภูมิ และพฤติกรรมความหนืดส่วนขยาย
ความไม่เสถียรของการไหลแบบหลอมเหลว รวมถึงหนังฉลาม การหลอมละลาย และการสั่นพ้อง มักเกิดขึ้นที่หรือใกล้กับทางออกของแม่พิมพ์ ข้อบกพร่องเหล่านี้มีความสัมพันธ์กับความสัมพันธ์ระหว่างความเค้นเฉือนของผนังที่พื้นที่แม่พิมพ์และเกณฑ์ความเค้นวิกฤติของโพลีเมอร์ การเพิ่มความยาวของผืนดินจะช่วยลดหน่วยความจำยืดหยุ่นที่เก็บไว้ในส่วนที่ละลาย ซึ่งสามารถยับยั้งหนังฉลามได้ แต่ต้องแลกกับแรงดันตกที่สูงกว่า และความเสื่อมโทรมจากความร้อนที่อาจเกิดขึ้นจากระยะเวลาที่อยู่อาศัยที่ยาวนานขึ้น
ระบบ การอัดรีดแผ่นปั๊มหลอม ที่ติดตั้งระหว่างเครื่องอัดรีดและแม่พิมพ์ให้แรงดันขาเข้าที่มั่นคง ซึ่งแยกประสิทธิภาพของแม่พิมพ์ออกจากความผันผวนของความเร็วของสกรู ความคงตัวของแรงดันนี้ช่วยให้แม่พิมพ์ทำงานภายในระบบการไหลที่ออกแบบไว้ ซึ่งช่วยลดความถี่และขนาดของการแก้ไขความหนาที่จำเป็นในระหว่างการผลิตในสภาวะคงตัว
ประสิทธิภาพของแม่พิมพ์จะกำหนดความสม่ำเสมอของความหนาของแผ่นและคุณภาพของขอบโดยตรงตลอดความกว้างการผลิตทั้งหมด JWELL ออกแบบแม่พิมพ์การอัดขึ้นรูปแผ่นโดยใช้ซอฟต์แวร์จำลองช่องทางการไหลที่เป็นกรรมสิทธิ์ โดยปรับรูปทรงท่อร่วมให้เหมาะสมสำหรับโปรไฟล์ความหนืดเฉพาะของโพลีเมอร์แต่ละตัว วิธีการนี้จะสร้างแม่พิมพ์ที่มีความแปรผันของความหนาภายใน ±2% ตลอดความกว้างสูงสุด 2,500 มม. ซึ่งช่วยลดเวลาในการปรับแบบแมนนวลที่ผู้ปฏิบัติงานมักใช้ระหว่างการเริ่มต้นและการเปลี่ยนวัสดุ
ตัวแม่พิมพ์ต้องการวัสดุที่ต้านทานการเสียรูปภายใต้อุณหภูมิการทำงานต่อเนื่องที่ 200—00°C และแรงดันภายในสูงถึง 200—00 บาร์ เหล็กกล้าเครื่องมือหลอม เช่น P20 หรือ H13 ให้ความแข็ง การนำความร้อน และความสามารถในการขึ้นรูปที่จำเป็น การรักษาพื้นผิว —รวมถึงการไนไตรด์ การชุบโครเมียม และการเคลือบนิกเกิลโบรอน—ช่วยลดแรงเสียดทาน ป้องกันการยึดเกาะของโพลีเมอร์ และยืดอายุการใช้งานเมื่อแปรรูปสารประกอบที่มีสารกัดกร่อน
พื้นผิวการไหลภายในต้องการการตกแต่งระดับกระจก ความหยาบของพื้นผิวที่ต่ำกว่า Ra 0.2 μm ช่วยลดการรบกวนในการไหลให้เหลือน้อยที่สุด และป้องกันการค้างของโพลีเมอร์ที่นำไปสู่จุดการย่อยสลาย ข้อกำหนดในการขัดเงามีความสำคัญมากยิ่งขึ้นสำหรับการผลิตแผ่นเกรดออพติคัล ซึ่งความไม่สมบูรณ์ของพื้นผิวในแม่พิมพ์จะแปลโดยตรงเป็นข้อบกพร่องที่มองเห็นได้ในผลิตภัณฑ์ขั้นสุดท้าย
คำถามที่พบบ่อย
อะไรคือความแตกต่างที่สำคัญระหว่างแม่พิมพ์ไม้แขวนเสื้อและแม่พิมพ์แบบ T?
แม่พิมพ์ไม้แขวนเสื้อใช้ท่อร่วมสามเหลี่ยมเรียวซึ่งปรับความยาวและแรงกดดันของเส้นทางการไหลให้เท่ากันตลอดความกว้างของแม่พิมพ์ T-die ใช้ท่อร่วมตรงที่ตั้งฉากกับทางออก ทำให้เกิดความแตกต่างของแรงดันโดยธรรมชาติซึ่งจำเป็นต้องมีการชดเชยแท่งจำกัด
สามารถสร้างแม่พิมพ์ไม้แขวนเสื้อได้กว้างแค่ไหน?
แม่พิมพ์ไม้แขวนเสื้อได้รับการผลิตเป็นประจำสำหรับความกว้างสูงสุด 3,500 มม. สำหรับแผ่นบรรจุภัณฑ์แบบบาง และการออกแบบที่กำหนดเองได้ถูกสร้างขึ้นเกิน 5,000 มม. สำหรับการใช้งานเฉพาะทาง ประสิทธิภาพที่ความกว้างสูงสุดขึ้นอยู่กับรีโอโลยีของโพลีเมอร์และความแม่นยำของการปรับท่อร่วมแบบ CFD ให้เหมาะสม
อะไรทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลงความหนาที่ขอบแม่พิมพ์?
ขอบเม็ดมีด — ความหนาเฉพาะจุดเพิ่มขึ้นใกล้กับขอบแผ่น — เป็นผลมาจากการไม่มีข้อจำกัดการไหลที่ปลายแม่พิมพ์ แรงดันหลอมเหลวลดลงใกล้ขอบ ส่งผลให้การไหลช้าลงและบวมเล็กน้อย หมุดที่ขอบ การทำโปรไฟล์แบบปาก และโซนการให้ความร้อนที่ขอบโดยเฉพาะเป็นวิธีแก้ปัญหาทั่วไป
ควรขัดพื้นผิวแม่พิมพ์ใหม่บ่อยแค่ไหน?
ระยะเวลาในการขัดใหม่ขึ้นอยู่กับความเสียดสีของวัสดุที่ผ่านกระบวนการ โพลีเมอร์สินค้าโภคภัณฑ์ที่ยังไม่ได้เติมอาจใช้เวลา 12-8 เดือนระหว่างการขัดใหม่ ในขณะที่สารประกอบใยแก้วหรือแร่อาจต้องมีการฟื้นฟูพื้นผิวทุกๆ 3 เดือน
