A çok katmanlı levha ekstrüzyon hattı, bugün piyasadaki her yüksek bariyerli yemek tepsisinin, farmasötik kabarcıklı ambalajın ve ısıyla şekillendirilmiş kabın arkasındaki temel üretim sistemidir. JWELL olarak, dakikada 25 metrenin üzerindeki hat hızlarında oksijen girişini, katmanlara ayrılmayı veya kalınlık sapmasını karşılayamayan işlemciler için bu ko-ekstrüzyon sistemlerini geliştirmek için yirmi yıl harcadık. Bu kılavuz, ekstruder düzenlemesinden kalıp tasarımı, malzeme bilimi ve satın alma yoluyla mühendisliğin ayrıntılarını vermektedir.
Çok Katmanlı Levha Ekstrüzyon Hattı Nedir?
Çok katmanlı bir levha ekstrüzyon hattı, her biri belirli bir mekanik, optik veya bariyer işlevi gören ayrı katmanlara sahip tek bir levha üretmek için iki veya daha fazla ekstrüderi birleştirir. Co-ekstrüzyon, merkeze pahalı bir oksijen bariyeri yerleştirmenizi ve bunu her iki yüzündeki yapısal kaplamalarla korumanızı sağlar. Hat, ekstrüderleri, bir besleme bloğunu, bir ortak ekstrüzyon kalıbını, bir kalender istifini, kalınlık ölçümünü, kenar düzeltmeyi ve sarmayı içerir. Eriyik indeksleyiciyi bağlantı katmanınız ile bariyer reçinesi arasında uyumsuzluk oluşursa tabakanız termoformerde ayrılacaktır. JWELL bu hatları 300 kg/saat'ten 1.200 kg/saat'e kadar üretim kapasiteleriyle inşa etmektedir. Karar verici faktör katman oranı kontrolüdür.
Co-Ekstrüzyon Mimarisi Nasıl Çalışır?
Çok katmanlı bir levha ekstrüzyon hattının mimarisi, eriyik akışının yakınsaması ve viskozite uyumu etrafında döner. Her ekstruder kendisine tahsis edilen reçineyi eritir ve ölçer. Bu eriyikler ısıtılmış borulardan merkezi bir besleme bloğuna doğru ilerler ve burada kalıba girmeden önce dikey olarak istiflenirler.
Asıl zorluk arayüzey stabilitesidir. İki polimer eriyiği karşılaştığında, düşük viskoziteli malzeme, yüksek viskoziteli malzemeyi kapsüllemek ister. Üç katmanlı bir A/B/A yapısında, PP katmanınızın viskozitesi çekirdeğinize göre çok düşükse, cilt kenarları sararak kesitte 'köpek kemikleri' oluşturur.
Hat kontrol sistemleri, dalgalanmayı ortadan kaldırmak için her ekstrüderde eriyik pompaları kullanır. JWELL'de dişli pompaları kapalı devre basınç geri bildirimiyle entegre ediyoruz çünkü EVOH katmanınızdaki %2'lik bir artış bile tüm makarayı mahvedecek bir bariyer boşluğu yaratabilir. Bu düzeydeki kontrol, ortak ekstrüzyon levha makinesini aynı zemini paylaşan üç bağımsız ekstrüderden ayırır.
Bariyer Katmanı ve Bağlantı Katmanı Mühendisliği
Bariyer katmanı, çoğu alıcının çok katmanlı bir levha ekstrüzyon hattına yatırım yapmasının nedenidir. Gıda ambalajında oksijen iletim hızı (OTR) raf ömrünü belirler. Tek katmanlı bir PP levha 1.500 cc/m²/gün iletebilir. 20 mikrometrelik bir EVOH çekirdeği ekleyin ve 1 cc/m²/gün'ün altına düşersiniz. Yedi günlük yoğurt kabı ile kırk beş günlük yoğurt arasındaki fark budur.
Ancak EVOH poliolefinlere yapışmaz. Higroskopik, kırılgan ve termal olarak hassastır. Bağlama katmanı olmadan iki PP kaplamanın arasına sıkıştırın; tabaka termoformda başarısız olacaktır.
Bağ katmanının devreye girdiği yer burasıdır. Bağ reçineleri, polar bariyer malzemelerini polar olmayan yapısal katmanlara bağlamak üzere tasarlanmış maleik anhidrit aşılı yapıştırıcılardır. Tipik bir beş katmanlı A/B/C/B/A sayfasında PP kaplama, bağlama yapıştırıcısı, EVOH bariyeri, bağlama yapıştırıcısı, PP kaplama bulunur. Bağlantı katmanı genellikle toplam kalınlığın yalnızca %5 ila %10'u kadardır, ancak bu katman olmadan, tabakanız, tapa destekli termoforma çarptığı anda katmanlara ayrışır. Çoğu PP/EVOH kombinasyonu için yan başına %8 ila %12 bağlantı oranının işe yaradığını bulduk.
Besleme Bloğu ve Ko-Ekstrüzyon Kalıp Tasarımı
Besleme bloğu trafik kontrolörüdür. Dahili akış kanalları, her eriyik akışını temiz, paralel arayüzlere sahip tekdüze bir katmana dağıtmalıdır. JWELL, değiştirilebilir eklentilere sahip modüler besleme blokları kullanarak işlemcilerin bloğun tamamını değiştirmeden üç katmanlı konfigürasyonlardan beş katmanlı konfigürasyonlara geçiş yapmasına olanak tanıyor.
Besleme bloğunun içinde kanatlar, eriyik akışlarını son birleşme noktasına kadar ayırır. Birleşme kalıp girişine ne kadar yakın olursa, eriyiklerin birbirine yayılması için o kadar az zaman gerekir. Bariyer uygulamaları için, EVOH gibi hassas reçinelerin termal bozulmasını en aza indirmek amacıyla birleştirme sonrasında kısa kalma süresi sağlayacak şekilde tasarım yapıyoruz.
Ko-ekstrüzyon kalıbının kendisi, katmanlı eriyiği tüm levha genişliği boyunca yayan bir elbise askısı manifoldudur. Kalıp dudak boşluğunun ayarlanması kritik öneme sahiptir. 1.200 mm'lik bir kalıpta 0,05 mm'lik bir değişiklik bile, sonraki ölçümlerin tam olarak düzeltemeyeceği kalınlık sapmasına dönüşür. JWELL kalıpları, profil tarayıcılara bağlı otomatik termal cıvata etkinleştirme özelliğine sahiptir.
Kalıp alanı uzunluğu aynı zamanda katman bütünlüğünü de etkiler. Çok kısa olursa eriyik çıkmadan önce gevşemez. Çok uzun sürerse kesme ısınması EVOH'u bozunma eşiğinin ötesine iter. Standardımız, PP bazlı çok katmanlı yapılar için sıcaklığa duyarlı bariyerler için aşağı doğru ayarlanmış 50:1 arazi-boşluk oranıdır.
Beş Katmanlı Sac Ekstrüzyon Makine Konfigürasyonları
İşlemciler üç katmanın ötesine geçtiklerinde agresif bariyer gereksinimlerini veya geri dönüşüm içeriğini hedefliyorlar. A beş katmanlı levha ekstrüzyon makinesi karmaşıklığı artırır ancak üç katmanlı sistemlerin erişemeyeceği yetenekleri açar.
Süt ürünleri ve değiştirilmiş atmosfer ambalajları için klasik beş katmanlı yapı PP/bağlayıcı/EVOH/bağlayıcı/PP'dir. Ayrıca naylonun delinmeye karşı dayanıklılık kazandırdığı, derin çekmeli et tepsileri için altı katmanlı varyantlar da görüyoruz. Bazı işlemciler, çekirdekte bir yeniden öğütme katmanı, iki yanında işlenmemiş deri ve bağlama katmanları ve ayrıca ince bir EVOH bariyeri ile A/B/C/B/A'yı çalıştırır. Bu, geri dönüştürülmüş malzemeyi ürünün temas yüzeyine maruz bırakmadan kenar kaplamasını kullanmalarına olanak tanır.
Makine açısından bakıldığında, beş katmanlı bir hattın beş ekstrüdere ihtiyacı vardır, eğer biri bölünmüş bir akış yoluyla her iki katmanı birleştiriyorsa dört ekstrüdere ihtiyaç duyar. Temizleme işlemi daha hızlı olduğundan ve çapraz kontaminasyonu önlediğinizden, her reçine için özel ekstruderler kullanmanızı öneririz. Her ekstruderdeki dişli pompalar bu katman sayısında tartışılamaz hale gelir. Kalender silindiri sıcaklığının bölgelere ayrılması da önemlidir; ince bariyer çekirdeklerine sahip beş katmanlı tabakalar düzensiz bir şekilde soğuyarak iç gerilim ve kıvrılma yaratır. Isı profilini dengelemek için diferansiyel rulo sıcaklıklarını ve bazen kızılötesi ön soğutmayı belirliyoruz.
Bariyer Levha Ekstrüzyon Makine Uygulamaları
Bariyer levha ekstrüzyon makineleri, raf ömrü ve ürün korumasının yüksek fiyatlandırmaya tabi olduğu pazarlara hizmet eder. Gıda ambalajları hakimdir: süt kapları, et tepsileri, margarin kapları ve hazır yemek tabanları. Levha oksijeni engellemeli, nemi tutmalı, yağa karşı dayanıklı olmalı ve beyaz gerilim izleri veya bariyer ihlali olmadan agresif ısıl şekillendirmeye dayanmalıdır.
Farmasötik kabarcıklı ambalajlar başka bir yüksek riskli uygulamadır. APET/EVOH veya PVC/PVDC yapıları üreten çok katmanlı bir levha ekstrüzyon hattı, doğrulanmış proses parametreleriyle temiz odaya bitişik koşullarda çalışmalıdır. EVOH'taki herhangi bir iğne deliği toplu bir risktir.
Endüstriyel ve kozmetik uygulamalar artıyor. Yakıt depoları, üflemeli kalıplama parçalarına daha hafif bir alternatif olarak çok katmanlı birlikte ekstrüde edilmiş levha kullanır; bariyer katmanı hidrokarbonun nüfuz etmesini önlerken yapısal kaplamalar darbelere karşı dayanıklıdır. Krem kavanozları ve serum tepsileri, aktif bileşenleri korumak için oksijen bariyerine ve ayrıca tek katmanlı PP'nin elde edemeyeceği parlak estetiğe ihtiyaç duyar. PETG kaplamalı ve EVOH çekirdekli birlikte ekstrüde edilmiş bir tabaka her ikisini de sağlar.
Malzeme Seçimi: PP/PS'den EVOH'a
Çok katmanlı bir levha ekstrüzyon hattı için reçinelerin seçilmesi, bariyer performansı, işlenebilirlik ve maliyet arasındaki bir müzakeredir. Polipropilen yapısal katmanlar için en önemli malzeme olmaya devam ediyor. Ucuzdur, sağlamdır ve ısıyla iyi şekil alır. Ancak PP'nin oksijen bariyeri zayıf olduğundan hassas ürünler için çekirdekte EVOH veya PVDC'ye ihtiyaç duyar.
Polistiren, özellikle de yüksek darbeye dayanıklı kaliteler, sertliği ve basılabilirliği nedeniyle süt ürünleri ve şarküteri kaplarında hala kullanılmaktadır. HIPS/EVOH/HIPS, yoğurt kapakları için yaygın olarak kullanılan üç katmanlı bir yapıdır. PS'nin düşük sıcaklıklarda işlenmesi PP'ye göre daha kolaydır; bu da bariyer katmanınızın termal olarak hassas olması durumunda yardımcı olur.
EVOH, oksijen bariyeri için altın standarttır. Kuraray EVAL ve Nippon Gohsei Soarnol ana tedarikçilerdir. İşin püf noktası nem duyarlılığıdır. %0 bağıl nemdeki kuru EVOH'un OTR'si 0,5 cc·mm/m²·gün·atm'nin altındadır. Yüzde 85 nemde bu oran kat kat artıyor. Bu nedenle EVOH her zaman neme dayanıklı bir cildin içine gömülür. Yüksek nemli pazarlarda, bazen EVOH iç çekirdekli PA6 dış kaplamalarını belirtiriz veya işlemcilere, ısıyla şekillendirmeden önce levhaları iklimlendirilmiş ortamlarda saklamalarını tavsiye ederiz.
Bağlayıcı reçineler bitişik katmanların polaritesine uygun olmalıdır. PP/EVOH için maleik anhidrit aşılı PP işe yarar. PET/EVOH için genellikle etilen bazlı ve epoksi işlevselliğine sahip farklı bir kimyaya ihtiyacınız vardır. Yanlış bağlama reçinesinin kullanılması, yanlış kaynak çubuğunun kullanılmasına benzer: bağlantı, gerilim uygulanana kadar iyi görünür.
Geri dönüştürülmüş içerik, marka sahipleri tarafından giderek daha fazla tercih ediliyor. Kenar kesiminden sanayi sonrası yeniden taşlamanın temassız bir katmana yeniden yerleştirilmesi kolaydır. Tüketici sonrası geri dönüştürülmüş reçine daha zordur çünkü kirlenme ve IV bozunması bağlantı katmanı yapışmasını etkiler. PCR akışlarını nitelendirmek ve bunları estetiğin daha az önemli olduğu çekirdek katmanlara yerleştirmek için işlemcilerle çalışıyoruz.
Co Ekstrüzyon Sac Makinası Alırken Nelere Dikkat Edilmeli?
Bir ortak ekstrüzyon levha makinesi satın almak, tesisinizi on beş yıl veya daha uzun bir süre boyunca bir süreç penceresine kilitler. Metre başına fiyat yanlış ölçümdür. Toplam sahip olma maliyetine, katman kontrol hassasiyetine ve tedarikçinin reçine kombinasyonunuzla ilgili deneyimine bakın.
Katman oranı doğruluğuyla başlayın. Bir üretim çalışması boyunca belgelenmiş sapma verilerini isteyin. İyi bir sistem, her katmanı hedef kalınlığın ±%3'ü dahilinde tutar. Besleme bloğunu inceleyin: modüler mi? Tüm bloğu sökmeden temizlik için akış kanatlarına erişebiliyor musunuz? EVOH ve bağlayıcı reçineler durgun köşelerde bozunur. Ölü noktalara sahip bir besleme bloğu bir bakım kabusudur.
Kalıp tasarımı da aynı derecede önemlidir. İhtiyaçlarınıza göre dudak ayarlama yöntemini, termal cıvata tepki süresini ve maksimum çalışma genişliğini sorun. 1.000 mm'lik bir kalıp satın alırsanız ve daha sonra 1.400 mm'ye genişletmeyi planlıyorsanız, tamamen yeni bir kalıp ve kalender istifine ihtiyacınız olabilir.
Takvim yığınını gözden kaçırmayın. Rulo çapı, malzeme ve sıcaklık kontrolü yüzey parlaklığını ve kalınlık tekdüzeliğini belirler. Bariyer levha için ±1°C'ye kadar bireysel bölge kontrolüne sahip krom kaplı ruloları öneriyoruz. Üstteki iki rulo arasındaki boşluğun mikrometre hassasiyetinde ayarlanması gerekir çünkü bu kıstırma boşluğu son tabaka ölçüsünü tanımlar.
Son olarak eğitim ve dokümantasyon konusunda ısrar edin. Çok katmanlı bir levha ekstrüzyon hattı yalnızca onu çalıştıran operatör kadar iyidir. JWELL, başlatma denetimi, reçete geliştirme ve operatör sertifikasyonunu içeriyor çünkü mürettebatın ekstruder çıktılarını eritme pompası ayar noktalarına göre dengelemeyi asla öğrenmemesi nedeniyle çok fazla hattın düşük performans gösterdiğini gördük.
SSS
Çok katmanlı bir tabakada EVOH için minimum katman kalınlığı nedir?
Çoğu gıda ambalajında 15 ila 25 mikrometre yeterli oksijen bariyeri sağlar. Tiner, ısıyla şekillendirme sırasında küçük delikler oluşması riskini taşır. EVOH neme duyarlı olduğundan, 40 mikrometreden daha kalın olması bariyeri orantısal olarak nadiren iyileştirir.
Geri dönüştürülmüş malzemeyle çok katmanlı bir hat çalıştırabilir miyim?
Evet ama yerleştirme önemlidir. Endüstri sonrası yeniden öğütme, işlenmemiş yüzeyler ve bariyer katmanınızla ürün temasından ayrılan merkezi bir yapısal katmana gidebilir. Tüketici sonrası reçine dikkatli bir kalifikasyon gerektirir.
Bir besleme bloğunun çok manifoldlu bir kalıptan farkı nedir?
Bir besleme bloğu, tek manifoldlu bir kalıba girmeden önce eriyik akışlarını katmanlı bir yığın halinde birleştirir. Çok manifoldlu bir kalıbın yalnızca kalıp dudaklarında birleşen ayrı kanalları vardır. Besleme blokları daha basit ve daha ucuzdur. Çoğu PP/EVOH sayfası için besleme bloğu doğru seçimdir.
Birlikte ekstrüde edilmiş levhada delaminasyona ne sebep olur?
Uyumsuz bağlama reçinesi, yetersiz bağlama tabakası kalınlığı veya ısıyla şekillendirme sırasında aşırı kayma gerilimi. Bağlantı katmanınız doğruysa ve hala başarısızsa, şekillendirmeden önce sayfa sıcaklığını kontrol edin.
Tipik bir çok katmanlı levha ekstrüzyon hattı ne kadar dayanır?
Uygun bakımla mekanik yapı yirmi ila yirmi beş yıl dayanır. Ekstruder varilleri ve vidaları genellikle on ila on beş yıl arasında daha hızlı aşınır. JWELL yükseltilebilir PLC mimarilerini kullanır. Mineral dolgulu PP kullanıyorsanız her sekiz ila on yılda bir vida yenilemeyi planlayın.
