А Машина для екструзії листів CPET є основою будь-якого заводу, що виробляє кристалізовані ПЕТ-лотки для пакування готової їжі. На відміну від стандартних ліній аморфного ПЕТ, це обладнання має здійснювати контрольовану кристалізацію на лінії, щоб готовий лист витримував температури до 220 градусів за Цельсієм у звичайних і мікрохвильових печах. Ми в JWELL витратили понад два десятиліття на створення та модернізацію цих ліній для переробників харчової упаковки в більш ніж тридцяти країнах. У цьому посібнику розповідається про те, що має значення при визначенні та введенні в експлуатацію лінії для виробництва деко для духовки.
Що таке машина для екструзії листів CPET?
Машина для екструзії листів CPET бере ПЕТ-смолу — як правило, чисту чи перероблену пляшкову крихту з властивою в’язкістю приблизно від 0,80 до 0,84 дл/г — розплавляє її, формує плоский лист, а потім термічно обробляє цей лист, щоб полімерні ланцюги перебудувалися в кристалічну структуру. Мета кристалічності становить від 30 до 45 відсотків. Нижче деко деформується в духовці. Над ним лист стає крихким і розбивається під час термоформування.
Передня частина лінії кардинально не відрізняється від стандартної машини для екструзії листів ПЕТ. У вас все ще є сушильний бункер, одношнековий або двошнековий екструдер, Т-подібна матриця, тривалковий каландр і мотальний пристрій. Лінію CPET відрізняє все після каландра: кристалізаційна піч, секція темперування та жорстке температурне зонування, яке проштовхує полімер до склування, не даючи йому знову розплавитися чи деформуватися.
Якщо ви прооперували a машина для екструзії листів термоформування перед тим, як крива навчання є керованою. Дисципліна живе в тепловому профілі, а не в механічній установці.
Чому для кристалізованого ПЕТ потрібна спеціальна лінія
Аморфний лист ПЕТ — прозорий тип, який використовується для контейнерів-розкладачок — розм’якшується приблизно за 70 градусів за Цельсієм. Поставте в піч, і воно розвалиться. Кристалізований ПЕТ фіксує ланцюги на місці, підвищуючи робочу температуру приблизно до 200-220 градусів. Це різниця між підносом, який розтанув у лазанью клієнта, і тим, що виходить чистим.
Ви не можете досягти такої кристалічності, просто пропускаючи звичайний ПЕТ-лист через більш гарячу піч. Швидкість кристалізації ПЕТ повільна при кімнатній температурі і досягає піку у вузькому вікні між 140 і 190 градусами. Проходьте через це вікно занадто швидко, і кристалічність залишається низькою. Затримайтеся надто довго, і аркуш прилипне до валиків або помутніє. Спеціально створена лінія контролює час перебування в цьому вікні з точністю до кількох секунд.
Перероблений вміст додає ще одну складку. rPET кристалізується швидше, ніж первинна смола, оскільки залишкові олігомери діють як центри зародження. Лінійка, налаштована на 100-відсотковий первинний чіп, надмірно кристалізується, коли ви перемикаєтеся на суміш 50/50. Лінії JWELL включають регульовані параметри зон печі та співвідношення швидкості стрічки, щоб оператори могли змінювати рецепти без зміни обладнання.
Основні компоненти машини для екструзії листів CPET
Розбиття лінії на функціональні блоки:
Система сушіння смоли. ПЕТ гігроскопічний. Волога вище 50 ppm викликає гідролітичну деградацію під час екструзії, яка падає IV і вбиває механічну міцність. JWELL поєднує осушувальну бункерну сушарку із замкнутим контуром повітря, утримуючи смолу при температурі від 150 до 170 градусів протягом чотирьох-шести годин. Точка роси повинна бути нижче мінус 40 градусів.
Екструдер. Більшість ліній CPET використовують одношнековий екструдер із співвідношенням L/D 30:1 або 33:1. Дозуюча секція з низьким зсувом дозволяє уникнути перегріву розплаву, тоді як зона змішування гомогенізує кольорову маткову суміш або зародкову речовину. Варіанти з подвійним гвинтом справляються із важким повторним подрібненням або поточним компаундуванням, але коштують дорожче та їх важче термічно збалансувати.
Т-подібний та тривалковий каландр. Проміжок кромки матриці встановлює розмір листа. Для 600-мікронного дека, придатного для випічки, ви зазвичай екструдуєте на 650–700 мікрон, щоб врахувати розтягнення під час термоформування. Каландрові валки працюють при температурі від 40 до 60 градусів — навмисне охолодження — тому лист виходить аморфним і прозорим. Кристалізація настає пізніше.
Піч кристалізації. Це серце лінії. Лист проходить через багатозонну інфрачервону піч або піч з гарячим повітрям, піднімаючись через вікно кристалізації від 140 до 190 градусів. Швидкість стрічки та температура зони є двома змінними, які оператори налаштовують найбільше. Печі JWELL використовують незалежно контрольовані верхній і нижній нагрівачі, тому лист кристалізується рівномірно без скручування.
Загартування і намотування. Після печі лист гарячий, потемнілий, напівтвердий. Загартовувальний ролик повертає його до робочої температури, а намотувач розкочує його на серцевини для установки термоформування.
Нуклеуючі агенти та кінетика кристалізації
Залишений сам по собі, ПЕТ повільно кристалізується. Зародишеутворювач прискорює процес, надаючи полімерним ланцюгам поверхню для організації. Звичайні варіанти включають бензоат натрію, тальк і запатентовані маткові суміші на основі іономеру, дозовані від 0,2 до 1,0 відсотка.
Компроміс — чіткість проти швидкості. Більша кількість зародків-агентів означає швидшу кристалізацію та більшу продуктивність печі, але це також збільшує помутніння. Для чорних лотків — домінуючого кольору в упаковці готової їжі — серпанок не має значення. Для бурштинових або білих лотків, призначених для роздрібної торгівлі преміум-класу, вам може знадобитися скоротити завантаження зародкоутворювача та сповільнити лінію.
Вологість навколишнього середовища, варіації партії смоли та співвідношення суміші rPET змінюють криву кристалізації протягом року. Потужна лінія дає операторам достатньо широке вікно печі, щоб компенсувати це без зупинки виробництва.
Можливість подвійного випікання означає, що готовий деко можна використовувати як у мікрохвильовій, так і в звичайній термічній печі. Стійкість до мікрохвиль — це стабільність розмірів під дією пари та тепла поверхні. Стійкість до звичайної духовки складніша — примусове повітря при 200 градусах плюс радіаційне тепло.
Кристалічність сама по собі не гарантує продуктивність у подвійній печі. Товщина стінки, геометрія лотка та градієнти кристалічності відіграють важливу роль. Лист, кристалізований лише на поверхні, розшаровується або деформується, коли серцевина розм’якшується.
Керівництво процесом JWELL — розроблене за допомогою сотень лінійних випробувань — спрямоване на рівномірну кристалічність по всій товщині. Піч повинна нагріти лист з обох боків із однаковою швидкістю, з часом перебування, достатнім для того, щоб теплова дифузія досягла серцевини. На аркуші товщиною 700 мікрон дифузія займає приблизно від 8 до 12 секунд у зоні піку.
Пропускна здатність, ширина аркуша та інтеграція вниз за течією
Більшість покупців задають один і той же перший питання: скільки кілограмів на годину? Відповідь залежить від ширини листа, товщини та цільової кристалічності.
Лінія JWELL середнього класу з матрицею 1200 мм зазвичай працює зі швидкістю від 500 до 700 кг/год на чорному CPET товщиною 600-800 мікрон. Ширші лінії — від 1500 до 1800 мм — вимагають від 900 до 1200 кг/год, але вимагають більшої площі, більшої потужності сушіння та ширшої духовки.
Ширина листа визначається термоформувальником, а не екструдером. Якщо ваш наступний термоформувальник працює з листом шириною 730 мм, немає сенсу купувати лінію 1500 мм і обрізати краї. Обрізний брухт на CPET важче переробляти на лінії, оскільки кристалічність повторного подрібнення відрізняється від первинної стружки.
А Машина для екструзії аркушів харчової упаковки також має бути чітко інтегрована з вбудованим термоформуванням. Деякі конвертери екструдують і термоформують на одній безперервній лінії; інші відвантажують валки на окремий завод. Безперервний підхід економить енергію, але вимагає суворішої дисципліни — вимірювальна смуга стає лотком для відмов через 30 секунд.
Поширені дефекти та способи їх запобігання
Керлінг. Лист піднімається з духової стрічки або згортається в трубочку. Причина: нерівномірний нагрів зверху вниз. Виправлення: збалансуйте задані значення нагрівача та перевірте, чи не заблоковано сопло чи несправний ІЧ-елемент.
Серпанок або білий наліт. Причина: надмірна кристалізація або надлишкова кількість зародків-агента. Виправлення: зменшіть час перебування в печі або зменшіть дозу на 0,1-0,2 відсотка.
Варіація калібру. Причина: зміщення кромки матриці або непостійна подача повторного подрібнення. Виправлення: повторно вирівняйте матрицю та стабілізуйте коефіцієнт повторного подрібнення.
Бульбашки або сріблясті смуги. Причина: вологість смоли або потрапляння повітря. Виправлення: перевірте точку роси, час висихання та продуктивність вентиляційного отвору. Зміщення точки роси від мінус 45 до мінус 30 градусів з’явиться у вигляді бульбашок протягом години.
Планування інвестицій і рентабельність інвестицій для виробників лотків
Повна лінійка машин для екструзії листів CPET — сушка, екструзія, матриця, каландр, піч для кристалізації, загартування, намотування — зазвичай коштує від 1,2 до 2,8 млн доларів США залежно від ширини, пропускної здатності та рівня автоматизації. Додайте від 15 до 20 відсотків на монтаж і налагодження.
Окупність залежить від трьох цифр: вартості смоли, часу безвідмовної роботи лінії та ціни продажу за кілограм готового лотка. Чорні лотки з CPET продаються дорожче, ніж розкладачки з аморфного PET через продуктивність, яку можна використовувати в печі. Переробники, що працюють на одній лінії зі швидкістю 700 кг/год і безвідмовною роботою 85 відсотків у три зміни, виробляють приблизно 4900 тонн аркушів на рік. Порівняно з типовою валовою маржею від 15 до 25 відсотків готових лотків, більшість ліній окупається через 18-36 місяців.
Покупці втрачають гроші не на ціні машини. Це пов’язано з незапланованими простоями через несправності елементів печі, зміну калібру, що змушує обрізати, і відходи смоли під час зміни рецепту. JWELL вирішує це за допомогою сегментованого керування духовкою, автоматичного сканування калібру та бібліотеки рецептів, яка дозволяє операторам перемикатися між чорними, бурштиновими та продуктами із суміші rPET протягом 20 хвилин.
Коли кристалічність дрейфує, вам потрібен інженер, який може читати термограму DSC, а не просто механік. JWELL підтримує кожну лінію завдяки дистанційній підтримці процесу та інженерам із введення в експлуатацію на місці, які розуміються на виробництві харчової упаковки.
FAQ
Чи можу я запускати CPET і аморфний PET на одній лінії?
Так, із застереженнями. Ви пропускаєте кристалізаційну піч для аморфного листа та регулюєте температуру каландра вгору. Лінія повинна бути спроектована з обхідним конвеєром печі з самого початку. Переоснащення одного пізніше коштує дорого.
Якою повинна бути характерна в'язкість смоли?
Прагніть до 0,80–0,84 дл/г для первинного чіпу. Нижче 0,78 лотки втрачають міцність при падінні. Сушіння та екструзія впаде на 0,02-0,04, тому починайте з верхньої межі діапазону.
Скільки rPET я можу використовувати?
Більшість клієнтів JWELL використовують від 30 до 50 відсотків rPET в основному шарі конструкції A/B/A. Понад 70 відсотків ви можете побачити швидшу кристалізацію та крихкість. Перевірте кожне джерело rPET перед повною зміною.
Яка типова довжина духовки?
Для листа товщиною 600 мікрон при 500 кг/год розраховуйте на 6-9-метрову кристалізаційну піч. Більша пропускна здатність або більш товстий лист вимагає від 10 до 14 метрів.
Чи потрібна мені чиста кімната?
Стандартною практикою є не повна чиста кімната, а зона контрольованого забруднення навколо матриці та каландра. Лотки CPET контактують з їжею, а чорна простирадло приховує сторонні частинки. JWELL пропонує як опцію корпуси матриць із надлишковим тиском.
Скільки часу займає введення в експлуатацію?
Від першого розігріву до першого придатного для продажу аркуша, як правило, від чотирьох до восьми тижнів. Розробка рецептури кристалізації є найдовшою фазою — принаймні два тижні на кожну основну марку продукту.
