Розуміння того, як працює екструзія листів ПЕТ, має важливе значення для виробників, які виробляють високоякісні поліефірні листи для термоформування, пакування та промислового застосування. Цей процес екструзії листів ПЕТ перетворює поліетилентерефталатну смолу в однорідні плоскі листи за допомогою безперервної термічної та механічної операції. Повна машина для екструзії ПЕТ об’єднує функції сушіння, плавлення, формування та намотування в одну синхронізовану виробничу лінію. Оцінка інженерів і команд із закупівель Конфігурація машини для екструзії листів повинна охоплювати кожен етап, щоб оптимізувати якість виходу та ефективність роботи.
Як працює екструзія листів ПЕТ: повний процес
Послідовність виробництва ПЕТ-листів відповідає суворому термічному та механічному робочому процесу. Кожен етап безпосередньо впливає на прозорість листа, однорідність товщини та механічні властивості.
Підготовка та сушіння сировини
ПЕТ смола дуже гігроскопічна. Вміст вологи, що перевищує 0,02%, викликає гідролітичну деградацію під час плавлення, зменшення молекулярної маси та утворення бульбашок або срібних смуг. Спеціальна система сушіння знижує рівень вологи до рівня нижче 50 частин на мільйон перед тим, як смола потрапляє в екструдер.
Типові параметри сушіння включають:
Температура сушіння: від 160°C до 180°C
Точка роси: від -40°C до -50°C (бажано досягати за допомогою адсорбційного осушувача)
Час висихання: від 4 до 6 годин залежно від розміру частинок смоли та початкової вологості
Швидкість повітряного потоку: достатня для рівномірного псевдозрідження шару смоли
Значення первинної ПЕТ-гранули IV (характерна в’язкість) зазвичай коливається від 0,76 до 0,84 дл/г. Правильне сушіння зберігає це значення IV, підтримуючи в’язкість розплаву в межах вікна обробки та запобігаючи крихкості листа.
Плавлення та екструзія
Висушена ПЕТ смола подається в одношнековий екструдер через гравіметричний або об’ємний дозатор. Геометрія шнека повинна відповідати вузькому діапазону обробки та чутливості поліестеру до зсуву.
Основні характеристики екструдера:
Співвідношення L/D гвинта: від 30:1 до 33:1
Ступінь стиснення: від 2,5:1 до 3,5:1
Конструкція бар’єрного шнека з секцією змішування Maddock для однорідного розплаву
Профіль температури стовбура: від 270°C (зона подачі) до 290°C (зона вимірювання)
Коли смола рухається вздовж обертового шнека, кондуктивне та зсувне нагрівання підвищують температуру, поки полімер не досягне повністю розплавленого стану. Тиск розплаву на кінці шнека зазвичай становить від 150 до 250 бар і контролюється датчиком тиску, щоб запобігти перевантаженню та забезпечити стабільну пропускну здатність.
Розплавлений ПЕТ виходить з екструдера через пристрій зміни сита та насос для розплаву, а потім надходить у Т-подібну матрицю для вішалок. Т-образна матриця розподіляє полімер по всій ширині листа з рівномірною швидкістю та температурою. Болти регулювання кромки матриці дозволяють точно регулювати профіль товщини листа по полотну.
Безпосередньо під матрицею розплавлений лист проходить між полірованими каландровими валками — як правило, тривалковим вертикальним або похилим штабелем. Температура валків визначає якість поверхні та кристалічність:
Верхній валик (полірування): від 30°C до 60°C для виробництва аморфного листового ПЕТ
Середній рулон: від 20°C до 50°C
Нижній рулон: від 15°C до 40°C
Охолоджені валки швидко гартують матеріал, заморожуючи полімер в аморфному стані. Цей етап має вирішальне значення для застосувань, які вимагають високої прозорості та здатності до термоформування, таких як лотки для харчових продуктів і блістерні упаковки.
Контроль товщини та намотування
Після охолодження бета- або інфрачервоний товщиномір сканує лист від краю до краю. Система керування в режимі реального часу регулює болти T-матриці або зазор між роликами каландра, щоб підтримувати допуск по товщині — як правило — % для стандартних марок і — % для оптичних марок.
Потім безперервний лист проходить через блок обрізки, який обрізає полотно до кінцевої ширини. Обрізка країв повертається до горловини подачі екструдера для повторної обробки. Нарешті, намотувальна машина з контрольованим натягом намотує лист на серцевину. Натяг намотування має залишатися постійним, щоб запобігти витягуванню або зморшкам, особливо з тонким ПЕТ менше 0,3 мм.
Основні характеристики машини для екструзії листів ПЕТ
Для отримання додаткової інформації на цю тему див Машина для екструзії листів Pet.
Конфігурація сучасної екструзійної лінії залежить від продуктивності, ширини аркуша та вимог до кінцевого використання. Кілька підсистем відрізняють спеціальний екструдер ПЕТ від загального обладнання для екструзії пластику.
Система осушення та осушення
Автономний осушувач із шарами осушувача на молекулярних ситах забезпечує наднизькі точки роси, необхідні для обробки ПЕТ. Двобаштові конструкції дозволяють безперервно працювати з автоматичними циклами регенерації. Бункер-сушарка встановлюється безпосередньо над горловиною подачі екструдера, щоб мінімізувати зворотне поглинання вологи під час транспортування.
Деякі високопродуктивні лінії включають сушіння азотом із замкнутим циклом для партій смоли з граничним вмістом вологи або під час обробки пляшкового ПЕТ з високим вмістом IV.
Конструкція шнека для переробки ПЕТ
Профіль шнека екструдера повинен збалансувати ефективність плавлення з мінімальним нагріванням зсуву. ПЕТ швидко руйнується, якщо піддаватися надмірному зсуву або тривалому перебуванню при підвищених температурах. Характеристики типового оптимізованого для ПЕТ гвинта:
Секція подачі з глибокими прольотами для високого споживання порошку або гранул
Перехідна ділянка з поступовим зменшенням глибини русла
Бар'єрний політ для розділення розплавленого та нерозплавленого полімеру
Секція змішування для термічної та в'язкої гомогенізації
Ділянка вимірювання з неглибокими прольотами для створення тиску
Швидкість шнека зазвичай становить від 60 до 120 об/хв, залежно від діаметра та цільової пропускної здатності.
Зони контролю температури
Машина для екструзії листів ПЕТ вимагає точного контролю температури в барабані в п’яти-семи незалежних зонах. ПІД-регулятори з керамічними стрічковими нагрівачами та охолоджуючими повітродувками з литого алюмінію підтримують задані значення в межах —掳C. Т-подібна матриця також має кілька зон нагріву — іноді 20 або більше по всьому колектору — для компенсації втрати тепла на краях і запобігання змінам поперечної товщини.
Температура розплаву на виході з матриці зазвичай становить від 275°C до 285°C. Перевищення температури 300°C загрожує утворенням ацетальдегіду та пожовтінням, тоді як температура нижче 270°C призводить до утворення нерозплавлених частинок і поганої якості поверхні.
Аморфний проти кристалічного ПЕТ в екструзії
ПЕТ може існувати у двох домінуючих твердих станах залежно від термічної історії під час процесу екструзії. Розуміння відмінностей керує конфігурацією екструзійної лінії та вибором температури валків.
Аморфний ПЕТ-лист утворюється, коли розплавлений полімер швидко охолоджується нижче температури склування (Tg —75°C), не даючи часу молекулярним ланцюгам вирівнятися в кристалічні області. Результатом є прозорий, жорсткий лист із відмінними характеристиками термоформування. Більшість застосувань для упаковки, включаючи лотки, розкладачки та блістери, вимагають повністю аморфного матеріалу.
Кристалічний лист PET розвивається, коли полімер витримується при температурах від 120°C до 180°C протягом достатнього часу, що дозволяє рости сфероліту. Кристалізовані листи стають непрозорими або напівпрозорими і виявляють вищу термостійкість (до 200°C). Цей варіант підходить для харчових контейнерів, придатних для духовки, і промислових застосувань, де має значення стабільність розмірів при підвищених температурах. Щоб дізнатися більше про те, як ці два стани розходяться в обробці, див Pet Pp Sheet Extrusion для ширшого порівняння матеріалів, яке включає поведінку поліпропілену разом із ПЕТ.
Виробники, які орієнтуються на обидва ринки на одній лінії, повинні оснастити каландровий стек можливістю швидкого нагрівання та охолодження або використовувати окремі кристалізаційні печі для окремих сортів продукції.
JWELL пропонує комплексні рішення для екструзії, які відповідають експлуатаційним вимогам, розглянутим у цій статті.
Часті запитання
Яка типова продуктивність лінії екструзії листів ПЕТ?
Стандартні одношнекові лінії від 150 кг/год до 800 кг/год залежно від діаметра шнека та товщини продукту. Екструдер діаметром 120 мм, що обробляє аркуш товщиною 0,5 мм при ширині 1200 мм, зазвичай досягає 400-500 кг/год.
Чому PET потребує такої інтенсивної сушки порівняно з PP або PS?
Складноефірні групи в молекулярному скелі ПЕТ чутливі до гідролізу при температурах екструзії. Навіть невелика кількість вологи розриває полімерні ланцюги, знижуючи значення IV і погіршуючи механічні властивості. Поліпропілен і полістирол не мають такої гідролітичної чутливості і витримують підвищений рівень вологи.
Чи можна переробляти пластівці ПЕТ на одній екструзійній лінії?
Так, з модифікаціями. Перероблені пластівці потребують більш агресивного сушіння — часто від 6 до 8 годин — і, можливо, знадобиться вентильований екструдер або двошнекова установка для видалення летких речовин. Вбудоване вимірювання в'язкості допомагає компенсувати коливання IV між партіями. Багато виробників змішують від 20% до 50% переробленого вмісту з первинною смолою.
Які фактори визначають ціну машини для екструзії листів ПЕТ?
Основні чинники витрат включають діаметр екструдера та співвідношення L/D, ширину матриці, рівень автоматизації (гравіметричне дозування, автоматичне регулювання матриці, замкнутий цикл керування товщиною), а також допоміжне обладнання, таке як потужність осушувача та конфігурація моталки.
