Thiết kế khối cấp liệu đồng đùn xác định xem dây chuyền sản xuất tấm nhiều lớp có tạo ra sản phẩm có thể bán được hay phế liệu hay không. Khối cấp dữ liệu nhận các dòng nóng chảy riêng biệt từ mỗi máy đùn và kết hợp chúng thành một dòng phân tầng đi vào khuôn dưới dạng một lớp thống nhất. Khái niệm này rất đơn giản nhưng động lực học chất lưu có liên quan lại không hề tầm thường. Độ nhớt không khớp giữa các lớp, hình dạng kênh dòng chảy và sự chuyển đổi từ các dòng riêng lẻ sang cấu trúc tầng hợp nhất đều ảnh hưởng đến việc liệu dòng chảy cuối cùng có bị ảnh hưởng hay không. Đầu ra của công nghệ ép đùn tấm đáp ứng đặc điểm kỹ thuật hoặc phát triển tính không ổn định ở giao diện, lớp không đồng nhất và tràn mép khuôn. Việc sử dụng đúng khối nguồn cấp dữ liệu là điều kiện tiên quyết cho mọi việc tiếp theo.
Bên trong khối cấp dữ liệu, mỗi dòng tan chảy đi qua một kênh dòng chảy được kiểm soát độc lập trước khi hội tụ tại một điểm kết hợp. Hình học kênh — chiều rộng, độ sâu và góc tiếp cận — chi phối cách các lớp hợp nhất. Góc tiếp cận dốc tạo ra sự nhiễu loạn ở bề mặt; các góc nông thúc đẩy dòng chảy tầng nhưng kéo dài chiều dài khối cấp liệu và tăng thời gian lưu trú.
Hầu hết các khối cấp liệu thương mại dành cho tấm đều sử dụng thiết kế phân tán dần dần, trong đó các kênh lớp riêng lẻ mở rộng dần dần trước khi gặp nhau ở môi kết hợp. Bản thân môi kết hợp là một kích thước quan trọng: quá hẹp và giao diện lớp thiếu thời gian để ổn định trước khi đưa vào khuôn; quá rộng và thời gian lưu giữ tăng đến mức các polyme nhạy nhiệt bắt đầu phân hủy.
Bề mặt hoàn thiện bên trong cũng có vấn đề. Bề mặt được đánh bóng —Ra 0,2 hoặc cao hơn —giảm thiểu sự biến đổi độ trượt của tường và giảm nguy cơ polyme bị treo ở vùng chết. Các khu vực mà vật liệu bị ứ đọng, phân hủy và cuối cùng bị bong ra dưới dạng gel hoặc đốm là nguyên nhân phổ biến gây ra khuyết tật quang học trong tấm đồng ép đùn.
Kết hợp độ nhớt vật liệu
Độ nhớt phù hợp giữa các lớp liền kề là thông số quan trọng nhất trong thiết kế khối cấp dữ liệu. Khi độ nhớt của lớp lõi thấp hơn đáng kể so với độ nhớt của lớp da, sự nóng chảy có độ nhớt thấp có xu hướng bao bọc vật liệu có độ nhớt cao hơn — một hiện tượng phá hủy cấu trúc lớp dự định. Nguyên tắc thiết kế chung: giữ tỷ lệ độ nhớt giữa các lớp liền kề trong khoảng 3:1. Người vận hành điều chỉnh nhiệt độ nóng chảy và cấp độ polyme để đạt được sự cân bằng này trong quá trình thiết lập sản xuất.
Cấu trúc A/B/A: Kiến trúc lớp đối xứng
Cấu trúc A/B/A — các lớp da giống hệt nhau kẹp một lõi — chiếm ưu thế trong các ứng dụng trong đó cả hai bề mặt tấm phải hoạt động giống hệt nhau. Nắp cốc định hình nhiệt sử dụng cấu hình A/B/A trong đó các lớp bên ngoài mang lại độ bóng và khả năng in trong khi lõi chứa nhựa tái chế hoặc nhựa có chi phí thấp hơn. Tấm lợp và tấm nội thất ô tô cũng tuân theo logic tương tự.
Việc thiết kế khối cấp dữ liệu A/B/A đặt ra một thách thức cụ thể: hai kênh lớp A phải cung cấp tốc độ dòng chảy chính xác bằng nhau, nếu không tấm sẽ có sự phân bố độ dày không đối xứng. Ngay cả sự mất cân bằng 2% giữa dòng chảy của hai lớp da cũng đẩy tấm cán mỏng ra khỏi tâm trong khuôn, khiến một cạnh mang nhiều vật liệu A hơn cạnh kia. Dây chuyền sản xuất giải quyết vấn đề này bằng các tấm lỗ phù hợp và bộ hạn chế dòng chảy có thể điều chỉnh mà người vận hành có thể tinh chỉnh trong quá trình vận hành.
các Phương pháp đồng đùn đa vật liệu đòi hỏi mỗi máy đùn phải cung cấp một hỗn hợp nóng chảy ổn định, dẻo tốt cho khối cấp liệu. Sự dao động về nhiệt độ nóng chảy hoặc áp suất từ bất kỳ máy đùn riêng lẻ nào gây ra những thay đổi tỷ lệ trong phân bổ độ dày lớp — một vấn đề phức tạp khi xử lý nội dung tái chế có lịch sử nhiệt thay đổi.
Cấu trúc A/B/C: Ba lớp chức năng riêng biệt
Cấu hình A/B/C gán một loại polymer khác nhau cho mỗi lớp, cho phép thực hiện ba chức năng riêng biệt trong một tấm duy nhất. Ứng dụng đóng gói có thể sử dụng lớp liên kết (B) giữa lớp cấu trúc PET (A) và lớp rào cản EVOH (C). Mỗi lớp phục vụ một mục đích — tính toàn vẹn về cấu trúc, độ bám dính và rào cản khí — mà không một loại polyme đơn lẻ nào có thể thực hiện được một mình.
Cách ly nhiệt giữa các kênh trở nên cần thiết trong các khối cấp dữ liệu A/B/C. Nếu lớp EVOH quá nóng do truyền nhiệt dẫn điện từ kênh PP liền kề, thì các đặc tính rào cản của nó sẽ suy giảm và tấm không đạt tiêu chuẩn kỹ thuật. Các nhà thiết kế giải quyết vấn đề này bằng các rào cản nhiệt được gia công vào thân khối, các vùng kiểm soát nhiệt độ riêng biệt và các bức tường kênh dòng chảy cách nhiệt. Mỗi dòng tan chảy phải đến điểm kết hợp ở nhiệt độ được tối ưu hóa độc lập.
Độ chính xác của tỷ lệ lớp là một thông số đòi hỏi khắt khe khác. Tỷ lệ phân bổ mục tiêu là 20/60/20 (A/B/C) phải được duy trì trên toàn bộ chiều rộng của trang tính ở mọi tốc độ dòng. Hình dạng khối nạp mang lại tỷ lệ chính xác ở tốc độ 50 m/phút có thể trôi ở tốc độ 100 m/phút do những thay đổi về gia nhiệt cắt và độ nhớt nóng chảy tại điểm kết hợp.
Tính ổn định của giao diện lớp và tích hợp khuôn
Ngay cả một khối cấp liệu được thiết kế hoàn hảo cũng tạo ra tấm bị lỗi nếu khuôn phía sau phá vỡ cấu trúc lớp. Quá trình chuyển đổi từ khối cấp liệu sang khuôn là điểm dễ bị tổn thương nhất trong đường dẫn dòng chảy tầng. Sự giãn nở, co lại hoặc tắc nghẽn dòng chảy đột ngột tại điểm nối này tạo ra sự mất ổn định về bề mặt - có thể nhìn thấy dưới dạng các đường lượn sóng hoặc các vệt màu trên tấm.
Chiều dài vùng trong phần kết hợp khối cấp dữ liệu ảnh hưởng trực tiếp đến độ ổn định của giao diện. Các vùng đất dài hơn cho phép có nhiều thời gian hơn để các lớp ổn định thành độ dày đồng đều trước khi hình dạng thay đổi ở lối vào khuôn. Chiều dài lớp đất điển hình dao động từ 30 đến 80 mm, với lớp đất dài hơn được chỉ định khi độ nhớt không khớp giữa các lớp lớn hơn.
các Tính đồng nhất của lớp ép đùn trên toàn bộ chiều rộng của tấm phụ thuộc vào cách luồng đã hợp nhất của khối cấp dữ liệu phân phối theo chiều ngang khi nó đi vào ống góp khuôn. Sự kết hợp khối cấp liệu-khuôn được thiết kế tốt sẽ duy trì độ dày lớp tương đối từ tâm đến cạnh. Một cặp kém phù hợp sẽ tạo ra các lớp bên ngoài mỏng hơn ở các cạnh của tấm - một khiếm khuyết được gọi là hiện tượng mỏng mép hạt.
Thiết kế Feedblock là thành phần đòi hỏi kỹ thuật cao nhất trong quá trình ép đùn tấm đồng thời nhiều lớp, đòi hỏi hình dạng kênh dòng chảy chính xác để đáp ứng độ nhớt nóng chảy khác nhau giữa các lớp. Các khối cấp dữ liệu đồng đùn của JWELL được thiết kế bằng cách sử dụng mô phỏng động lực học chất lỏng tính toán phù hợp với các kết hợp polymer cụ thể, đạt được độ chính xác tỷ lệ lớp trong phạm vi ±3% và độ ổn định giao diện trên các tốc độ dây chuyền từ 5 đến 120 m/phút —hiệu suất giúp loại bỏ các lỗi di chuyển lớp và đóng gói thường gặp trong các hệ thống khối cấp dữ liệu được thiết kế kém.
Câu hỏi thường gặp
Số lượng lớp tối đa mà một khối cấp dữ liệu có thể xử lý là bao nhiêu?
Các khối cấp dữ liệu thương mại dành cho tấm phẳng thường xử lý tối đa 9 lớp. Ngoài ra, khuôn đa tạp hoặc hệ thống khuôn có thể xếp chồng lên nhau trở nên thiết thực hơn. Độ phức tạp cân bằng dòng chảy tăng lên đáng kể với mỗi lớp được thêm vào.
Việc kết hợp độ nhớt giữa các lớp đồng đùn quan trọng như thế nào?
Cực kỳ quan trọng. Tỷ lệ độ nhớt vượt quá 3:1 giữa các lớp liền kề thường gây ra hiện tượng đóng gói, trong đó chất nóng chảy có độ nhớt thấp hơn bao bọc xung quanh vật liệu có độ nhớt cao hơn và phá vỡ cấu trúc lớp dự kiến. Điều này biểu hiện ở độ dày lớp không đồng đều và chỉ có thể được khắc phục bằng cách điều chỉnh nhiệt độ nóng chảy, cấp polyme hoặc tỷ lệ thông lượng.
Khối cấp dữ liệu được thiết kế cho A/B/A có thể được cấu hình lại cho A/B/C không?
Không phải không có thay đổi phần cứng. Khối cấp dữ liệu A/B/A được xây dựng có mục đích có các kênh luồng đối xứng được gia công cho hai luồng giống hệt nhau. Việc chuyển đổi sang A/B/C yêu cầu một thân khối cấp dữ liệu khác với ba kênh độc lập, các vùng nhiệt độ riêng biệt và hình học kết hợp thích hợp.
Điều gì gây ra sự mất ổn định giao diện lớp trong tấm đồng ép đùn?
Các nguyên nhân phổ biến bao gồm độ nhớt không khớp giữa các lớp, tốc độ dòng chảy quá mức tại điểm kết hợp, chiều dài đất trong khối cấp liệu không đủ và chênh lệch nhiệt độ giữa các dòng nóng chảy liền kề. Chẩn đoán yêu cầu đánh giá có hệ thống từng yếu tố, thường bắt đầu bằng việc so sánh độ nhớt và tốc độ cắt của các cặp polyme.
