MỘT Dây chuyền ép đùn tấm nhiều lớp là hệ thống sản xuất cốt lõi đằng sau mọi khay thực phẩm có rào cản cao, vỉ dược phẩm và hộp đựng định hình nhiệt trên thị trường hiện nay. Tại JWELL, chúng tôi đã dành hai thập kỷ để cải tiến các hệ thống đồng đùn này cho các bộ xử lý không đủ khả năng đưa oxy vào, tách lớp hoặc sai lệch độ dày ở tốc độ dây chuyền trên 25 mét mỗi phút. Hướng dẫn này trình bày chi tiết về kỹ thuật từ việc bố trí máy đùn cho đến thiết kế khuôn, khoa học vật liệu và mua sắm.
Dây chuyền ép đùn tấm nhiều lớp là gì?
Dây chuyền ép đùn tấm nhiều lớp kết hợp hai hoặc nhiều máy đùn để tạo ra một tấm duy nhất với các lớp riêng biệt, mỗi lớp phục vụ một chức năng cơ học, quang học hoặc rào cản cụ thể. Đồng đùn cho phép bạn đặt một hàng rào oxy đắt tiền ở trung tâm đồng thời bảo vệ nó bằng các lớp da cấu trúc ở cả hai mặt. Dây chuyền này bao gồm máy đùn, khối cấp liệu, khuôn ép đùn đồng thời, ngăn xếp lịch, máy đo độ dày, trang trí cạnh và cuộn dây. Chất chỉ thị tan chảy không khớp giữa lớp buộc và nhựa chắn và tấm của bạn sẽ tách ra trong máy định hình nhiệt. JWELL xây dựng những dây chuyền này với công suất từ 300 kg/h đến 1.200 kg/h. Yếu tố quyết định là kiểm soát tỷ lệ lớp.
Kiến trúc Co-Extrusion hoạt động như thế nào
Cấu trúc của dây chuyền ép đùn tấm nhiều lớp xoay quanh sự hội tụ dòng nóng chảy và sự phù hợp về độ nhớt. Mỗi máy đùn làm tan chảy và đo lượng nhựa được chỉ định. Những khối nóng chảy này di chuyển qua các ống được làm nóng đến khối cấp liệu trung tâm, nơi chúng xếp chồng lên nhau theo chiều dọc trước khi đi vào khuôn.
Thách thức thực sự là sự ổn định bề mặt. Khi hai polyme tan chảy gặp nhau, vật liệu có độ nhớt thấp hơn muốn bao bọc vật liệu có độ nhớt cao hơn. Trong cấu trúc A/B/A ba lớp, nếu lớp da PP của bạn có độ nhớt quá thấp so với lõi của bạn, thì da sẽ bao bọc xung quanh các cạnh, tạo ra 'xương chó' trong mặt cắt ngang.
Hệ thống điều khiển đường dây sử dụng máy bơm tan chảy trên mỗi máy đùn để loại bỏ sự đột biến. Tại JWELL, chúng tôi tích hợp máy bơm bánh răng với phản hồi áp suất vòng kín vì ngay cả mức tăng 2% trong lớp EVOH của bạn cũng có thể tạo ra một khoảng cách rào cản làm hỏng toàn bộ cuộn dây. Mức độ kiểm soát đó tách biệt một máy ép đùn tấm đồng với ba máy đùn độc lập dùng chung một tầng.
Kỹ thuật lớp rào cản và lớp ràng buộc
Lớp rào cản là lý do tại sao hầu hết người mua đầu tư vào dây chuyền ép đùn tấm nhiều lớp. Trong bao bì thực phẩm, tốc độ truyền oxy (OTR) quyết định thời hạn sử dụng. Một tấm PP đơn lớp có thể truyền tải 1.500 cc/m2/ngày. Thêm lõi EVOH 20 micromet và bạn giảm xuống dưới 1 cc/m2/ngày. Đó là sự khác biệt giữa cốc sữa chua bảy ngày và cốc sữa chua bốn mươi lăm ngày.
Nhưng EVOH không bám dính vào polyolefin. Nó hút ẩm, giòn và nhạy cảm với nhiệt. Kẹp nó vào giữa hai lớp PP mà không có lớp buộc và tấm sẽ bị hỏng trong máy ép nhiệt.
Đó là nơi cần có lớp giằng. Nhựa buộc là chất kết dính được ghép anhydrit maleic được thiết kế để liên kết các vật liệu chắn phân cực với các lớp cấu trúc không phân cực. Trong tấm A/B/C/B/A năm lớp điển hình, bạn có lớp da PP, lớp keo buộc, lớp chắn EVOH, lớp dính buộc, lớp da PP. Lớp buộc thường chỉ chiếm từ 5% đến 10% tổng độ dày, nhưng nếu không có lớp này, tấm của bạn sẽ bong lớp ngay khi nó chạm vào bộ định hình nhiệt hỗ trợ phích cắm. Chúng tôi nhận thấy tỷ lệ hòa 8% đến 12% mỗi bên phù hợp với hầu hết các kết hợp PP/EVOH.
Thiết kế khuôn cấp liệu và đồng đùn
Feedblock là bộ điều khiển lưu lượng. Các kênh dòng chảy bên trong của nó phải phân phối từng dòng tan chảy thành một lớp đồng nhất với các giao diện song song, sạch sẽ. JWELL sử dụng các khối cấp dữ liệu mô-đun với các phần chèn có thể hoán đổi cho nhau, cho phép bộ xử lý chuyển từ cấu hình ba lớp sang cấu hình năm lớp mà không cần thay thế toàn bộ khối.
Bên trong khối cấp dữ liệu, các cánh gạt tách các dòng nóng chảy cho đến điểm hợp nhất cuối cùng. Sự hợp nhất xảy ra càng gần lối vào khuôn thì thời gian tan chảy để khuếch tán càng ít. Đối với các ứng dụng rào cản, chúng tôi thiết kế thời gian lưu trú ngắn sau khi hợp nhất để giảm thiểu sự suy giảm nhiệt của các loại nhựa nhạy cảm như EVOH.
Bản thân khuôn ép đùn đồng thời là một ống góp treo áo, trải đều lớp nóng chảy trên toàn bộ chiều rộng của tấm. Việc điều chỉnh khe hở môi khuôn là rất quan trọng. Ngay cả sự thay đổi 0,05 mm trên khuôn 1.200 mm cũng chuyển thành độ lệch độ dày mà phép đo phía sau không thể chính xác hoàn toàn. Khuôn JWELL có tính năng truyền động bu-lông nhiệt tự động gắn với máy quét hồ sơ.
Chiều dài đất chết cũng ảnh hưởng đến tính toàn vẹn của lớp. Quá ngắn và chất tan chảy không giãn ra trước khi thoát ra. Quá lâu và sự gia nhiệt cắt sẽ đẩy EVOH vượt quá ngưỡng phân hủy của nó. Tiêu chuẩn của chúng tôi là tỷ lệ đất trên khoảng trống 50:1 đối với các cấu trúc nhiều lớp dựa trên PP, được điều chỉnh giảm xuống đối với các rào cản nhạy cảm với nhiệt độ.
Cấu hình máy ép đùn tấm năm lớp
Khi các bộ xử lý vượt ra ngoài ba lớp, họ đang nhắm tới các yêu cầu về rào cản mạnh mẽ hoặc nội dung tái chế. MỘT Máy ép đùn tấm năm lớp tăng thêm độ phức tạp nhưng mở ra khả năng mà hệ thống ba lớp không thể chạm tới.
Cấu trúc năm lớp cổ điển dành cho bao bì sữa và bao bì khí quyển biến đổi là PP/tie/EVOH/tie/PP. Chúng tôi cũng thấy các biến thể sáu lớp dành cho khay đựng thịt kéo sâu, trong đó nylon tăng thêm khả năng chống đâm thủng. Một số bộ xử lý chạy A/B/C/B/A với lớp nghiền lại trong lõi, bên cạnh là lớp vỏ nguyên chất và lớp buộc, cùng với lớp chắn EVOH mỏng. Điều đó cho phép họ sử dụng viền cạnh mà không để vật liệu tái chế tiếp xúc với bề mặt tiếp xúc của sản phẩm.
Từ quan điểm máy móc, một dây chuyền năm lớp cần năm máy đùn hoặc bốn nếu một máy phục vụ cả hai lớp liên kết thông qua một luồng phân chia. Chúng tôi khuyên dùng máy đùn chuyên dụng cho từng loại nhựa vì quá trình làm sạch diễn ra nhanh hơn và tránh lây nhiễm chéo. Bơm bánh răng trên mỗi máy đùn trở nên không thể thay đổi được ở số lớp này. Việc phân vùng nhiệt độ cuộn lịch cũng quan trọng; tấm năm lớp có lõi chắn mỏng nguội không đều, tạo ra ứng suất bên trong và bị cong. Chúng tôi chỉ định nhiệt độ cuộn chênh lệch và đôi khi làm mát trước bằng tia hồng ngoại để cân bằng cấu hình nhiệt.
Ứng dụng máy ép đùn tấm rào chắn
Máy ép đùn tấm chắn phục vụ các thị trường nơi thời hạn sử dụng và bảo vệ sản phẩm đòi hỏi mức giá cao. Bao bì thực phẩm chiếm ưu thế: cốc đựng sữa, khay đựng thịt, hộp đựng bơ thực vật và đế đựng đồ ăn sẵn. Tấm phải chặn oxy, giữ ẩm, chống dầu mỡ và tồn tại trong quá trình tạo nhiệt mạnh mẽ mà không có dấu vết căng thẳng màu trắng hoặc vi phạm rào cản.
Vỉ thuốc dược phẩm là một ứng dụng có mức rủi ro cao khác. Dây chuyền ép đùn tấm nhiều lớp sản xuất cấu trúc APET/EVOH hoặc PVC/PVDC phải hoạt động trong điều kiện liền kề phòng sạch với các thông số quy trình đã được xác nhận. Bất kỳ lỗ kim nào trong EVOH đều là rủi ro hàng loạt.
Các ứng dụng công nghiệp và mỹ phẩm ngày càng phát triển. Thùng nhiên liệu sử dụng tấm ép đùn đồng thời nhiều lớp như một giải pháp thay thế nhẹ hơn cho các bộ phận đúc thổi; lớp rào cản ngăn chặn sự thẩm thấu hydrocarbon trong khi lớp vỏ cấu trúc xử lý tác động. Lọ kem và khay đựng serum cần có hàng rào oxy để bảo quản hoạt chất, cộng thêm tính thẩm mỹ bóng bẩy mà PP đơn lớp không thể đạt được. Tấm ép đùn đồng thời có lớp vỏ PETG và lõi EVOH mang lại cả hai.
Lựa chọn vật liệu: Từ PP/PS đến EVOH
Việc lựa chọn nhựa cho dây chuyền ép đùn tấm nhiều lớp là sự cân nhắc giữa hiệu suất rào cản, khả năng xử lý và chi phí. Polypropylen vẫn là vật liệu chính cho các lớp kết cấu. Nó rẻ, dai và chịu nhiệt tốt. Nhưng PP có khả năng cản oxy kém nên cần EVOH hoặc PVDC trong lõi cho các sản phẩm nhạy cảm.
Polystyrene, đặc biệt là các loại chịu va đập cao, vẫn xuất hiện trong các hộp đựng sữa và đồ nguội vì độ cứng và khả năng in được. HIPS/EVOH/HIPS là cấu trúc ba lớp phổ biến dùng làm nắp sữa chua. PS dễ xử lý hơn PP ở nhiệt độ thấp hơn, điều này sẽ hữu ích nếu lớp rào cản của bạn mỏng manh về nhiệt.
EVOH là tiêu chuẩn vàng cho rào cản oxy. Kuraray EVAL và Nippon Gohsei Soarnol là những nhà cung cấp chính. Điều đáng chú ý là độ nhạy ẩm. EVOH khô ở độ ẩm tương đối 0% có OTR dưới 0,5 cc·mm/m2·ngày·atm. Ở độ ẩm 85%, con số này tăng vọt. Đó là lý do EVOH luôn được ẩn giấu bên trong lớp da chống ẩm. Ở các thị trường có độ ẩm cao, đôi khi chúng tôi chỉ định lớp vỏ ngoài PA6 với lõi bên trong EVOH hoặc khuyên các bộ xử lý nên bảo quản tấm trong môi trường điều hòa trước khi ép nóng.
Nhựa buộc phải phù hợp với cực tính của các lớp liền kề. Đối với PP/EVOH, PP ghép anhydrit maleic có tác dụng. Đối với PET/EVOH, bạn cần một loại hóa chất khác, thường dựa trên ethylene với chức năng epoxy. Sử dụng sai loại nhựa buộc cũng giống như sử dụng sai que hàn: mối nối trông vẫn ổn cho đến khi có lực tác dụng.
Nội dung tái chế ngày càng được các chủ thương hiệu chỉ định. Quá trình mài lại sau công nghiệp từ phần cắt cạnh có thể dễ dàng được áp dụng lại trong lớp không tiếp xúc. Nhựa tái chế sau khi sử dụng sẽ cứng hơn vì sự nhiễm bẩn và phân hủy qua đường IV ảnh hưởng đến độ bám dính của lớp buộc. Chúng tôi làm việc với các bộ xử lý để xác định các luồng PCR đủ điều kiện và đặt chúng vào các lớp lõi nơi tính thẩm mỹ ít quan trọng hơn.
Những điều cần đánh giá khi mua máy ép đùn tấm Co
Mua một máy ép đùn tấm đồng sẽ khóa nhà máy của bạn vào một cửa sổ quy trình trong mười lăm năm trở lên. Giá mỗi mét là thước đo sai. Xem xét tổng chi phí sở hữu, độ chính xác của việc kiểm soát lớp và kinh nghiệm của nhà cung cấp với sự kết hợp nhựa của bạn.
Bắt đầu với độ chính xác của tỷ lệ lớp. Yêu cầu dữ liệu sai lệch được ghi lại trong quá trình sản xuất. Một hệ thống tốt giữ mỗi lớp trong phạm vi ±3% độ dày mục tiêu. Kiểm tra khối nguồn cấp dữ liệu: nó có dạng mô-đun không? Bạn có thể tiếp cận các cánh gạt dòng chảy để làm sạch mà không cần tháo toàn bộ khối không? EVOH và nhựa buộc bị phân hủy ở các góc tù đọng. Một khối cấp dữ liệu có các điểm chết là một cơn ác mộng khi bảo trì.
Thiết kế khuôn cũng quan trọng không kém. Hỏi về phương pháp điều chỉnh môi, thời gian phản hồi của bu lông nhiệt và chiều rộng hoạt động tối đa so với nhu cầu của bạn. Nếu bạn mua khuôn 1.000 mm và dự định mở rộng lên 1.400 mm sau này, bạn có thể cần một khuôn và chồng lịch hoàn toàn mới.
Đừng bỏ qua ngăn xếp lịch. Đường kính cuộn, vật liệu và kiểm soát nhiệt độ xác định độ đồng đều bề mặt và độ dày. Đối với tấm chắn, chúng tôi khuyên dùng các cuộn mạ crom có khả năng kiểm soát vùng riêng đến ±1°C. Khoảng cách giữa hai cuộn trên cùng phải được điều chỉnh với độ chính xác micromet, bởi vì khoảng cách giữa hai cuộn đó xác định thước đo cuối cùng của tấm.
Cuối cùng, nhấn mạnh vào đào tạo và tài liệu. Dây chuyền ép đùn tấm nhiều lớp chỉ hoạt động tốt khi người vận hành vận hành nó. JWELL bao gồm giám sát khởi động, phát triển công thức và chứng nhận người vận hành vì chúng tôi đã thấy quá nhiều dây chuyền hoạt động kém hiệu quả chỉ vì nhóm chưa bao giờ học cách cân bằng đầu ra của máy đùn với các điểm đặt của máy bơm tan chảy.
Câu hỏi thường gặp
Độ dày lớp tối thiểu cho EVOH trong tấm nhiều lớp là bao nhiêu?
Trong hầu hết các bao bì thực phẩm, 15 đến 25 micromet cung cấp đủ lượng oxy cần thiết. Mỏng hơn có nguy cơ gây ra lỗ kim trong quá trình tạo hình nhiệt. Dày hơn 40 micromet hiếm khi cải thiện rào cản tương ứng vì EVOH nhạy cảm với độ ẩm.
Tôi có thể vận hành dây chuyền nhiều lớp bằng vật liệu tái chế không?
Có, nhưng vị trí quan trọng. Quá trình nghiền lại sau công nghiệp có thể diễn ra ở một lớp cấu trúc trung tâm, được tách biệt khỏi sự tiếp xúc với sản phẩm bằng lớp da nguyên chất và lớp rào cản của bạn. Nhựa sau tiêu dùng đòi hỏi phải có trình độ chuyên môn cẩn thận.
Khối cấp dữ liệu khác với khuôn đa tạp như thế nào?
Một khối cấp dữ liệu hợp nhất các luồng tan chảy thành một ngăn xếp nhiều lớp trước khi đưa vào khuôn đa tạp đơn. Khuôn đa tạp có các kênh riêng biệt chỉ hợp nhất ở môi khuôn. Feedblocks đơn giản hơn và rẻ hơn. Đối với hầu hết các tấm PP/EVOH, khối cấp dữ liệu là lựa chọn phù hợp.
Điều gì gây ra sự phân tách trong tấm đồng ép đùn?
Nhựa buộc không tương thích, độ dày lớp buộc không đủ hoặc ứng suất cắt quá mức trong quá trình tạo hình nhiệt. Nếu lớp buộc của bạn đúng nhưng vẫn bị lỗi, hãy kiểm tra nhiệt độ tấm trước khi tạo hình.
Dây chuyền ép đùn tấm nhiều lớp thông thường kéo dài bao lâu?
Với việc bảo trì thích hợp, cấu trúc cơ khí có thể tồn tại từ hai mươi đến hai mươi lăm năm. Thùng máy đùn và ốc vít mòn nhanh hơn, thường từ 10 đến 15 năm. JWELL sử dụng kiến trúc PLC có thể nâng cấp. Lên kế hoạch tân trang lại vít từ 8 đến 10 năm một lần nếu chạy PP chứa đầy khoáng chất.
