Ikviens, kurš ir izmantojis trīs -slāņu pūšanas plēves līniju, zina, ka vienmērīgu starpslāņu viendabīgumu ir grūtāk, nekā šķiet. Jums var būt trīs perfekti kalibrēti ekstrūderi, precīza temperatūras kontrole visās zonās, un vienalga tiek iegūta plēve, kuras viens slānis ir par 40% biezāks vienā pusē un par 60% plānāks otrā pusē - vai arī saistošais slānis migrē nevienmērīgi, apdraudot adhēziju visā ruļlī.
Lielākā daļa problēmu novēršanas rokasgrāmatu norāda uz ekstrūdera izvadi vai dzesēšanas gredzena gaisa plūsmu kā vainīgo. Un šiem mainīgajiem ir nozīme. Taču daudzos gadījumos galvenais cēlonis atrodas tālāk pa straumi: pašas vītnes galviņas konstrukcijā. Izpratne par to, kā presformas galviņas ģeometrija kontrolē starpslāņu sadalījumu, ir pirmais solis šo problēmu diagnosticēšanā un novēršanā.
Ko Die Head patiesībā dara
In aTrīs-slāņu plēves pūšanas iekārta, presformas galva saņem trīs atsevišķas kausējuma plūsmas no trim ekstrūderiem - parasti ir serdes slānis un divi apvalka slāņi - un apvieno tos veidnes korpusa iekšpusē vienā, ko-ekstrudētā gredzenveida struktūrā, pirms apvienotais kausējums iziet caur presformas spraugu kā caurule.
Metāla galvai vienlaikus ir jāpaveic trīs lietas:
Vienmērīgi sadaliet katru kausējuma strūklu pa visu gredzenveida formas 360 grādu apkārtmēru
Savietojiet trīs slāņus pareizā secībā, nesajaucot vai destabilizējot saskarni starp tiem
Kontrolējiet katra slāņa relatīvo biezumu, pārvaldot kausējuma plūsmas pretestību katrā kanālā
Ja kāda no šīm trim lietām noiet greizi - un ir daudz veidu, kā katra var noiet greizi -, rezultāts ir starpslāņu nevienmērība-.
Spirālveida serde Vs. Spider Die: Fundamental Choice
Tiek izmantotas divas primārās formas galviņu arhitektūrasTrīs-slāņu plēves pūšanas iekārta, un tie apstrādā apkārtmēru sadalījumu ļoti atšķirīgi.
Spider Die (gredzenveida diegs ar zirnekļa kājām)
Zirnekļa matricā tiek izmantotas radiālas atbalsta kājas ("zirnekļa kājas"), lai turētu serdi matricas centrā, kausējumam plūstot ap kājām un rekombinējot lejup pa straumi. Kāju metinājuma līnijas -, kur sadalītās kausējuma plūsmas atkal savienojas -, ir šīs konstrukcijas būtiskākais trūkums. Metināšanas līnijas rada mehāniski vājas zonas un, vēl svarīgāk daudzslāņu plēvēm, vietas, kur slāņa biezums var atšķirties. Pēc sadalīšanas ap kājām slāņi nepārkombinējas identiski.
Spider presformas ir mehāniski vienkāršākas un lētākas, taču tagad tās ir salīdzinoši reti sastopamas nopietnu daudzslāņu plēvju ražošanā tieši tāpēc, ka metināšanas līnijas apdraud starpslāņu viendabīgumu, jo īpaši barjerplēves lietojumos.
Spiral Mandrel Die
Spirālveida serdeņa forma ir dominējošais dizains mūsdienu trīs{0}slāņu filmu ražošanā. Šajā konstrukcijā katra kausējuma straume caur centrālo padeves portu iekļūst veidnē, pēc tam ieplūst spirālveida rievā, kas ir apstrādāta serdeņa virsmā. Kausējumam virzoties pa spirāli, tas pakāpeniski plūst pāri spirāles zemei un izkliedējas pa apkārtmēru, kombinējot spirālveida plūsmu un spiediena vadītu aksiālo plūsmu.
Līdz brīdim, kad kausējums sasniedz veidnes izeju, tas ir sadalīts, pārklājoties vairākiem spirālveida kanāliem - parasti 4 līdz 8 spirāles vienā slānī modernā veidnē -, kas efektīvi nosaka apkārtmēru novirzes. Rezultāts ir ievērojami vienmērīgāks biezuma sadalījums, nekā var sasniegt ar zirnekļa matricu.
Kā spirālveida kanālu ģeometrija kontrolē vienveidību
Spirālveida serdeņa konstrukcijā kanālu īpašā ģeometrija nosaka, cik labi katrs slānis izplatās. Šeit vītņu galviņas dizains kļūst patiesi sarežģīts.
Spirālveida solis un dziļums
Katra spirālveida kanāla solis (atstarpe starp spirālveida pagriezieniem) un dziļums (kanāla šķērsgriezums{0}}) kontrolē līdzsvaru starp spirālveida plūsmu (gar spirāli) un aksiālo plūsmu (virzienā uz matricas izeju). Dziļāks kanāls veicina lielāku spirālveida sadalījumu pirms pārplūdes. Seklāks kanāls liek kausējumam pārplūst un ātrāk virzīties uz priekšu aksiāli.
Vienmērīgai izplatīšanai:
Pārāk sekla kanāla dēļ kausējums pārsvarā virzās aksiāli no padeves punkta, izraisot biezuma izmaiņas zīmējumā, kas ir saskaņots ar padeves atveres vietu ("tauku vieta" 0 grādos un retināšana 180 grādos).
Pārāk dziļš kanāls aizkavē aksiālo virzību un var izraisīt spiediena palielināšanos, kas destabilizē kausējuma saskarni
Optimālā spirālveida ģeometrija ir atkarīga no apstrādājamā materiāla kausējuma viskozitātes un plūsmas ātruma -, tāpēc LLDPE paredzētās veidnes ne vienmēr darbojas vienlīdz labi ar HDPE vai EVA bez pārkonfigurācijas.
Spirālveida startu skaits
Vairāk spirālveida sākumu vienā slānī (atsevišķo spirālveida kanālu skaits, kas barojas no ieejas porta) nozīmē lielāku sadales ceļu pārklāšanos ap apkārtmēru, kas efektīvāk izlīdzina biezuma izmaiņas. Augstas veiktspējas-trīs-slāņu veidnes plānām barjerplēvēm var izmantot 6 līdz 8 spirālveida palaišanas vienu slāni. Ekonomiskās veidnes vienkāršam PE iepakojumam var izmantot tikai 4. Atšķirība parādās tieši apkārtmēra biezuma izmaiņās -, parasti ±3% augstas-kvalitātes vairāku -startēšanas presformām, salīdzinot ar ±6–8% vienkāršākiem dizainiem.
Starpslāņu sakraušana: kur satiekas trīs kūstošās straumes
Katra slāņa apkārtmēra sadalījuma pārvaldība ir tikai daļa no problēmas. Slāņiem arī jāsatiekas kontrolētā, stabilā veidā, saglabājot paredzēto biezuma attiecību.
Kraušanas pozīcija
Slāņus matricas iekšpusē var apvienot divos veidos:
Iekšējā kombinācija:Trīs kausējuma plūsmas saplūst veidnes korpusa iekšpusē, krietni augšpus matricas izejas, un virzās kā kombinētais daudzslāņu kausējums līdz veidnes spraugai. Tas nodrošina vairāk laika interfeisa stabilizēšanai pirms iziešanas, kas samazina slāņa nestabilitātes risku presēšanas izejas zonā. Tomēr tam ir nepieciešama precīza viskozitātes atbilstība starp blakus esošajiem slāņiem - neatbilstoša viskozitāte saskarnē rada iekapsulēšanas nestabilitāti (zemākas-viskozitātes slānis mēģina migrēt un ieskauj augstākas-viskozitātes slāni).
Ārējā kombinācija:Slāņi tiek turēti atsevišķi, līdz tie atrodas ļoti tuvu matricas izejai, pēc tam apvienoti īsā beigu zonā. Šī pieeja ir pielaidīgāka pret viskozitātes neatbilstībām, bet nodrošina mazāku stabilizācijas laiku.
Lielākā daļa mūsdienu trīsslāņu pūšanas plēvju presformu izmanto iekšējo kombināciju ar rūpīgi izstrādātu pārejas zonu, kur slāņi saplūst pakāpeniski, nevis pēkšņi, tādējādi samazinot saskarnes traucējumu risku.
Die zemes garums
Matricas laukums ir paralēla sekcija pie matricas izejas, kur visi trīs slāņi plūst kopā gredzenveida kanālā, pirms iziet kā caurule. Garāks zemes garums:
Izlīdzina ātruma atšķirības starp slāņiem
Ļauj stabilizēties kausējuma saskarnēm
Samazina plūsmas{0}}izraisītās orientācijas atšķirības starp slāņiem
Pārāk īsa zeme rada slāņus, kas nav pilnībā līdzsvaroti - viens slānis var kustēties ātrāk nekā blakus esošie slāņi, kas rada bīdes saskarni un nevienmērīgu slāņa biezumu pēc kausējuma iziešanas un uzpūšanās.
Standarta pūšamās plēves uzklāšanai parastie presēšanas pamatnes garumi ir no 15 līdz 30 mm, savukārt garākas virsmas tiek izmantotas plānām barjerplēvēm vai augstas -viskozitātes materiāliem.
Padeves porta atrašanās vieta un spiediena līdzsvars
Katrs no trim ekstrūderiem savienojas ar presformas galvu caur padeves portu. Šo padeves pieslēgvietu atrašanās vieta un ģeometrija ietekmē vienveidību tādos veidos, kurus ir viegli nepamanīt.
Simetriskā padeve
Labi -izstrādātā matricā trīs padeves porti ir novietoti tā, lai katra kausējuma plūsma no padeves atveres līdz veidnes izejai ieplūstu ar tādu pašu spiediena kritumu. Asimetrisks padeves porta izvietojums rada nevienlīdzīgu spiediena sadalījumu pa apkārtmēru, kas parādās kā konsekvents biezs/plāns raksts galīgajā plēvē -, parasti sinusoidālā veidā ar maksimumu padeves atveres vietā.
Krusts-galva vs. Stack Die Orientation
Krust-galvas mirst:Ekstrūderi tiek ievadīti no sāniem, perpendikulāri presformas asij. Mehāniski vienkāršāk, bet 90 grādu pagrieziens kausējuma plūsmā rada spiediena asimetriju, kuras kompensēšanai nepieciešama rūpīga kanāla ģeometrija.
Stack dies (iekļauts):Ekstrūderi tiek ievadīti gar matricas asi. Sarežģītāka uzbūve, taču simetriskā padeves ģeometrija atvieglo vienmērīgu sadalījumu.
Temperatūras gradients sliedes korpusā
Kausējuma viskozitāte ir {0}jutīga pret temperatūru. Ja dažādās presformas korpusa daļās ir dažādas temperatūras - nevienmērīgas sildīšanas, siltuma zudumu vidē vai pārvades no viena kanāla uz citu dēļ -, mainās kausējuma viskozitāte, kas maina plūsmas pretestību un biezuma sadalījumu.
Mūsdienu trīs{0}}slāņu galviņas izmanto vairākas neatkarīgi kontrolētas sildīšanas zonas:
Atsevišķas zonas korpusam, serdei un diegu gredzenam
PID{0}}vadāmi sildītāji ar termopāra atgriezenisko saiti vairākos punktos
Izolācija starp zonām, lai novērstu siltuma migrāciju starp kanāliem
Temperatūras svārstības pat par 5 grādiem visā veidnē var mainīt LLDPE viskozitāti par 15–20%, kas ir pietiekami, lai radītu izmērāma biezuma nevienmērību. Šī iemesla dēļ presformas galviņas temperatūras kontrole ir tikpat svarīga kā presformas ģeometrija - labi izstrādāta veidne, kas darbojas slikti kontrolētā temperatūrā, joprojām radīs mainīgu plēvi.
Die Gap pielāgošana un tās robežas
Preses sprauga - gredzenveida sprauga starp serdeņa galu un formas gredzenu, caur kuru izplūst kausējums, - kontrolē kopējo plēves biezumu un plūsmas ātrumu. Lielākajai daļai ražošanas presformu ir manuāla vai automātiska presformas spraugas regulēšanas sistēma (parasti 8 līdz 16 atsevišķas regulēšanas skrūves vai automātiska flex{5}}lip sistēma), kas ļauj operatoriem kompensēt biezuma nevienmērīgumu pie presformas izejas.
Tomēr presformas spraugas regulēšana ir korekcijas rīks, nevis labas formas konstrukciju aizstājējs. Pielāgojot presformas spraugu, lai kompensētu sadales problēmu, ko rada spirālveida kanāla ģeometrija vai padeves porta asimetrija, tiek radīta nevienmērīga veidnes sprauga ap apkārtmēru -, kas rada sekundāras problēmas, tostarp kausējuma plūsmas nestabilitāti, uzgalis nogulsnes un fiziskus formas bojājumus laika gaitā.
Ja plēvei ir nepieciešamas vairāk nekā ±1,5 mm stangas spraugas svārstības ap apkārtmēru, lai panāktu vienmērīgu biezumu, galvenais iemesls gandrīz noteikti ir presformas konstrukcijas vai stāvokļa problēma, kas jārisina tieši.
Praktiskā ietekme uz filmu producentiem
Izpratne par to, kā presformas dizains ietekmē starpslāņu viendabīgumu, tieši ietekmē aprīkojuma izvēli, procesa traucējummeklēšanu un apkopi:
Pērkot vai norādot mašīnu:Jautājiet par spirāles sākumu skaitu katrā slānī, veidņu kombinācijas metodi (iekšējo un ārējo) un temperatūras zonas konfigurāciju. Piegādātājs, kurš nevar skaidri atbildēt uz šiem jautājumiem, ir sarkanais karogs.
Novēršot problēmas ar biezuma izmaiņām:Pirms presformas spraugas vai dzesēšanas gredzena regulēšanas kartējiet variācijas modeli visā ruļļa platumā un ap apkārtmēru. Sinusoidāls raksts, kura maksimums ir konsekventā vietā, norāda uz padeves porta ģeometrijas vai spirālveida kanāla problēmu. Nejaušas izmaiņas ruļļos, visticamāk, ir dzesēšanas vai burbuļu stabilitātes problēma.
Apkopei:Die tīrība tieši ietekmē izplatīšanu. Sadedzis vai degradēts materiāls spirālveida kanālā rada lokālu plūsmas pretestību, kas rada biezas/plānas svītras. Regulāri tīrīšanas grafiki - ar pareizu presformas demontāžu un pārbaudi - ir būtiski, lai saglabātu sadales veiktspēju, kurai matrica bija paredzēta.
Secinājums
A mirst galvaTrīs-slāņu plēves pūšanas iekārtair visietekmīgākais viens komponents starpslāņu viendabīgumam - vairāk nekā ekstrūderi, vairāk nekā dzesēšanas gredzens un vairāk nekā procesa parametru pielāgošana. Spirālveida kanāla ģeometrija kontrolē apkārtmēra sadalījumu. Kraušanas un zemes dizains kontrolē starpslāņu stabilitāti. Padeves porta ģeometrija un temperatūras zonējums nosaka, vai projektēšanas nolūks ir faktiski realizēts ražošanā.
Operatori un inženieri, kuri saprot šīs attiecības, var ātrāk diagnosticēt biezuma viendabīguma problēmas, pieņemt gudrākus lēmumus par aprīkojuma iegādi un iegūt konsekventāku filmas kvalitāti no jau izmantotajām līnijām.
