Üç{0}katmanlı şişirilmiş film hattını işleten herkes, tutarlı katmanlar arası tekdüzelik elde etmenin göründüğünden daha zor olduğunu bilir. Mükemmel şekilde kalibre edilmiş üç ekstrüdere, her bölgede hassas sıcaklık kontrolüne sahip olabilirsiniz ve yine de bir katmanın bir tarafta %40 daha kalın ve diğer tarafta %60 daha ince olduğu - veya bağlantı katmanının eşit olmayan bir şekilde hareket ederek tüm rulo boyunca yapışmayı tehlikeye attığı bir film elde edebilirsiniz.
Çoğu sorun giderme kılavuzu, suçlu olarak ekstruder çıkışına veya soğutma halkası hava akışına işaret eder. Ve bu değişkenler önemlidir. Ancak çoğu durumda temel neden daha da yukarılardadır: pafta kafasının tasarımında. Kalıp kafası geometrisinin katmanlar arası dağılımı nasıl kontrol ettiğini anlamak, bu sorunları teşhis etmenin ve önlemenin ilk adımıdır.
Kalıp Kafasının Aslında Yaptığı Şey
birÜç-Katmanlı Film Şişirme Makinesikalıp kafası, üç ekstrüderden -, tipik olarak bir çekirdek katman ve iki dış katmandan - üç ayrı eriyik akışı alır ve bunları, birleştirilmiş eriyik kalıp boşluğundan bir tüp olarak çıkmadan önce bunları kalıp gövdesi içinde tek, ortak-ekstrüzyona tabi tutulmuş halka şeklinde bir yapı halinde birleştirir.
Kalıp kafasının aynı anda üç işi yapması gerekir:
Her bir eriyik akışını halka şeklindeki kalıbın 360 derecelik çevresinin tamamına eşit şekilde dağıtın
Üç katmanı birbirine karıştırmadan veya aralarındaki arayüzü dengesizleştirmeden doğru sırayla istifleyin
Her kanaldaki erime akış direncini yöneterek her katmanın göreceli kalınlığını kontrol edin
Bu üç şeyden herhangi biri yanlış giderse - ve her birinin yanlış gitmesinin birçok yolu varsa - sonuç, katmanlar arası-tekdüzeliktir.
Spiral Mandrel Vs. Spider Die: Temel Seçim
Kullanılan iki ana kalıp kafası mimarisi vardır.Üç-Katmanlı Film Şişirme Makinesive çevresel dağıtımı çok farklı şekilde ele alıyorlar.
Örümcek Kalıp (Örümcek Ayaklı Halkalı Kalıp)
Örümcek kalıbı, mandreli kalıbın merkezinde tutmak için radyal destek bacaklarını ("örümcek bacakları") kullanır; eriyik bacakların etrafından akar ve aşağı yönde yeniden birleşir. Bölünmüş eriyik akışlarının yeniden birleştiği - bacak kaynak çizgileri - bu tasarımın temel zayıflığıdır. Kaynak çizgileri, mekanik açıdan zayıf alanlar ve çok katmanlı filmler için daha da önemlisi, katman kalınlığının değişebileceği noktalar oluşturur. Katmanlar bacakların etrafında ayrıldıktan sonra aynı şekilde yeniden birleşmiyor.
Örümcek kalıplar mekanik olarak daha basit ve daha ucuzdur, ancak ciddi çok katmanlı film üretiminde artık nispeten nadirdirler çünkü özellikle bariyer film uygulamalarında kaynak çizgileri katmanlar arası tekdüzeliği tehlikeye atar.
Spiral Mandrel Kalıbı
Spiral mandrel kalıbı, modern üç{0}katmanlı film üretiminde baskın tasarımdır. Bu tasarımda, her eriyik akışı merkezi bir besleme portundan kalıba girer, daha sonra mandrelin yüzeyine işlenmiş bir spiral oluğa akar. Eriyik spiral boyunca ilerledikçe, yavaş yavaş spiral alandan taşar ve spiral akış ile basınçla- tahrik edilen eksenel akışın birleşimiyle çevresel olarak dağıtılır.
Eriyik kalıp çıkışına ulaştığında, modern bir kalıpta -, çevresel varyasyonun etkili bir şekilde ortalamasını alan çoklu spiral kanalların -, tipik olarak katman başına 4 ila 8 spiralin üst üste binmesiyle dağıtılmıştır. Sonuç, bir örümcek kalıbının elde edebileceğinden çok daha düzgün bir kalınlık dağılımıdır.
Spiral Kanal Geometrisi Tekdüzeliği Nasıl Kontrol Ediyor?
Spiral mandrel tasarımında kanalların özel geometrisi, her katmanın ne kadar iyi dağıldığını belirler. Kalıp kafası tasarımının gerçekten karmaşık hale geldiği yer burasıdır.
Spiral Aralığı ve Derinliği
Her bir spiral kanalın eğimi (spiral dönüşler arasındaki aralık) ve derinliği (kanal çapraz-kesiti), sarmal akış (spiral boyunca) ile eksenel akış (kalıp çıkışına doğru) arasındaki dengeyi kontrol eder. Daha derin bir kanal, taşmadan önce daha sarmal dağılımı destekler. Daha sığ bir kanal, eriyiğin taşmasına ve eksenel olarak daha hızlı ilerlemesine neden olur.
Düzgün dağıtım için:
Çok sığ bir kanal, eriyiğin ağırlıklı olarak besleme noktasından eksenel olarak ilerlemesine neden olarak, besleme portu konumuyla hizalanmış bir modelde kalınlık değişimine yol açar (0 derecede bir "yağ noktası" ve 180 derecede incelme)
Çok derin bir kanal eksenel ilerlemeyi geciktirir ve eriyik arayüzünü dengesizleştiren basınç oluşumuna neden olabilir
Optimum spiral geometri, çalıştırılan malzemenin erime viskozitesine ve akış hızına bağlıdır -, bu nedenle LLDPE için tasarlanan kalıplar, yeniden yapılandırma olmadan mutlaka HDPE veya EVA ile eşit derecede iyi performans göstermez.
Spiral Başlangıç Sayısı
Katman başına daha fazla spiral başlangıç (giriş portundan beslenen bireysel spiral kanalların sayısı), çevre etrafındaki dağıtım yollarının daha fazla örtüşmesi anlamına gelir, bu da kalınlık değişiminin ortalamasını daha etkili bir şekilde alır. İnce bariyer filmleri için yüksek-performanslı üç-katmanlı kalıplar, katman başına 6 ila 8 spiral başlangıç kullanabilir. Basit PE paketleme için ekonomik kalıplar yalnızca 4 adet kullanabilir. Fark doğrudan çevresel kalınlık değişiminde - tipik olarak yüksek-kaliteli çoklu-başlangıç kalıpları için ±%3, daha basit tasarımlar için ise ±%6–8 olarak ortaya çıkar.
Katmanlar Arası İstifleme: Üç Erime Akışının Buluştuğu Yer
Her katman için çevresel dağılımı yönetmek sorunun yalnızca bir parçasıdır. Katmanların ayrıca tasarlanan kalınlık oranını koruyacak şekilde kontrollü ve stabil bir şekilde birbirleriyle buluşması gerekir.
İstifleme Konumu
Katmanlar kalıbın içinde iki şekilde birleştirilebilir:
Dahili kombinasyon:Üç eriyik akışı kalıp gövdesi içinde, kalıp çıkışının oldukça yukarısında birleşir ve birleşik çok-katmanlı bir eriyik olarak kalıp boşluğuna doğru hareket eder. Bu, arayüzün çıkmadan önce stabilize olması için daha fazla zaman sağlar, bu da kalıp çıkış bölgesindeki katman kararsızlığı riskini azaltır. Bununla birlikte, bitişik katmanlar arasında hassas viskozite eşleşmesi gerektirir - arayüzdeki uyumsuz viskoziteler kapsülleme kararsızlığı yaratır (düşük-viskoziteli katman, yüksek-viskoziteli katmanı taşımaya ve çevrelemeye çalışır).
Harici kombinasyon:Katmanlar, kalıp çıkışına çok yakın olana kadar ayrı tutulur, ardından kısa bir son bölgede birleştirilir. Bu yaklaşım, viskozite uyumsuzluklarını daha fazla affeder ancak daha az stabilizasyon süresi sağlar.
Modern üç-katmanlı şişirilmiş film kalıplarının çoğu, katmanların aniden değil kademeli olarak birleştiği dikkatle tasarlanmış bir geçiş bölgesi ile dahili kombinasyon kullanır; bu, arayüzey bozulması riskini azaltır.
Kalıp Arazi Uzunluğu
Kalıp alanı, bir tüp olarak çıkmadan önce üç katmanın tamamının halka şeklindeki kanalda birlikte aktığı, kalıp çıkışındaki paralel bölümdür. Daha uzun bir arazi uzunluğu:
Katmanlar arasındaki hız farklarını yumuşatır
Eriyik arayüzlerinin stabilize olmasını sağlar
Katmanlar arasında akışın- neden olduğu yön farklılıklarını azaltır
Çok kısa bir alan, katmanların tamamen dengelenmemiş olmasına neden olur - bir katman, bitişik katmanlardan daha hızlı hareket ediyor olabilir, bu da, eriyik çıkıp şiştikten sonra arayüzde kayma ve eşit olmayan katman kalınlığı oluşturur.
Tipik kalıp alanı uzunlukları, standart şişirilmiş film uygulamaları için 15 ila 30 mm'dir; ince bariyer filmleri veya yüksek-viskoziteli malzemeler için daha uzun alanlar kullanılır.
Besleme Portu Konumu ve Basınç Dengesi
Üç ekstrüderin her biri, bir besleme portu aracılığıyla kalıp kafasına bağlanır. Bu besleme portlarının konumu ve geometrisi, gözden kaçırılması kolay şekillerde tekdüzeliği etkiler.
Simetrik Besleme
İyi- tasarlanmış bir kalıpta, üç besleme portu, her bir eriyik akışı, besleme portundan kalıp çıkışına kadar aynı basınç düşüşüyle girecek şekilde konumlandırılır. Asimetrik besleme portu yerleşimi, çevre etrafında eşit olmayan basınç dağılımı yaratır; bu, son filmde - tipik olarak tepe noktası besleme portu konumunda olan sinüzoidal bir modelde tutarlı bir kalın/ince model olarak ortaya çıkar.
Çapraz-Kafaya Karşı. Yığın Kalıp Yönü
Çapraz kafa-ölür:Ekstruderler kalıp eksenine dik olarak yandan beslenir. Mekanik olarak daha basittir ancak eriyik akışındaki 90 derecelik dönüş, telafi etmek için dikkatli kanal geometrisi gerektiren bir basınç asimetrisi yaratır.
Yığın kalıpları (satır içi):Ekstrüderler kalıp ekseni boyunca beslenir. Yapımı daha karmaşıktır ancak simetrik besleme geometrisi, eşit dağılımın elde edilmesini kolaylaştırır.
Kalıp Gövdesindeki Sıcaklık Değişimi
Erime viskozitesi sıcaklığa- duyarlıdır. Kalıp gövdesinin farklı kısımları eşit olmayan ısınma, çevreye ısı kaybı veya bir kanaldan diğerine iletim nedeniyle - farklı sıcaklıklardaysa - eriyik viskozitesi değişir, bu da akış direncini ve kalınlık dağılımını değiştirir.
Modern üç-katmanlı kalıp kafaları, birbirinden bağımsız olarak kontrol edilen birden fazla ısıtma bölgesi kullanır:
Gövde, mandrel ve kalıp halkası için ayrı bölgeler
Birden fazla noktada termokupl geri beslemeli PID-kontrollü ısıtıcılar
Kanallar arasında ısı geçişini önlemek için bölgeler arasında yalıtım
Kalıp boyunca 5 derecelik bir sıcaklık değişimi bile LLDPE'nin viskozitesini %15–20 oranında değiştirebilir, bu da ölçülebilir kalınlıkta tekdüzelik olmamasına neden olmak için yeterlidir. Bu nedenle kalıp kafası sıcaklık kontrolü, kalıp geometrisi kadar önemlidir - iyi tasarlanmış bir kalıp, kötü kontrol edilen sıcaklıklarda çalışan, yine de değişken film üretecektir.
Kalıp Boşluğu Ayarı ve Sınırları
Kalıp boşluğu - mandrel ucu ile eriyiğin içinden çıktığı kalıp halkası arasındaki halka şeklindeki yarık - genel film kalınlığını ve akış hızını kontrol eder. Çoğu üretim kalıbı, operatörlerin kalıp çıkışındaki kalınlık düzensizliğini telafi etmesine olanak tanıyan bir manuel veya otomatik kalıp aralığı ayarlama sistemi (tipik olarak 8 ila 16 ayrı ayar cıvatası veya otomatik esnek-dudak sistemi) içerir.
Ancak kalıp boşluğu ayarı bir düzeltme aracıdır, iyi kalıp tasarımının yerine geçmez. Spiral kanal geometrisi veya besleme portu asimetrisi tarafından oluşturulan bir dağıtım sorununu telafi etmek için kalıp boşluğunun ayarlanması, - çevresi çevresinde eşit olmayan bir kalıp boşluğuna neden olur; bu da eriyik akışı istikrarsızlığı, kalıp dudağı birikintileri ve zamanla kalıp dudağında fiziksel hasar gibi ikincil sorunlar yaratır.
Eğer bir film, eşit kalınlık elde etmek için çevre çevresinde ±1,5 mm'den fazla kalıp aralığı değişimi gerektiriyorsa, bunun altında yatan neden neredeyse kesinlikle doğrudan ele alınması gereken bir kalıp tasarımı veya durum sorunudur.
Film Yapımcıları İçin Pratik Uygulamalar
Kalıp tasarımının katmanlar arası tekdüzeliği nasıl etkilediğini anlamanın ekipman seçimi, proses sorun giderme ve bakım üzerinde doğrudan etkileri vardır:
Bir makine satın alırken veya belirtirken:Katman başına spiral başlangıç sayısını, kalıp birleştirme yöntemini (dahili ve harici) ve sıcaklık bölgesi konfigürasyonunu sorun. Bu sorulara net bir şekilde cevap veremeyen bir tedarikçi tehlike işaretidir.
Kalınlık değişimini giderirken:Kalıp boşluğunu veya soğutma halkasını ayarlamadan önce, varyasyon desenini rulo genişliği boyunca ve çevre çevresinde eşleştirin. Tutarlı bir konumda zirveye çıkan sinüzoidal desen, besleme portu geometrisine veya spiral kanal sorununa işaret eder. Rulo boyunca rastgele değişimin bir soğutma veya kabarcık stabilitesi sorunu olması daha olasıdır.
Bakım için:Kalıp temizliği dağıtımı doğrudan etkiler. Spiral kanaldaki yanmış veya bozulmuş malzeme, kalın/ince çizgiler oluşturan yerel akış direnci oluşturur. Kalıbın tasarlandığı dağıtım performansının korunması için uygun kalıp sökme ve inceleme - ile düzenli temizlik programları - çok önemlidir.
Çözüm
Birinin ölme kafasıÜç-Katmanlı Film Şişirme Makinesikatmanlar arası tekdüzelik için en etkili tek bileşendir - ekstrüderlerden, soğutma halkasından ve proses parametre ayarlamalarından daha fazladır. Spiral kanal geometrisi çevresel dağıtımı kontrol eder. İstifleme ve arazi tasarımı, katmanlar arası stabiliteyi kontrol eder. Besleme portu geometrisi ve sıcaklık bölgeleri, tasarım amacının üretimde gerçekten gerçekleştirilip gerçekleştirilmediğini belirler.
Bu ilişkileri anlayan operatörler ve mühendisler, kalınlık tekdüzeliği sorunlarını daha hızlı teşhis edebilir, daha akıllı ekipman satın alma kararları verebilir ve halihazırda çalıştırdıkları hatlardan daha tutarlı film kalitesi elde edebilir.
