Sesiapa sahaja yang telah menjalankan tiga-baris filem bertiup tahu bahawa mendapatkan keseragaman antara lapisan yang konsisten adalah lebih sukar daripada yang kelihatan. Anda boleh mempunyai tiga penyemperit yang ditentukur dengan sempurna, kawalan suhu yang tepat merentasi setiap zon dan masih mempunyai filem yang satu lapisan adalah 40% lebih tebal pada satu sisi dan 60% lebih nipis pada bahagian yang lain - atau tempat lapisan ikatan berhijrah secara tidak sekata, menjejaskan lekatan pada keseluruhan gulungan.
Kebanyakan panduan penyelesaian masalah menunjukkan kepada keluaran penyemperit atau aliran udara gelang penyejuk sebagai puncanya. Dan pembolehubah itu penting. Tetapi dalam banyak kes, punca utama terletak lebih jauh ke hulu: dalam reka bentuk kepala die itu sendiri. Memahami cara geometri kepala mati mengawal pengedaran antara lapisan ialah langkah pertama untuk mendiagnosis dan mencegah masalah ini.
Apa Yang Die Head Sebenarnya Lakukan
Dalam aTiga{0}}Mesin Peniup Filem, kepala dadu menerima tiga aliran cair berasingan daripada tiga penyemperit - biasanya lapisan teras dan dua lapisan kulit - dan menggabungkannya di dalam badan dadu menjadi satu struktur anulus-tersemperit bersama sebelum leburan gabungan keluar melalui celah dadu sebagai tiub.
Kepala die perlu mencapai tiga perkara serentak:
Edarkan setiap aliran cair secara seragam di sekeliling lilitan 360 darjah penuh dadu anulus
Susun tiga lapisan dalam urutan yang betul tanpa mencampurkan atau menggugat kestabilan antara muka di antara mereka
Kawal ketebalan relatif setiap lapisan dengan menguruskan rintangan aliran cair dalam setiap saluran
Jika mana-mana satu daripada tiga perkara ini salah - dan terdapat banyak cara masing-masing boleh menjadi salah - hasilnya ialah interlayer non-keseragaman.
Mandrel Lingkaran Vs. Spider Die: Pilihan Asas
Terdapat dua seni bina kepala mati utama yang digunakan dalamTiga{0}}Mesin Peniup Filem, dan mereka mengendalikan pengedaran lilitan dengan sangat berbeza.
Labah-labah Mati (Annular Die Dengan Labah-labah Kaki)
Mati labah-labah menggunakan kaki sokongan jejari ("kaki labah-labah") untuk memegang mandrel di tengah dadu, dengan cair mengalir di sekeliling kaki dan bergabung semula ke hilir. Garisan kimpalan kaki - di mana aliran cair terbelah bercantum semula - adalah kelemahan asas reka bentuk ini. Garisan kimpalan mewujudkan kawasan kelemahan mekanikal dan, lebih kritikal untuk filem berbilang lapisan, titik di mana ketebalan lapisan boleh berbeza-beza. Lapisan tidak bergabung semula secara sama selepas membelah di sekeliling kaki.
Mati labah-labah secara mekanikal lebih mudah dan lebih murah, tetapi ia kini agak jarang berlaku dalam pengeluaran filem berbilang lapisan yang serius dengan tepat kerana garisan kimpalan menjejaskan keseragaman antara lapisan, terutamanya dalam aplikasi filem penghalang.
Spiral Mandrel Die
Die mandrel spiral ialah reka bentuk dominan dalam pengeluaran filem tiga-lapisan moden. Dalam reka bentuk ini, setiap aliran cair memasuki acuan melalui port suapan pusat, kemudian mengalir ke dalam alur lingkaran yang dimesin ke permukaan mandrel. Apabila leburan berlangsung di sepanjang lingkaran, ia secara beransur-ansur melimpahi tanah lingkaran dan mengedarkan secara keliling dengan gabungan aliran lingkaran dan tekanan-aliran paksi yang didorong.
Apabila leburan mencapai pintu keluar cetakan, ia telah diedarkan melalui pertindihan berbilang saluran lingkaran - biasanya 4 hingga 8 lingkaran setiap lapisan dalam acuan moden - yang meratakan variasi lilitan dengan berkesan. Hasilnya ialah pengedaran ketebalan yang lebih seragam secara mendadak daripada yang boleh dicapai oleh mati labah-labah.
Bagaimana Geometri Saluran Lingkaran Mengawal Keseragaman
Dalam reka bentuk mandrel lingkaran, geometri khusus saluran menentukan sejauh mana pengedaran setiap lapisan. Di sinilah reka bentuk kepala die menjadi benar-benar kompleks.
Padang Lingkaran Dan Kedalaman
Pic (jarak antara pusingan lingkaran) dan kedalaman (bahagian-saluran) bagi setiap saluran lingkaran mengawal keseimbangan antara aliran heliks (sepanjang lingkaran) dan aliran paksi (ke arah pintu keluar). Saluran yang lebih dalam menggalakkan pengedaran lebih heliks sebelum limpahan. Saluran yang lebih cetek menyebabkan leburan melimpah dan memajukan secara paksi lebih cepat.
Untuk pengedaran seragam:
Saluran yang terlalu cetek menyebabkan leburan mendahului sebahagian besarnya secara paksi dari titik suapan, membawa kepada variasi ketebalan dalam corak yang sejajar dengan lokasi port suapan ("titik lemak" pada 0 darjah dan menipis pada 180 darjah )
Saluran yang terlalu dalam melambatkan kemajuan paksi dan boleh menyebabkan pengumpulan tekanan yang menjejaskan kestabilan antara muka cair
Geometri lingkaran yang optimum bergantung pada kelikatan cair dan kadar alir bahan yang dijalankan - oleh sebab itu acuan yang direka untuk LLDPE tidak semestinya berfungsi dengan baik dengan HDPE atau EVA tanpa konfigurasi semula.
Bilangan Permulaan Lingkaran
Lebih banyak permulaan lingkaran setiap lapisan (bilangan saluran lingkaran individu yang disuap dari port masuk) bermakna lebih banyak pertindihan laluan pengedaran di sekeliling lilitan, yang meratakan variasi ketebalan dengan lebih berkesan. Mati-tiga lapisan-berprestasi tinggi untuk filem penghalang nipis boleh menggunakan 6 hingga 8 permulaan lingkaran setiap lapisan. Economy dies untuk pembungkusan PE ringkas boleh menggunakan hanya 4. Perbezaannya muncul secara langsung dalam variasi ketebalan lilitan - biasanya ±3% untuk-berbilang kualiti{10}}berkualiti tinggi berbanding ±6–8% untuk reka bentuk yang lebih ringkas.
Susunan Antara Lapisan: Tempat Tiga Aliran Lebur Bertemu
Menguruskan pengedaran lilitan untuk setiap lapisan hanyalah sebahagian daripada masalah. Lapisan juga perlu bertemu antara satu sama lain dengan cara yang terkawal dan stabil yang mengekalkan nisbah ketebalan yang direka bentuk.
Kedudukan Susun
Lapisan boleh digabungkan di dalam acuan dalam dua cara:
Gabungan dalaman:Tiga aliran leburan bergabung di dalam badan cetakan, telaga hulu tempat keluar cetakan dan bergerak sebagai gabungan pelbagai-lapisan cair ke celah cetakan. Ini memberikan lebih banyak masa untuk antara muka menjadi stabil sebelum keluar, yang mengurangkan risiko ketidakstabilan lapisan dalam zon keluar die. Walau bagaimanapun, ia memerlukan padanan kelikatan yang tepat antara lapisan bersebelahan - kelikatan tidak sepadan pada antara muka mewujudkan ketidakstabilan enkapsulasi (lapisan kelikatan-rendah cuba berhijrah dan mengelilingi lapisan kelikatan-yang lebih tinggi).
Gabungan luaran:Lapisan disimpan berasingan sehingga sangat dekat dengan pintu keluar die, kemudian digabungkan dalam zon akhir yang singkat. Pendekatan ini lebih memaafkan ketidakpadanan kelikatan tetapi memberikan masa penstabilan yang kurang.
Kebanyakan cetakan tiga-lapisan tiupan filem moden menggunakan gabungan dalaman dengan zon peralihan yang direka bentuk dengan teliti di mana lapisan bertumpu secara beransur-ansur dan bukannya secara tiba-tiba, yang mengurangkan risiko gangguan antara muka.
Panjang Tanah Mati
Tanah die ialah bahagian selari di pintu keluar di mana ketiga-tiga lapisan mengalir bersama dalam saluran anulus sebelum keluar sebagai tiub. Panjang tanah yang lebih panjang:
Melicinkan perbezaan halaju antara lapisan
Membenarkan antara muka cair menjadi stabil
Mengurangkan aliran-perbezaan orientasi teraruh antara lapisan
Daratan yang terlalu pendek mengakibatkan lapisan yang belum diseimbangkan sepenuhnya - satu lapisan mungkin bergerak lebih pantas daripada lapisan bersebelahan, yang menghasilkan ricih pada antara muka dan ketebalan lapisan tidak sekata selepas cair keluar dan mengembang.
Panjang tanah cetakan biasa ialah 15 hingga 30mm untuk aplikasi filem tiupan standard, dengan tanah yang lebih panjang digunakan untuk filem penghadang nipis atau bahan kelikatan-tinggi.
Lokasi Pelabuhan Suapan Dan Imbangan Tekanan
Setiap satu daripada tiga penyemperit bersambung ke kepala die melalui port suapan. Lokasi dan geometri port suapan ini mempengaruhi keseragaman dengan cara yang mudah diabaikan.
Suapan Simetri
Dalam acuan-yang direka dengan baik, tiga port suapan diletakkan supaya setiap aliran cair masuk dengan penurunan tekanan yang sama dari port suapan ke pintu keluar. Peletakan port suapan asimetri menghasilkan taburan tekanan yang tidak sama rata di sekeliling lilitan, yang muncul sebagai corak tebal/nipis yang konsisten dalam filem akhir - biasanya dalam corak sinusoidal dengan puncak di lokasi port suapan.
Silang-Kepala Lwn. Orientasi Stack Die
Silang-kepala mati:Extruder menyusu masuk dari sisi, berserenjang dengan paksi acuan. Lebih mudah secara mekanikal, tetapi pusingan 90 darjah dalam aliran cair menghasilkan asimetri tekanan yang memerlukan geometri saluran yang teliti untuk mengimbangi.
Mati tindanan (sebaris):Extruder suapan di sepanjang paksi acuan. Lebih kompleks untuk dibina, tetapi geometri suapan simetri menjadikan pengedaran seragam lebih mudah dicapai.
Kecerunan Suhu Dalam Badan Die
Kelikatan cair adalah suhu-sensitif. Jika bahagian badan yang berlainan berada pada suhu yang berbeza - kerana pemanasan yang tidak sekata, kehilangan haba kepada persekitaran atau pengaliran dari satu saluran ke satu lagi - kelikatan cair berubah, yang mengubah rintangan aliran dan taburan ketebalan.
Kepala mati tiga-lapisan moden menggunakan berbilang zon pemanasan dikawal secara bebas:
Asingkan zon untuk badan, mandrel, dan cincin mati
PID-pemanas terkawal dengan maklum balas termokopel pada berbilang titik
Penebat antara zon untuk mengelakkan pemindahan haba antara saluran
Variasi suhu 5 darjah merentasi cetakan boleh mengalihkan kelikatan LLDPE sebanyak 15–20%, yang cukup untuk menyebabkan ketebalan boleh diukur tidak-keseragaman. Inilah sebabnya mengapa kawalan suhu kepala die adalah sama pentingnya dengan die geometri - die reka bentuk-die yang direka dengan baik yang berjalan pada suhu yang dikawal dengan baik masih akan menghasilkan filem berubah-ubah.
Pelarasan Jurang Mati Dan Hadnya
Jurang dadu - slot anulus antara hujung mandrel dan gelang dadu yang melaluinya leburan keluar - mengawal ketebalan filem dan kadar aliran keseluruhan. Kebanyakan acuan pengeluaran termasuk sistem pelarasan jurang cetakan manual atau automatik (biasanya 8 hingga 16 bolt pelarasan individu atau sistem bibir-lentur automatik) yang membolehkan pengendali mengimbangi ketidakseragaman ketebalan-di pintu keluar.
Walau bagaimanapun, pelarasan jurang die adalah alat pembetulan, bukan pengganti reka bentuk cetakan yang baik. Melaraskan jurang die untuk mengimbangi masalah pengedaran yang dicipta oleh geometri saluran lingkaran atau asimetri port suapan menghasilkan jurang die yang tidak sekata di sekeliling lilitan - yang mewujudkan masalah sekunder termasuk ketidakstabilan aliran cair, deposit bibir cetakan dan kerosakan fizikal pada bibir cetakan dari semasa ke semasa.
Jika filem memerlukan lebih daripada ±1.5mm variasi jurang die di sekeliling lilitan untuk mencapai ketebalan seragam, punca asas hampir pasti adalah reka bentuk cetakan atau isu keadaan yang perlu ditangani secara langsung.
Implikasi Praktikal Untuk Penerbit Filem
Memahami cara reka bentuk acuan mempengaruhi keseragaman antara lapisan mempunyai implikasi langsung untuk pemilihan peralatan, penyelesaian masalah proses dan penyelenggaraan:
Apabila membeli atau menentukan mesin:Minta bilangan permulaan lingkaran setiap lapisan, kaedah gabungan acuan (dalaman vs luaran), dan konfigurasi zon suhu. Pembekal yang tidak dapat menjawab soalan ini dengan jelas adalah bendera merah.
Apabila menyelesaikan masalah variasi ketebalan:Sebelum melaraskan celah dadu atau gelang penyejukan, petakan corak variasi merentasi lebar gulungan dan sekeliling lilitan. Corak sinusoidal yang memuncak pada lokasi yang konsisten menunjukkan geometri port suapan atau isu saluran lingkaran. Variasi rawak merentas gulungan berkemungkinan besar menjadi masalah kestabilan penyejukan atau gelembung.
Untuk penyelenggaraan:Kebersihan mati secara langsung menjejaskan pengedaran. Bahan yang terbakar atau terdegradasi dalam saluran lingkaran mencipta rintangan aliran tempatan yang menghasilkan coretan tebal/nipis. Jadual pembersihan biasa - dengan pembongkaran dan pemeriksaan acuan yang betul - adalah penting untuk mengekalkan prestasi pengedaran yang direka bentuk bagi acuan.
Kesimpulan
Kepala mati aTiga{0}}Mesin Peniup Filemialah komponen tunggal yang paling berpengaruh untuk keseragaman antara lapisan - lebih daripada penyemperit, lebih daripada gelang penyejukan dan lebih daripada pelarasan parameter proses. Geometri saluran lingkaran mengawal taburan lilitan. Reka bentuk susun dan tanah mengawal kestabilan antara lapisan. Geometri port suapan dan pengezonan suhu menentukan sama ada niat reka bentuk sebenarnya direalisasikan dalam pengeluaran.
Operator dan jurutera yang memahami perhubungan ini boleh mendiagnosis masalah keseragaman ketebalan dengan lebih cepat, membuat keputusan pembelian peralatan yang lebih bijak dan mendapatkan kualiti filem yang lebih konsisten daripada barisan yang telah mereka jalankan.
