Типы матриц для экструзии литой пленки: сравнение матриц с Т-образным пазом, вешалок и коэкструзионных матриц

Инженер-проектировщик, сравнивавший два предложения по линии по производству пленки шириной 2600 мм, недавно обнаружил, что ценовая разница достаточно велика, чтобы купить небольшой экструдер, хотя обе линии обещали одинаковую производительность и одинаковую стопку рулонов. Реальная разница заключалась в типе экструзионной головки для отливки пленки, указанном в каждом предложении, а вместе с этим в конструкции коллектора, оборудовании для регулировки кромки и однородности калибра, которую линия могла сохранять после третьей смены. При производстве литой пленки матрица — это место, где одна струя расплавленного металла превращается в плоское дозированное полотно, поэтому именно этот компонент превращает стабильность экструдера в продаваемую пленку.

Практический вывод на первом месте. Для большинства широкополосных работ по умолчанию инженерным выбором является коллекторная матрица для вешалок с регулируемой ограничительной планкой и гибкими кромками. Прямая матрица с Т-образным пазом остается разумным и дешевым вариантом для более узких полотен и умеренных допусков. Плашки «рыбий хвост» выживают в основном на недорогих лесках небольшой ширины. Системы Deckle обеспечивают гибкость ширины, когда одна матрица должна обслуживать множество заказов, а многослойные коэкструзионные матрицы или фидблоки являются правильным решением, когда продукту необходимы барьерные, обшивочные или связующие слои.

В этой статье рассматриваются основные типы штампов, геометрия, которая фактически контролирует качество пленки, однослойные и многослойные конфигурации, возможности ориентировочной ширины, точки выбора и закупки, процедуры обслуживания и вопросы, которые покупатели задают чаще всего. Та же логика применима, независимо от того, является ли последующий продукт упаковочной пленкой CPP, воздухопроницаемой пленкой, экструзионным покрытием или полимерным сердечником, экструдированным между алюминиевыми оболочками на линии по производству металлических композитных панелей, где каждый день применяется наша собственная разработка Т-образных штампов и линий по производству композитных панелей.

Выбранный вами тип матрицы для экструзии литой пленки определяет достижимый профиль толщины, гибкость ширины и структуру слоев всей линии, поэтому его следует указывать до установки экструдера, а не после него.

Что делает экструзионная матрица для производства литой пленки внутри линии

На линии литья пленки или экструзионной линии ламинирования матрица находится на стыке между подготовкой расплава и формованием продукта. На входе экструдер пластифицирует смолу, устройство смены сит удаляет загрязнения, а на линиях, где качество критически важно, насос расплава и статический смеситель стабилизируют давление и температуру. Далее расплавленное полотно натягивается на охлаждающий валок или многовалковый пакет, проходит сканер толщины, обрезается, обрабатывается и наматывается. Между этими двумя мирами стоит матрица, и ее единственная задача — превратить один вращающийся поток расплава в плоскую паутину, производительность которой на сантиметр ширины никогда не меняется.

Внутри тела эту работу последовательно выполняют пять стадий.

1. Распределение: коллектор распределяет расплав по всей ширине головки.
2. Ограничение: ограничитель, если он установлен, корректирует распределение, так что поток, поступающий на землю, уже сбалансирован.
3. Расслабление: параллельная площадка освобождает часть упругой памяти от распада экструдера, что стабилизирует полотно.
4. Дозирование: регулируемые кромки матрицы устанавливают конечный выходной зазор, который в сочетании с вытяжкой определяет толщину пленки.
5. Управление кромками: декели и кромочные вставки контролируют то, что происходит на двух концах полотна, где формируется кромочный борт.

Типичные рабочие цифры помогают оправдать ожидания. Матрицы для литья пленки, обслуживающие продукцию размером примерно от 12 до 150 микрон, обычно изготавливаются с зазорами кромок в диапазоне от 0,25 мм до 1,0 мм, поскольку разбухание и вытяжка матрицы между кромками и охлаждающим валком уменьшают полотно значительно ниже выходного зазора. Корпус разделен на независимо контролируемые зоны нагрева, поэтому температурный профиль можно регулировать по ширине, а внутреннее давление расплава контролируется, поскольку его стабильность предсказывает стабильность манометра. Это ориентировочные значения, а не гарантии, и точные цифры зависят от смолы, производительности и философии дизайна производителя штампа.

Это также помогает поместить штамп для отливки пленки в более широкое генеалогическое древо штампов. Формы для выдува пленки имеют кольцевую форму и образуют трубу, тогда как фильеры для производства профилей и труб имеют непрерывное поперечное сечение. Матрицы для литья пленки относятся к семейству плоских матриц, тому же семейству, которое используется для покрытия пазов и для экструзии сердцевин листов и панелей, поэтому логика выбора в этой статье повторяется для проектов по производству пленок, покрытий и композитных панелей.

Головка для литья пленки представляет собой прибор для распределения и дозирования расплава; Толщина и качество кромки определяются ее коллектором, фаской и кромками задолго до того, как будет задействован охлаждающий валок.

Основные типы матриц для экструзии литой пленки: Т-образный паз, вешалка для одежды, рыбий хвост и другие

Производители и пользователи штампов группируют плоские штампы по нескольким рабочим категориям. Названия описывают форму коллектора или регулировочное оборудование, и каждая категория подразумевает различный баланс между стоимостью, характеристиками манометра и гибкостью. На карточках ниже суммированы типы, которые вы встретите в каталогах поставщиков, а в следующей таблице они сравниваются.

Т-образная матрица для экструзии листов полиэтилена Точно спроектированная плоская матрица, которая выдавливает расплавленный полиэтилен в однородные листы с гладкой поверхностью для алюминиево-пластмассовых панелей. Его проточный канал подвесного типа и полированные поверхности заслуживают внимания там, где важна стабильность толщины листа и многослойная соэкструзия. Посмотреть продукт →

Если вы помните только одно правило: требования к ширине и допускам выбирают семейство коллекторов, а требования к гибкости определяют, будут ли добавлены декели, ограничители или автоматические кромки поверх него.

Как геометрия штампа влияет на толщину, кромки и время пребывания

Коллектор для вешалок занимает свое место благодаря геометрии. Расплав, попадающий в центр, может достичь середины губ по короткому пути, тогда как расплав, направляющийся к краям, проходит гораздо дальше. Таким образом, прямой канал будет доставлять больший поток к центру. Конструкция вешалки сужает коллектор к обоим концам вдоль наклонной входной площадки, поэтому каждый путь от входа до выхода из кромки встречает почти одинаковое гидравлическое сопротивление. Профиль скорости на выходе выравнивается, а профиль манометра по ширине следует за ним.

Ограничитель представляет собой практичный предохранительный клапан поверх этой геометрии. Даже хорошо рассчитанный коллектор встречается с реальными смолами при реальных температурах, а профиль с тяжелым центром или М-образный профиль является обычным признаком распределения, которое не совсем соответствует составу. Поворот болтов ограничителя дросселирует или открывает выбранные зоны канала, перераспределяя поток, не затрагивая смолу или экструдер. Во время ввода в эксплуатацию регулировка ограничительной планки и кромки записывается по болтам, поскольку именно эта запись делает следующее переключение быстрым, а не экспериментальным.

Земля, параллельный канал прямо перед выходом, выглядит просто, но задает поведение. Более длинная площадка требует перепада давления, но ослабляет упругую память и стабилизирует полотно, а в штампах для литья пленки обычно используются площадки размером в десятки миллиметров. Регулируемый зазор кромки устанавливается шире, чем конечный калибр пленки, поскольку вздутие матрицы на выходе и опускание к охлаждающему валку сжимают полотно. Насколько шире, зависит от смолы, температуры плавления и степени вытяжки, поэтому проведение испытаний на реальном компаунде имеет большее значение, чем каталожные номера.

Края заслуживают отдельного раздела, потому что они вызывают непропорционально большую долю отходов. На двух концах коллектора расплав теряет ограничение канала потока рядом с ним, поэтому образуется более толстый и медленный краевой валик; оставленный необрезанным, он печатает рисунок на стопке рулонов и мешает намотке. Производители штампов отвечают съемными кромочными вставками, удлинителями и тщательно разработанными декелями, а производственные бригады отвечают обрезными ножами, поэтому штамп, предназначенный для заданной продаваемой ширины, обычно изготавливается шире, чтобы поглощать обрезки.

Время пребывания является тихой переменной. Мертвые углы и слишком длинные каналы позволяют смоле задерживаться и разлагаться, что приводит к образованию гелей, линий матрицы или пожелтения, особенно на термочувствительных материалах. Обтекаемые переходы, полированные внутренние детали и правильный выбор коллектора позволяют сузить разброс времени пребывания. Материал корпуса имеет не меньшее значение: закаленная и отшлифованная инструментальная сталь, полированные грани, а также качественное покрытие или азотирование защищают прецизионные поверхности. Огнезащитные составы с минеральным наполнением, например те, которые используются для изготовления сердцевин огнестойких композитных панелей, ускоряют износ поверхности, поэтому качество покрытия и интервалы проверок заслуживают особого внимания, когда такие составы включены в производственный план.

Равномерность манометра заложена в коллектор, а затем поддерживается при каждом переключении с помощью ограничительной планки и настроек кромки; рассмотрение любой половины этой пары как необязательной сразу отображается в профиле толщины.

Конфигурации однослойных и многослойных коэкструзионных головок

Однослойная конфигурация является базовой: один экструдер подает один коллектор и один комплект кромок. Установка проста в эксплуатации и чистке и полностью подходит для однослойных пленок, листов и полимерных сердцевин, экструдированных при производстве композитных панелей. Его ограничения проявляются в тот момент, когда продукту требуется свойство, которое не может обеспечить одна смола, например, жесткая оболочка над мягкой сердцевиной или барьерный слой против кислорода и ароматов.

Маршрут блока подачи размещает небольшой распределительный модуль между экструдерами и обычной матрицей с одним коллектором. Модуль укладывает слои в необходимом порядке и соотношении и подает объединенный поток на матрицу. Инвестиции остаются умеренными, а соотношение слоев можно изменить путем замены модулей фидблоков, поэтому многие трехслойные линии CPP и упаковочные линии работают именно так. Компромисс заключается в том, что все слои имеют один набор выступов, и когда соседние смолы сильно различаются по вязкости или эластичности, межфазная нестабильность может проявляться в виде волнистости на границе слоя.

Маршрут с несколькими коллекторами дает каждому полимеру свой собственный коллектор внутри более крупного корпуса матрицы, и слои встречаются рядом с выходом. Слои кожи сохраняют свою дозировку, тонкие барьерные слои защищены, а структуры с пятью или семью слоями становятся практичными. Затраты одинаково очевидны: более тяжелый и дорогой корпус, больше зон нагрева и больше работы во время уборки. Высокобарьерные пленки, прозрачный CPP с качественной оболочкой и технические ламинаты обычно оправдывают инвестиции.

Та же технология снова появляется в производстве металлических композитных панелей. На линии по производству алюминиевых композитных панелей сердцевина, будь то полиэтилен или минеральный огнезащитный состав, экструдируется в виде непрерывного листа через Т-образную матрицу и ламинируется между двумя алюминиевыми оболочками с клейкой пленкой на одной линии. Здесь матрица работает вопреки другим экономическим соображениям: толщина сердцевины напрямую определяет плоскостность и вес панели, наполнители поднимают вопросы износа и вязкости, а стабильность производительности имеет значение, поскольку зона контакта ламината допускает небольшие изменения. Таким образом, такие линии, как специализированная производственная линия ACP, рассматривают выбор матрицы и кондиционирование расплава как основные инженерные решения, а не покупку аксессуаров.

Линия по производству алюминиевых композитных панелей Непрерывная линия, которая экструдирует полиэтилен или огнестойкий сердечник с минеральным наполнителем через Т-образную матрицу и ламинирует его между алюминиевыми оболочками с помощью клейкой пленки. Он иллюстрирует, как выбор матрицы и подготовка расплава напрямую влияют на плоскостность панели, ее толщину и стабильность выходной мощности. Посмотреть продукт →

Фидблок выигрывает по гибкости и бюджету, многомагничная матрица выигрывает по качеству слоев; в обоих случаях матрица, а не экструдер, является точным сердцем системы наслоения.

Типичная ширина полотна для разных типов штампов

Ширина — это одно из первых чисел, которое фиксирует покупатель, а также это число, которое быстрее всего сужает выбор типа матрицы. В приведенной ниже таблице приведены ориентировочные максимальные производительные ширины полотна по семействам штампов на основе того, что обычно предлагается в технических характеристиках коммерческих штампов для отливки пленки. Относитесь к значениям как к ориентирам, а не как к гарантиям, поскольку вязкость смолы, температура плавления и производительность на сантиметр ширины — все это сдвигает практический предел. Головка, которая легко обрабатывает полиолефин низкой вязкости, может столкнуться с трудностями при работе с жестким наполненным компаундом той же ширины. Несмотря на это, рейтинг типов штампов остается стабильным среди поставщиков и на протяжении многих лет практики.

Ориентировочные значения составлены на основе общепринятых коммерческих спецификаций; подтвердите окончательные цифры, указав данные о вашей смоле и производителе штампа.

Схема, лежащая в основе диаграммы, проста: по мере увеличения ширины полотна расплав должен перемещаться дальше от центрального впускного отверстия, и только коллектор с правильной конусностью сохраняет сопротивление потоку одинаковым на этом пути. Матрица «рыбий хвост» распределяется простым веером, поэтому на расстоянии примерно метра разница между центром и краем становится видимой в профиле калибра. Прямая матрица с Т-образным пазом увеличивает практический потолок примерно до двух метров, что позволяет покрыть большую часть работ по упаковке упаковочной пленки и ламинированию. Конструкция вешалок — это то, что делает трехметровые полотна обычным делом, поскольку их конус рассчитан таким образом, что каждый путь потока испытывает почти одинаковое сопротивление. Многослойные широкоформатные штампы достигают такой же или немного большей ширины, поскольку они построены по тем же принципам многослойности, с дополнительной задачей сохранения плоских интерфейсов слоев.

Ширина не является произвольной, и таблицу следует читать вместе со спецификациями экструдера, поскольку более широкие матрицы требуют большей производительности, чтобы обеспечить стабильность полотна на охлаждающем валке при заданной толщине. Помните также о припуске на обрезку: матрица с размером 2600 мм обычно дает товарное полотно несколько уже после обрезки обоих кромок. Декели уменьшают эффективную ширину в закрытом состоянии, а возмущение потока возле декеля является распространенным источником дефектов кромок, поэтому покупатели, которым нужна большая ширина, должны подробно обсудить конструкцию декеля. Для наполненных огнестойких компаундов практическая ширина данной матрицы часто ниже, чем для чистых полиолефинов, поскольку более высокая вязкость и поведение скольжения по стенкам изменяют распределение расплава. При сравнении предложений от разных поставщиков нормируйте производительность на сантиметр ширины и целевую ширину, а не только ширину. Наконец, попросите у производителя данные контрольной линии или модель профиля толщины для вашей ширины и материала, потому что серьезный поставщик штампов будет иметь в своем файле и то, и другое.

При ширине полотна более двух метров решающим фактором становится конструкция коллектора, а не размер машины, поэтому вешалки и многослойные конструкции доминируют на линиях по производству пленки с широкой разливкой.

Сценарии применения и критерии выбора штампов для литья пленки

Точки выбора становятся конкретными, когда они прикрепляются к продукту. Приведенные ниже сценарии охватывают большую часть работы плоских штампов по всему миру, от заводов по производству гибкой упаковки до заводов по производству композитных панелей, и каждый из них подвергает нагрузке свою часть штампа.

Экструзионное покрытие и ламинирование заслуживают особого упоминания, поскольку они создают иную нагрузку на матрицу, чем свободная пленка. Плоская матрица укладывает тонкую расплавленную пленку непосредственно на движущуюся подложку, такую ​​как бумага, фольга или пластиковая пленка, при скорости линии, которая оставляет мало места для погрешностей калибра, а изменения ширины часто происходят при смешивании книги заказов. На изделиях на металлической основе этап нанесения покрытия обычно работает параллельно с установками предварительной обработки и ламинирования, а сочетание матрицы с правильной линией предварительной обработки и последующим устройством для нанесения покрытия обеспечивает стабильность адгезии и внешнего вида в течение длительного времени.

Роликовая машина для нанесения покрытий на металлические рулоны и листы Система нанесения валкового покрытия на алюминиевые рулоны и листы с многоколесным прецизионным контролем толщины покрытия. Он сочетается с плоскими матрицами на линиях экструзионного нанесения покрытия, обеспечивая равномерную отделку обеих поверхностей рулона, одновременно сокращая расход растворителя и выбросы летучих органических соединений. Посмотреть продукт →

Независимо от того, идет ли покупка непосредственно к производителю штампов или через поставщика или оптовика, технический разговор должен быть одинаковым. Покупатель предоставляет данные о смоле, ширину, диапазон толщины и целевые показатели производительности; Продавец возвращает конструкцию коллектора, систему кромок, концепцию обогревателя и письменную гарантию на профиль. Производитель, который также строит комплексные линии, от разматывателей, устройств для нанесения покрытий и штабелей валков до штабелеукладчиков, может взять на себя ответственность за весь путь плавления, а не за один компонент, что сокращает время ввода в эксплуатацию и устраняет классическое перехватывание пальцев между поставщиками оборудования, когда что-то выходит за пределы допуска.

Сначала сопоставьте матрицу с продуктом, а затем с бюджетом, потому что самая дешевая матрица, не достигающая целевого допуска, является самым дорогим оборудованием на заводе.

Распространенные дефекты, связанные с штампами, и первый этап исправления

Большинство жалоб, поступающих к поставщику штампов, начинаются с жалоб на пленку. В таблице ниже видимый симптом связывается с причиной, связанной со штампом, которая чаще всего скрывается за ним, а также с первой мерой, которую стоит попробовать, прежде чем принимать более радикальные меры. На практике примерно половина таких ситуаций решается с помощью корректировок процесса, поэтому матрицу следует разбирать в последнюю очередь, но измерять в первую очередь.

Делайте диагностику, начиная с экструдера: сначала стабильность давления, затем температура, в последнюю очередь оборудование матрицы, потому что разборка скрывает больше доказательств, чем обнаруживает.

Руководство по техническому обслуживанию и обращению для обеспечения длительного срока службы штампа

Матрица для литья пленки представляет собой прецизионный инструмент, отшлифованный и покрытый металлом, и при правильном обращении он будет сохранять свою геометрию в течение десятилетий или потеряет свою точность в течение года после грубой очистки и импровизированного хранения. Приведенный ниже ритм соответствует опытным стропам, и он стоит гораздо меньше, чем одна замена пластины.

Несколько привычек заставляют стол работать в реальности. Никогда не прикасайтесь к площадкам стальными скребками, потому что одна царапина воспроизводится в виде продольной полосы на каждом метре пленки. Соблюдайте последовательность ослабления и затяжки болтов, указанную производителем, поскольку кромки имеют предварительную нагрузку и могут деформироваться при неравномерном напряжении. Храните запасные прокладки, нагревательные элементы и набор специальных чистящих инструментов в фиксированном месте рядом с линией. Для огнезащитных составов с минеральным наполнением сократите интервалы проверок и внимательно следите за износом покрытия, поскольку составы с наполнителями являются абразивными, в отличие от чистых полиолефинов. И сохраняйте записи регулировок от ввода в эксплуатацию штампом, ведь самый быстрый перезапуск тот, который начинается с документированных цифр, а не из памяти.

Штамп, который очищается, измеряется, закрывается и документируется в соответствии с графиком, сохраняет свои свойства в течение десятилетий; матрица, очищенная сталью и хранящаяся в горячем состоянии, теряет точность в течение сезона.

Что необходимо подтвердить перед покупкой у производителя или поставщика штампов

Два предложения штампов одинаковой ширины могут отличаться по цене в два раза, и оба могут подходить для разных продуктов. Различия кроются в деталях, приведенных ниже, поэтому структурированный контрольный список превращает запутанное предложение в сопоставимый инженерный документ.

1. Данные о смолах: полный список используемых материалов с указанием индекса текучести расплава или диапазона вязкости для каждого, включая любые наполнители или огнезащитные составы.
2. Ширина полотна: продаваемая ширина, припуск на обрезку на каждом крае и ширина корпуса матрицы, охватывающая оба края.
3. Диапазон калибра: самый тонкий и самый толстый продукт, а также целевой допуск профиля для каждого калибра.
4. Производительность: килограммы в час при скорости линии и соответствующая производительность на сантиметр ширины матрицы.
5. Структура слоев: какие слои необходимы сегодня, и позволяет ли конструкция фидблока или корпуса добавлять слои завтра.
6. Система декелей: внутренняя или внешняя, минимальная и максимальная ширина, а также ожидаемое качество кромки, когда декели закрыты.
7. Фурнитура кромки: ручные болты-толкатели или болты с термическим расширением, подключенные к автоматическому контролю манометра, с указанием шага регулятора.
8. Материалы: марка и твердость стали корпуса, характеристики покрытия или азотирования, особенно для абразивных компаундов.
9. Отопление: количество зон, стандарт электропроводки, концепция изоляции и показатели энергопотребления.
10. Пакет поставки: ввод в эксплуатацию, обучение операторов, список запасных частей, обязательства по реагированию, а также информация о том, произведено ли оборудование под контролем ISO 9001 и имеет ли маркировку CE, где это применимо.

Один коммерческий момент заслуживает честности. Покупка через оптовика или торгового поставщика может упростить оплату и доставку, но подтвердит, кто на самом деле владеет техническими данными и кто ответит на жалобу на датчик через два года. Производитель штампов, который также производит комплексные линии, может перед отправкой проверить штамп на соответствие своему собственному комплекту валков, устройству для нанесения покрытия и намотке, что стоит больше, чем любая брошюра. Попросите опорные линии, соответствующие вашей ширине и классу материала, и вызовите их; ответы обычно более убедительны, чем сама цитата.

Купите письменную гарантию на профиль манометра на собственной смоле, а не на название коллектора, и сделайте ввод в эксплуатацию и запасные части частью контракта, а не рукопожатием.

Часто задаваемые вопросы о типах экструзионных головок для экструзии литой пленки

Почти каждый вопрос о штампе сводится к трем переменным: ширине, допуску и составу, и точный ответ на эти три делает решение о выборе типа штампа очевидным.

Линия по производству пленки — это цепочка компромиссов между смолой, температурой, скоростью и деньгами, а штамп — это то место, где эти компромиссы становятся видимыми для клиента в виде пленки. Выбор типа экструзионной головки для отливки пленки с той же серьезностью, что и экструдеру, окупается меньшим количеством жалоб на размеры, более быстрым изменением ширины и более длительными интервалами между капитальными ремонтами. Последовательность, которая работает на практике, коротка: зафиксируйте изделие и допуск, позвольте им выбрать семейство коллекторов, добавьте регулировочное оборудование, необходимое в книге заказов, а затем купите качество обработки и обслуживания, которое сохранит геометрию верной в течение многих лет.

Для покупателей, занимающихся производством упаковочной пленки, экструзионного покрытия или металлических композитных панелей, самый быстрый следующий шаг — это структурированный разговор с реальными данными: листами смолы, заданной шириной, допусками толщины и выходными данными. Опытный производитель или поставщик ответит разнообразным предложением, концептуальной концепцией и профильной гарантией, а разница между хорошим и слабым ответом обычно видна уже в первом ответе.

Укажите матрицу перед экструдером, потребуйте письменную гарантию профиля толщины вашей смолы, и остальная часть линии унаследует стабильную отправную точку.

Сопутствующие ресурсы на этом сайте

Ссылки ниже ведут на соответствующие страницы для чтения и поддержки на этом сайте: простое введение в алюминиевые композитные панели, один из продуктов, сердцевина которых экструдируется через Т-образную матрицу на наших линиях, а также обзор проектных услуг, охватывающих установку, ввод в эксплуатацию и долгосрочную поддержку для покупателей производственных линий.

• Что такое алюминиевая композитная панель
• Проектные услуги для проектов линий по производству композитных панелей

Начните с продукта, который вам нужно изготовить, и пройдите в обратном порядке через штамп, линию и обслуживание; приведенные выше ресурсы охватывают продукт и услуги, завершающие эту цепочку.