Работя около оборудването за екструдиране на листове от години и има тази разлика между това, което ви казват брошурите за продажба, и това, което се случва, когато стоите до линията в 2 сутринта, опитвайки се да разберете защо габарита се движи. Екструдирането на листова пластмаса формира опаковъчни материали за всичко - от чаши за кисело мляко до контейнери с мида, но получаването на последователна продукция изисква повече от просто следване на ръководството.
Започвайки с основите, но не съвсем
Цилиндърът на екструдера има зони - обикновено шест или седем в зависимост от машината. Всяка зона работи при различна температура и градиентът има значение, защото се опитвате да разтопите полимера постепенно, докато създавате налягане. Бързайте и ще получите неразтопени пелети. Вървете твърде бавно и рискувате термично разграждане, особено при чувствителни-на температура материали като PVC.
Повечето PP операции изпълняват захранващата зона около 180 градуса и нарастват до около 215 градуса при матрицата. Но тези числа се променят в зависимост от вида смола, който използвате. Полипропиленът с висок -разтопен-теч се нуждае от по-ниски температури от стандартния клас или ще имате капещ материал от матрицата, преди дори да започнете линията.
Дизайнът на матрицата е мястото, където производителите харчат истинските пари. Евтина матрица ви създава проблеми с ръбовете -, където ръбовете на листа са по-дебели от центъра - и в крайна сметка отрязвате 15-20% от ширината на материала си, само за да получите използваем продукт. Компании като Nordson EDI начисляват премиум цени за своите матрици, но използваната от тях геометрия на потока всъщност разпределя стопилката равномерно. Тяхната система за матрици AutoFlex се настройва автоматично за вариации на дебелината, което звучи страхотно, докато не се наложи да смените нагревателен елемент и да осъзнаете, че частите струват повече от плащането на колата на някои хора.
Материалните разходи промениха всичко през 2021 г
Цените на смолата полудяха по време на пандемията. LDPE, който струваше $0,45/lb през 2019 г., достигна $0,89/lb до средата на 2021 г. според данните за покупките от plasticstoday.com и изведнъж всички се загрижиха за процентите на скрап. Преди това процентът на скрап от 5% не беше голяма сделка. След като цените се удвоиха, същите тези 5% означаваха, че истинските пари излизат от вратата.
Рециклираното съдържание става по-малко за маркетинг и повече за икономика. Предизвикателството при повторното смилане е консистенцията - една партида протича по различен начин от следващата и ако работите с първичен материал един ден и 30% PCR смес на следващия ден, вие постоянно ще регулирате температурите на варела и скоростта на шнека. Някои операции посветиха цели линии на рециклирани материали само за да избегнат главоболията при смяната.
Има едно нещо с PET лист, където съдържанието на влага прави или прекъсва бягането ви. PET е хигроскопичен, изсмуква вода от въздуха и ако се опитате да го екструдирате, без първо да изсушите, ще получите мехурчета и мъгла в листа. Десикантните сушилни могат да намалят нивата на влага до 0,005%, което е това, от което се нуждаете, но те струват $15 000 - $40 000 в зависимост от изискванията за производителност. Пропуснете сушилнята и процентът на бракуваните ви продукти скача.
Никой не говори много за конфигурациите на стека на рула
Стек с три{0}}ролки срещу стек с две-ролки - изглежда просто, но променя цялата ви операция. Три -ролки ви дават по-добър контрол върху плоскостта на листа, защото контролирате и двете повърхности, докато листът изстива. Две-ролки са по-евтини за закупуване и поддръжка, използват по-малко пространство. За тънък материал под 0,5 мм има смисъл три-ролки. По-дебели листове над 2 mm, можете да се разминете с две-ролки в много приложения.
Налягането на притискане между ролките влияе върху покритието на повърхността. Твърде много натиск и получавате огледален гланц, който може да изглежда добре, но може да причини проблеми надолу по веригата, ако листът трябва да бъде отпечатан или ламиниран. Няма достатъчно натиск и чаршафът не ляга гладко, появява се вълнообразност. Намирането на правилното налягане е най-вече опит и грешка.
Стабилността на температурата на охлаждащата ролка е по-трудна за поддържане, отколкото хората си мислят. Вие циркулирате вода при може би 20-25 градуса през ролката, а входящият лист е при 140-160 градуса в зависимост от полимера. Това е огромна температурна разлика и ако вашият воден охладител не може да се справи, температурата на ролката започва да се покачва и свойствата на вашия лист се променят. Видях това да се случва в съоръжение, работещо с лист HIPS - чилърът им беше недостатъчен за скоростта на линията, която се опитваха да пуснат, и всеки следобед, когато температурата на околната среда достигаше пика, те започваха да получават проблеми с качеството. Оборудването беше наред. Капацитетът на охладителя беше тясното място.
Защо скоростта на линията не означава само по-бързо движение
Има натиск за увеличаване на производителността, но екструдирането на листове има физически ограничения. Междината на матрицата обикновено е между 1,0-2,5 мм в зависимост от крайната дебелина на листа и материалът се разширява, когато излезе - наречено раздуване на матрицата. Ако бягате твърде бързо, издърпвате листа, преди да успее напълно да набъбне и да се втвърди, което променя вашата плътност и механични свойства.
Greiner Extrusion, базирана в Австрия, публикува данни, показващи, че техните линии за PET листове работят между 25-45 m/min за габарити от 0,3-1,5 mm. Тези скорости са резултат от десетилетия на оптимизация на процеси. Само защото един мотор може да се върти по-бързо, не означава, че вашият продукт ще бъде приемлив. В greiner-gpi.com те описват подробно как скоростта на линията се свързва директно със степента на кристализация в PET и ако охлаждате твърде бързо, получавате аморфни области, които влияят на яснотата и здравината.
Времето на престой на материала в цевта също има значение. Седите там твърде дълго при висока температура и ще получите разграждане. Различните полимери имат различна термична стабилност - поликарбонатът може да издържи по-дълго време на престой от акрила, който пожълтява, ако го прегреете. Когато променяте производствените графици, процедурите за стартиране и спиране трябва да отчитат прочистването -, промивайки стария материал, така че да не замърси новия цикъл.
Системите за измерване на дебелината се развиха
Преди измервахте дебелината с ръчен микрометър, вземахте проба на всеки няколко минути, ръчно регулирахте болтовете на матрицата, ако видите отклонение. Сега има автоматизирани системи с лазерни или ядрени сензори, сканиращи в мрежата, връщайки данни обратно на контролери, които коригират матрицата в движение. Но тези системи струват пари - пълната настройка на измервателния уред за сканиране работи с инсталирани $80 000-$150 000.
По-малките операции все още извършват ръчно измерване и настройка. Отнема повече време за оптимизиране, получавате повече вариации, но ако спецификациите на клиента ви са достатъчно свободни, можете да минете и без луксозното оборудване. Опаковките на медицински изделия обаче не могат да минат с този подход. Наредбите на FDA изискват документиран контрол на процеса и показването, че вашата дебелина остава в рамките на ±2%, означава непрекъснати данни от измерването.
Манипулиране на мрежата след охлаждане на листа
Контролът на напрежението чрез навиващото устройство е негова специална специалност. Твърде много напрежение и тънките листове могат да се разтегнат, променяйки размерите. Твърде малко напрежение и получавате телескопични или разхлабени ролки, които е невъзможно да се развият чисто надолу по течението. Хлъзгащите агенти във формулата влияят върху взаимодействието на слоевете на листа при навиване - твърде много хлъзгане и ролките се изместват по време на транспортиране.
Обрязването на ръбовете обикновено се рециклира, връщайки се обратно в процеса като повторно смилане. Но можете да добавите толкова много повторно смилане, преди свойствата да започнат да се влошават. Повечето операции остават под 25% съдържание на повторно смилане за първокласни продукти. За по-малко критични приложения можете да продължите по-високо, но постоянството на цвета става проблем, когато смесвате първичен и рециклиран материал.
Повърхностната обработка е обичайна за листове, които се нуждаят от печат или лепило. Коронното третиране или третирането с пламък променя повърхностната енергия, прави я податлива на мастила и лепила. Нивото на обработка обаче се влошава с времето, поради което принтерите искат прясно екструдиран лист, ако могат да го получат.
Разходи за поддръжка на оборудването, които се натрупват
Износването на винта и цевта става постепенно. Повърхностите на винта се полират гладко, хлабините се увеличават и производителността пада. Първоначално може да не забележите, но в продължение на хиляди часове производителността при дадена скорост на шнека намалява с 10-15%. В крайна сметка трябва или да нанесете повторно покритие върху винта, или да го смените изцяло, а това е $20 000-$50 000 в зависимост от размера и материала.
Поддръжката на матрицата е постоянна. Натрупването на въглерод в устните на матрицата се нуждае от почистване на всеки няколко седмици в някои приложения, ежедневно в други. Регулиращите болтове трябва да останат калибрирани, нагревателните ленти се повредят и се нуждаят от подмяна. Някои операции планират размяна на матрици, така че да могат дълбоко да почистят и инспектират една матрица, докато работят с друга.
Смяна на масло в скоростна кутия, смяна на филтри, калибриране на температурни контролери - всичко това е рутинно, но се добавя. Графиците за превантивна поддръжка помагат, но все още се случват непланирани прекъсвания. Повреди на лагери, изгорели предпазители, неизправности на PLC. Всеки час, когато линията спира, се губят приходи, а в опаковките обикновено има друг преработвател, готов да поеме бизнеса ви, ако не можете да доставите навреме.
Капиталовите инвестиции за пълна линия за листове започват около 800 000 $ за нещо основно и лесно могат да надхвърлят 3 милиона $ за широка ширина, високоскоростни системи с всички контроли и автоматизация. Пазарът на употребявано оборудване съществува, но купуването на употребявано означава да наследите проблемите с поддръжката на някой друг, освен ако наистина не знаете какво проверявате по време на проверка.