Što znači "brzina ekstruzije" na stroju za puhanje netkanog materijala

Na a Stroj za puhanje netkanog materijala , brzina ekstruzije je protok taline polimera koji se isporučuje u matricu. U svakodnevnoj proizvodnji najkorisnije je to izraziti kao:

• Protok po rupi (g/min/rupa): najbolje za usporedbu matrica s različitim brojem rupa.
• Protok po širini matrice (kg/h/m): praktično za planiranje na razini linije i kontrolu osnovne težine.
• Ukupna snaga ekstrudera (kg/h): praktično, ali skriva geometrijske učinke.

Namjera ključne riječi " Kako brzina ekstruzije utječe na karakteristike vlakana ” u osnovi je pitanje ravnoteže mase: kada progurate više polimerne mase kroz isti sustav prigušenja (geometrija matrice s vrućim zrakom DCD), fizika formiranja vlakana mora se promijeniti osim ako proporcionalno ne povećate energiju izvlačenja.

Zašto brzina ekstruzije mijenja formiranje vlakana

1) Maseni protok u odnosu na raspoloživu energiju izvlačenja

Meltblown vlakna su prigušena vrućim zrakom velike brzine. Ako je brzina/temperatura zraka nepromijenjena i povećate brzinu ekstruzije, zrak se mora rastezati više mase po jedinici vremena. Tipičan ishod je veći prosječni promjer vlakana i a distribucija šireg promjera osim ako također ne povećate energiju zraka (temperaturu, tlak/protok) ili modificirate postavke matrice/zračnog noža.

2) Vrijeme zadržavanja i stabilnost temperature taline

Pri višim brzinama, talina provodi manje vremena u ekstruderu i pumpi za taljenje. To može smanjiti toplinsku ravnotežu i povećati temperaturne gradijente. Ako temperatura taline varira po matrici, promjer vlakana i ujednačenost mreže varirat će po širini.

3) Učinci viskoznosti i elastičnosti

Za uobičajene PP meltblown kvalitete (veliki protok taline), male promjene viskoznosti pretvaraju se u primjetne promjene promjera. Veća brzina ekstruzije može povećati smično zagrijavanje u matrici i promijeniti prividnu viskoznost, što može pomoći ili štetiti prigušenju ovisno o tome koliko je stabilna kontrola temperature. Praktično: ako je kontrola temperature cijevi čvrsta, veće smicanje može malo pomoći protoku; ako ne, pojačava varijabilnost.

Karakteristike vlakana najosjetljivije na brzinu ekstruzije

Promjer i distribucija vlakana

U većini meltblown postava, povećanje brzine ekstruzije pri stalnim zračnim uvjetima povećava promjer vlakana. Praktičan primjer koji se često viđa u PP vodovima filtracijske razine:

• U "uravnoteženom" stanju, vlakna mogu biti prosječna ~2–4 μm .
• Nakon povećanja protoka bez povećanja protoka zraka, prosjeci se mogu pomaknuti na ~4–7 μm , s više grubih vlakana i manje ultrafinih.

Točan pomak ovisi o reologiji polimera, promjeru/razmaku rupa matrice, razmaku zračnog proreza, tlaku/protoku zraka i udaljenosti od matrice do kolektora (DCD), ali smjer je dosljedan: veća masa s istim izvlačenjem ima tendenciju da proizvodi deblja vlakna.

Sačma, perle i "ropey" vlakna

Kada brzina ekstruzije poraste iznad kapaciteta prigušenja, tok taline možda neće potpuno fibrilirati. Simptomi uključuju kuglice/sačme (kapljice polimera), vlakna poput vrpce i lokalno skupljanje vlakana. Korisno operativno pravilo je da se početak pucnja obično podudara s bilo kojim od:

• Nedovoljan zamah zraka za novi maseni protok (tlak zraka/protok prenizak za brzinu), ili
• Preniska temperatura taljenja pri većem učinku (talina je previše viskozna da bi glatko prigušila).

Jednoobraznost weba i profil temeljne težine

Veća propusnost povećava rizik od pruga osnovne težine u poprečnom smjeru (CD) ako pad tlaka u kalupu i raspodjela temperature nisu ravnomjerni. U praksi, ako temperatura matrice varira samo nekoliko stupnjeva, stanje veće brzine često čini nedostatke profila vidljivijima jer se procesni prozor sužava.

Veličina pora i površina

Grublja vlakna smanjuju specifičnu površinu i obično povećavaju efektivnu veličinu pora. To može biti korisno za medije s protokom zraka, ali može smanjiti učinkovitost barijere ako proizvod ovisi o finim vlaknima za presretanje čestica.

Utjecaj na performanse filtracije i barijere

Za filtraciju (maskirni mediji, HVAC, industrijski filtri), distribucija promjera vlakana primarni je pokretač učinkovitosti hvatanja i pada tlaka. Kada se brzina ekstruzije poveća i promjer vlakana postane veći (bez kompenzacijskog izvlačenja zraka), tipične promjene su:

• Niža učinkovitost pri istoj osnovnoj težini (manje ultrafinih, manja površina).
• Niži pad tlaka mogu se pojaviti (veće pore), ali to nije uvijek pobjeda ako učinkovitost previše padne.
• Više varijabilnosti od serije do serije ako je kontrola temperature/tlaka marginalna, jer rad s većom brzinom često zateže stabilni prozor.

Ako se koristi elektretno punjenje, promjer vlakana i dalje je bitan: čak i uz punjenje, prelazak s vlakana s pretežno ~2–4 μm na vlakna ~5–8 μm može smanjiti doprinos mehaničkog hvatanja, prisiljavajući više razine naboja ili veću baznu težinu kako bi se održala ista ocjena filtracije.

Praktični procesni prozori i što očekivati pri niskoj naspram visokoj brzini ekstruzije

Praktičan način za definiranje "sigurnog" prozora je postavljanje ciljne vrijednosti vlakana (na primjer, mediji za filtriranje često daju prednost visokom udjelu ultrafinih čestica) i zatim pronalaženje najveće brzine ekstruzije koja još uvijek zadovoljava ograničenja promjera/sačma kada su temperatura/tlak zraka, DCD i brzina kolektora na održivim zadanim točkama.

Kako podesiti brzinu ekstruzije bez gubitka kvalitete vlakana

Kada povećate brzinu ekstruzije, tretirajte to kao koordiniranu promjenu u meltblown "draw paketu". Cilj je održati kapacitet prigušenja proporcionalnim masenom protoku tako da karakteristike vlakana ostanu stabilne.

Tijek rada korak po korak podešavanja

1. Najprije zaključajte svoje metrike kvalitete: ciljani raspon promjera vlakana, najveći dopušteni broj udaraca, toleranciju osnovne težine i ograničenja filtracije/propusnosti zraka.
2. Povećajte brzinu ekstruzije u malim koracima (npr. 2–5% koraka) dok održavate konstantne postavke brzine kolektora i zraka kako biste promatrali prirodni smjer promjene.
3. Ako vlakna ogrublje, kompenzirajte povećanjem energije izvlačenja: povećajte protok/tlak primarnog zraka i/ili temperaturu zraka unutar ograničenja opreme, zatim ponovno provjerite raspodjelu promjera.
4. Ako se pojavi pucanj, odmah se pozabavite time: ili smanjite brzinu ili povećajte zamah/temperaturu zraka; također provjerite stabilnost temperature taline u zonama kalupa.
5. Ponovno uravnotežite osnovnu težinu: kada se oporavi kvaliteta vlakana, podesite brzinu kolektora na gsm dok održavate novo stabilno stanje vlakana.

Koje se postavke stroja obično mijenjaju s brzinom ekstruzije

• Temperatura primarnog zraka i protok/tlak zraka (dodaje snagu izvlačenja).
• Udaljenost od kalupa do kolektora (DCD) i usis (utječe na hlađenje vlakana, polaganje i otvorenost mreže).
• Profil temperature taline i stabilnost pumpe taline (smanjuje CD varijaciju kako izlaz raste).

Operativni zaključak: samo povećanje brzine ekstruzije rijetko povećava izlaz "besplatno". U većini slučajeva, održavanje istih karakteristika vlakana zahtijeva dodatni zračni/toplinski kapacitet ili prihvaćanje grublje strukture vlakana.

Kontrolni popis za rješavanje problema kada veća brzina ekstruzije uzrokuje nedostatke

Uobičajeni simptomi i vjerojatni uzroci

• Povećanje udarca/perli: prekoračen kapacitet prigušenja; zamah zraka prenizak; otopiti previše hladno/viskozno na matrici.
• Promjer vlakana se pomiče prema gore: povećanje protoka bez proporcionalnog povećanja energije zraka; temperaturni pomak mijenjanje viskoznosti.
• CD trake ili teške trake: nejednakost temperature matrice pojačana pri većem protoku; onečišćenje/djelomično začepljenje; melt pumpa valovitost.
• Spojene mrlje / područja poput filma: prevruće polaganje, kratki DCD ili pretjerani lokalni protok mase koji uzrokuje spuštanje vlakana prije skrućivanja.

Brze korektivne radnje (najučinkovitije prve)

1. Smanjite brzinu ekstruzije do posljednje stabilne točke i potvrdite da su nedostaci nestali (dokazuje ograničenje kapaciteta u odnosu na nasumične poremećaje).
2. Povećajte uvlačenje zraka (prvo protok/tlak, zatim temperaturu) dok pratite promjer vlakana i pucanje.
3. Stabilizirajte profil temperature matrice (provjerite kontrolu zone, izolaciju i točnost senzora po širini).
4. Provjerite filtraciju taline, stanje paketa sita i čistoću matrice ako se pruge ili povremena pucanja nastave.

Što dokumentirati za dugoročnu kontrolu karakteristika vlakana

Za dosljedno upravljanje utjecajem brzine ekstruzije na karakteristike vlakana na a melt blown netkani materijal stroj , uhvatite sažeti „otisak prsta procesa” za svaku ocjenu proizvoda:

• Brzina ekstruzije izražena kao g/min/otvor (ili kg/h/m) plus broj okretaja pumpe za taljenje i tlak matrice.
• Postavka primarne temperature zraka i tlaka/protoka zraka.
• DCD, usis, brzina kolektora i ciljana osnovna težina.
• Mjereni ishodi: promjer vlakana (prosjek i širina), broj udaraca (ili kvalitativna ocjena), propusnost zraka/pad tlaka i (ako je relevantno) učinkovitost filtracije.

Kada se ti ulazi prate zajedno, promjene brzine ekstruzije postaju predvidljive: ako je potrebna viša stopa, možete unaprijed planirati odgovarajuće prilagodbe zraka/topline umjesto da naknadno reagirate na gubitke kvalitete.