Ce înseamnă „rata de extrudare” pe o mașină de țesături nețesute suflate prin topire

Pe a Mașină de topire țesături nețesute suflate , viteza de extrudare este debitul de topitură a polimerului livrat la matriță. În producția de zi cu zi, este cel mai util să exprimați acest lucru astfel:

• Debit per gaură (g/min/gaură): cel mai bun pentru compararea matrițelor cu un număr diferit de găuri.
• Debit pe lățimea matriței (kg/h/m): practic pentru planificarea la nivel de linie și controlul greutății de bază.
• Ieșire totală a extruderului (kg/h): convenabil, dar ascunde efectele geometriei matriței.

Intenția cuvântului cheie „ Cum influențează viteza de extrudare caracteristicile fibrei ” este în esență o întrebare de echilibru de masă: atunci când împingeți mai multă masă de polimer prin același sistem de atenuare (geometria matriței cu aer cald DCD), fizica formării fibrelor trebuie să se schimbe dacă nu creșteți proporțional energia de tragere.

De ce viteza de extrudare modifică formarea fibrelor

1) Debitul de masă față de energia de aspirare disponibilă

Fibrele suflate prin topire sunt atenuate de aerul cald de mare viteză. Dacă viteza/temperatura aerului este neschimbată și creșteți viteza de extrudare, aerul trebuie să se întindă mai multa masa pe unitatea de timp. Rezultatul tipic este diametrul mediu al fibrei mai mare si a distribuție mai largă a diametrului cu excepția cazului în care creșteți și energia aerului (temperatură, presiune/debit) sau modificați setările matriței/cuțitului de aer.

2) Timpul de rezidență și stabilitatea temperaturii de topire

La rate mai mari, topitura petrece mai puțin timp în extruder și pompa de topire. Acest lucru poate reduce echilibrul termic și poate crește gradienții de temperatură. Dacă temperatura de topire variază de-a lungul matriței, diametrul fibrei și uniformitatea benzii vor varia pe lățime.

3) Efecte de vâscozitate și elasticitate

Pentru tipurile obișnuite de PP prin topire (debit mare de topire), micile modificări ale vâscozității se traduc prin schimbări vizibile de diametru. Rata mai mare de extrudare poate crește încălzirea prin forfecare în matriță și poate modifica vâscozitatea aparentă, ceea ce poate ajuta sau afecta atenuarea, în funcție de cât de stabil este controlul temperaturii. Practic: dacă controlul temperaturii liniei este strâns, forfecarea mai mare poate ajuta ușor curgerea; dacă nu, amplifică variabilitatea.

Caracteristicile fibrei sunt cele mai sensibile la viteza de extrudare

Diametrul fibrei și distribuția

În majoritatea configurațiilor cu suflare prin topire, creșterea vitezei de extrudare în condiții de aer constant crește diametrul fibrei. Un exemplu practic des întâlnit în liniile PP cu grad de filtrare:

• Într-o stare „echilibrată”, fibrele pot fi medii ~2–4 μm .
• După o creștere a debitului fără creșterea aspirației de aer, mediile pot varia la ~4–7 μm , cu mai multe fibre grosiere și mai puține ultrafine.

Deplasarea exactă depinde de reologia polimerului, diametrul orificiului matriței/spațierea, decalajul fantei de aer, presiunea/fluxul aerului și distanța matriță la colector (DCD), dar direcția este consecventă: mai multă masă cu aceeași tragere tinde să producă fibre mai groase.

Shot, margele și fibre „ropey”.

Când viteza de extrudare crește peste capacitatea de atenuare, fluxul de topire poate să nu fibrileze complet. Simptomele includ mărgele/împușcături (picături de polimer), fibre asemănătoare unei panglici și legături locale de fibre. O regulă operațională utilă este că începutul împușcării coincide de obicei cu:

• Momentul aerului insuficient pentru noul debit de masă (presiunea aerului/debitul prea scăzut pentru debit), sau
• Temperatura de topire prea scăzută la putere mai mare (topiti prea vascos pentru a se atenua lin).

Uniformitatea web și profilul de greutate de bază

Debitul mai mare crește riscul apariției dungilor de greutate de bază în direcția transversală (CD) dacă scăderea presiunii matriței și distribuția temperaturii nu sunt uniforme. În practică, dacă temperatura matriței variază doar cu câteva grade, starea de viteză mai mare face adesea defectele profilului mai vizibile, deoarece fereastra procesului se îngustează.

Dimensiunea porilor și suprafața

Fibrele mai grosiere reduc suprafața specifică și de obicei măresc dimensiunea efectivă a porilor. Acest lucru poate fi benefic pentru mediile cu flux de aer, dar poate degrada eficiența barierei dacă produsul depinde de fibre fine pentru a intercepta particulele.

Impact asupra performanței de filtrare și barieră

Pentru filtrare (medii de mască, HVAC, filtre industriale), distribuția diametrului fibrei este un factor principal al eficienței captării și al căderii de presiune. Când viteza de extrudare crește și diametrul fibrei devine mai mare (fără compensarea aspirației de aer), modificările tipice sunt:

• Eficiență mai mică la aceeași greutate de bază (mai puține ultrafine, suprafață mai mică).
• Cădere de presiune mai mică pot apărea (pori mai mari), dar acest lucru nu este întotdeauna un câștig dacă eficiența scade prea mult.
• Mai multă variabilitate de la lot la lot dacă controlul temperaturii/presiunii este marginal, deoarece funcționarea cu viteză mai mare deseori strânge fereastra stabilă.

Dacă se utilizează încărcarea electret, diametrul fibrei contează în continuare: chiar și cu încărcarea, trecerea de la fibre predominant de ~2–4 μm la fibre de ~5–8 μm poate reduce contribuția de captare mecanică, forțând niveluri de încărcare mai ridicate sau greutate de bază mai mare pentru a menține același grad de filtrare.

Ferestre practice de proces și la ce să vă așteptați la o rată de extrudare scăzută față de cea mare

O modalitate practică de a defini o fereastră „sigură” este să setați o țintă de fibre (de exemplu, mediile de filtrare prioritizează adesea o fracțiune mare de ultrafine) și apoi să găsiți cea mai mare viteză de extrudare care încă îndeplinește limitele de diametru/împușcare atunci când temperatura/presiunea aerului, DCD și viteza colectorului sunt la valori de referință sustenabile.

Cum să reglați viteza de extrudare fără a pierde calitatea fibrei

Când creșteți rata de extrudare, tratați-o ca pe o schimbare coordonată în „pachetul de extragere” suflat prin topire. Scopul este de a menține capacitatea de atenuare proporțională cu fluxul de masă, astfel încât caracteristicile fibrelor să rămână stabile.

Flux de lucru de reglare pas cu pas

1. Blocați mai întâi valorile de calitate: intervalul de diametru țintă al fibrei, numărul maxim de împușcături permis, toleranța la greutatea de bază și limitele de filtrare/permeabilitate la aer.
2. Creșteți viteza de extrudare în trepte mici (de exemplu, 2–5% pași) menținând constantă viteza colectorului și setările de aer pentru a observa direcția naturală a schimbării.
3. Dacă fibrele se îngroșează, compensați prin creșterea energiei de aspirare: creșteți debitul/presiunea aerului primar și/sau temperatura aerului în limitele echipamentului, apoi verificați din nou distribuția diametrului.
4. Dacă apare împușcătura, abordați-o imediat: fie reduceți rata, fie creșteți impulsul/temperatura aerului; de asemenea, verificați stabilitatea temperaturii de topire în zonele matriței.
5. Reechilibrați greutatea de bază: odată ce calitatea fibrei este recuperată, reglați viteza colectorului pentru a atinge gsm, menținând în același timp noua stare stabilă a fibrei.

Ce setări ale mașinii se deplasează de obicei cu viteza de extrudare

• Temperatura aerului primar și debitul/presiunea aerului (adaugă putere de tragere).
• Distanța matriță la colector (DCD) și aspirația (afectează răcirea fibrelor, așezarea și deschiderea rețelei).
• Profilul temperaturii de topire și stabilitatea pompei de topire (reduce variația CD pe măsură ce puterea crește).

Takeaway operațional: Creșterea vitezei de extrudare în sine crește rareori producția „gratuit”. În cele mai multe cazuri, menținerea acelorași caracteristici ale fibrei necesită o capacitate suplimentară de aer/termă sau acceptarea unei structuri de fibre mai grosiere.

Lista de verificare pentru depanare atunci când viteza de extrudare mai mare provoacă defecte

Simptome comune și cauze probabile

• Creștere împușcătură/margele: capacitatea de atenuare depășită; impulsul aerului prea scăzut; se topește prea rece/vâscos la matriță.
• Diametrul fibrei se deplasează în sus: creșterea debitului fără creșterea proporțională a energiei aerului; deriva de temperatură care modifică vâscozitatea.
• dungi CD sau benzi grele: neuniformitatea temperaturii matriței amplificată la debit mai mare; contaminare/astupare parțială; ondularea pompei de topire.
• Pete topite / zone asemănătoare filmului: întindere prea fierbinte, DCD scurtă sau flux de masă local excesiv care determină aterizarea fibrelor înainte de solidificare.

Acțiuni corective rapide (mai eficiente mai întâi)

1. Reduceți rata de extrudare până la ultimul punct stabil și confirmați dispariția defectelor (demonstrează limita de capacitate față de deranjarea aleatorie).
2. Creșteți aspirația de aer (în primul rând debitul/presiunea, apoi temperatura) în timp ce monitorizați diametrul fibrei și împușcarea.
3. Stabilizați profilul temperaturii matriței (verificați controlul zonei, izolația și acuratețea senzorului pe lățime).
4. Verificați filtrarea topiturii, starea pachetului de sită și curățenia matriței dacă persistă dungi sau împușcături intermitente.

Ce să documentați pentru a controla caracteristicile fibrelor pe termen lung

Pentru a gestiona în mod consecvent modul în care viteza de extrudare afectează caracteristicile fibrei pe a mașină de țesături nețesute suflate prin topire , capturați o „amprentă digitală de proces” concisă pentru fiecare categorie de produs:

• Viteza de extrudare exprimată ca g/min/gaură (sau kg/h/m) plus turația pompei de topire și presiunea matriței.
• Temperatura aerului primar și setarea presiunii/debitului aerului.
• DCD, aspirație, viteza colectorului și greutatea de bază țintă.
• Rezultate măsurate: diametrul fibrei (medie și răspândire), numărul de împușcături (sau evaluarea calitativă), permeabilitatea aerului/căderea de presiune și (dacă este relevant) eficiența filtrării.

Atunci când acele intrări sunt urmărite împreună, modificările ratei de extrudare devin previzibile: dacă este necesară o rată mai mare, puteți planifica în prealabil ajustările de aer/termă potrivite în loc să reacționați la pierderile de calitate după fapt.