जिस किसी ने भी तीन परत वाली ब्लो फिल्म लाइन चलाई है, वह जानता है कि लगातार इंटरलेयर एकरूपता प्राप्त करना जितना दिखता है उससे कहीं अधिक कठिन है। आपके पास तीन पूरी तरह से कैलिब्रेटेड एक्सट्रूडर हो सकते हैं, हर क्षेत्र में सटीक तापमान नियंत्रण हो सकता है, और फिर भी एक फिल्म के साथ समाप्त हो सकता है जहां एक परत एक तरफ 40% मोटी होती है और दूसरी तरफ 60% पतली होती है - या जहां टाई परत असमान रूप से स्थानांतरित होती है, जिससे पूरे रोल में आसंजन समझौता हो जाता है।
अधिकांश समस्या निवारण मार्गदर्शिकाएँ एक्सट्रूडर आउटपुट या कूलिंग रिंग एयरफ्लो को दोषी मानती हैं। और वे चर मायने रखते हैं। लेकिन कई मामलों में, मूल कारण और भी ऊपर की ओर होता है: डाई हेड के डिज़ाइन में ही। यह समझना कि डाई हेड ज्योमेट्री इंटरलेयर वितरण को कैसे नियंत्रित करती है, इन समस्याओं के निदान और रोकथाम के लिए पहला कदम है।
डाई हेड वास्तव में क्या कर रहा है
में एकतीन-लेयर फिल्म ब्लोइंग मशीन, डाई हेड को तीन एक्सट्रूडर से तीन अलग-अलग पिघल धाराएं प्राप्त होती हैं - आमतौर पर एक कोर परत और दो त्वचा परतें - और संयुक्त पिघल एक ट्यूब के रूप में डाई गैप के माध्यम से बाहर निकलने से पहले उन्हें डाई बॉडी के अंदर एक एकल, सह {2} एक्सट्रूडेड कुंडलाकार संरचना में जोड़ती है।
डाई हेड को एक साथ तीन काम पूरे करने होंगे:
प्रत्येक पिघली हुई धारा को कुंडलाकार डाई की पूरी 360 डिग्री परिधि के चारों ओर समान रूप से वितरित करें
तीनों परतों को आपस में मिलाए बिना या उनके बीच के इंटरफ़ेस को अस्थिर किए बिना सही क्रम में ढेर करें
प्रत्येक चैनल में पिघले प्रवाह प्रतिरोध को प्रबंधित करके प्रत्येक परत की सापेक्ष मोटाई को नियंत्रित करें
यदि इन तीन चीजों में से कोई भी एक गलत हो जाती है - और ऐसे कई तरीके हैं जिनसे प्रत्येक गलत हो सकता है - तो परिणाम इंटरलेयर गैर-एकरूपता है।
सर्पिल मैंड्रेल बनाम। स्पाइडर डाई: मौलिक विकल्प
इसमें दो प्राथमिक डाई हेड आर्किटेक्चर का उपयोग किया जाता हैतीन-लेयर फिल्म ब्लोइंग मशीन, और वे परिधीय वितरण को बहुत अलग तरीके से संभालते हैं।
स्पाइडर डाई (स्पाइडर लेग्स के साथ कुंडलाकार डाई)
स्पाइडर डाई डाई के केंद्र में मेन्ड्रेल को पकड़ने के लिए रेडियल सपोर्ट लेग्स ("स्पाइडर लेग्स") का उपयोग करती है, जिससे पैरों के चारों ओर पिघला हुआ प्रवाह होता है और नीचे की ओर पुनः संयोजित होता है। लेग वेल्ड लाइनें - जहां विभाजित पिघली धाराएं पुनः जुड़ती हैं - इस डिजाइन की मूलभूत कमजोरी हैं। वेल्ड लाइनें यांत्रिक कमजोरी के क्षेत्र बनाती हैं और, बहुपरत फिल्मों के लिए अधिक गंभीर रूप से, ऐसे बिंदु जहां परत की मोटाई भिन्न हो सकती है। पैरों के चारों ओर विभाजित होने के बाद परतें समान रूप से पुनः संयोजित नहीं होती हैं।
स्पाइडर डाई यांत्रिक रूप से सरल और सस्ती हैं, लेकिन वे अब गंभीर मल्टीलेयर फिल्म निर्माण में अपेक्षाकृत असामान्य हैं क्योंकि वेल्ड लाइनें इंटरलेयर एकरूपता से समझौता करती हैं, खासकर बैरियर फिल्म अनुप्रयोगों में।
सर्पिल मैंड्रेल डाई
सर्पिल मैंड्रेल डाई आधुनिक तीन परत वाली फिल्म निर्माण में प्रमुख डिजाइन है। इस डिज़ाइन में, प्रत्येक पिघली हुई धारा एक केंद्रीय फ़ीड पोर्ट के माध्यम से डाई में प्रवेश करती है, फिर मेन्ड्रेल की सतह में मशीनीकृत सर्पिल खांचे में प्रवाहित होती है। जैसे-जैसे पिघल सर्पिल के साथ आगे बढ़ता है, यह धीरे-धीरे सर्पिल भूमि पर बह जाता है और सर्पिल प्रवाह और दबाव संचालित अक्षीय प्रवाह के संयोजन से परिधि में वितरित होता है।
जब तक पिघल डाई निकास तक पहुंचता है, तब तक इसे कई सर्पिल चैनलों के ओवरलैप द्वारा वितरित किया जाता है - आमतौर पर आधुनिक डाई में प्रति परत 4 से 8 सर्पिल होते हैं - जो प्रभावी ढंग से परिधिगत भिन्नता को औसत करता है। परिणाम यह है कि मकड़ी के मरने की तुलना में नाटकीय रूप से अधिक समान मोटाई का वितरण प्राप्त किया जा सकता है।
सर्पिल चैनल ज्यामिति एकरूपता को कैसे नियंत्रित करती है
सर्पिल मेन्ड्रेल डिज़ाइन के भीतर, चैनलों की विशिष्ट ज्यामिति यह निर्धारित करती है कि प्रत्येक परत कितनी अच्छी तरह वितरित होती है। यहीं पर डाई हेड डिज़ाइन वास्तव में जटिल हो जाता है।
सर्पिल पिच और गहराई
प्रत्येक सर्पिल चैनल की पिच (सर्पिल घुमावों के बीच का अंतर) और गहराई (चैनल क्रॉस - अनुभाग) पेचदार प्रवाह (सर्पिल के साथ) और अक्षीय प्रवाह (डाई निकास की ओर) के बीच संतुलन को नियंत्रित करती है। एक गहरा चैनल अतिप्रवाह से पहले अधिक पेचदार वितरण को बढ़ावा देता है। एक उथला चैनल पिघल को अतिप्रवाहित करने और अक्षीय रूप से तेजी से आगे बढ़ने का कारण बनता है।
समान वितरण के लिए:
बहुत उथला चैनल फ़ीड बिंदु से पिघल को मुख्य रूप से अक्षीय रूप से आगे बढ़ने का कारण बनता है, जिससे फ़ीड पोर्ट स्थान के साथ संरेखित पैटर्न में मोटाई में भिन्नता होती है (0 डिग्री पर एक "वसा स्थान" और 180 डिग्री पर पतला होता है)
बहुत गहरा चैनल अक्षीय उन्नति में देरी करता है और दबाव निर्माण का कारण बन सकता है जो पिघले इंटरफ़ेस को अस्थिर कर देता है
इष्टतम सर्पिल ज्यामिति, चलाए जा रहे पदार्थ की पिघली हुई चिपचिपाहट और प्रवाह दर पर निर्भर करती है -, यही कारण है कि एलएलडीपीई के लिए डिज़ाइन किए गए डाई पुनर्संरचना के बिना एचडीपीई या ईवीए के साथ समान रूप से अच्छा प्रदर्शन नहीं करते हैं।
सर्पिल आरंभों की संख्या
प्रति परत अधिक सर्पिल प्रारंभ होता है (प्रवेश बंदरगाह से फ़ीड करने वाले व्यक्तिगत सर्पिल चैनलों की संख्या) का अर्थ है परिधि के चारों ओर वितरण पथों का अधिक ओवरलैप, जो मोटाई भिन्नता को अधिक प्रभावी ढंग से औसत करता है। पतली बैरियर फिल्मों के लिए उच्च प्रदर्शन वाली तीन परतें प्रति परत 6 से 8 सर्पिल स्टार्ट का उपयोग कर सकती हैं। सरल पीई पैकेजिंग के लिए इकोनॉमी डाइस केवल 4 का उपयोग कर सकती है। अंतर सीधे परिधीय मोटाई भिन्नता में दिखाई देता है - आम तौर पर उच्च {{9} गुणवत्ता वाले मल्टी - स्टार्ट डाइज़ के लिए ±3% बनाम सरल डिजाइनों के लिए ±6–8%।
इंटरलेयर स्टैकिंग: जहां तीन पिघली हुई धाराएं मिलती हैं
प्रत्येक परत के लिए परिधीय वितरण का प्रबंधन करना समस्या का केवल एक हिस्सा है। परतों को नियंत्रित, स्थिर तरीके से एक-दूसरे से मिलने की भी आवश्यकता होती है जो डिज़ाइन किए गए मोटाई अनुपात को बनाए रखती है।
ढेर लगाने की स्थिति
परतों को डाई के अंदर दो तरीकों से जोड़ा जा सकता है:
आंतरिक संयोजन:तीन पिघली हुई धाराएँ डाई बॉडी के अंदर विलीन हो जाती हैं, डाई निकास के ठीक ऊपर की ओर, और एक संयुक्त बहु परत पिघल के रूप में डाई गैप तक यात्रा करती हैं। यह इंटरफ़ेस को बाहर निकलने से पहले स्थिर होने के लिए अधिक समय प्रदान करता है, जिससे डाई निकास क्षेत्र में परत अस्थिरता का खतरा कम हो जाता है। हालाँकि, इसके लिए आसन्न परतों के बीच सटीक चिपचिपाहट मिलान की आवश्यकता होती है - इंटरफ़ेस पर बेमेल चिपचिपाहट एनकैप्सुलेशन अस्थिरता पैदा करती है (निचली{4}चिपचिपाहट परत स्थानांतरित होने और उच्च -चिपचिपापन परत को घेरने की कोशिश करती है)।
बाहरी संयोजन:परतों को डाई निकास के बहुत करीब तक अलग रखा जाता है, फिर एक छोटे अंतिम क्षेत्र में संयोजित किया जाता है। यह दृष्टिकोण चिपचिपाहट बेमेल के लिए अधिक क्षमाशील है लेकिन कम स्थिरीकरण समय देता है।
अधिकांश आधुनिक तीन परत उड़ाई गई फिल्म डाइज़ सावधानीपूर्वक डिजाइन किए गए संक्रमण क्षेत्र के साथ आंतरिक संयोजन का उपयोग करती हैं, जहां परतें अचानक के बजाय धीरे-धीरे एकत्रित होती हैं, जिससे इंटरफेशियल गड़बड़ी का खतरा कम हो जाता है।
डाई भूमि की लंबाई
डाई लैंड डाई निकास पर समानांतर खंड है जहां ट्यूब के रूप में बाहर निकलने से पहले सभी तीन परतें कुंडलाकार चैनल में एक साथ बहती हैं। अधिक भूमि की लंबाई:
परतों के बीच वेग के अंतर को सुचारू करता है
पिघले हुए इंटरफेस को स्थिर करने की अनुमति देता है
परतों के बीच प्रवाह प्रेरित अभिविन्यास अंतर को कम करता है
बहुत छोटी भूमि के परिणामस्वरूप परतें पूरी तरह से संतुलित नहीं हो पाती हैं - एक परत आसन्न परतों की तुलना में तेजी से आगे बढ़ सकती है, जो इंटरफ़ेस पर कतरनी पैदा करती है और पिघल के बाहर निकलने और फूलने के बाद असमान परत की मोटाई पैदा करती है।
मानक ब्लो फिल्म अनुप्रयोगों के लिए विशिष्ट डाई लैंड की लंबाई 15 से 30 मिमी होती है, जबकि लंबी भूमि का उपयोग पतली अवरोधक फिल्मों या उच्च-चिपचिपापन सामग्री के लिए किया जाता है।
फ़ीड पोर्ट स्थान और दबाव संतुलन
तीन एक्सट्रूडर में से प्रत्येक एक फीड पोर्ट के माध्यम से डाई हेड से जुड़ता है। इन फ़ीड पोर्ट का स्थान और ज्यामिति उन तरीकों से एकरूपता को प्रभावित करती है जिन्हें नज़रअंदाज करना आसान होता है।
सममित फ़ीड
एक अच्छी तरह से डिज़ाइन किए गए डाई में, तीन फ़ीड पोर्ट इस प्रकार स्थित होते हैं कि प्रत्येक पिघली हुई धारा फ़ीड पोर्ट से डाई निकास तक समान दबाव ड्रॉप के साथ प्रवेश करती है। असममित फ़ीड पोर्ट प्लेसमेंट परिधि के चारों ओर असमान दबाव वितरण बनाता है, जो अंतिम फिल्म - में लगातार मोटे/पतले पैटर्न के रूप में दिखाई देता है, आमतौर पर फ़ीड पोर्ट स्थान पर शिखर के साथ एक साइनसॉइडल पैटर्न में।
क्रॉस-सिर बनाम. स्टैक डाई ओरिएंटेशन
क्रॉस-सिर मर जाता है:एक्सट्रूडर डाई अक्ष के लंबवत, बगल से फ़ीड करते हैं। यांत्रिक रूप से सरल, लेकिन पिघले प्रवाह में 90 डिग्री का मोड़ एक दबाव विषमता पैदा करता है जिसकी भरपाई के लिए सावधानीपूर्वक चैनल ज्यामिति की आवश्यकता होती है।
स्टैक मर जाता है (इनलाइन):एक्सट्रूडर डाई अक्ष के साथ फ़ीड करते हैं। निर्माण करना अधिक जटिल है, लेकिन सममित फ़ीड ज्यामिति समान वितरण को प्राप्त करना आसान बनाती है।
डाई बॉडी के भीतर तापमान प्रवणता
पिघली हुई चिपचिपाहट तापमान के प्रति संवेदनशील होती है। यदि डाई बॉडी के अलग-अलग हिस्से असमान तापन, पर्यावरण में गर्मी की कमी, या एक चैनल से दूसरे चैनल में प्रवाहित होने के कारण अलग-अलग तापमान - पर हैं, तो पिघली हुई चिपचिपाहट बदल जाती है, जिससे प्रवाह प्रतिरोध और मोटाई वितरण बदल जाता है।
आधुनिक तीन परत डाई हेड कई स्वतंत्र रूप से नियंत्रित हीटिंग ज़ोन का उपयोग करते हैं:
बॉडी, मैंड्रेल और डाई रिंग के लिए अलग-अलग क्षेत्र
कई बिंदुओं पर थर्मोकपल फीडबैक के साथ पीआईडी{0}}नियंत्रित हीटर
चैनलों के बीच गर्मी के स्थानांतरण को रोकने के लिए जोनों के बीच इन्सुलेशन
डाई में 5 डिग्री का तापमान परिवर्तन भी एलएलडीपीई की चिपचिपाहट को 15-20% तक बदल सकता है, जो मापने योग्य मोटाई में गैर-एकरूपता पैदा करने के लिए पर्याप्त है। यही कारण है कि डाई हेड तापमान नियंत्रण उतना ही महत्वपूर्ण है जितना कि डाई ज्योमेट्री - एक अच्छी तरह से डिज़ाइन किया गया डाई जो खराब नियंत्रित तापमान पर चल रहा है, फिर भी परिवर्तनशील फिल्म का उत्पादन करेगा।
डाई गैप समायोजन और इसकी सीमाएँ
डाई गैप - मैंड्रेल टिप और डाई रिंग के बीच का कुंडलाकार स्लॉट जिसके माध्यम से पिघल बाहर निकलता है - समग्र फिल्म की मोटाई और प्रवाह दर को नियंत्रित करता है। अधिकांश उत्पादन डाई में एक मैनुअल या स्वचालित डाई गैप समायोजन प्रणाली (आमतौर पर 8 से 16 व्यक्तिगत समायोजन बोल्ट या एक स्वचालित फ्लेक्स {{5}लिप सिस्टम) शामिल होती है जो ऑपरेटरों को डाई निकास पर गैर-मोटाई एकरूपता की भरपाई करने की अनुमति देती है।
हालाँकि, डाई गैप समायोजन एक सुधार उपकरण है, अच्छे डाई डिज़ाइन का विकल्प नहीं। सर्पिल चैनल ज्यामिति या फ़ीड पोर्ट असममिति द्वारा बनाई गई वितरण समस्या की भरपाई के लिए डाई गैप को समायोजित करने से एक डाई गैप उत्पन्न होता है जो परिधि - के आसपास असमान होता है जो समय के साथ पिघल प्रवाह अस्थिरता, डाई लिप जमा और डाई लिप को शारीरिक क्षति सहित माध्यमिक समस्याएं पैदा करता है।
यदि किसी फिल्म को समान मोटाई प्राप्त करने के लिए परिधि के चारों ओर ±1.5 मिमी से अधिक डाई गैप भिन्नता की आवश्यकता होती है, तो अंतर्निहित कारण लगभग निश्चित रूप से एक डाई डिज़ाइन या स्थिति समस्या है जिसे सीधे संबोधित करने की आवश्यकता है।
फिल्म निर्माताओं के लिए व्यावहारिक निहितार्थ
यह समझना कि डाई डिज़ाइन इंटरलेयर एकरूपता को कैसे प्रभावित करता है, इसका उपकरण चयन, प्रक्रिया समस्या निवारण और रखरखाव पर सीधा प्रभाव पड़ता है:
मशीन खरीदते या निर्दिष्ट करते समय:प्रति परत सर्पिल प्रारंभों की संख्या, डाई संयोजन विधि (आंतरिक बनाम बाहरी), और तापमान क्षेत्र विन्यास के बारे में पूछें। जो आपूर्तिकर्ता इन प्रश्नों का स्पष्ट उत्तर नहीं दे सकता वह खतरे का संकेत है।
मोटाई भिन्नता का समस्या निवारण करते समय:डाई गैप या कूलिंग रिंग को समायोजित करने से पहले, रोल की चौड़ाई और परिधि के आसपास भिन्नता पैटर्न को मैप करें। एक सुसंगत स्थान पर चरम पर पहुंचने वाला साइनसोइडल पैटर्न एक फीड पोर्ट ज्यामिति या सर्पिल चैनल समस्या की ओर इशारा करता है। पूरे रोल में यादृच्छिक भिन्नता से शीतलन या बुलबुला स्थिरता की समस्या होने की अधिक संभावना है।
रखरखाव के लिए:डाई सफाई का सीधा असर वितरण पर पड़ता है। सर्पिल चैनल में जली हुई या ख़राब सामग्री स्थानीय प्रवाह प्रतिरोध बनाती है जो मोटी/पतली धारियाँ पैदा करती है। डाई को उचित रूप से अलग करने और निरीक्षण करने के साथ नियमित सफाई कार्यक्रम - वितरण प्रदर्शन को बनाए रखने के लिए आवश्यक है जिसके लिए डाई को डिज़ाइन किया गया था।
निष्कर्ष
ए का डाई हेडतीन-लेयर फिल्म ब्लोइंग मशीनइंटरलेयर एकरूपता के लिए सबसे प्रभावशाली एकल घटक है, एक्सट्रूडर से अधिक, कूलिंग रिंग से अधिक, और प्रक्रिया पैरामीटर समायोजन से अधिक। सर्पिल चैनल ज्यामिति परिधीय वितरण को नियंत्रित करती है। स्टैकिंग और भूमि डिज़ाइन इंटरलेयर स्थिरता को नियंत्रित करता है। फ़ीड पोर्ट ज्यामिति और तापमान ज़ोनिंग यह निर्धारित करते हैं कि डिज़ाइन का इरादा वास्तव में उत्पादन में साकार होता है या नहीं।
ऑपरेटर और इंजीनियर जो इन रिश्तों को समझते हैं, वे मोटाई की एकरूपता की समस्याओं का तेजी से निदान कर सकते हैं, उपकरण खरीदने के बेहतर निर्णय ले सकते हैं, और पहले से चल रही लाइनों से अधिक सुसंगत फिल्म गुणवत्ता प्राप्त कर सकते हैं।
