2. Màng thổi đa lớp (Blown film coextrusion):
3.7. Bố trí dây chuyền
Việc bố trí dây chuyền đùn đa lớp khác với các dây chuyền thơng thường chủ yếu ở khu vực đùn; sự kết hợp rất đa dạng nhưng cũng phải xem xét sự xi dịng (downstream), vì sự khác nhau ở hình dạng bĩng và cuộn. Vì một vài polymer rất đắt do đĩ cần thiết phải kiểm sốt đầu ra của từng máy đùn.
3.7.1 Máy đùn:
Từ bảng 1, số lượng máy đùn phụ thuộc vào sự kết hợp màng và thiết kế đầu lị. Để biết được cách bố trí sự kết hợp polyolefin 3 lớp và 4 thành phần, màng cản 5 lớp, máy đùn được trang bị các vít và vùng nạp liệu khác nhau.
Máy đùn A: lớp trong Vùng nạp liệu: cĩ rãnh
Vít: vít polyolefin cĩ hiệu suất đặc trưng cao, được trang bị vùng trượt và trộn.
Làm việc với: polyolefin. Máy đùn B: tie layer. Vùng nạp liệu: phẳng
Vít: trục vít cĩ nhiều chức năng với vùng trượt và đảo trộn. Làm việc với: polyolefin, polyamide.
Máy đùn C: lớp cản Vùng nạp liệu: phẳng.
Vít: vít đặc biệt với độ trượt giảm.
Làm việc với: polyamide, EVOH, polyolefin cĩ hiệu suất thấp. Máy đùn D: lớp ngồi cùng
Vùng nạp liệu: phẳng
Vít: vít đa chức năng cĩ vùng trượt và đảo trộn. Làm việc với: polyolefin, polyamide.
Sự sắp xếp này vẫn giữ được sự linh động vì nếu đầu đùn thổi 3 lớp được lắp vừa, thì việc bố trí máy đùn đối với các lớp riêng lẻ cĩ thể đạt được bằng cách lắp ráp đầu màng trên thiết bị quay ở các vị trí khác nhau.
Máy đùn sử dụng cĩ đường kính 30-90 mm, các kích thước riêng được xác định bằng kích thước của đầu lị thổi, các tỷ lệ chiều dày lớp và phần hiệu suất tổng cộng của mỗi máy đùn.
3.7.2. Filter (lưới lọc):
Vì hiệu suất tổng cộng của dây chuyền đùn đa lớp là tổng hiệu suất các máy đùn và hiệu suất của mỗi máy cĩ thể rất nhỏ, thiết kế phải thích hợp với kích thước filter và tiết diện của rãnh chảy. Vì các lý do hoạt động mà các thành phần phải thay đổi dễ dàng.
Vì một vài vật liệu nhạy với nhiệt độ, nên việc đồng nhất nhiệt là rất quan trọng
3.7.3. Thiết bị quay (rotation device):
Thiết bị này làm đầu lị màng và vịng làm lạnh xoay để phân bố sự khác nhau về độ dày màng ngang qua wound
reel. Khi nhựa chảy trên các phần quay phải thực hiện ở áp
suất thấp và nhiệt độ cao, mà khơng thốt qua nhau hay thốt ra ngồi, cĩ thể kết dính thơng thường. Vần đề mối hàn được giải quyết thỏa đáng theo nghĩa các vịng hàn đặc biệt mà áp suất chảy được đưa vào từ bên trong.
Kích thước màng khác nhau do bĩng cĩ chu vi khác nhau, nĩ cĩ thể được bù bằng cách điều chỉnh tốc độ quay nhẹ nhàng. Thiết bị quay nên là một thiết bị chia cấu trúc siêu phân tử (sub-unit) từ đầu lị màng vì điều này làm đơn giản việc làm sạch và duy trì cơng việc. Hơn nữa, bằng việc điều chỉnh đầu đùn màng ở các vị trí khác nhau trên thết bị quay, giúp cho nĩ cĩ thể phân cơng máy đùn để tạo các lớp riêng khác nhau. Một thuận lợi nữa là đầu lị thổi màng thiết kế khác nhau cĩ thể điều chỉnh trên cùng một thiết bị quay.
3.7.4 Đầu lị đùn thổi:
Đầu lị màng cĩ ảnh hưởng lên chất lượng màng. Chúng xác định sự linh động của tồn bộ dây chuyền, thiết kế phải là sự kết hợp của nhiều màng cĩ độ dày lớp thay đổi và vật liệu cĩ thể được xử lý.
3.7.4.1 Đầu lị hai lớp:
Chúng được sử dụng đầu tiên cho sự kết hợp màng polyolefin. Các thiết kế đặc biệt cũng được sử dụng cho kết hợp LDPE/PA, khi khí làm tăng độ kết dính (adhesion-promoting gas) được thổi vào giữa hai lớp.
3.7.4.2 Đầu lị hai lớp thêm vào lớp liên kết
Những đầu lị được dùng cho kết hợp LDPE/PA. Một chất liên diện nhựa nhiệt dẻo được đùn giữa hai lớp chính bằng một máy đùn thứ ba. Những lớp liên kết này dày khoảng 15 µm.
3.4.7.3 Đầu lị 3 lớp (hình 8):
Những đầu lị này thường được thiết kế cĩ nhiều chức năng. Trong sự kết hợp 2 máy đùn, chúng cho phép kết hợp đối xứng với cấu trúc ABA. Với vật liệu thích hợp, với 3 máy đùn nĩ cĩ thể đùn màng ABC, mà cịn là AAB = AB, ABA, AAA, hay AB + TL.
Loại này thường là kết hợp đối xứng, các polymer kết dính nhau mà khơng cần chất liên diện. Vì vậy tránh việc bị xoắn lại, việc xử lý và thay đổi trở nên dễ dàng. Những đầu lị này thuận lợi khi đưa các vật liệu cản, vì các lớp cản nằm ở giữa và chống lại sự hút ẩm, nhưng sẽ làm tăng độ thấm khí. Kích thước rãnh chảy cho các lớp riêng được điều chỉnh để cân xứng mỗi lớp trong tồn bộ màng để đạt thời gian lưu và tốc độ dịng chảy thích hợp.
Đầu lị 5 lớp thích hợp cho cả kết hợp 3 và 4 thành phần cĩ cấu trúc ABCBA hay ABCBD. Những lợi ích đạt được so với màng 3 lớp là:
- Tiết kiệm giá thành nguyên liệu thơ vì các lớp cản mỏng hơn.
- Khơng bị xoắn lại.
- Cĩ thể kết dính cả hai mặt. - Cải thiện được kháng rách.
- Vật liệu cản: chống lại sự hút ẩm, vì chúng được đặt ở giữa.
Những thuận lợi của 4 thành phần:
- Cải thiện được khả năng hàn ở lớp bên trong. - Cải thiện được những tính chất thay đổi.
- Việc nhuộm màu chỉ cĩ thể ở lớp ngồi cùng. - Cĩ thể kết hợp EVOH và PACop.
Nhờ những thuận lợi này mà màng 5 lớp được dùng phổ biến hơn.
Để tránh việc làm sạch đầu lị một cách thường xuyên, dây chuyền phải được làm sạch kỹ trước khi tắt máy. Vùng đầu ra phải bảo vệ chống lại sự oxy hĩa bằng cách phủ dầu silicone và polymer.
Trên cơ sở, nguyên tắc làm lạnh giống như dây chuyền một lớp, tức là hồn tồn bên ngồi hay kết hợp làm lạnh trong và ngồi (Hình 8).
Nhưng khi số lớp tăng lên thì làm nguội bên trong khĩ thực hiện hơn nhiều, vì đầu lị rất lớn với việc trao đổi khơng khí bên trong, và sự chênh lệch nhiệt độ trong đầu lị được tạo bởi dịng khí vào và ra, dẫn tới sự phân bố dịng chảy và sẽ thấy rõ đối với một vài polymer. Vì lý do này làm nguội trong ít khi được sử dụng trong màng 5 lớp.
3.7.6 Thiết bị xi dịng (downstream equipment):
Các thiết bị kéo (haul-off) và quấn (wind-up), và thiết bị xi dịng khác, chỉ khác chi tiết được sử dụng trên các dây chuyền bình thường.
3.7.7 Thiết bị đặc biệt: 3.7.7.1 Khung ép:
Với màng rất phẳng hay rất gồ ghề phải được xử lý, nên sử dụng khung ép được trang bị ống cuộn và thành gỗ.
3.7.7.2 Thiết bị cắt (slitting device):
Để tránh việc xén rìa, thiết bị cắt thực hiện kết hợp với hệ thống điều khiển dẫn màng (web-guiding).
Và cho phép cả màng bị kết khối nhẹ và dính đều được cắt, vịng kẹp dao cắt đưa vịi phun khơng khí nén để màng ép phồng lên trước khi cắt, làm cho màng trượt dễ dàng.
5.7.7.3 Thiết bị dao động (oscillating device):
Việc cuộn màng dày thường dẫn tới việc tích tụ rìa; để tránh ảnh hưởng này vị trí cắt cĩ thể thay đổi bằng cách dao động đầu dị của hệ thống dẫn màng khoảng vài mm. đối với việc xén rìa, thiết bị cắt bị dao động.
3.8 Tự động hĩa:
Đối với các lớp rất mỏng thì sử dụng vật liệu giá thành cao nên việc điều khiển hiệu suất ở các máy đùn riêng rất quan trọng.
Đồng hồ báo áp suất chỉ mức độ cao nhất và thấp nhất ngăn chặn việc tăng áp suất quá cao bằng cách tắt sự truyền động của máy đùn nếu áp suất đạt tới cực đại; màn hình đưa ra tốc độ đầu ra nhỏ nhất và cung cấp một tín hiệu nếu áp suất đùn giảm xuống dưới giá trị nhỏ nhất, để ngăn chặn việc tạo ra các màng mà các polymer riêng lẻ khơng cĩ mặt trong màng theo tính tốn.
3.8.2 Đo độ rộng
Về mặt thương mại cĩ thể sử dụng được. 3.8.3 Điều khiển độ dày
Đo độ dày liên tục trên các lớp riêng lẻ thì chưa thể thực hiện. Tuy nhiên, thiết bị sử dụng để đo hiệu suất của các máy đùn đơn một cách liên tục. Phễu nạp liệu được đỡ trên các tải để đo khối lượng nạp vào liên tục và chuyển các giá trị đo lên một bộ vi xử lý. Bộ vi xử lý cũng nhận thơng tin về độ dày màng, khối lượng và tốc độ sản xuất. Sau khi các giá trị mong muốn được đưa vào, máy tính tính tốn hiệu suất u cầu cho mỗi máy đùn và điều khiển tốc độ vít theo chu trình đĩng. Các máy đùn đơn được kiểm sốt và điều chỉnh một cách độc lập.
Với thiết bị này, lượng polymer cĩ thể giữ được các đặc điểm kỹ thuật ngay cả khi tốc độ sản xuất bị thay đổi.
3.8.4 Thiết bị phụ trợ:
Việc sử dụng máy cuộn tự động, và điều khiển màng bằng dancer roll, hay hệ thống quét và các thiết bị trên, giúp cho máy đùn cĩ thể thực hiện dây chuyền đùn đa lớp hồn tồn tự động, vì vậy gĩp phần vào việc tăng lợi nhuận.