Биоразлагаемые смолы PLA и PBAT характеризуются низкими температурами термического разложения, узкими окнами стабильной обработки и легким гидролизом при высокой температуре и влажности. Горячеканальные формы, обрабатывающие биоразлагаемые материалы, требуют сверх-точного низко-контроля температуры с замкнутым-контуром; Неправильная компоновка термопары или несоответствующее оборудование зонда легко вызывают термическую деградацию материала, образование пузырей и дефекты хрупкости продукта. Обычные термопары общего назначения также подвергаются ускоренной коррозии из-за летучего газа молочной кислоты, выделяющегося при разложении PLA, что приводит к быстрому дрейфу измерений. В этой статье представлены эксклюзивные схемы подбора материалов зондов и схемы оптимизации компоновки пресс-форм, предназначенные для биоразлагаемых пластиковых горячеканальных форм.
Две уникальные суровые характеристики формовочной среды из биоразлагаемой смолы ограничивают эффективность термопар. Во-первых, сверх-узкое окно температурной обработки с низким порогом разложения. PLA начинает быстро разлагаться при температуре выше 220 градусов, образуя пары молочной кислоты; даже превышение температуры на 3 градуса приводит к серьезному разрыву молекулярной цепи, пожелтению и ломкости продукта. Для этого требуются сверх-термопары с быстрым откликом для устранения перегрева, а также единообразная многоточечная-компоновка, чтобы избежать слепых зон локального перегрева коллектора. Во-вторых, непрерывная слабокислая летучая газовая эрозия. Пары молочной кислоты из разложившегося биоразлагаемого пластика образуют коррозионные микро-пленки на поверхностях оболочек термопар, вызывая электрохимическую точечную коррозию обычной нержавеющей стали 304 в течение одного месяца непрерывного производства, создавая бесшумный температурный дрейф без сигналов тревоги. Кроме того, биоразлагаемые расплавы имеют низкую вязкость и легко образуют застойные мертвые зоны, которые накапливают карбонизированные разложившиеся остатки на чувствительных кончиках зондов, что еще больше замедляет передачу тепла и ухудшает задержку управления.
Во-первых, это высокочувствительный-тонкостенный датчик типа E,-эксклюзивный материал, соответствующий стандарту. Во всех биоразлагаемых термопарах для форм используются одинаковые термопары с -стенками-герметизации типа E класса 1 толщиной 0,8–1,0 мм, чьи вдвое более высокая чувствительность сигнала при низкой-температуре по сравнению с датчиками типа K- мгновенно улавливают малейшие колебания температуры ниже 0,5 градуса, что позволяет контроллеру быстро снижать мощность нагрева и подавлять выбросы, превышающие порог разложения PLA в 220 градусов. Материал оболочки заменен на нержавеющую сталь 316L с зеркальной пассивацией; Для форм непрерывного производства с длительным-24-часовым циклом следует перейти на оболочки из сплава Хастеллой, чтобы противостоять точечной коррозии из-за паров молочной кислоты. В горячих спаях используется оптимизированная дуговая вакуумная сварка без плоских мертвых углов, чтобы уменьшить прилипание карбонизированных остатков разложения. Во всех внутренних наполнителях зондов используется безмасляный прокаленный оксид магния, чтобы избежать загрязнения летучими органическими маслами биоразлагаемых пищевых расплавов.
Во-вторых, много-распределенная однородная компоновка для устранения локальных слепых зон перегрева. Для биоразлагаемых форм с разделенным коллектором установите отдельную специальную термопару типа E на каждый отдельный нагревательный блок коллектора вместо одноточечного централизованного мониторинга. Многоточечная компоновка с полным покрытием-обеспечивает независимое управление температурой каждого сегмента коллектора-с замкнутым контуром, исключая локальные горячие зоны, вызывающие деградацию PLA. Расположите все монтажные отверстия датчиков непосредственно на основных высокоскоростных каналах потока расплава, чтобы использовать непрерывный поток биоразлагаемого расплава для очистки сенсорных наконечников и уменьшения накопления застойных углеродных остатков. Избегайте установки датчиков в мертвых углах ответвлений коллектора, где разложившаяся молочнокислая смола сильно накапливается и ускоряет коррозию оболочки. Уменьшите длину открытого зонда внутри каналов потока, чтобы минимизировать площадь контакта металлической поверхности с кислым летучим газом.
В-третьих, очистите кабель и разъемы для защиты от-влажности-коррозии. Кабели имеют бесшовную внешнюю изоляцию из ПТФЭ без потери волоконной оплетки, чтобы предотвратить загрязнение биоразлагаемой готовой продукции остатками волокон. В распределительных коробках используются полностью герметичные корпуса из полипропилена со степенью защиты IP65 со встроенными-мешками с влагопоглотителем, заменяемыми раз в две недели для контроля внутренней влажности и замедления окисления контактов, вызванного конденсацией паров молочной кислоты. Все штекеры имеют толстые позолоченные-слои с анти-кислотопроводящим смазочным покрытием для защиты от слабой кислотной конденсатной коррозии и поддержания стабильно низкого контактного сопротивления для низко-слабых термоэлектрических сигналов. Одностороннее независимое заземление экрана строго соблюдается во избежание помех контура заземления, усиливающих незначительные колебания показаний низкой-температуры.
В-четвертых, регулировка параметров ПИД-регулятора с учетом низкой-температуры и поддержка быстродействующих-зондов типа E. После установки специальных тонкостенных термопар типа E уменьшите значение интегрального параметра контроллера I и увеличьте пропорциональный коэффициент P, чтобы адаптировать сверх-быструю обратную связь по сигналу, подавляя превышение температуры в пределах ±1 градуса ниже предела температуры разложения PLA. Отключите функции автоматического усреднения мощности, которые задерживают реакцию на регулировку мощности и усугубляют риск перегрева локального коллектора. Поддерживайте постоянную температуру горячеканального канала на уровне 160 градусов в течение 20 минут после ежедневного отключения, чтобы полностью улетучить остаточные пары молочной кислоты вокруг монтажных отверстий зонда и замедлить скорость коррозии оболочки в течение ночи.
В-пятых, сокращенные циклы анти-технического обслуживания, адаптированные к кислым средам, подверженным биоразложению парами. Разбирайте и очищайте чувствительный наконечник зонда от карбонизированных остатков разложения каждые две недели и проверяйте поверхность оболочки на наличие следов микропиттинговой коррозии. Проводите сравнительную калибровку по трем-точкам каждые два месяца, чтобы выявить датчики со скрытым дрейфом горячего спая, вызванным молочной кислотой-, и полностью заменяйте все термопары каждые четыре месяца, чтобы избежать внезапного отклонения измерений, вызывающего массовые дефекты биоразлагаемого продукта.
Благодаря использованию высокочувствительных-анти-кислотных термопар типа E с тонкими-стенками и многоточечного-полного-распределительного коллектора точность контроля температуры горячеканальных каналов для биоразлагаемых формованных изделий из PLA/PBAT значительно повышается, устраняя термическую деградацию материала, хрупкость и дефекты пожелтения, вызванные превышением температуры и коррозионным дрейфом зонда.
