Ekstrüzyon prosesinde jel sayısı standartları
- JACOM_CONTENT_CREATED_DATE_ON
- JACOM_CONTENT_WRITTEN_BY
Ürün Özellikleri
Günümüzde film hata kontrolü sistemleri, ekstrüzyon ve converting/ laminasyon hatlarının daha çok tamamlayıcı bir parçası haline gelmiştir. Bir yandan müşteri %100’lük bir kalite kontrolünü (ilaç, tıbbi, yiyecek, teknik filmler vb.) talep ederken diğer yandan da film yapımcıları ve converting yapanlar hurdalardan sakınma ve kendi üretim süreçlerini en uygun hale getirme arayışı içindedir.
Fakat jel gibi hataların tanımına dair hiçbir ISO ya da DIN standardı veya hurda tanımına yönelik hiçbir kural yoktur. Her plastik filmde kirlenmeler vardır ve bunlar üretim sürecinden kaynaklanır ve polimerlerin yapısının bir parçasıdır. Bu nedenle jeller sadece bir çözünürlük konusunu teşkil eder.
Polimer tesislerinde bir on-line kalite kontrolü ve jel sayısı üzerinden lot derecelendirmesi, uzun yıllardır her hammadde imalatçısı açısından bir standart olarak yerine getirilmektedir.
Ekstrüzyon sırasındaki hataların tanımlanması ve converting hatları aşağıda belirtilen türlerin ayırt edilmesini sağlar: Jeller, siyah noktalar, balık gözleri, delikler, yağ lekeleri, böcekler, çizikler, kaplama sırasında oluşan boşluklar, hava kabarcıkları vb. bu hata türlerinin farklı kaynaklanma sebepleri vardır ve daha sonraki işlem süreçleri üzerinde de etki yaratır.
Hammadde tedarikçileri, ekstrüzyon/ converting şirketleri ile son kullanıcı arasındaki yakın ilişki ve tartışma, piyasa dahilinde başarıya ulaşmak ve rekabetçi bir avantaj elde etmek için giderek daha önemli bir hal almaktadır.
Aşağıdaki piyasalar için film hata kontrolü sistemlerine dair uygulama örnekleri ele alınacaktır:
Optik Filmler
İlaç Filmleri
Teknik Filmler
Bebek Bezi Filmleri
Gıda Filmleri (PET)
Yüzey Koruma Filmleri
Giriş
Bugün değer katan film üreticileri ve converting şirketler, oldukça komplike optik kamera denetleme sistemleri aracılığıyla kendi üretim sıralarını %100 kontrol etmektedir. Bu akıllı kendi kendine öğrenme sistemleri her hataun tam konumunu belirler; hataun fotoğrafını çeker ve operatörü zamanında uyarır. Bu da ekstrüzyon ve converting sürecinin daha iyi bir biçimde kontrol edilmesi ve atık ürün oluşumundan kaçınılmasına yardımcı olur.
Film hata kontrolünün faydalarına, film ekstrüzyonu ve converting kapsamında üç adımda ulaşılır:
Sürecin kendisi, hammadde ya da nihai ürün.
Süreç kontrolü açısından bakıldığında bir film hata kontrolü sistemi, uyarılar sayesinde doğrudan atık ürünün ortadan kaldırılması yoluyla ürünün en verimli hale getirilmesine katkıda bulunur. Jellerin ve siyah noktaların yol açtığı kirlenmenin tespit edilmesiyle kalıbın temizlenmesi için makinenin çalıştırılamama süresi düşürülecek ve kapasitesi de arttırılacaktır.
Ekstrüzyon ve converting sürecinde bir film hata kontrolü sistemi, hammadde tercihini en uygun şekilde kullanabilir ve en iyi materyal kombinasyonunun tespit edilmesine yardımcı olur. Komplike bir off-line (çevrim dışı) analiz yazılımı, tam bir hammadde lotunun üretilen rulolarını bir ruloya ekler ve örneğin toplam jel seviyesini belirler. Böylece %100 film hata kontrolü, hammaddenin kendisinin kontrolü için değerli bir araçtır.
Jelin tanımı
Jeller ya da balık gözü olarak tanımlanan yapılar, alanları (iletilen ışıktaki büyüklük) ile şekillenen küçük film homojenlikleri ve film yüzeyi üzerindeki çıkıntılardır. Jel sayısı bir ölçüye kadar film bünyesinde yer alan bir özelliktir.
Polimerleşme sürecinden kaynak-lanan daha yüksek moleküler ağırlığı olan bileşenler ya da yabancı polimer materyalleri tamamen erimez ve jel oluşur. Büyük konteynerlerden gelen toz, materyal transfer hatlarındaki aşınmış parçalar ve yabancı maddeler – örneğin kötü temizlenmiş ambarlardan kaynaklananlar – da balık gözlerinin oluşmasına sebep olabilir.
Boru hatlarında PE peletlerinin transferi sırasında PE peletlerinin kimisi erir ve aşınma nedeniyle boru hatlarının duvarlarına yapışır ve düzenli olarak kabarıp dökülen bant şeklinde şeritler oluşturur. Şeritler hala boru hattının duvarlarına yapışmış haldeyken, bunların geniş yüzey alanı, atmosferdeki oksijenle uzun süreli temas içine girer. Bu da balık gözlerini oluşturan reaktif moleküler gruplarının oluşmasına sebep olur. Ekstruder duvarının içinde birikenler ya da bir depolama sırasında çok fazla uzun süre ısıya maruz kalma, karakteristik kahverengimsi oklüzyonları (tıkanma) olan balık gözlerine neden olabilir. Pigmentler, engellemeyi önleyen ajanlar gibi kötü homojenitesi olan katkılar, balık gözleri oluşturmak üzere etrafında polimerin biriktiği bir çekirdek gibi hareket eder.
Jel ya da balık gözlerinin tanımına yönelik ve aynı zamanda bunların ölçümü hakkında bir ISO ya da DIN standardı yoktur. Film imalatçıları ve converting şirketler, film hata kontrolü sistemleri aracılığıyla jel seviyesini ölçmeye çalışmaktadır. Jel sayısını en aza indirmeyi ve jel büyüklüğünü de öyle bir seviyeye düşürmeyi istemektedirler ki; söz konusu seviyede balık gözleri, belirli bir film converting süreci ve amaçlanan uygulama için sorun teşkil etmez.
Polimer Sanayinin Denetleme Standardı
On-line “Yakın Halka” kavramının altındaki fikir; off-line laboratuarı doğrudan pelet üretim sürecine yakınlaştırmak, hammaddeyi derecelendirmek ve bunun sonucunda da eğer sorun oluşursa, tepki süresini kısaltmaktır. İlk günlerde üreticinin laboratuardan sonuçları alması ve üretim kalitesi hakkında bilgi sahibi olması on gün sürmekteydi. Bu, eğer kirlenme söz konusu olursa önemlidir. Ayrıca tam entegre otomasyon, sarma (kapsül içine alma) ve neredeyse temiz oda ortamları, üretim süreci dışındaki daha yüksek bir nemle temas gibi ölçümü etkileyen dış faktörleri ortadan kaldırır.
“Yakın Halka” kavramında, pelet akışı dışında sürekli küçük örnekler alınır ve bunlar hemen analiz edilmek üzere ölçüm cihazlarına otomatik olarak iletilir. Bu on-line kalite teminatı, bir süreç bilgisayarı ile bağlantılıdır. Söz konusu bilgisayar, süreç parametrelerini belirler ve kontrol sürecine doğrudan bir geri bildirim sağlar. Bu kavram, bir yıldan daha kısa bir süre içinde yatırıma bir geri dönüş de temin eder.
İlkesel olarak on-line kalite kontrolü iki kısma ayrılabilir: Peletler üzerinde ölçüm ve bir cast ya da bir blown film sürecindeyken filmlere yönelik ölçüm.
Peletlerin on-line olarak ölçülmesi; LAB renk değerleri, Yellowness (Sarılık) Endeksi (Renk Yönetimi), toz ve kirlilik (Pelet Tarama Sistemleri) ve form ile yuvarlaklık (Pelet Büyüklüğü ve Şekil Dağılım Sistemleri) hakkında bilgi verir.
Bir cast ya da bir blown film sürecindeyken filmlerin on-line olarak ölçülmesi; jel, siyah noktalar ya da balık gözleri (Jel Sayısı) bulaşması, katkı maddesi içeriği ve fiziksel özellikler (IR-spektroskopi), parlaklık (Parlaklıkölçer) ya da bulanıklık değeri (Bulanıklıkölçer) ile ilgili on-line veriler sunar.
On-line kontrolün faydaları
On-line kontrolün faydaları, üç bölümde ortaya konabilir: Sürecin kendisi, hammadde ya da nihai ürün.
Sürecin doğrudan geri bildirimleri kirlilik yaratan yapıları tespit eder ve çok fazla miktarda gelmelerini engeller. Bu durum, birkaç dakika içinde gerçekleşebilir ve ambarın değiştirilmesi sonucu hemen ortadan kaybolur. Jel kirliliğinin seviyesi, farklı tesis çalışmalarının etkisini izler. Ayrıca temizleme prosedürlerinin de uygulanması beklenebilir ve kapatma işlemleri daha iyi planlanmalıdır. Aynı zamanda geçiş süreci boyunca başlatma süresi de en uygun hale getirilebilir ve atıklar azaltılabilir.
Sık sık örnek alma yoluyla yapılan on-line ölçüm, hammaddenin derecelendirilmesi ve noktalı materyalin ortadan kaldırılmasına olanak sağlar. Bu da daha iyi materyal, daha az sorun, daha çok rakip ürün ve son olmakla birlikte aynı derecede önemli olan bir konu olarak müşteriyle daha iyi ilişkiler ile sonuçlanır.
Ekstrüzyon ve converting sürecinin kontrolüne atıfta bulunarak bir film hata kontrolü sistemi, uyarılar sonucu doğrudan atık üretimine son vermek suretiyle üretimin en uygun hale getirilmesine yardımcı olur. Çalkalama aralıklarının olduğu düşünülerek makine, kalıp temizleme süresini azaltır ve kapasitesi de artacaktır.
Ekstrüzyonda bir film hata kontrolü sistemi, hammaddeyi en verimli hale getirmeye ve en iyi materyal reçetesini elde etmeye yardımcı olur. Off-line yazılımı, tam bir hammadde lotunun üretilen rulolarını bir ruloya ekler ve örneğin toplam jel seviyesini belirler. Böylece %100 film hata kontrolü, hammaddenin kendisinin iyi bir biçimde kontrol edilmesini sağlar.
Hata türleri
Film ekstrüzyonunda ve ekstrüzyon kaplamada tipik “klasik” hatalar”; jeller, siyah noktalar, balık gözleri ve yabancı partiküller / böceklerdir. Diğer önemli sayılabilecek hatalar arasında kalıp / akış hatları, yağ lekeleri, parlaklık hataları, çatlayan kaplamalar, hava kabarcıkları / dahil olan parçalar, çizgiler, kırışıklıklar, yapıştırıcı ya da krater olmaması yer alır. Hatalar, üretim sürecinin türüne bağlıdır ve gelecekte yeni hatalar hakkında bilgi vermek için bir sistem tesis edilmelidir. Üreticiler için hemen hata türünü tespit edip sınıflandırması ve hataun kaynağı hakkında bir fikir sahibi olmasının yanı sıra böylece daha sonraki atıklardan kurtulması ve üretim sürecini geliştirmesi giderek daha önemli hale gelmektedir.
Film ekstrüzyonunda tipik “klasik” hatalar”; jeller, siyah noktalar ve balık gözleridir. Bu hata türleri, bir polimer tesisindeki on-line ekstrüzyon sürecinde gerçekleşenlere benzerlik gösterir. Film üreticileri, farklı süreçten kaynaklanan ya da delik, yabancı partiküller / böcekler, kalıp / akış hatları, yağ lekeleri, parlaklık hataları, çatlayan kaplamalar, hava kabarcıkları / dahil olan parçalar, çizgiler, kırışıklıklar, yapıştırıcı ya da krater olmaması gibi ortamlardan gelen ilave hatalarla da karşılaşmaktadır. Farklı hatalar, üretim sürecinin türü ile ilgilidir. On-line bir film hata kontrolü sistemi, ortaya çıkabilecek yeni hataları öğrenme konusunda esnek olmalıdır. Doğru hata türünün tespit edilmesi ve sınıflandırılması, sebebi bulmak ve buna göre davranmak için operatör açısından gün be gün daha önemli hale gelmektedir.
Hataların kaynağı
Hatanın kaynağı; ekstrüzyon hattı (%20 köken sebep), hammadde (%25), üretim sürecinin kendisi (%15) ya da pelet taşınmasına (%40 harici ve dahili taşıma) dayalı olabilir.
Sürece dair bir örnek olarak, bir ekran değişikliği ya da jel/siyah noktaların çokluğu sonucu ekstruder sıcaklıklarındaki değişim gösterilebilir. Ekstrüzyon hattı ile ilgili olarak, vida geometrisi yarı-uygun seviyede olabilir ve bazı ölü alanlar nedeniyle zaman zaman çatlayan materyaller üretebilir. Aynı zamanda hammadde, çatlama süreci nedeniyle ya da peletlerin taşınması sonucu kirlenebilir. Film hata kontrolü sistemi, hataları tespit eder ve operatörün hatanın sebebini bulup ortadan kaldırılmasına yardımcı olur.
Uygulamaya yönelik örnekler
Optik filmler & Tabakalar & Kaplamalar
Optik filmler, tabaka ve kaplamalar alanında, 25-100 µm’lik çözünürlük çoğunlukla müşteri açısından garantili hata saptanması yapılmasına bağlı olarak kullanılır. Hatalar jel ya da siyah nokta gibi normal hatalardan optik bozukluklar, lensler, akış hatları ya da çiziklere kadar çeşitlilik gösterir. 100 µm’nin altındaki çözünürlük, temiz bir oda ortamını gerekli kılar; çünkü aksi takdirde toz vb. gibi çok fazla sayıda sahte hatalar tespit edilebilir.
İlaç filmleri & PVDC kaplamaları
PVC kalandırlama ya da PVDC kaplama hattı kontrol sistemleri ve ilaç filmleri, yaklaşık 200 µm’lik çözünürlüklü film hata kontrol sistemini gerekli kılar. Delik, böcek, siyah nokta, kaplama boşlukları ya da 0.1 mm²’lik yapılar gibi hatalar, tam olarak tespit edilmeli ve işaretlenmelidir. Üretim sürecinde ortay çıkarılan hatalar açısından bunlar ortadan kaldırılmalıdır.
Teknik filmler
Teknik filmler çoğunlukla blown film hatları üzerinde kalıptan çekilir. Bu kurulumlar genellikle temiz odalarda yapılmadığı için 100 µm’lik çözünürlük kullanım açısından sorunludur ve pratik değildir. Şu an aşağıda belirtilen çaplarına göre noktaları sınıflandırmak standart uygulamadır: < 250 µm, 250 –400 µm ve > 400 µm. Film örneğin cilalama amaçlı kullanılır ve bu yüzden de jel, siyah nokta ve balık gözleri önemlidir. Ayrıca söz konusu sistem, aralıkların olduğu düşünülerek çalkalama (durulama) ve kalıp temizliğini en verimli hale getirmeye yardımcı olur.
Bebek bezi filmleri
Hijyenik bebek bezi filmleri (örneğin hava alabilen alt bezleri) piyasasında 1 mm’den daha büyük delik ve siyah noktalar kesinlikle tespit edilmelidir. Aynı zamanda böcek ve metal kirliliği de kabul edilemez. Bu, asgari 500 µm’lik bir çözünürlüğü olan bir sistemi ve denetleme sistemlerinin sık sık geçerli olmasını gerekli kılar.
PET gıda filmleri
Gıda bariyer filmlerinin piyasasında, böcek ve siyah nokta gibi gözle görülür hatalar hoş görülmez. Tüketici açısından gözle görülür kirliliklere ek olarak bariyer de hasar görebilir. Yaklaşık 500 µm’lik çözünürlükler, piyasadaki mevcut standarttır. Ayrıca böceklerin yanı sıra 500 µm’den daha büyük çapa sahip olan siyah noktalar da önemlidir; çünkü bu hatalar, ısıyla şekillendirme sürecinde film kopmalarına sebep olur.
Yüzey koruma filmleri
Çıkıntılı noktalar özellikle yüzey koruma filmleri için çok önemlidir. Bununla birlikte bunların tespit edilmesi zor olduğu için noktanın çapı bir faktörle çarpılır; örneğin filmin kalınlığına göre bu faktör, 1.1-1.5 katıdır. Çözünürlükler bu nedenle 100 µm ve daha üzerindeki bir aralıkta yer alır. Filmdeki her çıkıntı hatası, korunan filmde bir hasara yol açabilir (alüminyum, çelik bobin vb.). hasar çoğunlukla nihai üründe ortaya çıkacaktır (örneğin bir diz üstü bilgisayar ya da buzdolabı).
Alüminyum tabakalarda ekstrüzyon kaplama
Likit paketleme piyasası için ekstrüzyon kaplama konusunda, meyve suyu gibi gıdaların alüminyum folyo / tabaka ile hiçbir temas içinde olmaması önemlidir. Bu yüzden PE kaplama bariyerinin her şekilde ihlal edilmesi tespit edilmeli ve rulo raklesi ile ilgili daha sonraki bir aşamada bertaraf edilmelidir.
Sonuç
Sonuç olarak, on-line denetleme ve kontrol, ekstrüzyon ve converting piyasasında her geçen gün daha önemli hale gelmektedir. Genellikle kullanılan ve kabul görmüş genel çözünürlük gereklilikleri çok çeşitlilik göstermektedir.
Optik filmler ve tabakalar, esas olarak 25 – 100 µm’lik bir çözünürlük aralığında denetlenir. İlaç filmleri 200 µm’lik bir ölçüye sahipken teknik filmler 100 – 200 µm aralığındadır; bebek bezi filmleri 500 µm, PET gıda filmleri 200 – 500 mm aralığındadır; bunlara ek olarak yüzey koruma filmleri 60 -160 µm arasındadır ve ekstrüzyon kaplamalı alüminyum levhalar ise 350 µm ölçüsündedir.
Gelecekte film hata kontrolüne yönelik sistemler, film ekstrüzyonu ve otomatik profil kontrol sistemleri gibi ekstrüzyon kaplamaları için giderek daha önemli hale gelmektedir.
Çözünürlük gereklilikleri daha yüksek bir seviyeye ulaşacaktır ve daha yakın bir işbirliğini zorunlu kılacaktır ve hammadde tedarikçileri, ekstrüzyon / converting yapan şirketler ve son kullanıcı arasındaki görüşmeler, piyasa dahilinde başarıya ulaşmak ve rekabetçi bir avantaj elde etmek için çok daha önemli olacaktır.
OCS Optik Kontrol Sistemleri GmbH Satış Müdürü Oliver Hissmann
Dipl.-Oec., İşletme Yüksek Lisansı (ABD)
Teknointel
