Pengukuran suhu yang konsisten dan tepat adalah penting dalam industri plastik untuk memastikan kemasan produk termoform yang betul.Dalam kedua-dua aplikasi thermoforming pegun dan berputar, suhu pembentukan rendah menghasilkan tegasan pada bahagian yang terbentuk, manakala suhu yang terlalu tinggi boleh menyebabkan masalah seperti melepuh dan kehilangan warna atau kilauan.
Dalam artikel ini, kami akan membincangkan cara kemajuan dalam pengukuran suhu tidak bersentuhan inframerah (IR) bukan sahaja membantu operasi pembentukkan termo mengoptimumkan proses pembuatan dan hasil perniagaan mereka, tetapi juga membolehkan pematuhan piawaian industri untuk kualiti dan kebolehpercayaan produk akhir.
Thermoforming ialah proses di mana kepingan termoplastik dibuat lembut dan lentur dengan pemanasan, dan berubah bentuk dwi paksi dengan dipaksa menjadi bentuk tiga dimensi.Proses ini mungkin berlaku dengan kehadiran atau ketiadaan acuan.Memanaskan lembaran termoplastik adalah salah satu peringkat yang paling penting dalam operasi pembentukkan termo.Mesin pembentuk biasanya menggunakan pemanas jenis sandwic, yang terdiri daripada panel pemanas inframerah di atas dan di bawah bahan kepingan.
Suhu teras kepingan termoplastik, ketebalannya dan suhu persekitaran pembuatan semuanya mempengaruhi cara rantai polimer plastik mengalir ke dalam keadaan boleh acuan dan berubah menjadi struktur polimer separa kristal.Struktur molekul beku akhir menentukan ciri fizikal bahan, serta prestasi produk akhir.
Sebaik-baiknya, kepingan termoplastik harus dipanaskan secara seragam kepada suhu pembentukan yang sesuai.Lembaran kemudian dipindahkan ke stesen pengacuan, di mana radas menekannya pada acuan untuk membentuk bahagian, sama ada menggunakan vakum atau udara bertekanan, kadangkala dengan bantuan palam mekanikal.Akhir sekali, bahagian itu keluar dari acuan untuk peringkat penyejukan proses.
Sebahagian besar pengeluaran termoforming adalah dengan mesin roll-fed, manakala mesin sheet-fed adalah untuk aplikasi volum yang lebih kecil.Dengan operasi volum yang sangat besar, sistem termobentuk gelung tertutup bersepadu sepenuhnya boleh dibenarkan.Talian menerima bahan mentah plastik dan penyemperit suapan terus ke dalam mesin thermoforming.
Jenis alat pembentuk termo tertentu membolehkan pemangkasan artikel yang dibentuk dalam mesin pembentuk termo.Ketepatan pemotongan yang lebih tinggi adalah mungkin menggunakan kaedah ini kerana produk dan sisa rangka tidak memerlukan kedudukan semula.Alternatif adalah di mana helaian yang terbentuk mengindeks terus ke stesen tanaman.
Jumlah pengeluaran yang tinggi biasanya memerlukan penyepaduan penyusun bahagian dengan mesin pembentuk termo.Setelah disusun, artikel siap dimasukkan ke dalam kotak untuk pengangkutan kepada pelanggan akhir.Serpihan rangka yang dipisahkan dililit pada mandrill untuk pemotongan berikutnya atau melalui mesin pencincang selaras dengan mesin termoforming.
Pembentukan lembaran besar adalah operasi kompleks yang mudah terdedah kepada gangguan, yang boleh meningkatkan bilangan bahagian yang ditolak dengan banyak.Keperluan ketat hari ini untuk kualiti permukaan bahagian, ketepatan ketebalan, masa kitaran dan hasil, ditambah dengan tetingkap pemprosesan kecil polimer pereka baharu dan helaian berbilang lapisan, telah mendorong pengeluar mencari cara untuk meningkatkan kawalan proses ini.
Semasa thermoforming, pemanasan lembaran berlaku melalui sinaran, perolakan, dan pengaliran.Mekanisme ini memperkenalkan banyak ketidakpastian, serta variasi masa dan tidak linear dalam dinamik pemindahan haba.Tambahan pula, pemanasan lembaran ialah proses teragih ruang yang paling baik diterangkan oleh persamaan pembezaan separa.
Pembentukan termo memerlukan peta suhu berbilang zon yang tepat sebelum pembentukan bahagian yang kompleks.Masalah ini ditambah lagi dengan fakta bahawa suhu biasanya dikawal pada elemen pemanasan, manakala taburan suhu merentasi ketebalan kepingan adalah pembolehubah proses utama.
Sebagai contoh, bahan amorf seperti polistirena secara amnya akan mengekalkan keutuhannya apabila dipanaskan kepada suhu pembentukannya kerana kekuatan cair yang tinggi.Akibatnya, ia mudah dikendalikan dan dibentuk.Apabila bahan kristal dipanaskan, ia berubah dengan lebih mendadak daripada pepejal kepada cecair apabila suhu cairnya dicapai, menjadikan tingkap suhu pembentukan sangat sempit.
Perubahan dalam suhu ambien juga menyebabkan masalah dalam pembentukkan termo.Kaedah percubaan dan kesilapan mencari kelajuan suapan gulung untuk menghasilkan acuan yang boleh diterima mungkin terbukti tidak mencukupi jika suhu kilang berubah (iaitu, semasa musim panas).Perubahan suhu 10°C boleh mempunyai pengaruh yang ketara ke atas output kerana julat suhu pembentukan yang sangat sempit.
Secara tradisinya, pembentuk termo telah bergantung pada teknik manual khusus untuk kawalan suhu lembaran.Walau bagaimanapun, pendekatan ini selalunya menghasilkan kurang daripada hasil yang diingini dari segi konsistensi dan kualiti produk.Pengendali mempunyai tindakan pengimbangan yang sukar, yang melibatkan meminimumkan perbezaan antara suhu teras dan permukaan helaian, sambil memastikan kedua-dua kawasan kekal dalam suhu pembentukan minimum dan maksimum bahan.
Selain itu, sentuhan langsung dengan kepingan plastik adalah tidak praktikal dalam pembentukan termo kerana ia boleh menyebabkan kecacatan pada permukaan plastik dan masa tindak balas yang tidak boleh diterima.
Semakin hari, industri plastik menemui faedah teknologi inframerah tanpa sentuhan untuk pengukuran dan kawalan suhu proses.Penyelesaian penderiaan berasaskan inframerah berguna untuk mengukur suhu dalam keadaan di mana termokopel atau penderia jenis probe lain tidak boleh digunakan atau tidak menghasilkan data yang tepat.
Termometer IR bukan sentuh boleh digunakan untuk memantau suhu proses yang bergerak pantas dengan cepat dan cekap, mengukur suhu produk secara langsung dan bukannya ketuhar atau pengering.Pengguna kemudiannya boleh melaraskan parameter proses dengan mudah untuk memastikan kualiti produk yang optimum.
Untuk aplikasi thermoforming, sistem pemantauan suhu inframerah automatik biasanya termasuk antara muka pengendali dan paparan untuk pengukuran proses daripada ketuhar termoforming.Termometer IR mengukur suhu kepingan plastik yang panas dan bergerak dengan ketepatan 1%.Meter panel digital dengan geganti mekanikal terbina dalam memaparkan data suhu dan mengeluarkan isyarat penggera apabila suhu titik set dicapai.
Menggunakan perisian sistem inframerah, pembentuk termo boleh menetapkan julat suhu dan keluaran, serta titik pemancaran dan penggera, dan kemudian memantau bacaan suhu pada asas masa nyata.Apabila proses mencecah suhu titik set, geganti ditutup dan sama ada mencetuskan lampu penunjuk atau penggera yang boleh didengar untuk mengawal kitaran.Data suhu proses boleh diarkibkan atau dieksport ke aplikasi lain untuk analisis dan dokumentasi proses.
Terima kasih kepada data daripada pengukuran IR, pengendali barisan pengeluaran boleh menentukan tetapan ketuhar yang optimum untuk menepukan helaian sepenuhnya dalam tempoh masa yang paling singkat tanpa terlalu panas bahagian tengah.Hasil daripada menambah data suhu yang tepat kepada pengalaman praktikal membolehkan pengacuan langsir dengan penolakan yang sangat sedikit.Dan, projek yang lebih sukar dengan bahan yang lebih tebal atau nipis mempunyai ketebalan dinding akhir yang lebih seragam apabila plastik dipanaskan secara seragam.
Sistem pembentuk termo dengan teknologi penderia IR juga boleh mengoptimumkan proses penyahcukaian termoplastik.Dalam proses ini, pengendali kadangkala menjalankan ketuhar mereka terlalu panas, atau meninggalkan bahagian dalam acuan terlalu lama.Dengan menggunakan sistem dengan penderia inframerah, mereka boleh mengekalkan suhu penyejukan yang konsisten merentas acuan, meningkatkan daya pengeluaran dan membenarkan bahagian dikeluarkan tanpa kehilangan yang ketara akibat melekat atau ubah bentuk.
Walaupun pengukuran suhu inframerah tanpa sentuhan menawarkan banyak kelebihan yang terbukti untuk pengeluar plastik, pembekal instrumentasi terus membangunkan penyelesaian baharu, meningkatkan lagi ketepatan, kebolehpercayaan dan kemudahan penggunaan sistem IR dalam persekitaran pengeluaran yang menuntut.
Untuk menangani masalah penglihatan dengan termometer IR, syarikat instrumen telah membangunkan platform penderia yang menyediakan penglihatan sasaran melalui kanta bersepadu, ditambah sama ada penglihatan laser atau video.Pendekatan gabungan ini memastikan sasaran dan lokasi sasaran yang betul di bawah keadaan yang paling buruk.
Termometer juga boleh menggabungkan pemantauan video masa nyata serentak dan rakaman dan penyimpanan imej automatik - dengan itu menyampaikan maklumat proses baharu yang berharga.Pengguna boleh dengan cepat dan mudah mengambil gambar proses dan memasukkan maklumat suhu dan masa/tarikh dalam dokumentasi mereka.
Termometer IR kompak hari ini menawarkan resolusi optik dua kali ganda daripada model sensor besar yang lebih awal, memanjangkan prestasinya dalam menuntut aplikasi kawalan proses dan membenarkan penggantian terus probe sesentuh.
Sesetengah reka bentuk penderia IR baharu menggunakan kepala penderiaan kecil dan elektronik berasingan.Penderia boleh mencapai resolusi optik sehingga 22:1 dan menahan suhu ambien yang menghampiri 200°C tanpa sebarang penyejukan.Ini membolehkan pengukuran tepat saiz tempat yang sangat kecil dalam ruang terkurung dan keadaan ambien yang sukar.Penderianya cukup kecil untuk dipasang di mana-mana sahaja, dan boleh diletakkan di dalam kepungan keluli tahan karat untuk perlindungan daripada proses perindustrian yang keras.Inovasi dalam elektronik penderia IR juga telah meningkatkan keupayaan pemprosesan isyarat, termasuk emisitiviti, sampel dan tahan, pegangan puncak, pegangan lembah dan fungsi purata.Dengan sesetengah sistem, pembolehubah ini boleh dilaraskan daripada antara muka pengguna jauh untuk kemudahan tambahan.
Pengguna akhir kini boleh memilih termometer IR dengan pemfokusan sasaran pembolehubah kawalan jauh bermotor.Keupayaan ini membolehkan pelarasan pantas dan tepat bagi fokus sasaran pengukuran, sama ada secara manual di bahagian belakang instrumen atau dari jauh melalui sambungan PC RS-232/RS-485.
Penderia IR dengan pemfokusan sasaran pembolehubah kawalan jauh boleh dikonfigurasikan mengikut setiap keperluan aplikasi, mengurangkan peluang untuk pemasangan yang salah.Jurutera boleh memperhalusi fokus sasaran pengukuran sensor daripada keselamatan pejabat mereka sendiri, dan terus memerhati dan merekod variasi suhu dalam proses mereka untuk mengambil tindakan pembetulan segera.
Pembekal meningkatkan lagi fleksibiliti pengukuran suhu inframerah dengan membekalkan sistem dengan perisian penentukuran medan, membolehkan pengguna menentukur penderia di tapak.Selain itu, sistem IR baharu menawarkan cara yang berbeza untuk sambungan fizikal, termasuk penyambung putus sambungan cepat dan sambungan terminal;panjang gelombang yang berbeza untuk pengukuran suhu tinggi dan rendah;dan pilihan isyarat miliamp, milivolt dan termokopel.
Pereka bentuk instrumentasi telah bertindak balas terhadap isu emisitiviti yang dikaitkan dengan penderia IR dengan membangunkan unit panjang gelombang pendek yang meminimumkan ralat akibat ketidakpastian emisitiviti.Peranti ini tidak sensitif terhadap perubahan emisiviti pada bahan sasaran seperti penderia suhu tinggi konvensional.Oleh itu, ia memberikan bacaan yang lebih tepat merentas pelbagai sasaran pada suhu yang berbeza-beza.
Sistem pengukuran suhu IR dengan mod pembetulan emisiviti automatik membolehkan pengeluar menyediakan resipi yang dipratentukan untuk menampung perubahan produk yang kerap.Dengan cepat mengenal pasti penyelewengan terma dalam sasaran pengukuran, mereka membenarkan pengguna meningkatkan kualiti dan keseragaman produk, mengurangkan sekerap dan meningkatkan kecekapan operasi.Jika kerosakan atau kecacatan berlaku, sistem boleh mencetuskan penggera untuk membolehkan tindakan pembetulan.
Teknologi penderiaan inframerah yang dipertingkatkan juga boleh membantu menyelaraskan proses pengeluaran.Operator boleh memilih nombor bahagian daripada senarai set titik suhu sedia ada dan secara automatik merekodkan setiap nilai suhu puncak.Penyelesaian ini menghapuskan pengisihan dan meningkatkan masa kitaran.Ia juga mengoptimumkan kawalan zon pemanasan dan meningkatkan produktiviti.
Untuk termoformers menganalisis sepenuhnya pulangan pelaburan sistem pengukuran suhu inframerah automatik, mereka mesti melihat faktor utama tertentu.Mengurangkan kos asas bermakna mengambil kira masa, tenaga dan jumlah pengurangan sekerap yang mungkin berlaku, serta keupayaan untuk mengumpul dan melaporkan maklumat pada setiap helaian yang melalui proses pembentukkan termo.Faedah keseluruhan sistem penderiaan IR automatik termasuk:
• Keupayaan untuk mengarkib dan menyediakan pelanggan dengan imej terma bagi setiap bahagian yang dihasilkan untuk dokumentasi kualiti dan pematuhan ISO.
Pengukuran suhu inframerah bukan sentuhan bukanlah teknologi baharu, tetapi inovasi terkini telah mengurangkan kos, meningkatkan kebolehpercayaan dan mendayakan unit pengukuran yang lebih kecil.Pembentuk termo yang menggunakan teknologi IR mendapat manfaat daripada penambahbaikan pengeluaran dan pengurangan sekerap.Kualiti bahagian juga bertambah baik kerana pengeluar mendapat ketebalan yang lebih seragam daripada mesin pembentuk termo mereka.
For more information contact R&C Instrumentation, +27 11 608 1551, info@randci.co.za, www.randci.co.za
Masa siaran: 19 Ogos 2019