Системи намотування аркушів: центр намотування проти намотування поверхні

Вибір між конфігурацією намотувача з центральною поверхнею намотування аркушів є одним із найбільш важливих рішень щодо обладнання на будь-якій лінії екструзії листів. Центральна поверхнева машина для намотування аркушів включає особливі міркування, які відрізняються від звичайних процесів екструзії. Машина для намотування є останньою машиною, з якою аркуш контактує перед тим, як його відправити замовнику, і якість намотування — твердість рулону, вирівнювання країв, розподіл внутрішнього напруження — безпосередньо визначає, чи проходять подальші процеси термоформування, друку чи виготовлення клієнта гладко чи страждають від телескопування, зморшок і проблем з реєстрацією. Розуміння механічних відмінностей і відмінностей в управлінні між центральним і поверхневим намотуванням дає змогу переробникам підбирати метод намотування відповідно до своїх конкретних вимог до матеріалу, товщини та специфікації рулонів.

Намотувач отримує лист від технологія екструзії листів нижньої секції. Наскільки добре це працює, безпосередньо залежить від якості аркуша, який доставляється з випереджувальної частини.

Центральний намотувач: контроль натягу конуса та крутного моменту

Центральна намотувальна машина приводить сердечник безпосередньо через двигун, з’єднаний з валом оправки. У міру того, як рулон збільшується в діаметрі, двигун повинен зменшувати крутний момент, щоб підтримувати постійний натяг, тому що натяг дорівнює крутному моменту, поділеному на радіус рулону. Під час запуску з невеликим сердечником (зазвичай 76 мм або 152 мм ID) потрібен високий крутний момент. При повному діаметрі ролика (який може бути в 10-20 разів більшим за діаметр сердечника) крутний момент пропорційно падає.

На практиці постійна напруга по всьому рулону небажана. Якщо зовнішні шари намотані з тим самим натягом, що й внутрішні шари, кумулятивна сила стиснення створює надмірну твердість рулону, що може спричинити здавлювання серцевини, блокування (злипання шарів) і витягування. Натомість у центральних намотувачах використовується звуження натягу — запрограмоване зменшення натягу полотна під час нарощування рулону.

Натяг конусності зазвичай виражається у відсотках: 50% конусності при початковому натягу 100 Н означає, що моталка прикладає зусилля 50 Н при повному діаметрі рулону. Оптимальна конусність залежить від жорсткості матеріалу, товщини і співвідношення діаметрів рулону. Для тонких, гнучких матеріалів, таких як лист PP товщиною 0,2 мм, потрібна більш агресивна конусність (40-60%), щоб запобігти надмірній твердості рулону. Товсті, жорсткі матеріали, такі як 3-мм лист ABS, потребують меншої конусності (20-30%), оскільки власна жорсткість матеріалу протистоїть стискаючим силам від намотування.

Переваги центральної моталки:

• Незалежний контроль натягу — натяг полотна не залежить від швидкості поверхні рулону

• Чудово підходить для стрижнів малого діаметру та вузьких рулонів

• Щільність рулону можна точно запрограмувати за допомогою конусних профілів

• Серцевина усуває поверхневий контакт, який може позначити чутливі матеріали

Обмеження центральної моталки:

• Крутний момент обмежує максимальну вагу та діаметр рулону

• Контроль натягу стає менш точним при дуже великих діаметрах валків (висока інерція під час зміни швидкості)

• Розміри двигуна та приводу повинні враховувати повний діапазон діаметрів рулонів

Поверхневий намотувач: намотування постійного тиску

Поверхневий мотальний пристрій приводить рулон через фрикційний контакт з одним або двома приводними роликами. Лист проходить між поверхнею опорного ролика та намотувального рулону, і обертання опорного ролика тягне лист і приводить в рух намотувальний рулон. Сам намотувальний рулон розташований на опорній підставці або між двома приводними барабанами без прямого з’єднання валу з двигуном.

Оскільки рушійна сила надходить від затискного контакту, а не від сердечника, поверхнева намотка природним чином підтримує приблизно постійний лінійний натяг незалежно від діаметра валків. Натяг аркуша визначається різницею швидкості поверхні між притискним валком і попереднім відтягуючим або натяжним валком — різницею, яку контролер підтримує протягом усієї конструкції валка.

Ця механічна простота створює принципово іншу характеристику натягу порівняно з центральною обмоткою. Замість того, щоб зменшувати крутний момент для компенсації збільшення діаметра, намотувач поверхні просто підтримує постійну силу затиску та швидкість поверхні. Результатом є більш рівномірний розподіл натягу між шарами, що сприяє використанню матеріалів, схильних до розтягування або деформації під впливом змінного натягу.

Переваги поверхневої моталки:

• Природно постійний натяг незалежно від діаметра ролика — не потрібно складного програмування конусності

• Немає крутного моменту серцевини — підходить для дуже важких валків (понад 500 кг)

• Проста механічна конструкція з меншою кількістю компонентів, що зношуються

• Чудово підходить для широких аркушів, де відхилення валу на центральному мотальнику призведе до зміни натягу

Обмеження для намотування поверхні:

• Прямий контакт з поверхнею ролика може позначати чутливі або оптичні матеріали

• Менш точний контроль щільності та твердості рулону порівняно з центральним намотуванням з конусним натягом

• Ковзання сердечника може статися, якщо тиск у затиску недостатній або внутрішній діаметр сердечника завеликий

• Не ідеально підходить для дуже тонких матеріалів, що розтягуються, де контактна сила наконечника може спотворити лист

Відповідність матеріалу та застосування

Вибір між центральною та поверхневою обмотками залежить від матриці властивостей матеріалу та вимог замовника. The водний рівень систем охолодження листів впливає на стан залишкової напруги листа, що, у свою чергу, впливає на його поведінку під час намотування — напружені листи з вищим потенціалом усадки вимагають більш ретельного управління натягом незалежно від методу намотування.

Загальні правила вибору:

Деякі переробники великого обсягу встановлюють обидва типи намотування на одній лінії, використовуючи систему відхилення або візка для спрямування аркуша до відповідного намотувача залежно від продукту, який запускається. Ця гнучкість пов’язана з вищими капітальними витратами, але усуває компроміс, пов’язаний із спробами зробити так, щоб один метод намотування відповідав усім продуктам.

Дефекти якості рулону та вплив способу намотування

Продуктивність upstream Блок відведення листів безпосередньо впливає на багато дефектів, про які тут йдеться. Розуміння того, який метод намотування усуває дефекти, допомагає зосередити процес вибору:

Телескопування (бокове зсув рулону) є результатом нерівномірного розподілу натягу по ширині листа. З цим добре справляються центральні моталки з правильно вирівняними валами та програмами конусності натягу. Поверхневі намотувачі за своєю суттю менш схильні до витягування, оскільки рушійна сила розподіляється по поверхні рулону, а не зосереджена в серцевині.

Зморшки під час намотування зазвичай виникають через надто низьке натягування (дозволяє аркушу згинатися) або занадто високе (розтягування аркуша та створення стискаючого вигину, коли воно розслабляється). Обидва способи намотування можуть спричинити зморшки, якщо натяг встановлено погано, але центральні намотувачі пропонують більший діапазон регулювання завдяки програмуванню конусності.

Здавлення серцевини відбувається, коли натяг намотування перевищує міцність серцевини на стиск. Це, насамперед, проблема центрального намотувача, оскільки крутний момент безпосередньо навантажує сердечник. Поверхневі намотувачі повністю уникають здавлення сердечника, оскільки сердечник не несе обертального навантаження.

Блокування рулону (злипання сусідніх шарів) є результатом надмірної твердості рулону в поєднанні з липкістю поверхні полімеру. Центральні намотувачі з агресивною конусністю натягу — створюють м’якші рулони — пом’якшують це краще, ніж поверхневі намотувачі, які мають тенденцію виробляти щільніші, твердіші рулони через постійне навантаження на затискання по всій конструкції.

Від якості намотування залежить, чи отримають споживачі рулони, які плавно проходять через термоформувальні преси, чи спричинять дорогі зупинки виробництва. JWELL постачає конфігурації як центрального, так і поверхневого намотування, причому центральні намотувачі мають автоматичні програми конусності натягу, а поверхневі намотувачі включають незалежне регулювання тиску затиску, що дозволяє конвертерам узгодити метод намотування з жорсткістю листового матеріалу, діапазоном товщини та індивідуальними специфікаціями рулонів.

Автоматизований контроль натягу та інтеграція намотувача

Сучасні лінії екструзії листів включають дедалі складніші системи керування, які пов’язують роботу намотувача з параметрами процесу на початку. Ця інтеграція переміщує намотування від окремої механічної функції до активно керованої частини загального виробничого процесу.

Контроль натягу в замкнутому циклі на центральних мотальних машинах використовує тензодатчики або танцювальні валки для вимірювання фактичного натягу полотна та регулювання крутного моменту двигуна в реальному часі. Замість того, щоб покладатися виключно на розраховані профілі конусності на основі діаметра рулону, ці системи реагують на миттєві зміни натягу, викликані коливаннями швидкості стопи каландра або усадкою листа. Результатом є більш стабільна щільність рулону від серцевини до зовнішнього діаметра, при цьому натяг підтримується в межах +/- 5% від заданого значення протягом усієї конструкції.

Поверхневі намотувачі виграють від подібної інтеграції за допомогою тензодатчиків затискання та регулювання тиску на роликах. Автоматичне регулювання сили затискання компенсує збільшення діаметра рулону, запобігаючи зростаючому стисненню, яке може виникнути, коли намотувальний рулон стає більшим. Деякі просунуті системи змінюють тиск затиску залежно від жорсткості матеріалу та бажаної твердості валків, зберігаючи профілі рецептів для різних продуктів.

Синхронізація швидкості витягування між стосом каландра та намотувачем запобігає провисанню або надмірному розтягуванню полотна. Зворотній зв'язок енкодера гарантує, що різниці швидкостей залишаються в межах вузьких діапазонів, необхідних для намотування без напруги. Коли відбувається зрощення або зміна рулонів, автоматизовані механізми різання та перенесення мінімізують час переходу, зменшуючи утворення брухту при зміні рулону з кількох метрів до менш ніж одного метра в оптимізованих установках.

FAQ

У чому головна відмінність між центральною та поверхневою обмотками?

Центральна намотувальна машина приводить в рух вал серцевини безпосередньо за допомогою двигуна, і для підтримки постійного натягу він повинен зменшувати крутний момент із збільшенням діаметра рулону. Поверхнева намотувальна машина приводить рулон через тертя в контакт із приводним роликом, підтримуючи постійну напругу природним чином у міру зростання діаметра. Центральні намотувачі забезпечують більш точний контроль щільності рулону завдяки звуженню натягу; поверхневі намотувачі обробляють важчі рулони та ширші полотна без проблем з відхиленням валу.

Який метод намотування забезпечує кращу якість рулону?

Жоден метод не є універсально кращим — це залежить від матеріалу та застосування. Намотування по центру зазвичай дає кращі результати для тонкого, чутливого або оптичного аркуша, де контроль щільності рулону та відсутність контакту з поверхнею є критичними. Поверхневе намотування часто дає кращі результати для важкого, широкого або жорсткого листа, де прогин вала та вага рулону є основними проблемами. Багато переробників використовують обидва типи, щоб охопити весь асортимент продукції.

Чи може машина для поверхневої намотування обробляти чутливі до натягу матеріали?

Машини для намотування поверхонь можуть обробляти чутливі до натягу матеріали, але з деякими обмеженнями. Контактна сила затиску між опорним роликом і намотаним роликом створює мінімальний рівень натягу, який може перевищувати те, що витримують дуже делікатні матеріали. Для надзвичайно чутливих до натягу виробів (тонких плівок менше 0,2 мм, пінопласту або матеріалів, схильних до розтягування), центральний намотувач із дрібнозернистим контролем конусності натягу зазвичай забезпечує кращі результати.

Як працює конус натягу на центральній мотальній машині?

Конус натягу — це запрограмоване зменшення натягу полотна зі збільшенням діаметра рулону. Контролер відстежує діаметр рулону (шляхом прямого вимірювання або шляхом розрахунку на основі швидкості лінії та частоти обертання оправки) і постійно зменшує задане значення натягу відповідно до попередньо визначеного профілю конусності. Наприклад, конусність на 50% починається з повного натягу на оголеному сердечнику та лінійно зменшується до 50% цього значення на цільовому кінцевому діаметрі. Конусність запобігає надмірній твердості рулону та накопиченню внутрішньої напруги в готовому рулоні.