Nie wszystkie filmy są sobie równe. Stwarza to problemy zarówno dla nawijarki, jak i operatora. Oto jak sobie z nimi poradzić. #wskazówki dotyczące przetwarzania #najlepsze praktyki
W nawijarkach centralnych naprężenie wstęgi jest kontrolowane przez napędy powierzchniowe połączone z układarką lub rolkami dociskowymi w celu optymalizacji cięcia wstęgi i rozprowadzania wstęgi. Napięcie uzwojenia jest niezależnie kontrolowane w celu optymalizacji sztywności cewki.
Podczas nawijania folii na nawijarkę centralną naprężenie wstęgi powstaje w wyniku momentu nawijania centralnego napędu. Naprężenie wstęgi jest najpierw ustawiane na żądaną sztywność rolki, a następnie stopniowo zmniejszane w miarę nawijania folii.
Podczas nawijania folii na nawijarkę centralną naprężenie wstęgi powstaje w wyniku momentu nawijania centralnego napędu. Naprężenie wstęgi jest najpierw ustawiane na żądaną sztywność rolki, a następnie stopniowo zmniejszane w miarę nawijania folii.
Podczas nawijania produktów foliowych na nawijarkę środkową/powierzchniową uruchamiany jest wałek dociskowy w celu kontrolowania naprężenia wstęgi. Moment nawijania nie zależy od naprężenia wstęgi.
Gdyby wszystkie wstęgi folii były idealne, wyprodukowanie idealnych rolek nie byłoby dużym problemem. Niestety, doskonałe folie nie istnieją ze względu na naturalne różnice w żywicach i niejednorodności w tworzeniu folii, powlekaniu i zadrukowanych powierzchniach.
Mając to na uwadze, zadaniem operacji nawijania jest zapewnienie, aby wady te nie były widoczne wizualnie i nie zwiększały się w trakcie procesu nawijania. Operator nawijarki musi następnie upewnić się, że proces nawijania nie wpływa dodatkowo na jakość produktu. Ostatecznym wyzwaniem jest nawinięcie elastycznej folii opakowaniowej tak, aby mogła bezproblemowo współpracować z procesem produkcyjnym klienta i wytwarzać dla niego produkt wysokiej jakości.
Znaczenie sztywności folii Gęstość folii, czyli napięcie uzwojenia, jest najważniejszym czynnikiem decydującym o tym, czy folia jest dobra, czy zła. Rolka zbyt miękko nawinięta będzie „nieokrągła” podczas nawijania, przenoszenia lub przechowywania. Okrągłość rolek jest dla klienta bardzo ważna, aby móc je przetwarzać z maksymalną prędkością produkcyjną przy zachowaniu minimalnych zmian naprężenia.
Ciasno nawinięte rolki mogą same powodować problemy. Mogą powodować problemy z blokowaniem defektów, gdy warstwy łączą się lub sklejają. Podczas nawijania folii stretch na cienkościenny rdzeń, nawijanie sztywnej rolki może spowodować pęknięcie rdzenia. Może to powodować problemy podczas wyjmowania wału lub wkładania wału lub uchwytu podczas kolejnych operacji odwijania.
Rolka, która jest zbyt ciasno zwinięta, może również pogorszyć defekty wstęgi. Folie mają zazwyczaj nieco wyższe i niższe obszary w przekroju poprzecznym maszyny, gdzie wstęga jest grubsza lub cieńsza. Podczas nawijania opony twardej obszary o dużej grubości nakładają się na siebie. Kiedy nawijane są setki, a nawet tysiące warstw, wysokie sekcje tworzą grzbiety lub występy na rolce. Kiedy folia jest rozciągana w poprzek tych występów, ulega odkształceniu. Obszary te tworzą następnie defekty zwane „kieszeniami” w folii podczas rozwijania się rolki. Twardy pokos z grubym pasem obok cieńszego może prowadzić do powstania defektów pokosu zwanych falowaniem lub śladami liny na pokosie.
Niewielkie zmiany w grubości nawiniętej rolki nie będą zauważalne, jeżeli w dolnej części rolki zostanie nawinięta wystarczająca ilość powietrza, a wstęga nie zostanie rozciągnięta w wysokich sekcjach. Jednakże rolki muszą być wystarczająco ciasno zwinięte, aby były okrągłe i pozostały takie podczas przenoszenia i przechowywania.
Randomizacja różnic między maszynami Niektóre elastyczne folie opakowaniowe, czy to podczas procesu wytłaczania, czy podczas powlekania i laminowania, wykazują różnice w grubości między maszynami, które są zbyt duże, aby można je było dokładnie określić bez wyolbrzymiania tych wad. Aby usprawnić zmianę rolek nawijarki między maszynami, przewijarka i nawijarka wstęgi lub krajarki poruszają się tam i z powrotem względem wstęgi podczas cięcia i nawijania wstęgi. Ten boczny ruch maszyny nazywa się oscylacją.
Aby oscylacje przebiegały pomyślnie, prędkość musi być wystarczająco wysoka, aby losowo zmieniać grubość i wystarczająco niska, aby nie wypaczać ani nie marszczyć folii. Praktyczna zasada dotycząca maksymalnej prędkości wytrząsania wynosi 25 mm (1 cal) na minutę na każde 150 m/min (500 stóp/min) prędkości nawijania. W idealnym przypadku prędkość oscylacji zmienia się proporcjonalnie do prędkości nawijania.
Analiza sztywności wstęgi Kiedy rolka elastycznej folii opakowaniowej jest nawinięta wewnątrz rolki, w rolce występuje naprężenie lub naprężenie szczątkowe. Jeśli naprężenie to stanie się duże podczas nawijania, uzwojenie wewnętrzne w kierunku rdzenia zostanie poddane dużym obciążeniom ściskającym. To właśnie powoduje defekty „wybrzuszeń” w zlokalizowanych obszarach cewki. Podczas nawijania nieelastycznych i bardzo śliskich folii wewnętrzna warstwa może się poluzować, co może spowodować zwijanie się rolki po zwinięciu lub rozciągnięcie podczas rozwijania. Aby temu zapobiec, szpulka musi być ciasno owinięta wokół rdzenia, a następnie coraz mniej ciasno w miarę zwiększania się średnicy szpulki.
Nazywa się to powszechnie stożkiem twardości walcowania. Im większa średnica gotowej, zwiniętej beli, tym ważniejszy jest jej profil stożkowy. Sekretem wykonania dobrej konstrukcji ze stali linkowej o sztywności jest rozpoczęcie od dobrej, mocnej podstawy, a następnie nawijanie jej przy stopniowo zmniejszającym się napięciu cewek.
Im większa średnica gotowej, zwiniętej beli, tym ważniejszy jest jej profil stożkowy.
Dobry, solidny fundament wymaga, aby uzwojenie rozpoczynało się od wysokiej jakości, dobrze przechowywanego rdzenia. Większość materiałów foliowych jest nawinięta na papierowy rdzeń. Rdzeń musi być wystarczająco mocny, aby wytrzymać naprężenia ściskające powstające w wyniku ciasnego owinięcia folii wokół rdzenia. Zazwyczaj rdzeń papierowy suszy się w piecu do zawartości wilgoci 6-8%. Jeśli te rdzenie są przechowywane w środowisku o dużej wilgotności, pochłoną tę wilgoć i rozszerzą się do większej średnicy. Następnie, po operacji nawijania, rdzenie te można wysuszyć do niższej zawartości wilgoci i zmniejszyć ich rozmiar. Kiedy to nastąpi, podstawa solidnego rzutu kontuzjowanego zniknie! Może to prowadzić do wad, takich jak wypaczenie, wybrzuszenie i/lub wystawanie rolek podczas ich przenoszenia lub rozwijania.
Kolejnym krokiem w uzyskaniu niezbędnej dobrej podstawy cewki jest rozpoczęcie nawijania z możliwie największą sztywnością cewki. Następnie w miarę nawijania rolki materiału foliowego sztywność rolki powinna równomiernie się zmniejszać. Zalecane zmniejszenie twardości walca na średnicy końcowej wynosi zazwyczaj od 25% do 50% pierwotnej twardości mierzonej w rdzeniu.
Wartość sztywności zwoju początkowego i wartość zbieżności naprężenia uzwojenia zależą najczęściej od stopnia narostu nawiniętego zwoju. Współczynnik wzrostu to stosunek średnicy zewnętrznej (OD) rdzenia do końcowej średnicy nawiniętego walca. Im większa średnica końcowa nawijania beli (im wyższa jej konstrukcja), tym ważniejsze staje się rozpoczęcie od dobrej, mocnej podstawy i stopniowe zwijanie bardziej miękkich bel. Tabela 1 podaje praktyczną zasadę dotyczącą zalecanego stopnia redukcji twardości w oparciu o współczynnik skumulowany.
Narzędziami nawijającymi używanymi do usztywniania wstęgi są siła wstęgi, docisk (rolki dociskowe lub układające lub szpule nawijające) oraz moment nawijania z centralnego napędu podczas nawijania wstęg folii na środek/powierzchnię. Te tak zwane zasady nawijania TNT omówiono w artykule opublikowanym w wydaniu Plastics Technology ze stycznia 2013 r. Poniżej opisano sposób wykorzystania każdego z tych narzędzi do projektowania twardościomierzy oraz podano praktyczną zasadę dotyczącą wartości początkowych, aby uzyskać wymagane walcowe twardościomierze dla różnych elastycznych materiałów opakowaniowych.
Zasada siły nawijania wstęgi. Podczas nawijania folii elastycznych główną zasadą nawijania stosowaną do kontrolowania sztywności rolki jest naprężenie wstęgi. Im mocniej folia zostanie rozciągnięta przed nawinięciem, tym sztywniejsza będzie nawinięta rolka. Wyzwaniem jest zapewnienie, aby wielkość naprężenia wstęgi nie powodowała znacznych, trwałych naprężeń w folii.
Jak pokazano na ryc. 1, podczas nawijania folii na nawijarkę centralną, naprężenie wstęgi jest wytwarzane przez moment nawijania centralnego napędu. Naprężenie wstęgi jest najpierw ustawiane na żądaną sztywność rolki, a następnie stopniowo zmniejszane w miarę nawijania folii. Siła sieci generowana przez napęd centralny jest zwykle kontrolowana w zamkniętej pętli ze sprzężeniem zwrotnym z czujnika naprężenia.
Wartość początkowej i końcowej siły ostrza dla danego materiału jest zwykle określana empirycznie. Dobrą zasadą dotyczącą zakresu wytrzymałości wstęgi jest 10% do 25% wytrzymałości folii na rozciąganie. W wielu opublikowanych artykułach zaleca się określoną wytrzymałość sieci dla określonych materiałów internetowych. Tabela 2 zawiera listę sugerowanych naprężeń dla wielu materiałów sieciowych stosowanych w opakowaniach elastycznych.
W przypadku nawijania na czystą nawijarkę środkową napięcie początkowe powinno znajdować się blisko górnej granicy zalecanego zakresu naprężenia. Następnie stopniowo zmniejszaj napięcie uzwojenia do dolnego zalecanego zakresu wskazanego w tej tabeli.
Wartość początkowej i końcowej siły ostrza dla danego materiału jest zwykle określana empirycznie.
Podczas nawijania laminowanej wstęgi składającej się z kilku różnych materiałów, aby uzyskać zalecane maksymalne naprężenie wstęgi dla laminowanej struktury, wystarczy dodać maksymalne naprężenie wstęgi dla każdego laminowanego materiału (zwykle niezależnie od powłoki lub warstwy kleju) i zastosować następna suma tych napięć. jako maksymalne naprężenie wstęgi laminatu.
Ważnym czynnikiem wpływającym na napięcie podczas laminowania kompozytów z elastycznej folii jest to, że poszczególne wstęgi muszą być naprężone przed laminowaniem, tak aby odkształcenie (wydłużenie wstęgi w wyniku naprężenia wstęgi) było w przybliżeniu takie samo dla każdej wstęgi. Jeśli jedna wstęga będzie ciągnięta znacznie bardziej niż inne, w laminowanych wstęgach mogą wystąpić problemy z zwijaniem się lub rozwarstwianiem, zwane „tunelowaniem”. Wielkość naprężenia powinna być stosunkiem modułu do grubości wstęgi, aby zapobiec zwijaniu się i/lub tunelowaniu po procesie laminowania.
Zasada zgryzu spiralnego. Podczas nawijania folii nieelastycznych, głównymi zasadami nawijania stosowanymi do kontrolowania sztywności rolki są zaciskanie i moment obrotowy. Zacisk reguluje sztywność rolki, usuwając warstwę graniczną powietrza, która podąża za wstęgą do rolki odbierającej. Zacisk powoduje również naprężenie rolki. Im sztywniejszy zacisk, tym sztywniejsza rolka nawojowa. Problem z nawijaniem elastycznej folii opakowaniowej polega na zapewnieniu wystarczającego docisku, aby usunąć powietrze i nawinąć sztywną, prostą rolkę bez wytwarzania nadmiernego naprężenia wiatru podczas nawijania, aby zapobiec zaginaniu się rolki lub nawijaniu jej w grubych obszarach, które odkształcają wstęgę.
Obciążenie zacisku w mniejszym stopniu zależy od materiału niż napięcie wstęgi i może się znacznie różnić w zależności od materiału i wymaganej sztywności rolek. Aby zapobiec marszczeniu nawiniętej folii spowodowanemu przez docisk, obciążenie docisku stanowi minimum konieczne, aby zapobiec uwięzieniu powietrza w rolce. To obciążenie docisku jest zwykle utrzymywane na stałym poziomie w nawijarkach centralnych, ponieważ natura zapewnia stałą siłę docisku dla stożka dociskowego w docisku. W miarę zwiększania się średnicy rolki zwiększa się powierzchnia styku (powierzchnia) szczeliny pomiędzy rolką nawijającą a rolką dociskową. Jeśli szerokość tej gąsienicy zmieni się z 6 mm (0,25 cala) w rdzeniu na 12 mm (0,5 cala) przy pełnym nawoju, ciśnienie wiatru zostanie automatycznie zmniejszone o 50%. Ponadto wraz ze wzrostem średnicy walca nawojowego zwiększa się także ilość powietrza podążającego za powierzchnią walca. Ta graniczna warstwa powietrza zwiększa ciśnienie hydrauliczne, próbując otworzyć szczelinę. To zwiększone ciśnienie zwiększa zbieżność obciążenia zaciskającego wraz ze wzrostem średnicy.
W przypadku szerokich i szybkich nawijarek używanych do nawijania rolek o dużej średnicy może zaistnieć konieczność zwiększenia obciążenia zacisku nawojowego, aby zapobiec przedostawaniu się powietrza do rolki. Na ryc. 2 przedstawia centralną nawijarkę folii z rolką dociskową zasilaną powietrzem, która wykorzystuje narzędzia napinające i zaciskające do kontrolowania sztywności rolki nawijającej.
Czasami powietrze jest naszym przyjacielem. Niektóre folie, zwłaszcza „lepkie” folie o wysokim współczynniku tarcia, które mają problemy z jednorodnością, wymagają nawijania szczelinowego. Nawijanie szczelinowe umożliwia zassanie niewielkiej ilości powietrza do beli, co zapobiega problemom z zakleszczeniem się wstęgi w beli i pomaga zapobiegać wypaczaniu się wstęgi w przypadku stosowania grubszych pasków. Aby skutecznie nawinąć te folie szczelinowe, operacja nawijania musi utrzymywać małą, stałą szczelinę pomiędzy rolką dociskową a materiałem do owijania. Ta mała, kontrolowana szczelina pomaga dozować powietrze nawinięte na rolkę i prowadzi wstęgę prosto do nawijarki, aby zapobiec marszczeniu.
Zasada uzwojenia momentu obrotowego. Narzędziem dynamometrycznym służącym do uzyskania sztywności rolki jest siła powstająca w środku rolki nawojowej. Siła ta jest przenoszona przez warstwę siatki, gdzie ciągnie lub ciągnie wewnętrzne owinięcie folii. Jak wspomniano wcześniej, ten moment obrotowy jest wykorzystywany do wytworzenia siły środkowego uzwojenia środkowego. W przypadku tego typu nawijarek napięcie wstęgi i moment obrotowy mają tę samą zasadę nawijania.
Podczas nawijania produktów foliowych na nawijarkę środkową/powierzchniową, rolki dociskowe są uruchamiane w celu kontrolowania naprężenia wstęgi, jak pokazano na rysunku 3. Naprężenie wstęgi wchodzącej do nawijarki jest niezależne od naprężenia uzwojenia generowanego przez ten moment obrotowy. Przy stałym naprężeniu wstęgi wchodzącej do nawijarki, naprężenie wstęgi wchodzącej jest zwykle utrzymywane na stałym poziomie.
Podczas cięcia i przewijania folii lub innych materiałów o wysokim współczynniku Poissona należy stosować nawijanie środkowe/powierzchniowe, szerokość będzie się różnić w zależności od wytrzymałości wstęgi.
Podczas nawijania produktów foliowych na maszynie do nawijania centralnego/powierzchniowego napięcie nawoju jest kontrolowane w otwartej pętli. Zwykle początkowe napięcie nawijania jest o 25-50% większe niż napięcie przychodzącej wstęgi. Następnie, wraz ze wzrostem średnicy wstęgi, naprężenie uzwojenia stopniowo maleje, osiągając lub nawet mniej niż naprężenie przychodzącej wstęgi. Gdy naprężenie uzwojenia jest większe niż naprężenie wstęgi wejściowej, napęd powierzchniowy rolki dociskowej regeneruje się lub generuje moment ujemny (hamujący). W miarę wzrostu średnicy rolki nawojowej napęd jezdny będzie zapewniał coraz słabsze hamowanie, aż do osiągnięcia momentu zerowego; wówczas napięcie uzwojenia będzie równe napięciu wstęgi. Jeżeli zaprogramowane jest naprężenie wiatru poniżej siły wstęgi, napęd naziemny będzie pobierał dodatni moment obrotowy, aby skompensować różnicę między niższym naprężeniem wiatru a większą siłą wstęgi.
Podczas cięcia i nawijania folii lub innych materiałów o wysokim współczynniku Poissona należy stosować nawijanie środkowe/powierzchniowe, a szerokość zmienia się wraz z wytrzymałością wstęgi. Nawijarki z powierzchnią środkową utrzymują stałą szerokość rolki ze szczelinami, ponieważ na nawijarkę działa stałe napięcie wstęgi. Twardość walca będzie analizowana na podstawie momentu obrotowego w środku bez problemów z szerokością stożka.
Wpływ współczynnika tarcia folii na uzwojenie Właściwości międzywarstwowego współczynnika tarcia (COF) folii mają duży wpływ na możliwość zastosowania zasady TNT w celu uzyskania pożądanej sztywności rolki bez wad rolki. Ogólnie rzecz biorąc, folie o współczynniku tarcia międzywarstwowego 0,2–0,7 dobrze się toczą. Jednakże nawijanie wolnych od wad rolek folii o wysokim lub niskim poślizgu (niski lub wysoki współczynnik tarcia) często stwarza poważne problemy z nawijaniem.
Folie o wysokim poślizgu mają niski współczynnik tarcia międzywarstwowego (zwykle poniżej 0,2). Folie te często wykazują problemy z wewnętrznym poślizgiem wstęgi lub nawijaniem podczas operacji nawijania i/lub późniejszego odwijania, lub też problemy z obsługą wstęgi pomiędzy tymi operacjami. Ten wewnętrzny poślizg ostrza może powodować wady, takie jak zadrapania, wgniecenia, wady teleskopowe i/lub rolki gwiaździstej. Folie o niskim tarciu muszą być nawinięte możliwie najściślej na rdzeń o wysokim momencie obrotowym. Następnie naprężenie uzwojenia generowane przez ten moment obrotowy jest stopniowo redukowane do minimalnej wartości trzy-czterokrotnej średnicy zewnętrznej rdzenia i wymaganą sztywność rolki uzyskuje się stosując zasadę nawijania zaciskowego. Powietrze nigdy nie będzie naszym przyjacielem, jeśli chodzi o nawijanie folii o wysokim poślizgu. Folie te należy zawsze nawijać z wystarczającą siłą docisku, aby zapobiec przedostawaniu się powietrza do rolki podczas nawijania.
Folia o niskim poślizgu ma wyższy współczynnik tarcia międzywarstwowego (zwykle powyżej 0,7). Folie te często wykazują problemy z blokowaniem i/lub marszczeniem. Podczas nawijania folii o wysokim współczynniku tarcia może wystąpić owalność rolki przy niskich prędkościach nawijania i problemy z odbijaniem się przy dużych prędkościach nawijania. Rolki te mogą mieć wypukłe lub faliste defekty, powszechnie znane jako węzły poślizgowe lub zmarszczki poślizgowe. Folie o wysokim współczynniku tarcia najlepiej nawijać ze szczeliną minimalizującą odstęp pomiędzy rolkami podążającymi i odbierającymi. Rozrzucanie należy zapewnić jak najbliżej punktu owijania. FlexSpreader pokrywa dobrze nawinięte rolki napinające przed nawijaniem i pomaga zminimalizować defekty związane z poślizgiem podczas nawijania przy dużym tarciu.
Dowiedz się więcej W tym artykule opisano niektóre wady rolek, które mogą być spowodowane niewłaściwą twardością rolki. Nowy Przewodnik rozwiązywania problemów z defektami rolek i wstęgi jeszcze bardziej ułatwia identyfikację i naprawę tych i innych defektów rolek i wstęgi. Ta książka jest zaktualizowaną i rozszerzoną wersją bestsellerowego glosariusza usterek Roll and Web Defect Glosariusza wydanego przez TAPPI Press.
Edycja Rozszerzona została napisana i zredagowana przez 22 ekspertów branżowych z ponad 500-letnim doświadczeniem w branży szpul i nawijania. Jest dostępny poprzez TAPPI, kliknij tutaj.
R. Duane Smith is the Specialty Winding Manager for Davis-Standard, LLC in Fulton, New York. With over 43 years of experience in the industry, he is known for his expertise in coil handling and winding. He received two winding patents. Smith has given over 85 technical presentations and published over 30 articles in major international trade journals. Contacts: (315) 593-0312; dsmith@davis-standard.com; davis-standard.com.
Koszty materiałów stanowią największy czynnik kosztowy w przypadku większości wyrobów wytłaczanych, dlatego należy zachęcać przetwórców do obniżania tych kosztów.
Nowe badanie pokazuje, jak rodzaj i ilość LDPE zmieszanego z LLDPE wpływa na właściwości przetwórstwa i wytrzymałość/wytrzymałość folii rozdmuchiwanej. Przedstawione dane dotyczą mieszanek wzbogaconych LDPE i LLDPE.
Przywrócenie produkcji po konserwacji lub rozwiązywaniu problemów wymaga skoordynowanego wysiłku. Poniżej opisano, jak wyrównać arkusze i jak najszybciej je uruchomić.
Czas publikacji: 24 marca 2023 r
