V industriji obdelave filmov je vlečni rotacijski mehanizemizvleči-rotacijski filmski strojje osrednji del, ki zagotavlja enakomerno raztezanje filma. Zasnova združuje mehaniko, znanost o materialih, termodinamiko itd. in uresničuje natančen nadzor enakomerne deformacije filma v vzdolžni in prečni smeri z več-dimenzionalnim nadzorom sodelovanja. V tem prispevku je metoda enakomernega raztezanja sistematično analizirana iz štirih ključnih razsežnosti: sestava strukture, nadzor gibanja, nadzor temperature in regulacija napetosti.
1. Strukturna sestava: več-valjni koordinirani mehanski prenosni sistem
Jedro vlečnega vrtljivega mehanizma je sestavljeno iz več sklopov vrtljivih valjev, vključno z valji za predgretje, razteznimi valji, hladilnimi valji in valji za ravnanje. Ti valji dosegajo natančen mehanski nadzor prenosa prek različnih premerov, ujemanja hitrosti in prostorske postavitve. Theizvleči-rotacijski filmski strojtemelji na tem-sistemu z več valji za ohranjanje enakomerne porazdelitve napetosti po širini filma.
1.1 Stopnjevalni raztezni valjčni sistem
Tipična konfiguracija uporablja rotacijske pare valjev z ``majhnim premerom-velikim premerom". Na primer, premer razteznega valja prve stopnje je med 80 in 120 mm, premer razteznega valja druge stopnje pa je med 150–200 mm. Ko gre film skozi sisteme valjev različnih premerov, nastane vzdolžna raztezna sila zaradi linearne razlike v hitrosti. Če prva stopnja se kotali s hitrostjo 50 m/min, druga stopnja pa s hitrostjo 80 m/min, z razmerjem vzdolžnega raztezanja do 1,6-krat. Ta hierarhična zasnova preprečuje koncentracijo napetosti iz ene stopnje napetosti in zagotavlja enoten gradient deformacije.
1.2 Tri{1}}dimenzionalna prostorska postavitev
Sistem valjev je zamaknjen z vzorcem »Z« ali »S«, višinska razlika med sosednjimi valji pa je 50 – 100 mm. Ta postavitev ustvari valovito pot za potovanje filma, kar podaljša dolžino raztegljive poti. Na primer, pri proizvodnji tri{4}}slojnega ko-ekstrudiranega LDPE filma valovita pot omogoča, da se film vzdolžno raztezanje v 0,8 sekunde, zmanjša čas deformacije za 30% v primerjavi z linearno postavitvijo in zmanjša tveganje lokalnega pregrevanja.
1.3 Specializirana zasnova valjev za ravnanje
Končna stopnja je opremljena z valji za ravnanje v obliki loka- z ukrivljeno gredjo z upogibom 2–5 mm in prevlečenimi s silikonsko gumo. Ko se film dotakne površine zvitka pod kotom naklona 15 stopinj, plošče vijačne vzmeti proizvedejo bočno komponento sile 0,5–1,2 N/cm, kar učinkovito odpravi zvijanje robov. Eksperimentalni podatki kažejo, da je mogoče zvitke folije za ploskanje v obliki loka- povečati za 92 % in izgubo robov zmanjšati pod 3 %.
2. Nadzor gibanja: dinamični regulacijski sistem sinhroniziranih razmerij hitrosti
Dinamično ujemanje linijskih hitrosti multi{0}}sistema je doseženo z usklajenim krmiljenjem med servo motorji in frekvenčnimi pretvorniki. Njegove osnovne tehnologije vključujejo:
2.1 Zaprto{1}}nadzor razmerja vlečenja
Laserski senzorji hitrosti nenehno spremljajo linearno hitrost filma in zagotavljajo-realnočasovne povratne informacije nadzornemu sistemu PLC. Frekvenca pogonskega motorja se samodejno prilagodi, ko so nihanja hitrosti večja od ± 0,5 %. Na primer, algoritem PID Algoritem PID vzdržuje natezno razmerje pri 5,2 ± 0,1 za proizvodnjo 20-μm debele BOPP folije, kar zagotavlja standardno odstopanje vzdolžne natezne trdnosti manj kot ali enako 0,8 MPa.
2.2 Tehnologija raztezanja z diferencialno hitrostjo
Prečno raztezanje se doseže z razliko med končnim vodilom in vpenjalom. Ko se razmik med vpenjali poveča s 100 mm na 400 mm, se širina vodila hkrati zoži, kar povzroči razmerje prečnega raztezanja 4-krat. Vzmetno-pritrdilni element, ki ga je razvil Montedison (Italija), ohranja stabilnost vpenjanja z vzmetnimi silami 0,3–0,5 N/mm in prečno variacijo debeline + -± 1,5 %.
2.3 Rotacijski oscilacijski mehanizem
Nekateri vrhunski-modeli uporabljajo 360-stopinjske rotacijske naprave za razstavljanje, ki spreminjajo smer sile, ko raztegnejo folijo. Bayerjeva patentirana tehnologija kaže, da lahko 60 vrtljajev na minuto izboljša enakomernost porazdelitve napetosti znotraj membrane za 40 %, zlasti pri filmih optične kakovosti. Modernoizvleči-rotacijski filmski strojzasnove vedno bolj vključujejo takšne funkcije rotacijskega nihanja za izboljšanje kakovosti filma.
3. Upravljanje temperature: gradientni ogrevalni sistem z nadzorom deformacije
Enakomernost temperature neposredno vpliva na kristaliničnost in raztezno zmogljivost filma. Vlečni rotacijski mehanizem doseže natančno toplotno upravljanje s tri-stopenjskim sistemom nadzora temperaturnega polja:
3.1 Infrardeče ogrevanje odseka za predgretje
Uporabljeni so bili kratkovalovni infrardeči grelci z valovno dolžino 2–10 mikronov in gostoto moči 80–120 W/cm2. Odsevne plošče povečajo učinkovitost odboja toplote na 95 % in temperaturo površine filma na 120–140 stopinj v 0,5 sekunde. Poskusi kažejo, da ta način ogrevanja zmanjša variacijo debeline odseka za predgretje na ±0,8 mikronov.
3.2 Toplota 3.2 Kroženje vročega zraka v podaljšku
Vroči cik-cak kanali vročega zraka v obliki cik-caka- so razporejeni okoli razteznega valja, izhod cevi za vroč zrak pa je pod stopinjo glede na smer gibanja filma. Toplotno mejno plast debeline 0,5-1,0 mm je mogoče oblikovati z nadzorom hitrosti zraka pri 0.8 -1.2 m/s. Podatki o testiranju podjetja Toray (Japonska) kažejo, da ta zasnova učinkovito preprečuje defekte kristalov, ki jih povzroči lokalno pregrevanje, tako da vzdržuje standardno deviacijo temperature membrane manj kot ali enako 1,5 stopinje v raztezanju.
3.3 Hitro hlajenje za stabilizacijo oblike hladilnega segmenta
Površinsko temperaturo filma je mogoče znižati na manj kot 60 stopinj v 0,3 sekunde s krožečim vodnim kromiranim hladilnim valjem pri 15 stopinjah C. Hladilni valj je nekoliko hitrejši od vlečne hitrosti (1:1,02), da prepreči nastanek gub kot krčenje filma. Študija primera Brücknerja (Nemčija) dokazuje, da ta tehnika hitrega hlajenja zmanjša toplotno krčenje pod 0,3 %.
4. Regulacija napetosti: stabilen nadzorni sistem z dinamično kompenzacijo
Nihanje napetosti je glavni vzrok neenakomerne nateznosti filma. Vlečni rotacijski mehanizem doseže dinamično ravnovesje z večstopenjsko regulacijo napetosti:
4.1 Primarna regulacija z zavorami z magnetnimi delci
Zavore z magnetnimi delci so nameščene v rahljalni napravi in nadzorujejo zavorni moment s prilagajanjem toka. Ko napetost filma preseže nastavljeno vrednost, sistem samodejno zmanjša zavorni tok in omeji nihanje napetosti na ±0,2 N/m. Hyosungova (Južna Koreja) aplikacija kaže, da lahko tehnika zmanjša standardno deviacijo raztezka zloma filma na 3,2 %.
4.2 Spremljanje-ultrazvočnih senzorjev napetosti v realnem času
Ultrazvočni senzorji napetosti, nameščeni v odseku, delujejo s frekvenco vzorčenja 1000-krat na sekundo. Ko je zaznana nenadna sprememba napetosti, sistem v 20 milisekundah prilagodi hitrost pogonskega motorja. Na primer, ko se napetost poveča za 0,5 N/m, PLC zmanjša hitrost servo motorja za 0,3 %, da ponovno vzpostavi stabilno napetost.
4.3 Pomožni nadzor prek naprav za odstranjevanje statične elektrike
Hladilni del je bil opremljen z dvostranskim elektrostatičnim eliminatorjem ±7 kV, ki je nevtraliziral naboj na površini filma in zmanjšal statično napetost iz ±5 kV na ±0,5 kV. Testi 3M (ZDA) kažejo, da elektrostatična odstranitev izboljša čistost navitja za 85 % in zmanjša heterogenost napetosti, ki jo povzroča elektrostatična adhezija.
V. Primer uporabe: filmi BOPET z dvoosno orientacijo
Eno podjetje je uporabilo izboljšan vlečni rotacijski mehanizem za izdelavo 12-μm BOPET filma, ki je nadzoroval ključne parametre, kot sledi:
Vzdolžno raztezanje: 130 stopinj pri predgretju, 145 stopinj pri raztezanju in 3,8-kratno natezno razmerje.
Prečno raztezanje: 125 stopinj pred-ogreto, 140 stopinj natezna, 4,2x natezno razmerje
Nadzor napetosti: sprostitev N/m, napetost razteznega dela N/m, napetost navitja 22N/m.
Podatki o proizvodnji so pokazali, da se je standardna deviacija vzdolžne natezne trdnosti zmanjšala z 1,2 MPa na 0,7 MPa, variacija stranske debeline se je zmanjšala s 3,2 μm na 1,8 μm, stopnja kvalifikacije izdelka pa se je povečala na 98,5 %. Ta primer preverja učinkovitost več-dimenzionalnega krmilnega sistema v mehanizmu vrtenja podvozja. Theizvleči-rotacijski filmski strojuporabljen v tem primeru, je pokazal izjemno zmogljivost pri doseganju enakomerne dvoosne orientacije.
Zaključek
S strukturno optimizacijo, nadzorom gibanja, nadzorom temperature in regulacijo napetosti je zgrajen tehnološki sistem enakomerne natezne folije. Kot jeizvleči-rotacijski filmski strojse še naprej razvija, se bodo prihodnje ponovitve razvijale v smeri visoke natančnosti, učinkovitosti in inteligence, ki bo zagotavljala ključno tehnično podporo za izdelavo vrhunskih filmov-.
