Στη βιομηχανία επεξεργασίας φιλμ, ο περιστρεφόμενος μηχανισμός έλξης τουανάσυρση-από μηχανή περιστροφικού φιλμείναι το βασικό μέρος για την εξασφάλιση ομοιόμορφης τάνυσης του φιλμ. Ο σχεδιασμός συνδυάζει τη μηχανική, την επιστήμη των υλικών, τη θερμοδυναμική κ.λπ. και πραγματοποιεί ακριβή έλεγχο τόσο των διαμήκων όσο και των εγκάρσιων κατευθύνσεων ομοιόμορφη παραμόρφωση του φιλμ μέσω πολυδιάστατου συνεργατικού ελέγχου. Στην παρούσα εργασία, η μέθοδος της ομοιόμορφης διάτασης αναλύεται συστηματικά από τέσσερις βασικές διαστάσεις: σύνθεση δομής, έλεγχος κίνησης, έλεγχος θερμοκρασίας και ρύθμιση τάσης.
1. Δομική Σύνθεση: Σύστημα μηχανικής μετάδοσης συντονισμένου πολλαπλών- κυλίνδρων
Ο πυρήνας του περιστρεφόμενου μηχανισμού έλξης αποτελείται από πολλά σετ περιστρεφόμενων κυλίνδρων, συμπεριλαμβανομένων των κυλίνδρων προθέρμανσης, του κυλίνδρου τεντώματος, του ρολού ψύξης και των κυλίνδρων ισοπέδωσης. Αυτοί οι κύλινδροι επιτυγχάνουν ακριβή μηχανικό έλεγχο μετάδοσης μέσω διαφορετικών διαμέτρων, αντιστοίχισης ταχύτητας και χωρικής διάταξης. Οανάσυρση-από μηχανή περιστροφικού φιλμβασίζεται σε αυτό το σύστημα πολλαπλών-ρολιών για τη διατήρηση της ομοιόμορφης κατανομής τάσης σε όλο το πλάτος του φιλμ.
1.1 Σύστημα ρολού διαβαθμισμένου τεντώματος
Η τυπική διαμόρφωση χρησιμοποιεί ζεύγη περιστροφικών κυλίνδρων «μικρής διαμέτρου-μεγάλης διαμέτρου». Για παράδειγμα, η διάμετρος του κυλίνδρου τάνυσης πρώτου σταδίου είναι μεταξύ 80 και 120 mm και η διάμετρος του κυλίνδρου τάνυσης δεύτερου σταδίου είναι μεταξύ 150-200 mm. Όταν η μεμβράνη διέρχεται από μια γραμμή δύναμης κύλισης διαφορετικής διαμέτρου Εάν το πρώτο στάδιο κυλάει με ταχύτητα 50 m/min, το δεύτερο στάδιο κυλάει με ταχύτητα 80 m/min, με αναλογία διαμήκους τεντώματος έως και 1,6 φορές.
1.2 Τρισδιάστατη χωρική διάταξη
Το σύστημα κυλίνδρων κλιμακώνεται με ένα σχέδιο "Z" ή "S" και η διαφορά ύψους μεταξύ των παρακείμενων κυλίνδρων διατηρείται στα 50 – 100 mm. Αυτή η διάταξη δημιουργεί μια κυματιστή διαδρομή για τη διαδρομή της ταινίας, επεκτείνοντας το μήκος της διαδρομής τεντώματος. 0,8 δευτερόλεπτα, μειώνει το χρόνο παραμόρφωσης κατά 30% σε σύγκριση με μια γραμμική διάταξη και ελαχιστοποιεί τον κίνδυνο τοπικής υπερθέρμανσης.
1.3 Εξειδικευμένη σχεδίαση κυλίνδρων ισοπέδωσης
Η τελική βαθμίδα είναι εξοπλισμένη με ρολά ισοπέδωσης σε σχήμα τόξου-με καμπύλο άξονα με παραμόρφωση 2–5 mm και επικαλυμμένο με ελαστικό σιλικόνης. Όταν η μεμβράνη αγγίζει την επιφάνεια του ρολού υπό γωνία κλίσης 15 μοιρών, τα ελικοειδώς ελατηριωτά φύλλα παράγουν μια πλευρική δύναμη συνιστώσας 0,5–1,2 N/cm, εξαλείφοντας αποτελεσματικά το κατσαρό άκρο. Πειραματικά δεδομένα δείχνουν ότι τα ρολά ισοπέδωσης μεμβράνης σε σχήμα τόξου-μπορούν να αυξηθούν κατά 92% και η απώλεια ακμών μπορεί να μειωθεί κάτω από 3%.
2. Έλεγχος κίνησης: Ένα δυναμικό ρυθμιστικό σύστημα συγχρονισμένων αναλογιών ταχύτητας
Η δυναμική αντιστοίχιση των ταχυτήτων γραμμής του συστήματος πολλαπλών{{0}ρολιών επιτυγχάνεται με τον συντονισμένο έλεγχο μεταξύ σερβοκινητήρων και μετατροπέων συχνότητας. Οι βασικές τεχνολογίες του περιλαμβάνουν:
2.1 Κλειστός-Έλεγχος βρόχου της αναλογίας έλξης
Οι αισθητήρες ταχύτητας λέιζερ παρακολουθούν συνεχώς τη γραμμική ταχύτητα του φιλμ και παρέχουν ανάδραση σε πραγματικό-χρόνο στο σύστημα ελέγχου PLC. Η συχνότητα του κινητήρα μετάδοσης κίνησης ρυθμίζεται αυτόματα όταν οι διακυμάνσεις της ταχύτητας είναι μεγαλύτερες από ± 0,5%. Για παράδειγμα, ο αλγόριθμος PID Ο αλγόριθμος PID διατηρεί την αναλογία εφελκυσμού στο 5,2 ± 0,1 για την παραγωγή φιλμ BOPP πάχους 20-μm, εξασφαλίζοντας τυπική απόκλιση της διαμήκους αντοχής σε εφελκυσμό Μικρότερη ή ίση με 0,8 MPa.
2.2 Τεχνολογία διατάσεων διαφορικής ταχύτητας
Το εγκάρσιο τέντωμα επιτυγχάνεται με τη διαφορά μεταξύ της τελικής ράγας οδήγησης και του εξαρτήματος. Όταν το κενό μεταξύ των εξαρτημάτων διευρύνεται από 100 mm σε 400 mm, το πλάτος του οδηγού στενεύει ταυτόχρονα, με αποτέλεσμα μια εγκάρσια αναλογία τάνυσης 4 φορές. Το εξάρτημα σύνδεσης με ελατήριο-που αναπτύχθηκε από τη Montedison (Ιταλία) διατηρεί σταθερότητα σύσφιξης με δυνάμεις ελατηρίου 0,3–0,5 N/mm και διακύμανση εγκάρσιου πάχους + -± 1,5%.
2.3 Μηχανισμός Περιστροφικής Ταλάντωσης
Ορισμένα μοντέλα υψηλής-τελικής τεχνολογίας χρησιμοποιούν περιστροφικές συσκευές αποσυναρμολόγησης 360-μοιρών που αλλάζουν την κατεύθυνση της δύναμης καθώς τεντώνουν το φιλμ. Η πατενταρισμένη τεχνολογία της Bayer δείχνει ότι οι 60 περιστροφές ανά λεπτό μπορούν να βελτιώσουν την ομοιομορφία κατανομής τάσεων εντός της μεμβράνης κατά 40%, ειδικά για φιλμ οπτικής ποιότητας. Σύγχρονοςανάσυρση-από μηχανή περιστροφικού φιλμΤα σχέδια ενσωματώνουν όλο και περισσότερο τέτοια χαρακτηριστικά περιστροφικής ταλάντωσης για τη βελτίωση της ποιότητας του φιλμ.
3. Διαχείριση θερμοκρασίας: σύστημα θέρμανσης με κλίση με έλεγχο παραμόρφωσης
Η ομοιομορφία της θερμοκρασίας επηρεάζει άμεσα την κρυσταλλικότητα και την απόδοση τεντώματος του φιλμ. Ο περιστρεφόμενος μηχανισμός έλξης επιτυγχάνει ακριβή θερμική διαχείριση μέσω ενός συστήματος ελέγχου πεδίου θερμοκρασίας τριών σταδίων:
3.1 Υπέρυθρη Θέρμανση του Τμήματος Προθέρμανσης
Χρησιμοποιήθηκαν θερμαντήρες υπερύθρων μικρού-κυμάτων με μήκη κύματος 2-10 microns και πυκνότητα ισχύος 80–120 W/cm2. Τα αντανακλαστικά πάνελ αυξάνουν την απόδοση ανάκλασης θερμότητας στο 95% και τη θερμοκρασία της επιφάνειας του φιλμ στους 120–140 βαθμούς σε 0,5 δευτερόλεπτα. Τα πειράματα δείχνουν ότι αυτή η μέθοδος θέρμανσης μειώνει τη διακύμανση του πάχους του τμήματος προθέρμανσης στα ±0,8 μικρά.
3.2 Θερμική 3.2 Κυκλοφορία ζεστού αέρα στην επέκταση
Γύρω από τον τεντωμένο κύλινδρο είναι διατεταγμένοι αγωγοί θερμού αέρα σε σχήμα ζιγκ-ζαγκ-και η έξοδος του σωλήνα θερμού αέρα είναι σε βαθμό προς την κατεύθυνση κίνησης του φιλμ. Ένα θερμικό οριακό στρώμα πάχους 0,5-1,0 mm μπορεί να σχηματιστεί ελέγχοντας την ταχύτητα του αέρα στα 0.8 -1.2 m/s. Τα δεδομένα δοκιμών της Toray (Ιαπωνία) υποδεικνύουν ότι αυτός ο σχεδιασμός αποτρέπει αποτελεσματικά τα κρυσταλλικά ελαττώματα που προκαλούνται από τοπική υπερθέρμανση διατηρώντας μια τυπική απόκλιση της θερμοκρασίας της μεμβράνης Λιγότερη ή ίση με 1,5 βαθμό κατά την έκταση.
3.3 Ταχεία ψύξη για σταθεροποίηση του σχήματος του τμήματος ψύξης
Η θερμοκρασία επιφάνειας της μεμβράνης μπορεί να μειωθεί σε λιγότερο από 60 βαθμούς σε 0,3 δευτερόλεπτα με την κυκλοφορία του ρολού ψύξης με επιχρωμίωση νερού στους 15 βαθμούς C. Ο κύλινδρος ψύξης είναι ελαφρώς ταχύτερος από την ταχύτητα έλξης (1:1,02) για να αποτρέψει το σχηματισμό ρυτίδων κατά τη συστολή του φιλμ. Η μελέτη περίπτωσης του Brückner (Γερμανία) καταδεικνύει ότι αυτή η τεχνική ταχείας ψύξης μειώνει τη θερμική συρρίκνωση κάτω από 0,3%.
4. Ρύθμιση τάσης: ένα σταθερό σύστημα ελέγχου με δυναμική αντιστάθμιση
Οι διακυμάνσεις της τάσης είναι η κύρια αιτία της ανομοιόμορφης εφελκυσμού του φιλμ. Ο περιστρεφόμενος μηχανισμός έλξης επιτυγχάνει δυναμική ισορροπία μέσω της ρύθμισης της τάσης πολλαπλών σταδίων:
4.1 Πρωτογενής ρύθμιση μέσω φρένων με μαγνητικά σωματίδια
Τα φρένα μαγνητικών σωματιδίων εγκαθίστανται στη συσκευή χαλάρωσης και ελέγχει τη ροπή πέδησης ρυθμίζοντας το ρεύμα. Όταν η τάση του φιλμ υπερβαίνει την καθορισμένη τιμή, το σύστημα μειώνει αυτόματα το ρεύμα πέδησης, περιορίζοντας τις διακυμάνσεις της τάσης στα ±0,2 N/m. Η εφαρμογή του Hyosung (Νότια Κορέα) δείχνει ότι η τεχνική μπορεί να μειώσει την τυπική απόκλιση της επιμήκυνσης θραύσης του φιλμ στο 3,2%.
4.2 Παρακολούθηση{1}}σε πραγματικό χρόνο των αισθητήρων τάσης υπερήχων
Οι αισθητήρες τάσης υπερήχων που είναι εγκατεστημένοι στο τέντωμα λειτουργούν με συχνότητα δειγματοληψίας 1.000 φορές ανά δευτερόλεπτο. Μόλις εντοπιστεί μια ξαφνική αλλαγή στην τάση, το σύστημα προσαρμόζει την ταχύτητα του κινητήρα μετάδοσης κίνησης σε 20 χιλιοστά του δευτερολέπτου. Για παράδειγμα, όταν η τάση αυξάνεται κατά 0,5 N/m, το PLC μειώνει την ταχύτητα του σερβοκινητήρα κατά 0,3% για να αποκαταστήσει τη σταθερή τάση.
4.3 Βοηθητικός έλεγχος μέσω συσκευών στατικής εξάλειψης
Το τμήμα ψύξης ήταν εξοπλισμένο με ηλεκτροστατικό εξολοθρευτή διπλής όψης ±7 kV, ο οποίος εξουδετέρωσε το φορτίο στην επιφάνεια του φιλμ και μείωσε τη στατική τάση από ±5 kV σε ±0,5 kV. Δοκιμές από την 3M (ΗΠΑ) δείχνουν ότι η ηλεκτροστατική εξάλειψη βελτιώνει την καθαρότητα του τυλίγματος κατά 85% και μειώνει την ετερογένεια της τάσης που προκαλείται από την ηλεκτροστατική πρόσφυση.
V. Περίπτωση Εφαρμογής: Μεμβράνες BOPET Διαξονικού Προσανατολισμού
Μια εταιρεία χρησιμοποίησε έναν βελτιωμένο μηχανισμό περιστροφής έλξης για την παραγωγή φιλμ BOPET 12 μm, ελέγχοντας βασικές παραμέτρους ως εξής:
Διαμήκη τάνυση: 130 μοίρες στην προθέρμανση, 145 μοίρες σε τέντωμα και 3,8 φορές μεγαλύτερη αναλογία εφελκυσμού.
Εγκάρσια διάταση: 125 μοίρες προ-θέρμανση, εφελκυσμό 140 μοίρες, αναλογία εφελκυσμού 4,2 x
Έλεγχος τάσης: απελευθέρωση N/m, τάση διατομής τάνυσης N/m, τάση πηνίου 22N/m.
Τα δεδομένα παραγωγής έδειξαν ότι η τυπική απόκλιση διαμήκης αντοχή εφελκυσμού μειώθηκε από 1,2 MPa σε 0,7 MPa, η διακύμανση του πλευρικού πάχους μειώθηκε από 3,2 μm σε 1,8 μm και ο ρυθμός αναγνώρισης του προϊόντος αυξήθηκε σε 98,5%. Αυτό το παράδειγμα επαληθεύει την αποτελεσματικότητα του πολυ-συστήματος ελέγχου στον μηχανισμό περιστροφής του συστήματος προσγείωσης. Οανάσυρση-από μηχανή περιστροφικού φιλμπου χρησιμοποιήθηκε σε αυτή την περίπτωση επέδειξε εξαιρετική απόδοση στην επίτευξη ομοιόμορφου διαξονικού προσανατολισμού.
Σύναψη
Μέσω δομικής βελτιστοποίησης, ελέγχου κίνησης, ελέγχου θερμοκρασίας και ρύθμισης τάσης, κατασκευάζεται το σύστημα τεχνολογίας της ομοιόμορφης εφελκυστικής μεμβράνης. Όπως τοανάσυρση-από μηχανή περιστροφικού φιλμσυνεχίζει να εξελίσσεται, μελλοντικές επαναλήψεις θα αναπτυχθούν προς την κατεύθυνση της υψηλής ακρίβειας, αποτελεσματικότητας και ευφυΐας, παρέχοντας βασική τεχνική υποστήριξη για την κατασκευή ταινιών-υψηλού επιπέδου.
