Niet alle films zijn gelijk gemaakt. Dit levert problemen op voor zowel de wikkelaar als de operator. Hier leest u hoe u ermee om kunt gaan. #verwerkingstips #best practices
Op centrale oppervlaktewinders wordt de baanspanning geregeld door oppervlakteaandrijvingen die zijn aangesloten op stapelaars of aandrukrollen om het snijden van de banen en de baanverdeling te optimaliseren. De wikkelspanning wordt onafhankelijk geregeld om de stijfheid van de spoel te optimaliseren.
Bij het opwikkelen van de folie op een puur centrale wikkelaar ontstaat er baanspanning door het opwikkelmoment van de centrale aandrijving. De baanspanning wordt eerst ingesteld op de gewenste rolstijfheid en vervolgens geleidelijk verlaagd naarmate de folie oprolt.
Bij het opwikkelen van de folie op een puur centrale wikkelaar ontstaat er baanspanning door het opwikkelmoment van de centrale aandrijving. De baanspanning wordt eerst ingesteld op de gewenste rolstijfheid en vervolgens geleidelijk verlaagd naarmate de folie oprolt.
Bij het wikkelen van filmproducten op de midden-/oppervlakwikkelaar wordt de aandrukrol geactiveerd om de baanspanning te regelen. Het wikkelmoment is niet afhankelijk van de baanspanning.
Als alle filmbanen perfect zouden zijn, zou het produceren van perfecte rollen geen groot probleem zijn. Helaas bestaan er geen perfecte films vanwege natuurlijke variaties in harsen en inhomogeniteiten in filmvorming, coating en bedrukte oppervlakken.
Met dit in gedachten is het de taak van de wikkelwerkzaamheden om ervoor te zorgen dat deze defecten visueel niet zichtbaar zijn en tijdens het wikkelproces niet groter worden. De operator van de wikkelaar moet er dan voor zorgen dat het wikkelproces de productkwaliteit niet verder beïnvloedt. De ultieme uitdaging is om de flexibele verpakkingsfolie zo te wikkelen dat deze naadloos kan functioneren in het productieproces van de klant en een kwalitatief hoogstaand product voor zijn klanten kan opleveren.
Het belang van filmstijfheid Filmdichtheid, of wikkelspanning, is de belangrijkste factor bij het bepalen of een film goed of slecht is. Een te zacht opgewonden rol zal “onrond” zijn wanneer deze wordt opgewonden, gehanteerd of opgeslagen. De rondheid van de rollen is voor de klant van groot belang om deze rollen op maximale productiesnelheid te kunnen verwerken met minimale spanningsveranderingen.
Strak opgewikkelde rollen kunnen op zichzelf problemen veroorzaken. Ze kunnen problemen met het blokkeren van defecten veroorzaken wanneer de lagen samensmelten of blijven plakken. Bij het wikkelen van een rekfolie op een dunwandige kern kan het wikkelen van een stijve rol ervoor zorgen dat de kern breekt. Dit kan problemen veroorzaken bij het verwijderen van de as of het inbrengen van de as of spankop tijdens daaropvolgende afwikkelhandelingen.
Een te strak opgewikkelde rol kan ook baandefecten verergeren. Films hebben doorgaans enigszins hoge en lage gebieden in de dwarsdoorsnede van de machine, waar de baan dikker of dunner is. Bij het opwikkelen van de dura mater overlappen gebieden met een grote dikte elkaar. Wanneer honderden of zelfs duizenden lagen worden gewikkeld, vormen de hoge delen ribbels of uitsteeksels op de rol. Wanneer de film over deze projecties wordt gespannen, vervormt deze. Deze gebieden veroorzaken vervolgens defecten die “pockets” in de film worden genoemd terwijl de rol afwikkelt. Een hard zwad met een dikke strook naast een dunnere strook kan leiden tot zwaddefecten, golvingen of touwsporen op het zwad genoemd.
Kleine veranderingen in de dikte van de gewikkelde rol zullen niet merkbaar zijn als er in de lage secties voldoende lucht in de rol wordt gewikkeld en de baan in de hoge secties niet wordt uitgerekt. De rollen moeten echter strak genoeg worden opgerold, zodat ze rond zijn en zo blijven tijdens het hanteren en opslaan.
Randomisatie van machine-tot-machine variaties Sommige flexibele verpakkingsfilms hebben, zowel tijdens het extrusieproces als tijdens het coaten en lamineren, machine-tot-machine diktevariaties die te groot zijn om nauwkeurig te zijn zonder deze gebreken te overdrijven. Om machine-tot-machine-wikkelrolvariaties te stroomlijnen, bewegen de baan- of snijmachine-opwikkelaar en -wikkelaar heen en weer ten opzichte van de baan terwijl de baan wordt gesneden en opgewikkeld. Deze zijdelingse beweging van de machine wordt oscillatie genoemd.
Om succesvol te kunnen oscilleren, moet de snelheid hoog genoeg zijn om de dikte willekeurig te variëren, en laag genoeg om de film niet krom te trekken of te kreuken. De vuistregel voor de maximale schudsnelheid is 25 mm (1 inch) per minuut voor elke wikkelsnelheid van 150 m/min (500 ft/min). Idealiter verandert de oscillatiesnelheid evenredig met de wikkelsnelheid.
Analyse van de webstijfheid Wanneer een rol flexibel verpakkingsfoliemateriaal in de rol wordt opgewikkeld, is er sprake van spanning in de rol of restspanning. Als deze spanning tijdens het wikkelen groot wordt, zal de binnenwikkeling richting de kern aan hoge drukbelastingen worden onderworpen. Dit is de oorzaak van “uitstulpingsdefecten” in gelokaliseerde delen van de spoel. Bij het opwikkelen van niet-elastische en zeer gladde films kan de binnenlaag loskomen, waardoor de rol kan gaan krullen bij het oprollen of uitrekken bij het afwikkelen. Om dit te voorkomen moet de spoel strak om de kern worden gewikkeld, en minder strak naarmate de spoeldiameter groter wordt.
Dit wordt gewoonlijk de tapsheid van de walshardheid genoemd. Hoe groter de diameter van de afgewerkte gewikkelde baal, hoe belangrijker het tapse profiel van de baal. Het geheim van het maken van een goede stijfheidsconstructie van gestrand staal is om te beginnen met een goede, sterke basis en deze vervolgens op te winden met steeds minder spanning op de spoelen.
Hoe groter de diameter van de afgewerkte gewikkelde baal, hoe belangrijker het tapse profiel van de baal.
Een goede solide basis vereist dat de wikkeling begint met een hoogwaardige, goed opgeslagen kern. De meeste filmmaterialen worden op een papieren kern gewikkeld. De kern moet sterk genoeg zijn om de drukwikkelspanning te weerstaan die wordt veroorzaakt door de film die strak om de kern is gewikkeld. Meestal wordt de papieren kern in een oven gedroogd tot een vochtgehalte van 6-8%. Als deze kernen worden opgeslagen in een omgeving met een hoge luchtvochtigheid, zullen ze dat vocht absorberen en uitzetten tot een grotere diameter. Vervolgens kunnen deze kernen na het opwikkelen worden gedroogd tot een lager vochtgehalte en worden verkleind. Wanneer dit gebeurt, is de basis voor een stevige blessureworp verdwenen! Dit kan leiden tot defecten zoals kromtrekken, uitpuilen en/of uitsteken van de rollen wanneer deze worden gehanteerd of afgerold.
De volgende stap in het verkrijgen van de noodzakelijke goede spoelbasis is het wikkelen met de hoogst mogelijke stijfheid van de spoel. Wanneer de rol filmmateriaal wordt opgewonden, moet de stijfheid van de rol vervolgens gelijkmatig afnemen. De aanbevolen vermindering van de rolhardheid bij de uiteindelijke diameter is doorgaans 25% tot 50% van de oorspronkelijke hardheid gemeten bij de kern.
De waarde van de stijfheid van de initiële rol en de waarde van de tapsheid van de wikkelspanning hangen doorgaans af van de opbouwverhouding van de gewikkelde rol. De stijgingsfactor is de verhouding tussen de buitendiameter (OD) van de kern en de uiteindelijke diameter van de gewikkelde rol. Hoe groter de uiteindelijke wikkeldiameter van de baal (hoe hoger de structuur), hoe belangrijker het wordt om te beginnen met een goede, sterke basis en geleidelijk zachtere balen op te winden. Tabel 1 geeft een vuistregel voor de aanbevolen mate van hardheidsreductie op basis van een cumulatieve factor.
De wikkelgereedschappen die worden gebruikt om de baan te verstijven zijn baankracht, neerwaartse druk (pers- of stapelrollen of wikkelhaspels) en wikkelkoppel van de centrale aandrijving bij het wikkelen van filmbanen op het midden/oppervlak. Deze zogenaamde TNT-wikkelprincipes worden besproken in een artikel in het januarinummer van Plastics Technology. Het volgende beschrijft hoe u elk van deze tools kunt gebruiken om hardheidstesters te ontwerpen en geeft een vuistregel voor initiële waarden om de vereiste rolhardheidstesters voor verschillende flexibele verpakkingsmaterialen te verkrijgen.
Het principe van de webwikkelkracht. Bij het wikkelen van elastische films is de baanspanning het belangrijkste wikkelprincipe dat wordt gebruikt om de stijfheid van de rol te controleren. Hoe strakker de film wordt uitgerekt voordat deze wordt opgewikkeld, des te stijver de opgewikkelde rol zal zijn. De uitdaging is om ervoor te zorgen dat de hoeveelheid baanspanning geen significante permanente spanningen in de film veroorzaakt.
Zoals weergegeven in afb. 1: Bij het wikkelen van film op een zuivere middenwikkelaar wordt de baanspanning gecreëerd door het opwindkoppel van de middenaandrijving. De baanspanning wordt eerst ingesteld op de gewenste rolstijfheid en vervolgens geleidelijk verlaagd naarmate de folie oprolt. De baankracht die door de middenaandrijving wordt gegenereerd, wordt doorgaans in een gesloten lus geregeld met feedback van een spanningssensor.
De waarde van de initiële en uiteindelijke bladkracht voor een bepaald materiaal wordt meestal empirisch bepaald. Een goede vuistregel voor een websterktebereik is 10% tot 25% van de treksterkte van de film. Veel gepubliceerde artikelen bevelen een bepaalde hoeveelheid baansterkte aan voor bepaald baanmateriaal. Tabel 2 geeft een overzicht van de voorgestelde spanningen voor veel baanmaterialen die in flexibele verpakkingen worden gebruikt.
Voor het opwinden op een schone middenwinder moet de initiële spanning dicht bij de bovenkant van het aanbevolen spanningsbereik liggen. Verlaag vervolgens geleidelijk de wikkelspanning tot het lagere aanbevolen bereik dat in deze tabel wordt aangegeven.
De waarde van de initiële en uiteindelijke bladkracht voor een bepaald materiaal wordt meestal empirisch bepaald.
Bij het wikkelen van een gelamineerde baan die uit verschillende materialen is samengesteld, voegt u, om de aanbevolen maximale baanspanning voor de gelamineerde structuur te verkrijgen, eenvoudigweg de maximale baanspanning toe voor elk materiaal dat aan elkaar is gelamineerd (meestal ongeacht de coating of lijmlaag) en brengt u de volgende som van deze spanningen. als de maximale spanning van het laminaatweb.
Een belangrijke spanningsfactor bij het lamineren van flexibele filmcomposieten is dat de afzonderlijke banen vóór het lamineren op spanning moeten worden gebracht, zodat de vervorming (rek van de baan als gevolg van baanspanning) voor elke baan ongeveer hetzelfde is. Als er aanzienlijk meer aan één baan wordt getrokken dan aan de andere banen, kunnen er bij gelamineerde banen krul- of delaminatieproblemen optreden, ook wel 'tunneling' genoemd. De hoeveelheid spanning moet de verhouding zijn tussen de modulus en de baandikte om krullen en/of tunneling na het lamineerproces te voorkomen.
Het principe van spiraalbeet. Bij het wikkelen van niet-elastische films zijn klemming en torsie de belangrijkste wikkelprincipes die worden gebruikt om de rolstijfheid te beheersen. De klem past de stijfheid van de rol aan door de grenslaag van lucht die het web volgt in de opwikkelrol te verwijderen. De klem zorgt ook voor spanning op de rol. Hoe stijver de klem, hoe stijver de wikkelrol. Het probleem met het opwikkelen van flexibele verpakkingsfolie is het bieden van voldoende neerwaartse druk om lucht te verwijderen en een stijve, rechte rol op te winden zonder overmatige windspanning te creëren tijdens het oprollen om te voorkomen dat de rol vastloopt of oprolt in dikke gebieden die het web vervormen.
De klembelasting is minder afhankelijk van het materiaal dan de baanspanning en kan sterk variëren, afhankelijk van het materiaal en de vereiste rolstijfheid. Om kreuken van de gewikkelde film veroorzaakt door de kneep te voorkomen, is de belasting in de kneep zo minimaal dat nodig is om te voorkomen dat lucht in de rol wordt opgesloten. Deze kneepbelasting wordt bij centrale winders gewoonlijk constant gehouden, omdat de natuur een constante knijpbelastingkracht levert voor de drukkegel in de kneep. Naarmate de roldiameter groter wordt, wordt het contactoppervlak (oppervlak) van de opening tussen de wikkelrol en de drukrol groter. Als de breedte van deze baan verandert van 6 mm (0,25 inch) in de kern naar 12 mm (0,5 inch) bij de volledige rol, wordt de winddruk automatisch met 50% verminderd. Bovendien neemt, naarmate de diameter van de wikkelrol toeneemt, ook de hoeveelheid lucht die het oppervlak van de rol volgt toe. Deze grenslaag van lucht verhoogt de hydraulische druk in een poging de opening te openen. Deze verhoogde druk vergroot de tapsheid van de klembelasting naarmate de diameter groter wordt.
Op brede en snelle wikkelaars die worden gebruikt om rollen met een grote diameter te wikkelen, kan het nodig zijn om de belasting op de wikkelklem te verhogen om te voorkomen dat er lucht in de rol komt. Op afb. Figuur 2 toont een centrale filmwikkelaar met een luchtgeladen drukrol die span- en klemgereedschappen gebruikt om de stijfheid van de wikkelrol te regelen.
Soms is de lucht onze vriend. Sommige films, vooral "plakkerige" films met hoge wrijving die problemen hebben met de uniformiteit, vereisen spleetwikkeling. Door spleetwikkeling kan een kleine hoeveelheid lucht in de baal worden gezogen om problemen met het vastzitten van het web in de baal te voorkomen en het kromtrekken van het web te voorkomen wanneer dikkere stroken worden gebruikt. Om deze spleetfilms met succes te kunnen opwikkelen, moet bij het opwikkelen een kleine, constante opening tussen de aandrukrol en het wikkelmateriaal worden gehandhaafd. Deze kleine, gecontroleerde opening zorgt ervoor dat de lucht op de rol wordt gewikkeld en geleidt het web recht in de wikkelaar om kreuken te voorkomen.
Koppelwikkelingsprincipe. Het koppelgereedschap voor het verkrijgen van rolstijfheid is de kracht die door het midden van de wikkelrol wordt ontwikkeld. Deze kracht wordt overgebracht door de gaaslaag waar deze aan de binnenverpakking van de film trekt of trekt. Zoals eerder vermeld, wordt dit koppel gebruikt om baankracht op de centrale wikkeling te creëren. Bij dit soort wikkelaars hebben de baanspanning en het koppel hetzelfde wikkelprincipe.
Bij het wikkelen van filmproducten op de midden-/oppervlaktewikkelaar worden de klemrollen geactiveerd om de baanspanning te regelen, zoals weergegeven in figuur 3. De baanspanning die de wikkelaar binnenkomt, is onafhankelijk van de wikkelspanning die door dit koppel wordt gegenereerd. Bij een constante spanning van het web dat de wikkelaar binnengaat, wordt de spanning van het binnenkomende web doorgaans constant gehouden.
Bij het snijden en terugspoelen van film of andere materialen met een hoge Poisson-verhouding moet centrum-oppervlakwikkeling worden gebruikt; de breedte zal variëren afhankelijk van de sterkte van het web.
Bij het wikkelen van filmproducten op een centrale/oppervlaktewikkelmachine wordt de wikkelspanning in een open lus geregeld. Typisch is de initiële wikkelspanning 25-50% groter dan de spanning van het binnenkomende web. Vervolgens wordt, naarmate de baandiameter groter wordt, de wikkelspanning geleidelijk verminderd, waarbij deze de spanning van de binnenkomende baan bereikt of zelfs lager is. Wanneer de wikkelspanning groter is dan de inkomende baanspanning, regenereert de oppervlakteaandrijving van de drukrollen of genereert een negatief (rem)koppel. Naarmate de diameter van de wikkelrol groter wordt, zal de rijaandrijving steeds minder remmen totdat er een koppel van nul wordt bereikt; dan zal de wikkelspanning gelijk zijn aan de baanspanning. Als de windspanning onder de baankracht is geprogrammeerd, zal de grondaandrijving een positief koppel trekken om het verschil tussen de lagere windspanning en de hogere baankracht te compenseren.
Bij het snijden en opwikkelen van film of andere materialen met een hoge Poisson-verhouding moet centrum-oppervlakwikkeling worden gebruikt; de breedte zal veranderen met de sterkte van het web. Winders met een middenoppervlak behouden een constante sleufrolbreedte omdat er een constante baanspanning op de wikkelaar wordt uitgeoefend. De hardheid van de rol wordt geanalyseerd op basis van het koppel in het midden, zonder problemen met de conische breedte.
Effect van filmwrijvingsfactor op wikkelen. De interlaminaire wrijvingscoëfficiënt (COF)-eigenschappen van de film hebben een grote invloed op de mogelijkheid om het TNT-principe toe te passen om de gewenste rolstijfheid te verkrijgen zonder roldefecten. Over het algemeen rollen films met een interlaminaire wrijvingscoëfficiënt van 0,2–0,7 goed. Het opwikkelen van defectvrije filmrollen met hoge of lage slip (lage of hoge wrijvingscoëfficiënt) levert echter vaak aanzienlijke wikkelproblemen op.
Films met hoge slip hebben een lage interlaminaire wrijvingscoëfficiënt (typisch minder dan 0,2). Deze films hebben vaak last van interne slip- of wikkelproblemen van de baan tijdens het opwikkelen en/of daaropvolgende afwikkelen, of van problemen met het hanteren van de baan tussen deze handelingen door. Dit intern slippen van het mes kan defecten veroorzaken zoals krassen op het mes, deuken, uitschuiven en/of sterroldefecten. Films met lage wrijving moeten zo strak mogelijk op een kern met hoog koppel worden gewikkeld. Vervolgens wordt de door dit koppel gegenereerde wikkelspanning geleidelijk verlaagd tot een minimumwaarde van drie tot vier keer de buitendiameter van de kern, en wordt de vereiste rolstijfheid bereikt met behulp van het klemwikkelprincipe. Lucht zal nooit onze vriend zijn als het gaat om het opwikkelen van hoogslipfolie. Deze films moeten altijd met voldoende klemkracht worden opgewikkeld om te voorkomen dat er tijdens het opwikkelen lucht in de rol komt.
Een film met lage slip heeft een hogere interlaminaire wrijvingscoëfficiënt (typisch boven 0,7). Deze films hebben vaak last van blokkerings- en/of kreukproblemen. Bij het wikkelen van films met een hoge wrijvingscoëfficiënt kunnen rolovaaliteit bij lage wikkelsnelheden en stuiterproblemen bij hoge wikkelsnelheden optreden. Deze rollen kunnen verhoogde of golvende gebreken vertonen, algemeen bekend als schuifknopen of schuifrimpels. Films met hoge wrijving kunnen het beste worden gewikkeld met een opening die de opening tussen de volg- en opwikkelrollen minimaliseert. De verspreiding moet zo dicht mogelijk bij het wikkelpunt plaatsvinden. FlexSpreader bedekt goed gewikkelde spanrollen voorafgaand aan het wikkelen en helpt slip-kreukeldefecten te minimaliseren bij het wikkelen met hoge wrijving.
Meer informatie In dit artikel worden enkele roldefecten beschreven die kunnen worden veroorzaakt door een onjuiste rolhardheid. De nieuwe The Ultimate Rol- en Web-defect-probleemoplossingsgids maakt het nog eenvoudiger om deze en andere rol- en web-defecten te identificeren en op te lossen. Dit boek is een bijgewerkte en uitgebreide versie van de bestseller Roll and Web Defect Glossary van TAPPI Press.
De Enhanced Edition is geschreven en geredigeerd door 22 experts uit de industrie met meer dan 500 jaar ervaring in het oprollen en opwinden. Het is verkrijgbaar via TAPPI, klik hier.
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.
Materiaalkosten vormen de grootste kostenfactor voor de meeste geëxtrudeerde goederen, dus verwerkers moeten worden aangemoedigd om deze kosten te verlagen.
Een nieuwe studie laat zien hoe het type en de hoeveelheid LDPE gemengd met LLDPE de verwerkings- en sterkte-/taaiheidseigenschappen van geblazen film beïnvloeden. Getoonde gegevens gelden voor mengsels verrijkt met LDPE en LLDPE.
Het herstellen van de productie na onderhoud of probleemoplossing vereist een gecoördineerde inspanning. Hier leest u hoe u werkbladen uitlijnt en ze zo snel mogelijk aan de slag kunt krijgen.
Posttijd: 24 maart 2023
