في صناعة معالجة الأفلام، يتم استخدام آلية الجر الدوارةسحب-آلة الأفلام الدوارةهو الجزء الأساسي لضمان تمدد الفيلم بشكل موحد. يجمع التصميم بين الميكانيكا وعلوم المواد والديناميكا الحرارية وما إلى ذلك، ويحقق تحكمًا دقيقًا في كلا الاتجاهين الطولي والعرضي للتشوه الموحد للفيلم من خلال -التحكم التعاوني متعدد الأبعاد. في هذا البحث، يتم تحليل طريقة التمدد الموحد بشكل منهجي من أربعة أبعاد رئيسية: تكوين الهيكل، التحكم في الحركة، التحكم في درجة الحرارة وتنظيم التوتر.
1. التركيب الهيكلي: نظام نقل ميكانيكي متعدد الأسطوانات منسق
يتكون قلب آلية تدوير الجر من عدة مجموعات من البكرات الدوارة، بما في ذلك أسطوانة التسخين المسبق، وأسطوانة التمدد، وأسطوانة التبريد، وأسطوانة التسطيح. تحقق هذه الأسطوانات تحكمًا ميكانيكيًا دقيقًا في ناقل الحركة من خلال أقطار مختلفة، ومطابقة السرعة، والتخطيط المكاني. السحب-آلة الأفلام الدوارةيعتمد على نظام{0}الأسطوانات المتعددة هذا للحفاظ على توزيع موحد للشد عبر عرض الفيلم.
1.1 نظام لفة التمدد المتدرج
يستخدم التكوين النموذجي أزواج بكرات دوارة ذات قطر صغير-قطر كبير". على سبيل المثال، يتراوح قطر أسطوانة تمديد المرحلة الأولى بين 80 و120 مم، ويتراوح قطر أسطوانة تمديد المرحلة الثانية بين 150-200 مم. عندما يمر الفيلم عبر أنظمة لف بأقطار مختلفة، تتولد قوة تمدد طولية بواسطة فارق السرعة الخطية. إذا كانت المرحلة الأولى تدور عند 50 م/دقيقة، المرحلة الثانية تدور بسرعة 80 م/دقيقة، مع نسبة تمدد طولية تصل إلى 1.6 مرة. هذا التصميم الهرمي يمنع تركيز الإجهاد من مرحلة واحدة من التوتر ويضمن تدرج تشوه موحد.
1.2-التخطيط المكاني ثلاثي الأبعاد
يتم ترتيب نظام البكرات بنمط "Z" أو "S"، ويتم الحفاظ على فرق الارتفاع بين البكرات المتجاورة عند 50 - 100 مم. ينشئ هذا التخطيط مسارًا متموجًا لرحلة الفيلم، مما يزيد من طول مسار الامتداد. على سبيل المثال، في إنتاج ثلاث طبقات من فيلم LDPE المبثوق -طبقة مشتركة-، يسمح المسار المتموج للفيلم بالتمدد الطولي في 0.8 ثانية، مما يقلل من زمن التشوه بنسبة 30% مقارنة بالتخطيط الخطي، ويقلل من خطر ارتفاع درجة الحرارة المحلية.
1.3 التصميم المتخصص لفات التسطيح
تم تجهيز المرحلة النهائية بلفات تسطيح على شكل قوس- ذات عمود منحني ذو انحراف يبلغ 2-5 مم ومغطاة بمطاط السيليكون. عندما يلامس الفيلم سطح اللفة بزاوية ميل 15 درجة، تنتج صفائح النوابض الحلزونية قوة مكونة جانبية تبلغ 0.5-1.2 نيوتن/سم، مما يزيل بشكل فعال تجعيد الحواف. تظهر البيانات التجريبية أنه يمكن زيادة لفات الفيلم المسطحة ذات الشكل القوسي بنسبة 92% ويمكن تقليل فقدان الحافة إلى أقل من 3%.
2. التحكم في الحركة: نظام تنظيم ديناميكي لنسب السرعة المتزامنة
يتم تحقيق المطابقة الديناميكية لسرعات الخط لنظام -اللف المتعدد من خلال التحكم المنسق بين محركات المؤازرة ومحولات التردد. وتشمل تقنياتها الأساسية ما يلي:
2.1 مغلق - حلقة التحكم في نسبة الرسم
تقوم مستشعرات سرعة الليزر بمراقبة السرعة الخطية للفيلم بشكل مستمر وتوفر -تعليقات فعلية في الوقت الفعلي لنظام التحكم PLC. يتم ضبط تردد محرك القيادة تلقائيًا عندما تكون تقلبات السرعة أكبر من ± 0.5%. على سبيل المثال، تحافظ خوارزمية PID على نسبة الشد عند 5.2 ± 0.1 لإنتاج فيلم BOPP بسمك 20- ميكرومتر، مما يضمن انحرافًا معياريًا لقوة الشد الطولية أقل من أو يساوي 0.8 ميجا باسكال.
2.2 تقنية تمديد السرعة التفاضلية
يتم تحقيق التمدد العرضي من خلال الفرق بين سكة التوجيه النهائية والتركيب. عندما تتسع الفجوة بين التركيبات من 100 مم إلى 400 مم، يضيق عرض الدليل في وقت واحد، مما يؤدي إلى نسبة تمدد عرضي تبلغ 4 مرات. تحافظ الوحدة المتصلة الزنبركية - التي طورتها شركة مونتيديسون (إيطاليا) على ثبات التثبيت مع قوى زنبركية تبلغ 0.3–0.5 نيوتن/مم وتغير سمك عرضي يبلغ + -± 1.5%.
2.3 آلية التذبذب الدوار
تستخدم بعض الطرز المتطورة-أجهزة تفكيك دوارة بزاوية 360-درجة والتي تغير اتجاه القوة أثناء تمديد الفيلم. تُظهر تقنية Bayer الحاصلة على براءة اختراع أن 60 دورة في الدقيقة يمكنها تحسين انتظام توزيع الضغط داخل الغشاء بنسبة 40%، خاصة بالنسبة للأفلام ذات الدرجة البصرية. حديثسحب-آلة الأفلام الدوارةتتضمن التصميمات بشكل متزايد ميزات التذبذب الدوارة هذه لتحسين جودة الفيلم.
3. إدارة درجة الحرارة: نظام تسخين متدرج مع التحكم في التشوه
يؤثر تجانس درجة الحرارة بشكل مباشر على تبلور الفيلم وأداء التمدد. تحقق آلية تدوير الجر إدارة حرارية دقيقة من خلال نظام التحكم في درجة الحرارة الميداني ثلاثي -المراحل:
3.1 التسخين بالأشعة تحت الحمراء لقسم التسخين المسبق
تم استخدام -سخانات الأشعة تحت الحمراء ذات الموجات القصيرة بأطوال موجية تتراوح من 2 إلى 10 ميكرون وكثافة طاقة تبلغ 80–120 واط/سم2. تعمل الألواح العاكسة على زيادة كفاءة انعكاس الحرارة إلى 95% ودرجة حرارة سطح الفيلم إلى 120-140 درجة في 0.5 ثانية. أظهرت التجارب أن طريقة التسخين هذه تقلل من تغير سمك قسم التسخين المسبق إلى ±0.8 ميكرون.
3.2 الحراري. 3.2 دوران الهواء الساخن في التمديد
يتم ترتيب قنوات الهواء الساخن المتعرجة الساخنة على شكل متعرج- حول أسطوانة التمدد، ويكون مخرج أنبوب الهواء الساخن عند درجة اتجاه حركة الفيلم. يمكن تشكيل طبقة حدودية حرارية بسمك 0.5-1.0 مم عن طريق التحكم في سرعة الهواء عند 0.8 -1.2 م / ث. تشير بيانات اختبار Toray (اليابان) إلى أن هذا التصميم يمنع بشكل فعال العيوب البلورية الناجمة عن ارتفاع درجة الحرارة المحلية عن طريق الحفاظ على انحراف معياري لدرجة حرارة الغشاء أقل من أو يساوي 1.5 درجة في الامتداد.
3.3 التبريد السريع لتثبيت شكل شريحة التبريد
يمكن تقليل درجة حرارة سطح الفيلم إلى أقل من 60 درجة في 0.3 ثانية عن طريق تدوير أسطوانة التبريد المطلية بالكروم بالماء عند 15 درجة مئوية. أسطوانة التبريد أسرع قليلاً من سرعة الجر (1: 1.02) لمنع تكون التجاعيد أثناء انكماش الفيلم. وتوضح دراسة الحالة التي أجراها بروكنر (ألمانيا) أن تقنية التبريد السريع هذه تقلل من الانكماش الحراري إلى أقل من 0.3%.
4. تنظيم التوتر: نظام تحكم مستقر مع تعويض ديناميكي
تقلبات التوتر هي السبب الرئيسي للشد غير المتكافئ للفيلم. تحقق آلية تدوير الجر التوازن الديناميكي من خلال تنظيم التوتر متعدد المراحل:
4.1 التنظيم الأولي من خلال مكابح الجسيمات المغناطيسية
يتم تثبيت فرامل الجسيمات المغناطيسية في جهاز التخفيف وتتحكم في عزم دوران الفرامل عن طريق ضبط التيار. عندما يتجاوز شد الفيلم القيمة المحددة، يقوم النظام تلقائيًا بتقليل تيار الفرامل، مما يحد من تقلبات الشد إلى ±0.2 نيوتن/م. يُظهر تطبيق Hyosung (كوريا الجنوبية) أن هذه التقنية يمكنها تقليل الانحراف المعياري لاستطالة كسر الفيلم إلى 3.2%.
4.2 المراقبة في الوقت الفعلي لأجهزة استشعار التوتر بالموجات فوق الصوتية
تعمل أجهزة استشعار التوتر بالموجات فوق الصوتية المثبتة في الامتداد بتردد أخذ عينات يبلغ 1000 مرة في الثانية. بمجرد اكتشاف تغير مفاجئ في التوتر، يقوم النظام بضبط سرعة محرك القيادة خلال 20 مللي ثانية. على سبيل المثال، عندما يزيد التوتر بمقدار 0.5 نيوتن/م، فإن PLC يقلل من سرعة محرك سيرفو بنسبة 0.3% لاستعادة التوتر المستقر.
4.3 التحكم المساعد من خلال أجهزة الإزالة الثابتة
تم تجهيز قسم التبريد بمزيل كهروستاتيكي مزدوج الجوانب بقدرة ±7 كيلو فولت، مما أدى إلى تحييد الشحنة على سطح الفيلم وتقليل الجهد الساكن من ±5 كيلو فولت إلى ±0.5 كيلو فولت. تظهر الاختبارات التي أجرتها شركة 3M (الولايات المتحدة الأمريكية) أن التخلص من الكهرباء الساكنة يحسن دقة اللف بنسبة 85% ويقلل من عدم تجانس التوتر الناتج عن الالتصاق الكهروستاتيكي.
V. حالة التطبيق: أفلام BOPET ذات التوجه ثنائي المحور
استخدمت إحدى الشركات آلية دوران الجر المحسنة لإنتاج فيلم BOPET بحجم 12 ميكرومتر، مع التحكم في المعلمات الرئيسية على النحو التالي:
التمدد الطولي: 130 درجة في التسخين المسبق، 145 درجة في التمدد و3.8 أضعاف نسبة الشد.
التمدد العرضي: تسخين مسبق بمقدار 125 درجة-، شد 140 درجة، نسبة شد 4.2x
التحكم في التوتر: إطلاق N/m، شد قسم التمدد N/m، شد الملف 22N/m.
أظهرت بيانات الإنتاج أن قوة الشد الطولي الانحراف المعياري انخفضت من 1.2 ميجا باسكال إلى 0.7 ميجا باسكال، وانخفض تباين السُمك الجانبي من 3.2 ميكرومتر إلى 1.8 ميكرومتر، وارتفع معدل تأهيل المنتج إلى 98.5٪. يتحقق هذا المثال من فعالية نظام التحكم متعدد-الأبعاد في آلية دوران جهاز الهبوط. السحب-آلة الأفلام الدوارةالمستخدمة في هذه الحالة أظهرت أداءً استثنائيًا في تحقيق اتجاه ثنائي المحور موحد.
خاتمة
من خلال التحسين الهيكلي، التحكم في الحركة، التحكم في درجة الحرارة وتنظيم التوتر، تم بناء النظام التكنولوجي لفيلم الشد الموحد. كماسحب-آلة الأفلام الدوارةومع استمرار التطور، ستتطور التكرارات المستقبلية في اتجاه الدقة والكفاءة والذكاء العاليين، مما يوفر دعمًا فنيًا رئيسيًا لتصنيع{0}الأفلام المتطورة.
