Nem todos os filmes são criados iguais. Isto cria problemas tanto para o enrolador como para o operador. Veja como lidar com eles. #dicas de processamento #melhores práticas
Nas bobinadeiras de superfície central, a tensão da banda é controlada por acionamentos de superfície conectados ao empilhador ou rolos de pressão para otimizar o corte e a distribuição da banda. A tensão do enrolamento é controlada de forma independente para otimizar a rigidez da bobina.
Ao enrolar o filme em uma bobinadeira puramente central, a tensão da banda é criada pelo torque de enrolamento do acionamento central. A tensão da banda é primeiro ajustada para a rigidez desejada do rolo e depois reduzida gradualmente à medida que o filme vai sendo enrolado.
Ao enrolar o filme em uma bobinadeira puramente central, a tensão da banda é criada pelo torque de enrolamento do acionamento central. A tensão da banda é primeiro ajustada para a rigidez desejada do rolo e depois reduzida gradualmente à medida que o filme vai sendo enrolado.
Ao enrolar produtos de filme no enrolador central/superficial, o rolo de pressão é acionado para controlar a tensão da banda. O momento de enrolamento não depende da tensão da alma.
Se todas as teias de filme fossem perfeitas, produzir rolos perfeitos não seria um grande problema. Infelizmente, não existem filmes perfeitos devido às variações naturais nas resinas e às heterogeneidades na formação do filme, no revestimento e nas superfícies impressas.
Com isto em mente, a tarefa das operações de enrolamento é garantir que estes defeitos não sejam visíveis visualmente e não aumentem durante o processo de enrolamento. O operador da bobinadeira deve então garantir que o processo de bobinagem não afete ainda mais a qualidade do produto. O desafio final é enrolar o filme da embalagem flexível para que ele possa funcionar perfeitamente no processo de produção do cliente e produzir um produto de alta qualidade para seus clientes.
A importância da rigidez do filme A densidade do filme, ou tensão do enrolamento, é o fator mais importante para determinar se um filme é bom ou ruim. Um rolo enrolado muito suavemente ficará “fora de círculo” quando enrolado, manuseado ou armazenado. A circularidade dos rolos é muito importante para o cliente, a fim de poder processar esses rolos na velocidade máxima de produção, mantendo alterações mínimas de tensão.
Rolos bem enrolados podem causar seus próprios problemas. Eles podem criar problemas de bloqueio de defeitos quando as camadas se fundem ou grudam. Ao enrolar um filme extensível em um núcleo de parede fina, enrolar um rolo rígido pode quebrar o núcleo. Isto pode causar problemas ao remover o eixo ou inserir o eixo ou mandril durante operações de desenrolamento subsequentes.
Um rolo enrolado com muita força também pode agravar os defeitos da teia. Os filmes normalmente têm áreas ligeiramente altas e baixas na seção transversal da máquina onde a teia é mais espessa ou mais fina. Ao enrolar a dura-máter, áreas de grande espessura se sobrepõem. Quando centenas ou mesmo milhares de camadas são enroladas, as seções altas formam saliências ou projeções no rolo. Quando o filme é esticado nessas projeções, ele se deforma. Essas áreas criam defeitos chamados “bolsas” no filme à medida que o rolo se desenrola. Uma leira dura com uma fita grossa próxima a uma fita mais fina pode causar defeitos na leira chamados ondulação ou marcas de corda na leira.
Pequenas alterações na espessura do rolo enrolado não serão notadas se ar suficiente for enrolado no rolo nas seções baixas e a teia não for esticada nas seções altas. No entanto, os rolos devem ser enrolados com firmeza suficiente para que fiquem redondos e assim permaneçam durante o manuseio e armazenamento.
Randomização de variações máquina a máquina Alguns filmes para embalagens flexíveis, seja durante seu processo de extrusão ou durante revestimento e laminação, apresentam variações de espessura máquina a máquina que são grandes demais para serem precisas sem exagerar esses defeitos. Para agilizar as variações do rolo bobinador de máquina para máquina, a bobinadeira ou bobinadora e bobinadora se movem para frente e para trás em relação à tela à medida que a fita é cortada e enrolada. Este movimento lateral da máquina é denominado oscilação.
Para oscilar com sucesso, a velocidade deve ser alta o suficiente para variar aleatoriamente a espessura e baixa o suficiente para não deformar ou enrugar o filme. A regra geral para a velocidade máxima de agitação é de 25 mm (1 polegada) por minuto para cada velocidade de enrolamento de 150 m/min (500 pés/min). Idealmente, a velocidade de oscilação muda proporcionalmente à velocidade de enrolamento.
Análise de rigidez da banda Quando um rolo de filme de embalagem flexível é enrolado dentro do rolo, há tensão no rolo ou tensão residual. Se esta tensão aumentar durante o enrolamento, o enrolamento interno em direção ao núcleo ficará sujeito a altas cargas de compressão. Isto é o que causa defeitos “protuberantes” em áreas localizadas da bobina. Ao enrolar filmes não elásticos e altamente escorregadios, a camada interna pode se soltar, o que pode fazer com que o rolo enrole quando enrolado ou estique quando desenrolado. Para evitar isso, a bobina deve ser enrolada firmemente ao redor do núcleo e, em seguida, menos apertada à medida que o diâmetro da bobina aumenta.
Isso é comumente referido como cone de dureza de rolamento. Quanto maior o diâmetro do fardo enrolado acabado, mais importante será o perfil cônico do fardo. O segredo para fazer uma boa construção de rigidez de aço trançado é começar com uma boa base forte e depois enrolá-la com cada vez menos tensão nas bobinas.
Quanto maior o diâmetro do fardo enrolado acabado, mais importante será o perfil cônico do fardo.
Uma boa base sólida requer que o enrolamento comece com um núcleo bem armazenado e de alta qualidade. A maioria dos materiais de filme são enrolados em um núcleo de papel. O núcleo deve ser forte o suficiente para suportar a tensão de enrolamento compressiva criada pela película firmemente enrolada em torno do núcleo. Normalmente, o núcleo de papel é seco em um forno até um teor de umidade de 6 a 8%. Se esses núcleos forem armazenados em um ambiente com alta umidade, eles absorverão essa umidade e se expandirão para um diâmetro maior. Então, após a operação de enrolamento, estes núcleos podem ser secos até um teor de umidade mais baixo e reduzidos em tamanho. Quando isso acontecer, a base de um lançamento sólido para lesão terá desaparecido! Isto pode levar a defeitos como empenamento, abaulamento e/ou protrusão dos rolos quando são manuseados ou desenrolados.
O próximo passo para obter a boa base da bobina necessária é começar a enrolar com a maior rigidez possível da bobina. Depois, à medida que o rolo de material de película é enrolado, a rigidez do rolo deverá diminuir uniformemente. A redução recomendada na dureza do rolo no diâmetro final é normalmente de 25% a 50% da dureza original medida no núcleo.
O valor da rigidez do rolo inicial e o valor da conicidade da tensão de enrolamento geralmente dependem da taxa de formação do rolo enrolado. O fator de elevação é a razão entre o diâmetro externo (DE) do núcleo e o diâmetro final do rolo enrolado. Quanto maior o diâmetro final de enrolamento do fardo (quanto mais alta a estrutura), mais importante se torna começar com uma base boa e forte e enrolar gradualmente fardos mais macios. A Tabela 1 fornece uma regra prática para o grau recomendado de redução de dureza com base em um fator cumulativo.
As ferramentas de enrolamento usadas para enrijecer a teia são a força da teia, a pressão descendente (rolos de prensa ou empilhadores ou bobinas bobinadoras) e o torque de enrolamento do acionamento central ao enrolar teias de filme no centro/superfície. Esses chamados princípios de enrolamento TNT são discutidos em um artigo na edição de janeiro de 2013 da Plastics Technology. A seguir descreve como usar cada uma dessas ferramentas para projetar testadores de dureza e fornece uma regra prática para valores iniciais para obter os testadores de dureza de rolo necessários para vários materiais de embalagens flexíveis.
O princípio da força de enrolamento da web. Ao enrolar filmes elásticos, a tensão da trama é o principal princípio de enrolamento usado para controlar a rigidez do rolo. Quanto mais apertado o filme for esticado antes do enrolamento, mais rígido será o rolo enrolado. O desafio é garantir que a quantidade de tensão da teia não cause tensões permanentes significativas no filme.
Como mostrado na fig. 1, ao enrolar o filme em uma bobinadeira central pura, a tensão da trama é criada pelo torque de enrolamento do acionamento central. A tensão da banda é primeiro ajustada para a rigidez desejada do rolo e depois reduzida gradualmente à medida que o filme vai sendo enrolado. A força da alma gerada pelo acionamento central é geralmente controlada em circuito fechado com feedback de um sensor de tensão.
O valor da força inicial e final da lâmina para um determinado material é geralmente determinado empiricamente. Uma boa regra para uma faixa de resistência da teia é de 10% a 25% da resistência à tração do filme. Muitos artigos publicados recomendam uma certa resistência da teia para determinado material da teia. A Tabela 2 lista as tensões sugeridas para muitos materiais de teia usados em embalagens flexíveis.
Para enrolamento em uma bobinadeira central limpa, a tensão inicial deve estar próxima do limite superior da faixa de tensão recomendada. Em seguida, reduza gradualmente a tensão do enrolamento até a faixa inferior recomendada indicada nesta tabela.
O valor da força inicial e final da lâmina para um determinado material é geralmente determinado empiricamente.
Ao enrolar uma teia laminada composta por diversos materiais diferentes, para obter a tensão máxima da teia recomendada para a estrutura laminada, basta adicionar a tensão máxima da teia para cada material que foi laminado em conjunto (geralmente independente do revestimento ou camada adesiva) e aplicar o próxima soma dessas tensões. como a tensão máxima da banda laminada.
Um fator importante na tensão ao laminar compósitos de película flexível é que as teias individuais devem ser tensionadas antes da laminação de modo que a deformação (alongamento da teia devido à tensão da teia) seja aproximadamente a mesma para cada teia. Se uma teia for puxada significativamente mais do que as outras teias, problemas de enrolamento ou delaminação, conhecidos como “tunelamento”, podem ocorrer em teias laminadas. A quantidade de tensão deve ser a razão entre o módulo e a espessura da teia para evitar o enrolamento e/ou formação de túneis após o processo de laminação.
O princípio da mordida em espiral. Ao enrolar filmes não elásticos, a fixação e o torque são os principais princípios de enrolamento usados para controlar a rigidez do rolo. A braçadeira ajusta a rigidez do rolo removendo a camada limite de ar que segue a teia até o rolo de enrolamento. A braçadeira também cria tensão no rolo. Quanto mais rígido for o grampo, mais rígido será o rolo de enrolamento. O problema com o enrolamento do filme de embalagem flexível é fornecer pressão descendente suficiente para remover o ar e enrolar um rolo rígido e reto, sem criar tensão excessiva do vento durante o enrolamento, para evitar que o rolo se prenda ou enrole em áreas espessas que deformem a teia.
A carga da braçadeira depende menos do material do que a tensão da alma e pode variar amplamente dependendo do material e da rigidez necessária do rolo. Para evitar o enrugamento da película enrolada causado pelo intervalo, a carga no intervalo é a mínima necessária para evitar que o ar fique preso no rolo. Esta carga de nip é geralmente mantida constante nas bobinadeiras centrais porque a natureza fornece uma força de carga de nip constante para o cone de pressão no nip. À medida que o diâmetro do rolo aumenta, a área de contato (área) da folga entre o rolo de enrolamento e o rolo de pressão aumenta. Se a largura desta pista mudar de 6 mm (0,25 pol.) no núcleo para 12 mm (0,5 pol.) no rolo completo, a pressão do vento será automaticamente reduzida em 50%. Além disso, à medida que o diâmetro do rolo de enrolamento aumenta, a quantidade de ar que segue a superfície do rolo também aumenta. Esta camada limite de ar aumenta a pressão hidráulica na tentativa de abrir a lacuna. Este aumento de pressão aumenta a conicidade da carga de fixação à medida que o diâmetro aumenta.
Em bobinadeiras largas e rápidas utilizadas para enrolar rolos de grande diâmetro, pode ser necessário aumentar a carga no grampo de enrolamento para evitar a entrada de ar no rolo. Na fig. 2 mostra um enrolador de filme central com um rolo de pressão carregado de ar que utiliza ferramentas de tensão e fixação para controlar a rigidez do rolo de enrolamento.
Às vezes o ar é nosso amigo. Alguns filmes, especialmente filmes “pegajosos” de alta fricção que apresentam problemas de uniformidade, requerem enrolamento com folga. O enrolamento de folga permite que uma pequena quantidade de ar seja puxada para dentro do fardo para evitar problemas de aderência da teia dentro do fardo e ajuda a evitar o empenamento da teia quando são usadas tiras mais grossas. Para enrolar com sucesso estas películas com folga, a operação de enrolamento deve manter uma folga pequena e constante entre o rolo de pressão e o material de envolvimento. Esse espaço pequeno e controlado ajuda a medir o ar enrolado no rolo e guia a teia diretamente para dentro da bobinadeira para evitar enrugamento.
Princípio do enrolamento de torque. A ferramenta de torque para obter a rigidez do rolo é a força desenvolvida através do centro do rolo de enrolamento. Essa força é transmitida através da camada de malha onde puxa ou puxa o envoltório interno do filme. Conforme mencionado anteriormente, este torque é usado para criar força de alma no enrolamento central. Para estes tipos de bobinadeiras, a tensão e o torque da alma têm o mesmo princípio de enrolamento.
Ao enrolar produtos de filme na bobinadeira central/superficial, os rolos de pressão são acionados para controlar a tensão da trama, conforme mostrado na Figura 3. A tensão da trama que entra na bobinadeira é independente da tensão de enrolamento gerada por esse torque. Com uma tensão constante da teia que entra no enrolador, a tensão da teia que entra é geralmente mantida constante.
Ao cortar e rebobinar filmes ou outros materiais com alta relação de Poisson, deve-se usar enrolamento centro/superfície, a largura irá variar dependendo da resistência da teia.
Ao enrolar produtos de filme em uma bobinadeira central/de superfície, a tensão de enrolamento é controlada em circuito aberto. Normalmente, a tensão inicial do enrolamento é 25-50% maior que a tensão da teia de entrada. Então, à medida que o diâmetro da teia aumenta, a tensão do enrolamento é gradualmente reduzida, atingindo ou até menos que a tensão da teia de entrada. Quando a tensão do enrolamento é maior que a tensão da alma de entrada, o acionamento da superfície do rolo de pressão se regenera ou gera um torque negativo (de frenagem). À medida que o diâmetro do rolo de enrolamento aumenta, o acionamento de deslocamento fornecerá cada vez menos frenagem até que o torque zero seja alcançado; então a tensão do enrolamento será igual à tensão da teia. Se a tensão do vento estiver programada abaixo da força da alma, o acionamento de solo puxará o torque positivo para compensar a diferença entre a menor tensão do vento e a maior força da alma.
Ao cortar e enrolar filme ou outros materiais com alta relação de Poisson, deve-se usar enrolamento centro/superfície, e a largura mudará com a resistência da teia. As bobinadeiras de superfície central mantêm uma largura de rolo com fenda constante porque uma tensão constante da trama é aplicada à bobinadeira. A dureza do rolo será analisada com base no torque no centro sem problemas com a largura do cone.
Efeito do fator de atrito do filme no enrolamento As propriedades do coeficiente de atrito interlaminar (COF) do filme têm um grande impacto na capacidade de aplicar o princípio TNT para obter a rigidez de rolo desejada sem defeitos de rolo. De modo geral, filmes com coeficiente de atrito interlaminar de 0,2–0,7 rolam bem. No entanto, enrolar rolos de filme sem defeitos com deslizamento alto ou baixo (coeficiente de atrito baixo ou alto) muitas vezes apresenta problemas de enrolamento significativos.
Filmes de alto deslizamento têm um baixo coeficiente de atrito interlaminar (normalmente abaixo de 0,2). Estas películas sofrem frequentemente de deslizamento interno da trama ou problemas de enrolamento durante as operações de enrolamento e/ou desenrolamento subsequentes, ou problemas de manuseamento da trama entre estas operações. Este deslizamento interno da lâmina pode causar defeitos como arranhões na lâmina, amassados, defeitos telescópicos e/ou no rolo estrela. Filmes de baixo atrito precisam ser enrolados o mais firmemente possível em um núcleo de alto torque. Em seguida, a tensão do enrolamento gerada por este torque é gradualmente reduzida a um valor mínimo de três a quatro vezes o diâmetro externo do núcleo, e a rigidez necessária do rolo é alcançada usando o princípio do enrolamento por braçadeira. O ar nunca será nosso amigo quando se trata de enrolar filmes de alto deslizamento. Esses filmes devem sempre ser enrolados com força de fixação suficiente para evitar a entrada de ar no rolo durante o enrolamento.
Um filme de baixo deslizamento tem um coeficiente de atrito interlaminar mais alto (normalmente acima de 0,7). Esses filmes muitas vezes sofrem de problemas de bloqueio e/ou enrugamento. Ao enrolar filmes com um alto coeficiente de atrito, podem ocorrer ovalização do rolo em baixas velocidades de enrolamento e problemas de ressalto em altas velocidades de enrolamento. Esses rolos podem ter defeitos elevados ou ondulados, comumente conhecidos como nós deslizantes ou rugas deslizantes. Filmes de alta fricção são melhor enrolados com um espaço que minimize o espaço entre os rolos de acompanhamento e de recolhimento. A distribuição deve ser assegurada o mais próximo possível do ponto de envolvimento. O FlexSpreader reveste rolos intermediários bem enrolados antes do enrolamento e ajuda a minimizar defeitos de vinco e deslizamento ao enrolar com alto atrito.
Saiba mais Este artigo descreve alguns dos defeitos do rolo que podem ser causados pela dureza incorreta do rolo. O novo The Ultimate Roll and Web Defect Troubleshooting Guide torna ainda mais fácil identificar e corrigir esses e outros defeitos de rolo e web. Este livro é uma versão atualizada e ampliada do best-seller Roll and Web Defect Glossary da TAPPI Press.
A Enhanced Edition foi escrita e editada por 22 especialistas do setor com mais de 500 anos de experiência em bobinas e bobinagens. Está disponível através da TAPPI, clique aqui.
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.
Os custos dos materiais são o maior factor de custo para a maioria dos produtos extrudidos, pelo que os processadores devem ser encorajados a reduzir estes custos.
Um novo estudo mostra como o tipo e a quantidade de LDPE misturado com LLDPE afetam o processamento e as propriedades de resistência/tenacidade do filme soprado. Os dados mostrados são para misturas enriquecidas com LDPE e LLDPE.
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Horário da postagem: 24 de março de 2023
