【中国包装网讯】本文从张力和压力两个方面,全面分析阐述了其对复合制品的影响。
一、张力对复合制品的影响
1、张力的概念
基材张力是基材对其横截面上单位面积所受拉力的抗力,单位为kg/平方米或 N/平方米。设备上所显示的张力是对基材的拉力,单位为kg。基材张力与设备显示张力二者的含义是不同的,因此对不同种类、不同厚度的基材,应设定不同的设备显示张力。
2、张力设定的原则
手感可以明显感觉到张力的不同。在基材运行平稳的前提下,张力越小越好,以微感松弛、同时复合制品不产生卷曲为佳。
张力对复合制品的影响非常大,尤其是烘箱张力是非常敏感的。烘箱张力过大,极易导致隧道、镀铝层转移等现象。面膜和底膜的张力要匹配,复合后材料的线膨胀系数(收缩率或拉伸率)越接近越好,否则极易使复合制品产生卷曲。
在复合制品上用刀片划一十字,被分割的四片膜角以平整或微曲为好。复合制品会卷向张力过大那层薄膜一侧卷曲,可据此调整相应基材的张力。
3、张力与基材线膨胀系数
单位长度的基材在外力作用下的尺寸变化率称为线膨胀系数,即收缩率。对于弹性材料,如塑料薄膜,受到外力拉伸时,尺寸会加大,当外力解除时,尺寸会回缩。若同时有温度作用时,回缩程度会加大。
在弹性范围内,拉伸或回缩程度与拉伸力(张力)呈正比关系。当超出屈服强度范围时,基材尺寸不再回弹,这时是真正被拉伸了。不同材料线膨胀系数不同。
控制基材的拉伸量最小,并使面膜和底膜回缩后尺寸一致是匹配张力的原则。
单层膜的拉伸与收缩:
双层膜的拉伸与收缩:
二层基材是各自在受到张力和温度条件下被拉伸至一定程度后复合在一起的,复合后都倾向于回复原来的尺寸状态。单位长度复合制品,其二层组成材料的原始尺寸不一定相同,因而其复合后回缩量也不一定相同,而且胶粘剂的初粘强度也影响了各自的回缩能力,这样就产生了不同的外观状态。
因此,张力匹配的关键在于使二层基材拉伸前的原始尺寸一致且拉伸量最小。
4、张力控制原理
1)、张力控制原理
张力是对基材段落而言的,只有基材在其段落二端受到相反方向的力,才可能产生张力。牵引辊与制动辊对基材的张紧程度,决定了张力的大小。牵引辊与制动辊的速差变化决定了张力的变化。
张力控制的原理,就是控制牵引辊与制动辊的速差变化及调整二辊间浮辊的位移,从而控制张紧程度以维持恒定的张力。
若A、B间已产生一定张力,当牵引辊与制动辊线速度一致时,张力保持不变;当牵引辊线速度大于制动辊时,张力加大;当牵引辊线速度小于制动辊时,张力减小。理想状态下,只要牵引辊与制动辊时刻保持相同的线速度,就能时刻保持恒定的张力。
实际生产过程中,由于基材厚度偏差、基材所经过的导辊与基材的摩擦力不一致(滚动和滑动并存)、基材因干燥和冷却导致拉伸或收缩而使各处尺寸变化幅度不一致、卷料偏心局部变形、机速变化、设备精度等不良因素的影响,张力是时刻变化的,而且变化幅度可能很大,因此必须对张力进行良好的控制。
2)、张力检测方式
(1)、传感器检测方式
将传感器装在检测辊二端,检测辊受压时将负载传给传感器,传感器将所获得的张力信号传送到张力控制部件进行调整,从而实现张力闭环控制。这种方式的缺点是在张力调节过程中易产生张力震荡,造成张力的局部波动。
(2)、浮辊电位器检测方式
根据基材所需的张力范围及控制汽缸缸径设定合适的汽缸压力,并使之与基材的拉力平衡,从而稳定张力。
出现张力波动时,与浮辊摆臂转轴端同轴转动的齿轮带动电位器齿轮旋转一定角度,电位器将所获得的电信号再传递给张力控制执行部分对张力进行反向调节,从而实现闭环张力控制。这种方式的缺点是占用空间较大,但他克服了传感器传感器检测方式的缺点,能够有效吸收张力的震荡波动。
3)、张力控制方法
收放卷的张力控制方法有三种:
磁粉制动离合器方式、气动制动离合器方式和电机驱动方式。磁粉制动离合器方式和气动制动离合器方式都是通过直接控制转动力矩,间接控制张力,而力矩的控制又是通过设定张力控制器电流来实现的。
电机驱动方式一般通过控制异步电机的磁场强度来控制电机的转速,即所谓的矢量变频控制。也有采用直流电机控制方式或饲服电机控制方式的。其原理是把其中某一电机作为系统中的主电机,通过设定主电机转速,使其它电机对主电机进行跟随。
跟随过程中如果张力发生变化,则电位器或传感器的反馈信号就会传至张力控制中心,控制中心再发出指令对电机转速作出适当调整,从而达到张力调整的目的。采用电机控制方式的优点是各驱动辊直径不必成比例关系,控制精度高,代表了张力控制的方向。
二、压力对复合制品的影响
在胶粘剂的转移过程中,基材在橡胶压辊轴向方向上单位长度所受到的压力,称为复合压力。单位为kgf/mm。复合压力与压辊的长度有关,与网辊的宽度无关,与基材的宽度无关。
压辊施压的作用,在于使涂层与基材保持均匀、充分的接触。是由压力大小、橡胶的抗压强度、变形量和形变的均匀程度决定的。
涂布胶压力与胶粘剂转移的关系
由于橡胶辊会发生柔性形变,所以压合接触区是面积接触。在压辊的一个滚压周期中(压辊上的某点从进入压合区到离开压合区的过程),胶粘剂的转移量遵循以下规律:
AB段:压力不足段 -- 压力由P0增至P1,不足以完成充分接触,转移量没有规律。
BC段:比例转移段 -- 转移量随压力增加而等比例增加,转移不充分。
CD段:转移饱和段 - 转移量充分、均匀,获得最佳转移量。
DE段:压力过大段 - 随压力增加,涂布量反而下降,涂布均匀程度下降。
EF段:超 压 段 --随压力增加,涂布量上升,涂布均匀程度上升。