Tous les films ne sont pas créés égaux. Cela crée des problèmes à la fois pour l'enrouleur et pour l'opérateur. Voici comment les gérer. #conseils de traitement #meilleures pratiques
Sur les enrouleurs à surface centrale, la tension de la bande est contrôlée par des entraînements de surface connectés à des rouleaux d'empilage ou de pincement pour optimiser le refendage et la distribution de la bande. La tension d'enroulement est contrôlée indépendamment pour optimiser la rigidité de la bobine.
Lors de l'enroulement du film sur un enrouleur purement central, la tension de la bande est créée par le couple d'enroulement de l'entraînement central. La tension de la bande est d'abord réglée à la rigidité du rouleau souhaitée, puis réduite progressivement à mesure que le film s'enroule.
Lors de l'enroulement du film sur un enrouleur purement central, la tension de la bande est créée par le couple d'enroulement de l'entraînement central. La tension de la bande est d'abord réglée à la rigidité du rouleau souhaitée, puis réduite progressivement à mesure que le film s'enroule.
Lors de l'enroulement de produits en film sur l'enrouleur central/surface, le rouleau presseur est actionné pour contrôler la tension de la bande. Le moment d'enroulement ne dépend pas de la tension de la bande.
Si toutes les bandes de film étaient parfaites, produire des rouleaux parfaits ne poserait pas de gros problème. Malheureusement, il n’existe pas de films parfaits en raison des variations naturelles des résines et des inhomogénéités dans la formation du film, le revêtement et les surfaces imprimées.
Dans cette optique, la tâche des opérations de bobinage est de garantir que ces défauts ne sont pas visibles visuellement et n'augmentent pas au cours du processus de bobinage. L'opérateur de l'enrouleur doit alors s'assurer que le processus d'enroulement n'affecte pas davantage la qualité du produit. Le défi ultime consiste à enrouler le film d'emballage flexible afin qu'il puisse fonctionner de manière transparente dans le processus de production du client et produire un produit de haute qualité pour ses clients.
L'importance de la rigidité du film La densité du film, ou tension d'enroulement, est le facteur le plus important pour déterminer si un film est bon ou mauvais. Un rouleau enroulé trop doucement sera « déformé » une fois enroulé, manipulé ou stocké. La rondeur des rouleaux est très importante pour le client afin de pouvoir traiter ces rouleaux à une vitesse de production maximale tout en maintenant des changements de tension minimes.
Les rouleaux étroitement enroulés peuvent causer leurs propres problèmes. Ils peuvent créer des problèmes de blocage de défauts lorsque les couches fusionnent ou collent. Lors de l'enroulement d'un film étirable sur un mandrin à paroi mince, l'enroulement d'un rouleau rigide peut provoquer la rupture du mandrin. Cela peut entraîner des problèmes lors du retrait de l'arbre ou de l'insertion de l'arbre ou du mandrin lors des opérations de déroulement ultérieures.
Un rouleau trop serré peut également aggraver les défauts de la bande. Les films présentent généralement des zones légèrement hautes et basses dans la section transversale de la machine, là où la bande est plus épaisse ou plus fine. Lors de l'enroulement de la dure-mère, des zones de grande épaisseur se chevauchent. Lorsque des centaines, voire des milliers de couches sont enroulées, les sections hautes forment des crêtes ou des saillies sur le rouleau. Lorsque le film est tendu sur ces projections, il se déforme. Ces zones créent alors des défauts appelés « poches » dans le film au fur et à mesure du déroulement du rouleau. Un andain dur avec un ruban épais à côté d'un ruban plus fin peut entraîner des défauts d'andain appelés ondulations ou marques de corde sur l'andain.
De petits changements dans l'épaisseur du rouleau enroulé ne seront pas perceptibles si suffisamment d'air est enroulé dans le rouleau dans les sections basses et si la bande n'est pas étirée dans les sections hautes. Toutefois, les rouleaux doivent être enroulés suffisamment serrés pour qu'ils soient ronds et le restent pendant la manipulation et le stockage.
Randomisation des variations d'une machine à l'autre Certains films d'emballage flexibles, que ce soit lors de leur processus d'extrusion ou lors de l'enduction et du laminage, présentent des variations d'épaisseur d'une machine à l'autre qui sont trop importantes pour être précises sans exagérer ces défauts. Pour rationaliser les variations des rouleaux d'enroulement d'une machine à l'autre, l'enrouleur et l'enrouleur de bande ou de découpeuse se déplacent d'avant en arrière par rapport à la bande lorsque celle-ci est coupée et enroulée. Ce mouvement latéral de la machine est appelé oscillation.
Afin d'osciller avec succès, la vitesse doit être suffisamment élevée pour faire varier l'épaisseur de manière aléatoire, et suffisamment faible pour ne pas déformer ou froisser le film. La règle générale pour la vitesse d'agitation maximale est de 25 mm (1 pouce) par minute pour chaque tranche de 150 m/min (500 pieds/min) de vitesse d'enroulement. Idéalement, la vitesse d'oscillation change proportionnellement à la vitesse d'enroulement.
Analyse de la rigidité de la bande Lorsqu'un rouleau de film d'emballage flexible est enroulé à l'intérieur du rouleau, il se produit une tension dans le rouleau ou une contrainte résiduelle. Si cette contrainte devient importante pendant le bobinage, l'enroulement interne vers le noyau sera soumis à des charges de compression élevées. C’est ce qui provoque des défauts de « renflement » dans des zones localisées de la bobine. Lors de l'enroulement de films non élastiques et très glissants, la couche interne peut se détacher, ce qui peut provoquer une boucle du rouleau lorsqu'il est enroulé ou un étirement lorsqu'il est déroulé. Pour éviter cela, la canette doit être enroulée étroitement autour du noyau, puis moins serrée à mesure que le diamètre de la canette augmente.
C'est ce qu'on appelle communément le cône de dureté de roulement. Plus le diamètre de la balle enroulée finie est grand, plus le profil conique de la balle est important. Le secret pour réaliser une bonne construction de rigidité en acier toronné est de commencer avec une bonne base solide, puis de l'enrouler avec progressivement moins de tension sur les bobines.
Plus le diamètre de la balle enroulée finie est grand, plus le profil conique de la balle est important.
Une bonne base solide nécessite que le bobinage démarre avec un noyau de haute qualité et bien stocké. La plupart des films sont enroulés sur un mandrin en papier. Le noyau doit être suffisamment solide pour résister à la contrainte de compression créée par le film étroitement enroulé autour du noyau. Généralement, le mandrin en papier est séché dans un four jusqu'à une teneur en humidité de 6 à 8 %. Si ces noyaux sont stockés dans un environnement très humide, ils absorberont cette humidité et se dilateront jusqu'à atteindre un diamètre plus grand. Ensuite, après l'opération d'enroulement, ces noyaux peuvent être séchés jusqu'à une teneur en humidité plus faible et réduits en taille. Lorsque cela se produit, la base d’un solide lancer de blessure disparaîtra ! Ceci peut conduire à des défauts tels qu'un gauchissement, un renflement et/ou une saillie des rouleaux lorsqu'ils sont manipulés ou déroulés.
La prochaine étape pour obtenir la bonne base de bobine nécessaire est de commencer à enrouler avec la rigidité la plus élevée possible de la bobine. Ensuite, à mesure que le rouleau de matériau de film est enroulé, la rigidité du rouleau doit diminuer uniformément. La réduction recommandée de la dureté du rouleau au diamètre final est généralement de 25 % à 50 % de la dureté d'origine mesurée au niveau du noyau.
La valeur de la rigidité du rouleau initial et la valeur de la conicité de la tension d'enroulement dépendent généralement du taux de constitution du rouleau enroulé. Le facteur d'augmentation est le rapport entre le diamètre extérieur (OD) du noyau et le diamètre final du rouleau enroulé. Plus le diamètre final d'enroulement de la balle est grand (plus la structure est haute), plus il devient important de commencer avec une bonne base solide et d'enrouler progressivement des balles plus tendres. Le tableau 1 donne une règle empirique pour le degré recommandé de réduction de la dureté sur la base d'un facteur cumulatif.
Les outils d'enroulement utilisés pour rigidifier la bande sont la force de la bande, la pression vers le bas (rouleaux de presse ou d'empilage ou bobines d'enroulement) et le couple d'enroulement de l'entraînement central lors de l'enroulement des bandes de film sur le centre/la surface. Ces principes d'enroulement dits TNT sont abordés dans un article du numéro de janvier 2013 de Plastics Technology. Ce qui suit décrit comment utiliser chacun de ces outils pour concevoir des testeurs de dureté et fournit une règle empirique pour les valeurs initiales afin d'obtenir les testeurs de dureté en rouleau requis pour divers matériaux d'emballage flexibles.
Le principe de la force d'enroulement de la bande. Lors de l'enroulement de films élastiques, la tension de la bande est le principal principe d'enroulement utilisé pour contrôler la rigidité du rouleau. Plus le film est étiré avant l'enroulement, plus le rouleau enroulé sera rigide. Le défi consiste à s’assurer que la tension de la bande ne provoque pas de contraintes permanentes importantes dans le film.
Comme le montre la fig. 1, lors de l'enroulement d'un film sur un enrouleur central pur, la tension de la bande est créée par le couple d'enroulement de l'entraînement central. La tension de la bande est d'abord réglée à la rigidité du rouleau souhaitée, puis réduite progressivement à mesure que le film s'enroule. La force de bande générée par l'entraînement central est généralement contrôlée en boucle fermée avec retour d'information d'un capteur de tension.
La valeur de la force initiale et finale de la lame pour un matériau particulier est généralement déterminée de manière empirique. Une bonne règle générale pour une plage de résistance de la bande est de 10 à 25 % de la résistance à la traction du film. De nombreux articles publiés recommandent une certaine résistance du Web pour certains documents Web. Le tableau 2 répertorie les tensions suggérées pour de nombreux matériaux en bande utilisés dans les emballages flexibles.
Pour l'enroulement sur un enrouleur à centre propre, la tension initiale doit être proche de l'extrémité supérieure de la plage de tension recommandée. Réduisez ensuite progressivement la tension de l'enroulement jusqu'à la plage inférieure recommandée indiquée dans ce tableau.
La valeur de la force initiale et finale de la lame pour un matériau particulier est généralement déterminée de manière empirique.
Lors de l'enroulement d'une bande laminée composée de plusieurs matériaux différents, pour obtenir la tension de bande maximale recommandée pour la structure laminée, il suffit d'ajouter la tension de bande maximale pour chaque matériau qui a été laminé ensemble (généralement quel que soit le revêtement ou la couche adhésive) et d'appliquer la prochaine somme de ces tensions. comme la tension maximale de la bande stratifiée.
Un facteur important de tension lors du laminage de films composites flexibles est que les bandes individuelles doivent être tendues avant le laminage de sorte que la déformation (allongement de la bande due à la tension de la bande) soit approximativement la même pour chaque bande. Si une bande est tirée beaucoup plus que les autres, des problèmes de gondolage ou de délaminage, appelés « tunneling », peuvent survenir dans les bandes laminées. La quantité de tension doit être le rapport entre le module et l'épaisseur de la bande pour éviter le gondolage et/ou la formation de tunnels après le processus de laminage.
Le principe de la morsure en spirale. Lors de l'enroulement de films non élastiques, le serrage et le couple sont les principaux principes d'enroulement utilisés pour contrôler la rigidité des rouleaux. La pince ajuste la rigidité du rouleau en supprimant la couche limite d'air qui suit la bande dans le rouleau enrouleur. La pince crée également une tension sur le rouleau. Plus la pince est rigide, plus le rouleau d'enroulement est rigide. Le problème de l'enroulement d'un film d'emballage flexible est de fournir suffisamment de pression vers le bas pour éliminer l'air et enrouler un rouleau rigide et droit sans créer de tension de vent excessive pendant l'enroulement afin d'empêcher le rouleau de se lier ou de s'enrouler dans des zones épaisses qui déforment la bande.
La charge des pinces dépend moins du matériau que de la tension de la bande et peut varier considérablement en fonction du matériau et de la rigidité requise des rouleaux. Pour éviter le froissement du film enroulé provoqué par le pincement, la charge dans le pincement est le minimum nécessaire pour empêcher l'air d'être emprisonné dans le rouleau. Cette charge de pincement est généralement maintenue constante sur les enrouleurs centraux car la nature fournit une force de charge de pincement constante pour le cône de pression dans le pincement. À mesure que le diamètre du rouleau augmente, la zone de contact (surface) de l'espace entre le rouleau d'enroulement et le rouleau presseur devient plus grande. Si la largeur de cette piste passe de 6 mm (0,25 pouce) au centre à 12 mm (0,5 pouce) au rouleau complet, la pression du vent est automatiquement réduite de 50 %. De plus, à mesure que le diamètre du rouleau d'enroulement augmente, la quantité d'air suivant la surface du rouleau augmente également. Cette couche limite d'air augmente la pression hydraulique pour tenter d'ouvrir l'espace. Cette pression accrue augmente la conicité de la charge de serrage à mesure que le diamètre augmente.
Sur les bobineuses larges et rapides utilisées pour enrouler des rouleaux de grand diamètre, il peut être nécessaire d'augmenter la charge sur la pince d'enroulement pour empêcher l'air de pénétrer dans le rouleau. Sur la fig. La figure 2 montre un enrouleur de film central doté d'un rouleau presseur chargé d'air qui utilise des outils de tension et de serrage pour contrôler la rigidité du rouleau d'enroulement.
Parfois, l'air est notre ami. Certains films, notamment les films « collants » à haute friction qui présentent des problèmes d'uniformité, nécessitent un enroulement entrefer. L'enroulement par espacement permet à une petite quantité d'air d'être aspirée dans la balle pour éviter les problèmes de bande coincée dans la balle et aide à prévenir la déformation de la bande lorsque des bandes plus épaisses sont utilisées. Pour réussir à enrouler ces films à espacement, l'opération d'enroulement doit maintenir un espace petit et constant entre le rouleau presseur et le matériau d'emballage. Ce petit espace contrôlé permet de doser l'air enroulé sur le rouleau et guide la bande directement dans l'enrouleur pour éviter le froissement.
Principe d'enroulement du couple. L'outil de couple permettant d'obtenir la rigidité du rouleau est la force développée à travers le centre du rouleau d'enroulement. Cette force est transmise à travers la couche de maille où elle tire ou tire sur l'enveloppe intérieure du film. Comme mentionné précédemment, ce couple est utilisé pour créer une force de toile sur l'enroulement central. Pour ces types d'enrouleurs, la tension et le couple de la bande ont le même principe d'enroulement.
Lors de l'enroulement de produits en film sur l'enrouleur central/surface, les rouleaux pinceurs sont actionnés pour contrôler la tension de la bande, comme le montre la figure 3. La tension de la bande entrant dans l'enrouleur est indépendante de la tension d'enroulement générée par ce couple. Avec une tension constante de la bande entrant dans l’enrouleur, la tension de la bande entrante est généralement maintenue constante.
Lors de la découpe et du rembobinage d'un film ou d'autres matériaux présentant un coefficient de Poisson élevé, un enroulement centre/surface doit être utilisé, la largeur varie en fonction de la résistance de la bande.
Lors de l'enroulement de produits en film sur une bobineuse centrale/surface, la tension d'enroulement est contrôlée en boucle ouverte. Généralement, la tension initiale de l'enroulement est de 25 à 50 % supérieure à la tension de la bande entrante. Ensuite, à mesure que le diamètre de la bande augmente, la tension d'enroulement diminue progressivement, atteignant ou même inférieure à la tension de la bande entrante. Lorsque la tension d'enroulement est supérieure à la tension de la bande entrante, l'entraînement de surface du rouleau de pression régénère ou génère un couple (de freinage) négatif. À mesure que le diamètre du rouleau d'enroulement augmente, l'entraînement de déplacement fournira de moins en moins de freinage jusqu'à ce que le couple nul soit atteint ; alors la tension d'enroulement sera égale à la tension de la bande. Si la tension du vent est programmée en dessous de la force de la bande, l'entraînement au sol tirera un couple positif pour compenser la différence entre la tension du vent inférieure et la force de la bande plus élevée.
Lors de la découpe et de l'enroulement d'un film ou d'autres matériaux présentant un coefficient de Poisson élevé, un enroulement centre/surface doit être utilisé et la largeur changera en fonction de la résistance de la bande. Les enrouleurs à surface centrale maintiennent une largeur de rouleau fendue constante car une tension de bande constante est appliquée à l'enrouleur. La dureté du rouleau sera analysée en fonction du couple au centre sans problème de largeur de cône.
Effet du facteur de frottement du film sur l'enroulement Les propriétés du coefficient de frottement interlaminaire (COF) du film ont un impact important sur la capacité d'appliquer le principe du TNT pour obtenir la rigidité de rouleau souhaitée sans défauts de rouleau. D'une manière générale, les films avec un coefficient de frottement interlaminaire de 0,2 à 0,7 roulent bien. Cependant, l'enroulement de rouleaux de film sans défaut avec un glissement élevé ou faible (coefficient de friction faible ou élevé) présente souvent d'importants problèmes d'enroulement.
Les films à glissement élevé ont un faible coefficient de frottement interlaminaire (généralement inférieur à 0,2). Ces films souffrent souvent de glissements internes de la bande ou de problèmes d'enroulement pendant les opérations d'enroulement et/ou de déroulement ultérieur, ou de problèmes de manutention de la bande entre ces opérations. Ce glissement interne de la lame peut provoquer des défauts tels que des rayures sur la lame, des bosses, des défauts de télescopage et/ou de rouleau en étoile. Les films à faible friction doivent être enroulés aussi étroitement que possible sur un noyau à couple élevé. Ensuite, la tension d'enroulement générée par ce couple est progressivement réduite jusqu'à une valeur minimale de trois à quatre fois le diamètre extérieur du noyau, et la rigidité de rouleau requise est obtenue grâce au principe d'enroulement à pince. L’air ne sera jamais notre ami lorsqu’il s’agit d’enrouler un film à glissement élevé. Ces films doivent toujours être enroulés avec une force de serrage suffisante pour empêcher l'air de pénétrer dans le rouleau lors de l'enroulement.
Un film à faible glissement a un coefficient de frottement interlaminaire plus élevé (généralement supérieur à 0,7). Ces films souffrent souvent de problèmes de blocage et/ou de froissement. Lors du bobinage de films avec un coefficient de friction élevé, une ovalisation des rouleaux à faible vitesse de bobinage et des problèmes de rebond à des vitesses de bobinage élevées peuvent survenir. Ces rouleaux peuvent présenter des défauts en relief ou ondulés communément appelés nœuds coulants ou rides de glissement. Il est préférable d'enrouler les films à friction élevée avec un espace qui minimise l'espace entre les rouleaux suiveurs et enrouleurs. L'épandage doit être assuré au plus près du point d'emballage. FlexSpreader recouvre les rouleaux libres bien enroulés avant l'enroulement et aide à minimiser les défauts de rainage par glissement lors de l'enroulement avec une friction élevée.
En savoir plus Cet article décrit certains des défauts des rouleaux qui peuvent être provoqués par une dureté incorrecte des rouleaux. Le nouveau guide ultime de dépannage des défauts de rouleaux et de bandes facilite encore plus l'identification et la correction de ces défauts et d'autres défauts de rouleaux et de bandes. Ce livre est une version mise à jour et étendue du best-seller Roll and Web Defect Glossary de TAPPI Press.
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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.
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Heure de publication : 24 mars 2023
