薄膜在分切、復卷過程中的張力控制是指能夠持久地控制薄膜在設備上輸送時的張力的能力。這種張力控制對設備的任何運行速度都必須保持有效,包括設備的加速、減速和勻速。即使在緊急停車情況下,也應該有能力保證被分切薄膜不破損。張力控制的穩定與否直接關系到分切產品的質量。若張力不足,薄膜在運行中產生漂移,會出現分切復卷后成品紙起皺現象;若張力過大,薄膜又易被拉斷,使分切復卷后成品斷頭增多。本文就薄膜在收卷過程中的張力控制問題進行深入分析。

薄膜收卷的原理

1)張力檢測輥

此輥是控制薄膜收卷時合理張力的主要部件,通常薄膜的張力通過張力輥兩端軸承下方的壓力傳感器進行檢測,檢測的信號通過電子線路,控制收卷電機的轉速,以保證適當的收卷張力。

2)展平輥

使薄膜展平,消除薄膜在拉伸應力作用下產生的一些縱向皺紋。

3)跟蹤輥

在收卷卷芯的前面裝有一個可以改變位置的跟蹤輥(也稱壓緊輥),其主要作用是將薄膜壓靠在收卷卷芯上,實行接觸收卷或小間隙收卷,以將平整的薄膜迅速地轉到卷芯上,實現平整收卷的目的。同時,借助跟蹤輥對母卷施加一定的壓力,及時排除收卷時膜層間的空氣,使母卷不變松。一般使用跟蹤輥后母卷中的空氣含量可減至12%~18%。

4)收卷輥

由收卷電機驅動,收卷速度的控制系統與拉伸機的驅動系統聯網,與拉伸機同步,受張力控制器的反饋控制。

5)轉盤與空卷芯

當薄膜卷滿一個芯軸后,不允許停機更換卷芯,因此轉盤轉回180度,母卷轉離出來,空卷芯進入收卷位置,然后切斷薄膜,將薄膜貼在新的卷芯上,繼續進行收卷。

薄膜張力對收卷質量的影響

為了牽引薄膜并將其卷到卷芯上,必須給薄膜施加一定拉伸并張緊的牽引力,其中張緊薄膜的力即為張力。通常由于薄膜的材料厚度及性能不同,以及選用的收卷方式也有不同,張力的大小可設定為100~600N之間。收卷張力的大小直接影響產品收卷的質量及收得率。張力過大,收卷過緊,薄膜容易產生皺紋;張力不足,帶入膜層的空氣量過多,母卷薄膜的密度小,薄膜容易在芯卷上產生軸向滑移及嚴重的錯位,以至造成無法卸卷。分切時放卷軸產生大幅度擺動,影響分切薄膜的質量。所以收卷機必須具有良好的張力控制系統。

收卷輥的控制系統

收卷輥的控制主要包括速度控制和張力控制兩部分。薄膜收卷時,隨著母卷直徑增大,如果收卷輥的轉速仍然不變,則隨著收卷線速度的增大,必然引起收卷張力的遞增,(因為從牽引裝置送出的薄膜速度是不變的),這樣不僅會造成膜卷的內松外緊,外層薄膜把內層薄膜壓皺,而且分切時也會增加復卷難度,影響分切質量。因此,收卷輥的收卷轉速必須隨著母卷直徑的增大而減小。

收卷輥的控制方案主要有以下三種:

1)采用張力傳感器直接進行張力檢測的控制方案

張力傳感器安裝在張力檢測輥的軸承下面,將檢測到的薄膜張力轉換成電信號,送到張力調節器中,與原設定的張力信號比較后,進行PID計算,然后輸入收卷電機控制器,達到控制收卷輥轉速的目的。

一般收卷輥的線速度設定為牽引機輸出速度的105%~110%,實際上,由于薄膜的彈性及張力力矩的影響,收卷輥的線速度不會超過牽引機的輸出速度。這種方案的優點是控制精度高,動態性能好,系統配盤廣。

2)采用浮動輥間接進行張力檢測的控制方案

本方案是在跟蹤輥前裝一套浮動輥,浮動輥的位置用一個電位器進行檢測,張力控制的方式是靠維持浮動輥的位置盡量不變來保持張力的恒定。超薄薄膜比較合適用此控制。

3)采用磁粉離合器控制輸入收卷輥的轉動力矩,以達到張力穩定的控制方案。

磁粉離合器由主動部分和從動部分組成,通過萬向聯軸器等傳動機構與收卷輥相連,中間填入微細鐵磁粉作為力矩傳遞媒介。激磁線圈通入一定電流形成磁場。磁粉被磁化。磁化后的磁粉互相吸引而形成鏈條狀排列。主動部分以恒速轉動時,破壞磁粉鏈之間的聯接力而形成圓周切向力。該切向力與磁粉圈半徑的乘積便是驅動從動部分收卷的轉動力矩,實現在連續轉動中將輸出力矩從主動部分耦合到從動部分。

收卷張力的衰減及張力補償

一般認為薄膜收卷時維持薄膜張力的恒定是最有利于薄膜成品表觀質量的。但實際上,由于薄膜層之間都夾有一定的空氣(12%~18%),因此,即使在恒定的張力條件下也會出現外層薄膜將內層薄膜壓皺的現象。解決這個問題的方法是隨著母卷直徑的增加,按一定的規律將薄膜的張力自動進行衰減。通常不同直徑下的張力衰減值,在收卷之前需要預先輸入計算機內,在生產過程中,操作人員再根據薄膜收卷情況隨時進行調節。薄膜換卷時,薄膜轉換到新的卷芯表面,卷徑突然變化,收卷輥的轉速、各系統的轉動慣量都發生大的變化,引起張力的突變,以致經常出現換卷斷膜現象。因此,在薄膜的張力控制系統內,必須設有張力補償裝置,用以實現軟起動、軟停止,防止收卷的薄膜產生皺紋。

薄膜張力控制總結

1)薄膜收卷的質量主要受薄膜收卷張力的影響,因此收卷輥的控制系統是關鍵所在。

2)薄膜的收卷質量還受其他因素的影響,如薄膜的材料、溫度、性質(如彈塑性)以及薄膜厚度的均勻性等等的影響。因此,設定的收卷張力必須與薄膜的這些特性相適應。

3)薄膜收卷時的張力衰減及張力補償也是影響收卷質量的重要因素。

4)為保證張力檢測的準確性,在使用前,分切機構的張力檢測輥必須在高于最大生產速度125倍的速度下,進行動平衡處理,且使用時薄膜在其表面應有足夠大的包角。