無溶劑復(fù)合張力控制的方式與選擇

林武輝 李俊 伍秋濤

在無溶劑復(fù)合過程中，對(duì)張力控制的要求要比普通復(fù)合方式高得多，主要是因?yàn)闊o溶劑復(fù)合初黏力較低，操作控制難度較大，更容易出現(xiàn)質(zhì)量問題。此外，無溶劑復(fù)合工藝中要求兩層基材貼合后的收縮率要盡量一致，否則就會(huì)產(chǎn)生“隧道”現(xiàn)象，所以無溶劑復(fù)合過程中對(duì)張力控制的精度要求更高，這就對(duì)操作人員提出了一些要求，不僅要深入了解和掌握無溶劑復(fù)合張力的檢測(cè)方式，還應(yīng)具備穩(wěn)定控制張力的操作能力。

張力控制的基本方式

無溶劑復(fù)合的張力值可通過張力檢測(cè)器進(jìn)行實(shí)時(shí)檢測(cè)和控制，較常見有氣缸控制擺輥式張力傳感器和軸承式張力傳感器，可根據(jù)不同場(chǎng)合及控制要求進(jìn)行適當(dāng)選擇。

1.氣缸控制擺輥式張力傳感器

氣缸控制擺輥式張力傳感器的工作原理是利用電位器檢測(cè)當(dāng)前浮輥的位置，并與標(biāo)準(zhǔn)設(shè)定位置進(jìn)行比較，如果張力出現(xiàn)浮動(dòng)，張力傳感器就會(huì)得到張力偏差信號(hào)，隨后發(fā)出信號(hào)通過氣缸來對(duì)浮輥位置進(jìn)行適當(dāng)調(diào)節(jié)，直至浮輥回到標(biāo)準(zhǔn)設(shè)定位置，即表明張力達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)。

無溶劑復(fù)合過程中，張力的變化主要與膜卷的線速度和卷徑大小相關(guān)。當(dāng)張力平衡時(shí)，浮輥上的拉力等于其垂直方向上的分力和氣缸的推力之和，浮輥處于中間的平衡位置。但當(dāng)膜卷的卷徑或線速度發(fā)生變化時(shí)，就會(huì)導(dǎo)致浮動(dòng)輥偏離平衡位置，同時(shí)帶動(dòng)變位器旋轉(zhuǎn)，使反饋信號(hào)偏離原平衡點(diǎn)電壓值。該信號(hào)與給定電壓信號(hào)之間有偏差，傳感器經(jīng)過一定算法進(jìn)行運(yùn)算后，進(jìn)而調(diào)整電機(jī)速度，使膜卷的張力恢復(fù)到標(biāo)準(zhǔn)給定值，浮輥便會(huì)回到原來的平衡位置。

可見，氣缸控制擺輥式張力控制系統(tǒng)工作時(shí)是一個(gè)不斷調(diào)整的動(dòng)態(tài)過程，機(jī)械摩擦阻力對(duì)張力信號(hào)檢測(cè)精度有很大影響。從以上分析可看出，減輕擺輥裝置的自重、減小機(jī)械摩擦阻力是提高張力信號(hào)檢測(cè)精度的關(guān)鍵。

2.軸承式張力傳感器

軸承式張力傳感器是通過高精度差動(dòng)變壓器檢測(cè)出由負(fù)載造成的彈簧片形變量，差動(dòng)變壓器將這種形變量轉(zhuǎn)換為與之成比例的電信號(hào)并反饋給控制器，通過改變電機(jī)轉(zhuǎn)速來保持張力的穩(wěn)定。

張力控制系統(tǒng)的應(yīng)用及收卷張力方式的選擇

單工位無溶劑復(fù)合設(shè)備的張力一般分為四段，即第一放卷張力、第二放卷張力、通道張力和收卷張力。在卷徑和生產(chǎn)速度的變化過程中，無溶劑復(fù)合張力有恒張力要求，在保證復(fù)合質(zhì)量的基礎(chǔ)上，對(duì)提高收卷質(zhì)量也具有極其重要的作用。

單工位無溶劑復(fù)合設(shè)備由于存在頻繁開機(jī)、停機(jī)、加速、減速等操作，因此保證張力的穩(wěn)定和收卷的整齊度至關(guān)重要。

浮輥具有吸收動(dòng)能的作用，在張力要求恒定的第一放卷張力、第二放卷張力、通道張力控制中采用氣缸（低摩擦氣缸）控制擺輥式張力控制形式能很好地保證無溶劑復(fù)合設(shè)備在加速、減速過程中的張力穩(wěn)定，將張力波動(dòng)引起的薄膜拉伸及松弛現(xiàn)象降到最低程度。如果第一放卷張力、第二放卷張力、通道張力采用軸承式張力傳感器的控制形式，則要求第一放卷單元電機(jī)、第二放卷單元電機(jī)、涂布電機(jī)、復(fù)合電機(jī)的轉(zhuǎn)速完全同步，才能保證加減速時(shí)張力的穩(wěn)定。

另外，導(dǎo)輥轉(zhuǎn)動(dòng)靈活性是保證無溶劑復(fù)合設(shè)備加減速過程中張力穩(wěn)定的重要因素。正常情況下，導(dǎo)輥的轉(zhuǎn)動(dòng)只有同步于薄膜的移動(dòng)，才不會(huì)將薄膜表面的油墨刮花。這就要求薄膜與導(dǎo)輥表面的靜摩擦力大于導(dǎo)輥轉(zhuǎn)動(dòng)的阻力，所以導(dǎo)輥必須轉(zhuǎn)動(dòng)靈活，可以選擇重量輕、低摩擦軸承、裝配精度高的導(dǎo)輥。判斷導(dǎo)輥是否轉(zhuǎn)動(dòng)靈活的方法是，可用手輕輕撥動(dòng)導(dǎo)輥，觀察其停止轉(zhuǎn)動(dòng)所需時(shí)間，一般要求不低于15秒。

無溶劑復(fù)合設(shè)備的放卷張力及通道張力均是恒張力要求，收卷張力控制體系主要包括收卷張力、收卷方式和錐度。其中，收卷方式有直線收卷、雙曲線收卷和拋物線收卷3種。

無溶劑膠黏劑的特點(diǎn)是100%固含量、低黏度以及初黏力較低，如果復(fù)合內(nèi)層膜是易拉伸薄膜（如PE膜或CPP膜等）時(shí)，盡量使用雙曲線收卷方式進(jìn)行收卷，收大卷時(shí)，卷徑內(nèi)部收卷較松，復(fù)合膜不會(huì)產(chǎn)生褶皺；卷徑表面收卷較緊，表層不會(huì)出現(xiàn)氣泡。

另外，收卷壓力也可起到輔助收卷的作用，將薄膜間的空氣排出（有的兼有消除靜電作用），可增加收卷緊度及整齊度。

收放卷張力控制機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)

早期的無溶劑復(fù)合設(shè)備采用錐頂式收放卷，雖然裝料及卸料較為方便，但也存在料卷同心度差的缺點(diǎn)，這直接與紙芯端面的平整度、紙芯的同心度有關(guān)。軟包裝企業(yè)所用紙芯基本都要重復(fù)多次使用，而且需要根據(jù)長(zhǎng)度進(jìn)行自行切割，很難保證紙芯端面的平整度及紙芯的同心度，使用這樣的紙芯在放卷時(shí)必然存在張力擾動(dòng)，時(shí)緊時(shí)松，當(dāng)采用軸承式張力傳感器放卷時(shí)實(shí)際張力波動(dòng)更明顯，這也是目前無溶劑復(fù)合設(shè)備放卷機(jī)構(gòu)采用氣缸控制擺輥式張力控制形式的主要原因之一。

若采用氣動(dòng)錐頂收放卷方式，當(dāng)紙芯端面不齊時(shí)，放卷張力就會(huì)出現(xiàn)時(shí)大時(shí)小的情況，收卷后如果再自然放卷時(shí)就不能保證同心度；紙芯一旦發(fā)生變形（不同心） ，料卷裝上后也不能保證收放卷張力的穩(wěn)定。此外，施加的錐頂力也會(huì)破壞紙芯端面的平整度，重復(fù)利用紙芯時(shí)很難保證收放卷同心度。如果收卷時(shí)料卷表面不同心，則收卷壓輥便會(huì)上下跳動(dòng)，在收卷壓輥上跳的過程中收卷膜表面無收卷壓力作用，而在收卷壓輥下跳時(shí)就會(huì)有較大的壓力壓在收卷薄膜表面，而且收卷壓輥的加壓呈現(xiàn)周期性振動(dòng)，極易將收卷復(fù)合膜壓皺（橫向皺紋），從而在固化成型后產(chǎn)生大量不合格品。

因此，應(yīng)采用氣漲軸收放卷方式，一方面可避免紙芯端面不齊對(duì)收卷同心度的影響；另一方面可將略有變形的紙芯撐圓，從而最大程度提高收卷同心度，這對(duì)于提高復(fù)合膜質(zhì)量也非常關(guān)鍵。