在過去三到五年里，流延膜和吹塑膜的卷取機(jī)已經(jīng)有了很大的變化。它們現(xiàn)在能以更高的速度和更小的張力，卷繞直徑更大和質(zhì)量更佳的卷筒，而所卷繞的薄膜也更薄、更有彈性。這不是一個(gè)成果所能產(chǎn)生的，而是很多。從90年代中期開始，負(fù)載單元張力控制器、張力漸小功能和交流通量-矢量驅(qū)動(dòng)開始了取代浮動(dòng)輥張力控制和直流驅(qū)動(dòng)。
美國Macro Engineering公司在1990年為一條實(shí)驗(yàn)性擠出涂層生產(chǎn)線提供了它首臺(tái)通量-矢量驅(qū)動(dòng)，這條生產(chǎn)線以3500ft/min的速度卷繞涂層紙。紙的卷繞速度能達(dá)8000ft/min，非織品達(dá)4500ft/min，因?yàn)樗鼈儫o彈性、多孔滲水，且不會(huì)擋住氣體。
第一個(gè)帶交流通量-矢量驅(qū)動(dòng)、由觸屏式可編程邏輯控制器（PLC）進(jìn)行控制的塑膜卷取機(jī)是Battenfeld Gloucester公司于1991年推出的1011小型塔式中央卷取機(jī)，是專門針對三層吹塑膜的。Black Clawson 和 Reinhold兩家公司于1996年推出了他們第一臺(tái)交流矢量驅(qū)動(dòng)和PLC控制器，用于塑膜卷取機(jī)上。五年前，多數(shù)卷取機(jī)制造商還正在生產(chǎn)帶交流驅(qū)動(dòng)和PLC的一些機(jī)型。而兩年前，實(shí)際上所有的品牌和所有的機(jī)型已經(jīng)轉(zhuǎn)為使用這些技術(shù)了。
交流驅(qū)動(dòng)的最大優(yōu)點(diǎn)不是速度，而是低保養(yǎng)。直流驅(qū)動(dòng)有電刷，必須更換，當(dāng)只有外部空氣冷卻時(shí)會(huì)以較低速運(yùn)行。交流驅(qū)動(dòng)沒有電刷，不需要冷卻，更加精確，速度范圍也更廣。最近以來，交流伺服驅(qū)動(dòng)已經(jīng)被用于取代交流矢量型式的驅(qū)動(dòng)，提供更為精確的速度和位置控制。
直流驅(qū)動(dòng)的速度和轉(zhuǎn)矩都不是線性的。而另外一方面，矢量和伺服型式的交流馬達(dá)具有從零到最大速度的絕對線性轉(zhuǎn)矩發(fā)展變化。這意味著直流驅(qū)動(dòng)有著約80:1的速度范圍可利用，而交流矢量或伺服驅(qū)動(dòng)有著2000:1的速度范圍。
為什么這樣的速度范圍是必需的呢？中央驅(qū)動(dòng)卷繞開始時(shí)的卷繞軸轉(zhuǎn)速高，而當(dāng)卷筒形成時(shí)，速度極低，這樣就保持了穩(wěn)定的卷筒表面速度。速度漸小率至少為10:1，而較大直徑的可能會(huì)為25:1。Black
Clawson公司稱，直徑大至60in和材料極薄且有彈性的卷筒可能需要大至100:1的張力遞減率。
今天流延膜卷取的實(shí)際最高速度大概是：拉伸膜為2500ft/min，BOPP膜為2000ft/min，而幾年前兩者均在1500 -1700ft/min之間。Davis-Standard公司涂層及薄膜銷售總監(jiān)Ricky Keller稱:：“現(xiàn)在的流延膜生產(chǎn)線不再被卷取機(jī)所限制了。”
薄膜卷取在二級(jí)加工中運(yùn)轉(zhuǎn)得更快了，如印刷、涂層和貼層。例如，Davis-Standard公司出品的Meridian卷取機(jī)據(jù)稱能以2500ft/min的速度來處理涂層或貼層膜、鍍金屬薄膜和BOPP快餐包裝物。Keller稱：“因?yàn)樵诰砝@時(shí)需要排出氣體，Meridian卷取機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)的速度可以和膜運(yùn)行的速度差不多快。”
新一代卷取機(jī)也能在較低的生產(chǎn)線速度下保持比以前較低的張力，這對于預(yù)拉伸膜和吹塑膜等軟又薄的卷筒來說是一個(gè)好事情。吹塑膜的均勻度比流延膜本來就差點(diǎn)，所以它需要被卷繞得較松，以做成平整的卷筒。如果拉伸膜被卷繞得太緊，那么薄的地方會(huì)變得更薄，厚的地方會(huì)起皺。對于較薄膜來說，厚度變化會(huì)小點(diǎn)，但一個(gè)卷筒會(huì)積聚很多層，所以厚度變化對卷筒質(zhì)量的總作用會(huì)大點(diǎn)。吹塑膜的卷取速度一般為300-350ft/min，而拉伸薄膜為500-600ft/min。HDPE吹塑膜可以1000ft/min的速度被卷取。
更高的卷繞速度和更好的張力控制正在改變著常規(guī)。Macro Engineering公司總裁Mirek Planeta說：“我們正在為全球大量的生產(chǎn)線改造卷取機(jī)?！崩鲜骄砣C(jī)正被裝上新型驅(qū)動(dòng)馬達(dá)、電子元件、負(fù)載單元，成本是一整臺(tái)新卷取機(jī)的三分之二。
新型高速卷取機(jī)利用和以前款式不同的輥?zhàn)咏Y(jié)構(gòu)。例如，Davis-Standard的2300型流延膜卷取機(jī)用于直徑57in的卷筒，它只有三個(gè)備用輥，而以前為五個(gè)。今天所有的制造商利用碳纖材料的備用輥，實(shí)現(xiàn)了輕質(zhì)、堅(jiān)硬和高速下的較少振動(dòng)。
在高速加工生產(chǎn)線中應(yīng)用的巨型輥?zhàn)幼兊迷絹碓酱蠛驮絹碓街亓?。德國布魯克納（Brueckner）公司宣稱已經(jīng)造出了世界最大卷取機(jī)，以處理10米寬的PP卷筒和直徑60in重達(dá)26,000磅的卷筒。從1997年至今，布魯克納已經(jīng)建造了四臺(tái)這樣的龐然大物。
Battenfeld Gloucester的1022型表面卷取機(jī)能處理直徑60in重達(dá)7000磅的輥?zhàn)?。（也有一種專門用于72in輥?zhàn)拥臋C(jī)型）。Gloucester的OPP流延膜卷取機(jī)1037機(jī)型支持10,000磅的輥?zhàn)?，并且還在建造用于12,000磅輥?zhàn)拥臋C(jī)型。
追求零張力
高精度負(fù)載單元和較新的輥?zhàn)訕?gòu)造使卷繞張力小得多了。Black Clawson公司利用伺服驅(qū)動(dòng)，把90in卷筒的張力保持在2磅之低，或是0.02pli（(lb/in)。Windmoeller& Hoelscher公司利用伺服馬達(dá)，把100in卷筒的張力保持在4磅(0.04 pli)之低。張力可以由10磅開始，到一裝滿卷筒的外圍就逐漸減少到2或4磅。
Black Clawson公司正在針對特殊膜發(fā)展一種“零張力”的卷取機(jī)。該公司產(chǎn)品經(jīng)理Robert Moeller指出，此機(jī)感應(yīng)膜表面，保持一定低垂度。
較好的低張力控制器改善流延PP膜的卷筒質(zhì)量，這是一種難做的產(chǎn)品，因?yàn)樵诰砣『螅鼤?huì)在定形48小時(shí)或更長時(shí)間內(nèi)時(shí)一直收縮著。如果沒有足夠的氣體被吹進(jìn)卷筒中，容許收縮存在，卷筒就會(huì)硬化，并可能使卷芯變形。W&H公司Reinhold分公司總經(jīng)理Gerd Kasselmann認(rèn)為，低張力的中央/表面卷繞可以吹走各層間的一定量的氣體。
聚乙烯（PE）不會(huì)收縮得這么厲害，它被卷繞在較緊的筒中，不讓氣體進(jìn)入。這些卷筒需要在筒芯處較緊，而外部較松，因?yàn)閺埩υ谕残咎帟?huì)小，但在外部仍會(huì)保持緊張。
為了控制吹塑膜的低張力，Addex公司去年開發(fā)出來了一種高端表面/間隙卷取機(jī)，名為Superwind。它有13個(gè)帶有直接轉(zhuǎn)矩控制的交流伺服馬達(dá)。每個(gè)卷繞筒在一端有個(gè)大馬達(dá)，另一端有個(gè)小馬達(dá)，用于輸送卷筒。在備用卷筒的每一端都有光纖線路的負(fù)載單元，控制實(shí)際的張力。根據(jù)來自所有驅(qū)動(dòng)的轉(zhuǎn)矩?cái)?shù)據(jù)，Superwind卷取機(jī)控制著張力，并利用負(fù)載單元來校正和檢驗(yàn)張力。
Addex的總裁Rick von Kraus說，這種系統(tǒng)提供了更為精確的張力控制。他稱精度在2%至3%之間，而只由負(fù)載單元完成的張力控制的精度為10%至15%。“利用負(fù)載單元控制馬達(dá)速度只在不發(fā)生打滑時(shí)才會(huì)精確。如果發(fā)生在一個(gè)張力區(qū)打滑，它就會(huì)影響下一個(gè)張力區(qū)，產(chǎn)生抽吸效果。”
勞芬豪舍 （Reifenhauser）的UFA III型高速卷取機(jī)集合了羅克韋爾 （Rockwell）自動(dòng)化公司的Control Logixs可編程邏輯控制器（PLC），通過來自馬達(dá)和三至七個(gè)驅(qū)動(dòng)輥的感應(yīng)數(shù)據(jù)，卷取機(jī)控制著張力。通過來自高速負(fù)載單元的信號(hào)對張力進(jìn)行測量，但不是控制。負(fù)載單元測量備用輥的張力偏差，提供與實(shí)際張力成比例的電子信號(hào)。
勞芬豪舍并不利用氣動(dòng)或液動(dòng)壓力，而是利用伺服驅(qū)動(dòng)在接觸鼓上產(chǎn)生機(jī)械壓力。這種伺服壓力可低至50牛,有可能以壓力而不是間隙模式來卷繞彈性薄膜。UFA III機(jī)型能卷繞直徑59in的卷筒。
更大、更好、更快
Alpha Marathon公司為吹塑膜和流延膜制造塔式卷取機(jī)，最近它推出了針對帶襯料薄膜的高速復(fù)繞機(jī)，卷繞速度可達(dá)1200ft/min，每20秒時(shí)間完全自動(dòng)地更換卷筒。
Black Clawson公司正在開發(fā)一種新型“砧座”，用于自動(dòng)切割聚酯膜和OPP膜，它是利用伺服驅(qū)動(dòng)刀片沖擊支撐輥。對著支撐輥的鈍邊可切割聚酯，而不會(huì)讓它脫落。伺服驅(qū)動(dòng)使砧座支撐架加速，所以它可以和膜一樣的速度運(yùn)行。
Davis-Standard公司已經(jīng)把高速攝像機(jī)綜合到EPIC控制器之中，實(shí)現(xiàn)在其Meridian卷取機(jī)上高速輸送卷筒。這種機(jī)型現(xiàn)在可以2500ft/min的速度切割和接合。
Battenfeld Gloucester的1002DS (雙錠子)卷取機(jī)可以2000ft/min的速度卷繞流延拉伸膜，生產(chǎn)８個(gè)20in寬的卷筒或六個(gè)30in的卷筒。Gloucester公司也為共擠出吹塑拉伸膜提供具有其首套商業(yè)應(yīng)用的MDO裝置的高速雙塔式卷取機(jī)。在拉伸之前，0.8至1mil厚的膜以225ft/min的速度運(yùn)行。在拉伸之后，膜只有0.25至0.35mil厚，長度為原來的四倍，所以它以900ft/min的速度卷繞。
Alpine公司正在生產(chǎn)其首個(gè)具有反繞功能的間隙卷取機(jī)。其卷繞速度可達(dá)1000ft/min。
Macro Engineering公司為直徑60in、速度超過2000ft/min的BOPP卷筒制造塔式中央卷取機(jī)。其最新Automax C和Automax S卷取機(jī)有著可供選擇的“吻”式卷繞，它利用專門的伺服驅(qū)動(dòng)卷筒來排除氣體。這種線性卷筒在兩端均有支撐，并與卷繞筒的軸線保持平行。通過一個(gè)觸屏，對張力和壓力進(jìn)行控制。
奧地利蘭精（SML）公司開發(fā)出了2000型水平滑行卷取機(jī)，能撕開16個(gè)較小的卷筒，符合無廢料的切割。它能把PE拉伸帶卷取成外徑10in的卷筒，把PP流延膜在6in的筒芯上卷繞成外徑40in的卷筒。
意大利Tecno公司剛剛開發(fā)出了針對流延拉伸膜的高速塔式卷取機(jī)，運(yùn)行速度達(dá)1600ft/min。它可以高速地直接制造拉伸膜卷繞筒，而各個(gè)拉伸膜卷筒通常是在次級(jí)操作中被撕開和復(fù)繞的。Tecno在卷繞筒上利用了交流矢量驅(qū)動(dòng)，而在其它被驅(qū)動(dòng)卷筒上利用了控制張力的交流伺服驅(qū)動(dòng)。
從今年起，Reinhold公司將為W&H公司建造表面和間隙卷取機(jī)，并將其鼓內(nèi)切刀設(shè)計(jì)首次應(yīng)用到表面卷取機(jī)中。這將使表面卷取機(jī)能輕松地倒轉(zhuǎn)方向，這一般是中央卷取機(jī)的優(yōu)點(diǎn)。
Reinhold公司的切割鼓專利技術(shù)已經(jīng)被用于W&H的全伺服的Filmatic R中央卷取機(jī)中。刀片會(huì)切出一個(gè)銳角，并把刀鋒送至新筒芯，這從開始起就提供了中央卷繞。
卷取機(jī)小知識(shí)
卷取機(jī)有三種基本型式： 中央、表面和間隙。中心卷取機(jī)在卷取軸上有一個(gè)大型驅(qū)動(dòng)馬達(dá)，能輕松地調(diào)轉(zhuǎn)方向以卷繞共擠出的或加工過的薄膜。
軌式中央卷取機(jī)比塔式卷取機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)得更快，做出來的卷筒直徑一般也更大，但直徑仍然受到限制，因?yàn)樗械木砣∞D(zhuǎn)矩是從中央得到應(yīng)用的。軌式卷取機(jī)有兩三個(gè)軸，各自在圓形軌道里行進(jìn)。因?yàn)楦鼡Q卷筒時(shí)，可以把新筒放到滿筒邊，所以切割更為清潔。臥式中央卷取機(jī)從機(jī)器中直接卸下一個(gè)滿筒，并用手工或天車再裝上空的筒芯。
表面或接觸式卷取機(jī)是成本最低的卷取機(jī)。它們利用驅(qū)動(dòng)小馬達(dá)，把薄膜卷取在一個(gè)自由旋轉(zhuǎn)的卷取筒上。它與中央卷取相比的優(yōu)勢就是卷筒張力并不是由轉(zhuǎn)矩所提供，缺點(diǎn)就是氣體不能在有需要時(shí)被吹到卷筒中。表面卷取可以和中央卷取結(jié)合在一起，是在卷取筒上添加一個(gè)驅(qū)動(dòng)馬達(dá)。這在外部施加了張力，在卷筒內(nèi)部施加了轉(zhuǎn)矩。
間隙卷取機(jī)卷取時(shí)，卷筒間的氣體間隙約為0.25 in。在間隙方式中，接觸卷筒不會(huì)碰到卷取筒；而在表面方式中就會(huì)碰到。通過引入氣體，間隙卷取可以做出松馳的卷筒，所以這對彈性或非均一性膜是有好處的。間隙卷取通常被用于張力較高、速度低于800 ft/min的窄形卷筒。
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