ישר או כפוף: איזו מכונת יצירת מקל נייר עדיפה?

השאלה נשמעת פשוטה, אבל התשובה תלויה בפיזיקה, שרוב האנשים שקונים עיתונים אף פעם לא מדברים עליה. אמכונה ליצירת מקל נייר מסוג ישריש את אותו רעיון בסיסי כמו מכונת דפוס מוט נייר מעוקל. כולם משתמשים בסרט עטיפה ספירלי ודבק כדי להיצמד זה לזה תחת מתח. ואז הם חתכו אותו ארוך. אבל הצורה של נתיב היווצרות משנה כמעט כל פרט מדיד של הייצור. זה כולל התפשטות מתח הסליל, אחידות עובי הדופן, גישה לציר, והמהירות הליניארית המקסימלית שהמכונה יכולה לשמור לפני שצינור הנייר מאבד את חוזק צורתו.

הנה מבט על מה באמת כל הגדרה עושה עבור נייר, היכן היא עובדת הכי טוב, ואילו עבודות מאלצות אותך לבחור סוג, לא רק כמו אחד.

מה ש"ישר" ו"מכופף" מתארים בעצם

בייצור של מוטות נייר, השם מתייחס לתנוחת הישיבה של מוט היציקה ביחס למסלול ההזנה של רצועת הנייר.

במכונת מסלול, מוט ההזנה ישר או כמעט ישר. בקצה אחד של הקלטת היה גליל. הוא עוטף את המוט בצורת ספירלה תחת מתח מבוקר. לאחר מכן הצינור היצוק יוצא באותו קו ישר בקצה הרחוק. כל אזור היצירה - מהסרט לחתוך - עוקב אחר קו ישר.

במכונת נתיב עקום (סוג מנחה מעוקל או זווית-), רצועת ההזנה וציר המוט נמצאים בזווית קבועה. זה בדרך כלל 30-60 מעלות. אז הקלטת צריכה לשנות כיוון כשהיא מתקרבת לנקודת הסלסול. הצינור שנוצר מגולגל בזווית להזנה.

ההבדל בצורות נשמע קטן. אבל יש לזה גם השפעה גדולה.

מתח מתפתל: איפה הפיזיקה מתפצלת

מתח סלילה היא הבעיה החשובה ביותר ביצירת צינורות נייר ספירליים. אם המתח נמוך מדי, הצינור יתמוטט. אם גבוה מדי, השכבות הפנימיות של הנייר נקרעות וחופפות. לסוכרייה או מוט קש, בדרך כלל בקוטר של 4-8 מ"מ, יש טווח מתח מטרה של כ-2-8N עבור סרט נייר של 60 כ-2-8 N. gsm. ISO 9073-3:2020 נותן את השיטה של ​​מתיחת סרטי הנייר בטווח עובי זה.

בהגדרת קו ישר-, הקלטת נעה בקו ישר לנקודת הפיתול. שינויי מתח- ממשקל הסליל, לעובי הסרט, או תנודת המומנט של המנוע- עוברים ישר לנקודת הפיתול, ללא שינוי צורה ביניהם. הקשר בין מתח הבלמים בגלגול השחרור למתח על המוט הוא כמעט ליניארי וקל לניבוי. יכולת חיזוי זו מאפשרת למכונת יצירת מקל נייר מסוג ישר לפעול במהירויות קו קבועות של 150-400 מ' לדקה ללא תנודת מתח קבועה. אבל אתה צריך להתאים את זכויות בלימת השחרור (סורוקה, 2009).

במכונת כיפוף, יש לכופף את הסרט סביב מקטע מסילת ההדרכה לפני ההגעה למוט. זה מגביר את אפקט החיכוך-. המתח בנקודת הפיתול שווה ל-e ^ (mu) של מתח ההזנה. כאן המיאון הוא מספר נקודות החיכוך על פני מסילת המדריך, זווית הרדיוס (משוואת קפטן אייטלוויין, מצוטט ב-Hamrock, Schmid & Jacobson, 2004). המתח של ה-45?? מסילה מנחה גבוהה פי 1.11 בערך ב-muon=0.15 (מסילת מנחה מצופה לעומת נייר 70 גרם). השפעה זו קטנה כאשר המכונה יציבה, אך היא הופכת גדולה יותר כאשר היא מאיצה ומאטה. זה כאשר האינרציה משנה את המיון האמיתי לזמן קצר. סוג זה של כשל כמעט אף פעם לא מתרחש בייצור-בקו ישר כאשר כל ההגדרות האחרות זהות.

גיאומטריית מנדט ואחידות-עובי

המוט קובע את גודל החור הפנימי של המקל המוגמר. במכונת מסלול, המוט הוא מוט פלדה ארוך וסטטי (או צינור חלול לקירור מים בקו מהיר). הוא עובר לאורך כל האזור המתפתל ובדרך כלל 600-1,200 מ"מ. נייר נוצר ונופל מהקצה החופשי של המוט.

מכיוון שהמוט ישר והנתיב המתפתל הוא קו ישר, זווית גובה הסליל-הזווית שבה הסרט מקיף את המוט- נשארת זהה לכל אורך היצירה. גובה יציב פירושו רוחב חפיפה קבוע של שכבה. זה נותן עובי דופן יציב. מדידת TAPPI T411 של עובי הצינור המוגמר בייצור קו ישר- מראה בדרך כלל וריאציה של מתחת ל-3% באורך הצינור.

במכונת הכיפוף, שינוי הכיוון של מסילת ההדרכה הופך את זווית הגישה של השכבה החיצונית לקצת יותר לא אחידה מזו של השכבה הפנימית. חוסר אחידות זה הוא מינימלי-יש בדרך כלל הבדל של 1-3 מעלות בזווית הגלישה בפועל בין הקצוות הפרוקסימליים והדיסטליים של הסרט - אבל זה עושה הבדל ניכר ברוחב החפיפה סביב מעגל הצינור. למקלות סוכריות על מקל או פירי צמר גפן חשובה העגול של חתך הרוחב (הסוכרייה חייבת להתאים לתבניות או לראשי מקלונים), וכך גם השונות בעובי היקף הקיר. עבור קשיות נייר המוסתרות בתוך המוצר, זה לא משנה.

גישה ל-Mandrel וזמן החלפה

כל מכונת דפוס הפועלת בקטרים ​​שונים של מקל תצטרך להחליף מוט. זה הדבר הגדול בסטרייטים שמתרחשים בעולם האמיתי.

במכונה לינארית, אתה מושך את המוט ישר מקצה אחד של אזור המתפתל. התפקיד אינו מצריך הפסקה מההדרכה. אין צורך -להשחיל אותו מחדש דרך מסילות מובילות מכופפות, וגם אין צורך להטות אותו מחדש-. עובד מיומן מחליף מוט בקו ישר תוך 8-15 דקות. TAPPI T556 נותן מספר זמן התקנה כללי עבור מכונות צינורות, אך הזמן בפועל משתנה בהתאם לסוג המכונה.

במכונת כיפוף, המוט מקובע בזווית ברורה לכמות ההזנה. כדי להסיר אותו, תחילה עליך לנקות את מכלול המדריך. כדי להחזיר אותו, עליך לאפס את הזווית שבה מוט המדריך מתכופף כך שיתאים לקוטר המוט החדש. הסיבה לכך היא שצורת הכיפוף האופטימלית משתנה עם קוטר הצינור. זמן ההחלפה של המכופף הוא 20-45 דקות עבור הנוסע. זמן השבתה נוסף של 15 עד 30 דקות למשמרת מתווספת באתרי ייצור שבהם הקוטר משתנה מדי יום, כגון הזמנות מעורבות לגבעולים בקוטר של 6 מ"מ עד 12 מ"מ.

מהירות וקיבולת פלט

מכונות יציקת מוט נייר ישר עם ראש סליל יחיד פועלות בדרך כלל בצינורות יציקה של 150-400 מ' לדקה. זה מאפשר חיתוך של כ-2,500-8,000 מקלות מוגמרים באורך של 60 מ"מ לדקה. דגמים מהירים ומגושמים עם שניים או ארבעה מוטות מקבילים על מסגרת יכולים לעלות על 15,000 חתיכות לדקה.

מכונות כיפוף, עקב מגבלת המתח של הכננת כפי שדיברנו קודם לכן, מדורגות בדרך כלל ב-80-250 מ' לדקה. בעיית המתח במהירות גבוהה קובעת את הגבול האמיתי שלהם. פער המהירות הזה הוא גורם עסקי מרכזי למספר גדול מאוד של ייצור קש בסיסי-כגון עבודות קייטרינג שמזמינות עשרות מיליוני קשיות.

עבור עבודה בקירות עבים- (דרושות 3 עד 5 שכבות לעובי דופן מ-0.6 מ"מ), יתרון המהירות של התקנה ישירה קטן בהרבה. יש צורך בתחנות הזנת נייר נוספות עבור סלילה רב-שכבתית. על מחליק, כל חתיכת סרט חדש דורשת אזור יציקה ארוך יותר. זה הופך את המכונה לגדולה יותר. במכונת כיפוף, צורות קטנות יותר נוטות להסתגל לזווית כניסה גדולה יותר בחללים קטנים יותר. עבור-צינורות נייר תעשייתיים עבים-ולא מקלות-ליפול הנתיב המתפתל הוא בדרך כלל האפשרות המועדפת. הסיבה לכך היא שמגבלות מרחביות חשובות יותר מדרישות המהירות (Twede & Selke, 2005).

חתוך-מנגנון וסיום-איכות הפנים

שני סוגי המכונות משתמשים באחת משתי שיטות חיתוך. האחד הוא להב דיסק מסתובב המשמש לחיתוך צינורות נעים. השני הוא כלי מסלול, העוקב אחר אורך הצינור במהלך החיתוך. איכות הקצה-ריבוע החיתוך והאם יש קריעה כלשהי-תלויה במידה רבה בחדות הלהב וביחס המהירות. זה לא משנה אם השביל ישר או מעוקל.

זה ההבדל האמיתי. יחידת הקטיעה ממוקמת בקצה מסלול הצינור על דיאפרגמה. זה מקל להוסיף תחנת חיתוך שנייה כך ששני האורכים יהיו בו-זמנית. על המכופף, הצינור יוצא בזווית. לכן, כדי להוסיף תחנת חיתוך שנייה לקו, צריך להוסיף קטע ישר של הצינור בין סלילה לחיתוך.

עבור עבודות הדורשות היפוך או אלכסונים מדויקים-כגון חרירים רפואיים, פירי צמר גפן ובוחשי קפה-תוכל להוסיף תחנת שיוף משנית בקצה הרחוק של שני המכשירים. בשלב זה, לאף אחד מהסוגים אין יתרונות מבוססי צורה-.

התאמת יישומים: איזה פורמט שייך לאן

הסוג הנכון של המכונה מגיע ממה שאתה צריך לעשות, לא מהעדפות כלליות.

רכבות ישרות הן הבחירה הרגילה עבור:

• קשיות נייר (קוטר 4-12 מ"מ, מנה גדולה)
• סוכריות על מקל וחטיפי ממתקים (3-6 מ"מ, גודל שגוי, חייב להתאים לעובש)
• מוט ספוגית כותנה (2.5-3.5 מ"מ, העגול חשוב להתקנת ראש ספוגית)
• אפליקטורים רפואיים (צורת ניקוי פשוטה לשליפה-ישר מקלה על ייצור חדר נקי)

מכונות-נתיבים מכופפים טובים יותר עבור:

• צינורות-נייר קיר עבים כשהמקום צר
• ייצור בנפח נמוך עד בינוני עם מעט שינויים בקוטר
• עבודות שבהן זווית יציאה גמישה של צינור מקלה על החיבור לקו ייצור גדול יותר

עבודות-בינוניות-כגון 100 מיליון עד 300 מיליון קשיות של 6 עד 8 מילימטרים בשנה-לא עושות את ההבדל. עבור אלה, כל סוג יתאים. האפשרויות הבאות הן עד כמה העובדים מכירים את המכונה, האם חלקים זמינים בקלות וכמה עולה המכונה.

הערה על יישום דבק

שני הדגמים משתמשים בדקסטרין-על בסיס מים או דבק PVA באזורים שבהם הסרט חופף. מערכת הדבק אינה תלויה בצורת התלתל, אך זמן הייבוש של הדבק תלוי בצורת התלתל. במהירות 350 קמ"ש, צינור הדפוס עוזב את אזור הפיתול תוך כ-0.1 עד 0.2 שניות. אם הדבק לא מוגדר מספיק כדי לעצור את פתיחת הצינור באותה נקודה, הצינור ישבר על המסור. אתה יכול לפתור בעיה זו על ידי שליטה בעובי הדבק (בדרך כלל 2,000 עד 20 mps, ISO 2555 מעלות צלזיוס) וטמפרטורת הקו. במכונות-מעוקלות במהירות נמוכה, ככל שהצינור נשאר על המוט זמן רב יותר, כך יש לדבק זמן ייבוש ארוך יותר. זהו יתרון אמיתי לייבוש איטי של דבק בסביבות קרות.

תַקצִיר

הבחירה במכונת דפוס מקל ישר- ומכונת דפוס מנייר מכופפת היא לא תמיד טובה יותר. למכונת יצירת מקל נייר מסוג ישר יש תפוקה גבוהה יותר, עובי דופן אחיד יותר, מהירות שינוי מוט מהיר יותר ומתח סלילה יציב יותר בכל טווח המהירות. יתרונות אלו הם המפתח לייצור-המוני של קש וחטיפי ממתקים. הנתיב המעוגל מוגדר כדי לתת לך גודל קטן יותר ושיא מתח נמוך יותר במגף. אלו חשובים עבור צינורות עבים-בקירות, ריצה בנפח- נמוך ופריסות קומפקטיות של רצפת ייצור.

עבור כל פעולת מגע עם מזון הדורשת שגיאת קוטר הדוק ותפוקה גבוהה, ישר-דרך הוא הסטנדרט ההנדסי. לגבי כל השאר, צורת הבניין עשויה להיות המילה האחרונה.

הפניות

• ISO 9073-3:2020.טקסטיל - שיטות בדיקה לארוגים - חלק 3: קביעת חוזק מתיחה והתארכות. ISO.
• TAPPI T411 om-15.עובי (קליפר) של נייר, קרטון ולוח משולב. TAPPI.
• TAPPI T556 pm-12.נהלים לקביעת התאמת ציוד לייצור נייר לסוגי נייר שונים. TAPPI.
• ISO 2555:2018.פלסטיק - שרפים במצב נוזלי או כתחליב או פיזור - קביעת צמיגות לכאורה בשיטת Brookfield Test. ISO.
• Hamrock, BJ, Schmid, SR & Jacobson, BO (2004).יסודות של שימון סרט נוזלי(מהדורה שנייה). מרסל דקר. (משוואת קפסטן, פרק 12.)
• סורוקה, ו' (2009).יסודות טכנולוגיית האריזה(מהדורה רביעית). מכון מקצועני האריזה.
• Twede, D. & Selke, S. (2005).קרטונים, ארגזים וקרטון גלי: מדריך לטכנולוגיית אריזות נייר ואריזות עץ. DEStech Publications.
• Paine, FA (1991).המדריך למשתמש האריזה. בלקי אקדמי.
• Hanlon, JF, Kelsey, RJ & Forcinio, HE (1998).מדריך להנדסת חבילות(מהדורה שלישית). לחץ על CRC.
• רוברטסון, GL (2013).אריזות מזון: עקרונות ופרקטיקה(מהדורה שלישית). לחץ על CRC.
• ISO 534:2011.נייר ולוח - קביעת עובי, צפיפות ונפח ספציפי. ISO.
• ASTM D2290-19.שיטת בדיקה סטנדרטית לחוזק מתיחה נראה של חישוק של צינור פלסטיק או פלסטיק מחוזק בשיטת דיסק מפוצל. (מוזכר עבור מתודולוגיית מתח חישוק- החלה על בדיקות מבניות של צינורות נייר.) ASTM International.