ตรงหรือโค้งงอ: เครื่องขึ้นรูปแท่งกระดาษไหนดีกว่ากัน?

คำถามฟังดูง่าย แต่คำตอบนั้นขึ้นอยู่กับฟิสิกส์ ซึ่งคนส่วนใหญ่ที่ซื้อหนังสือพิมพ์ไม่เคยพูดถึงเลย กเครื่องขึ้นรูปแท่งกระดาษชนิดตรงมีแนวคิดพื้นฐานเช่นเดียวกับเครื่องขึ้นรูปแท่งกระดาษโค้ง พวกเขาทั้งหมดใช้เทปพันเกลียวและกาวเพื่อยึดติดกันภายใต้แรงตึง แล้วพวกเขาก็ตัดมันยาว แต่รูปร่างของเส้นทางการขึ้นรูปเปลี่ยนแปลงเกือบทุกรายละเอียดการผลิตที่วัดได้ ซึ่งรวมถึงการแพร่กระจายความตึงของคอยล์ ความสม่ำเสมอของความหนาของผนัง การเข้าถึงจากแมนเดรล และความเร็วเชิงเส้นสูงสุดที่เครื่องสามารถรักษาได้ก่อนที่ท่อกระดาษจะสูญเสียความแข็งแรงของรูปทรง

ต่อไปนี้คือภาพรวมว่าการตั้งค่าแต่ละอย่างมีประโยชน์อย่างไรกับกระดาษ ตำแหน่งที่ทำงานได้ดีที่สุด และงานใดที่บังคับให้คุณเลือกประเภท ไม่ใช่แค่ประเภทเดียว

สิ่งที่ "ตรง" และ "งอ" อธิบายได้จริง

ในการผลิตแท่งกระดาษ ชื่อนี้หมายถึงตำแหน่งการนั่งของแท่งขึ้นรูปที่สัมพันธ์กับเส้นทางป้อนของแถบกระดาษ

บนเครื่องตีนตะขาบ แกนป้อนจะตรงหรือเกือบตรง ปลายด้านหนึ่งของเทปมีม้วน มันพันรอบคันเบ็ดในลักษณะเกลียวภายใต้การควบคุมแรงตึง ท่อที่ขึ้นรูปแล้วออกมาเป็นเส้นตรงเดียวกันที่ปลายสุด พื้นที่การขึ้นรูปทั้งหมด - จากเทปถึงการตัด - เป็นไปตามเส้นตรง

บนเครื่องจักรทางโค้ง (แบบไกด์แบบโค้งหรือแบบทำมุม-) แถบป้อนและแกนแท่งจะอยู่ที่มุมคงที่ โดยปกติจะอยู่ที่ 30–60 องศา ดังนั้นเทปจึงต้องเปลี่ยนทิศทางเมื่อเข้าใกล้จุดดัดผม ท่อที่ขึ้นรูปแล้วจะถูกรีดเป็นมุมกับตัวป้อน

ความแตกต่างของรูปร่างฟังดูเล็กน้อย แต่มันก็มีผลกระทบอย่างมากเช่นกัน

ความตึงเครียดที่คดเคี้ยว: ที่ที่ฟิสิกส์แตกต่าง

ความตึงของขดลวดเป็นปัญหาที่สำคัญที่สุดในการขึ้นรูปท่อกระดาษเกลียว หากแรงตึงต่ำเกินไป ท่อจะพัง หากสูงเกินไป ชั้นในของกระดาษจะฉีกขาดและทับซ้อนกัน แท่งอมยิ้มหรือแท่งฟาง ซึ่งโดยปกติจะมีเส้นผ่านศูนย์กลาง 4-8 มม. มีช่วงความตึงเป้าหมายประมาณ 2-8 นิวตันสำหรับเทปกระดาษ 60 นิวตันเมตร 2-8 นิวตันแกรม ISO 9073-3:2020 กำหนดวิธีการยืดเทปกระดาษในช่วงความหนานี้

ในรูปแบบเส้นตรง- เทปจะเคลื่อนที่เป็นเส้นตรงไปยังจุดที่คดเคี้ยว แรงดึงเปลี่ยนแปลง-ตั้งแต่น้ำหนักของคอยล์ ไปจนถึงความหนาของเทป หรือการสวิงแรงบิดของมอเตอร์-จะตรงไปยังจุดที่คดเคี้ยว โดยไม่มีการเปลี่ยนแปลงรูปร่างในระหว่างนั้น การเชื่อมต่อระหว่างความตึงเบรกบนลูกกลิ้งปล่อยและความตึงบนก้านแทบจะเป็นเส้นตรงและคาดเดาได้ง่าย ความสามารถในการคาดเดาได้นี้ช่วยให้เครื่องขึ้นรูปแท่งกระดาษแบบตรงทำงานที่ความเร็วของเส้นคงที่ 150–400 ม./นาที โดยไม่มีแรงตึงคงที่ แต่ต้องปรับสิทธิปล่อยเบรก (Soroka, 2009)

ในเครื่องดัดงอ เทปจะต้องโค้งงอรอบๆ ส่วนรางนำก่อนที่จะถึงแกน ซึ่งจะเป็นการเพิ่มเอฟเฟกต์แรงเสียดทาน-กว้าน ความตึงที่จุดที่คดเคี้ยวเท่ากับ e ^ (mu) ของแรงป้อน โดยที่มิวออนคือจำนวนจุดเสียดสีบนพื้นผิวของรางนำ หรือมุมรัศมี (สมการของ Eytelwein capstan อ้างอิงใน Hamrock, Schmid & Jacobson, 2004) ความตึงเครียดปี 45?? รางนำสูงกว่าประมาณ 1.11 เท่าสำหรับ muon=0.15 (รางนำเคลือบเทียบกับกระดาษ 70 แกรม) ผลกระทบนี้จะเกิดขึ้นเล็กน้อยเมื่อเครื่องจักรมีเสถียรภาพ แต่จะมีขนาดใหญ่ขึ้นเมื่อเร่งความเร็วและช้าลง นี่คือเมื่อความเฉื่อยเปลี่ยนมิวออนที่แท้จริงในช่วงเวลาสั้นๆ ความล้มเหลวประเภทนี้แทบไม่เคยเกิดขึ้นเลย-ในการผลิตแบบเส้นตรง เมื่อการตั้งค่าอื่นๆ ทั้งหมดเหมือนกัน

เรขาคณิตแมนเดรลและผนัง-ความหนาสม่ำเสมอ

ก้านจะกำหนดขนาดรูด้านในของแท่งไม้ที่เสร็จแล้ว บนเครื่องตีนตะขาบ ก้านเป็นแท่งเหล็กคงที่ยาว (หรือท่อกลวงสำหรับระบายความร้อนน้ำในแนวเร็ว) มันวิ่งไปทั่วบริเวณที่คดเคี้ยวและโดยปกติจะมีความยาว 600–1,200 มม. กระดาษก่อตัวและหลุดออกจากปลายก้านที่ว่าง

เนื่องจากแกนตั้งตรงและเส้นทางคดเคี้ยวเป็นเส้นตรง มุมพิทช์เกลียว-มุมที่เทปพันรอบแกน-จึงยังคงเหมือนเดิมตลอดความยาวที่ขึ้นรูปทั้งหมด ระยะพิทช์คงที่หมายถึงความกว้างของการทับซ้อนกันของเลเยอร์ที่มั่นคง ทำให้มีความหนาของผนังที่มั่นคง การวัดความหนาของท่อ TAPPI T411 ในการผลิตแบบเส้นตรง-มักจะแสดงการเปลี่ยนแปลงของความยาวท่อที่ต่ำกว่า 3%

ในเครื่องดัดงอ การเปลี่ยนทิศทางของรางนำทำให้มุมเข้าใกล้ของชั้นนอกมีความไม่สม่ำเสมอมากกว่ามุมของชั้นในเล็กน้อย ความไม่สม่ำเสมอนี้มีน้อยมาก-โดยปกติแล้วมุมห่อตามจริงจะแตกต่างกัน 1-3 องศาระหว่างขอบใกล้เคียงและขอบปลายของเทป แต่ทำให้เกิดความแตกต่างที่เห็นได้ชัดเจนในความกว้างที่ทับซ้อนกันรอบๆ วงกลมของท่อ สำหรับแท่งอมยิ้มหรือก้านสำลี ความกลมของหน้าตัดเป็นสิ่งสำคัญ (อมยิ้มต้องเหมาะสมกับแม่พิมพ์หรือหัวก้านสำลี) เช่นเดียวกับการเปลี่ยนแปลงของความหนาของเส้นรอบวงของผนัง สำหรับหลอดกระดาษที่ซ่อนอยู่ภายในผลิตภัณฑ์ก็ไม่สำคัญ

การเข้าถึงแมนเดรลและเวลาในการเปลี่ยน

เครื่องขึ้นรูปที่ใช้แท่งที่มีเส้นผ่านศูนย์กลางต่างกันจะต้องเปลี่ยนแท่งใหม่ นั่นคือสิ่งที่สำคัญเกี่ยวกับสเตรทที่เกิดขึ้นในโลกแห่งความเป็นจริง

บนเครื่องเชิงเส้นตรง คุณดึงก้านตรงจากปลายด้านหนึ่งของบริเวณขดลวด งานไม่จำเป็นต้องหยุดพักจากการให้คำปรึกษา ไม่จำเป็นต้อง-ร้อยด้ายใหม่ผ่านรางนำที่โค้งงอ และไม่จำเป็นต้องทำมุมใหม่- พนักงานที่ผ่านการฝึกอบรมจะเปลี่ยนเสาเป็นเส้นตรงภายใน 8-15 นาที TAPPI T556 จะให้หมายเลขเวลาการติดตั้งทั่วไปสำหรับเครื่องวางท่อ แต่เวลาจริงจะแตกต่างกันไปตามประเภทของเครื่องจักร

ในเครื่องดัดงอ แท่งจะถูกจับจ้องไปที่มุมที่แตกต่างกับปริมาณการป้อน หากต้องการถอดออก คุณต้องเคลียร์ชุดไกด์ก่อน หากต้องการนำกลับคืน คุณต้องรีเซ็ตมุมที่แกนนำจะโค้งงอเพื่อให้ตรงกับเส้นผ่านศูนย์กลางของแกนใหม่ เนื่องจากรูปร่างการดัดงอที่เหมาะสมที่สุดจะแตกต่างกันไปตามเส้นผ่านศูนย์กลางของท่อ เวลาเปลี่ยนสำหรับนักดัดคือ 20–45 นาทีสำหรับคนเดินทาง เพิ่มเวลาหยุดทำงานเพิ่มเติม 15 ถึง 30 นาทีต่อกะที่ไซต์การผลิตซึ่งมีเส้นผ่านศูนย์กลางเปลี่ยนทุกวัน เช่น การสั่งซื้อแบบผสมสำหรับก้านที่มีเส้นผ่านศูนย์กลางตั้งแต่ 6 มม. ถึง 12 มม.

ความเร็วและความจุเอาต์พุต

เครื่องขึ้นรูปแท่งกระดาษแบบตรงที่มีหัวคอยล์เดี่ยวมักจะทำงานในท่อขึ้นรูปที่ 150–400 ม./นาที ซึ่งช่วยให้สามารถตัดแท่งไม้สำเร็จรูปได้ประมาณ 2,500–8,000 แท่งที่ความยาว 60 มม. ต่อนาที โมเดลที่รวดเร็วและเทอะทะที่มีแท่งขนานสองหรือสี่แท่งบนเฟรมสามารถผลิตชิ้นงานได้มากกว่า 15,000 ชิ้นต่อนาที

เครื่องดัดงอ เนื่องจากข้อจำกัดความตึงของกว้านดังที่เราได้กล่าวไว้ข้างต้น โดยทั่วไปจึงได้รับการจัดอันดับที่ 80–250 ม./นาที ปัญหาแรงดึงที่ความเร็วสูงจะกำหนดขีดจำกัดที่แท้จริง ช่องว่างด้านความเร็วนั้นเป็นปัจจัยสำคัญทางธุรกิจสำหรับการผลิตฟางขั้นพื้นฐานจำนวนมาก- เช่น งานจัดเลี้ยงที่สั่งหลอดหลายสิบล้านใบ

สำหรับงานผนังหนา- (ต้องใช้ 3 ถึง 5 ชั้นสำหรับความหนาของผนังมากกว่า 0.6 มม.) ข้อดีของการติดตั้งโดยตรงด้านความเร็วจะน้อยกว่ามาก จำเป็นต้องมีสถานีป้อนกระดาษเพิ่มเติมสำหรับการพันหลายชั้น- บนเครื่องหนีบผม เทปใหม่แต่ละชิ้นต้องใช้พื้นที่การขึ้นรูปที่ยาวขึ้น ทำให้เครื่องมีขนาดใหญ่ขึ้น ในเครื่องดัดงอ รูปร่างที่เล็กกว่ามีแนวโน้มที่จะปรับให้เข้ากับมุมการเข้าที่มากขึ้นในพื้นที่ขนาดเล็ก สำหรับ-ท่อกระดาษอุตสาหกรรมที่มีผนังหนา-แทนที่จะใช้แท่ง-การพันเส้นทางคดเคี้ยวมักเป็นตัวเลือกที่ต้องการ เนื่องจากข้อจำกัดด้านพื้นที่มีความสำคัญมากกว่าข้อกำหนดด้านความเร็ว (Twede & Selke, 2005)

ตัด-กลไกและสิ้นสุด-คุณภาพของใบหน้า

เครื่องทั้งสองประเภทใช้วิธีการตัดทอนวิธีใดวิธีหนึ่งจากสองวิธี หนึ่งคือใบมีดแบบจานหมุนที่ใช้ตัดท่อที่กำลังเคลื่อนที่ อีกอันหนึ่งคือเครื่องมือติดตามซึ่งติดตามความยาวของท่อในระหว่างการตัด คุณภาพของส่วนท้าย-การตัดเป็นรูปสี่เหลี่ยมและการฉีกขาดใดๆ-นั้นขึ้นอยู่กับความคมและอัตราส่วนความเร็วของใบมีดเป็นหลัก ไม่ว่าเส้นทางจะตรงหรือโค้งก็ตาม

นั่นคือความแตกต่างที่แท้จริง ชุดตัดทอนจะอยู่ที่ส่วนท้ายของทางเดินท่อบนไดอะแฟรม ทำให้ง่ายต่อการเพิ่มสถานีตัดที่สองเพื่อให้ความยาวทั้งสองอยู่ในเวลาเดียวกัน บนเครื่องดัดท่อจะออกมาเป็นมุม ดังนั้น ในการเพิ่มสถานีตัดที่สองในไลน์ คุณต้องเพิ่มส่วนตรงของท่อระหว่างการพันและการตัด

สำหรับงานที่ต้องการการกลับด้านหรือแนวทแยงที่แม่นยำ-เช่น หัวฉีดทางการแพทย์ ก้านสำลีพันก้าน และเครื่องกวนกาแฟ- คุณสามารถเพิ่มสถานีลบมุมรองที่ปลายด้านไกลของอุปกรณ์ทั้งสองได้ ในขั้นตอนนี้ ทั้งสองประเภทไม่มีประโยชน์ตามรูปร่าง-ใดๆ

การจับคู่แอปพลิเคชัน: รูปแบบใดเป็นของที่ใด

ประเภทเครื่องจักรที่เหมาะสมนั้นมาจากสิ่งที่คุณต้องทำ ไม่ใช่จากความชอบทั่วไป

รถไฟทางตรงเป็นทางเลือกปกติสำหรับ:

• หลอดกระดาษ (เส้นผ่านศูนย์กลาง 4-12 มม. เสิร์ฟขนาดใหญ่)
• อมยิ้มและแท่งลูกกวาด (3–6 มม. ผิดขนาด ต้องเป็นไปตามแม่พิมพ์)
• ด้ามสำลี (2.5–3.5 มม. ความกลมเป็นสิ่งสำคัญในการติดตั้งหัวก้านสำลี)
• อุปกรณ์ติดทางการแพทย์ (แท่งตรง-ดึงออกมาทำความสะอาดได้ง่าย ทำให้การผลิตห้องคลีนรูมง่ายขึ้น)

เครื่องกำหนดเส้นทางแบบโค้ง-เหมาะสำหรับ:

• หลอดกระดาษติดผนังหนา-เมื่อพื้นที่มีจำกัด
• การผลิตปริมาณน้อยถึงปานกลางโดยมีการเปลี่ยนแปลงเส้นผ่านศูนย์กลางเพียงเล็กน้อย
• งานที่มุมทางออกของท่อแบบยืดหยุ่นช่วยให้เชื่อมต่อกับสายการผลิตที่ใหญ่กว่าได้ง่ายขึ้น

-งานขนาดกลาง-เช่น งาน 100 ล้านถึง 300 ล้านหลอด 6 ถึง 8 มิลลิเมตรต่อปี-ไม่ได้สร้างความแตกต่าง สำหรับสิ่งเหล่านี้ประเภทใดก็ได้ ตัวเลือกถัดไปคือพนักงานรู้จักเครื่องจักรดีแค่ไหน มีชิ้นส่วนพร้อมจำหน่ายหรือไม่ และต้นทุนเครื่องจักรเท่าไร

หมายเหตุเกี่ยวกับการใช้กาว

ทั้งสองรุ่นใช้เดกซ์ทรินที่เป็นน้ำ-หรือกาว PVA ในบริเวณที่เทปทับซ้อนกัน ระบบกาวไม่ได้ขึ้นอยู่กับรูปร่างโค้งงอ แต่ระยะเวลาแห้งของกาวขึ้นอยู่กับรูปร่างโค้งงอ ที่ความเร็ว 350 ไมล์ต่อชั่วโมง ท่อขึ้นรูปจะออกจากบริเวณที่คดเคี้ยวภายในเวลาประมาณ 0.1 ถึง 0.2 วินาที หากติดกาวไม่เพียงพอที่จะหยุดท่อไม่ให้เปิด ณ จุดนั้น ท่อจะหักที่เลื่อย คุณสามารถแก้ไขปัญหานี้ได้โดยการควบคุมความหนาของกาว (ปกติ 2,000 ถึง 20 mps, ISO 2555 องศา C) และอุณหภูมิของเส้น ในเครื่องโค้งความเร็วต่ำ- ยิ่งท่ออยู่บนแกนนานเท่าไร กาวก็จะแห้งเร็วขึ้นเท่านั้น นี่เป็นประโยชน์อย่างแท้จริงต่อการทำให้กาวแห้งช้าในสภาพแวดล้อมที่เย็น

สรุป

การเลือกเครื่องขึ้นรูปแท่งกระดาษแบบตรง{0}}และเครื่องปั้นแท่งกระดาษแบบงอไม่ได้ดีกว่าเสมอไป เครื่องขึ้นรูปแท่งกระดาษแบบตรงให้ผลผลิตที่สูงกว่า ความหนาของผนังที่สม่ำเสมอมากขึ้น ก้านเปลี่ยนความเร็วเร็วขึ้น และความตึงของขดลวดที่เสถียรยิ่งขึ้นในช่วงความเร็วทั้งหมด ประโยชน์เหล่านี้เป็นกุญแจสำคัญในการผลิต-การผลิตฟางและลูกกวาดจำนวนมาก ทางโค้งถูกกำหนดไว้เพื่อให้คุณมีขนาดที่เล็กลงและแรงตึงสูงสุดในรองเท้าบู๊ตลดลง สิ่งเหล่านี้มีความสำคัญสำหรับ-ท่อที่มีผนังหนา การทำงานที่มีปริมาณน้อย- และแผนผังพื้นที่การผลิตที่มีขนาดกะทัดรัด

สำหรับการดำเนินการสัมผัสกับอาหารใดๆ ที่ต้องมีข้อผิดพลาดของเส้นผ่านศูนย์กลางแคบและให้ผลผลิตสูง การส่งตรง-ถือเป็นมาตรฐานทางวิศวกรรม สำหรับทุกสิ่งทุกอย่าง รูปร่างของอาคารอาจเป็นคำตอบสุดท้าย

อ้างอิง

• ISO 9073-3:2020.สิ่งทอ - วิธีทดสอบสำหรับผ้าไม่ทอ - ส่วนที่ 3: การหาค่าความต้านทานแรงดึงและการยืดตัว. ไอเอสโอ.
• ทัปปิ T411 om-15.ความหนา (คาลิปเปอร์) ของกระดาษ กระดาษแข็ง และบอร์ดรวม. ทัปปิ.
• ทัปปิ T556 pm-12.ขั้นตอนการพิจารณาความเหมาะสมของอุปกรณ์ทำกระดาษสำหรับกระดาษประเภทต่างๆ. ทัปปิ.
• ISO 2555:2018.พลาสติก - เรซินในสถานะของเหลวหรือเป็นอิมัลชันหรือการกระจายตัว - การหาค่าความหนืดที่ปรากฏโดยวิธีทดสอบของ Brookfield. ไอเอสโอ.
• แฮมร็อค บีเจ ชมิด เอสอาร์ และจาค็อบสัน โบ (2004)พื้นฐานของการหล่อลื่นฟิล์มของไหล(ฉบับพิมพ์ครั้งที่ 2). มาร์เซล เด็คเกอร์. (สมการกว้าน บทที่ 12)
• โซโรคา ดับเบิลยู. (2009)พื้นฐานของเทคโนโลยีบรรจุภัณฑ์(ฉบับที่ 4). สถาบันผู้เชี่ยวชาญด้านบรรจุภัณฑ์
• ทวีด, ดี. และ เซลค์, เอส. (2005)กล่องกระดาษ ลัง และกระดาษลูกฟูก: คู่มือเทคโนโลยีบรรจุภัณฑ์กระดาษและไม้. สิ่งพิมพ์ DEStech
• เพน, เอฟเอ (1991)คู่มือผู้ใช้บรรจุภัณฑ์. แบล็คกี้วิชาการ.
• Hanlon, JF, Kelsey, RJ และ Forcinio, HE (1998)คู่มือวิศวกรรมบรรจุภัณฑ์(ฉบับที่ 3). ซีอาร์ซี เพรส.
• โรเบิร์ตสัน, จีแอล (2013)บรรจุภัณฑ์อาหาร: หลักการและแนวปฏิบัติ(ฉบับที่ 3). ซีอาร์ซี เพรส.
• ISO 534:2011.กระดาษและกระดาน - การกำหนดความหนา ความหนาแน่น และปริมาตรเฉพาะ. ไอเอสโอ.
• มาตรฐาน ASTM D2290-19วิธีทดสอบมาตรฐานสำหรับความต้านทานแรงดึงแบบห่วงที่ปรากฏของท่อพลาสติกหรือพลาสติกเสริมแรงโดยวิธีแยกดิสก์. (อ้างอิงถึงวิธีการวัดความเค้นแบบห่วง-ที่ใช้กับการทดสอบโครงสร้างท่อกระดาษ) ASTM International