يبدو السؤال بسيطا، لكن الإجابة تعتمد على الفيزياء، التي لا يتحدث عنها معظم من يشترون الصحف أبدا. أآلة تشكيل عصا الورق من النوع المستقيملديها نفس الفكرة الأساسية مثل آلة تشكيل قضبان الورق المنحنية. يستخدمون جميعًا شريط التغليف الحلزوني والغراء للالتصاق معًا تحت التوتر. ثم قطعوه طويلا. لكن شكل مسار التشكيل يغير تقريبًا كل تفاصيل الإنتاج القابلة للقياس. يتضمن ذلك انتشار شد الملف، وتساوي سمك الجدار، والوصول إلى الشياق، والحد الأقصى للسرعة الخطية التي يمكن للآلة الحفاظ عليها قبل أن تفقد أنابيب الورق قوة شكلها.
فيما يلي نظرة على ما يفعله كل إعداد حقًا للورق، وأين يعمل بشكل أفضل، وما هي الوظائف التي تجبرك على اختيار نوع، وليس مجرد نوع واحد.
ما يصفه "مستقيم" و"منحني" في الواقع
في صناعة قضبان الورق، يشير الاسم إلى وضعية الجلوس لقضيب التشكيل بالنسبة لمسار تغذية شريط الورق.
في آلة الجنزير، يكون قضيب التغذية مستقيمًا أو شبه مستقيم. في أحد طرفي الشريط كانت هناك لفة. يلتف حول القضيب في شكل حلزوني تحت شد متحكم فيه. ثم يخرج الأنبوب المصبوب بنفس الخط المستقيم في النهاية البعيدة. منطقة التشكيل بأكملها - من الشريط إلى القطع - تتبع خطًا مستقيمًا.
في ماكينة ذات مسار منحني (نوع الدليل المنحني أو المائل-)، يكون شريط التغذية ومحور القضيب بزاوية ثابتة. انها عادة 30-60 درجة. لذلك يجب على الشريط أن يغير اتجاهه عندما يقترب من نقطة التجعيد. يتم لف الأنبوب المشكل بزاوية للتغذية.
يبدو الفرق في الشكل صغيرًا. ولكن لها أيضًا تأثيرًا كبيرًا.
التوتر المتعرج: حيث تتباعد الفيزياء
إن توتر اللف هو المشكلة الأكثر أهمية في تشكيل أنبوب الورق الحلزوني. إذا كان التوتر منخفضًا جدًا، فسوف ينهار الأنبوب. إذا كانت عالية جدًا، فإن الطبقات الداخلية للورق تتمزق وتتداخل. المصاصة أو قضيب القش، الذي يبلغ قطره عادة 4-8 مم، له نطاق شد مستهدف يبلغ حوالي 2-8 نيوتن لمدة 60 حوالي 2-8 نيوتن جرام من الشريط الورقي. يقدم المعيار ISO 9073-3:2020 طريقة مد الأشرطة الورقية في نطاق السُمك هذا.
في إعداد الخط المستقيم-، ينتقل الشريط في خط مستقيم إلى نقطة اللف. تتغير تغيرات الشد-من وزن الملف إلى سمك الشريط أو تأرجح عزم دوران المحرك-مباشرة إلى نقطة اللف، دون أي تغيير في الشكل بينهما. العلاقة بين شد الفرامل على أسطوانة التحرير والشد على القضيب تكون خطية تقريبًا ويسهل التنبؤ بها. تسمح هذه القدرة على التنبؤ لآلة تشكيل أعواد الورق من النوع المستقيم بالعمل بسرعات خط ثابتة تتراوح من 150 إلى 400 م / دقيقة دون تذبذب توتر مستمر. ولكن عليك ضبط حقوق تحرير الكبح (سوروكا، 2009).
في آلة الثني، يجب ثني الشريط حول قسم سكة التوجيه قبل الوصول إلى القضيب. يؤدي هذا إلى زيادة تأثير الاحتكاك الكابستاني-. التوتر عند نقطة اللف يساوي e ^ (mu) لتوتر التغذية. الميون هنا هو عدد نقاط الاحتكاك على سطح حاجز التوجيه، وزاوية نصف القطر (معادلة Eytelwein capstan، مقتبسة في Hamrock, Schmid & Jacobson, 2004). توتر ال 45؟؟ تكون سكة التوجيه أعلى بنحو 1.11 مرة عند الميون=0.15 (سكة التوجيه المطلية مقابل ورق 70 جرامًا للمتر المربع). ويكون هذا التأثير صغيرًا عندما تكون الآلة مستقرة، لكنه يصبح أكبر عندما تتسارع وتبطئ. يحدث هذا عندما يغير القصور الذاتي الميون الحقيقي لفترة قصيرة. لا يحدث هذا النوع من الفشل أبدًا في إنتاج الخطوط المستقيمة-عندما تكون جميع الإعدادات الأخرى متماثلة.
هندسة الشياق وتوحيد سمك الجدار-.
يحدد القضيب حجم الثقب الداخلي للعصا النهائية. في آلة الجنزير، يكون القضيب عبارة عن قضيب فولاذي طويل وثابت (أو أنبوب مجوف لتبريد الماء في خط سريع). يمتد في جميع أنحاء منطقة اللف وعادة ما يكون 600-1200 ملم. يتشكل الورق ويسقط بعيدًا عن الطرف الحر للقضيب.
نظرًا لأن القضيب مستقيم ومسار اللف هو خط مستقيم، فإن زاوية ميل الحلزون-الزاوية التي يحيط بها الشريط بالقضيب-تظل كما هي طوال طول التشكيل بالكامل. الملعب الثابت يعني تداخل طبقة ثابتة مع العرض. وهذا يعطي سمك جدار مستقر. يُظهر قياس TAPPI T411 لسمك الأنبوب النهائي في خط الإنتاج -المستقيم عادةً اختلافًا يقل عن 3% في طول الأنبوب.
في آلة الثني، يؤدي تغيير اتجاه سكة التوجيه إلى جعل زاوية اقتراب الطبقة الخارجية أكثر تفاوتًا قليلاً من زاوية الطبقة الداخلية. هذا التفاوت هو الحد الأدنى-يوجد عادة اختلاف بمقدار 1-3 درجة في زاوية الالتفاف الفعلية بين الحواف القريبة والبعيدة للشريط - ولكنه يحدث فرقًا ملحوظًا في عرض التداخل حول دائرة الأنبوب. بالنسبة لأعواد المصاصة أو أعمدة المسحة القطنية، فإن استدارة المقطع العرضي مهمة (يجب أن تكون المصاصة مناسبة للقوالب أو رؤوس المسحة)، كما هو الحال مع الاختلاف في سمك محيط الجدار. بالنسبة للقش الورقي المخبأ داخل المنتج، لا يهم.
الوصول إلى الشياق ووقت التغيير
ستحتاج أي آلة قولبة تعمل بأقطار مختلفة من العصا إلى استبدال القضيب. هذا هو الشيء الكبير في وضع الخطوط المستقيمة في العالم الحقيقي.
في الآلة الخطية، تقوم بسحب القضيب بشكل مستقيم من أحد طرفي منطقة اللف. الوظيفة لا تتطلب استراحة من التوجيه. لا تحتاج إلى إعادة-تمريرها عبر قضبان توجيه منحنية، ولا تحتاج إلى إعادة-زواياها. عامل مدرب يغير عمودًا في خط مستقيم خلال 8-15 دقيقة. يوفر TAPPI T556 رقمًا زمنيًا عامًا لتركيب آلات الأنابيب، لكن الوقت الفعلي يختلف وفقًا لنوع الماكينة.
في آلة الثني، يتم تثبيت القضيب بزاوية مميزة لكمية التغذية. لإزالته، يجب عليك أولاً مسح مجموعة الدليل. لإعادته مرة أخرى، عليك إعادة ضبط الزاوية التي ينحني عندها قضيب التوجيه ليتناسب مع قطر القضيب الجديد. وذلك لأن شكل الانحناء الأمثل يختلف باختلاف قطر الأنبوب. وقت التغيير للثني هو 20-45 دقيقة للرجل المياوم. تتم إضافة وقت توقف إضافي يتراوح من 15 إلى 30 دقيقة لكل نوبة عمل في مواقع الإنتاج حيث يتغير قطر القطر يوميًا، مثل الطلبات المختلطة للسيقان التي يتراوح قطرها من 6 مم إلى 12 مم.
السرعة وقدرة الإخراج
عادةً ما تعمل آلات تشكيل قضبان الورق المستقيمة ذات رأس ملف واحد في أنابيب قولبة تبلغ 150-400 م/دقيقة. وهذا يسمح بقطع حوالي 2500-8000 من العصي الجاهزة بطول 60 ملم في الدقيقة. يمكن للنماذج السريعة الضخمة ذات قضيبين أو أربعة قضبان متوازية على الإطار أن تتجاوز 15000 قطعة في الدقيقة.
آلات الثني، نظرًا لحد شد الونش كما ناقشنا سابقًا، يتم تصنيفها بشكل عام عند 80-250 م/دقيقة. تحدد مشكلة التوتر عند السرعة العالية الحد الفعلي لها. تمثل فجوة السرعة هذه عاملاً تجاريًا رئيسيًا لعدد كبير جدًا من عمليات إنتاج القش الأساسية-مثل وظائف تقديم الطعام التي تطلب عشرات الملايين من القش.
بالنسبة إلى الأعمال ذات الجدران السميكة- (يلزم وجود 3 إلى 5 طبقات لسمك الجدار الذي يزيد عن 0.6 مم)، تكون ميزة سرعة التثبيت المباشر أقل بكثير. هناك حاجة إلى المزيد من محطات تغذية الورق من أجل اللف متعدد الطبقات-. في مكواة فرد الشعر، تتطلب كل قطعة جديدة من الشريط مساحة قولبة أطول. وهذا يجعل الآلة أكبر. في آلة الثني، من المرجح أن تتكيف الأشكال الأصغر مع زاوية دخول أكبر في المساحات الأصغر. بالنسبة إلى-الأنابيب الورقية الصناعية ذات الجدران السميكة-بدلاً من العصي-فعادةً ما يكون لف مسار اللف هو الخيار المفضل. وذلك لأن القيود المكانية أكثر أهمية من متطلبات السرعة (Twede & Selke, 2005).
قطع-آلية وإنهاء-جودة الوجه
يستخدم كلا النوعين من الأجهزة إحدى طريقتين للاقتطاع. أحدهما عبارة عن شفرة قرصية دوارة تستخدم لقطع الأنابيب المتحركة. والآخر عبارة عن أداة مسار، والتي تتبع طول الأنبوب أثناء القطع. تعتمد جودة النهاية-مربع القطع وما إذا كان هناك أي تمزق-إلى حد كبير على نسبة حدة الشفرة وسرعتها. لا يهم إذا كان المسار مستقيمًا أو منحنيًا.
هذا هو الفرق الحقيقي. تقع وحدة القطع في نهاية مسار الأنبوب على الحجاب الحاجز. وهذا يجعل من السهل إضافة محطة قطع ثانية بحيث يكون كلا الطولين في نفس الوقت. على الثني، يخرج الأنبوب بزاوية. لذلك، لإضافة محطة قطع ثانية إلى الخط، تحتاج إلى إضافة قسم مستقيم من الأنبوب بين اللف والقطع.
بالنسبة للمهام التي تتطلب انقلابات أو أقطارًا دقيقة-مثل الفوهات الطبية وأعمدة مسحة القطن وأدوات تقليب القهوة-يمكنك إضافة محطة شطب ثانوية في الطرف البعيد لكلا الجهازين. في هذه الخطوة، لا يتمتع أي من النوعين بأي فوائد تعتمد على الشكل-.
مطابقة التطبيق: التنسيق الذي ينتمي إليه
يأتي النوع الصحيح من الماكينة بناءً على ما تحتاج إلى تصنيعه، وليس من التفضيلات العامة.
القطارات المستقيمة هي الخيار الطبيعي لـ:
- القش الورقية (قطرها 4-12 مم، حصة كبيرة)
- المصاصات وألواح الحلوى (3-6 مم، حجم خاطئ، يجب أن تكون مطابقة للقالب)
- عمود المسحة القطنية (2.5-3.5 مم، الاستدارة مهمة لتثبيت رأس المسحة)
- الأدوات الطبية (القضيب المستقيم-يسحب للخارج بشكل تنظيف بسيط يجعل إنتاج غرف الأبحاث أسهل)
تعتبر آلات المسار المنحني- أفضل من أجل:
- أنابيب ورق حائط سميكة-عندما تكون المساحة ضيقة
- إنتاج منخفض إلى متوسط الحجم مع تغييرات قليلة في القطر
- الوظائف التي تسهل فيها زاوية خروج الأنبوب المرنة الاتصال بخط إنتاج أكبر
إن المهام المتوسطة-الحجم-مثل تصنيع 100 مليون إلى 300 مليون شفاطة بحجم 6 إلى 8 ملليمترات سنويًا-لا تحدث فرقًا. لهذه، أي نوع سوف تفعل. والاختيارات التالية هي مدى معرفة العمال بالآلة، وما إذا كانت الأجزاء متاحة بسهولة، وتكلفة الآلة.
ملاحظة حول تطبيق لاصق
يستخدم كلا الطرازين الدكسترين المائي- أو غراء PVA في المناطق التي يتداخل فيها الشريط اللاصق. لا يعتمد نظام الصمغ على شكل التجعيد، لكن وقت تجفيف الغراء يعتمد على شكل التجعيد. عند سرعة 350 ميلاً في الساعة، يترك أنبوب التشكيل منطقة التعبئة خلال حوالي 0.1 إلى 0.2 ثانية. إذا لم يتم ضبط الغراء بشكل كافٍ لمنع فتح الأنبوب عند تلك النقطة، فسوف ينكسر الأنبوب على المنشار. يمكنك حل هذه المشكلة عن طريق التحكم في سمك الغراء (عادةً من 2000 إلى 20 ميجابايت في الثانية، ISO 2555 درجة مئوية) ودرجة حرارة الخط. في الآلات المنحنية ذات السرعة المنخفضة-، كلما طالت مدة بقاء الأنبوب على القضيب، زاد وقت تجفيف الغراء. هذه فائدة حقيقية للتجفيف البطيء للغراء في البيئات الباردة.
ملخص
إن اختيار آلة تشكيل العصي-المباشرة وآلة تشكيل أعواد الورق المثنية ليس الخيار الأفضل دائمًا. تتميز آلة تشكيل عصا الورق من النوع المستقيم بإنتاج أعلى، وسمك جدار أكثر اتساقًا، وتغيير سرعة القضيب بشكل أسرع، وشد لف أكثر استقرارًا في نطاق السرعة بأكمله. تعد هذه الفوائد أساسية لتحقيق-إنتاج ألواح القش والحلوى على نطاق واسع. تم ضبط المسار المنحني ليمنحك حجمًا أصغر وذروة توتر أقل في صندوق السيارة. تعتبر هذه العناصر مهمة للأنابيب ذات الجدران السميكة-، وحجم التشغيل المنخفض-، وتخطيطات أرضيات الإنتاج المضغوطة.
بالنسبة لأي عملية ملامسة للأغذية تتطلب خطأ بقطر محكم وإخراج عالي، فإن -المباشرة هي المعيار الهندسي. بالنسبة لكل شيء آخر، قد يكون شكل المبنى هو الكلمة الأخيرة.
مراجع
- آيزو 9073-3:2020.المنسوجات - طرق اختبار الأقمشة غير المنسوجة - الجزء 3: تحديد قوة الشد والاستطالة. ايزو.
- تابي T411 أوم-15.سمك (الفرجار) للورق والورق المقوى والكرتون المدمج. تابي.
- تابي T556 مساءً-12.إجراءات تحديد مدى ملاءمة معدات صناعة الورق لأنواع الورق المختلفة. تابي.
- آيزو 2555:2018.البلاستيك - الراتنجات في الحالة السائلة أو في شكل مستحلبات أو مشتتات - تحديد اللزوجة الظاهرة بطريقة اختبار بروكفيلد. ايزو.
- هامروك، بي جيه، شميد، إس آر وجاكوبسون، بو (2004).أساسيات تزييت فيلم السوائل(الطبعة الثانية). مارسيل ديكر. (معادلة كابستان، الفصل 12.)
- سوروكا، دبليو (2009).أساسيات تكنولوجيا التعبئة والتغليف(الطبعة الرابعة). معهد محترفي التعبئة والتغليف.
- تويدي، د. وسيلكي، س. (2005).الكراتين والصناديق والكرتون المموج: دليل تكنولوجيا التعبئة والتغليف الورقية والخشبية. منشورات ديستك.
- باين، FA (1991).دليل مستخدم التغليف. بلاكي أكاديمي.
- هانلون، جي إف، كيلسي، آر جيه وفورسينيو، سعادة (1998).دليل هندسة الحزم(الطبعة الثالثة). الصحافة اتفاقية حقوق الطفل.
- روبرتسون، جي إل (2013).تغليف المواد الغذائية: المبادئ والممارسة(الطبعة الثالثة). الصحافة اتفاقية حقوق الطفل.
- آيزو 534:2011.الورق والكرتون - تحديد السمك والكثافة والحجم المحدد. ايزو.
- أستم D2290-19.طريقة الاختبار القياسية لقوة الشد الظاهرة للحلقة البلاستيكية أو الأنابيب البلاستيكية المسلحة بطريقة القرص المقسم. (مشار إليه بمنهجية الضغط الحلقي- المطبقة على الاختبار الهيكلي لأنابيب الورق.) ASTM International.