Otázka znie jednoducho, ale odpoveď závisí od fyziky, o ktorej väčšina ľudí, ktorí si kupujú noviny, nikdy nehovorí. AStroj na tvarovanie papierových tyčiniek priameho typumá rovnakú základnú myšlienku ako stroj na formovanie zakrivených papierových tyčí. Všetky používajú špirálovú baliacu pásku a lepidlo na zlepenie pod napätím. Potom ho prestrihnú na dĺžku. Ale tvar formovacej dráhy mení takmer každý merateľný detail výroby. To zahŕňa rozloženie napätia cievky, rovnomernosť hrúbky steny, prístup k tŕňu a maximálnu lineárnu rýchlosť, ktorú môže stroj udržať, kým papierová rúrka stratí svoju tvarovú pevnosť.
Tu je pohľad na to, čo každé nastavenie skutočne robí pre papier, kde funguje najlepšie a aké úlohy vás nútia vybrať si typ, nie len taký.
Čo „rovný“ a „ohnutý“ vlastne popisujú
Pri výrobe papierových tyčí sa tento názov vzťahuje na sedaciu polohu formovacej tyče vzhľadom na dráhu podávania papierového pásu.
Na pásovom stroji je podávacia tyč rovná alebo takmer rovná. Na jednom konci pásky bola rolka. Omotáva sa okolo tyče v tvare špirály pod kontrolovaným napätím. Tvarovaná rúrka potom vychádza v rovnakej priamke na vzdialenom konci. Celá oblasť tvarovania - od pásky po rez - sleduje priamku.
Na stroji so zakrivenou dráhou (zakrivený alebo uhlový-typ vedenia) sú os podávacieho pásu a tyče v pevnom uhle. Zvyčajne je to 30-60 stupňov. Takže páska musí zmeniť smer, keď sa priblíži k bodu zvlnenia. Vytvorená rúrka sa valcuje pod uhlom k podávaniu.
Rozdiel v tvare znie malý. Ale má to aj veľký vplyv.
Napätie vinutia: Kde sa fyzika rozchádza
Napätie vinutia je najdôležitejším problémom pri formovaní špirálových papierových rúrok. Ak je napätie príliš nízke, potrubie sa zrúti. Ak je príliš vysoká, vnútorné vrstvy papiera sa trhajú a prekrývajú. Lízanka alebo slamka, zvyčajne s priemerom 4-8 mm, má cieľový rozsah napätia približne 2-8N pre 60 približne 2-8 N. gsm papierovej pásky. ISO 9073-3:2020 uvádza metódu napínania papierových pások v tomto rozsahu hrúbok.
Pri nastavení priamej{0}}čiary sa páska pohybuje po priamke k bodu navíjania. Zmeny napätia-od hmotnosti cievky po hrúbku pásky alebo kolísanie krútiaceho momentu motora-smerujú priamo k bodu vinutia, bez zmeny tvaru. Spojenie medzi napätím brzdy na uvoľňovacom valci a napätím na tyči je takmer lineárne a ľahko predvídateľné. Táto predvídateľnosť umožňuje stroju na formovanie papierových tyčiniek priameho typu pracovať pri stálych rýchlostiach linky 150–400 m/min bez konštantnej oscilácie napätia. Ale musíte upraviť práva na uvoľnenie brzdenia (Soroka, 2009).
V ohýbacom stroji musí byť páska ohnutá okolo časti vodiacej koľajnice pred dosiahnutím tyče. Tým sa zvyšuje efekt trenia-krútiaceho momentu. Napätie v bode vinutia sa rovná e ^ (mu) napájacieho napätia. Tu je mión počet trecích bodov na povrchu vodiacej koľajnice, uhol polomeru (Eytelweinova rovnica capstan, citovaná v Hamrock, Schmid & Jacobson, 2004). Napätie 45?? vodiaca koľajnica je asi 1,11-krát vyššia pri mióne=0.15 (potiahnutá vodiaca koľajnica v porovnaní s papierom s hmotnosťou 70 g/m2). Tento efekt je malý, keď je stroj stabilný, ale zväčšuje sa, keď zrýchľuje a spomaľuje. Vtedy zotrvačnosť na krátky čas zmení skutočný mión. Tento typ zlyhania sa takmer nikdy nevyskytuje pri priamej{13} výrobe, keď sú všetky ostatné nastavenia rovnaké.
Geometria tŕňa a{0}}rovnomernosť hrúbky steny
Tyč určuje veľkosť vnútorného otvoru hotovej palice. Na pásovom stroji je tyč dlhá, statická oceľová tyč (alebo dutá rúrka na chladenie vody v rýchlom potrubí). Prebieha po celej ploche vinutia a zvyčajne 600–1 200 mm. Papier sa formuje a odpadáva z voľného konca tyče.
Keďže tyč je rovná a dráha vinutia je priama, uhol stúpania skrutkovice-uhol, pod ktorým páska tyč obklopuje-, zostáva rovnaký počas celej dĺžky tvarovania. Stabilný rozstup znamená rovnomernú šírku prekrytia vrstiev. To poskytuje stabilnú hrúbku steny. Meranie hrúbky hotovej rúry TAPPI T411 pri priamej-výrobe zvyčajne vykazuje odchýlku v dĺžke rúry pod 3 %.
V ohýbacom stroji spôsobuje zmena smeru vodiacej koľajnice uhol nábehu vonkajšej vrstvy trochu nerovnomernejší ako uhol vnútornej vrstvy. Táto nerovnosť je minimálna,-zvyčajne je rozdiel 1-3 stupňov v skutočnom uhle opásania medzi proximálnym a distálnym okrajom pásky, ale spôsobuje to značný rozdiel v šírke prekrytia okolo kruhu hadičky. V prípade tyčiniek na lízanky alebo vatových tyčiniek je dôležitá okrúhlosť prierezu (lízanka musí byť vhodná pre formy alebo tampónové hlavy), ako aj odchýlky v hrúbke obvodu steny. V prípade papierových slamiek ukrytých vo vnútri výrobku na tom nezáleží.
Čas prístupu a výmeny tŕňa
Akýkoľvek formovací stroj s iným priemerom tyče bude musieť vymeniť tyč. To je veľká vec na rovinkách, ktoré sa odohrávajú v reálnom svete.
Na lineárnom stroji ťaháte tyč priamo z jedného konca oblasti navíjania. Práca si nevyžaduje prestávku od mentoringu. Netreba ho znovu prevliecť cez ohnuté vodiace lišty, ani ho nie je potrebné prepínať-. Vyškolený pracovník mení tyč v priamom smere za 8–15 minút. TAPPI T556 uvádza všeobecný čas inštalácie pre hadicové stroje, ale skutočný čas sa líši v závislosti od typu stroja.
V ohýbacom stroji je tyč pripevnená pod určitým uhlom k podávanému množstvu. Ak ho chcete odstrániť, musíte najskôr vyčistiť vodiacu zostavu. Ak ju chcete vrátiť späť, musíte znovu nastaviť uhol, v ktorom sa vodiaca tyč ohýba, aby zodpovedal novému priemeru tyče. Optimálny tvar ohybu sa totiž mení s priemerom potrubia. Čas výmeny ohýbača je 20–45 minút pre cestára. Ďalšie prestoje 15 až 30 minút za zmenu sa pridávajú na výrobných miestach, kde sa priemer priemeru mení denne, ako sú zmiešané objednávky na stonky s priemerom od 6 mm do 12 mm.
Rýchlosť a výstupná kapacita
Priame stroje na formovanie papierových tyčí s jednou zvitkovou hlavou zvyčajne pracujú vo formovacích rúrach 150–400 m/min. To umožňuje rezanie asi 2 500 – 8 000 hotových tyčiniek s dĺžkou 60 mm za minútu. Rýchle, objemné modely s dvoma alebo štyrmi paralelnými tyčami na ráme môžu presiahnuť 15 000 kusov za minútu.
Ohýbacie stroje sú v dôsledku limitu napätia navijaka, ako sme diskutovali vyššie, všeobecne dimenzované na 80–250 m/min. Problém napätia pri vysokej rýchlosti určuje ich skutočný limit. Tento rozdiel v rýchlosti je kľúčovým obchodným faktorom pre veľmi veľký počet základných slamiek-, ako sú cateringové práce, ktoré si objednávajú desiatky miliónov slamiek.
Pri hrubých{0}}stenách (na hrúbku steny než 0,6 mm je potrebných 3 až 5 vrstiev) je výhoda rýchlosti priamej inštalácie oveľa menšia. Na viacvrstvové navíjanie je potrebných viac staníc na podávanie papiera-. Na rovnačke si každý nový kus pásky vyžaduje dlhšiu formovaciu plochu. Vďaka tomu je stroj väčší. V ohýbacom stroji sa menšie tvary s väčšou pravdepodobnosťou prispôsobia väčšiemu uhlu vstupu v menších priestoroch. V prípade hrubých{10}}priemyselných papierových rúrok{11}}namiesto tyčiniek{12}}je zvyčajne preferovanou možnosťou navíjanie dráhy. Je to preto, že priestorové obmedzenia sú dôležitejšie ako požiadavky na rýchlosť (Twede & Selke, 2005).
Cut{0}}Mechanizmus a koncová{1}}kvalita tváre
Oba typy strojov používajú jednu z dvoch metód skrátenia. Jedným z nich je rotačný kotúč, ktorý sa používa na rezanie pohybujúcich sa rúr. Druhým je pásový nástroj, ktorý pri rezaní sleduje dĺžku rúry. Kvalita konca-štvorca rezu a či dochádza k nejakému trhaniu-závisí vo veľkej miere od ostrosti čepele a pomeru rýchlosti. Nezáleží na tom, či je cesta rovná alebo zakrivená.
To je skutočný rozdiel. Orezávacia jednotka je umiestnená na konci trubice na membráne. To uľahčuje pridanie druhej reznej stanice, takže obe dĺžky sú súčasne. Na ohýbačke vychádza potrubie pod uhlom. Preto, ak chcete k linke pridať druhú rezaciu stanicu, musíte medzi navíjanie a rezanie pridať rovnú časť potrubia.
Pre úlohy, ktoré vyžadujú presné prevrátenie alebo uhlopriečky,-ako sú lekárske trysky, násady na vatové tampóny a miešadlá na kávu{1}}, môžete pridať sekundárnu stanicu na skosenie hrán na vzdialený koniec oboch zariadení. V tomto kroku nemá ani jeden typ žiadne výhody-založené na tvare.
Priraďovanie aplikácií: Ktorý formát kam patrí
Správny typ stroja vychádza z toho, čo potrebujete vyrobiť, nie zo všeobecných preferencií.
Priame vlaky sú bežnou voľbou pre:
- Papierové slamky (priemer 4–12 mm, veľká porcia)
- Lízanky a tyčinky (3–6 mm, nesprávna veľkosť, musia zodpovedať plesni)
- Vatový tampón (2,5–3,5 mm, zaoblenie je dôležité pre inštaláciu tampónovej hlavice)
- Lekárske aplikátory (rovné{0}}tyčové vyťahovacie jednoduchý tvar na čistenie uľahčuje výrobu v čistých priestoroch)
Stroje so zahnutou dráhou sú lepšie na:
- Hrubé-stenové papierové rúrky, keď je málo miesta
- Nízko až stredne objemová výroba s niekoľkými zmenami priemeru
- Úlohy, kde uhol výstupu flexibilnej rúrky uľahčuje pripojenie k väčšej výrobnej linke
Stredne{0}}veľké úlohy-ako 100 miliónov až 300 miliónov slamiek s hrúbkou 6 až 8 milimetrov ročne-nerozlišujú. Na tieto sa hodí akýkoľvek typ. Ďalšími možnosťami sú, ako dobre pracovníci poznajú stroj, či sú diely ľahko dostupné a koľko stroj stojí.
Poznámka k aplikácii lepidla
Oba modely používajú v oblastiach, kde sa pásky prekrývajú, dextrín na báze vody{0} alebo PVA lepidlo. Systém lepidla nezávisí od tvaru kučery, ale doba schnutia lepidla závisí od tvaru kučery. Pri rýchlosti 350 mph formovacia trubica opustí oblasť navíjania za približne 0,1 až 0,2 sekundy. Ak lepidlo nie je dostatočne nastavené na to, aby zastavilo otvorenie potrubia v tomto bode, potrubie sa na píle zlomí. Tento problém môžete vyriešiť kontrolou hrúbky lepidla (zvyčajne 2 000 až 20 mps, ISO 2555 stupňov C) a teploty linky. V nízkorýchlostných zakrivených strojoch platí, že čím dlhšie zostáva trubica na tyči, tým dlhší čas zasychá lepidlo. To je skutočným prínosom pre pomalé schnutie lepidla v chladnom prostredí.
Zhrnutie
Voľba priameho{0}}stroja na formovanie tyčí a stroja na formovanie ohýbaného papiera nie je vždy lepšia. Stroj na formovanie papierových tyčiniek priameho typu má vyšší výkon, rovnomernejšiu hrúbku steny, rýchlejšiu zmenu rýchlosti tyče a stabilnejšie napätie vinutia v celom rozsahu rýchlostí. Tieto výhody sú kľúčové pre masovú-výrobu slamy a sladkých tyčiniek. Zakrivená dráha je nastavená tak, aby vám poskytla menšiu veľkosť a nižšie maximálne napätie v topánkach. Sú dôležité pre hrubostenné rúry,-malý{7}}objem a kompaktné rozloženie výrobných poschodí.
Pre všetky operácie prichádzajúce do styku s potravinami, ktoré vyžadujú tesnú chybu priemeru a vysoký výkon, je inžinierskym štandardom priama{0}}priama. Pre všetko ostatné môže byť konečným slovom tvar budovy.
Referencie
- ISO 9073-3:2020.Textílie - Skúšobné metódy pre netkané textílie - Časť 3: Stanovenie pevnosti v ťahu a predĺženia. ISO.
- TAPPI T411 om-15.Hrúbka (kaliper) papiera, lepenky a kombinovanej lepenky. TAPPI.
- TAPPI T556 pm-12.Postupy na určenie vhodnosti zariadení na výrobu papiera pre rôzne druhy papiera. TAPPI.
- ISO 2555:2018.Plasty - Živice v kvapalnom stave alebo ako emulzie či disperzie - Stanovenie zdanlivej viskozity metódou Brookfieldovho testu. ISO.
- Hamrock, BJ, Schmid, SR & Jacobson, BO (2004).Základy mazania tekutým filmom(2. vydanie). Marcel Dekker. (Capstanova rovnica, kapitola 12.)
- Soroka, W. (2009).Základy technológie balenia(4. vydanie). Inštitút odborníkov na balenie.
- Twede, D. & Selke, S. (2005).Kartóny, prepravky a vlnitá lepenka: Príručka technológie balenia papiera a dreva. Publikácie DEStech.
- Paine, FA (1991).Používateľská príručka pre obaly. Blackie Academic.
- Hanlon, JF, Kelsey, RJ & Forcinio, HE (1998).Príručka obalového inžinierstva(3. vydanie). CRC Press.
- Robertson, GL (2013).Balenie potravín: princípy a prax(3. vydanie). CRC Press.
- ISO 534:2011.Papier a lepenka - Stanovenie hrúbky, hustoty a špecifického objemu. ISO.
- ASTM D2290-19.Štandardná skúšobná metóda pre zdanlivú obručovú pevnosť v ťahu plastovej alebo vystuženej plastovej rúry metódou deleného disku. (Odkaz na metodiku namáhania obruče-, ktorá sa vzťahuje na štrukturálne testovanie papierových rúrok.) ASTM International.