3 ключевые технологии для станков для горячей штамповки и резки фольги, позволяющие снизить процент брака.

Как высококачественный упаковочный материал, фольга для горячего тиснения широко используется для декорирования поверхностей в табачной и алкогольной промышленности, косметике, сувенирной продукции и других областях. В процессе производства фольги для горячего тиснения ключевым звеном, определяющим качество и выход продукции, является процесс нарезки. Из-за особенностей фольги для горячего тиснения — малой толщины, чувствительного поверхностного покрытия и склонности к образованию статического электричества — при нарезке легко возникают проблемы с браком, такие как царапины, складки, неровные торцы и разрывы бумаги. Вопрос о том, как снизить процент брака при нарезке с помощью ключевых технических средств, стал предметом пристального внимания в отрасли. В данной статье будут рассмотрены три ключевые технологии.

1. Технология точного контроля натяжения

В процессе резки наиболее прямым фактором, влияющим на процент брака, является контроль натяжения фольги для горячей штамповки. Чрезмерное натяжение приведет к растяжению, деформации или даже разрыву фольги, в то время как слишком слабое натяжение легко вызовет образование складок и неравномерную намотку.

Современные машины для горячей штамповки и продольной резки фольги, как правило, используют систему управления натяжением с обратной связью, основными компонентами которой являются датчики натяжения, серводвигатели и ПЛК-контроллеры. Датчик натяжения в режиме реального времени отслеживает фактическое значение натяжения во время работы с фольговой лентой и передает сигнал обратно в систему управления; после сравнения значения обратной связи с заданным значением контроллер точно регулирует крутящий момент серводвигателей намоточных и размоточных валов, так что натяжение всегда поддерживается в заданном диапазоне.

Дальнейшая схема оптимизации заключается в применении стратегии управления натяжением конуса. С постепенным увеличением диаметра намотки натяжение на валу намотки необходимо уменьшать в соответствии с заданной кривой конусности, чтобы избежать явления «хризантемообразного сердечника» или «бегущей намотки», вызванного слишком сильным натяжением внутреннего кольца и слишком слабым натяжением внешнего кольца. Экспериментальные данные показывают, что после применения точного управления натяжением конуса количество неровных торцов и складок на обмотанной поверхности может быть снижено на 40–60%.

Кроме того, для фольги, используемой для горячей штамповки, с различными характеристиками (например, разной толщины и из разных материалов), оборудование должно иметь функцию сегментированной настройки натяжения, позволяющую оператору предварительно сохранять несколько наборов параметров натяжения в соответствии с требованиями процесса и вызывать их одним щелчком мыши при изменении команд, чтобы уменьшить ошибки ручной регулировки.

2. Технология высокоточной коррекции и выравнивания.

В процессе высокоскоростной резки фольги для горячего тиснения лента для фольги подвержена боковому смещению из-за таких факторов, как параллельность роликов, неравномерная толщина самого материала и возмущения воздушного потока. Как только отклонение превышает допустимый диапазон, это приводит к образованию бракованной продукции, такой как неровные края, отклонения при резке и даже повреждения от ножа.

Ультразвуковые или фотоэлектрические системы наведения являются ключевыми технологиями для решения этой проблемы. Принцип их работы таков: бесконтактные датчики устанавливаются на разматывающем и наматывающем концах соответственно для обнаружения смещения положения края фольгированной ленты или напечатанной метки в режиме реального времени; когда смещение превышает установленный пороговый уровень, контроллер приводит в действие линейный актуатор (например, электрический винт или гидравлический цилиндр) для перемещения всей корректирующей рамы вбок, чтобы вернуть фольгированную ленту на правильную траекторию. Точность коррекции в высокопроизводительном оборудовании может достигать ±0,5 мм.

Помимо коррекции, не менее важно контролировать выравнивание намоточного конца. После нарезки фольги методом горячей штамповки обычно требуется, чтобы чистота торцевой поверхности не превышала 1 мм. Для этого можно использовать режимы «следовать по краю» или «следовать по линии», в которых датчик динамически отслеживает край фольги или предварительно напечатанную опорную линию, а намоточный ролик обеспечивает соответствующее осевое усилие для обеспечения плотного выравнивания краев каждого слоя фольги. Следует отметить, что при горячей штамповке фольги на прозрачных подложках вместо фотоэлектрических датчиков следует использовать ультразвуковые датчики, чтобы избежать ложных срабатываний из-за светопропускания.

Скорость отклика направляющей системы должна соответствовать рабочей скорости оборудования. Для высокоскоростных продольно-резательных станков (более 300 м/мин) рекомендуется использовать систему коррекции с сервоприводом прямого действия, которая позволяет контролировать время отклика в пределах 50 мс и эффективно подавлять высокочастотные смещения.

3. Интеллектуальная технология устранения статического электричества и очистки.

Для горячего тиснения в качестве основного материала чаще всего используется ПЭТ или БОПП пленка, которые очень склонны к накоплению статического электричества при высокоскоростном трении. Накопление статического электричества может вызвать ряд проблем: загрязнение поверхности из-за адсорбции пыли; из-за взаимного отталкивания между слоями фольги происходит ослабление или проскальзывание намотки. В тяжелых случаях это может даже привести к возникновению электрических искр, повреждающих чувствительные покрытия.

Для решения этой проблемы стандартными являются активные стержни для удаления статического электричества. Принцип их работы заключается в генерации большого количества положительных и отрицательных ионов на электродной игле с помощью высоковольтного источника питания, а затем использовании потока сжатого газа или силы электрического поля для выдувания ионов на поверхность фольги с целью нейтрализации электростатического заряда, переносимого материалом. По сравнению с традиционными устройствами переменного тока, рекомендуется использовать импульсные электростатические нейтрализаторы постоянного тока, которые обладают высокой эффективностью рассеивания, хорошим ионным балансом (остаточное напряжение можно контролировать в пределах ±30 В) и не склонны к образованию озона.

Еще одно решение — это комбинация закрытого пылеотводящего канала и системы липких пылеотводящих роликов. В зоне резки устанавливается прозрачное акриловое защитное покрытие, создающее микро-положительное давление для предотвращения попадания пыли извне; одновременно на пути ленты с фольгой устанавливаются низковязкие очищаемые липкие пылеотводящие ролики, которые непрерывно адсорбируют мусор и порошок, образующиеся в процессе резки. Измерения, проведенные на предприятии по горячей штамповке фольги, показывают, что после добавления липких пылеотводящих роликов процент поверхностных отходов снижается с 2,1% до 0,6%.

Кроме того, нельзя игнорировать заземление и электромагнитную защиту оборудования. Все металлические ролики и держатели инструментов продольно-резательного станка должны быть надежно заземлены, чтобы предотвратить накопление статического электричества на металлических деталях; кабели шкафа управления и датчиков должны быть экранированы, чтобы предотвратить помехи от электростатических импульсов в системе управления и возникновение неисправностей.

Эпилог

Снижение процента брака при резке фольги методом горячей штамповки — задача непростая, требующая комплексного подхода, включающего три аспекта: контроль натяжения, коррекция и выравнивание, устранение статического электричества и поддержание чистоты. Точный контроль натяжения обеспечивает стабильность фольговой ленты в продольном направлении, высокоточная технология направляющих решает проблему смещения в поперечном направлении, а технология устранения статического электричества и очистки гарантирует качество поверхности.

Стоит отметить, что эти три технологии не являются независимыми друг от друга, а работают синергетически. Например, недостаточный эффект подавления статического электричества может привести к запылению корректирующего датчика и вызвать ошибочные выводы; если натяжение слишком сильно колеблется, коэффициент трения фольги о корректирующую раму изменится, что повлияет на точность коррекции. Поэтому при выборе оборудования или технической модернизации предприятиям следует систематически оценивать уровень конфигурации этих трех ключевых технологий, а также оптимизировать и отлаживать их с учетом особенностей своей продукции. Только таким образом можно действительно добиться низкого уровня отходов, высокой эффективности и высокого качества производства при резке.