Как выбрать нагревательную плиту для высокоскоростной-непрерывной линии горячего тиснения с рулонов-в-роллинг?

Линия горячего тиснения -к-рулонам непрерывно преобразует гладкую, невыразительную полимерную пленку в прецизионный микро-оптический лист, например, пленку-повышающую яркость для ЖК-дисплея, со скоростью метров в минуту. Сердцем этой машины является основной нагретый барабан для тиснения, большой вращающийся прецизионный-шлифованный цилиндр, который отпечатывает наноскопический рисунок на текучем пластике. По сути, этот барабан представляет собой изогнутую вращающуюся нагревательную плиту, и его характеристики представляют собой мастер-класс по высокоскоростному, сверх-тепловому и машиностроению.

Вращающаяся нагревательная плита как прецизионная термическая машина
Спецификация горячего тиснения с помощью нагретого опорного валика для прокатки в процессе высокоскоростной-валки-в-должна охватывать три взаимозависимые области, а именно термическую однородность, долговечность поверхности и механическую точность. Это не статический блок, а скорее стальной цилиндр большого диаметра (обычно диаметром 300-600 мм и длиной 1-2 м), который постоянно вращается, сохраняя при этом точную температуру на поверхности. Полимерная пленка прижимается к барабану, размягчается и принимает на себя микроскопический рисунок, отпечатанный на поверхности барабана. Любое изменение температуры из стороны в сторону или по периметру приводит к неравномерной глубине тиснения, отбраковке продукта и снижению скорости линии.

Тепловые характеристики: несколько зон, супер однородность
Большой стальной барабан необходимо нагревать изнутри, чтобы добиться однородности температуры поверхности ±1 градус по всей рабочей ширине и окружности барабана. Невозможно добиться такой однородности с помощью одного неконтролируемого источника тепла.
 

Существует два основных типа отопления, которые используются отдельно или вместе:

Зоны встроенного картриджного нагревателя: несколько картриджных нагревателей, каждый из которых работает отдельно, встроены в осевые отверстия, просверленные возле внутренней поверхности барабана. Барабан разделен на множество зон нагрева (например, левую, центральную, правую или более мелкие зоны по 10-20). Каждая зона оснащена собственным датчиком температуры (термопарой или термометром сопротивления) и ПИД-регулятором с замкнутым контуром. Этот метод позволяет точно регулировать тепловой профиль по длине барабана, чтобы компенсировать потери тепла на концах барабана.

Система циркуляции горячего масла. Жидкий теплоноситель (масло) циркулирует по спиральному или многопроходному-каналу внутри барабана. Масло нагревается снаружи и подается в барабан через вращающееся соединение. Системы горячего масла имеют очень хорошую однородность, поскольку движущаяся жидкость естественным образом усредняет горячие области. Но у них более медленное время тепловой реакции, чем у электрических картриджных нагревателей.

Для наиболее точных применений используется гибридная система. Картриджные нагреватели обеспечивают быстрое и локализованное управление, а контур циркуляции масла обеспечивает общую температурную стабильность. В любом случае при разработке рисунка тиснения необходимо учитывать тепловое расширение барабана (сталь расширяется примерно на 11-13 мкм/м·градус). Если рисунок вырезается на холодном барабане, его шаг изменится при повышении температуры во время работы. Таким образом, барабан либо обрабатывается при рабочей температуре, либо в расчетном проекте модель корректируется с учетом теплового расширения.

Характеристики поверхности: долговечное антипригарное покрытие.
Внешняя поверхность нагревательного барабана является рабочим инструментом. Он должен быть отшлифован до зеркального блеска (Ra < 0,1 мкм) и покрыт тонким, твердым и долговечным разделительным слоем. Покрытие должно выдерживать постоянное истирание движущейся полимерной пленки, противостоять любому химическому воздействию добавок в пленке и обеспечивать простое отделение тисненого пластика без прилипания.

Два наиболее востребованных покрытия:

Алмаз-подобный углерод (DLC) Твердое аморфное углеродное покрытие толщиной 1–3 мкм. DLC имеет очень низкое трение (коэффициент трения<0.1), good wear resistance and great heat conductivity. It is perfect for high speed, high pressure embossing lines.

Нитрид хрома (CrN): керамическое покрытие, нанесенное методом физического осаждения из паровой фазы (PVD). CrN обладает высокой твердостью (до 2000 HV), хорошей стойкостью к окислению до 700 градусов и антипригарной поверхностью. Обычно он толще, чем DLC (5–15 мкм), и подходит для более агрессивных процедур нанесения пленки.

Покрытие должно быть нанесено равномерно по всей окружности и длине барабана. Любая неравномерность толщины покрытия или адгезии приведет к локальному прилипанию или преждевременному износу. В спецификации должен быть указан материал покрытия, минимальная твердость (например, > 1500 HV), допуск по толщине (например, ± 10%) и метод испытания на адгезию (например, испытание на царапины или испытание на отслаивание ленты).

Механические характеристики: вращающееся соединение, баланс и биение
Барабан, вращающийся с огромной скоростью. Возможно, сотни оборотов в минуту. Чтобы быть правильно сбалансированным. Любой дисбаланс вызывает вибрацию, которая передается на тисненую пленку, вызывая видимое искажение рисунка (или механическую вибрацию). В спецификации должен быть указан класс динамической балансировки, обычно G2,5 или выше в соответствии с ISO 1940-1.

Допуск на биение не менее важен. Для высокоточного микро-оптического тиснения общее индикаторное биение (TIR) ​​внешней поверхности барабана относительно оси вращения барабана должно быть менее 5 мкм. Это означает, что пространство между барабаном и роликом противодавления всегда одинаковое и, следовательно, глубина тиснения всегда одинакова по всей ширине пленки.

Огромный раскаленный барабан представляет собой изогнутую вращающуюся наковальню, идеально горячий, идеально гладкий ролик, штампующий миллион мельчайших узоров в минуту. Но все тепловое и механическое совершенство бесполезно, если внутренние нагреватели или датчики невозможно правильно подключить. Поворотное соединение (или так называемое вращающееся соединение) должно:

Обращайтесь с высокотемпературными электрическими цепями (патронные нагреватели) или с горячим маслом под давлением (циркуляционные системы) без утечек.

Работайте на полных оборотах с меньшим трением и износом.

Поддержка многозонного управления обогревателем-по многочисленным независимым каналам.

Включите встроенные контактные кольца для сигналов термопары или RTD.

Контакты с серебряным-покрытием или щетки из жидкого-металла предусмотрены для барабанов с электронагревом в много-канальных вращающихся соединениях, что обеспечивает низкое электрическое сопротивление и длительный срок службы. Для барабанов с масляным-обогревом используется двухпоточное-ротационное соединение с механическими уплотнениями (например, угле-графит или карбид), рассчитанными на максимальную рабочую температуру (обычно до 250 градусов для синтетических масел) и давление (10–20 бар).

Полный контрольный список технических характеристик нагревательной плиты от рулона-до-валка
Полный документ технических характеристик барабана горячего тиснения включает в себя следующее:

Категория Параметр СпецификацияСпецификация / Типичное значение
Форма Диаметр × длина 400 мм × 1500 мм (пример) Толщина стенки оболочки 25–50 мм (конструкционная жесткость)
Термическая температура поверхности 100-диапазон 250 градусов. Равномерность температуры ±1 градус по всему диапазону. Площадь нагрева6–24 саморегулирующиеся зоны. Метод нагрева. Картриджные нагреватели или горячее масло. Датчики температуры. Поверхность. Термопары типа K или термометры сопротивления PT100. Отделка поверхности (Ra).<0.1 μm (Mirror finish)Coating DLC or CrNCoating hardness >1500HV±10% Толщина покрытия 2–10 мкм
Механическая класс качества динамической балансировки ISO 1940-1 G2.5Общее биение (TIR)<5 micronsMax. rotation speed 50-300 r/min (depends on procedure)
Поворотное соединение Количество электрических цепей 6–24 (для картриджных нагревателей) Номинальный ток от 10 до 30 А Материал уплотнения Высокотемпературный ПТФЭ или графит Скорость утечки (масла)<1 drop per hour at rated pressure.
Заключение: вершина дизайна печатных столов
Последним словом в разработке валиков является спецификация нагреваемого барабана для тиснения для высокоскоростной-ролковой--машины горячего тиснения. Это быстрое, сверхточное-вращающееся термическое и механическое устройство, которое массово-создает невидимые узоры современной оптики-от пленок,-повышающих яркость для дисплеев, до световых-направляющих пластин для подсветки. Все параметры, такие как температурная однородность ± 1 градус,<5 μm runout tolerance and durable DLC coating must be defined, validated and recorded. The most advanced production equipment are constructed on the most completely engineered spinning hot cylinders. A well-designed heated platen does more than just emboss plastic, it provides a profitable, high-yield, continuous production line. Compromises in the specification immediately result in rejected film, down time and lost income.