A Svolgitore rotativo viene applicato in qualsiasi processo industriale in cui un materiale a nastro continuo (carta, pellicola, lamina, tessuto o tessuto non tessuto) viene avvolto su un rotolo e deve essere alimentato con una tensione controllata e costante in una linea di conversione, stampa, laminazione o imballaggio a valle. Le applicazioni principali spaziano dalla stampa di etichette, agli imballaggi flessibili, alla produzione di cartone ondulato, alla produzione di tessuti e prodotti igienici, alla trasformazione di tessuti non tessuti, al taglio di nastri tecnici e alla stampa di moduli continui. -- settori in cui l'alimentazione ininterrotta del nastro e la tensione stabile determinano direttamente la qualità del prodotto e la produttività della linea. Questo articolo esamina ciascuna categoria di applicazione in modo approfondito dal punto di vista tecnico, con le specifiche esigenze operative che rendono uno svolgitore rotativo la scelta dell'attrezzatura corretta in ogni caso.
Prima di esaminare le applicazioni, è importante capire esattamente il contributo di uno svolgitore rotativo a una linea di produzione che una semplice gabbia scarrabile passiva non può apportare. Uno svolgitore rotativo è a powered, tension-controlled roll feeding system in cui il mandrino del rotolo è azionato attivamente, tramite un servomotore, un motore torque o un sistema di frenatura rigenerativa, in modo che la velocità e la coppia di rotazione del rotolo siano gestite continuamente man mano che il diametro del rotolo diminuisce da pieno a vuoto.
Questo controllo attivo risolve tre problemi che i supporti passivi non possono risolvere:
Queste funzionalità sono ciò che rende uno svolgitore rotativo essenziale piuttosto che opzionale in qualsiasi applicazione di conversione di nastri ad alta velocità o precisione.
La stampa di etichette è una delle applicazioni in volume più elevato per gli svolgitori rotanti a livello globale. Lo stock di etichette sensibili alla pressione, una rete composita di materiale frontale, adesivo e supporto di rilascio, viene stampato su macchine da stampa flessografiche, offset o digitali a bobina stretta che funzionano a velocità di 100 to 300 meters per minute . A queste velocità, anche una breve fluttuazione della tensione provoca un errore di registro da colore a colore che supera la specifica di tolleranza (tipicamente da 0,1 a 0,2 mm per le etichette farmaceutiche) e provoca arresti della macchina da stampa e sprechi di materiale.
Gli svolgitori rotanti nelle applicazioni di stampa di etichette devono gestire rotoli di frontali, supporti e materiali laminati che vanno da Da 25 a 600 mm di larghezza and roll diameters up to 1,000 mm or more. La parte inferiore rivestita di adesivo delle etichette è particolarmente sensibile alle variazioni di tensione: una tensione eccessiva allunga il materiale elastico del frontale e modifica le dimensioni della fustellatura; una tensione insufficiente provoca fluttuazioni del nastro che disallineano l'etichetta rispetto alla stazione di fustellatura.
Modern label press installations commonly use Svolgitori rotativi bialbero o a torretta che consentono di precaricare un nuovo rotolo su un secondo mandrino mentre il rotolo corrente è in funzione, consentendo una giunzione volante: un'unione automatica del nastro alla massima velocità di stampa che elimina l'arresto della produzione altrimenti richiesto per un cambio del rotolo. La capacità di giunzione volante a 200 m/min richiede che il sistema di controllo dello svolgitore rotativo acceleri il nuovo rotolo per corrispondere esattamente alla velocità del nastro in movimento entro Da 0,1 a 0,5 secondi prima che il nastro di giunzione si innesti (fonte: FINAT Technical Bulletin, Narrow Web Converting Technology, 2021).
| Tipo di applicazione dell'etichetta | Intervallo di larghezza del nastro | Velocità tipica della linea | Requisito dello svolgitore chiave |
| Etichette farmaceutiche/mediche | 40-160mm | 50-150 metri/minuto | Precisione della tensione entro più o meno 2%; registrare entro 0,1 mm |
| Etichette per alimenti e bevande | 80-330 mm | 100-300 metri/minuto | Giunzione volante; high-speed tension control; ampia gamma di diametri dei rulli |
| Etichette nello stampo | 150-520mm | 60-120 metri/minuto | Movimentazione di film sottili di polipropilene (25-60 micron); capacità di bassa tensione |
| Etichette senza supporto | 50-160mm | 80-200 metri/minuto | Movimentazione del nastro rivestito in silicone senza blocchi o trasferimento di adesivo sul mandrino |
Intervalli di velocità e larghezza ricavati dal Bollettino tecnico FINAT, Narrow Web Converting Technology, 2021. Tolleranza del registro secondo lo standard dell'industria farmaceutica ISO 11607.
Gli imballaggi flessibili (buste, sacchetti, buste, involucri e laminati utilizzati per alimenti, prodotti per la cura personale e per la casa) sono prodotti su linee di stampa rotocalco o flessografica a banda larga, macchine laminatrici e sistemi form-fill-seal che operano a Da 150 a 600 metri al minuto . I pesi dei rotoli nella conversione di imballaggi flessibili raggiungono abitualmente Da 800 a 2.000 kg e diametri dei rotoli di 1.200 mm sono comuni nelle operazioni a bobina larga (fonte: Packaging Europe, FlexiSpec Packaging Converting Technology Report, 2022).
La sfida da risolvere nel settore degli imballaggi flessibili è triplice. Innanzitutto, la varietà di substrati è estrema: lo stesso impianto di produzione può lavorare un foglio di alluminio da 12 micron, una pellicola BOPET da 15 micron, una schiuma PE da 200 micron e una carta da 80 g/m² nella stessa settimana, ciascuno dei quali richiede valori di tensione diversi e diversi profili di velocità e coppia dello svolgitore. In secondo luogo, i pesi elevati dei rotoli richiedono svolgitori con design meccanico robusto: carichi sui mandrini a sbalzo di 1.500 kg o più richiedono gruppi di cuscinetti progettati con precisione e telai per carichi pesanti. In terzo luogo, le strutture laminate multistrato richiedono un controllo preciso della tensione sia durante il passaggio di stampa che durante il passaggio di laminazione per evitare difetti di adesione causati da rughe o disallineamento della tensione tra gli strati.
Le linee di stampa rotocalco per imballaggi flessibili, l'applicazione a più alta velocità della categoria, richiedono svolgitori rotanti con sistemi di controllo della tensione del ballerino che può rispondere alle variazioni di tensione interne Da 50 a 100 millisecondi per mantenere la precisione del registro su un numero compreso tra 8 e 12 stazioni colore su lunghezze di ripetizione di stampa comprese tra 300 e 800 mm (fonte: Gravure Association of Europe, Manuale tecnico, 2020).
Le linee di produzione di cartone ondulato - ondulatori - sono tra le macchine per la lavorazione del nastro più ampie e veloci nel settore della trasformazione della carta. Un singolo ondulatore gestisce più flussi di nastri simultaneamente: il mezzo di scanalatura (strato interno ondulato) e uno o due nastri di rivestimento (strati esterni piatti), tutti funzionanti a velocità di Da 200 a 400 metri al minuto con larghezze del nastro di da 1.800 a 2.800 mm .
Ogni flusso web richiede il proprio svolgitore rotativo. Utilizza una linea ondulatrice double-face standard da tre a cinque svolgitori rotanti operando simultaneamente e la relazione di tensione tra il rivestimento e le scanalature determina la planarità, lo spessore e la resistenza alla compressione del pannello finito. I disallineamenti di tensione tra i flussi di nastro producono deformazioni, ovvero l'incurvamento del cartone ondulato finito che provoca inceppamenti nei macchinari per la produzione di scatole a valle e lo scarto al controllo qualità.
Anche gli svolgitori rotanti nelle applicazioni per ondulatori devono gestire il integrazione della giuntatrice -- ogni svolgitore è accoppiato con una giuntatrice che unisce la coda di un rotolo in scadenza al bordo anteriore di un nuovo rotolo a piena velocità della linea. Le giuntatrici degli ondulatori utilizzano tipicamente un metodo di giunzione di testa (giunzione zero-tail) che richiede che il rotolo in entrata venga accelerato alla velocità della linea e mantenuto all'interno più o meno 0,5% della velocità della linea prima dell'impegno della giunzione per garantire una giunzione pulita e priva di spazi che non causi un difetto del pannello nel punto di giunzione.
Fonte: Manuale tecnico FEFCO, Produzione di cartone ondulato, 2021.
La produzione di carta velina e prodotti per l'igiene (veline per il viso, rotoli di carta igienica, asciugatutto e salviette umidificate) comporta lo svolgimento di grandi rotoli principali (tamburi o rotoli jumbo) di tessuto o di tessuto non tessuto in linee di trasformazione che goffrano, piegano, tagliano e confezionano il prodotto finito. Il genitore entra nella misurazione della conversione dei tessuti in genere Da 2.000 a 5.000 mm di larghezza e fino a 3.000 mm di diametro , con pesi del nastro fino a Da 12 a 40 g/m² -- rendendo il tessuto cartaceo una delle applicazioni di gestione della bobina più impegnative a causa della combinazione estrema di dimensioni molto grandi dei rulli e resistenza alla trazione della bobina molto bassa.
Perché il tessuto in tessuto può rompersi a tensioni del nastro pari a da 2 a 5 N/m di larghezza, lo svolgitore rotante deve mantenere la tensione con eccezionale precisione: un picco di tensione che sarebbe irrilevante su una linea di pellicola per imballaggio spezzerebbe istantaneamente un nastro di tessuto. Le linee di trasformazione del tessuto utilizzano quindi svolgitori rotanti con controllo della tensione delle celle di carico a circuito chiuso piuttosto che un controllo della tensione basato sul ballerino, poiché le celle di carico forniscono una misurazione della tensione più rapida e precisa con le forze di tensione coinvolte molto basse (fonte: INDA, Nonwounds and Tissue Converting Technology Primer, 2020).
La produzione di salviette umide aggiunge l'ulteriore complessità della gestione del tessuto non tessuto - tipicamente materiale spunlaced o airlaid da 30 a 80 g/m² - che ha una rigidità inferiore rispetto alla carta velina ed è più incline all'ondulazione dei bordi e alla deriva laterale durante lo svolgimento. Incorporano gli svolgitori rotanti nelle linee di conversione per salviette umide sistemi di sterzo guidati dal bordo -- attuatori laterali servocomandati che riposizionano continuamente l'intero telaio dello svolgitore per mantenere il bordo del nastro in una posizione laterale fissa, impedendo la deriva del bordo che causerebbe disallineamento nelle stazioni di piegatura e taglio a valle.
I tessuti non tessuti (materiali spunbond, meltblown, spunlaced, agugliati e termolegati) vengono utilizzati in dispositivi medici monouso, mezzi di filtrazione, geotessili, componenti interni di automobili e membrane per l'edilizia. La conversione di questi materiali in prodotti finiti comporta processi quali taglio, laminazione, stampa, fustellatura e incollaggio a ultrasuoni, che richiedono tutti un'alimentazione del nastro controllata da un rotolo.
La trasformazione del tessuto non tessuto presenta sfide di svolgimento che differiscono significativamente dalle applicazioni su carta o film. I tessuti non tessuti hanno modulo di elasticità significativamente più basso rispetto alla carta o alle pellicole polimeriche, il che significa che si allungano più facilmente sotto tensione applicata. Questa elasticità significa che il controllo della tensione deve essere più dinamico: il circuito di controllo dello svolgitore deve rispondere più rapidamente per evitare che la variazione di tensione si propaghi nel tessuto come variazione di larghezza (strozzatura) che causerebbe difetti dimensionali nel prodotto finito.
La trasformazione di tessuto non tessuto medicale (teli chirurgici, materiale per camici isolanti e mezzi di filtraggio per la protezione respiratoria) opera in condizioni di camera bianca o di ambiente controllato che impongono requisiti di attrezzature aggiuntive. Gli svolgitori rotanti in queste applicazioni devono essere costruiti con materiali che non generano contaminazione da particolato, essere pulibili con isopropanolo o altri agenti igienizzanti approvati e in alcuni casi essere certificabili per il funzionamento in ambienti cleanroom ISO Classe 7 o Classe 8.
Il nostro Svolgitore rotativo è progettato per l'intera gamma di applicazioni di conversione del tessuto non tessuto, con sistemi di controllo della tensione configurabili per le caratteristiche di bassa tensione ed elevata elasticità dei materiali spunbond e meltblown e design strutturali disponibili per soddisfare i requisiti di compatibilità delle camere bianche.
| Tipo di materiale non tessuto | Intervallo di grammatura base (g/m²) | Intervallo di tensione tipico (N/m) | Processo di conversione primario |
| Spunbond PP | 10-150 g/m² | 5-80 N/m | Laminazione di prodotti igienici, converting medicale |
| PP fuso soffiato | 15-60 g/m² | 3-20 N/m | Laminazione di mezzi filtranti, produzione di maschere |
| Spunlaced (idrointrecciato) | 30-120 g/m² | 10-60 N/m | Conversione di salviette umide, salviette medicali |
| Agugliato | 100-800 g/m² | 50-300 N/m | Taglio di geotessili, conversione di feltro per il settore automobilistico |
| Termolegato | 15-100 g/m² | 8-50 N/m | Conversione del topsheet igienico, filtrazione |
Intervalli di grammatura e tensione basati su INDA Nonwovens Converting Technology Primer, 2020 e sulle specifiche dei processi industriali.
Il taglio, il processo di taglio simultaneo di un ampio rotolo principale di materiale in più rotoli più stretti, è un'applicazione ad alto volume per gli svolgitori rotanti nei settori della conversione di nastri, pellicole e lamine. Il rotolo principale (chiamato anche rotolo laminato o rotolo jumbo) è montato sullo svolgitore rotativo e alimentato attraverso una taglierina, che utilizza lame di rasoio, coltelli a cesoia o metodi di taglio per dividere il nastro in singole larghezze di fessura che vengono riavvolte simultaneamente su anime separate.
Le linee di taglierina-ribobinatrice operano a velocità di Da 300 a 1.200 metri al minuto per il taglio di film e lamine, con tensioni del nastro che devono essere mantenute entro tolleranze strette per garantire una larghezza di fessura uniforme e tagli netti e squadrati. La variazione di tensione durante il taglio fa sì che il nastro si sposti lateralmente tra le stazioni della lama, producendo una variazione della larghezza della fessura, un difetto che causa problemi di sbobinatura nell'attrezzatura di trasformazione a valle del cliente.
Il taglio tecnico del nastro, ovvero la conversione di rotoli master di nastro sensibile alla pressione, nastro biadesivo e nastro in schiuma, aggiunge la complicazione delle superfici del nastro rivestite di adesivo. L'adesivo crea un maggiore attrito contro guide e rulli, che può causare picchi di tensione se lo svolgitore non riesce a compensare rapidamente. Gli svolgitori per il taglio del nastro sono quindi tipicamente dotati di sistemi di misurazione della tensione senza contatto che rilevano la tensione senza aggiungere alcun attrito o trascinamento dal contatto del sensore con la superficie del nastro sensibile all'adesivo.
Fonte: Converting Magazine, Panoramica sulla tecnologia delle taglierine-ribobinatrici, 2022.
La stampa di moduli continui (la produzione di moduli aziendali multistrato, articoli di direct mailing, documenti transazionali e output di stampa digitale su richiesta) utilizza macchine da stampa offset a bobina, a getto d'inchiostro digitale o elettrofotografiche che richiedono un controllo preciso della tensione del nastro di carta in tutta la zona di stampa. Macchine da stampa offset a bobina commerciali che stampano giornali, riviste e stampa commerciale a velocità di Da 600 a 900 piedi al minuto (da 180 a 275 m/min) utilizzano svolgitori rotativi che devono gestire rotoli di carta da giornale, carta patinata e supercalandrata con peso fino a 1.200 chilogrammi e misura 1.500 mm di diametro (fonte: Printing Industries of America, Web Offset Technology Guide, 2020).
Le macchine da stampa a bobina digitali a getto d'inchiostro - una categoria di applicazioni sempre più importante - operano a velocità comprese tra 100 e 300 m/min su bobine di carta da 300 a 800 mm di larghezza, stampando dati variabili con risoluzioni da 600 a 1.200 dpi. A queste risoluzioni, variazione della tensione del nastro superiore al 3-5% produce strisce visibili nelle aree piene di stampa, poiché la variazione della tensione modifica istantaneamente la velocità del nastro nella zona di stampa, provocando uno spostamento della posizione della goccia di inchiostro di una frazione di millimetro rispetto alla posizione prevista. Lo svolgitore rotante deve fornire un nastro con tensione stabile alla zona di stampa a velocità costante per mantenere la precisione di posizionamento delle gocce richiesta dalla stampa digitale ad alta risoluzione.
Utilizzo di impianti per la stampa di giornali Svolgitori rotativi orizzontali bialbero con sistemi di caricamento rotoli automatizzati: l'elevata produttività dei rotoli di una rotativa per giornali (un cambio rotolo ogni 15-25 minuti a piena velocità) rende qualsiasi processo di cambio rotolo manuale un collo di bottiglia nella produzione. I carrelli automatizzati per bobine e i caricatori di mandrini integrati con lo svolgitore rotativo riducono il tempo di cambio bobina da 4 a 5 minuti (manuale) a meno di 90 secondi per una sequenza di giunzione volante (fonte: WAN-IFRA, World Newspaper Technical Report, 2021).
Le applicazioni di produzione avanzate per gli svolgitori rotanti includono il taglio e il rivestimento degli elettrodi per la produzione di batterie agli ioni di litio e la lavorazione di pellicole backsheet fotovoltaiche (PV) e materiali incapsulanti nella produzione di pannelli solari. Queste sono tra le applicazioni di svolgimento tecnicamente più impegnative perché i substrati lo hanno tolleranze dimensionali estremamente strette inoltre i prodotti trasformati hanno valori unitari elevati che rendono molto costose le perdite di rottami.
Nella produzione degli elettrodi delle batterie agli ioni di litio, i fogli di anodo e catodo - foglio di rame (da 8 a 12 micron di spessore) per l'anodo e foglio di alluminio (da 10 a 20 micron) per il catodo, entrambi rivestiti con materiali attivi - vengono tagliati da ampi rotoli master in strette strisce di elettrodi e avvolti in celle. La lamina di rame utilizzata nella produzione degli anodi è così sottile la tensione del nastro deve essere controllata entro più o meno 1 N/m per evitare stiramenti che modificherebbero le dimensioni dell'elettrodo e influenzerebbero la capacità della cella. Gli svolgitori rotanti nel taglio degli elettrodi sono dotati di sistemi di celle di carico ultrasensibili e vengono utilizzati in ambienti puliti e asciutti (punto di rugiada inferiore a -40 gradi C) per prevenire l'assorbimento di umidità da parte dei materiali igroscopici degli elettrodi (fonte: Journal of Power Sources, Battery Manufacturing Process Overview, 2021;506:230186).
La conversione del backsheet fotovoltaico – taglio e laminazione delle pellicole polimeriche multistrato che proteggono il retro dei moduli solari – richiede la movimentazione di materiali con larghezze di da 1.000 a 1.300 mm e diametri rotoli fino a 1.000 mm a velocità del nastro da 20 a 50 m/min. I requisiti di durabilità all'aperto per i backsheet fotovoltaici (vita utile di 25 anni) significano che qualsiasi difetto superficiale introdotto durante la conversione (un graffio da un rullo di guida, una piega di tensione compressa durante il riavvolgimento) è un problema di affidabilità a lungo termine. Gli svolgitori rotanti in questa applicazione utilizzano rulli cromati o in alluminio anodizzato ultra liscio e mantengono una bassa tensione del nastro per ridurre al minimo la pressione di contatto superficiale.
I tessuti e i tessuti a maglia, dai tessuti per l’abbigliamento ai materiali tecnici come il tessuto di rinforzo in aramide, il tessuto in fibra di vetro e il preimpregnato in fibra di carbonio, richiedono svolgitori rotanti in processi che includono la stampa, il rivestimento, la laminazione e il taglio dei tessuti. La movimentazione del nastro tessile differisce dalle applicazioni su carta e pellicola in diversi modi importanti che influiscono sui requisiti di progettazione dello svolgitore:
Il preimpregnato in fibra di carbonio, un materiale di grande valore utilizzato nei componenti strutturali aerospaziali e automobilistici, rappresenta l'applicazione di svolgimento tessile più impegnativa. I rotoli preimpregnati devono essere svolti a temperature comprese tra 15 e 20 gradi C (mantenute da un involucro a temperatura controllata attorno al supporto per rotoli) e con una tensione molto bassa per evitare danni alle fibre. Una fibra di carbonio rotta in uno strato preimpregnato crea una concentrazione di stress nella parte composita polimerizzata che può causare cedimenti strutturali sotto carico, rendendo la precisione del controllo della tensione una preoccupazione diretta per la sicurezza del prodotto piuttosto che una semplice metrica di qualità.
Non tutti gli svolgitori rotanti sono costruiti con la stessa configurazione. La scelta dell'architettura dello svolgitore (albero singolo, doppio albero, torretta o orientamento orizzontale o verticale) è determinata dai requisiti specifici di ciascuna applicazione:
| Configurazione | Metodo di cambio rotolo | Le migliori applicazioni | Vantaggio chiave |
| Albero singolo (a sbalzo) | Arresto e carico manuali o automatizzati | Conversione a bassa velocità, applicazioni per bobine di grandi dimensioni, ambienti cleanroom | Struttura semplice e rigida; facile pulizia; accoglie rotoli molto pesanti |
| Doppio albero (due stazioni) | Giunzione semi-volante o giunzione volante completa | Stampa di etichette, taglio film, imballaggi flessibili | Precaricare il nuovo rotolo durante la corsa; la giunzione volante elimina i fermi produzione |
| Torretta (braccio rotante) | Giunzione volante automatica a piena velocità | Stampa ad alta velocità di giornali, tessuti e moduli continui | Cambio rotolo completamente automatico; massima produttività; intervento minimo dell'operatore |
| Installazione orizzontale a pavimento | Rotolo caricato da terra tramite carrello elevatore o AGV | Liner ondulatore a banda larga, rotoli in tessuto non tessuto pesante | Altezza di carico ridotta; compatibile con la movimentazione standard dei materiali vegetali |
| Sopraelevato (elevato) | Rotolo caricato dal carroponte | Rotoli jumbo di carta molto pesante, rotoli larghi di tessuto | Libera spazio sul pavimento; caricabile con gru; si adatta alle strutture ad alta altezza |
Descrizioni della configurazione basate su progetti standard del settore come documentato in TAPPI TIP 0404-20 e Converting Magazine Technical Reference, 2022.
La scelta dello svolgitore rotativo corretto per un'applicazione specifica richiede la valutazione di sei parametri tecnici che determinano se l'attrezzatura soddisferà i requisiti di processo della linea di trasformazione prevista:
Il nostro Svolgitore rotativo è disponibile in configurazioni che coprono l'intera gamma di questi requisiti: dai modelli a caricamento manuale monoalbero per la conversione specializzata a bassa velocità ai design a torretta completamente automatizzati con capacità di giunzione volante per linee di produzione continue ad alta velocità. È disponibile il supporto tecnico per abbinare la configurazione corretta e le specifiche di controllo al materiale specifico del nastro, ai requisiti di tensione e agli obiettivi di velocità di produzione.
Contattaci
Prodotti consigliati
Entriamo
Tocco
Yitong Environmental Technology (Nantong) Co., Ltd è un produttore specializzato in apparecchiature di impregnazione.
Contattaci
Phone: +86-19555016088
Email: [email protected]
Add：A sud di Haiyan Road, a ovest di Nanhai Road, zona dimostrativa per lo sviluppo congiunto del fiume Yangtze nella baia di Tongzhou, Jiangsu, Cina
