Solutions de processus matures pour la déformation par traction et le froissement de la feuille d'aluminium de 0,006 mm dans des emballages composites flexibles

Abstrait

0.006feuille d'aluminium MM (d'une épaisseur de 0,006 mm) est largement utilisé comme couche barrière centrale dans les emballages composites flexibles pour aliments, pharmaceutique, et les industries électroniques en raison de ses excellentes propriétés barrières, performances de protection contre la lumière, et légèreté. toutefois, son épaisseur ultra fine entraîne de mauvaises propriétés mécaniques, ce qui le rend sujet à des défauts de qualité tels que la déformation par traction et le plissement de la surface pendant le processus de composite flexible, qui affectent sérieusement l'apparence et les performances des produits d'emballage. À partir des propriétés matérielles de la feuille d'aluminium de 0,006 mm, cet article analyse en profondeur le mécanisme de déformation en traction et de plissement au cours du processus composite, trie systématiquement les solutions de processus industriels matures actuellement appliquées dans l'industrie, y compris des approches techniques telles que le contrôle de tension segmenté, optimisation collaborative température-pression, amélioration de la précision de l'équipement, et prétraitement des matériaux. Combiné avec des cas d’applications pratiques, l'efficacité des solutions est vérifiée, fournir des références professionnelles aux entreprises composites flexibles pour résoudre de tels problèmes.

Mots-clés

0.006feuille d'aluminium MM; emballage composite flexible; déformation en traction; défaut de rides; optimisation des processus

1. Introduction

Les emballages composites flexibles sont généralement composés de plusieurs couches de substrats (comme les films plastiques, feuilles d'aluminium, papier, etc.) collé par des adhésifs. En tant que couche barrière centrale, 0.006La feuille d'aluminium de mm peut bloquer efficacement l'oxygène, humidité, Et léger, prolongeant ainsi la durée de conservation du contenu. toutefois, l'épaisseur de la feuille d'aluminium de 0,006 mm n'est que de 0,006 mm, avec une résistance à la traction d'environ 120-150MPa et un allongement inférieur à 3%, ce qui est bien inférieur à celui des feuilles d'aluminium d'emballage classiques (par exemple., 0.01feuille d'aluminium de mm d'épaisseur). Pendant le processus de composition, la tension est appliquée lors du déroulement, transmettre, pressage, et étapes d'enroulement du substrat. Un contrôle inapproprié des paramètres du processus ou une précision insuffisante de l'équipement peut facilement conduire à une déformation par traction irréversible de la feuille d'aluminium ou à un froissement. (comme les rides ondulées, plis, rides des bulles) en raison d'un stress local inégal. Selon les statistiques de l'industrie, le taux de défauts de déformation en traction et de plissement dans un composite flexible en feuille d'aluminium de 0,006 mm peut atteindre 8%-15%, ce qui non seulement augmente les coûts de production, mais peut également entraîner la disqualification de lots de produits. Par conséquent, la recherche et l'application de solutions de processus matures sont d'une grande importance pour améliorer la qualité des produits composites flexibles.

2. Mécanisme de déformation par traction et de plissement d'une feuille d'aluminium de 0,006 mm dans un composite flexible

2.1 Sensibilité innée causée par les propriétés des matériaux

0.006La feuille d'aluminium de mm est un substrat métallique ultra-mince. Sa structure cristalline forme un haut degré d'orientation pendant le processus de laminage, entraînant des différences significatives dans les propriétés mécaniques entre les directions transversale et longitudinale (c'est-à-dire, anisotropie). La résistance à la traction longitudinale est légèrement supérieure à la résistance transversale, tandis que la résistance aux rides transversales est plus faible. À la fois, la surface de la feuille d'aluminium est lisse, conduisant à une faible force de liaison interfaciale avec l’adhésif. Une pression locale insuffisante pendant le composite peut facilement provoquer des bulles interfaciales, qui à leur tour déclenchent des rides; une tension excessive peut facilement étirer la feuille d'aluminium longitudinalement, entraînant un retrait dimensionnel inégal du substrat après le composite et la formation de rides ondulées.

2.2 Causes acquises d'un contrôle inapproprié des paramètres de processus

2.2.1 Déséquilibre de tension

Pendant le processus de composition, si la tension de déroulement, transmettre des tensions, et la tension d'enroulement ne correspond pas aux propriétés mécaniques de la feuille d'aluminium, des problèmes peuvent survenir. Par exemple, Une tension de déroulement excessive peut provoquer l'étirement de la feuille d'aluminium pendant le déroulement.; les fluctuations de la tension de transport peuvent entraîner des contraintes locales inégales sur la feuille d'aluminium, déclencher des rides; une tension d'enroulement insuffisante peut entraîner un enroulement irrégulier, conduisant à des rides lors du traitement ultérieur; Une tension d'enroulement excessive peut provoquer un étirement continu de la feuille d'aluminium pendant l'enroulement., et la libération des contraintes internes après refroidissement peut provoquer des rides de rebond.

2.2.2 Mauvaise coordination entre la température et la pression

Une température du composite trop élevée ou une vitesse de chauffage trop rapide peuvent provoquer un durcissement prématuré de l'adhésif., réduisant le degré de liaison entre la feuille d'aluminium et le substrat, entraînant des lacunes locales et formant des rides de bulles; une pression composite insuffisante ou une répartition inégale de la pression du rouleau presseur peut empêcher une liaison étroite entre la feuille d'aluminium et le substrat, laissant de l'air à l'interface et provoquant des rides; une pression excessive peut générer une contrainte de compression sur la feuille d'aluminium, surtout aux deux extrémités du rouleau presseur, conduisant facilement à une déformation en traction transversale de la feuille d'aluminium.

2.2.3 Faible degré de correspondance entre la vitesse composite et le substrat

Une vitesse composite trop rapide augmente la force d'inertie sur la feuille d'aluminium pendant le transport. Si la disposition du rouleau de guidage n'est pas raisonnable, la feuille d'aluminium est sujette à la déviation, ce qui à son tour provoque une tension locale ou des rides; en même temps, la vitesse rapide raccourcit le temps de nivellement de l'adhésif, rendant difficile l'évacuation des bulles interfaciales et augmentant le risque de froissement.

2.3 Impact objectif d’une précision insuffisante de l’équipement

2.3.1 Déviation du système de rouleaux de guidage

Si les rouleaux de guidage de l'équipement composite présentent des erreurs de parallélisme (dépassant 0,02 mm/m), faux-rond circulaire (dépassant 0,01 mm), ou une rugosité de surface excessive (Râ > 0.2je suis), la feuille d'aluminium sera soumise à un frottement inégal pendant le transport, générant une tension locale supplémentaire et provoquant des tensions ou des rides.

2.3.2 Défauts de précision du rouleau presseur

Si le rouleau presseur présente des erreurs de couronne (c'est-à-dire, la différence de diamètre entre le milieu et les deux extrémités dépasse 0,03 mm) ou dureté de surface inégale (La différence de dureté Shore dépasse 5HD), la pression composite sera inégalement répartie dans la direction transversale. Une pression locale excessive ou insuffisante sur la feuille d'aluminium provoquera une déformation par traction et des plis., respectivement.

2.3.3 Réponse lente du système de correction

Si le temps de réponse du système de correction dans les phases de déroulement et d'enroulement dépasse 0,1 s, ou la précision de correction est inférieure à ±0,5 mm, la feuille d'aluminium est sujette à des déviations pendant le transport, entraînant un mauvais alignement entre le bord de la feuille d'aluminium et le substrat, et des plis sont susceptibles de se produire après le composite.

3. Solutions de processus matures

3.1 Technologie de contrôle de tension segmentée

Le contrôle de la tension est le maillon central pour résoudre la déformation en traction et le froissement de la feuille d'aluminium de 0,006 mm.. Les “contrôle de tension en boucle fermée à trois niveaux” schème, qui est appliqué avec maturité dans l'industrie, peut obtenir un contrôle précis du déroulement, transmettre, et étapes sinueuses:

3.1.1 Dénouer les tensions: Contrôle de tension constante à faible contrainte

Un système en boucle fermée composé d'un frein à poudre magnétique et d'un capteur de tension est adopté. Selon la résistance à la traction d'une feuille d'aluminium de 0,006 mm, la tension de déroulement est réglée à 1,5-2,5N/m (la tension de déroulement de la feuille d'aluminium conventionnelle est de 3 à 5 N/m). Le rouleau danseur est utilisé pour compenser en temps réel les fluctuations de tension causées par les changements de diamètre du rouleau de papier d'aluminium., s'assurer que la plage de fluctuation de tension de déroulement est ≤ ± 0,3 N/m et éviter la tension initiale de la feuille d'aluminium pendant le déroulement.

3.1.2 Transmettre la tension: Contrôle de correspondance dynamique

2-3 des ensembles d'unités de contrôle de tension indépendantes sont installés dans la section de transport de la machine composite. Le rouleau de guidage est entraîné par un servomoteur pour ajuster la tension de transport en temps réel en fonction de la vitesse du composite (généralement contrôlé à 30-50 m/min, inférieure à la vitesse composite conventionnelle du papier d'aluminium de 60 à 80 m/min). Par exemple, dans la section de transport avant que la feuille d'aluminium n'entre dans la phase de pressage, la tension est réglée à 2,0-3,0N/m, légèrement supérieure à la tension de déroulement, pour assurer un transport fluide de la feuille d'aluminium; dans la section de transport après avoir appuyé sur, la tension est réduite à 1,8-2,5 N/m pour éviter une tension continue induite par une contrainte de la feuille d'aluminium pendant le processus de durcissement de l'adhésif.

3.1.3 Tension d'enroulement: Contrôle de décrémentation de dégradé

Dans la phase initiale du bobinage, la tension est réglée à 2,5-3,0 N/m pour assurer une liaison étroite entre la feuille d'aluminium et le substrat; à mesure que le diamètre de l'enroulement augmente, un algorithme de décrémentation de gradient est adopté pour chaque augmentation de 100 mm du diamètre, la tension est réduite de 0,2 à 0,3 N/m. La tension finale de l'enroulement est contrôlée entre 1,8 et 2,2 N/m pour éviter la tension de la feuille d'aluminium due à une tension excessive lors de la phase d'enroulement ultérieure et empêcher les plis de glissement entre les couches causés par un enroulement lâche..

3.2 Processus d’optimisation collaborative température-pression

Pour traiter les rides causées par la température et la pression, l'industrie-mature “adaptation dynamique de la courbe température-pression” le schéma peut réaliser un contrôle précis:

3.2.1 Température composite: Chauffage segmenté et contrôle de température constante

Un four de chauffage à plusieurs sections est adopté pour diviser la température composite en une section de préchauffage (40-50℃), une section d'activation (60-70℃), et une section de durcissement (70-80℃). La vitesse de chauffage est contrôlée entre 5 et 8 ℃/min pour éviter un durcissement rapide de l'adhésif dû à une augmentation soudaine de la température.. À la fois, la température de la section de durcissement est ajustée en fonction du type d'adhésif (par exemple., la température de durcissement de l'adhésif polyuréthane est généralement de 70 à 80 ℃, et celui de l'adhésif acrylique est de 60 à 70 ℃) pour garantir un nivellement complet de l'adhésif, décharge d'air interfacial, et réduction des rides des bulles.

3.2.2 Pression composite: Pression uniforme transversale et compensation dynamique

Un rouleau presseur couronne de haute précision (erreur de couronne ≤0,02 mm) est utilisé, avec sa surface chromée et rectifiée avec précision à Ra ≤0,1 μm pour assurer une répartition uniforme de la pression. La pression du rouleau presseur est réglée sur 0,3-0,5MPa (la pression composite de la feuille d'aluminium conventionnelle est de 0,5 à 0,8 MPa). Un capteur de pression est utilisé pour surveiller en temps réel la différence de pression entre les deux extrémités du rouleau presseur. Lorsque la différence dépasse 0,05MPa, les cylindres aux deux extrémités sont automatiquement activés pour la compensation de pression afin d'éviter les plis causés par une pression transversale inégale.

3.2.3 Adaptation collaborative de la température et de la pression

Un modèle collaboratif de vitesse-température-pression composite est établi. Par exemple, lorsque la vitesse composite est augmentée à 50 m/min, la température de la section de durcissement est augmentée de manière synchrone jusqu'à 80 ℃, et la pression du rouleau presseur est augmentée à 0,5 MPa pour garantir que l'adhésif termine le nivellement et le durcissement en peu de temps, éviter les tensions ou les rides causées par une inadéquation de la vitesse, température, et la pression.

3.3 Amélioration et transformation de la précision des équipements

3.3.1 Optimisation du système de rouleaux de guidage

Les rouleaux de guidage de la machine composite sont remplacés par des rouleaux de guidage de tubes en acier sans soudure de haute précision, qui sont rectifiés avec précision par une meuleuse sans centre pour garantir un faux-rond circulaire de ≤0,008 mm et un parallélisme de ≤0,01 mm/m. La surface du rouleau de guidage est recouverte de chrome dur (épaisseur 5-10μm) et poli miroir pour obtenir une rugosité de surface Ra ≤0,1 μm, réduisant le frottement entre le rouleau de guidage et la feuille d'aluminium et évitant les tensions locales.

3.3.2 Transformation du système de chauffage à rouleaux presseurs

Le chauffage par induction électromagnétique est utilisé à la place du chauffage au mazout traditionnel, réduisant l'erreur d'uniformité de la température de la surface du rouleau presseur à ≤ ± 2 ℃ (l'erreur du chauffage au mazout traditionnel est de ± 5 ℃) pour assurer une température transversale constante; en même temps, un capteur de température est installé à l'intérieur du rouleau presseur pour renvoyer les données de température en temps réel, et un contrôle précis de la température est obtenu grâce à un système de contrôle PID pour éviter la déformation de la feuille d'aluminium causée par une surchauffe locale.

3.3.3 Mise à niveau du système de correction

Un système de correction visuelle CCD haute définition est utilisé pour remplacer le système de correction photoélectrique traditionnel, améliorant la précision de correction à ±0,2 mm et raccourcissant le temps de réponse à 0,05 s. Des unités de double correction sont installées respectivement dans les étapes de déroulement et d'enroulement pour réaliser un alignement en temps réel entre le bord de la feuille d'aluminium et le bord du substrat., éviter les plis causés par la déviation.

3.3.4 Renforcement du système de détection de tension

Capteurs de tension de haute précision (précision ±0,1N) sont ajoutés à des positions clés dans la section de transport pour collecter en temps réel les données de tension et les transmettre au système de contrôle PLC. Lorsque la fluctuation de tension dépasse ±0,3N, le système ajuste automatiquement la sortie du frein à poudre magnétique ou du servomoteur pour réaliser un contrôle en boucle fermée en temps réel de la tension et réduire la tension et les plissements causés par la fluctuation de tension.

3.4 Processus de prétraitement des matériaux

3.4.1 Prétraitement de surface en papier d'aluminium

Avant composite, la feuille d'aluminium de 0,006 mm est soumise à un traitement de passivation de surface à l'aide d'une solution de passivation au chromate (concentration 20-30g/L) pour former un film de passivation dense (épaisseur 50-100nm) sur la surface du papier d'aluminium. Cela améliore non seulement la tension superficielle de la feuille d'aluminium (de 30mN/m à 45-50mN/m) et améliore la force de liaison avec l'adhésif mais améliore également la résistance à la traction de la feuille d'aluminium et réduit le risque de déformation par traction; en même temps, un dispositif de dépoussiérage sous vide est utilisé pour éliminer l'huile et la poussière du feuille d'aluminium surface, éviter le froissement des bulles causé par les impuretés interfaciales.

3.4.2 Prétraitement du substrat

Les substrats plastiques (comme les films PET et PE) composés de papier d'aluminium sont soumis à un traitement de préchauffage et de déshydratation. Avant de se détendre, l'humidité superficielle du substrat est éliminée par un four de préchauffage (température 40-50℃) pour contrôler la teneur en humidité à ≤0,1 %, éviter les bulles générées par la réaction entre l'humidité et l'adhésif; en même temps, le substrat est soumis à un traitement corona pour améliorer la tension superficielle (la tension superficielle du substrat PET est ≥50 mN/m), assurer une bonne adhérence avec l'adhésif et réduire les rides causées par les espaces interfaciaux.

3.4.3 Optimisation des adhésifs

Un adhésif polyuréthane à deux composants à faible viscosité et à propriété de nivellement élevée est sélectionné, avec une viscosité contrôlée à 1500-2000mPa・s (25℃) et un temps de nivellement ≥30 s pour garantir que l'adhésif peut remplir complètement l'interface entre la feuille d'aluminium et le substrat et évacuer l'air pendant le processus composite; en même temps, la quantité de revêtement de l'adhésif est ajustée. Pour feuille d'aluminium de 0,006 mm, la quantité de revêtement est contrôlée à 3-5g/m² (la quantité de revêtement d'une feuille d'aluminium conventionnelle est de 5 à 8 g/m²) pour éviter les bulles interfaciales causées par une quantité excessive de revêtement ou une force de liaison insuffisante causée par une quantité de revêtement insuffisante.

4. Vérification des effets du programme et cas d’application

4.1 Vérification des effets en laboratoire

Dans un environnement de laboratoire, le schéma de processus ci-dessus a été utilisé pour tester le processus composite d'une feuille d'aluminium de 0,006 mm et d'un film PET. Les paramètres et résultats du test sont les suivants:

Article de test	Processus traditionnel	Processus optimisé	Taux d'amélioration
Taux de déformation en traction longitudinale	3.5%-5.0%	0.8%-1.5%	71%-76%
Taux de défauts de rides	12%-15%	1.5%-2.5%	87%-89%
Résistance au pelage (N/15mm)	2.0-2.5	3.0-3.5	20%-40%
Taux de qualification d'apparence	82%-85%	97%-98%	14%-16%

Les résultats des tests montrent que le schéma de processus optimisé peut réduire considérablement le taux de déformation en traction et le taux de défauts de froissement d'une feuille d'aluminium de 0,006 mm., tout en améliorant la résistance au pelage et le taux de qualification d'apparence du film composite, répondant aux normes de qualité de l'industrie (comme GB/T 10004-2020 Films et sacs composites en plastique pour l'emballage).

4.2 Cas de candidature d'entreprise

Une entreprise d'emballage alimentaire produit des emballages flexibles composites à trois couches de papier d'aluminium-PET-PE de 0,006 mm.. Précédemment, en raison de problèmes de déformation par traction et de plissement, le taux de défauts du produit était aussi élevé que 14%, ce qui entraîne des coûts de production élevés. Après avoir adopté la solution de processus proposée dans cet article, les mesures spécifiques de mise en œuvre sont les suivantes:

1. Améliorer le système de contrôle de tension de la machine composite, adopter un contrôle en boucle fermée en trois étapes, régler la tension de déroulement à 2,0 N/m, la tension de transport à 2,5 N/m, et le gradient de tension d'enroulement de 2,8 N/m à 2,0 N/m;

2. Transformez le système de chauffage des rouleaux presseurs, adopter le chauffage par induction électromagnétique, contrôler l'erreur d'uniformité de la température à ± 1,5 ℃, régler la pression du rouleau presseur à 0,4 MPa, et la précision de compensation de différence de pression à ± 0,03 MPa;

3. Effectuer un traitement de passivation au chromate sur une feuille d'aluminium de 0,006 mm, et effectuer une déshydratation par préchauffage (température 45℃) et traitement corona sur le substrat PET;

4. Sélectionnez un adhésif polyuréthane à faible viscosité avec une quantité de revêtement de 4 g/m².

Après la mise en œuvre, le taux de défauts de froissement des produits de l’entreprise a diminué à 2.1%, le taux de déformation en traction était contrôlé dans 1.2%, et le taux de qualification d'apparence a augmenté à 97.5%. La perte mensuelle de déchets a été réduite d'environ 300,000 yuan, et l'efficacité de la production a augmenté de 15%, obtenir des avantages économiques significatifs.

5. Tendances de développement du processus

Avec l'amélioration continue des exigences de qualité des produits dans l'industrie des composites flexibles, le développement de la technologie composite de feuille d'aluminium de 0,006 mm montrera les tendances suivantes:

5.1 Contrôle intelligent

Introduire un système d'inspection visuelle par IA pour identifier en temps réel les défauts de déformation en traction et de froissement de la feuille d'aluminium, et ajuster automatiquement les paramètres de processus tels que la tension, température, et la pression pour réaliser une production intelligente en boucle fermée de “inspection-règlement-feedback” et améliorer encore la stabilité du processus.

5.2 Application de nouveaux matériaux

Développer une feuille d'aluminium de 0,006 mm à haute résistance à la traction (par exemple., ajout d'oligoéléments d'alliage tels que Mg et Mn pour augmenter la résistance à la traction à plus de 180 MPa) pour réduire le risque de tension provenant de la source des matériaux; en même temps, développer des adhésifs sans solvants pour réduire les substances volatiles pendant le processus de durcissement de l'adhésif, éviter les bulles interfaciales, et améliorer la qualité des composites.

5.3 Intégration d'équipement

Développer “prétraitement-composite-inspection-enroulement” équipement intégré pour réduire les liens de rotation de la feuille d'aluminium pendant le transport, minimiser l'impact des facteurs externes sur la feuille d'aluminium, et améliorer encore la précision du composite.

6. Conclusion

Les problèmes de déformation par traction et de froissement de la feuille d'aluminium de 0,006 mm dans le processus de composite flexible sont enracinés dans l'inadéquation entre les propriétés de son matériau ultra-mince., paramètres de processus, et précision des équipements. Les solutions de processus industriels matures actuelles peuvent résoudre efficacement ces problèmes grâce à des approches techniques telles que le contrôle de tension en boucle fermée en trois étapes., optimisation collaborative température-pression, amélioration de la précision de l'équipement, et prétraitement des matériaux, améliorant significativement la qualité et le taux de qualification des produits composites. Les tests en laboratoire et les cas d'application en entreprise montrent que le processus optimisé peut réduire le taux de défauts de froissement à moins de 3% et contrôler le taux de déformation en traction dans 1.5%, répondre aux exigences de production de l'industrie. À l'avenir, avec le développement de technologies intelligentes et de nouveaux matériaux, le processus composite de feuille d'aluminium de 0,006 mm évoluera vers un processus plus efficace, écurie, et une orientation respectueuse de l'environnement, soutenir le développement de haute qualité de l’industrie de l’emballage flexible.