Penyelesaian proses matang untuk ubah bentuk tegangan dan berkerut 0.006mm foil aluminium dalam pembungkusan komposit yang fleksibel
Abstrak
0.006MM Aluminium Foil (dengan ketebalan 0.006mm) digunakan secara meluas sebagai lapisan penghalang teras dalam pembungkusan komposit fleksibel untuk makanan, Farmaseutikal, dan industri elektronik kerana sifat penghalangnya yang sangat baik, prestasi perlindungan cahaya, dan ciri -ciri ringan. Namun begitu, Ketebalan ultra tipisnya menghasilkan sifat mekanikal yang lemah, Menjadikannya terdedah kepada kecacatan kualiti seperti ubah bentuk tegangan dan keriput permukaan semasa proses komposit yang fleksibel, yang serius mempengaruhi penampilan dan prestasi produk pembungkusan. Bermula dari sifat bahan 0.006mm aluminium foil, Makalah ini sangat menganalisis mekanisme ubah bentuk tegangan dan berkerut semasa proses komposit, Secara sistematik menyusun penyelesaian proses perindustrian yang matang yang kini digunakan dalam industri, termasuk pendekatan teknikal seperti kawalan ketegangan bersegmen, Pengoptimuman kolaboratif tekanan suhu, Penambahbaikan ketepatan peralatan, dan pretreatment bahan. Digabungkan dengan kes aplikasi praktikal, Keberkesanan penyelesaian disahkan, Menyediakan rujukan profesional untuk perusahaan komposit fleksibel untuk menyelesaikan masalah tersebut.
Kata kunci
0.006MM Aluminium Foil; Pembungkusan komposit yang fleksibel; ubah bentuk tegangan; kecacatan berkerut; pengoptimuman proses
1. Pengenalan
Pembungkusan komposit fleksibel biasanya terdiri daripada pelbagai lapisan substrat (seperti filem plastik, Foil aluminium, kertas, dll.) terikat oleh pelekat. Sebagai lapisan penghalang teras, 0.006Kerajang aluminium mm dapat menghalang oksigen dengan berkesan, lembapan, dan cahaya, dengan itu memanjangkan jangka hayat kandungan. Namun begitu, Ketebalan foil aluminium 0.006mm hanya 0.006mm, dengan kekuatan tegangan kira-kira 120-150mpa dan pemanjangan kurang dari 3%, yang jauh lebih rendah daripada kerajang aluminium pembungkusan konvensional (Mis., 0.01Kerajang aluminium tebal mm). Semasa proses komposit, Ketegangan digunakan dalam keadaan berehat, menyampaikan, menekan, dan peringkat penggulungan substrat. Kawalan yang tidak betul terhadap parameter proses atau ketepatan peralatan yang tidak mencukupi dapat dengan mudah menyebabkan ubah bentuk tegangan yang tidak dapat dipulihkan dari kerajang aluminium atau keriput (seperti kedutan bergelombang, lipatan, Keriput gelembung) Kerana tekanan tempatan yang tidak rata. Menurut statistik industri, Kadar kecacatan ubah bentuk tegangan dan berkerut dalam komposit fleksibel aluminium 0.006mm yang boleh dicapai 8%-15%, yang bukan sahaja meningkatkan kos pengeluaran tetapi juga boleh menyebabkan kelayakan kelayakan produk. Oleh itu, meneliti dan menggunakan penyelesaian proses matang adalah sangat penting untuk meningkatkan kualiti produk komposit fleksibel.
2. Mekanisme ubah bentuk tegangan dan keriput kerajang aluminium 0.006mm dalam komposit fleksibel
2.1 Kepekaan semula jadi yang disebabkan oleh sifat bahan
0.006Kerajang aluminium mm adalah substrat logam ultra tipis. Struktur kristalnya membentuk orientasi yang tinggi semasa proses rolling, mengakibatkan perbezaan yang signifikan dalam sifat mekanikal antara arah melintang dan membujur (i.e., Anisotropi). Kekuatan tegangan membujur sedikit lebih tinggi daripada kekuatan melintang, Walaupun rintangan kedutan melintang lebih lemah. Pada masa yang sama, Permukaan kerajang aluminium licin, membawa kepada kekuatan ikatan interfacial yang lemah dengan pelekat. Tekanan tempatan yang tidak mencukupi semasa komposit dengan mudah boleh menyebabkan gelembung interfacial, yang seterusnya mencetuskan kerutan; Ketegangan yang berlebihan dapat meregangkan kerajang aluminium secara longitudinal, mengakibatkan pengecutan dimensi yang tidak rata dari substrat selepas komposit dan membentuk kedutan bergelombang.
2.2 Memperoleh punca kawalan parameter proses yang tidak betul
2.2.1 Ketidakseimbangan ketegangan
Semasa proses komposit, Sekiranya ketegangan yang berehat, menyampaikan ketegangan, dan ketegangan berliku tidak sepadan dengan sifat mekanikal kerajang aluminium, masalah mungkin berlaku. Contohnya, ketegangan berehat yang berlebihan boleh menyebabkan kerajang aluminium meregangkan semasa berehat; turun naik dalam menyampaikan ketegangan boleh menyebabkan tekanan tempatan yang tidak rata pada kerajang aluminium, mencetuskan keriput; Ketegangan penggulungan yang tidak mencukupi dapat mengakibatkan penggulungan yang tidak sekata, membawa kepada kedutan dalam pemprosesan berikutnya; Ketegangan penggulungan yang berlebihan boleh menyebabkan kerajang aluminium meregangkan secara berterusan semasa penggulungan, dan pelepasan tekanan dalaman selepas penyejukan boleh menyebabkan keriput pemulihan.
2.2.2 Koordinasi yang lemah antara suhu dan tekanan
Suhu komposit yang berlebihan tinggi atau kadar pemanasan terlalu cepat boleh menyebabkan pengawetan pramatang terhadap pelekat, mengurangkan tahap ikatan antara kerajang aluminium dan substrat, mengakibatkan jurang tempatan dan membentuk kedutan gelembung; Tekanan komposit yang tidak mencukupi atau pengagihan tekanan yang tidak sekata dari roller tekanan dapat menghalang ikatan rapat antara kerajang aluminium dan substrat, Meninggalkan udara di antara muka dan menyebabkan kerutan; Tekanan yang berlebihan dapat menghasilkan tekanan mampatan pada kerajang aluminium, terutamanya di kedua -dua hujung roller tekanan, mudah membawa kepada ubah bentuk tegangan melintang dari kerajang aluminium.
2.2.3 Ijazah yang rendah antara kelajuan komposit dan substrat
Kelajuan komposit yang terlalu cepat meningkatkan daya inersia pada kerajang aluminium semasa menyampaikan. Sekiranya susun atur roller panduan tidak masuk akal, Kerajang aluminium terdedah kepada penyelewengan, yang seterusnya menyebabkan ketegangan tempatan atau berkerut; Pada masa yang sama, Kelajuan pantas memendekkan masa meratakan pelekat, menjadikannya sukar untuk menunaikan gelembung interfacial dan meningkatkan risiko berkerut.
2.3 Kesan objektif ketepatan peralatan yang tidak mencukupi
2.3.1 Penyimpangan sistem roller panduan
Sekiranya penggelek panduan peralatan komposit mempunyai kesilapan paralelisme (melebihi 0.02mm/m), Runout bulat (melebihi 0.01mm), atau kekasaran permukaan yang berlebihan (Ra > 0.2μm), Kerajang aluminium akan tertakluk kepada geseran yang tidak rata semasa menyampaikan, menjana ketegangan tempatan tambahan dan menyebabkan ketegangan atau berkerut.
2.3.2 Kecacatan ketepatan roller tekanan
Sekiranya roller tekanan mempunyai kesilapan mahkota (i.e., Perbezaan diameter antara pertengahan dan kedua -dua hujung melebihi 0.03mm) atau kekerasan permukaan yang tidak rata (Perbezaan kekerasan pantai melebihi 5HD), Tekanan komposit akan diedarkan secara tidak rata ke arah melintang. Tekanan tempatan yang berlebihan atau tidak mencukupi pada kerajang aluminium akan menyebabkan ubah bentuk tegangan dan berkerut, masing -masing.
2.3.3 Sambutan perlahan sistem pembetulan
Sekiranya masa tindak balas sistem pembetulan di peringkat berehat dan penggulungan melebihi 0.1s, atau ketepatan pembetulan lebih rendah daripada ± 0.5mm, Kerajang aluminium terdedah kepada penyelewengan semasa menyampaikan, mengakibatkan penjajaran miskin antara pinggir kerajang aluminium dan substrat, dan lipatan mungkin berlaku selepas komposit.
3. Penyelesaian proses matang
3.1 Teknologi Kawalan Ketegangan Segmen
Kawalan ketegangan adalah pautan teras untuk menyelesaikan ubah bentuk tegangan dan kedutan 0.006mm aluminium kerajang. The “Kawalan ketegangan gelung tertutup tiga peringkat” skim, yang digunakan secara matang dalam industri, dapat mencapai kawalan yang tepat untuk berehat, menyampaikan, dan peringkat penggulungan:
3.1.1 Ketegangan yang tidak diingini: Kawalan ketegangan berterusan tekanan rendah
Sistem gelung tertutup yang terdiri daripada brek serbuk magnet dan sensor ketegangan diterima pakai. Menurut kekuatan tegangan 0.006mm aluminium foil, Ketegangan yang berehat ditetapkan kepada 1.5-2.5n/m (Ketegangan kerajang aluminium konvensional ialah 3-5n/m). Roller penari digunakan untuk mengimbangi masa nyata untuk turun naik ketegangan yang disebabkan oleh perubahan dalam diameter roll foil aluminium, memastikan bahawa julat turun naik ketegangan yang berehat adalah ≤ ± 0.3n/m dan mengelakkan ketegangan awal kerajang aluminium semasa berehat.
3.1.2 Menyampaikan ketegangan: Kawalan Pencocokan Dinamik
2-3 Set unit kawalan ketegangan bebas dipasang di bahagian penyampaian mesin komposit. Roller Panduan didorong oleh motor servo untuk menyesuaikan ketegangan penyampaian dalam masa nyata mengikut kelajuan komposit (biasanya dikawal pada 30-50m/min, lebih rendah daripada kelajuan komposit aluminium konvensional 60-80m/min). Contohnya, Di bahagian penyampaian sebelum kerajang aluminium memasuki peringkat mendesak, Ketegangan ditetapkan kepada 2.0-3.0n/m, sedikit lebih tinggi daripada ketegangan yang berehat, untuk memastikan penyebaran aluminium yang lancar; di bahagian penyampaian selepas menekan, Ketegangan dikurangkan kepada 1.8-2.5n/m.
3.1.3 Ketegangan berliku: Kawalan penurunan kecerunan
Pada peringkat awal penggulungan, Ketegangan ditetapkan kepada 2.5-3.0n/m untuk memastikan ikatan rapat antara kerajang aluminium dan substrat; Apabila diameter berliku meningkat, Algoritma penurunan kecerunan diadopsi -untuk setiap peningkatan 100mm diameter, Ketegangan dikurangkan sebanyak 0.2-0.3n/m. Ketegangan penggulungan terakhir dikawal pada 1.8-2.2n/m.
3.2 Proses pengoptimuman kolaborasi tekanan suhu
Untuk menangani keriput yang disebabkan oleh suhu dan tekanan, industri matang “pemadanan dinamik lengkung tekanan suhu” Skim dapat mencapai kawalan yang tepat:
3.2.1 Suhu komposit: Pemanasan segmen dan kawalan suhu tetap
Ketuhar pemanasan pelbagai bahagian digunakan untuk membahagikan suhu komposit ke bahagian pemanasan (40-50℃), seksyen pengaktifan (60-70℃), dan seksyen pengawetan (70-80℃). Kadar pemanasan dikawal pada 5-8 ℃/min untuk mengelakkan pengawetan pesat pelekat akibat kenaikan suhu tiba-tiba. Pada masa yang sama, Suhu bahagian pengawetan diselaraskan mengikut jenis pelekat (Mis., Suhu pengawetan pelekat poliuretana biasanya 70-80 ℃, dan pelekat akrilik ialah 60-70 ℃) untuk memastikan penyebaran pelekat penuh, pelepasan udara interfacial, dan pengurangan kedutan gelembung.
3.2.2 Tekanan komposit: Tekanan seragam melintang dan pampasan dinamik
Roller Tekanan Mahkota Tinggi (Ralat Crown ≤0.02mm) digunakan, dengan permukaan bersalut krom dan ketepatannya ke RA ≤0.1μm untuk memastikan pengedaran tekanan seragam. Tekanan roller tekanan ditetapkan kepada 0.3-0.5mpa (Tekanan komposit kerajang aluminium konvensional ialah 0.5-0.8mpa). Sensor tekanan digunakan untuk memantau masa nyata perbezaan tekanan antara kedua-dua hujung roller tekanan. Apabila perbezaan melebihi 0.05MPa, Silinder di kedua -dua hujungnya diaktifkan secara automatik untuk pampasan tekanan untuk mengelakkan kedutan yang disebabkan oleh tekanan melintang yang tidak rata.
3.2.3 Pencocokan suhu dan tekanan kolaboratif
Model kolaboratif tekanan suhu laju komposit ditubuhkan. Contohnya, Apabila kelajuan komposit meningkat kepada 50m/min, Suhu seksyen pengawetan meningkat secara serentak hingga 80 ℃, dan tekanan roller tekanan meningkat kepada 0.5MPa untuk memastikan pelekat melengkapkan meratakan dan menyembuhkan dalam masa yang singkat, mengelakkan ketegangan atau kedutan yang disebabkan oleh ketidakpatuhan kelajuan, suhu, dan tekanan.
3.3 Penambahbaikan dan transformasi ketepatan peralatan
3.3.1 Pengoptimuman sistem roller panduan
Penggelek Panduan Mesin Komposit digantikan dengan penggelek Panduan Pipa Keluli Laut Tinggi, yang merupakan tanah ketepatan oleh penggiling tanpa pusat untuk memastikan larian pekeliling ≤0.008mm dan paralelisme ≤0.01mm/m. Permukaan roller panduan dilapisi dengan krom keras (Ketebalan 5-10μm) dan cermin-digilap untuk mencapai kekasaran permukaan Ra ≤0.1μm, mengurangkan geseran antara roller panduan dan kerajang aluminium dan mengelakkan ketegangan tempatan.
3.3.2 Transformasi Sistem Pemanasan Roller Tekanan
Pemanasan induksi elektromagnetik digunakan bukan pemanasan minyak tradisional, Mengurangkan kesilapan keseragaman suhu permukaan roller tekanan ke ≤ ± 2 ℃ (Kesalahan pemanasan minyak tradisional ialah ± 5 ℃) untuk memastikan suhu melintang yang konsisten; Pada masa yang sama, Sensor suhu dipasang di dalam roller tekanan ke data suhu makanan semula masa nyata, dan kawalan suhu yang tepat dicapai melalui sistem kawalan PID untuk mengelakkan ubah bentuk kerajang aluminium yang disebabkan oleh terlalu panas tempatan.
3.3.3 Menaik taraf sistem pembetulan
Sistem pembetulan visual CCD definisi tinggi digunakan untuk menggantikan sistem pembetulan fotoelektrik tradisional, Meningkatkan ketepatan pembetulan kepada ± 0.2mm dan memendekkan masa tindak balas kepada 0.05s. Unit pembetulan berganda dipasang di peringkat berehat dan penggulungan masing-masing untuk merealisasikan penjajaran masa nyata antara pinggir kerajang aluminium dan pinggir substrat, mengelakkan lipatan yang disebabkan oleh penyelewengan.
3.3.4 Mengukuhkan sistem pengesanan ketegangan
Sensor ketegangan ketepatan tinggi (Precision ± 0.1n) ditambah pada kedudukan utama dalam bahagian penyampaian kepada data ketegangan mengumpul masa nyata dan menghantarnya ke sistem kawalan PLC. Apabila turun naik ketegangan melebihi ± 0.3N, Sistem ini secara automatik menyesuaikan output brek serbuk magnet atau motor servo untuk merealisasikan kawalan gelung tertutup masa nyata dan mengurangkan ketegangan dan kedutan yang disebabkan oleh turun naik ketegangan.
3.4 Proses pretreatment bahan
3.4.1 Pretreatment permukaan kerajang aluminium
Sebelum komposit, Kerajang aluminium 0.006mm tertakluk kepada rawatan passivation permukaan menggunakan penyelesaian passivasi kromat (Kepekatan 20-30g/L.) untuk membentuk filem passivation yang padat (Ketebalan 50-100nm) di permukaan kerajang aluminium. Ini bukan sahaja meningkatkan ketegangan permukaan kerajang aluminium (dari 30mn/m hingga 45-50mn/m) dan meningkatkan kekuatan ikatan dengan pelekat tetapi juga meningkatkan rintangan tegangan kerajang aluminium dan mengurangkan risiko ubah bentuk tegangan; Pada masa yang sama, peranti penyingkiran habuk vakum digunakan untuk mengeluarkan minyak dan debu dari kerajang aluminium permukaan, mengelakkan keriput gelembung yang disebabkan oleh kekotoran antara muka.
3.4.2 Pretreatment substrat
Substrat plastik (seperti filem haiwan kesayangan dan PE) Dikompaun dengan kerajang aluminium tertakluk kepada rawatan pemanasan dan penyahairan. Sebelum berehat, Kelembapan permukaan substrat dikeluarkan melalui ketuhar yang dipanaskan (Suhu 40-50 ℃) Untuk mengawal kandungan lembapan pada ≤0.1%, mengelakkan gelembung yang dihasilkan oleh tindak balas antara kelembapan dan pelekat; Pada masa yang sama, Substrat tertakluk kepada rawatan korona untuk meningkatkan ketegangan permukaan (Ketegangan permukaan substrat PET ialah ≥50mn/m), Memastikan ikatan yang baik dengan pelekat dan mengurangkan kedutan yang disebabkan oleh jurang antara muka.
3.4.3 Pengoptimuman pelekat
Pelekat poliuretana dua komponen dengan kelikatan rendah dan harta meratakan tinggi dipilih, dengan kelikatan yang dikawal pada 1500-2000mpa ・ s (25℃) dan masa meratakan ≥30s untuk memastikan pelekat sepenuhnya dapat mengisi antara muka antara kerajang aluminium dan substrat dan udara pelepasan semasa proses komposit; Pada masa yang sama, Jumlah lapisan pelekat diselaraskan. Untuk kerajang aluminium 0.006mm, Jumlah salutan dikawal pada 3-5g/m² (Jumlah salutan kerajang aluminium konvensional ialah 5-8g/m²) Untuk mengelakkan gelembung interfacial yang disebabkan oleh jumlah salutan yang berlebihan atau kekuatan ikatan yang tidak mencukupi yang disebabkan oleh jumlah salutan yang tidak mencukupi.
4. Pengesahan Kesan Skim dan Kes Permohonan
4.1 Pengesahan Kesan Makmal
Dalam persekitaran makmal, Skim proses di atas digunakan untuk menguji proses komposit 0.006mm aluminium foil dan filem haiwan kesayangan. Parameter ujian dan keputusan adalah seperti berikut:
| Item ujian | Proses tradisional | Proses yang dioptimumkan | Kadar peningkatan |
| Kadar ubah bentuk tegangan membujur | 3.5%-5.0% | 0.8%-1.5% | 71%-76% |
| Kadar kecacatan berkerut | 12%-15% | 1.5%-2.5% | 87%-89% |
| Kekuatan kulit (N/15mm) | 2.0-2.5 | 3.0-3.5 | 20%-40% |
| Kadar kelayakan penampilan | 82%-85% | 97%-98% | 14%-16% |
Hasil ujian menunjukkan bahawa skim proses yang dioptimumkan dapat mengurangkan kadar ubah bentuk tegangan dan kadar kecacatan keriput 0.006mm aluminium foil, sambil meningkatkan kekuatan kulit dan kadar kelayakan penampilan filem komposit, memenuhi piawaian kualiti industri (seperti gb/t 10004-2020 Filem dan beg komposit plastik untuk pembungkusan).
4.2 Kes Permohonan Perusahaan
Perusahaan pembungkusan makanan menghasilkan pembungkusan fleksibel komposit tiga lapisan 0.006mm aluminium foil-pet-pe. Sebelum ini, Kerana masalah ubah bentuk tegangan dan keriput, kadar kecacatan produk setinggi 14%, mengakibatkan kos pengeluaran yang tinggi. Setelah mengadopsi penyelesaian proses yang dicadangkan dalam makalah ini, Langkah pelaksanaan tertentu adalah seperti berikut:
- Naik taraf sistem kawalan ketegangan mesin komposit, mengamalkan kawalan gelung tertutup tiga peringkat, Tetapkan ketegangan yang berehat hingga 2.0n/m, ketegangan menyampaikan kepada 2.5n/m, dan kecerunan ketegangan berliku dari 2.8n/m hingga 2.0n/m;
- Mengubah sistem pemanasan roller tekanan, mengamalkan pemanasan induksi elektromagnetik, Kawal keseragaman suhu pada ± 1.5 ℃, Tetapkan tekanan roller tekanan ke 0.4mpa, dan ketepatan pampasan perbezaan tekanan kepada ± 0.03MPa;
- Menjalankan rawatan passivasi kromat pada foil aluminium 0.006mm, dan melakukan penyahairan yang dipanaskan (Suhu 45 ℃) dan rawatan corona pada substrat haiwan;
- Pilih pelekat poliuretana kelikatan rendah dengan jumlah salutan 4g/m².
Selepas pelaksanaan, Kadar kecacatan berkerut produk perusahaan menurun kepada 2.1%, Kadar ubah bentuk tegangan dikawal dalam 1.2%, dan kadar kelayakan penampilan meningkat kepada 97.5%. Kerugian sisa bulanan dikurangkan sebanyak kira -kira 300,000 Yuan, dan kecekapan pengeluaran meningkat oleh 15%, mencapai faedah ekonomi yang ketara.
5. Trend pembangunan proses
Dengan peningkatan keperluan kualiti produk yang berterusan dalam industri komposit yang fleksibel, Pembangunan teknologi komposit aluminium 0.006mm akan menunjukkan trend berikut:
5.1 Kawalan pintar
Memperkenalkan sistem pemeriksaan visual AI untuk mengenal pasti kecacatan tegangan dan kecacatan keriput kerajang aluminium, dan menyesuaikan parameter proses secara automatik seperti ketegangan, suhu, dan tekanan untuk merealisasikan pengeluaran pintar tertutup “Pemeriksaan-peraturan-feedback” dan seterusnya meningkatkan kestabilan proses.
5.2 Permohonan Bahan Baru
Mengembangkan kerajang aluminium 0.006mm dengan kekuatan tegangan yang tinggi (Mis., Menambah unsur aloi jejak seperti Mg dan Mn untuk meningkatkan kekuatan tegangan ke lebih daripada 180mpa) untuk mengurangkan risiko ketegangan dari sumber bahan; Pada masa yang sama, Kembangkan pelekat bebas pelarut untuk mengurangkan bahan yang tidak menentu semasa proses pengawetan pelekat, Elakkan gelembung interfacial, dan meningkatkan kualiti komposit.
5.3 Integrasi peralatan
Membangun “pretreatment-composite-inspection-winding” peralatan bersepadu untuk mengurangkan pautan perolehan aluminium semasa menyampaikan, meminimumkan kesan faktor luaran pada kerajang aluminium, dan seterusnya meningkatkan ketepatan komposit.
6. Kesimpulan
Masalah ubah bentuk tegangan dan keriput 0.006mm kerajang aluminium dalam proses komposit yang fleksibel berakar dalam ketidakcocokan antara sifat bahan ultra tipisnya, Parameter proses, dan ketepatan peralatan. Penyelesaian proses perindustrian matang semasa dapat menyelesaikan masalah tersebut melalui pendekatan teknikal seperti kawalan ketegangan gelung tiga peringkat tertutup, Pengoptimuman kolaboratif tekanan suhu, Penambahbaikan ketepatan peralatan, dan pretreatment bahan, meningkatkan kualiti dan kadar kelayakan produk komposit. Kedua -dua ujian makmal dan kes permohonan perusahaan menunjukkan bahawa proses yang dioptimumkan dapat mengurangkan kadar kecacatan berkerut kurang dari 3% dan mengawal kadar ubah bentuk tegangan dalam 1.5%, memenuhi keperluan pengeluaran industri. Pada masa akan datang, Dengan pembangunan teknologi pintar dan bahan baru, Proses komposit foil aluminium 0.006mm akan bergerak ke arah yang lebih cekap, stabil, dan arah mesra alam, Memberi sokongan untuk pembangunan berkualiti tinggi industri pembungkusan yang fleksibel.