필름 가공 산업에서는 트랙션 회전 메커니즘이-로터리 필름 기계에서 운반균일한 필름 연신을 보장하는 핵심 부품입니다. 역학, 재료과학, 열역학 등을 결합한 디자인으로, 다차원 공동 제어를 통해 필름의 세로 방향과 가로 방향 균일한 변형을 정확하게 제어하는 것을 실현합니다. 본 논문에서는 균일한 연신 방법을 구조 구성, 동작 제어, 온도 제어 및 장력 조절이라는 네 가지 주요 차원에서 체계적으로 분석합니다.
1. 구조적 구성: 다중-롤러 조정 기계식 변속기 시스템
견인 회전 메커니즘의 핵심은 예열 롤, 스트레칭 롤, 냉각 롤 및 평탄화 롤을 포함한 여러 세트의 회전 롤로 구성됩니다. 이 롤러는 다양한 직경, 속도 일치 및 공간 레이아웃을 통해 정밀한 기계적 변속기 제어를 달성합니다. 그만큼-로터리 필름 기계에서 운반이 다중 롤러 시스템을 사용하여 필름 폭 전체에 걸쳐 균일한 장력 분포를 유지합니다.
1.1 단계적 스트레칭 롤 시스템
일반적인 구성은 ``소경-대경" 회전 롤 쌍을 사용합니다. 예를 들어 첫 번째 단계 연신 롤러의 직경은 80~120mm이고 두 번째 단계 연신 롤러의 직경은 150~200mm입니다. 필름이 서로 다른 직경의 롤 시스템을 통과할 때 선형 속도 차이에 의해 세로 방향 연신력이 발생합니다. 첫 번째 단계가 50m/min으로 굴러가면 두 번째 단계는 80m/min으로 굴러갑니다. 최대 1.6배의 종방향 연신 비율로 이 계층적 설계는 단일 인장 단계에서 응력 집중을 방지하고 균일한 변형 구배를 보장합니다.
1.2 3차원-공간 레이아웃
롤러 시스템은 "Z" 또는 "S" 패턴으로 엇갈리게 배열되어 있으며 인접한 롤러 사이의 높이 차이는 50 – 100mm로 유지됩니다. 이 레이아웃은 필름 이동을 위한 물결 모양 경로를 생성하여 연신 경로의 길이를 확장합니다. 예를 들어, 3개-층 공압출 LDPE 필름을 생산할 때 물결 모양 경로를 사용하면 필름이 0.8초 만에 세로 방향으로 늘어나 변형 시간이 30% 단축됩니다. 선형 레이아웃에 비해 국지적 과열 위험을 최소화합니다.
1.3 평탄화롤의 특화된 설계
터미널 스테이지에는 편향이 2~5mm이고 실리콘 고무로 코팅된 곡선형 샤프트가 있는 활 모양의 평탄화 롤이 장착되어 있습니다. 필름이 15도 경사각으로 롤 표면에 닿으면 나선형 스프링 시트가 0.5~1.2N/cm의 측면 성분력을 생성하여 가장자리 말림을 효과적으로 제거합니다. 실험 데이터에 따르면 활- 모양의 필름 평탄화 롤은 92% 증가할 수 있고 가장자리 손실은 3% 미만으로 줄일 수 있습니다.
2. 모션 제어: 동기화된 속도 비율의 동적 조절 시스템
멀티롤 시스템의 라인 속도의 동적 일치는 서보 모터와 주파수 변환기 간의 조화로운 제어를 통해 달성됩니다. 핵심 기술은 다음과 같습니다.
2.1 폐쇄형-인출 비율의 루프 제어
레이저 속도 센서는 필름의 선형 속도를 지속적으로 모니터링하고{0}}PLC 제어 시스템에 실시간 피드백을 제공합니다. 속도 변동이 ± 0.5%를 초과하면 구동 모터의 주파수가 자동으로 조정됩니다. 예를 들어, PID 알고리즘 PID 알고리즘은 20-μm 두께의 BOPP 필름 생산에 대해 인장비를 5.2 ± 0.1로 유지하여 세로 방향 인장 강도의 표준 편차를 0.8MPa 이하로 보장합니다.
2.2 차속 연신 기술
횡방향 신장은 최종 가이드 레일과 고정 장치의 차이에 의해 달성됩니다. Fixture 사이의 간격이 100mm에서 400mm로 넓어지면 가이드 폭도 동시에 좁아져 횡방향 연신율이 4배가 됩니다. Montedison(이탈리아)에서 개발한 스프링-연결형 치구는 스프링 장력 0.3~0.5N/mm, 가로 두께 변화 + -± 1.5%로 클램핑 안정성을 유지합니다.
2.3 회전 진동 메커니즘
일부 고급{0}}모델은 필름을 늘릴 때 힘의 방향을 바꾸는 360도- 회전식 분해 장치를 사용합니다. 바이엘의 특허 기술은 분당 60회 회전으로 특히 광학 등급 필름의 경우 멤브레인 내 응력 분포의 균일성을 40%까지 향상시킬 수 있음을 보여줍니다. 현대의-로터리 필름 기계에서 운반디자인에는 필름 품질을 향상시키기 위해 회전 진동 기능이 점점 더 많이 통합되고 있습니다.
3. 온도 관리: 변형 제어 기능을 갖춘 경사 가열 시스템
온도 균일성은 필름의 결정화도와 연신 성능에 직접적인 영향을 미칩니다. 트랙션 회전 메커니즘은 3단계 온도 필드 제어 시스템을 통해 정확한 열 관리를 달성합니다.-
3.1 예열부의 적외선 가열
파장이 2~10미크론이고 전력 밀도가 80~120W/cm2인 단파 적외선 히터가 사용되었습니다. 반사 패널은 열 반사 효율을 95%까지 높이고 필름 표면 온도를 0.5초 만에 120~140도까지 높입니다. 실험에 따르면 이 가열 방법은 예열 부분의 두께 변화를 ±0.8 마이크론으로 줄이는 것으로 나타났습니다.
3.2 열 3.2 확장부의 열기 순환
스트레칭 롤러 주위에는 지그재그 모양의 열풍 덕트가 - 배열되어 있으며 열풍 파이프의 출구는 필름의 이동 방향과 어느 정도 일치합니다. 0.8 -1.2m/s의 풍속을 제어하여 0.5~1.0mm 두께의 열 경계층을 형성할 수 있습니다. Toray(일본)의 테스트 데이터에 따르면 이 설계는 연신 시 멤브레인 온도의 표준 편차를 1.5도 이하로 유지함으로써 국부적 과열로 인한 결정 결함을 효과적으로 방지하는 것으로 나타났습니다.
3.3 냉각 부분의 형상을 안정화하기 위한 급속 냉각
수크롬도금 냉각롤러를 15℃로 순환시키면 필름의 표면온도를 0.3초 만에 60도 이하로 낮출 수 있다. 냉각롤러는 견인속도(1:1.02)보다 약간 빠르므로 필름이 수축하면서 주름이 생기는 것을 방지할 수 있다. Brückner(독일)의 사례 연구는 이러한 급속 냉각 기술이 열 수축을 0.3% 미만으로 줄이는 것을 보여줍니다.
4. 장력 조절: 동적 보상을 갖춘 안정적인 제어 시스템
장력 변동은 필름 장력이 고르지 않게 되는 주요 원인입니다. 트랙션 회전 메커니즘은 다단계 장력 조절을 통해 동적 평형을 달성합니다.
4.1 자분 브레이크를 통한 1차 조절
풀림 장치에는 자분 브레이크가 장착되어 전류를 조절하여 브레이크 토크를 제어합니다. 필름 장력이 설정 값을 초과하면 시스템이 자동으로 브레이크 전류를 줄여 장력 변동을 ±0.2N/m로 제한합니다. 효성(한국)의 적용 사례에서는 이 기술이 필름 파단 연신율의 표준 편차를 3.2%까지 줄일 수 있음을 보여줍니다.
4.2 초음파 장력 센서의 실시간-모니터링
스트레치에 설치된 초음파 장력 센서는 초당 1,000회의 샘플링 빈도로 작동합니다. 갑작스러운 장력 변화가 감지되면 시스템은 20밀리초 안에 구동 모터의 속도를 조정합니다. 예를 들어 장력이 0.5N/m 증가하면 PLC는 서보 모터 속도를 0.3% 감소시켜 안정된 장력을 회복합니다.
4.3 제전장치를 통한 보조제어
냉각 섹션에는 ±7kV의 양면 정전기 제거 장치가 장착되어 필름 표면의 전하를 중성화하고 정전압을 ±5kV에서 ±0.5kV로 감소시켰습니다. 3M(미국)의 테스트에 따르면 정전기 제거로 인해 권선 깔끔함이 85% 향상되고 정전기 접착으로 인한 장력 이질성이 감소하는 것으로 나타났습니다.
V. 응용 사례: 이축 배향 BOPET 필름
한 회사는 개선된 트랙션 회전 메커니즘을 활용하여 12μm BOPET 필름을 생산하고 다음과 같이 주요 매개변수를 제어했습니다.
종방향 연신: 예열 시 130도, 연신 시 145도, 인장비 3.8배.
가로 방향 신장: 125도 예열-, 140도 인장, 4.2x 인장비
장력 제어: 릴리스 N/m, 스트레치 섹션 장력 N/m, 코일 장력 22N/m.
생산 데이터에 따르면 표준 편차 세로 인장 강도는 1.2MPa에서 0.7MPa로 감소하고 측면 두께의 변화는 3.2μm에서 1.8μm로 감소했으며 제품 적격률은 98.5%로 증가했습니다. 이 예는 랜딩 기어 회전 메커니즘에서 다차원 제어 시스템의 효율성을 검증합니다. 그만큼-로터리 필름 기계에서 운반이 경우에 사용된 것은 균일한 이축 배향을 달성하는 데 탁월한 성능을 보여주었습니다.
결론
구조적 최적화, 모션 제어, 온도 제어, 장력 조절을 통해 균일한 인장 필름 기술 시스템을 구축합니다. 다음과 같이-로터리 필름 기계에서 운반계속 발전하고 있으므로 향후 반복은 높은 정확도, 효율성 및 지능을 지향하는 방향으로 발전하여 고급 필름 제조를 위한 핵심 기술 지원을 제공할 것입니다.{0}}
