Com s'especifica una planxa de calefacció per a una línia de relleu en calent-rotllet continu-a-enrotllable?

Una línia de relleu en calent de rotlle-a-convertiu contínuament una pel·lícula de polímer llisa i sense trets en una làmina micro-òptica de precisió, per exemple, una pel·lícula-que millora la brillantor per a una pantalla LCD, a velocitats de metres per minut. El nucli d'aquesta màquina és el tambor de relleu escalfat principal, un gran cilindre de terra de precisió-que estampa el disseny nanoscòpic al plàstic que flueix. Aquest tambor és bàsicament una placa calefactora corbada i giratòria i l'especificació és una classe magistral d'enginyeria tèrmica i mecànica d'alta-velocitat i ultra-uniforme.

Placa de calefacció giratòria com a màquina tèrmica precisa
L'especificació del relleu en calent amb un rotlle de platina escalfat per enrotllar en un procés de rodet-a-d'alta velocitat ha de cobrir tres dominis interdependents, a saber, la uniformitat tèrmica, la durabilitat de la superfície i la precisió mecànica. No és un bloc estàtic sinó un cilindre d'acer de gran diàmetre (normalment 300-600 mm de diàmetre i 1-2 m de llarg) que gira contínuament mantenint una temperatura exacta a la superfície. La pel·lícula de polímer es pressiona contra el tambor, s'estova i es fa càrrec del patró microscòpic imprès a la superfície del tambor. Qualsevol canvi de temperatura d'un costat a un altre o a través del perímetre produeix una profunditat de relleu irregular, un producte rebutjat i una velocitat de línia més baixa.

Especificació tèrmica: zones múltiples, super uniformitat
El gran tambor d'acer s'ha d'escalfar a l'interior per aconseguir ± 1 grau d'uniformitat en la temperatura de la superfície a tota l'amplada de funcionament i la circumferència del tambor. No podeu tenir aquesta quantitat d'uniformitat amb una sola font de calor incontrolada.
 

Hi ha dos tipus bàsics de calefacció, emprats sols o junts:

Zones d'escalfador de cartutxos incrustats: diversos escalfadors de cartutxos, cadascun accionat per separat, estan incrustats en forats axials perforats a prop de la superfície interior del tambor. El tambor es divideix en una pluralitat de zones de calefacció (per exemple, esquerra, centre, dreta o divisions més fines de 10-20 zones). Cada zona està equipada amb el seu propi sensor de temperatura (termoparell o RTD) i un controlador PID de bucle tancat. Aquest mètode permet que el perfil tèrmic s'ajusti amb precisió al llarg del tambor per compensar les pèrdues de calor als extrems del tambor.

Sistema de circulació d'oli calent. Un fluid de transferència de calor (oli) es fa circular per un canal helicoïdal o de múltiples-passes dins del tambor. L'oli s'escalfa externament i s'alimenta al tambor mitjançant una unió giratòria. Els sistemes d'oli calent tenen una uniformitat molt bona, ja que el fluid en moviment farà la mitjana de les regions calentes de manera natural. Però tenen un temps de reacció tèrmica més lent que els escalfadors de cartutxos elèctrics.

Per a les aplicacions més precises, s'utilitza un sistema híbrid. Els escalfadors de cartutxos permeten un control ràpid i localitzat mentre que el bucle de circulació d'oli proporciona estabilitat general de la temperatura. En qualsevol cas, l'expansió tèrmica del tambor (l'acer s'expandeix uns 11-13 μm/m· grau) s'ha de tenir en compte per al disseny del patró de relleu. Si el patró es talla en un tambor fred, alterarà el to quan s'arribi a la temperatura en funcionament. Així, el tambor es mecanitza a temperatura operativa o es corregeix el patró per a l'expansió tèrmica en el disseny computacional.

Especificacions de superfície: recobriment antiadherent de llarga durada
La superfície exterior del tambor de calefacció és l'eina de treball. S'ha de tallar amb un acabat mirall (Ra < 0,1 μm) i recobert amb una capa d'alliberament fina, dura i duradora. El recobriment ha de suportar l'abrasió constant de la pel·lícula de polímer en moviment, resistir qualsevol assalt químic per part dels additius de la pel·lícula i permetre l'alliberament senzill del plàstic en relleu sense que s'enganxi.

Els dos recobriments més sol·licitats són:

Diamond-Like Carbon (DLC) Un recobriment dur i amorf de carboni amb un gruix d'1 a 3 μm. DLC té una fricció molt baixa (coeficient de fricció<0.1), good wear resistance and great heat conductivity. It is perfect for high speed, high pressure embossing lines.

Nitrur de crom (CrN): recobriment ceràmic, dipositat per deposició física de vapor (PVD). CrN ofereix una gran duresa (fins a 2000 HV), una bona resistència a l'oxidació de fins a 700 graus i una superfície anti-adherent. En general, és més gruixut que el DLC (5-15 μm) i és adequat per a procediments d'addició de pel·lícules més agressius.

El recobriment s'ha d'aplicar de manera consistent al voltant de tot el cercle i la longitud del tambor. Qualsevol irregularitat en el gruix del recobriment o l'adherència provocarà un enganxament localitzat o un desgast precoç. L'especificació ha d'especificar el material de recobriment, la duresa mínima (p. ex. > 1500 HV), la tolerància del gruix (p. ex. ± 10%) i la tècnica de prova d'adhesió (p. ex. prova de rascades o prova de pelat de cinta).

Especificacions mecàniques: unió rotativa, equilibri i desnivell
Un tambor que gira a una velocitat tremenda. Centenars de revolucions per minut potser. Estar degudament equilibrat. Qualsevol desequilibri provoca vibracions que es transmeten a la pel·lícula en relleu generant una distorsió visible del patró (o xafardeig mecànic). L'especificació ha d'especificar un grau d'equilibri dinàmic, normalment G2,5 o superior a la norma ISO 1940-1.

La tolerància al desgast és igualment important. Per a un relleu micro-òptic d'alta precisió, la desviació total indicada (TIR) ​​de la superfície exterior del tambor en relació amb l'eix de rotació del tambor hauria de ser inferior a 5 μm. Això significa que l'espai entre el tambor i el corró de contrapressió és sempre consistent i, per tant, la profunditat del relleu és sempre la mateixa en tota l'amplada de la pel·lícula.

El gran tambor incandescent és una enclusa corba i giratòria, un corró perfectament calent i perfectament llis que estampa un milió de patrons minúsculs per minut. Però tota la perfecció tèrmica i mecànica no serveix de res si els escalfadors o sensors interns no es poden connectar correctament. La unió giratòria (o anomenada articulació giratòria) ha de:

Manejar circuits elèctrics d'alta temperatura (escalfadors de cartutxos) o oli calent a pressió (sistemes de circulació) sense fuites.

Funciona a totes les rpm, amb menys fricció i desgast.

Admet el control de l'escalfador de diverses -zones a través de nombrosos canals independents.

Inclou anells lliscants integrals per a senyals de termopar o RTD.

Es proporcionen contactes-platats o raspalls de metall líquid-per a bidons escalfats elèctricament en unions rotatives multi-per garantir una baixa resistència elèctrica i una llarga vida útil. Per als bidons escalfats amb oli, s'utilitza una unió rotativa de doble flux, amb segells mecànics (p. ex. carboni-grafit vs carbur), classificats per a la temperatura màxima de funcionament (normalment fins a 250 graus per als olis sintètics) i la pressió (10-20 bar).

Llista de comprovació d'especificacions completes de la placa de calefacció de rotlle-a-roll
Tot el document d'especificacions per a un tambor de relleu en calent inclou el següent:

Categoria Paràmetre SpecificationSpec / Valor típic
Forma Diàmetre × longitud 400 mm × 1500 mm (exemple) Gruix de la paret de la closca 25-50 mm (rigidesa estructural)
Temperatura de la superfície tèrmica Interval de 100-250 graus Uniformitat de la temperatura ±1 grau d'amplitud sencer Àrea de calefacció6–24 zones d'autogovern Mètode de calefacció Escalfadors de cartutxos o oli calent Sensors de temperatura Termoparells tipus K de superfície o RTD PT100 Acabat superficial (Ra)<0.1 μm (Mirror finish)Coating DLC or CrNCoating hardness >1500HV±10% Gruix del recobriment 2-10 μm
Grau de qualitat de l'equilibri mecànic dinàmic ISO 1940-1 G2.5 Total runout (TIR)<5 micronsMax. rotation speed 50-300 r/min (depends on procedure)
Unió rotativa Núm. de circuits elèctrics 6-24 (per a escalfadors de cartutxos) Classificació del circuit de 10 a 30 amperes Material del segell PTFE o grafit d'alta temperatura Taxa de fuites (oli)<1 drop per hour at rated pressure.
Conclusió: The Pinnacle of Platen Design
L'última paraula en l'enginyeria de planxes és l'especificació d'un tambor de relleu escalfat per a una màquina de relleu en calent-rotlle-per-enrotllar en calent. Es tracta d'un dispositiu tèrmic i mecànic rotatiu ràpid i ultra-que-produeix en massa els patrons invisibles de l'òptica moderna-des de pel·lícules que milloren la brillantor-per a pantalles fins a plaques guia-de llum per a la il·luminació de fons. Tots els paràmetres com ara ± 1 grau d'uniformitat tèrmica,<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.