Основы расчета процесса намотки пленки

При намотке пленки задают длину полотна или массу готового продукта. Если расчет рулона проводят по массе, то часто бывает необходимо исходя из диаметра рулона оценить толщину намотанной пленки. Масса пленки (в кг) может быть вычислена по формуле.

где D_p — диаметр рулона, дм; D_t — диаметр гильзы, дм; Ь — ширина валка, дм; р — плотность пленки, мг/м*.

Из формулы (2.265) следует, что.

Учитывая, что D_P=2S+ D_r (где S — толщина намотки материала), и проводя простые преобразования, получим:

Подставляя выражение (2.266) в (2.267), можно вычислить толщину намотки продукта (в дм):

Часто известной является масса пленки единичной площади / (в кг/м²). Такие данные могут заимствоваться, например, из нормативной документации. Тогда плотность намотанной пленки можно определять как р =//Н (где Я —толщина пленки в мм) и формула (2.268) преобразуется к виду.

где /— масса пленки единичной площади, кг/м².

Если пренебречь разнотолщинностью и некоторой неравномерностью намотки пленки, то отношение H/(nbJ) может быть принято постоянным. Введя коэффициент к = Hfljcbf) в уравнение.

(2.269), получим формулу для расчета толщины намотки:

Для современных высокопроизводительных агрегатов толщину намотанной в рулоны пленки удобно задавать в виде таблиц и графиков (номограмм).

Поясним описанную методику расчета примером. Пленка из ПЭ толщиной Я = 200мкм (0,2 мм) имеет ширину полотна b = 500 мм (5 дм). Плотность пленки ввиду определенного натяжения при намотке достаточно высока и составляет, например, р = 1500 кг/м³. Определение толщины намотки Sдля рулонов массой (7р = 40+ 120 кг при диаметре гильзы (втулки) G_r = 40 мм (0,4 дм) производят следующим образом.

Значения толщины намотанной пленки (5) удобно свести в таблицу после определения массы пленки единичной площади /=рЯ = 1,5 • 0,2 кг/м² и коэффициента к = H/(nbf) =0,4 244. Затем строят графическую зависимость S от (7_р, подобную показанной на рис. 2.102. Длина намотанной пленки L увеличивается практически линейно с возрастанием массы рулона (7_р. Поэтому на оси абсцисс может откладываться как масса <7_р, так и длина намотанной пленки L. При длине L (намотка без гильзы) справедливо следующее соотношение:

При 6 = 5 дм и /= 0,3 кг/м² получим, например, для G_p = 60 кг длину намотанного полотна L = 400 м, а для (7_р = 120 кг L = 800 м. По рис. 2.102 можно определить, что при Я=0,2 мм, 6 = 5 дм,.

/= 0,3 кг/м², р = 1,5 мг/м³ и Z)_r = 40 мм рулону с массой = 75 кг соответствует длина L = 500 мм и толщина намотки 5= 159,5 мм. Подставляя соответствующие значения в формулу (2.270), получим:

Рис. 2.102. Взаимосвязь толщины намотки пленки S', массы рукава (?р и длины пленки L.

Затем по формуле (2.271) определяем длину намотки:

Системы охлаждения рукавной пленки. Системы охлаждения экструзионных агрегатов для производства рукавных пленок должны обеспечивать:

• — заданную интенсивность охлаждения с целью получения качественного изделия при заданной производительности экструдера;
• — заданную структуру пленки;
• — равномерность охлаждения пленки по периметру и заданные допуски по толщине и ширине пленки.

Системы охлаждения рукавных пленок можно классифицировать по виду хладагента на воздушные, водяные и комбинированные (смешанные).

Наиболее широкое распространение получили системы воздушного охлаждения пленки (в линиях для производства пленки из ПЭНП шириной от 50 до 6000 мм в сложенном виде). Эти системы отличаются простотой и надежностью в работе. Охлаждение воздухом высоковязкого расплава полимера в так называемом «мягком» режиме способствует сглаживанию локальных утолщений в процессе формообразования.

Система охлаждения и формообразования рукавной пленки в потоке воздуха показана на рис. 2.103. Она состоит из вентилятора, нагнетающего воздух в охлаждающее кольцо 3, пленочного рукава 4, выходящего из формующей головки /, складывающих 5 и тянущих 6 устройств, которые замыкают систему формообразования рукавной пленки. Поток воздуха, захватываемый вентилятором из окружающей среды, подается в охлаждающее кольцо через трубопровод 2 и далее, равномерно распределяясь по кольцу J, выходит из щели кольца в направлении пленочного рукава 4. Воздух для раздува рукава до необходимых размеров подается через канал головки.

Рис. 2.103. Система охлаждения и формообразования рукавной пленки в потоке воздуха.

Охлажденный потоком воздуха пленочный рукав равномерно вытягивается по периметру тянущим устройством 6. Для перевода цилиндрической формы рукава в плоскую служит складывающее устройство 5, которое также оказывает определенное влияние на равномерность режима формования.

Основным элементом системы является охлаждающее кольцо 3. Оно состоит из камеры, образованной верхней 8 и нижней 9 губками кольца.

Следует отметить, что во многих конструкциях охлаждающих колец используется регулируемый угол наклона выходной щели кольца в пределах от 0 до 90°.

Величина этого угла определяет стабильность положения пленочного рукава, а также интенсивность охлаждения (в пределах до 10%).

При выборе размеров распределительной камеры и каналов кольца важно согласовать предельную скорость обдува пленки с гидравлическим сопротивлением кольца.

При использовании в процессе охлаждения и формообразования аэродинамического эффекта струи охлаждающее кольцо снабжают дополнительными элементами, позволяющими создавать в определенных местах пленочного рукава повышенные скорости потока воздуха. Именно за счет локального увеличения скорости потока воздуха в зазоре между элементами кольца и пленочным рукавом создается дополнительное разрежение (давление на рукав в этом месте становится меньше атмосферного), способствующее стабилизации положения рукава. С этой целью используют диафрагмы или сменные шайбы на охлаждающем кольце, различные многоступенчатые системы повышенной мощности для подачи струи воздуха по высоте зоны формообразования, насадки на кольце и т. п.

Для использования аэродинамического эффекта струи предусматривают коническую насадку 7, а для регулирования угла наклона выходной щели предназначена вставка (втулка) 10 (см. рис. 2.103). Поток воздуха, выходящий из щели кольца, попадает в камеру а, образованную пленочным рукавом 4 и насадкой 7. Камера а сужается в направлении движения воздуха. Ее размеры и форма определяются углом наклона выходной щели воздуха (т. е.

положением вставки 10) и высотой конической насадки 7. В узком зазоре выходной щели камеры а скорость потока воздуха возрастает, что способствует возникновению дополнительного стабилизирующего усилия в этом месте. Положение зазора определяется формой насадки 7, а также размерами и формой пленочного рукава 4. Размер рукава зависит от количества подаваемого внутрь рукава воздуха, а высота до зазора — от производительности экструдера. Стабилизация положения пленочного рукава за счет аэродинамического эффекта струи позволяет увеличить скорость обдува пленки воздухом в 2—2,5 раза. Эту систему используют как с аэродинамическим эффектом струи (например, для пленок толщиной 120 мкм из ПЭНП), так и без него. При отсутствии насадки 7для охлаждения необходимы большие количества воздуха (ширина щели кольца порядка 6—20 мм зависит от ширины пленки), а стабилизация положения рукава достигается механическими ограничителями. Более эффективны (скорость обдува пленки может быть повышена до 50 м/с и более) охлаждающие кольца, в которых аэродинамический эффект струи усиливают подачей дополнительного количества воздуха в определенном месте зоны формования.

Отличительная особенность современных систем охлаждения и формообразования в потоке воздуха — использование устройств внутреннего охлаждения.