A028-3D1L張力控制模式及其拓展

我們曾經(jīng)說過，3D1L張力控制模式是通澤無溶劑復(fù)合機(jī)的基礎(chǔ)架構(gòu)之一。它從第一批無溶劑復(fù)合機(jī)開始就被采用，一直沿用至今。

與其它所有卷筒料加工設(shè)備（如印刷機(jī)、涂布機(jī)、分切機(jī)等）一樣，張力控制系統(tǒng)是無溶劑復(fù)合機(jī)最基礎(chǔ)最常見的組成部分。但基礎(chǔ)并不意味著沒有技術(shù)含量，常見并不代表已經(jīng)被充分認(rèn)知。

一、3D1L張力控制模式的基本含義

3D1L張力控制模式是三段浮動輥式（dancing roller）加一段微位移式（load cell）張力組合控制方式的簡稱。其中D代表dancing roller（浮動輥），L代表load cell（微位移傳感器）。

3D1L張力控制模式實(shí)際上是一種整機(jī)張力組合模式，它是建立在分段獨(dú)立式張力控制（independently sectional tension controller）基礎(chǔ)上的。典型的3D1L張力控制模式如圖1所示。

圖1中，U1、U2和R分別表示第一放卷、第二放卷和收卷單元；

D1、D2 和D3分別表示第1、2和3號浮動輥，而L1表示微位移傳感器。

不難看出，無溶劑復(fù)合最簡單整機(jī)張力系統(tǒng)由四段組成：第一放卷、通道、第二放卷和收卷。第一放卷段指第一放卷軸與涂布副之間的區(qū)段；通道段指復(fù)合副和涂布副之間的區(qū)段；第二放卷段指第二放卷軸與復(fù)合副之間的區(qū)段；收卷段指收卷軸和復(fù)合副之間的區(qū)段。

在這里，涂布副指涂布鋼輥和涂布膠輥的組合，復(fù)合副指復(fù)合鋼輥、復(fù)合膠輥和背壓輥的組合。涂布副和復(fù)合副都屬于牽引副。

3D1L張力控制模式到推出現(xiàn)在已經(jīng)使用多年，各種機(jī)型速度不同，具體結(jié)構(gòu)和參數(shù)也不斷改進(jìn)，但基本型式并未改變，而且機(jī)速從10～650米/分都獲成功應(yīng)用和生產(chǎn)驗(yàn)證，因此它已經(jīng)成為無溶劑復(fù)合機(jī)基本機(jī)型張力系統(tǒng)的經(jīng)典模式。

二、3D1L張力控制模式為何成為經(jīng)典模式

3D1L模式之所以成為經(jīng)典模式，主要是由三個(gè)要素決定的：

• 軟包裝基材和復(fù)合結(jié)構(gòu)的要求；
• 無溶劑工藝的特點(diǎn)；
• 浮動輥和微位移張力控制方式的特點(diǎn)。

1. 軟包裝基材和復(fù)合結(jié)構(gòu)的要求

• 大多是輕薄的塑料薄膜，品種、寬度和厚度規(guī)格多，拉伸性PE常見，因此要求全寬張力范圍大、基材適應(yīng)性廣。
• 主基材大多為印刷膜，膜卷的偏心度、端面整齊度和松緊度相差較大，張力檢測單元的“吸震性”強(qiáng)，尤其是在第一放卷單元。
• 多層結(jié)構(gòu)、厚基材和鋁箔復(fù)合比例增加，要求盡量縮短走料路徑，減少膜料經(jīng)過導(dǎo)輥的彎曲度。

2. 無溶劑工藝的特點(diǎn)

• 無溶劑復(fù)合最大特點(diǎn)之一是初粘力低，要求復(fù)合到收卷段的復(fù)合膜受到的擾動和彎曲盡可能小，以最大限度地維持復(fù)合狀態(tài)（貼合狀態(tài)）。
• 由于初粘力低，對兩基材張力的匹配性也更高，特別是無溶劑復(fù)合速度高，對張力控制精度和穩(wěn)定性、和收卷一致性要求都更高。

3. 浮動輥和微位移張力控制方式的特點(diǎn)

• 浮動輥方式：可大范圍擺動（比如常用150-200mm），對偏心和松緊不一卷料、拉伸性基材、加減速料帶劇變、停機(jī)離壓式料帶長度突變都有良好的適應(yīng)性。
• 微位移方式：檢測精度和靈敏度高，特別適合拉伸性小、走料路徑改變小的基材，對鋁箔、紙張、片材、二次或三次復(fù)合優(yōu)勢明顯。

三、基于3D1L張力模式的拓?fù)渥儞Q

根據(jù)基材類型、復(fù)合結(jié)構(gòu)、工藝流程的變化，3D1L張力控制模式還有不同的拓?fù)渥儞Q，幾乎不受限制。

下面介紹三個(gè)最常見的軟包裝張力系統(tǒng)布局圖，分別是鋁箔復(fù)合（圖3）、陰陽膜復(fù)合（圖4）和三拼復(fù)合（圖5）。

圖3是鋁箔復(fù)合機(jī)布局圖，與圖1相比，增加了鋁箔專用放卷單元U3，采用短路徑走料，并采用了微位移（如L2）張力控制方式。

圖4是雙軸雙浮輥陰陽膜復(fù)合機(jī)布局圖，附加薄膜放卷單元U3，其走料路徑也采用了浮動輥張力控制方式，即U2和U3兩個(gè)放卷單元均采用浮動輥方式，構(gòu)成了所謂“雙軸雙浮輥”結(jié)構(gòu)。

圖5是高精度高速三拼復(fù)合機(jī)布局圖，附加紙張放卷單元U3和U4，其走料路徑均采用微位移方式。

圖3、圖4和圖5所示系統(tǒng)均來自通澤實(shí)際產(chǎn)品，均得到了實(shí)際生產(chǎn)驗(yàn)證，并投入了批量生產(chǎn)。當(dāng)然，這幾個(gè)布局方案均為通澤專利技術(shù)。

其它各種不同用途的復(fù)合機(jī)，包括三層復(fù)合機(jī)、四層復(fù)合機(jī)、雙工位復(fù)合機(jī)、非薄膜類基材復(fù)合機(jī)（如紙塑復(fù)合、片材復(fù)合、織物復(fù)合）等均可在此基礎(chǔ)上調(diào)整或擴(kuò)展應(yīng)用，理論上不受限制。

順便提示一點(diǎn)：整機(jī)張力模式及其組合方式遠(yuǎn)比各段張力結(jié)構(gòu)或精度更為重要。

整機(jī)張力布局決定了各基材從放卷到收卷的走料順暢性和張力匹配性，各段張力具體結(jié)構(gòu)參數(shù)或精度只要在整機(jī)布局合理的條件下才有實(shí)際意義。簡言之，一個(gè)是整體，一個(gè)是局部，兩者關(guān)系不能顛倒。

（供稿 左光申）