A pergunta parece simples, mas a resposta depende da física, sobre a qual a maioria das pessoas que compra jornais nunca fala. UMMáquina formadora de bastão de papel tipo retotem a mesma ideia básica da máquina de moldagem de barras de papel curvas. Todos eles usam fita adesiva em espiral e cola para ficarem juntos sob tensão. Então eles cortaram longo. Mas a forma do caminho de formação muda quase todos os detalhes mensuráveis da produção. Isso inclui a propagação da tensão da bobina, a uniformidade da espessura da parede, o acesso ao mandril e a velocidade linear máxima que a máquina pode manter antes que o tubo de papel perca sua resistência de forma.
Aqui está uma olhada no que cada configuração realmente faz com o papel, onde funciona melhor e quais tarefas obrigam você a escolher um tipo, e não apenas um.
O que "reto" e "curvado" realmente descrevem
Na fabricação de varetas de papel, o nome refere-se à posição assentada da vareta de moldagem em relação ao caminho de alimentação da tira de papel.
Em uma máquina de esteira, a haste de alimentação é reta ou quase reta. Numa das pontas da fita havia um rolo. Ele envolve a haste em forma de espiral sob tensão controlada. O tubo moldado sai na mesma linha reta na extremidade. Toda a área de formação - da fita ao corte - segue uma linha reta.
Em uma máquina de caminho curvo (tipo guia-curva ou angular), a faixa de alimentação e o eixo da haste estão em um ângulo fixo. Geralmente é de 30 a 60 graus. Portanto, a fita precisa mudar de direção à medida que se aproxima do ponto de ondulação. O tubo formado é enrolado em ângulo com a alimentação.
A diferença de forma parece pequena. Mas também tem um grande impacto.
Tensão sinuosa: onde a física diverge
A tensão do enrolamento é o problema mais importante na formação de tubos de papel em espiral. Se a tensão for muito baixa, o tubo entrará em colapso. Se for muito alto, as camadas internas do papel rasgam e se sobrepõem. Um pirulito ou haste de canudo, geralmente de 4 a 8 mm de diâmetro, tem uma faixa de tensão alvo de cerca de 2 a 8 N para fita de papel de 60 cerca de 2 a 8 N. gsm. A ISO 9073-3:2020 fornece o método de esticar as fitas de papel nesta faixa de espessura.
Em uma configuração-em linha reta, a fita viaja em linha reta até o ponto de enrolamento. Mudanças de tensão-do peso da bobina até a espessura da fita ou a oscilação de torque do motor-vão direto para o ponto de enrolamento, sem nenhuma mudança de forma entre eles. A conexão entre a tensão do freio no rolo de liberação e a tensão na haste é quase linear e fácil de prever. Essa previsibilidade permite que uma máquina formadora de bastão de papel do tipo reto opere a velocidades de linha constantes de 150–400 m/min sem oscilação de tensão constante. Mas é preciso ajustar os direitos de liberação do freio (Soroka, 2009).
Em uma dobradeira, a fita deve ser dobrada ao redor da seção do trilho-guia antes de atingir a haste. Isso aumenta o efeito de fricção-do cabrestante. A tensão no ponto de enrolamento é igual a e ^ (mu) da tensão de alimentação. Aqui, o múon é o número de pontos de atrito na superfície do trilho-guia, o ângulo do raio (equação do cabrestante de Eytelwein, citada em Hamrock, Schmid & Jacobson, 2004). A tensão dos 45?? o trilho-guia é cerca de 1,11 vezes maior no múon=0.15 (trilho-guia revestido versus papel de 70 g/m²). Este efeito é pequeno quando a máquina está estável, mas torna-se maior quando acelera e desacelera. É quando a inércia altera o múon verdadeiro por um curto período de tempo. Esse tipo de falha quase nunca ocorre na produção-em linha reta quando todas as outras configurações são iguais.
Geometria do mandril e uniformidade da espessura da parede-
A haste determina o tamanho do furo interno do bastão acabado. Em uma máquina de esteira, a haste é uma haste longa e estática de aço (ou um tubo oco para resfriar água em uma linha rápida). Ele percorre toda a área de enrolamento e geralmente de 600 a 1.200 mm. O papel se forma e cai da extremidade livre da haste.
Como a haste é reta e o caminho do enrolamento é uma linha reta, o ângulo de inclinação da hélice-o ângulo no qual a fita envolve a haste-permanece o mesmo em todo o comprimento de formação. Um passo constante significa uma largura de sobreposição de camada constante. Isto proporciona uma espessura de parede estável. A medição TAPPI T411 da espessura do tubo acabado na produção-em linha reta geralmente mostra uma variação inferior a 3% no comprimento do tubo.
Na dobradeira, a mudança de direção do trilho-guia torna o ângulo de aproximação da camada externa um pouco mais irregular do que o da camada interna. Essa irregularidade é mínima-geralmente há uma diferença de 1-3 graus no ângulo real de enrolamento entre as bordas proximal e distal da fita, mas faz uma diferença notável na largura de sobreposição ao redor do círculo do tubo. Para palitos de pirulito ou hastes de cotonete, a circularidade da seção transversal é importante (o pirulito deve ser adequado para moldes ou cabeças de cotonete), assim como a variação na espessura da circunferência da parede. Para canudos de papel escondidos dentro do produto, não importa.
Acesso ao mandril e tempo de troca
Qualquer máquina de moldagem operando com diâmetros de bastão diferentes precisará substituir a haste. Essa é a grande vantagem de as retas serem definidas no mundo real.
Em uma máquina linear, você puxa a haste diretamente de uma extremidade da área de enrolamento. O trabalho não exige uma pausa na orientação. Ele não precisa ser re-enfiado em trilhos-guia dobrados, nem precisa ser re-angulado. Um trabalhador treinado muda um poste em linha reta em 8–15 minutos. TAPPI T556 fornece um número geral de tempo de instalação para máquinas de tubos, mas o tempo real varia de acordo com o tipo de máquina.
Em uma dobradeira, a haste é fixada em um ângulo distinto em relação à quantidade de alimentação. Para removê-lo, primeiro você deve limpar o conjunto da guia. Para colocá-lo de volta, você deve redefinir o ângulo em que a haste guia se dobra para corresponder ao novo diâmetro da haste. Isso ocorre porque a forma ideal de curvatura varia com o diâmetro do tubo. O tempo de troca para o dobrador é de 20 a 45 minutos para o jornaleiro. O tempo de inatividade extra de 15 a 30 minutos por turno é adicionado em locais de produção onde o diâmetro muda diariamente, como pedidos mistos para caules de 6 mm a 12 mm de diâmetro.
Velocidade e capacidade de saída
Máquinas de moldagem de barras de papel retas com cabeça de bobina única geralmente operam em tubos de moldagem de 150–400 m/min. Isto permite o corte de cerca de 2.500 a 8.000 palitos acabados com um comprimento de 60 mm por minuto. Modelos rápidos e volumosos com duas ou quatro hastes paralelas em uma estrutura podem exceder 15.000 peças por minuto.
As máquinas de dobrar, devido ao limite de tensão do guincho como discutimos anteriormente, são geralmente classificadas em 80–250 m/min. O problema de tensão em alta velocidade determina seu limite real. Essa diferença de velocidade é um fator comercial essencial para um grande número de produções básicas de canudos-como trabalhos de catering que encomendam dezenas de milhões de canudos.
Para trabalhos com paredes-espessas (3 a 5 camadas são necessárias para espessuras de parede superiores a 0,6 mm), o benefício de velocidade da instalação direta é muito menor. Mais estações de alimentação de papel são necessárias para o enrolamento multi-camadas. Em um alisador, cada novo pedaço de fita requer uma área de moldagem maior. Isso torna a máquina maior. Em uma dobradeira, formas menores têm maior probabilidade de se adaptar a maiores ângulos de entrada em espaços menores. Para tubos de papel industrial de paredes-espessas-em vez de bastões-enrolar o caminho de enrolamento geralmente é a opção preferida. Isto ocorre porque as limitações espaciais são mais importantes que os requisitos de velocidade (Twede & Selke, 2005).
Mecanismo-de corte e qualidade-da face final
Ambos os tipos de máquina usam um dos dois métodos de truncamento. Uma delas é uma lâmina de disco giratório usada para cortar tubos em movimento. A outra é uma ferramenta de esteira, que segue o comprimento de um tubo durante o corte. A qualidade da extremidade-do quadrado do corte e se há algum rasgo-depende muito da nitidez da lâmina e da taxa de velocidade. Não importa se o caminho é reto ou curvo.
Essa é a verdadeira diferença. A unidade truncada está localizada no final do caminho do tubo em um diafragma. Isto facilita a adição de uma segunda estação de corte para que ambos os comprimentos fiquem ao mesmo tempo. No dobrador, o tubo sai inclinado. Portanto, para adicionar uma segunda estação de corte à linha, é necessário adicionar uma seção reta do tubo entre o enrolamento e o corte.
Para trabalhos que exigem inversões ou diagonais precisas-como bicos médicos, hastes de cotonetes e agitadores de café-você pode adicionar uma estação de chanframento secundária na extremidade de ambos os dispositivos. Nesta etapa, nenhum dos tipos tem benefícios baseados-na forma.
Correspondência de aplicativos: qual formato pertence a onde
O tipo certo de máquina depende do que você precisa fazer, não de preferências gerais.
Os trens retos são a escolha normal para:
- Canudos de papel (4–12 mm de diâmetro, porção grande)
- Pirulitos e barras de chocolate (3–6 mm, tamanho errado, devem estar em conformidade com o molde)
- Eixo do cotonete (2,5–3,5 mm, a redondeza é importante para instalar a cabeça do cotonete)
- Aplicadores médicos (formato de limpeza simples com barra reta e removível facilita a produção em salas limpas)
Máquinas de-caminhos dobrados são melhores para:
- Tubos-de papel de parede grossos quando o espaço é apertado
- Produção de baixo a médio volume com poucas alterações de diâmetro
- Trabalhos onde um ângulo de saída de tubo flexível facilita a conexão a uma linha de produção maior
Trabalhos de-tamanho médio-como 100 milhões a 300 milhões de canudos de 6 a 8 milímetros por ano-não fazem diferença. Para estes, qualquer tipo serve. As próximas escolhas são até que ponto os trabalhadores conhecem a máquina, se as peças estão prontamente disponíveis e quanto custa a máquina.
Uma nota sobre aplicação de adesivo
Ambos os modelos usam dextrina à base de água ou cola PVA em áreas onde a fita se sobrepõe. O sistema de cola não depende do formato do cacho, mas o tempo de secagem da cola depende do formato do cacho. A 350 mph, o tubo de moldagem sai da área de enrolamento em cerca de 0,1 a 0,2 segundos. Se a cola não estiver firme o suficiente para impedir que o tubo se abra naquele ponto, o tubo quebrará na serra. Você pode resolver esse problema controlando a espessura da cola (geralmente 2.000 a 20 mps, ISO 2555 graus C) e a temperatura da linha. Em máquinas curvas de baixa-velocidade, quanto mais tempo o tubo permanecer na haste, maior será o tempo de secagem da cola. Este é um benefício real para a secagem lenta da cola em ambientes frios.
Resumo
A escolha de uma máquina de moldagem de palitos-de passagem direta e de uma máquina de moldagem de bastões de papel dobrado nem sempre é a melhor. Uma máquina formadora de bastão de papel tipo reto tem maior rendimento, espessura de parede mais uniforme, velocidade de mudança de haste mais rápida e tensão de enrolamento mais estável em toda a faixa de velocidade. Esses benefícios são fundamentais para a-produção em massa de canudos e barras de chocolate. O caminho curvo é definido para fornecer um tamanho menor e um pico de tensão mais baixo na bota. Eles são importantes para tubos-de paredes espessas, fluxo-de baixo volume e layouts compactos de produção.
Para qualquer operação de contato com alimentos que exija erros de diâmetro reduzidos e alto rendimento, a passagem direta-é o padrão de engenharia. Para todo o resto, a forma do edifício pode ser a palavra final.
Referências
- ISO 9073-3:2020.Têxteis - Métodos de teste para não-tecidos - Parte 3: Determinação da resistência à tração e alongamento. ISO.
- TAPPI T411 om-15.Espessura (calibre) de papel, papelão e cartão combinado. TAPPI.
- TAPPI T556 pm-12.Procedimentos para determinar a adequação do equipamento de fabricação de papel para diferentes tipos de papel. TAPPI.
- ISO 2555:2018.Plásticos - Resinas no estado líquido ou como emulsões ou dispersões - Determinação da viscosidade aparente pelo método Brookfield Test. ISO.
- Hamrock, BJ, Schmid, SR e Jacobson, BO (2004).Fundamentos da lubrificação por filme fluido(2ª ed.). Marcel Dekker. (Equação do cabrestante, Capítulo 12.)
- Soroka, W. (2009).Fundamentos da Tecnologia de Embalagem(4ª ed.). Instituto de Profissionais de Embalagem.
- Twede, D. e Selke, S. (2005).Caixas, engradados e papelão ondulado: Manual de tecnologia de embalagens de papel e madeira. Publicações DEStech.
- Paine, FA (1991).O Manual do Usuário de Embalagem. Acadêmico Blackie.
- Hanlon, JF, Kelsey, RJ e Forcínio, HE (1998).Manual de Engenharia de Pacotes(3ª ed.). Imprensa CRC.
- Robertson, GL (2013).Embalagem de Alimentos: Princípios e Práticas(3ª ed.). Imprensa CRC.
- ISO 534:2011.Papel e cartão - Determinação de espessura, densidade e volume específico. ISO.
- ASTM D2290-19.Método de teste padrão para resistência à tração aparente do aro de plástico ou tubo de plástico reforçado pelo método de disco dividido. (Referenciado para metodologia-de tensão circular aplicável a testes estruturais de tubos de papel.) ASTM International.