劉斌武 張巍

在軟包裝印刷生產(chǎn)線上，一些料膜因具有某些固有屬性或難以消除的缺陷，容易導(dǎo)致其在走料過程中產(chǎn)生打皺問題，進(jìn)而產(chǎn)生不良品，造成原料大量浪費(fèi)。對此，機(jī)械設(shè)計者通常在軟包裝印刷設(shè)備的某些部位設(shè)計一定形式和數(shù)量的展平輥，使走料打皺問題得到明顯改觀或徹底解決。然而，機(jī)械設(shè)計者在解決走料打皺問題過程中走了不少彎路，原因就在于他們既不清楚導(dǎo)致走料打皺的具體原因，又對如何進(jìn)行正確設(shè)計與選用展平輥不甚了解。下面，筆者具體介紹幾類常見展平輥的作用原理、設(shè)計及使用方法，希望能夠幫助機(jī)械設(shè)計者解開疑惑。

弧輥

1.弧輥的作用原理

弧輥屬于柔性輥，轉(zhuǎn)動時其表面會呈現(xiàn)“拉伸→壓縮→拉伸”的周期性變化。在走料過程中，料膜在弧輥的凸面運(yùn)行，在摩擦力的作用下得以展平。料膜的走料方向如圖1所示，以料膜左側(cè)的M點(diǎn)為例，當(dāng)M點(diǎn)處于弧線的下凹側(cè)時，弧輥表面與走料中心的距離為S，隨著弧輥的轉(zhuǎn)動，當(dāng)M點(diǎn)轉(zhuǎn)到弧線的上凹側(cè)時，與走料中心的距離為S1，可見，料膜左右兩側(cè)的點(diǎn)在弧輥轉(zhuǎn)動時會分別向兩側(cè)產(chǎn)生位移差S1-S，這也是料膜在走料過程中被展平的關(guān)鍵所在。反之，若料膜在弧輥的凹面運(yùn)行，在走料過程中就會居中，由此產(chǎn)生走料打皺問題。

2.弧輥的設(shè)計及使用方法

由弧輥的作用原理可充分說明其使用時具有方向性方面的要求，即弧輥上的料膜，從開始接觸到脫離必須處于弧輥的拉伸表面段，料膜的走料方向應(yīng)與弧輥弓型凸出方向基本一致，并要有一個較小的夾角α（α<30°）；料膜在弧輥上的包角β一般<45°，若包角過大，就會導(dǎo)致料膜不能完全與弧輥接觸，從而造成中間緊兩邊松的現(xiàn)象，起不到展平的作用；弧輥的方向和弧度應(yīng)能夠調(diào)整，以適應(yīng)不同規(guī)格、不同屬性的料膜使用；弧輥適用于一定彈性變形情況下恢復(fù)性能較好的料膜，如PE、PET、BOPP、PVDC、PVC、PA等。

八字輥

1.八字輥的作用原理

八字輥的輥面兩側(cè)對稱分布有螺旋頭數(shù)為單頭或多頭、有一定截面形狀的溝槽，如圖2所示。八字輥表面溝槽的加工方式有車削和銑削兩種，加工時應(yīng)根據(jù)溝槽的參數(shù)及車床和銑床的加工范圍來確定選擇哪種方式。八字輥的作用原理有兩個：一是八字輥表面溝槽對料膜的橫向縮變有釋放作用；二是當(dāng)料膜與八字輥按圖2所示的關(guān)系運(yùn)轉(zhuǎn)時，溝槽的A邊會對料膜產(chǎn)生作用力F，作用力F對稱分布于八字輥的兩側(cè)，其分力F1作用于料膜，起到向兩側(cè)拉伸的作用，使料膜得以展平，且螺旋升角越小，分力F1越大。

2.八字輥的設(shè)計及使用方法

八字輥有4個主參數(shù)：輥直徑，溝槽的螺旋頭數(shù)n，螺距t，溝槽截面形狀及大小。主參數(shù)的設(shè)置應(yīng)根據(jù)料膜的屬性和使用場合來確定，如PE料膜的彈性恢復(fù)性較好，可選用單頭、小螺距、深圓弧溝槽形式的八字輥，若采用衛(wèi)星式輪轉(zhuǎn)凹印機(jī)，其放卷部位八字輥的主參數(shù)可設(shè)置為：n=1，t=10mm，深圓弧形式。裝飾紙經(jīng)壓印后容易使紙張纖維見水膨脹，因此其進(jìn)入烘箱前所用到的八字輥應(yīng)設(shè)計成單頭（n=1）、小螺距（t=15mm）、淺圓弧溝槽形式，因為溝槽過密、過深會使紙張纖維發(fā)生拉裂性破壞，易產(chǎn)生不良品；當(dāng)位于設(shè)備的其他部位時，若紙張的耐拉強(qiáng)度增強(qiáng)，則要布置多頭、大螺距、較深圓弧溝槽形式的八字輥，如收卷前為消除前段走料造成的軟皺，八字輥的主參數(shù)可設(shè)置為：n=3～4，t=25mm，較深圓弧溝槽形式。

鋁箔受到拉伸作用易發(fā)生塑性變形，且不易恢復(fù)，所以在鋁箔的印刷過程中不能使用八字輥，而鋁箔與BOPP、紙張等的復(fù)合材料在印刷過程則可使用八字輥。

需要特別注意的是，八字輥的安裝方向必須正確，其溝槽的寬度不應(yīng)太窄，適宜寬度為4～7mm。若無法保證這些要求，就會影響八字輥的展平作用，有時甚至還會起到反作用。

另外，強(qiáng)度不足的八字輥不能使用，在走料過程中，此類八字輥在料膜的作用下會發(fā)生彎曲變形，這就相當(dāng)于料膜在弧輥的凹面運(yùn)行，由弧輥的作用原理可知，使用此類八字輥會產(chǎn)生走料打皺問題。

惰性輥

在實(shí)際生產(chǎn)中，操作人員也常用到一種不轉(zhuǎn)動或轉(zhuǎn)速比料膜走料速度相對較慢的展平輥，這種輥叫做惰性輥。惰性輥可將料膜的軟皺“抹平”，起到展平作用。惰性輥有圓柱形和弓形兩種，其中，弓形惰性輥的彎曲度約為5～15mm。

采用直接固定或使用制動器對惰性輥進(jìn)行調(diào)速以實(shí)現(xiàn)其安裝，需要注意的是，惰性輥速度的調(diào)節(jié)及料膜包角的確定應(yīng)以不破壞正常的走料張力為前提。

中凹輥

中凹輥可看作是一個中小雙錐面輥，其使具有一定張力的料膜在走料過程始終有向小錐面輥的大端纏繞的趨勢，由此將料膜展平，這也正是當(dāng)中凹輥、錐型輥平行度較差時，容易使料膜打皺的原因所在。另外，基于弧輥的作用原理，在設(shè)計中凹輥時，須保證其具有足夠的強(qiáng)度。

要想正確設(shè)計展平輥，除了必須了解料膜的屬性、生產(chǎn)工藝特點(diǎn)及品質(zhì)要求以外，還要對設(shè)計的展平輥進(jìn)行必要的試驗，并對其性能和價格進(jìn)行分析，以確保展平輥的性價比與實(shí)用性。