Aplicação do rolo de escova de nylon e do rolo não tecido de laminação na produção de chapas e tiras de alumínio

0 Prefácio

Com o rápido desenvolvimento da tecnologia industrial, o uso de chapas e tiras de alumínio como material básico da indústria moderna tem se tornado cada vez mais amplo, e as exigências quanto à sua superfície também têm aumentado. Nos últimos anos, rolos de escova de náilon têm sido amplamente utilizados nos processos de limpeza, desengraxe, limpeza de rolos, polimento e outros em tiras de alumínio. Rolos não tecidos são empregados nos processos de desengraxe e drenagem para proporcionar um salto qualitativo na qualidade da superfície das tiras. Este artigo apresenta e discute o princípio de funcionamento, a classificação e as características dos rolos de escova de náilon e dos rolos de laminação não tecidos, bem como sua aplicação na produção de chapas e tiras de alumínio e questões relacionadas, para referência dos fabricantes de chapas e tiras e dos fabricantes de equipamentos correlatos.

1 Características e Classificação dos Rolos de Escova de Nylon

1.1 Características do Rolo de Escova de Nylon

O nome químico do nylon também é conhecido como poliamida (PA). Por ser um polímero cristalino e apresentar alta cristalinidade, sua resistência à tração, dureza, elasticidade e resistência ao desgaste são superiores às de outros plásticos. Ao mesmo tempo, o nylon possui boa resistência química. Em particular, apresenta excelente resistência a óleos e pode suportar ácidos fracos, álcalis fracos e solventes comuns. Portanto, é a primeira escolha na produção de tiras de alumínio entre muitos filamentos de escova de plástico de engenharia, o que tem certa racionalidade e inevitabilidade.

1.2 Classificação e Características do Filamento de Nylon

1.21 Filamento de Nylon 66

Atualmente, os filamentos de escova utilizados na fabricação de escovas industriais incluem principalmente nylon 6, nylon 66, nylon 610, nylon 1010, nylon 612 e outros materiais de nylon. Durante o processo de laminação a frio de chapas e tiras de alumínio, devido ao atrito e à laminação entre o rolo e a superfície da tira, a superfície produzirá micro-pó oxidado que se desprende e é adsorvido, e o óleo de laminação e seus componentes suspensos aderidos permanecerão na superfície da tira. Se não for limpo a tempo, isso aderirá à superfície do rolo do nivelador por tração-flexão, causando desgaste na superfície do rolo e danificando a superfície da tira. Por esse motivo, o processo de lavagem com água quente em alta temperatura é indispensável. No entanto, entre muitos filamentos de escova de nylon, a maioria dos materiais de nylon tem um ponto de fusão de cerca de 210°C, o que fará com que se degradem e deformem quando usados por longo tempo em temperaturas de água acima de 80°C, enquanto o nylon 66 possui um ponto de fusão de 250°C e não se deforma quando utilizado em água quente acima de 80°C. Portanto, os filamentos de escova de nylon 66 são amplamente utilizados para a limpeza de tiras de alumínio. Mas a falha fatal do nylon 6 é que sua absorção de água é muito alta (1,5%). Escovar em água amolecerá os filamentos da escova e reduzirá a rigidez, resultando em uma remoção de gordura incompleta. Além disso, o próprio nylon não é resistente a álcalis fortes, o que também reduzirá a vida útil do rolo de escova.

1.2.2 Filamento DT-Belon

De acordo com os problemas dos filamentos de escova acima mencionados, algumas empresas estrangeiras adicionaram nano-montmorilonita e outros materiais à base de nylon 66 e desenvolveram os filamentos de escova DT-Bellon, que apresentam absorção de água muito inferior à do nylon 66, além de resistência a álcalis e resistência à tração significativamente aprimoradas, resolvendo completamente o problema da escovação de tiras de alumínio. Após testes, seu efeito de polimento é o dobro em comparação ao nylon 66, e a vida útil do rolo de escova aumenta em 3 a 5 vezes.

1.23 Contendo Fio Abrasivo

Os filamentos de escova abrasiva são filamentos de escova abrasiva de diferentes espessuras, fabricados adicionando cerca de 30% de carboneto de silício e outros abrasivos a materiais de resina de nylon por meio de processos de mistura, extrusão, trefilação e outros. O nylon 612 é a primeira escolha entre os materiais de nylon. Além das características do PA, o nylon 612 também apresenta as vantagens de largura relativamente pequena, baixa absorção de água (0,1%), boa densidade e estabilidade dimensional, além de alta resistência à tração. O nylon 610 também é utilizado como material de trefilação, mas seu custo-benefício é baixo. De acordo com os diferentes materiais utilizados, existem atualmente principalmente os seguintes tipos de filamentos de escova:

(1) Os filamentos abrasivos de carboneto de silício são obtidos adicionando pó de carboneto de silício ao nylon. Devido à forma poligonal da estrutura do carboneto de silício, os produtos resultantes têm um acabamento brilhante, sendo utilizados principalmente na indústria de tiras nas granulações 180#~800#.

(2) O pó de alumina é adicionado aos filamentos abrasivos de alumina e aos filamentos de nylon. Devido à sua estrutura multi-prismática, os produtos resultantes têm um acabamento fosco, sendo utilizados principalmente nas granulações 180#~800#.

(3) O fio de escova diamantado é fabricado com nylon e pó de diamante. Devido à sua afiação e dureza únicas, é utilizado principalmente para polimento espelhado e outros processos na produção de tiras de alumínio, sendo as granulações mais usadas entre 320#~3000#.

(4) Fio abrasivo especial resistente a altas temperaturas
O arame abrasivo resistente a altas temperaturas é feito principalmente de resina sintética PPS ou PEEK e fio abrasivo trefilado. Como seu ponto de fusão chega a 300℃ e 355℃, ele é usado principalmente no processo de limpeza por polimento a seco ou laminação a quente. Nas mesmas condições de polimento a seco em alta velocidade, os filamentos abrasivos comuns já foram derretidos e deformados, mas os filamentos resistentes a altas temperaturas ainda podem ser usados normalmente.

(5) Fio de escova multifilamento
Embora filamentos de escova mais finos sejam frequentemente utilizados na escovação de tiras de alumínio de precisão, como os filamentos da escova ainda são únicos, riscos ainda permanecerão na superfície da placa após uma observação cuidadosa. Por esse motivo, a Alemanha, o Japão e a Coreia do Sul introduziram sucessivamente filamentos de escova multifilamentares, ou seja, existem inúmeros filamentos de fibra fina nos filamentos de escova de 0,5-Imm. O fio se transforma em uma superfície de escova, o que resolve muito bem esse problema.

1.3 Seleção dos Rolos de Escova para a Produção de Chapas e Tiras de Alumínio

Máquina de limpeza por estiramento-dobramento e nivelamento: A máquina de limpeza por estiramento-dobramento e nivelamento é geralmente o último processo da produção de chapas de alumínio. As exigências para a superfície da chapa são extremamente rigorosas. Portanto, é selecionado um rolo de escova com pulverização interna para a estrutura do rolo de escova. O fio da escova é um fio de escova multifilamento da empresa alemã Haar ou da empresa japonesa Hotan, ou um fio de escova de nylon com menos de 0,15 mm. Fios de nylon de 0,3 a 0,5 mm podem ser utilizados para a limpeza de tiras de chapas grossas de alumínio.

(2) Escova de limpeza do rolo da laminação a quente: O objetivo da escova de limpeza do rolo da laminação a quente é utilizar escovas de arame no processo geral. Devido à fragilidade do arame de aço, é fácil que ele se quebre e cause arranhões na superfície do rolo. Atualmente, a mais eficaz é a escova abrasiva do tipo com pulverização interna. Geralmente, utiliza-se filamento abrasivo de náilon 180#, e a densidade do filamento da escova não deve ser inferior a 50%. Devido ao baixo ponto de fusão do náilon, pode ocorrer ocasionalmente queima dos filamentos da escova quando a quantidade de água for insuficiente. Muitos fabricantes começaram a usar filamentos abrasivos resistentes a altas temperaturas, mas o preço é relativamente mais alto.

(3) Escova de limpeza de rolos para laminação a frio: Nos últimos anos, a limpeza dos rolos de laminação a frio começou a atrair a atenção de muitos fabricantes. Além de remover a sujeira da superfície do rolo, a escova de limpeza não pode arranhar a superfície do corpo do rolo. A Mingtai Aluminum realizou vários anos de experimentos cooperativos, escolhendo filamentos abrasivos com menos de 0,5 mm, controlando o comprimento dos filamentos da escova dentro de uma faixa específica, mantendo a densidade dos filamentos acima de 60% e realizando múltiplos polimentos, do grosso ao fino, como a melhor abordagem.

(4) Polimento de painéis espelhados: Devido às deficiências de adesividade e fácil oxidação da chapa e tira de alumínio, o polimento de painéis espelhados desses produtos tem sido, por muito tempo, um problema que aflige os fabricantes de chapas e tiras de alumínio. Por esse motivo, após anos de testes cooperativos com a Henan Mingmingtai Aluminum, descobriu-se que o rolo de escova diamantada 320#-3000# é uma boa solução.

(5) Escova de polimento espelhado para rolos: O polimento espelhado dos rolos é um grande problema na indústria de tiras de alumínio. Atualmente, a maioria dos fabricantes ainda utiliza a solução de polimento com correia abrasiva, que é demorada e trabalhosa. O plano de renovação do polimento espelhado dos rolos consiste em usar PEEK como material, adicionar abrasivo 5000# para fabricar uma escova em disco e equipá-la com equipamento especial para polimento. Originalmente, o tempo de polimento levava 5 dias, mas agora leva apenas 2 horas para alcançar um efeito espelhado de 0,001.

1.4 Reformatura do Rolo de Escova

Após o rolo de escova ser utilizado por um longo período, a superfície apresentará duas grandes manoplas (ou popularmente conhecidas como ossos de cachorro). Os seguintes métodos podem ser utilizados para o corte na hora certa:

(1) Tanto filamentos de nylon puro quanto filamentos abrasivos podem ser cortados com uma ferramenta especial; o suporte da ferramenta é simples e fácil de instalar em um torno;

(2) O rolo de escova com filamentos abrasivos pode ser instalado em uma retificadora cilíndrica ou em um torno. A rebola é reafiada, podendo ser uma rebola de carboneto de silício 46#.

2 Características e aplicações dos rolos de moagem não tecidos multiuso

O rolo não tecido multiuso é um rolo não tecido fabricado pela sinterização de um material não tecido especial em uma estrutura cilíndrica por meio de um processo especial, sendo posteriormente montado sobre um eixo de aço, diferindo dos rolos tradicionais de borracha e aço. A principal característica deste rolo é o uso de um material não tecido especial com uma estrutura interna semelhante a uma rede, que pode absorver óleo, água e remover o pó residual da superfície da folha, além de apresentar um alto coeficiente de atrito.

2.1 Espremedor de água na linha de lavagem

Na última etapa da linha de produção de limpeza, não há nada além de adicionar um rolo de compressão de borracha. Devido à limitação de o próprio rolo de borracha não conseguir absorver água, uma grande quantidade de água precisa ser seca no túnel de secagem subsequente, o que consome muita energia. Qualquer descuido deixará manchas de água na superfície das chapas e tiras, afetando diretamente a qualidade externa das chapas e tiras de alumínio. Segundo os cálculos, grande parte do custo da linha de limpeza será destinada à secagem subsequente das chapas e tiras. Em geral, cada aumento de 1% na secagem equivale a 5% menos água evaporada no túnel de secagem, o que significa um aumento de cerca de 5% no consumo de energia. Ainda mais grave é o fenômeno de incrustação causado pelo uso de rolos antigos, em que os resíduos não são espremidos completamente, formando uma estrutura linear adicional na superfície, com reflexividade inferior a 30%.

O efeito de espremimento da água do rolo não tecido é aumentado em mais de 5 vezes, o que economiza consideravelmente energia. A superfície da chapa é muito limpa e brilhante, e a refletividade está acima de 90%. Antigamente, o rolo de borracha precisava ser substituído uma vez por mês. A produção de chapas e tiras de alumínio chega a 1200t. Agora produz 4000t antes de precisar ser retificado. A vida útil do rolo é superior a 2 anos, o que reduz significativamente os custos.

2.2 Melhoria da tecnologia de desengraxe para chapas estriadas

A desengorduração da chapa estampada é um problema complexo na produção de tiras. Após muitos desenvolvimentos, foi criado um rolo de compressão a vácuo para chapas estampadas, com base em rolos não tecidos. O princípio básico consiste em revestir o eixo do rolo a vácuo com materiais elásticos de diferentes durezas para se adaptar à superfície irregular da chapa estampada e aspirar o óleo para o corpo do rolo, alcançando assim o objetivo de desengordurar. Atualmente, tem sido bem recebido por muitos fabricantes, como a Mingtai Aluminum, preenchendo a lacuna nesse campo na China (veja a Figura 4).

Figura 4 Rolo de espremimento a vácuo para chapas estampadas

2.3 Melhoria da função do rolo guia de tração

No processo tradicional, a maioria dos rolos-guia e rolos em S na produção de chapas e tiras de alumínio é feita de rolos de borracha de poliuretano, mas, devido ao seu coeficiente de atrito insuficiente, as tiras escorregam e se desviam ocasionalmente. O rolo multifuncional não tecido para laminação, devido às suas características de revestimento com fibras, possui um alto coeficiente de atrito que garante um controle estável de tração e orientação, conforme mostrado na Tabela 1.

Como pode ser observado na Tabela 1, o coeficiente de atrito da bobina não tecida é 20 a 40 vezes maior do que o da bobina de aço e da bobina de borracha. Esse elevado coeficiente de atrito garante que a tensão seja aumentada de 20 a 40 vezes ao mesmo tempo, assegurando o funcionamento suave do rolo tensor e evitando fenômenos indesejáveis, como o afrouxamento da bobina durante a operação.

Devido às excelentes características da própria bobina não tecida, além das aplicações acima, ela também tem sido amplamente utilizada em tiras de alumínio, passadores de folha metálica e máquinas de corte longitudinal. A vida útil da bobina é 8 a 10 vezes maior do que a da bobina de borracha, o que reduz significativamente os custos e o tempo necessário para a troca da bobina pelo usuário, além de melhorar a eficiência da produção.

Atualmente, os rolos de tecido não tecido DT têm ocupado uma grande parte do mercado na produção de tiras de cobre e de alumínio nacionais, e os fabricantes de tiras de aço também começaram a utilizá-los. Os produtos têm se tornado gradualmente maduros e alcançado uma escala suficiente para substituir as importações. Testados pelo renomado fabricante internacional de laminadores italiano MINO, os indicadores técnicos e a relação custo-benefício dos rolos de tecido não tecido DT superaram os produtos similares importados.
As bobinas não tecidas DT são altamente elogiadas pelos usuários por sua alta relação custo-benefício, curto prazo de entrega e manutenção conveniente, possuindo amplo valor de promoção.

3 Máquina de espremer a vácuo

A máquina de espremer a vácuo é um novo tipo de máquina de espremer a vácuo modificada com base no rolo multiuso não tecido original. O princípio consiste em transformar o corpo do rolo com núcleo sólido do rolo multiuso não tecido original em um rolo a vácuo com fileiras correspondentes de orifícios na superfície. Durante a operação, o líquido presente nas placas e tiras é espremido para o interior do corpo do rolo e, em seguida, a bomba de circulação do sistema de vácuo da máquina é utilizada para bombeá-lo. O líquido é filtrado através do sistema de separação gás-água e pode ser reutilizado. O princípio de funcionamento é mostrado na Figura 5.

Esta máquina é frequentemente utilizada e rigorosamente testada por muitos fabricantes, como a Aluminum Co., Ltd., Mingtai Aluminum e Sanfeng Copper. Em comparação com o rolo não tecido original, a taxa de secagem do espremedor a vácuo aumenta em mais de 30%. A prática tem demonstrado que o uso do espremedor a vácuo é o método mais eficaz para remover líquidos na produção de chapas e tiras. O projeto obteve a patente nacional de modelo de utilidade e foi aprovado na avaliação realizada pela Secretaria de Ciência e Tecnologia de Xianyang, província de Shaanxi. É unânime o consenso de que o projeto atingiu o nível avançado nacional e constitui uma conquista digna de ampla promoção.

4 Resumo

Na produção de chapas e tiras de alumínio, a limpeza, desengraxe, limpeza do rolo, espremimento de água, polimento e outros processos são uma das medidas cruciais para garantir sua alta qualidade superficial. Os rolos de escova de nylon e os rolos não tecidos multiuso apresentam uma série de características excelentes. Eles desempenham um papel importante na melhoria da qualidade superficial das chapas e tiras de alumínio e merecem ser amplamente promovidos e aplicados.