Aplicación del rodillo de cepillo de nailon y del rodillo no tejido para la producción de láminas y tiras de aluminio

0 Prefacio

Con el rápido desarrollo de la tecnología industrial, el uso de láminas y tiras de aluminio como material básico de la industria moderna se ha vuelto cada vez más extenso, y sus requisitos de superficie también han ido aumentando. En los últimos años, los rodillos de cepillo de nylon se han utilizado ampliamente en los procesos de limpieza, desengrase, limpieza de rodillos, pulido y otros en las tiras de aluminio. Los rodillos de material no tejido se emplean en los procesos de desengrase y deshidratación para lograr un salto cualitativo en la calidad de la superficie de las tiras. Este artículo presenta y analiza el principio de funcionamiento, la clasificación y las características del rodillo de cepillo de nylon y del rodillo de fábrica de material no tejido, así como su aplicación en la producción de láminas y tiras de aluminio y cuestiones relacionadas, a modo de referencia para los fabricantes de láminas y tiras y los fabricantes de equipos afines.

1 Características y clasificación de los rollos de cepillo de nailon

1.1 Características del rollo de cepillo de nailon

El nombre químico del nailon también se conoce como poliamida (PA). Debido a que es un polímero cristalino y tiene una alta cristalinidad, su resistencia a la tracción, dureza, elasticidad y resistencia al desgaste son mayores que las de otros plásticos. Al mismo tiempo, el nailon presenta una buena resistencia química. En particular, tiene una excelente resistencia a los aceites y puede soportar ácidos débiles, álcalis débiles y disolventes generales. Por lo tanto, es la primera opción en la producción de tiras de aluminio entre muchos filamentos de cepillo de plástico de ingeniería, lo cual tiene cierta racionalidad e inevitabilidad.

1.2 Clasificación y características del filamento de nailon

1.21 Filamento de nailon 66

En la actualidad, los filamentos de cepillo utilizados en la fabricación de cepillos industriales incluyen principalmente nailon 6, nailon 66, nailon 610, nailon 1010, nailon 612 y otros materiales de nailon. Durante el proceso de laminado en frío de placas y tiras de aluminio, debido a la fricción y al roce entre el rodillo y la superficie de la tira, la superficie genera una pérdida y adsorción de polvo microoxidado, y el aceite de laminación junto con sus componentes suspendidos quedan adheridos a la superficie de la tira. Si no se limpian a tiempo, estos residuos se adhieren a la superficie del rodillo del nivelador de tracción-doblado, provocando el desgaste de la superficie del rodillo y dañando la superficie de la tira. Por esta razón, el proceso de lavado con agua caliente a alta temperatura es indispensable. Sin embargo, entre muchos filamentos de cepillo de nailon, la mayoría de los materiales de nailon tienen un punto de fusión de aproximadamente 210 °C, lo que provoca su degradación y deformación cuando se utilizan durante largo tiempo a temperaturas de agua superiores a 80 °C, mientras que el nailon 66 tiene un punto de fusión de 250 °C y no se deforma cuando se utiliza en agua caliente por encima de 80 °C. Por lo tanto, los filamentos de cepillo de nailon 66 se emplean mayoritariamente para la limpieza de tiras de aluminio. Pero el defecto fatal del nailon 6 es que su absorción de agua es demasiado alta (1,5 %). El cepillado en agua ablanda los filamentos del cepillo y reduce su rigidez, lo que resulta en una desengrasado incompleto. Además, el propio nailon no es resistente a los álcalis fuertes, lo que también acorta la vida útil del rodillo del cepillo.

1.2.2 Filamento DT-Belon

Según los problemas de los filamentos de cepillo mencionados anteriormente, algunas empresas extranjeras han añadido nano-montmorilonita y otros materiales sobre la base del nailon 66, y han desarrollado los filamentos de cepillo DT-Bellon, que tienen una absorción de agua mucho menor que el nailon 66, una resistencia a los álcalis y una resistencia a la tracción significativamente mejoradas, resolviendo por completo el problema del cepillado de tiras de aluminio. Tras las pruebas, su efecto pulidor se ha duplicado en comparación con el nailon 66, y la vida útil del rodillo de cepillo se ha incrementado entre 3 y 5 veces.

1.23 Contiene alambre abrasivo

Los filamentos de cepillo abrasivo son filamentos de diferentes grosores fabricados añadiendo aproximadamente un 30% de carburo de silicio y otros abrasivos a materiales de resina de nailon mediante procesos de mezcla, extrusión, trefilado y otros. El nailon 612 es la primera opción entre los materiales de nailon. Además de las características del PA, el nailon 612 también presenta las ventajas de tener una anchura relativamente pequeña, baja absorción de agua (0,1%), buena densidad y estabilidad dimensional, así como alta resistencia a la tracción. El nailon 610 también se utiliza como material de trefilado, pero su relación calidad-precio es baja. Según los diferentes materiales utilizados, actualmente existen principalmente los siguientes tipos de filamentos de cepillo:

(1) Los filamentos abrasivos de carburo de silicio se obtienen añadiendo polvo de carburo de silicio al nailon. Debido a la forma poligonal de la estructura del carburo de silicio, los productos resultantes tienen un acabado brillante, y la industria de tiras utiliza principalmente granos de 180# a 800#.

(2) Al polvo de alúmina se le añade polvo de alúmina a los filamentos abrasivos y al nailon. Debido a su estructura multi-prismática, los productos resultantes tienen un acabado mate, principalmente de grano 180# a 800#.

(3) El alambre de cepillo de diamante está hecho de nailon con polvo de diamante. Debido a su afilado y dureza únicos, se utiliza principalmente para el pulido espejo y otros procesos en la producción de tiras de aluminio, empleándose principalmente granos de 320# a 3000#.

(4) Alambre abrasivo especial resistente a altas temperaturas
El alambre abrasivo resistente a altas temperaturas está fabricado principalmente con resina sintética PPS o PEEK y mediante el proceso de trefilado abrasivo. Debido a que su punto de fusión alcanza los 300℃ y 355℃, se utiliza principalmente en el proceso de limpieza mediante pulido en seco o laminado en caliente. En las mismas condiciones de pulido en seco a alta velocidad, los filamentos abrasivos comunes se han fundido y deformado, pero los filamentos resistentes a altas temperaturas aún pueden utilizarse con normalidad.

(5) Alambre de cepillo multihilo
Aunque a menudo se utilizan filamentos de cepillo más finos en el cepillado de tiras de aluminio de precisión, como los filamentos del cepillo siguen siendo individuales, aún quedarán arañazos en la superficie de la placa tras una observación minuciosa. Por esta razón, Alemania, Japón y Corea del Sur han introducido sucesivamente filamentos de cepillo de múltiples hebras, es decir, hay innumerables filamentos de fibra fina en los filamentos de cepillo de 0,5-Imm. El hilo se convierte en una superficie de cepillo, lo que resuelve muy bien este problema.

1.3 Selección de los rollos de cepillo para la producción de láminas y tiras de aluminio

(1) Máquina de limpieza por estirado-doblado y nivelado: La máquina de limpieza por estirado-doblado y nivelado suele ser el último proceso de la producción de láminas de aluminio. Los requisitos para la superficie de la chapa son extremadamente estrictos. Por lo tanto, se selecciona un rodillo de cepillos de pulverización interna para la estructura del rodillo de cepillos. El hilo del cepillo es un hilo de cepillo multifilamento de la empresa alemana Haar o de la empresa japonesa Hotan, o un hilo de cepillo de nylon de menos de 0,15 mm. Para la limpieza de tiras de placas gruesas de aluminio se puede utilizar hilo de nylon de 0,3 a 0,5 mm.

(2) Cepillo de limpieza para rodillos de laminador en caliente: El propósito del cepillo de limpieza para rodillos de laminador en caliente es utilizar cepillos de alambre en todo el proceso. Debido a la fragilidad del alambre de acero, es fácil que se rompa y cause arañazos en la superficie del rodillo. En la actualidad, el más eficaz es el cepillo abrasivo de tipo de rociado interno. Generalmente, se utiliza filamento abrasivo de nailon 180#, y la densidad del filamento del cepillo no debe ser inferior al 50%. Debido al bajo punto de fusión del nailon, ocasionalmente puede producirse combustión de los filamentos del cepillo cuando la cantidad de agua es insuficiente. Muchos fabricantes han comenzado a utilizar filamentos abrasivos resistentes a altas temperaturas, pero el precio es relativamente más alto.

(3) Cepillo de limpieza de rodillos para laminador en frío: En los últimos años, la limpieza de los rodillos de los laminadores en frío ha comenzado a captar la atención de muchos fabricantes. Además de eliminar la suciedad de la superficie del rodillo, el cepillo de limpieza no debe rayar la superficie del cuerpo del rodillo. Mingtai Aluminum ha realizado numerosos experimentos de cooperación durante muchos años, eligiendo filamentos abrasivos de menos de 0,5 mm, controlando la longitud de los filamentos del cepillo dentro de un rango determinado, manteniendo la densidad de los filamentos por encima del 60 % y realizando múltiples procesos de pulido, desde grueso hasta fino, como la mejor opción.

(4) Pulido de paneles espejo: Debido a los defectos de adherencia y fácil oxidación de las láminas y tiras de aluminio, el pulido de paneles espejo de estas ha sido durante mucho tiempo un problema que ha afectado a los fabricantes de láminas y tiras de aluminio. Por esta razón, tras años de pruebas conjuntas con Henan Mingmingtai Aluminum, se descubrió que el rodillo de cepillo de diamante 320#-3000# es una buena solución.

(5) Cepillo de pulido de espejo para cilindros: El pulido de espejo de los cilindros es un problema importante en la industria de las tiras de aluminio. Actualmente, la mayoría de los fabricantes aún utilizan la solución de pulido con banda abrasiva, que es lenta y laboriosa. El plan de renovación del pulido de espejo de los cilindros consiste en utilizar PEEK como material, añadir abrasivo de grado 5000 para fabricar un cepillo de disco y equiparlo con equipo especializado para el pulido. Originalmente se necesitaban 5 días para el pulido, pero ahora solo se requieren 2 horas para lograr un efecto de espejo de 0,001.

1.4 Reformado del rollo de cepillo

Después de usar el rodillo de cepillo durante mucho tiempo, en su superficie aparecerán dos grandes mancuernas (o comúnmente conocidas como huesos de perro). Se pueden utilizar los siguientes métodos para recortarlo en el momento adecuado:

(1) Tanto los filamentos de nylon puro como los abrasivos se pueden cortar con una herramienta especial; el portaherramientas es sencillo y fácil de instalar en un torno;

(2) El rodillo de cepillo con filamentos abrasivos se puede instalar en una rectificadora cilíndrica o en un torno. La muela se reafila, y la muela puede ser una muela de carburo de silicio 46#.

2 Características y aplicaciones de los rodillos de molino no tejidos multiusos

El rollo no tejido multiusos es un rollo de fábrica no tejido fabricado mediante la sinterización de un material no tejido especial en una estructura cilíndrica mediante un proceso especial, y luego se presiona sobre un eje de acero, lo que lo diferencia de los tradicionales rodillos de caucho y acero. La mayor característica de este rollo de fábrica es el uso de un material no tejido especial con una organización interna en forma de red, que puede absorber aceite, agua e infiltrar el polvo residual en la superficie de la lámina, y tiene un alto coeficiente de fricción.

2.1 Escurrido de agua en la línea de lavado

En el último proceso de la línea de producción de limpieza, no hay nada más que añadir un rodillo de compresión de goma. Debido al defecto de que el propio rodillo de goma no puede absorber agua, es necesario secar una gran cantidad de agua en el túnel de secado posterior, lo que consume mucha energía. Cualquier descuido dejará manchas de agua en la superficie de la placa y la tira, lo que afectará directamente a la calidad exterior de la placa y la tira de aluminio. Según los cálculos, una gran parte del costo de la línea de limpieza se destinará al secado posterior de la placa y la tira. En general, cada aumento del 1% en el grado de sequedad equivale a un 5% menos de agua evaporada en el túnel de secado, lo que significa que el consumo de energía aumenta aproximadamente un 5%. Aún más grave es el fenómeno de incrustación causado por el uso de rodillos viejos, ya que los residuos no se exprimen completamente, lo que hace que la superficie forme una estructura lineal adicional y la reflectividad superficial sea de solo alrededor del 30%.

El efecto de escurrido del agua del rodillo no tejido se incrementa en más de 5 veces, lo que ahorra considerablemente energía. La superficie de la lámina es muy limpia y brillante, y la reflectividad supera el 90%. Antes, el rodillo de caucho debía reemplazarse una vez al mes. La producción de placas y tiras de aluminio alcanza las 1200 t. Ahora produce 4000 t antes de necesitar ser rectificado. La vida útil del rodillo supera los 2 años, lo que reduce significativamente los costos.

2.2 Mejora de la tecnología de desengrase de la chapa estriada

El desengrase de la placa estampada es un problema difícil en la producción de tiras. Tras numerosos desarrollos, se ha desarrollado un rodillo de compresión al vacío para placas estampadas sobre la base de rodillos no tejidos. El principio básico consiste en cubrir el eje del rodillo de vacío con materiales elásticos de diferente dureza para adaptarse a la superficie irregular de la placa estampada y aspirar el aceite hacia el cuerpo del rodillo, logrando así el propósito de desengrasado. Actualmente, ha sido bien recibido por muchos fabricantes como Mingtai Aluminum, cubriendo la brecha existente en este campo en China (véase la Figura 4).

Figura 4 Rodillo de vacío para escurrir placas estriadas

2.3 Mejora de la función del rodillo guía de tracción

En el proceso tradicional, la mayoría de los rodillos guía y los rodillos en S en la producción de láminas y tiras de aluminio están hechos de rodillos de caucho de poliuretano, pero debido a su coeficiente de fricción insuficiente, las tiras resbalan y se desvían de vez en cuando. El rodillo multiusos no tejido para laminadores, gracias a sus características de revestimiento de fibra, tiene un alto coeficiente de fricción que garantiza un accionamiento y un control de guiado estables, véase la Tabla 1.

Como se puede observar en la Tabla 1, el coeficiente de fricción de la bobina de no tejido es entre 20 y 40 veces mayor que el de la bobina de acero y la bobina de caucho. Este alto coeficiente de fricción garantiza que la tensión se incremente entre 20 y 40 veces al mismo tiempo, asegurando el funcionamiento suave del rodillo tensor y evitando fenómenos indeseables como el abombamiento de la bobina durante la operación.

Debido a las excelentes características de la propia bobina de no tejido, además de las aplicaciones mencionadas anteriormente, también se ha utilizado ampliamente en tiras de aluminio, planchado de láminas y máquinas de corte longitudinal. La vida útil de la bobina es de 8 a 10 veces superior a la de la bobina de caucho, lo que reduce considerablemente los costes y el tiempo necesario para cambiar la bobina por parte del usuario, mejorando así la eficiencia de producción.

En la actualidad, los rollos de no tejido DT han ocupado una gran parte del mercado en la producción de tiras de cobre y de aluminio nacionales, y los fabricantes de tiras de acero también han comenzado a utilizarlos. Los productos se han ido madurando gradualmente y han alcanzado una escala suficiente como para sustituir las importaciones. Probados por el reconocido fabricante internacional de trenes de laminación italiano MINO, los indicadores técnicos y la relación calidad-precio de los rollos de no tejido DT han superado a los productos similares importados.
Las bobinas de no tejido DT son muy valoradas por los usuarios por su alta relación calidad-precio, su corto plazo de entrega y su mantenimiento sencillo, y tienen un amplio potencial de difusión.

3 Máquina de prensado al vacío

La máquina de exprimido al vacío es un nuevo tipo de máquina de exprimido al vacío modificada sobre la base del rollo multiusos no tejido original. El principio consiste en transformar el cuerpo del rollo con núcleo sólido del rollo multiusos no tejido original en un rollo al vacío con filas correspondientes de orificios en la superficie. Durante el funcionamiento, el líquido de las placas y tiras se exprime hacia el interior del cuerpo del rollo y, a continuación, se utiliza la bomba de circulación del sistema de vacío de la máquina para extraerlo. El líquido se filtra a través del sistema de separación gas-agua y puede reutilizarse. El principio de funcionamiento se muestra en la Figura 5.

Esta máquina es utilizada con frecuencia y sometida a pruebas rigurosas por muchos fabricantes, como Aluminum Co., Ltd., Mingtai Aluminum y Sanfeng Copper. En comparación con el rollo no tejido original, la velocidad de secado del exprimidor al vacío aumenta en más del 30%. La práctica ha demostrado que el uso del exprimidor al vacío es el medio más eficaz para eliminar el líquido en la producción de placas y tiras. El proyecto ha obtenido la patente nacional de modelo de utilidad y ha superado la evaluación de expertos organizada por la Oficina de Ciencia y Tecnología de Xianyang, provincia de Shaanxi. Se ha acordado por unanimidad que el proyecto ha alcanzado un nivel avanzado a nivel nacional y constituye un logro digno de promoción activa.

4 Resumen

En el proceso de producción de láminas y tiras de aluminio, la limpieza, el desengrase, la limpieza del rodillo, el escurrido de agua, el pulido y otros procesos son una de las medidas clave para garantizar su alta calidad superficial. Los rodillos de cepillo de nailon y los rodillos multiusos de fibra no tejida presentan una serie de características excelentes. Desempeñan un papel importante en la mejora de la calidad superficial de las láminas y tiras de aluminio, y merecen una promoción y aplicación vigorosas.