کاربرد رول برس نایلونی و رول میل غیربافته برای تولید ورق‌های آلومینیومی و نوارهای آلومینیومی

0 پیشگفتار

با توسعه سریع تکنولوژی صنعتی، استفاده از ورق و نوار آلومینیوم به عنوان ماده اولیه صنعت مدرن روز به روز گسترده‌تر شده و در عین حال تقاضا برای کیفیت سطح آن نیز بسیار بالاتر رفته است. در سال‌های اخیر، رول‌های برس نایلونی به طور گسترده‌ای در فرآیندهای تمیزکاری، دورکردن روغن، تمیزکاری رول، سمباده‌زنی و دیگر فرآیندهای مربوط به نوار آلومینیوم استفاده می‌شوند. رول‌های پنبه‌ای بدون بافت نیز برای فرآیندهای دورکردن روغن و خشک‌کردن به کار می‌روند تا کیفیت سطح نوارها به طور قابل توجهی ارتقا یابد. این مقاله اصول عملکرد، طبقه‌بندی و ویژگی‌های رول برس نایلونی و رول میل پنبه‌ای بدون بافت، همچنین کاربردهای آنها در تولید ورق و نوار آلومینیوم و مسائل مرتبط را معرفی و بررسی می‌کند تا برای تولیدکنندگان ورق و نوار و تولیدکنندگان تجهیزات مرتبط مورد استفاده قرار گیرد.

1 ویژگی‌ها و طبقه‌بندی گلوله‌های برس نایلونی

1.1 ویژگی‌های گلوله برس نایلونی

نام شیمیایی نایلون همچنین به عنوان پلی آمید (PA) شناخته می‌شود. از آنجا که یک پلیمر کریستالی است و درجه بلورین بسیار بالایی دارد، مقاومت کششی، سختی، انعطاف‌پذیری و مقاومت در برابر سایش آن نسبت به سایر پلاستیک‌ها بالاتر است. همچنین، نایلون دارای مقاومت شیمیایی خوبی است. به‌ویژه، دارای مقاومت عالی در برابر روغن است و می‌تواند در برابر اسیدهای ضعیف، قلیاهای ضعیف و حلال‌های عمومی مقاومت کند. بنابراین، در تولید نوارهای آلومینیومی، بین بسیاری از فیلامنت‌های برس پلاستیکی مهندسی، انتخاب اول است، که این امر دارای منطق و اجتناب‌ناپذیری معینی است.

1.2 طبقه‌بندی و ویژگی‌های فیلامنت نایلونی

1.21 فیلامنت نایلون 66

در حال حاضر، فیلامنت‌های برس مورد استفاده در صنایع برس‌سازی عمدتاً شامل نایلون ۶، نایلون ۶۶، نایلون ۶۱۰، نایلون ۱۰۱۰، نایلون ۶۱۲ و سایر مواد نایلونی می‌شوند. در طول فرآیند کشش سرد صفحات و نوارهای آلومینیومی، به دلیل اصطکاک و کشش بین رول و سطح نوار، پودر میکروسکوپی اکسید شده از سطح جدا شده و جذب می‌شود، و روغن کشش و مواد معلق متصل به آن بر روی سطح نوار باقی می‌مانند. اگر به موقع تمیز نشود، به سطح رول دستگاه ترازوی کشش-خمیر چسبیده و باعث سایش سطح رول و آسیب به سطح نوار می‌شود. به همین دلیل، فرآیند شستشو با آب داغ دما بالا ضروری است. با این حال، بین بسیاری از فیلامنت‌های نایلونی برس، بیشتر مواد نایلونی دارای نقطه ذوب حدود ۲۱۰ درجه سانتیگراد هستند و در دمای آب بالاتر از ۸۰ درجه سانتیگراد و به مدت طولانی استفاده شوند، تجزیه و تغییر شکل می‌یابند، در حالی که نایلون ۶۶ نقطه ذوب ۲۵۰ درجه سانتیگراد دارد و در آب داغ بالاتر از ۸۰ درجه سانتیگراد استفاده شود، تغییر شکل نمی‌دهد. بنابراین، فیلامنت‌های برس نایلون ۶۶ عمدتاً برای تمیز کردن نوارهای آلومینیومی استفاده می‌شوند. اما نقیصه مرگبار نایلون ۶ این است که جذب آب آن بسیار زیاد (۱٫۵٪) است. برس زدن در آب باعث نرم شدن فیلامنت‌های برس و کاهش سختی آن می‌شود، که منجر به تمیز نشدن کامل چربی‌زدایی می‌گردد. علاوه بر این، خود نایلون به قلیایی‌های قوی مقاومت ندارد و عمر رول برس نیز کاهش می‌یابد.

1.2.2 فیلامنت DT-Belon

بر اساس مشکلات فیلامنت‌های برس فوق، برخی شرکت‌های خارجی به نایلون ۶۶ موادی مانند نانو-مونتموریلونیت اضافه کرده‌اند و فیلامنت برس DT-Bellon را توسعه داده‌اند که جذب آب بسیار کمتری نسبت به نایلون ۶۶ دارد، مقاومت در برابر قلیا و استحکام کششی آن به طور چشمگیری بهبود یافته و مشکل برس زدن با نوار آلومینیومی به طور کامل حل شده است. پس از آزمایش، اثر سمباده‌ای آن نسبت به نایلون ۶۶ دو برابر شده و عمر رول برس ۳ تا ۵ برابر افزایش یافته است.

1.23 حاوی سیم ساینده

برش ساینده رشته‌هایی با ضخامت‌های مختلف هستند که با افزودن حدود ۳۰٪ کاربید سیلیکون و سایر مواد ساینده به پلاستیک نایلونی و از طریق فرآیندهای مخلوط‌سازی، اکسترود، کشش سیم و دیگر فرآیندها تولید می‌شوند. نایلون 612 انتخاب اول در بین مواد نایلونی است. علاوه بر ویژگی‌های PA، نایلون 612 همچنین دارای مزایای عرض نسبتاً کم، جذب آب پایین (0.1%)، چگالی خوب و ثبات ابعادی بالا و مقاومت کششی بالا است. نایلون 610 نیز به عنوان ماده کششی استفاده می‌شود، اما عملکرد هزینه‌ای آن پایین است. با توجه به مواد مختلف مورد استفاده، در حال حاضر انواع زیر از رشته‌های برس وجود دارد:

(1) فیلامنت‌های ساینده کاربید سیلیکون با اضافه کردن پودر کاربید سیلیکون به نایلون تولید می‌شوند. به دلیل شکل چندضلعی ساختار کاربید سیلیکون، محصولات حاصل از آن نوع روشن هستند و صنعت نوارها عمدتاً از اندازه‌های 180# تا 800# استفاده می‌کنند.

(2) پودر آلومینا به فیلامنت‌های ساینده آلومینا و فیلامنت‌های نایلون اضافه می‌شود. به دلیل ساختار چندمنشوری آن‌ها، محصولات حاصل از آن نوع مت هستند، عموماً در اندازه‌های 180# تا 800#.

(3) سیم برس الماسی از نایلون با پودر الماس ساخته می‌شود. به دلیل تیزی و سختی منحصر به فرد خود، عمدتاً برای سطح‌پالایی آینه‌ای و سایر فرآیندهای تولید نوارهای آلومینیومی استفاده می‌شود و اندازه‌های 320# تا 3000# بیشتر مورد استفاده قرار می‌گیرند.

(4) سیم ساینده ویژه مقاوم در برابر دماهای بالا
سلول زنجبیلی مقاوم در برابر دما بالا عمدتاً از رزین سنتتیک PPS یا PEEK و رشته زنجبیلی ساخته می‌شود. از آنجا که نقطه ذوب آن به ۳۰۰℃ و ۳۵۵℃ می‌رسد، اساساً در فرآیند تمیزکاری سنباده‌زنی خشک یا رول گرم استفاده می‌شود. در شرایط یکسان سنباده‌زنی خشک با سرعت بالا، رشته‌های زنجبیلی عمومی ذوب و تغییر شکل می‌یابند، اما رشته‌های مقاوم در برابر دما بالا همچنان می‌توانند به طور عادی استفاده شوند.

(5) سیم برس چند رشته‌ای
با این حال، هرچند در برس زدن نوارهای آلومینیومی با دقت از فیلامنت‌های باریک‌تر استفاده می‌شود، اما چون فیلامنت‌های برس هنوز تک‌ساقه هستند، پس از بررسی دقیق، خراش‌ها همچنان روی سطح صفحه باقی می‌مانند. به همین دلیل، آلمان، ژاپن و کره جنوبی به ترتیب از فیلامنت‌های چندساقه استفاده می‌کنند؛ یعنی در فیلامنت‌های برس با قطر 0.5-1 میلی‌متر، تعداد زیادی فیلامنت فیبری باریک وجود دارد. این رشته‌ها به یک سطح برس تبدیل می‌شوند و این مشکل را بسیار خوب حل می‌کنند.

1.3 انتخاب گلوله‌های برس برای تولید ورق و نوار آلومینیومی

(1) دستگاه تمیزکاری کشش-خم و صاف‌سازی: دستگاه تمیزکاری کشش-خم و صاف‌سازی به‌طور کلی آخرین مرحله از تولید ورق آلومینیوم است. Anhreqat ha baraye sath-e lavha be shiddat estefham mешavad. Ba in sabab, roli brushi bo tarkib-e brushi sprayi dohoti intekhab shudaast. Sime brushi az anbohi chand-simai brushi koshorii Shirkat Haar-i Olmon yeki Shirkat Hotan-i Yaponiya ast, yoki sim brushi nyloni zeri 0.15mm. Baraye tamizkari lavha-ha-yi zirih-alominiyum, sim nyloni 0.3-0.5mm metavanad istifade shavad.

(2) برس تمیزکننده رول میل گرم: هدف از برس تمیزکننده رول میل گرم، استفاده از برس‌های سیمی در کل فرآیند است. به دلیل شکنندگی سیم فولادی، سیم‌ها به راحتی می‌شکنند و باعث خراش روی سطح رول می‌شوند. در حال حاضر، موثرترین نوع، برس سمباده‌ای از نوع اسپری داخلی است. به طور کلی، از فیلامنت سمباده‌ای نایلونی با شماره 180 استفاده می‌شود و تراکم فیلامنت برس نباید کمتر از 50% باشد. به دلیل نقطه ذوب پایین نایلون، در صورت کمبود آب، گاهی اوقات ممکن است فیلامنت‌های برس دچار سوختگی شوند. بسیاری از تولیدکنندگان شروع به استفاده از فیلامنت‌های سمباده‌ای مقاوم در برابر دما بالا کرده‌اند، اما قیمت آن‌ها نسبتاً بالاتر است.

(3) برس تمیزکننده رول میل خرد کردن سرد: در سال‌های اخیر، تمیزکنندگی رول‌های میل خرد کردن سرد شروع به جلب توجه بسیاری از تولیدکنندگان کرده است. علاوه بر حذف آلودگی روی سطح رول، برس تمیزکننده میل خرد کردن سرد نباید سطح بدنه رول را خراش دهد. شرکت Mingtai Aluminum با انجام آزمایشات همکاری‌بردارانه چندین ساله، فیلامنت‌های ساینده زیر 05 میلی‌متر را انتخاب کرده، طول فیلامنت‌های برس را در یک محدوده مشخص کنترل کرده، متراکمی فیلامنت‌های برس را بالای 60% نگه داشته و انجام چندین مرحله سمباده‌زنی از خشن تا فین به عنوان بهترین روش انتخاب کرده است.

(4) سمباده‌زنی صفحه آینه‌ای: به دلیل ویژگی‌های چسبناک و تمایل به اکسید شدن ورق و نوار آلومینیوم، سمباده‌زنی صفحه آینه‌ای ورق و نوار آلومینیوم مدت‌هاست که مشکلی است که سازندگان ورق و نوار آلومینیوم را تحت فشار قرار داده است. به همین دلیل، پس از سال‌ها آزمایشات همکارانه با Henan Mingmingtai Aluminum، مشخص شد که رول برس الماسی 320#-3000# راه حل مناسبی است.

(5) برس سنباده‌زنی صاف کردن قلاب: صاف کردن قلاب در صنعت نوار آلومینیومی یک مشکل بزرگ است. در حال حاضر، بسیاری از تولیدکنندگان همچنان از روش سنباده‌زنی با نوار سنباده استفاده می‌کنند که زمان‌بر و دست‌کاری سنگین است. طرح جدید صاف کردن قلاب با استفاده از PEEK به عنوان ماده و افزودن سنباده ۵۰۰۰# برای ساخت یک برس دیسکی، همراه با تجهیزات خاص برای سنباده‌زنی، ارائه شده است. زمان سنباده‌زنی ابتدا ۵ روز طول می‌کشید، اما اکنون تنها ۲ ساعت زمان می‌برد تا به اثر صافی با درجه ۰٫۰۰۱ دست یابیم.

1.4 بازسازی گلوله برس

پس از مدت طولانی استفاده از رول برس، روی سطح آن دو وزنه‌ی بزرگ (یا به اصطلاح «استخوان سگ») ظاهر می‌شود. برای کوتاه کردن آنها در زمان مناسب، از روش‌های زیر می‌توان استفاده کرد:

(1) هم نایلون خالص و هم فیلامنت‌های ساینده را می‌توان با ابزاری اختصاصی برش داد؛ قاب ابزار ساده است و به راحتی روی چرخ تراش نصب می‌شود.

(2) رول برس فیلامنت ساینده را می‌توان روی چرخ سنباده یا چرخ تراش نصب کرد. سنباده بازسازی می‌شود و می‌توان از سنباده سیلیکون کاربید ۴۶# استفاده کرد.

۲ ویژگی‌ها و کاربردهای رول‌های چندکاره غیربافته میل

روِل چندکارهٔ غیربافته، یک روِل میل غیربافته است که با ساختاری استوانه‌ای توسط یک فرآیند خاص از میل غیربافتهٔ ویژه ساخته شده و سپس روی یک محور فولادی فشرده می‌شود، که این امر آن را از روِل‌های سنتی پلاستیکی و فولادی متمایز می‌کند. بزرگترین ویژگی این روِل میل، استفاده از میل غیربافتهٔ ویژه با سازمان داخلی شبیه به تور است که می‌تواند روغن، آب و پودر باقی‌مانده روی سطح ورق را جذب کند و ضریب اصطکاک بالایی دارد.

۲.۱ فشردن آب در خط شستشو

در آخرین مرحله از خط تولید تمیزکاری، هیچ چیزی جز اضافه کردن یک رول فشرده‌کننده لاستیکی وجود ندارد. به دلیل این عیب که خود رول لاستیکی نمی‌تواند آب را جذب کند، مقدار زیادی آب باید در تونل خشک‌کن بعدی خشک شود، که مصرف انرژی زیادی دارد. هر نوع بی‌دقتی باعث می‌شود که لکه‌های آب روی سطح صفحه و نوار باقی بماند، که مستقیماً بر کیفیت ظاهری صفحه و نوار آلومینیوم تأثیر می‌گذارد. طبق محاسبات، بخش عمده‌ای از هزینه خط تمیزکاری صرف خشک‌کردن بعدی صفحه و نوار می‌شود. به طور کلی، هر افزایش ۱٪ در درجه خشکی معادل ۵٪ کاهش آب تبخیرشده در تونل خشک‌کن است، که به معنای افزایش مصرف برق حدود ۵٪ است. آنچه جدی‌تر است، پدیده آلودگی ناشی از استفاده از رول‌های قدیمی است؛ مواد باقی‌مانده به درستی فشرده نمی‌شوند، که باعث می‌شود سطح ساختاری خطی غیرعادی تشکیل دهد و بازتاب‌پذیری سطح تنها حدود ۳۰٪ باشد.

اثر آب‌زدایی گرمکن غیربافته بیش از ۵ برابر افزایش یافته است، که مصرف انرژی را به طور قابل توجهی کاهش می‌دهد. سطح ورق بسیار تمیز و درخشان است و ضریب بازتاب بالاتر از ۹۰٪ است. قبلاً لازم بود هر ماه یک بار گرمکن لاستیکی تعویض شود. خروجی صفحه و نوار آلومینیوم تا ۱۲۰۰ تن است. اکنون برای یک بار سمباده‌زنی ۴۰۰۰ تن تولید می‌شود. عمر گرمکن بیش از ۲ سال است، که هزینه‌ها را به طور قابل توجهی کاهش می‌دهد.

۲.۲ بهبود فناوری رفع روغن از صفحات مربعی

پاکسازی روغن از صفحه الگو در تولید نوارها یک مشکل سخت است. پس از توسعه‌های متعدد، یک رول فشرده‌کننده خلاء برای صفحه الگو بر اساس رول‌های بی‌بافت توسعه یافته است. اصل کارکرد آن پوشاندن محور رول خلاء با مواد الاستیک با سختی‌های مختلف برای انطباق با سطح نامساوی صفحه الگو و جذب روغن به داخل بدنه رول است تا به هدف پاکسازی از روغن دست یابند. در حال حاضر، این روش مورد استقبال خوب بسیاری از تولیدکنندگان مانند Mingtai Aluminum قرار گرفته و شکاف موجود در این زمینه در چین را پر کرده است (به تصویر 4 مراجعه کنید).

شکل ۴: رول فشردن خلاء صفحات الگودار

۲.۳ بهبود عملکرد رول راهنمای محرک

در فرآیند سنتی، بیشتر گردان‌های راهنمایی و گردان‌های S در تولید ورق‌های آلومینیومی و نوارهای آلومینیومی از گردان‌های لاستیکی پلی‌اورتان ساخته می‌شوند، اما به دلیل ضریب اصطکاک ناکافی آنها، نوارها از وقت به وقت لغزیده و انحراف می‌یابند. گردان چند منظوره میل غیربافته به دلیل ویژگی‌های پوشانده شدن با فیبر، ضریب اصطکاک بالای آن اطمینان حاصل می‌کند که کنترل ثابت حرکت و راهنمایی داشته باشد، به جدول 1 مراجعه کنید.

همانطور که از جدول 1 قابل مشاهده است، ضریب اصطکاک رول غیربافته ۲۰ تا ۴۰ برابر بیشتر از رول فولادی و رول لاستیکی است. این ضریب اصطکاک بالا باعث می‌شود که کشش در همان زمان ۲۰ تا ۴۰ برابر افزایش یابد و عملکرد مناسب رول کششی را تضمین کند، و از پدیده‌های نامطلوب مانند آویزان شدن سیم‌پیچ در حین کار جلوگیری شود.

به دلیل ویژگی‌های برجسته خود رول غیربافته، علاوه بر کاربردهای فوق، از آن به طور گسترده در خطوط آلومینیومی، صاف‌کاری فویل و ماشین‌های برش نوار نیز استفاده می‌شود. عمر این رول ۸ تا ۱۰ برابر رول لاستیکی است، که هزینه‌ها و زمان مورد نیاز برای تعویض رول را برای کاربر به شدت کاهش می‌دهد و بهبود بهره‌وری تولید را فراهم می‌آورد.

در حال حاضر، رول‌های نساجی غیربافته DT در تولید نوارهای مسی و آلومینیومی داخلی بخش عمده‌ای از بازار را به خود اختصاص داده‌اند و تولیدکنندگان نوار فولادی نیز شروع به استفاده از آنها کرده‌اند. محصولات به تدریج رسیده و به مقیاس مشخصی برای جایگزینی واردات رسیده‌اند. با آزمایش توسط تولیدکننده برجسته جهانی ملات چینی ایتالیا MINO، شاخص‌های فنی و عملکرد هزینه-عملکرد رول‌های نساجی غیربافته DT از محصولات مشابه وارداتی پیشی گرفته است.
رول‌های غیربافته DT به دلیل عملکرد بالا در مقابل هزینه، دوره تحویل کوتاه و نگهداری راحت، مورد تحسین بالای کاربران قرار گرفته‌اند و ارزش گسترش کاربری وسیعی دارند.

۳ ماشین فشرده‌کاری خلاء

دستگاه فشردن خلاء نوع جدیدی از دستگاه فشردن خلاء است که بر اساس گویچه چندکاره پنبه‌ای غیربافته اصلی اصلاح شده است. اصول کار آن تغییر بدن گویچه محکم داخلی گویچه چندکاره پنبه‌ای غیربافته اصلی به یک گویچه خلاء با ردیف‌های متناظری از سوراخ‌ها روی سطح آن است. در حین عملیات، مایع موجود روی صفحه و نوار به داخل بدن گویچه فشرده می‌شود و سپس از پمپ گردشی سیستم خلاء دستگاه برای خروج آن استفاده می‌شود. مایع از طریق سیستم جداکننده گاز-آب فیلتر می‌شود و می‌تواند مجدداً استفاده شود. اصول کار در شکل 5 نشان داده شده است.

این دستگاه اغلب توسط بسیاری از تولیدکنندگان، از جمله شرکت آلومینیوم، آلومینیوم مینگتای و سانفنگ کپر، استفاده و به طور دقیق مورد آزمایش قرار می‌گیرد. نسبت به رول قبلی بدون بافت، سرعت خشک‌کردن دستگاه فشرده‌کننده خلاء بیش از ۳۰٪ افزایش یافته است. تجربه نشان داده است که استفاده از فشرده‌کننده خلاء موثرترین روش برای حذف مایع در تولید صفحات و نوارها محسوب می‌شود. این پروژه موفق به کسب ثبت اختراع مدل مفید ملی شده و از ارزیابی کارشناسان سازماندهی‌شده توسط اداره علوم و فناوری شهر شیانیانگ در استان شاآنشی، موفقانه گذر کرده است. همگان معتقدند که این پروژه به سطح پیشرفته داخلی رسیده و یک دستاورد قابل توجه است که ارزش ترویج فعال را دارد.

۴ خلاصه

در فرآیند تولید ورق و نوار آلومینیوم، تمیزکاری، رفع چربی، تمیزکاری روغن از رول، فشردن آب، سمباده‌زنی و دیگر مراحل از جمله اقدامات کلیدی برای تضمین کیفیت بالای سطحی آن هستند. رول‌های برس نایلونی و رول‌های چند منظوره بافت نساجی دارای یک سری ویژگی‌های عالی هستند. این رول‌ها در بهبود کیفیت سطحی ورق و نوار آلومینیوم نقش مهمی ایفا می‌کنند و ارزش پیشبرد و استفاده فعالانه از آن‌ها را دارند.