Applicazione del rullo a spazzola in nylon e del rullo non tessuto per la produzione di lamiere e nastri in alluminio

0 Prefazione

Con il rapido sviluppo della tecnologia industriale, l’uso di lamiere e nastri in alluminio come materiale di base dell’industria moderna è diventato sempre più ampio, e le esigenze relative alla superficie sono diventate sempre più elevate. Negli ultimi anni, i rulli a spazzola in nylon sono stati ampiamente utilizzati nei processi di pulizia, sgrassaggio, pulizia dei rulli, lucidatura e altri processi dei nastri di alluminio. I rulli in tessuto non tessuto vengono impiegati nei processi di sgrassaggio e disidratazione per garantire un salto qualitativo nella qualità della superficie dei nastri. Questo articolo introduce e discute il principio di funzionamento, la classificazione e le caratteristiche del rullo a spazzola in nylon e del rullo da laminatoio in tessuto non tessuto, nonché la loro applicazione nella produzione di lamiere e nastri in alluminio e le questioni correlate, a beneficio dei produttori di lamiere e nastri e dei relativi produttori di attrezzature.

1 Caratteristiche e classificazione dei rulli spazzola in nylon

1.1 Caratteristiche del rullo spazzola in nylon

Il nome chimico del nylon è anche noto come poliammide (PA). Poiché è un polimero cristallino e presenta un’elevata cristallinità, la sua resistenza alla trazione, durezza, elasticità e resistenza all’usura sono superiori rispetto ad altre materie plastiche. Allo stesso tempo, il nylon ha una buona resistenza chimica. In particolare, possiede un’eccellente resistenza agli oli e può sopportare acidi deboli, basi deboli e solventi comuni. Pertanto, nella produzione di strisce in alluminio tra i numerosi filamenti per spazzole in plastica tecnica, esso rappresenta la scelta ideale, il che riveste una certa razionalità e inevitabilità.

1.2 Classificazione e caratteristiche del filamento in nylon

1.21 Filamento in nylon 66

Attualmente, i filamenti delle spazzole utilizzati nella produzione industriale di spazzole includono principalmente nylon 6, nylon 66, nylon 610, nylon 1010, nylon 612 e altri materiali in nylon. Durante il processo di laminazione a freddo di lastre e nastri di alluminio, a causa dell’attrito e della laminazione tra il cilindro e la superficie del nastro, sulla superficie si formano polveri micro-ossidate che si sfaldano e si adsorbono, e l’olio da laminazione e i componenti sospesi ad esso legati rimangono sulla superficie del nastro. Se non vengono puliti tempestivamente, aderiranno alla superficie del cilindro del livellatore a trazione-flessione, causando l’usura della superficie del cilindro e danneggiando la superficie del nastro. Per questo motivo, il processo di lavaggio con acqua calda ad alta temperatura è indispensabile. Tuttavia, tra i numerosi filamenti in nylon, la maggior parte dei materiali in nylon ha un punto di fusione di circa 210°C, che provoca degradazione e deformazione se utilizzati per lungo tempo a temperature superiori a 80°C, mentre il nylon 66 ha un punto di fusione di 250°C e non si deforma quando utilizzato in acqua calda oltre 80°C. Pertanto, i filamenti in nylon 66 sono prevalentemente impiegati per la pulizia dei nastri di alluminio. Tuttavia, il difetto fatale del nylon 6 è che l’assorbimento d’acqua è troppo elevato (1,5%). Spazzolando in acqua, i filamenti si ammorbidiscono e perdono rigidità, con conseguente sgrassaggio incompleto. Inoltre, il nylon stesso non è resistente agli alcali forti, e la durata del rullo spazzola risulta ridotta.

1.2.2 Filamento DT-Belon

Secondo i problemi dei filamenti di spazzola sopra menzionati, alcune aziende straniere hanno aggiunto nano-montmorillonite e altri materiali sulla base del nylon 66, sviluppando i filamenti di spazzola DT-Bellon, che presentano un assorbimento d’acqua molto inferiore rispetto al nylon 66, una resistenza agli alcali e una resistenza alla trazione significativamente migliorate, risolvendo completamente il problema della spazzolatura delle strisce di alluminio. Dopo i test, il suo effetto lucidante è raddoppiato rispetto al nylon 66 e la durata del rullo di spazzola è aumentata di 3-5 volte.

1.23 Contenente filo abrasivo

I fili delle spazzole abrasive sono fili di spazzole abrasive di diversi spessori realizzati aggiungendo circa il 30% di carburo di silicio e altri abrasivi ai materiali in resina di nylon attraverso processi di miscelazione, estrusione, trafilatura e altri procedimenti. Il nylon 612 è la prima scelta tra i materiali in nylon. Oltre alle caratteristiche del PA, il nylon 612 presenta anche i vantaggi di una larghezza relativamente ridotta, un basso assorbimento d’acqua (0,1%), una buona densità e stabilità dimensionale, nonché un’elevata resistenza alla trazione. Anche il nylon 610 viene utilizzato come materiale per la trafilatura, ma il rapporto qualità-prezzo è basso. A seconda dei diversi materiali utilizzati, attualmente esistono principalmente i seguenti tipi di fili per spazzole:

(1) I filamenti abrasivi al carburo di silicio vengono estrusi aggiungendo polvere di carburo di silicio al nylon. A causa della forma poligonale della struttura del carburo di silicio, i prodotti ottenuti presentano una finitura lucida; l’industria delle nastri utilizza principalmente grane da 180# a 800#.

(2) Ai filamenti abrasivi in allumina e ai filamenti in nylon viene aggiunta polvere di allumina. Grazie alla loro struttura pluriprismatica, i prodotti ottenuti presentano una finitura opaca; si utilizzano principalmente grane da 180# a 800#.

(3) Il filo per spazzole diamantato è realizzato con nylon arricchito con polvere di diamante. Grazie alla sua eccezionale affilatura e durezza, viene impiegato principalmente per la lucidatura a specchio e altri processi nella produzione di nastri di alluminio; si utilizzano principalmente grane da 320# a 3000#.

(4) Filo abrasivo speciale resistente alle alte temperature
Il filo abrasivo resistente alle alte temperature è realizzato principalmente in resina sintetica PPS o PEEK e mediante trafilatura abrasiva. Poiché il suo punto di fusione raggiunge i 300℃ e i 355℃, viene utilizzato principalmente nel processo di pulizia tramite lucidatura a secco o laminazione a caldo. Nelle stesse condizioni di lucidatura a secco ad alta velocità, i normali filamenti abrasivi si sono già fusi e deformati, mentre i filamenti resistenti alle alte temperature possono ancora essere utilizzati regolarmente.

(5) Filo per spazzole multitorciglione
Sebbene si utilizzino spesso filamenti di spazzola più sottili nella spazzolatura delle strisce di alluminio di precisione, poiché i filamenti della spazzola sono ancora singoli, dopo un’attenta osservazione rimarranno comunque dei graffi sulla superficie del pannello. Per questo motivo, Germania, Giappone e Corea del Sud hanno introdotto successivamente filamenti di spazzola a più capi, ovvero nei filamenti di spazzola da 0,5-Imm sono presenti innumerevoli finissimi filamenti di fibra. Il filo diventa una superficie di spazzola, risolvendo molto bene questo problema.

1.3 Scelta dei rulli spazzola per la produzione di lamiere e nastri di alluminio

Macchina di pulizia per stiratura-curvatura e livellamento: La macchina di pulizia per stiratura-curvatura e livellamento è generalmente l’ultimo processo della produzione di lamiere di alluminio. I requisiti per la superficie del pannello sono estremamente rigorosi. Pertanto, per la struttura del rullo spazzola viene scelto il rullo a getto interno. Il filo della spazzola è un filo multitorciglione proveniente dalla tedesca Haar Company o dalla giapponese Hotan Company, oppure un filo in nylon inferiore a 0,15 mm. Per la pulizia delle strisce di lamiere spesse in alluminio si possono utilizzare fili in nylon da 0,3-0,5 mm.

(2) Spazzola per la pulizia dei rulli del laminatoio a caldo: Lo scopo della spazzola per la pulizia dei rulli del laminatoio a caldo è quello di utilizzare spazzole metalliche nell’intero processo. A causa della fragilità del filo d’acciaio, è facile che si rompa e provochi graffi sulla superficie del rullo. Attualmente, la più efficace è la spazzola abrasiva a spruzzo interno. Generalmente viene utilizzato un filamento abrasivo in nylon 180#, e la densità del filamento della spazzola non dovrebbe essere inferiore al 50%. A causa del basso punto di fusione del nylon, occasionalmente possono verificarsi bruciature dei filamenti della spazzola quando la quantità d’acqua è insufficiente. Molti produttori hanno iniziato a utilizzare filamenti abrasivi resistenti alle alte temperature, ma il prezzo è relativamente più elevato.

(3) Spazzola per la pulizia dei rulli del laminatoio a freddo: Negli ultimi anni, la pulizia dei rulli del laminatoio a freddo ha iniziato a richiamare l’attenzione di molti produttori. Oltre a rimuovere lo sporco dalla superficie del rullo, la spazzola di pulizia non deve graffiare la superficie del corpo del rullo. Mingtai Aluminum ha condotto numerosi esperimenti di collaborazione, scegliendo filamenti abrasivi inferiori a 0,5 mm, controllando la lunghezza dei filamenti della spazzola entro un determinato intervallo, mantenendo la densità dei filamenti sopra il 60% e eseguendo più fasi di lucidatura, dalla grossolana alla fine, che rappresentano il metodo migliore.

(4) Lucidatura dei pannelli a specchio: A causa della viscosità e della facile ossidazione delle lamiere e delle strisce di alluminio, la lucidatura dei pannelli a specchio è da tempo un problema che affligge i produttori di lamiere e strisce di alluminio. Per questo motivo, dopo anni di test in collaborazione con Henan Mingmingtai Aluminum, si è scoperto che il rullo a spazzola diamantata 320#-3000# rappresenta una buona soluzione.

(5) Spazzola per la lucidatura a specchio dei rulli: La lucidatura a specchio dei rulli rappresenta un problema importante nell’industria delle strisce di alluminio. Attualmente, la maggior parte dei produttori utilizza ancora la soluzione della lucidatura con nastri abrasivi, che è lunga e laboriosa. Il piano di rinnovo della lucidatura a specchio dei rulli prevede l’uso del PEEK come materiale, con l’aggiunta di abrasivo 5000#, per realizzare una spazzola a disco, abbinata a attrezzature speciali per la lucidatura. In origine, il tempo di lucidatura era di 5 giorni, ma ora bastano solo 2 ore per ottenere un effetto a specchio di 0,001.

1.4 Rimodellatura del rullo spazzola

Dopo un lungo utilizzo del rullo a spazzola, sulla superficie appariranno due grandi manubri (o comunemente noti come ossa di cane). È possibile utilizzare i seguenti metodi per rifinire al momento opportuno:

(1) Sia i filamenti in puro nylon che quelli abrasivi possono essere tagliati con uno strumento speciale; il portautensile è semplice e facile da installare su un tornio;

(2) Il rullo a spazzola con filamenti abrasivi può essere montato su una rettificatrice cilindrica o su un tornio. La mola viene ri-rettificata e si può utilizzare una mola al carburo di silicio 46#.

2 Caratteristiche e applicazioni dei rulli da mulino multiuso in tessuto non tessuto

Il rotolo multiuso in tessuto non tessuto è un rotolo da laminazione in tessuto non tessuto realizzato sinterizzando uno speciale tessuto non tessuto in una struttura cilindrica mediante un processo speciale, per poi fissarlo su un albero d’acciaio, diverso dai tradizionali rulli in gomma e acciaio. La caratteristica principale di questo rotolo da laminazione è l’impiego di uno speciale tessuto non tessuto con una struttura interna a rete, che può assorbire olio, acqua e rimuovere la polvere residua dalla superficie del foglio, oltre ad avere un elevato coefficiente di attrito.

2.1 Strizzatura dell’acqua nella linea di lavaggio

Nell’ultimo processo della linea di produzione per la pulizia, non c’è altro che l’aggiunta di un rullo pressante in gomma. A causa del difetto per cui il rullo in gomma stesso non può assorbire l’acqua, una grande quantità d’acqua deve essere asciugata nel tunnel di essiccazione successivo, il che comporta un elevato consumo energetico. Qualsiasi disattenzione lascerà macchie d’acqua sulla superficie delle lastre e delle strisce, influenzando direttamente la qualità esterna delle lastre e delle strisce di alluminio. Secondo i calcoli, gran parte dei costi della linea di pulizia sarà destinata all’essiccazione successiva delle lastre e delle strisce. In generale, ogni aumento dell’1% del grado di asciugatura equivale al 5% in meno di acqua evaporata nel tunnel di essiccazione, il che significa che il consumo di energia aumenta di circa il 5%. Ancora più grave è il fenomeno di incrostazione dovuto all’uso di rulli usurati: i residui non vengono spremuti completamente, il che fa sì che sulla superficie si formi una struttura lineare aggiuntiva, e la riflettività superficiale è solo del 30% circa.

L’effetto di spremitura dell’acqua del rotolo in tessuto non tessuto è aumentato di oltre 5 volte, il che consente un notevole risparmio energetico. La superficie della lastra è molto pulita e lucida, e la riflettività è superiore al 90%. In passato, il rotolo di gomma doveva essere sostituito una volta al mese. La produzione di lastre e nastri di alluminio raggiunge le 1200 t. Ora produce 4000 t prima di dover essere rettificato. La durata del rotolo supera i 2 anni, il che riduce notevolmente i costi.

2.2 Miglioramento della tecnologia di sgrassaggio delle lamiere zigrinate

La sgrassatura della lastra goffrata è un problema difficile nella produzione di nastri. Dopo numerosi sviluppi, è stato messo a punto un rullo a vuoto per lastre goffrate sulla base di rulli in tessuto non tessuto. Il principio di base consiste nel rivestire l’albero del rullo a vuoto con materiali elastici di diversa durezza per adattarsi alla superficie irregolare della lastra goffrata e aspirare l’olio all’interno del corpo del rullo, ottenendo così lo scopo della sgrassatura. Attualmente, è stato ben accolto da molti produttori come Mingtai Aluminum, colmando il divario in questo settore in Cina (vedi Figura 4).

Figura 4 Rullo aspirante per la strizzatura delle lamiere profilate

2.3 Miglioramento della funzione del rullo guida di trazione

Nel processo tradizionale, la maggior parte dei rulli di guida e dei rulli a S nella produzione di lamiere e nastri di alluminio è realizzata con rulli in gomma poliuretanica, ma a causa del loro coefficiente di attrito insufficiente, i nastri scivolano e deviano di tanto in tanto. Il rullo multiuso per laminatoio in tessuto non tessuto, grazie alle sue caratteristiche avvolte da fibre, garantisce un elevato coefficiente di attrito che assicura una guida e un controllo stabili dell’azionamento, vedi Tabella 1.

Come si può vedere dalla Tabella 1, il coefficiente di attrito del rotolo in tessuto non tessuto è da 20 a 40 volte superiore a quello del rotolo in acciaio e del rotolo in gomma. Questo elevato coefficiente di attrito garantisce che la tensione aumenti di 20-40 volte contemporaneamente, assicurando il funzionamento regolare del rullo di tensione e prevenendo fenomeni indesiderati come l’abbassamento della bobina durante il funzionamento.

Grazie alle eccellenti caratteristiche del rotolo in tessuto non tessuto, oltre alle applicazioni sopra menzionate, esso è stato ampiamente utilizzato anche nelle nastri di alluminio, nella stiratura delle lamiere sottili e nelle macchine da taglio longitudinale. La durata del rotolo è da 8 a 10 volte superiore a quella del rotolo in gomma, il che riduce notevolmente i costi e il tempo necessario per la sostituzione del rotolo, migliorando così l’efficienza produttiva.

Attualmente, i rotoli di tessuto non tessuto DT hanno conquistato una larga fetta del mercato nella produzione di nastri di rame e alluminio nazionali, e anche i produttori di nastri d’acciaio hanno iniziato a utilizzarli. I prodotti sono gradualmente maturati e hanno raggiunto una dimensione tale da sostituire le importazioni. Testati dal rinomato produttore internazionale di laminatoi italiano MINO, gli indicatori tecnici e il rapporto qualità-prezzo dei rotoli di tessuto non tessuto DT hanno superato quelli dei prodotti simili importati.
I rotoli in tessuto non tessuto DT sono molto apprezzati dagli utenti per il loro elevato rapporto qualità-prezzo, il breve ciclo di consegna e la facile manutenzione, e presentano un ampio valore promozionale.

3 Macchina di spremitura sottovuoto

La macchina di spremitura sottovuoto è un nuovo tipo di macchina di spremitura sottovuoto modificata sulla base del rotolo multiuso in tessuto non tessuto originale. Il principio consiste nel trasformare il corpo del rotolo a nucleo solido del rotolo multiuso in tessuto non tessuto originale in un rotolo sottovuoto con corrispondenti file di fori sulla superficie. Durante il funzionamento, il liquido presente sulle piastre e sulle strisce viene spinto all’interno del corpo del rotolo e successivamente viene aspirato dalla pompa di circolazione del sistema di vuoto della macchina. Il liquido viene filtrato attraverso il sistema di separazione gas-acqua e può essere riutilizzato. Il principio di funzionamento è illustrato nella Figura 5.

Questa macchina è spesso utilizzata e rigorosamente testata da molti produttori, tra cui Aluminum Co., Ltd., Mingtai Aluminum e Sanfeng Copper. Rispetto al rotolo non tessuto originale, la velocità di asciugatura dello spremitore sottovuoto è aumentata di oltre il 30%. La pratica ha dimostrato che l’uso dello spremitore sottovuoto è il mezzo più efficace per rimuovere i liquidi nella produzione di lastre e nastri. Il progetto ha ottenuto il brevetto nazionale per modello di utilità ed è stato approvato dall’esame degli esperti organizzato dal Xianyang Science and Technology Bureau della provincia di Shaanxi. È stato concordemente riconosciuto che il progetto ha raggiunto un livello avanzato a livello nazionale ed è una realizzazione degna di essere promossa con vigore.

4 Riassunto

Nel processo di produzione della lamiera e del nastro di alluminio, la pulizia, lo sgrassaggio, la pulizia dei rulli, la spremitura dell’acqua, la lucidatura e altri processi sono una delle misure chiave per garantire l’elevata qualità della superficie. I rulli in spazzole di nylon e i rulli multiuso in tessuto non tessuto presentano una serie di eccellenti caratteristiche. Svolgono un ruolo importante nel migliorare la qualità della superficie della lamiera e del nastro di alluminio e meritano una promozione e un’applicazione vigorose.