Welche Einsatzmöglichkeiten gibt es für einen Rotationsabwickler?

A Rotationsabwickler wird in jedem industriellen Prozess eingesetzt, bei dem ein Endlosbahnmaterial – Papier, Film, Folie, Stoff oder Vliesstoff – auf eine Rolle gewickelt wird und mit einer kontrollierten, gleichmäßigen Spannung einer nachgeschalteten Verarbeitungs-, Druck-, Laminier- oder Verpackungslinie zugeführt werden muss. Die Hauptanwendungen umfassen Etikettendruck, flexible Verpackungen, Wellpappenproduktion, Tissue- und Hygieneherstellung, Vliesstoffverarbeitung, technisches Bandschneiden und Endlosformulardruck – Branchen, in denen ein ununterbrochener Bahnvorschub und eine stabile Spannung direkt die Produktqualität und Linienproduktivität beeinflussen. In diesem Artikel wird jede Anwendungskategorie technisch eingehend untersucht, wobei die spezifischen betrieblichen Anforderungen berücksichtigt werden, die einen Rotationsabwickler in jedem Fall zur richtigen Wahl machen.

Was ein Rotationsabwickler leistet: Die Kernbetriebsfunktion

Bevor man Anwendungen untersucht, ist es wichtig, genau zu verstehen, welchen Beitrag ein Rotationsabwickler zu einer Produktionslinie leistet, den ein einfacher passiver Abrollständer nicht leisten kann. Ein Rotationsabwickler ist ein angetriebenes, spannungsgesteuertes Rollenvorschubsystem Dabei wird der Rollendorn aktiv angetrieben – entweder durch einen Servomotor, einen Drehmomentmotor oder ein regeneratives Bremssystem –, sodass die Geschwindigkeit und das Drehmoment der Rollenrotation kontinuierlich gesteuert werden, wenn der Rollendurchmesser von voll auf leer abnimmt.

Diese aktive Steuerung löst drei Probleme, die passive Walzgerüste nicht lösen können:

• Abnehmender Trägheitsausgleich: Eine volle Rolle kann mehrere Tonnen wiegen und weist eine hohe Rotationsträgheit auf. Beim Abwickeln des Materials verringern sich der Rollendurchmesser und die Trägheit, wodurch sich das Drehmoment ändert, das zur Aufrechterhaltung einer konstanten Bahngeschwindigkeit erforderlich ist. Das Steuerungssystem eines Rotationsabwicklers gleicht diese Änderung kontinuierlich aus und hält die Bahnspannung unabhängig vom Rollendurchmesser innerhalb eines definierten Sollwerts.
• Bahnspannungsregulierung: Nachgelagerte Prozesse wie der Flexodruck erfordern typischerweise, dass die Bahnspannung innerhalb enger Toleranzen gehalten wird plus oder minus 2 bis 5 % des Sollwerts – zur Aufrechterhaltung der Druckregistergenauigkeit. Spannungsspitzen oder -abfälle führen zu Fehlregistrierungen, Falten oder Bahnrissen (Quelle: TAPPI TIP 0404-20, Web Tension Control, 2019).
• Beschleunigung und Verzögerung bei hoher Geschwindigkeit: Wenn eine Linie vom Stillstand auf Betriebsgeschwindigkeit beschleunigt, muss der Rotationsabwickler die Rollenbeschleunigung mit der Linienbeschleunigung synchronisieren. Ein passives Gerüst kann dies nicht leisten – es verursacht entweder ein Durchhängen der Bahn beim Beschleunigen oder Bahnrisse bei schnellen Stopps.

Diese Fähigkeiten machen einen Rotationsabwickler in jeder Hochgeschwindigkeits- oder Präzisionsbahnverarbeitungsanwendung unverzichtbar und nicht optional.

Etikettendruck und -verarbeitung

Der Etikettendruck ist weltweit eine der volumenstärksten Anwendungen für Rotationsabwickler. Druckempfindliches Etikettenmaterial – eine Verbundbahn aus Obermaterial, Klebstoff und Trennfolie – wird auf Schmalbahn-Flexodruck-, Offset- oder Digitaldruckmaschinen mit Geschwindigkeiten von gedruckt 100 bis 300 Meter pro Minute . Bei diesen Geschwindigkeiten führt selbst eine kurze Spannungsschwankung zu einer Fehlausrichtung der einzelnen Farben, die über die Toleranzspezifikation hinausgeht (typischerweise 0,1 bis 0,2 mm bei Pharmaetiketten) und zu Druckstopps und Materialverschwendung führt.

Rotationsabwickler in Etikettendruckanwendungen müssen Rollen mit Obermaterial, Trägermaterial und Laminatmaterialien verarbeiten 25 bis 600 mm Breite und Rollendurchmesser bis 1.000 mm oder mehr. Die mit Klebstoff beschichtete Unterseite des Etikettenmaterials reagiert besonders empfindlich auf Spannungsschwankungen – übermäßige Spannung dehnt das elastische Obermaterial und verändert die Stanzmaße; Eine unzureichende Spannung führt zu Bahnflattern, wodurch das Etikett relativ zur Stanzstation falsch ausgerichtet wird.

Moderne Etikettendruckmaschinen werden häufig verwendet Doppelwellen- oder Revolver-Rotationsabwickler Dadurch kann eine neue Rolle auf einen zweiten Dorn vorgeladen werden, während die aktuelle Rolle läuft. Dies ermöglicht einen fliegenden Rollenwechsel – eine automatische Bahnverbindung bei voller Druckgeschwindigkeit, die den sonst für einen Rollenwechsel erforderlichen Produktionsstopp überflüssig macht. Die Fähigkeit zum fliegenden Rollenwechsel bei 200 m/min erfordert, dass das Steuersystem des Rotationsabwicklers die neue Rolle beschleunigt, um sie genau an die laufende Bahngeschwindigkeit anzupassen 0,1 bis 0,5 Sekunden bevor das Verbindungsband einrastet (Quelle: FINAT Technical Bulletin, Narrow Web Converting Technology, 2021).

Geschwindigkeits- und Breitenbereiche stammen aus dem FINAT Technical Bulletin, Narrow Web Converting Technology, 2021. Registrieren Sie die Toleranz gemäß der Pharmaindustrienorm ISO 11607.

Flexible Verpackungsproduktion

Flexible Verpackungen – Beutel, Tüten, Tüten, Hüllen und Laminate, die für Lebensmittel, Körperpflege- und Haushaltsprodukte verwendet werden – werden auf Breitbahn-Tiefdruck- oder Flexodrucklinien, Laminiermaschinen und Form-, Füll- und Siegelsystemen hergestellt 150 bis 600 Meter pro Minute . Rollengewichte in flexiblen Verpackungen werden routinemäßig verarbeitet 800 bis 2.000 kg , und Rollendurchmesser von 1.200 mm sind im Breitbahnbetrieb üblich (Quelle: Packaging Europe, Flexible Packaging Converting Technology Report, 2022).

Bei flexiblen Verpackungen besteht eine dreifache Herausforderung beim Abwickeln. Erstens ist die Substratvielfalt extrem: In derselben Produktionsanlage können in derselben Woche 12-Mikron-Aluminiumfolie, 15-Mikron-BOPET-Folie, 200-Mikron-PE-Schaum und 80-g/m-Papier verarbeitet werden, wobei jeweils unterschiedliche Spannungssollwerte und unterschiedliche Geschwindigkeits-/Drehmomentprofile des Abwicklers erforderlich sind. Zweitens erfordern die hohen Rollengewichte Abwickler mit robuster mechanischer Konstruktion – freitragende Dornlasten von 1.500 kg und mehr erfordern präzisionsgefertigte Lagerbaugruppen und robuste Rahmen. Drittens erfordern mehrschichtige Laminatstrukturen eine präzise Spannungskontrolle sowohl während des Druckdurchgangs als auch des Laminierdurchgangs, um Haftungsfehler zu vermeiden, die durch Falten oder Spannungsunterschiede zwischen den Schichten verursacht werden.

Tiefdrucklinien für flexible Verpackungen – die schnellste Anwendung in dieser Kategorie – erfordern Rotationsabwickler mit Systeme zur Steuerung der Tänzerwalzenspannung das auf Spannungsschwankungen im Inneren reagieren kann 50 bis 100 Millisekunden um die Registergenauigkeit über 8 bis 12 Farbstationen bei Druckwiederholungslängen von 300 bis 800 mm aufrechtzuerhalten (Quelle: Gravure Association of Europe, Technical Handbook, 2020).

Verarbeitung von Wellpappe und Karton

Produktionslinien für Wellpappe – Wellpappenanlagen – gehören zu den breitesten und schnellsten Bahnverarbeitungsmaschinen in der Papierverarbeitungsindustrie. Eine einzelne Wellpappenanlage verarbeitet mehrere Bahnströme gleichzeitig: das Wellenmedium (gewellte Innenschicht) und eine oder zwei Trägerbahnen (flache Außenschichten), die alle mit einer Geschwindigkeit von 100 mm laufen 200 bis 400 Meter pro Minute bei Bahnbreiten von 1.800 bis 2.800 mm .

Jeder Bahnstrom benötigt einen eigenen Rotationsabwickler. Eine standardmäßige doppelseitige Wellpappenanlage verwendet drei bis fünf Rotationsabwickler Sie arbeiten gleichzeitig, und das Spannungsverhältnis zwischen der Auskleidung und den Riffelbahnen bestimmt die Ebenheit, Dicke und Druckfestigkeit der fertigen Platte. Ungleiche Spannungen zwischen den Bahnströmen führen zu Verwerfungen – dem Durchbiegen der fertigen Wellpappe, die zu Verklemmungen in nachgelagerten Kartonherstellungsmaschinen und zu Ausschuss bei der Qualitätsprüfung führt.

Auch Rotationsabwickler in Wellpappenanwendungen müssen das bewältigen Spleißer-Integration - Jeder Abwickler ist mit einem Spleißer gekoppelt, der das Ende einer auslaufenden Rolle mit der Vorderkante einer neuen Rolle bei voller Liniengeschwindigkeit verbindet. Wellpappen-Spleissgeräte verwenden typischerweise eine Stumpfspleißmethode (Zero-Tail-Splice), bei der die ankommende Rolle auf Liniengeschwindigkeit beschleunigt und darin gehalten werden muss plus oder minus 0,5 % Die Geschwindigkeit der Linie muss vor dem Einsetzen der Verbindung erhöht werden, um eine saubere, spaltfreie Verbindung zu gewährleisten, die keinen Plattendefekt an der Verbindungsstelle verursacht.

Wichtige Leistungsanforderungen für Wellpappenabwickler

• Rollengewicht: Bis zu 3.000 bis 5.000 kg pro Dorn bei Breitbahn-Linerrollen
• Rollendurchmesserbereich: 800 mm (fast leer) bis 1.800 mm (volle Rolle)
• Spannungsbereich: 50 bis 500 N/m Bahnbreite, einstellbar je nach Papiersorte
• Spleißgenauigkeit: Geschwindigkeitsanpassung innerhalb von plus/minus 0,5 % beim Spleißeingriff
• Vorkonditionierung: Integrierte Dampfdusche zur Vorbefeuchtung der Trägerbahn vor der Wellung für eine bessere Haftung

Quelle: FEFCO Technical Handbook, Corrugated Board Manufacturing, 2021.

Herstellung von Gewebe- und Hygieneprodukten

Bei der Herstellung von Seidenpapier und Hygieneprodukten – Gesichtstücher, Toilettenpapier, Küchentücher und Feuchttücher – werden große Papierrollen (Tambours oder Jumbo-Rollen) aus Tissue- oder Vliesstoffbahnen in Verarbeitungslinien abgewickelt, die das fertige Produkt prägen, falten, schneiden und verpacken. Elternrollen in der Gewebeverarbeitung messen typischerweise 2.000 bis 5.000 mm Breite und bis zu 3.000 mm Durchmesser , mit Bahngewichten ab nur 12 bis 40 g/m² – Aufgrund der extremen Kombination aus sehr großen Rollenabmessungen und sehr geringer Bahnzugfestigkeit ist Tissuepapier eine der anspruchsvollsten Anwendungen für die Bahnhandhabung.

Weil die Tissuebahn schon bei niedrigen Bahnspannungen reißen kann 2 bis 5 N/m Breite muss der Rotationsabwickler die Spannung mit außergewöhnlicher Genauigkeit aufrechterhalten – eine Spannungsspitze, die auf einer Verpackungsfolienlinie keine Auswirkungen hätte, würde eine Tissuebahn sofort reißen. Gewebeverarbeitungslinien verwenden daher Rotationsabwickler Kraftmesszellen-Spannungsregelung mit geschlossenem Regelkreis statt einer tänzerbasierten Spannungsregelung, da Kraftmesszellen eine schnellere und präzisere Spannungsmessung mit den sehr geringen beteiligten Spannungskräften ermöglichen (Quelle: INDA, Nonwovens and Tissue Converting Technology Primer, 2020).

Die Herstellung von Feuchttüchern erhöht die Komplexität bei der Handhabung von Vliesstoffen – typischerweise Spunlaced- oder Airlaid-Material mit 30 bis 80 g/m² –, die eine geringere Steifigkeit als Seidenpapier haben und anfälliger für Kantenwelligkeit und seitliche Abweichungen beim Abwickeln sind. Rotationsabwickler sind in Feuchttuch-Verarbeitungslinien integriert kantengeführte Lenksysteme – servoangetriebene seitliche Aktuatoren, die den gesamten Abwickelrahmen kontinuierlich neu positionieren, um die Bahnkante in einer festen seitlichen Position zu halten und so Kantenverschiebungen zu verhindern, die zu einer Fehlausrichtung in den nachfolgenden Falt- und Schneidstationen führen würden.

Verarbeitung von Vliesstoffen

Vliesstoffe – Spunbond-, Meltblown-, Spunlaced-, Needlepunch- und Thermobondiert-Materialien – werden in medizinischen Einwegartikeln, Filtermedien, Geotextilien, Automobil-Innenraumkomponenten und Baumembranen verwendet. Die Umwandlung dieser Materialien in fertige Produkte umfasst Prozesse wie Schneiden, Laminieren, Drucken, Stanzen und Ultraschallbinden, die alle einen kontrollierten Bahnvorschub von einer Rolle erfordern.

Die Verarbeitung von Vliesstoffen stellt Abwickelherausforderungen dar, die sich erheblich von denen bei Papier- oder Folienanwendungen unterscheiden. Vliesstoffe haben deutlich geringeres Elastizitätsmodul als Papier- oder Polymerfolien, was bedeutet, dass sie sich unter angelegter Spannung leichter dehnen. Diese Elastizität bedeutet, dass die Spannungsregelung dynamischer sein muss – der Regelkreis des Abwicklers muss schneller reagieren, um zu verhindern, dass sich Spannungsschwankungen in Form von Breitenschwankungen (Einschnürungen) in den Stoff ausbreiten, was zu Maßfehlern im fertigen Produkt führen würde.

Die Verarbeitung medizinischer Vliesstoffe – OP-Abdecktücher, Isolationskittelmaterial und Filtermedien für Atemschutz – erfolgt unter Reinraum- oder kontrollierten Umgebungsbedingungen, die zusätzliche Anforderungen an die Ausrüstung stellen. Rotationsabwickler in diesen Anwendungen müssen aus Materialien hergestellt sein, die keine Partikelkontamination erzeugen, mit Isopropanol oder anderen zugelassenen Desinfektionsmitteln reinigbar sein und in einigen Fällen für den Betrieb in Reinraumumgebungen der ISO-Klasse 7 oder 8 zertifizierbar sein.

Unser Rotationsabwickler ist für das gesamte Spektrum der Vliesstoffverarbeitungsanwendungen konzipiert und verfügt über Spannungskontrollsysteme, die für die niedrigen Spannungs- und Hochelastizitätseigenschaften von Spinnvlies- und Meltblown-Materialien konfigurierbar sind, sowie Strukturdesigns, die den Anforderungen der Reinraumkompatibilität genügen.

Flächengewichts- und Spannungsbereiche basieren auf INDA Nonwovens Converting Technology Primer, 2020, und Industrieprozessspezifikationen.

Technisches Schneiden von Bändern und Folien

Das Schlitzen – der Prozess des gleichzeitigen Schneidens einer breiten Material-Masterrolle in mehrere schmalere Rollen – ist eine großvolumige Anwendung für Rotationsabwickler in der Band-, Film- und Folienverarbeitungsindustrie. Die Masterrolle (auch Mühlenrolle oder Jumborolle genannt) wird auf dem Rotationsabwickler montiert und durch einen Rollenschneider geführt, der entweder Rasierklingen, Scherenschnittmesser oder Kerbschnittverfahren verwendet, um die Bahn in einzelne Schlitzbreiten zu unterteilen, die gleichzeitig auf separate Kerne aufgewickelt werden.

Rollenschneid- und Aufwickellinien arbeiten mit Geschwindigkeiten von 300 bis 1.200 Meter pro Minute zum Schneiden von Filmen und Folien, wobei die Bahnspannungen innerhalb enger Toleranzen gehalten werden müssen, um eine gleichmäßige Schnittbreite und saubere, rechtwinklige Schnitte zu gewährleisten. Spannungsschwankungen während des Schlitzens führen dazu, dass die Bahn seitlich zwischen den Messerstationen wandert, was zu Schwankungen in der Schnittbreite führt – ein Fehler, der zu Abrollproblemen in der nachgelagerten Verarbeitungsanlage des Kunden führt.

Das Schneiden von technischen Bändern – die Umwandlung von Mutterrollen aus druckempfindlichem Klebeband, doppelseitigem Klebeband und Schaumstoffband – macht die Verwendung von mit Klebstoff beschichteten Bahnoberflächen noch komplizierter. Der Klebstoff erzeugt eine erhöhte Reibung an Führungen und Rollen, was zu Spannungsspitzen führen kann, wenn der Abwickler nicht schnell ausgleichen kann. Bandabwickler sind daher typischerweise mit ausgestattet berührungslose Spannungsmesssysteme die die Spannung erkennen, ohne dass durch den Sensorkontakt mit der klebstoffempfindlichen Bahnoberfläche Reibung oder Widerstand entsteht.

Spezifikationen des Abwicklers für Schneidanwendungen

• Schneiden von Aluminiumfolie: Bahnspannung typischerweise 5 bis 30 N/m; Mutterrollendurchmesser bis 1.200 mm; Geschwindigkeit bis 800 m/min; Für die Rollenbeladung von einem Ende ist ein freitragender Dorn erforderlich
• Schneiden von BOPP- und BOPET-Folien: Spannung 10 bis 60 N/m; Geschwindigkeit bis 1.200 m/min; elektrostatische Kontrolle für die Handhabung dünner Filme erforderlich; Statische Neutralisierungsstäbe im Abwickelbereich integriert
• Doppelseitiges Schaumstoffband: Spannung 20 bis 80 N/m; niedrige Geschwindigkeit (30 bis 100 m/min) aufgrund der Kompressibilität des Schaums; Silikonbeschichtete Führungsrollen zur Vermeidung von Klebstoffübertragungen
• Spezialbeschichtete Folien (optisch, Barriere): Extrem niedrige Spannung (2 bis 15 N/m), um Dehnungen zu vermeiden; reinraumtauglicher Aufbau; statisch ableitende Rollenoberflächen

Quelle: Converting Magazine, Slitter-Rewinder Technology Overview, 2022.

Endlosformulare und kommerzieller Druck

Der Endlosformulardruck – die Produktion mehrteiliger Geschäftsformulare, Direktmailings, Transaktionsdokumente und digitale Print-on-Demand-Ausgaben – verwendet Rollenoffset-, digitale Tintenstrahl- oder elektrofotografische Druckmaschinen, die eine präzise Steuerung der Papierbahnspannung in der gesamten Druckzone erfordern. Akzidenzrollenoffsetdruckmaschinen drucken Zeitungen, Zeitschriften und Akzidenzdruck mit einer Geschwindigkeit von 600 bis 900 Fuß pro Minute (180 bis 275 m/min) Verwenden Sie Rotationsabwickler, die Zeitungspapier, beschichtetes Papier und superkalandrierte Papierrollen mit einem Gewicht von bis zu verarbeiten müssen 1.200 kg und hat einen Durchmesser von 1.500 mm (Quelle: Printing Industries of America, Web Offset Technology Guide, 2020).

Digitale Inkjet-Rollendruckmaschinen – eine zunehmend wichtige Anwendungskategorie – arbeiten mit Geschwindigkeiten von 100 bis 300 m/min auf Papierbahnen von 300 bis 800 mm Breite und drucken variable Daten mit Auflösungen von 600 bis 1.200 dpi. Bei diesen Beschlüssen Bahnspannungsschwankung von mehr als 3 bis 5 % erzeugt sichtbare Streifenbildung in festen Druckbereichen, da Spannungsschwankungen die Bahngeschwindigkeit in der Druckzone augenblicklich ändern, was dazu führt, dass sich die Platzierung der Tintenstrahltropfen um den Bruchteil eines Millimeters relativ zur beabsichtigten Position verschiebt. Der Rotationsabwickler muss eine spannungsstabile Bahn mit konstanter Geschwindigkeit an die Druckzone liefern, um die Genauigkeit der Tropfenplatzierung aufrechtzuerhalten, die für den hochauflösenden Digitaldruck erforderlich ist.

Einsatz von Zeitungsdruckanlagen horizontale Rotationsabwickler mit zwei Wellen mit automatisierten Rollenladesystemen – der hohe Rollendurchsatz einer Zeitungsdruckmaschine (ein Rollenwechsel alle 15 bis 25 Minuten bei voller Geschwindigkeit) macht jeden manuellen Rollenwechselprozess zu einem Produktionsengpass. Automatisierte Rollenwagen und Dornlader, die in den Rotationsabwickler integriert sind, reduzieren die Rollenwechselzeit von 4 auf 5 Minuten (manuell). unter 90 Sekunden für eine Flying-Splice-Sequenz (Quelle: WAN-IFRA, World Newspaper Technical Report, 2021).

Herstellung von Batterien und Solarzellen

Zu den fortschrittlichen Fertigungsanwendungen für Rotationsabwickler gehören das Schlitzen und Beschichten von Elektroden für die Herstellung von Lithium-Ionen-Batterien sowie die Verarbeitung von Rückseitenfolien und Verkapselungsmaterialien für die Photovoltaik (PV) bei der Herstellung von Solarmodulen. Aufgrund der Beschaffenheit der Bedruckstoffe zählen sie zu den technisch anspruchsvollsten Abwickelanwendungen extrem enge Maßtoleranzen und die verarbeiteten Produkte haben hohe Stückwerte, was Ausschussverluste sehr kostspielig macht.

Bei der Herstellung von Lithium-Ionen-Batterieelektroden werden die Anoden- und Kathodenfolien – Kupferfolie (8 bis 12 Mikrometer dick) für die Anode und Aluminiumfolie (10 bis 20 Mikrometer) für die Kathode, beide mit aktiven Materialien beschichtet – von breiten Mutterrollen in schmale Elektrodenstreifen geschnitten und zu Zellen gewickelt. Die bei der Anodenherstellung verwendete Kupferfolie ist so dünn, dass Die Bahnspannung muss innerhalb von plus oder minus 1 N/m geregelt werden um eine Dehnung zu verhindern, die die Elektrodenabmessungen verändern und die Zellkapazität beeinträchtigen würde. Rotationsabwickler beim Elektrodenschneiden sind mit hochempfindlichen Wägezellensystemen ausgestattet und werden in sauberen, trockenen Raumumgebungen (Taupunkt unter -40 °C) betrieben, um die Feuchtigkeitsaufnahme durch die hygroskopischen Elektrodenmaterialien zu verhindern (Quelle: Journal of Power Sources, Battery Manufacturing Process Overview, 2021;506:230186).

Die Verarbeitung von PV-Rückseitenfolien – das Schlitzen und Laminieren der mehrschichtigen Polymerfolien, die die Rückseite von Solarmodulen schützen – erfordert die Handhabung von Materialien in Breiten von 100 mm 1.000 bis 1.300 mm und Rollendurchmesser bis 1.000 mm bei Bahngeschwindigkeiten von 20 bis 50 m/min. Die Anforderungen an die Haltbarkeit im Freien für PV-Rückseitenfolien (25 Jahre Lebensdauer) bedeuten, dass jeder Oberflächendefekt, der während der Verarbeitung entsteht – ein Kratzer von einer Führungsrolle, eine beim Aufwickeln eingedrückte Spannungsfalte – ein langfristiges Zuverlässigkeitsrisiko darstellt. Rotationsabwickler in dieser Anwendung verwenden extrem glatte eloxierte Aluminium- oder verchromte Rollen und halten die Bahnspannung niedrig, um den Oberflächenkontaktdruck zu minimieren.

Verarbeitung von Textilien und technischen Stoffen

Gewebte und gestrickte Stoffe – von Bekleidungstextilien bis hin zu technischen Materialien wie Aramid-Verstärkungsgewebe, Glasfasergewebe und Kohlefaser-Prepreg – erfordern Rotationsabwickler in Prozessen wie dem Bedrucken, Beschichten, Laminieren und Schneiden von Stoffen. Die Handhabung von Textilbahnen unterscheidet sich von Papier- und Folienanwendungen in mehreren wichtigen Punkten, die sich auf die Designanforderungen des Abwicklers auswirken:

• Stoffdehnbarkeit: Die meisten gewebten Stoffe dehnen sich unter der angelegten Spannung quer zur Maschinenrichtung, was zu einer Breitenreduzierung (Einziehen) führt. Rotationsabwickler für Textilanwendungen müssen mit niedrigeren Spannungssollwerten arbeiten und über eine Kantenerkennung verfügen, um Breitenschwankungen in Echtzeit zu überwachen.
• Variation der Walzenhärte: Aufgrund der komprimierbaren Beschaffenheit des Stoffes werden Textilrollen häufig mit ungleichmäßiger Härte aufgewickelt. Weiche oder harte Stellen in der Rolle verursachen sofortige Spannungsspitzen, wenn die aufgewickelten Schichten unterschiedlicher Härte über den Dorn laufen, was eine schnelle Reaktionsgeschwindigkeit der Spannungsregelung des Abwicklers erfordert 10 bis 20 Hz oder höher .
• Kernpassform: Textilrollen werden oft auf Kartonkerne mit weniger präzisen Innendurchmessertoleranzen gewickelt als Papier- oder Folienrollen. Daher sind Spreizdorne mit einstellbarem Durchmesser am Rotationsabwickler erforderlich, um einen sicheren Spannfuttereingriff über den gesamten Bereich der in der Produktion vorkommenden Kerninnendurchmesser zu gewährleisten.

Kohlefaser-Prepreg – ein äußerst wertvolles Material für Strukturkomponenten in der Luft- und Raumfahrt sowie im Automobilbau – stellt die anspruchsvollste Textilabwickelanwendung dar. Prepreg-Rollen müssen bei Temperaturen von 15 bis 20 °C (die durch eine temperaturkontrollierte Umhüllung um den Rollenständer aufrechterhalten werden) und bei sehr geringer Spannung abgewickelt werden, um Faserschäden zu vermeiden. Eine gebrochene Kohlefaser in einer Prepreg-Schicht erzeugt eine Spannungskonzentration im ausgehärteten Verbundteil, die unter Last zu strukturellem Versagen führen kann – was die Genauigkeit der Spannungsregelung zu einem direkten Problem der Produktsicherheit und nicht nur zu einer Qualitätsmetrik macht.

Vergleich der Konfigurationen von Rotationsabwicklern nach Anwendung

Nicht alle Rotationsabwickler haben die gleiche Konfiguration. Die Wahl der Abwicklerarchitektur – Einzelwelle, Doppelwelle, Revolver oder horizontale oder vertikale Ausrichtung – wird durch die spezifischen Anforderungen jeder Anwendung bestimmt:

Konfigurationsbeschreibungen basierend auf Industriestandarddesigns, wie in TAPPI TIP 0404-20 und Converting Magazine Technical Reference, 2022 dokumentiert.

Wichtige Auswahlkriterien bei der Auswahl eines Rotationsabwicklers

Die Auswahl des richtigen Rotationsabwicklers für eine bestimmte Anwendung erfordert die Bewertung von sechs technischen Parametern, die bestimmen, ob die Ausrüstung die Prozessanforderungen der geplanten Verarbeitungslinie erfüllt:

• Maximales Rollengewicht und -durchmesser: Der Abwicklerrahmen, die Lagerbaugruppen und der Dorn müssen für die schwerste Rolle ausgelegt sein, die in der Anwendung verwendet wird. Unterdimensionierte Strukturwerte führen zu Lagerverschleiß und Wellendurchbiegung, was zu Spannungsschwankungen und Bahnlaufproblemen führt.
• Bahnbreitenbereich: Die Länge des Dorns, die Breite der Führungswalze und die Spannweite des Tänzers oder der Kraftmesszelle müssen für den Bereich der zu verarbeitenden Bahnbreiten geeignet sein. Auch Kantensensoren und Bahnführungen müssen für den Breitenbereich konfiguriert werden.
• Spannungsbereich und Regelgenauigkeit: Geben Sie die erforderliche minimale und maximale Spannung in N/m oder N insgesamt an. Das Steuerungssystem muss die erforderliche Genauigkeit erreichen – typischerweise plus oder minus 2 bis 5 % für allgemeine Konvertierungen, plus oder minus 1 % oder besser für Präzisionsdruck und Batterieelektrodenanwendungen.
• Betriebsgeschwindigkeitsbereich: Der Rotationsabwicklerantrieb muss eine stabile Spannungsregelung von der minimalen Kriechgeschwindigkeit bis zur maximalen Betriebsgeschwindigkeit der Linie mit gleichmäßiger Beschleunigung und Verzögerung gewährleisten.
• Spleißmethode: Bestimmen Sie anhand der Rollenwechselhäufigkeit und der akzeptablen Produktionsstoppdauer, ob manuelles Spleißen, halbautomatisches Spleißen (reduzierte Geschwindigkeit) oder vollständig fliegendes Spleißen bei Betriebsgeschwindigkeit erforderlich ist.
• Besondere Umweltanforderungen: Reinraumkompatibilität, explosionsgeschützte elektrische Systeme für Lösungsmittelumgebungen, Edelstahlkonstruktion für Anwendungen mit Lebensmittelkontakt oder temperaturkontrolliertes Gehäuse für temperaturempfindliche Materialien.

Unser Rotationsabwickler ist in Konfigurationen erhältlich, die das gesamte Spektrum dieser Anforderungen abdecken – von Modellen mit manueller Beladung mit einer Welle für die Spezialverarbeitung bei niedriger Geschwindigkeit bis hin zu vollautomatischen Revolverkonstruktionen mit Flying-Splice-Funktion für kontinuierliche Hochgeschwindigkeitsproduktionslinien. Es steht technische Unterstützung zur Verfügung, um die richtige Konfiguration und Steuerungsspezifikation an Ihr spezifisches Bahnmaterial, Ihre Spannungsanforderungen und Ihre Produktionsgeschwindigkeitsziele anzupassen.