Валы для тиснения: Виды, материалы и применение

Валы для тиснения являются важнейшими компонентами в отраслях, где требуются текстурированные или узорчатые поверхности на таких материалах, как бумага, металл, текстиль и пластмассы. Эти валы создают рельефные или углубленные рисунки под воздействием давления, тепла или комбинации обоих факторов, улучшая эстетику, функциональность или и то, и другое. В этом руководстве рассматриваются типы валов для тиснения, их материалы, области применения, производственные процессы и эксплуатационные характеристики. Подробные технические параметры и практические соображения обеспечивают основу для понимания их роли в промышленных процессах, от упаковки до автомобильных интерьеров. При этом основное внимание уделяется технической точности и применимости в различных отраслях.

Основы тиснения валов

Валы для тиснения - это цилиндрические инструменты с гравированными узорами или текстурами, которые переносят рисунок на подложку в непрерывном или периодическом процессе. Процесс включает в себя прессование материала между гравированным валом и контрольным валом, изменяя поверхность материала для создания трехмерного эффекта. Области применения варьируются от декоративных до функциональных улучшений, таких как повышение прочности или впитываемости. Понимание механики и конструктивных особенностей очень важно для выбора подходящего валика для конкретной задачи.

Механика тиснения

Тиснение основано на механической деформации, когда давление заставляет материал вдавливаться в выгравированный на валике рисунок. Встречный валик, часто гладкий или дополнительный, поддерживает процесс, обеспечивая сопротивление. Для размягчения таких материалов, как полимеры, может применяться нагрев, обеспечивающий точный перенос рисунка. Основные параметры включают:

• Давление: Обычно 10-40 тонн по ширине вала, регулируемые с помощью гидравлических систем.
• Глубина узора: Варьируется от 0,005 мм для тонких текстур до 4 мм для глубокого тиснения.
• Скорость вращения: До 1000 м/мин для высокоскоростных процессов, таких как тиснение бумаги.

Свойства материала, такие как эластичность и толщина, влияют на результат тиснения, что требует индивидуальной конструкции валов.

Виды процессов тиснения

Процессы тиснения зависят от материала и области применения. К распространенным методам относятся:

• Ротационное тиснение: Непрерывная обработка с использованием парных валов, идеально подходящая для высокоскоростного производства бумаги или пленки.
• Штамповое тиснение: Пакетная обработка с помощью плоских штампов, подходящих для дискретных листов или полужидких материалов.
• Горячее тиснение с рулона на рулон: Используется для полимерных пленок в микросистемах с размерами элементов 50-200 мкм.

Каждый метод требует определенных характеристик валов, которые рассматриваются в последующих разделах.

Виды валов для тиснения

Валики для тиснения классифицируются по дизайну, методу гравировки и сопряжению с контрвалками. Выбор зависит от подложки, желаемого рисунка и производственных требований. В этом разделе подробно описаны распространенные типы и их характеристики.

Валки из стали в сталь

При тиснении по стали для создания точных узоров используются согласованные валы с наружной и внутренней гравировкой. Этот метод подходит для жестких материалов, таких как металлические листы или толстые пластмассы, обеспечивая стабильные результаты с минимальным отклонением материала. Технические характеристики включают:

• Диаметр рулона: 80-900 мм.
• Глубина гравировки: 0,1-2 мм для большинства применений.
• Материал: Закаленная сталь (50-60 HRC) для долговечности.

Область применения - металлические кровельные панели и автомобильные компоненты.

Рулоны из резины в сталь

При тиснении резиной по стали гравированный стальной валик соединяется с гладким резиновым валиком. Эластичность резины позволяет добиться более глубоких деформаций, что идеально подходит для более мягких материалов, таких как бумага или тонкие пленки. Параметры включают:

• Твердость резины: 60-90 единиц по Шору А.
• Глубина гравировки: 0,5-4 мм для ярко выраженных текстур.
• Ширина рулона: до 4800 мм для крупносерийного производства.

Этот метод широко распространен в производстве тканей и салфеток.

Рулоны из бумаги в сталь

При тиснении бумаги по стали используется стальной вал с контрвалом, заполненным бумагой, что обеспечивает мягкую поверхность для деликатных материалов. Оно обеспечивает высокую визуальную четкость, особенно для многослойных бумажных изделий. Технические характеристики включают:

• Плотность бумажного рулона: 0,6-0,8 г/см³ для оптимального сжатия.
• Разрешение шаблона: 0,01-0,1 мм для получения мелких деталей.
• Области применения: Салфетки, полотенца и упаковка.

Комбинированные прилавки

Комбинированные валики, изготовленные из бумаги, хлопка или шерсти, обеспечивают мягкую, легко адаптируемую поверхность для тиснения тонких или сложных рисунков. Шерстяные покрытия с регулируемой твердостью подходят для тонких или глубоких узоров. Параметры включают:

• Содержание шерсти: 50-100% для различной мягкости.
• Диаметр рулона: 80-850 мм.
• Области применения: Текстиль, нетканые материалы и элитная упаковка.

Эти валы ценятся за их универсальность в работе со сложными узорами.

Материалы для валиков для тиснения

Материал, из которого изготовлен вал для тиснения, определяет его долговечность, точность и пригодность для работы с конкретными подложками. Сталь, резина и специализированные покрытия доминируют, а выбор определяется износостойкостью, стоимостью и условиями процесса.

Сталь и сплавы

Закаленная сталь, часто с хромовым или никелевым покрытием, является основным материалом для гравированных валов благодаря своей прочности и износостойкости. Нержавеющая сталь подходит для работы в агрессивных средах. Основные свойства включают:

• Прочность на разрыв: 800-1200 МПа для закаленной стали.
• Твердость поверхности: 50-60 HRC после термической обработки.
• Толщина покрытия: 10-20 мкм для хрома или никеля.

Стальные валы выдерживают экстремальное давление и используются для тиснения металла и пластика.

Резина и полимеры

Резиновые ролики, обычно изготовленные из натурального или синтетического каучука, обеспечивают гибкость и эластичность. Полиуретановые покрытия повышают долговечность. Технические характеристики включают:

• Модуль упругости: 5-10 МПа для резины.
• Износостойкость: 10⁷ циклов для высококачественной резины.
• Стоимость: $2-10/кг по сравнению с $20-50/кг для композитов.

Резиновые валики широко используются в бумажной и текстильной промышленности.

Специализированные покрытия

Такие покрытия, как Simtex™ (синтетическое волокно) или Super Elastic™ (тканый хлопок), повышают производительность валов. Simtex™ выдерживает температуру свыше 250°C, что позволяет выполнять высокоскоростное тиснение. Параметры включают:

• Температурная стойкость: До 250°C для Simtex™.
• Толщина покрытия: 1-5 мм для хлопка или шерсти.
• Применение: Замысловатые рисунки на тканях и нетканых материалах.

Эти покрытия улучшают точность рисунка и долговечность валов.

Производство валов для тиснения

Производство валов для тиснения включает в себя точную гравировку, выбор материала и контроль качества. Современные технологии, такие как лазерная гравировка, пришли на смену традиционным методам, обеспечивая большую точность и экологические преимущества.

Техника гравировки

Гравировка создает узор на валике. К распространенным методам относятся:

• Лазерная гравировка: Используются мощные лазеры (например, Cellaxcy C500) для глубины 0,005-4 мм с допусками ±0,01 мм.
• Химическое травление: Применяет кислоты для травления рисунка, подходит для небольшой глубины (0,01-0,1 мм).
• Механическая накатка: Традиционный метод для грубых текстур, менее точный, но экономически эффективный.

Лазерная гравировка доминирует благодаря своей точности и экологичности.

Контроль качества и реконструкция

Контроль качества обеспечивает однородность рисунка благодаря проверке с помощью 3D-сканирования и пробного тиснения. Восстановление продлевает срок службы валов за счет повторной гравировки или повторного покрытия. Типичные параметры восстановления:

• Глубина повторной гравировки: 0,1-1 мм для восстановления рисунка.
• Экономия средств: 30-50% по сравнению с новыми рулонами.

Регулярное техническое обслуживание предотвращает простои и поддерживает качество продукции.

Применение валов для тиснения

Валы для тиснения служат для различных отраслей промышленности, улучшая как эстетические, так и функциональные свойства материалов. В этом разделе рассматриваются основные области применения и требования к ним.

Бумага и салфетки

Тиснение бумаги улучшает текстуру, впитываемость и визуальную привлекательность таких изделий, как салфетки, полотенца и упаковка. Параметры включают:

• Глубина узора: 0,1-1 мм для создания тактильных эффектов.
• Скорость вращения рулона: 500-1000 м/мин для крупносерийного производства.
• Материалы: Салфетка, картон и оберточная бумага.

Многослойные тканевые изделия отличаются повышенной плотностью и мягкостью.

Металл и пластик

Тиснение по металлу повышает соотношение прочности и веса при изготовлении кровельных и автомобильных панелей. Пластиковое тиснение используется в упаковке и медицинских изделиях. Технические характеристики включают:

• Толщина материала: 0,1-2 мм для металлов, 0,05-0,5 мм для пластмасс.
• Типы узоров: Линейный, сотовый или пирамидальный.

Эти узоры улучшают структурную целостность и эстетическую привлекательность.

Текстиль и нетканые материалы

Текстильное тиснение, например, отделка Schreiner, придает блеск и текстуру подкладкам одежды. Нетканые материалы выигрывают от увеличения толщины и впитываемости. Параметры включают:

• Давление: до 40 тонн для текстильных материалов.
• Угол гравировки: 30-45° для узоров Шрайнера.

Область применения - медицинский текстиль и гигиенические изделия.

Оптимизация производительности

Оптимизация производительности валов для тиснения предполагает баланс между точностью рисунка, долговечностью валов и эффективностью процесса. Ключевыми моментами являются:

• Твердость валков: Более мягкие валики (например, резиновые) улучшают плоскостность полимерных пленок.
• Техническое обслуживание: Регулярная очистка и повторная гравировка продлевают срок службы валов на 20-30%.
• Моделирование: Анализ вибраций снижает искажение рисунка на высоких скоростях.

Передовые технологии, такие как мониторинг в режиме реального времени, повышают стабильность высокоскоростного производства.