Von der Spannungsregelung bis zum Korrektursystem: eine Bestandsaufnahme der wichtigsten Technologien für Heißprägefolien-Schneidemaschinen

Heißprägefolie ist ein mehrschichtiges, flexibles Verbundmaterial (einschließlich PET-Basisfolie, Trennschicht, Farbschicht, Aluminiumbeschichtungsschicht und Klebeschicht), dessen Schneidprozess äußerst empfindlich auf Spannung, Kanten, Messer und Oberflächenschutz reagiert. Fehler in jeder Verbindung können zu Ausschuss führen.

Hier ist eine detaillierte Auflistung der wichtigsten Technologien:

1. Spannungsregelsystem – die „Seele“ der Schneidemaschine

Die Spannungskontrolle ist die Kerntechnologie der Schneidemaschine, die direkt die Dichtheit und Ebenheit der Schneidemembran bestimmt und feststellt, ob eine „innere Verletzung“ (wie Zugverformung, Falten, Gummiüberlauf usw.) vorliegt.

• Warum ist es wichtig?

◦ Übermäßige Spannung: Die Heißprägefolie wird gedehnt, wodurch das Muster verformt wird (ungenau beim anschließenden Heißprägen) und die Folie sogar abgezogen wird. Bei Heißprägefolien mit aluminisierten und farbigen Schichten kann übermäßige Spannung zu Verrutschen, Rissen oder Schwärzungen zwischen den Schichten führen, was das Aussehen und den Transfereffekt erheblich beeinträchtigt.

◦ Zu geringe Spannung: Die Wicklung ist locker, was zu einem „Chrysanthemenmuster“ (Falten) und eingefallenen Kanten führt und sogar dazu, dass kein normales Stempeln möglich ist.

◦ Spannungsschwankungen: Während des Schneidvorgangs ändert sich der Spulendurchmesser ständig zwischen Abwickeln und Aufwickeln, und die Spannung muss konstant bleiben. Jegliche Schwankungen führen zu einem Kreis aus engen und losen Spuren auf der Spule, was zu einem Qualitätsrisiko wird.

• Wie wird es erreicht?

◦ Vollautomatisches Spannungsregelsystem: Normalerweise wird der Modus „Vektorregelung mit geschlossenem Regelkreis“ verwendet.

▪ Kernkomponenten: Spannungssensor (oder Gleitrollen-Wegsensor), SPS (speicherprogrammierbare Steuerung), Magnetpulverkupplung/-bremse (oder modernerer Servo-Drehmomentmotor), Frequenzumrichter.

▪ Arbeitsablauf:

1. Abwickelspannung: Das Gegenwiderstandsmoment wird durch Magnetpulverbremsen oder Servomotoren zur Steuerung der Abwickelspannung bereitgestellt. Das System passt den Bremsstrom oder das Drehmoment des Servomotors automatisch an die eingestellte Spannung und die in Echtzeit erfasste tatsächliche Spannung an und hält so die Abwickelspannung konstant.

2. Rückspulspannung: Zur Steuerung der Rückspulspannung wird über eine Magnetpulverkupplung oder einen Servomotor ein Vorwärtsdrehmoment erzeugt. Das System nutzt eine Konusspannungsregelung – das Wickeldrehmoment steigt mit zunehmendem Wickeldurchmesser, die Oberflächenspannung muss jedoch leicht reduziert werden, um ein Zerdrücken des Kerns oder ein Einbetten der Außenfolie in die Innenschicht zu verhindern. Die SPS berechnet und gibt automatisch eine perfekte Konuskurve aus.

◦ Trend: Hochwertige Schneidemaschinen verwenden im Allgemeinen Servomotoren als Antrieb für jeden Steuerpunkt, die schneller reagieren, eine genauere Steuerung ermöglichen und energiesparender und wartungsfreier sind.

2. Korrektursystem – der Schlüssel zur Gewährleistung einer „Randbündigkeit“

Die Aufgabe der Kantenpositionskontrolle (EPC) besteht darin, sicherzustellen, dass die Folie vor dem Eintritt in das Schneidmesser immer auf dem richtigen Weg verläuft, sodass die Kanten der Spule sauber sind und nach dem Schneiden kein „Serpentinen“-Verlauf entsteht.

• Warum ist es wichtig?

◦ Master-Coil-Defekte: Das Rohmaterial Master-Coil selbst kann unregelmäßige Kanten aufweisen, beispielsweise dünne Kanten und driftende Kanten.

◦ Betriebsbedingte Abweichung: Faktoren wie die Installation der Ausrüstung, die Parallelität der Rollen und die Spannungsentlastung des Materials selbst können dazu führen, dass das Material während der Übertragung abweicht.

◦ Folgen: Wenn die Abweichung nicht korrigiert wird, schneidet das Schlitzmesser nach dem Muster, was dazu führt, dass das Produkt verschrottet wird. Nach dem Aufwickeln bildet es eine „Stufe“ mit geteilter Schicht und die Kanten der Spule sind uneben, was sie unbrauchbar macht.

• Wie wird es erreicht?

◦ Kernkomponenten: Führungssensoren (Ultraschall-, Infrarot- oder CCD-Vision-Sensoren), Führungsregler, Aktuatoren (normalerweise pneumatische oder servomotorbetriebene Schwenkrollenvorrichtungen).

◦ Arbeitsablauf:

1. Der Sensor erkennt die Kantenposition der Folie in Echtzeit.

2. Der Controller vergleicht das erkannte Positionssignal mit der voreingestellten Position und berechnet den Betrag der Abweichung und die Richtung.

3. Der Controller gibt einen Befehl, den Aktuator (Schwingrolle) anzutreiben, um in einem kleinen Winkel zu schwingen und so die Folie wieder auf den richtigen Weg zu „führen“.

◦ Einbaulage: Um die Kantengenauigkeit der beiden Hauptstationen Schneiden und Wickeln zu gewährleisten, wird üblicherweise nach dem Abwickeln, vor dem Längsschneiden und vor dem Aufwickeln ein Führungssystem eingerichtet.

3. Schlitzmessertechnik – präzise „Chirurgie“

Die Schneidmethode hat direkten Einfluss auf die Schnittqualität, die Gratbildung und die Standzeit des Werkzeugs.

• Schneidemethode:

◦ Flachmesserschneiden (Scheren): Ähnlich dem Prinzip einer Schere. Ein rundes Messer (Untermesser) und ein darüberliegendes rundes Messer (Obermesser) wirken beim Scheren zusammen.

▪ Vorteile: Flacher Schnitt, keine Grate, kein Pulver. Es ist die bevorzugte Methode zum Folienschneiden, da sie einen sauberen Schnitt erzeugt und verhindert, dass Staub die Klebeoberfläche der Folie verunreinigt.

◦ Kreismesserschneiden (ziehendes Schneiden): Ein scharfes Kreismesser drückt auf eine untere Walze mit geringerer Härte und nutzt den Druck und die lineare Geschwindigkeitsdifferenz, um das Material zu „ziehen“.

▪ Vorteile: Geeignet für dickere Materialien, geringere Kosten.

▪ Nachteile: Es kann zu Graten und Staubbildung kommen und das Risiko einer Verunreinigung der Folienschicht ist hoch, daher wird es im Allgemeinen selten verwendet.

• Werkzeugmaterial und -design:

Werkzeuge bestehen typischerweise aus Schnellarbeitsstahl (HSS) oder Hartmetall (Wolframstahl). Hartmetalleinsätze sind verschleißfester und haben eine längere Lebensdauer, sodass sie sich für das langfristige Hochgeschwindigkeitsschneiden eignen.

Das Design des Werkzeughalters muss über hochpräzise Feinabstimmungsmöglichkeiten verfügen, um die Schnittbreite schnell und genau einstellen zu können.

◦ Trend: Automatisches Werkzeugeinstellungssystem, jeder Werkzeughalter wird durch einen Servomotor angetrieben und der Breitenwert kann in die Mensch-Maschine-Schnittstelle HMI eingegeben werden, um die Einstellung aller Werkzeugpositionen automatisch abzuschließen, was die Effizienz und Dekodierung erheblich verbessert.

4. Weitere unterstützende Schlüsseltechnologien

Neben den oben genannten drei Kernen sind auch die folgenden Technologien entscheidend:

• Oberflächenkontaktrollen-(S-Wrap)-Übertragung: Die Folie läuft durch mehrere feste Rollen mit großen Umschlingungswinkeln, wodurch die Reibung und Stabilität der Übertragung erhöht, Schlupf vermieden und Spannungsschwankungen reduziert werden.

• Antistatik: Heißprägefolien (insbesondere PET-Basisfolien) erzeugen beim schnellen Schneiden große Mengen statischer Elektrizität, was zu Staubablagerungen, ungleichmäßiger Wicklung und sogar Betriebsrisiken führen kann. Antistatikgeräte neutralisieren elektrische Ladungen effektiv.

• EPC/LPC-System: Neben der Kantenkorrektur (EPC) werden bei Materialien mit transparenten oder spezifischen Markierungen auch Zeilen-Array-CCD-Sensoren zur Zeilenpositionskorrektur (LPC, Line Position Control) eingesetzt, um durch die Erkennung gedruckter Linien die Schnittgenauigkeit zu gewährleisten.

• Qualitätsüberwachungssystem: Hochwertige Schneidemaschinen können ein Online-Sichtprüfsystem integrieren, um Defekte auf der Oberfläche der Heißprägefolie, wie Kratzer, fehlende Beschichtungen, Blasen usw., in Echtzeit zu erkennen und automatisch zu markieren oder zu sortieren.

Zusammenfassung

Eine Hochleistungs-Heißprägefolienschneidemaschine ist ein präzises mechatronisches System:

Diese Technologien greifen ineinander und stellen sicher, dass die Heißprägefolienschneidemaschine hochwertige Spulen mit genauen Abmessungen, sauberer Wicklung, sauberen Einschnitten und ohne innere Verletzungsverschmutzung herstellen kann, wodurch eine solide Grundlage für den nachfolgenden Heißprägeprozess geschaffen wird.