薄膜性能 對卷筒質(zhì)量乃至收卷機(jī)所需的附件都施加了重要的影響。例如，具有非常平整表面的薄膜比相對易于卷繞的T恤袋用HDPE膜就需要更為精細(xì)的卷取技術(shù)。而且，敏感、灰暗和很光滑的表面或膜在卷筒上的后收縮使卷繞更有難度。同樣，無論薄膜是具有極高彈性還是彈性很低，都會影響卷筒的質(zhì)量。

圖1. 帶兩個卷取工位的接觸式卷取器示意圖

        收卷基本原理

        在吹膜和平膜擠出中用到的接觸輥和塔式卷取機(jī)代表著兩種根本不同的卷取概念（圖1）。對最終卷筒提出的質(zhì)量要求毫無疑問是收卷機(jī)特定類型選擇的關(guān)鍵。但實際考慮因素也起著作用，例如可用空間、操作人員經(jīng)驗和投資成本。收卷機(jī)的選擇需要對各個部件是如何運(yùn)行的，以及卷筒的收卷和更換過程都有精確的了解。

        在筒式卷繞中主要有兩個步驟。在實際收卷過程中，薄膜是在一定的接觸力之下被卷取，必須根據(jù)卷筒漸增的直徑對系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)節(jié)，膜卷必須被相應(yīng)地傳送。

        第二步是當(dāng)卷軸運(yùn)轉(zhuǎn)時的卷筒更換，卷筒沿其寬度被分切，并被卷取上新的卷芯。

圖2. 水平支持路徑： 當(dāng)卷取中點和接觸輥中點 在同一高度時，接觸力在水平方向起作用

        接觸力的施加和調(diào)節(jié)

        驅(qū)動膜卷的最簡單方法是把它壓在一個馬達(dá)驅(qū)動的接觸輥上。這種膠質(zhì)接觸輥通常是交錯開有溝槽，目的是接觸輥和卷筒之間帶有的氣體不會使卷筒偏軌。而且，把接觸輥壓住膜輥能防止最后膜卷各個膜層之間被氣體堵住。

        在最為簡單的情況下，接觸輥和卷軸之間的實際接觸壓力可以由卷輥自有的固定負(fù)載所產(chǎn)生出來。然而，這種接觸力既不恒定，也不可以被調(diào)節(jié)。今天這種卷繞機(jī)只可被用于最簡單的薄膜當(dāng)中。更高品質(zhì)的卷取機(jī)利用了氣動或液動缸體，或者步進(jìn)馬達(dá)系統(tǒng)，在整個卷軸直徑方向都以受控方式壓住薄膜。而且，如果接觸力自動降低，整個膜卷的卷取硬度從卷筒開始到結(jié)束都可被調(diào)節(jié)。這對于在卷輥上會收縮的薄膜是特別重要的。

圖3. 帶高度平衡的支持路徑： 接觸力在兩個中點的連線上起作用

        在多數(shù)卷取機(jī)中的必要接觸力是通過把移動安裝的卷軸頂壓住一個固定的接觸軸來施加的。當(dāng)卷筒直徑增加時，膜卷從固定輥上移開。缺點是漸增的重量會改變慣性瞬間和可移動安裝卷軸的摩擦條件。所以，要非常精確地控制卷軸和接觸輥之間的接觸力是很困難的。針對很高的要求，接觸輥所以是可移動安裝的。這樣的接觸輥可以被裝在一根桿上或者是懸空，目的是為了可以彌補(bǔ)固定負(fù)載。另外，這種輥還可以在一個易移動的托架上從膜輥上被水平移走。這種系統(tǒng)能應(yīng)用的接觸力極小，小于50N。然而，因為接觸輥周邊的所有部件，如分切系統(tǒng)，在需要更換輥筒的時候也需要可移動安裝，所以這么小的接觸力需要的機(jī)器費(fèi)用還挺高。

圖4. 轉(zhuǎn)臂：當(dāng)卷筒直徑增大時，卷取軸被轉(zhuǎn)開

        根據(jù)輥徑做調(diào)節(jié)

        在卷取時膜輥直徑會增加。必須通過移動卷軸或接觸輥來對這種直徑的提高進(jìn)行平衡穩(wěn)定。

        在卷軸移動的地方，接觸輥被持久地安裝在框架里。當(dāng)卷軸隨著膜卷的進(jìn)入而運(yùn)轉(zhuǎn)時，它會從接觸輥移開。這種系統(tǒng)的優(yōu)點在于接觸輥安裝的結(jié)構(gòu)很簡單以及組件在接觸輥上的簡單連接。缺點就是卷軸漸增的重量影響著卷取過程，就象在接觸力控制的情況之下。

        在接觸輥可移動的地方，卷取軸在卷取過程中是持久固定的，當(dāng)卷軸直徑增加時接觸軸會移動。這種精致的系統(tǒng)保證了極為順暢的卷取，因為可移動接觸輥有著穩(wěn)定的重量，而卷軸也是固定到位了。

圖5. 在真空切割技術(shù)中，膜被真空頂住 了卷芯，所以不會在起卷時起折

        膜卷的傳送

        如果膜卷是移動安裝的，那么卷取軸可以是在雙軌上直線地或者是在擺式雙臂上呈弧形的被移動。

        從機(jī)器角度來說移動軌有著相對簡單的構(gòu)造，在兩條平行的軌道上移動卷軸兩端。如果卷軸中點和接觸輥的中點處于同一高度，那么接觸力就在水平方向上起作用了（圖2）。

        如果兩個中點不在同一高度，那么接觸力就在連接兩個中點的方向上起作用。接觸輥上卷取軸或卷筒所受支撐可以減弱卷取過程中卷軸彎曲的負(fù)面影響（圖3）。

        另一種可能性是把卷取軸放置在擺臂中，當(dāng)卷筒增大時擺臂會從接觸輥移開。這需要一個可移動的接觸輥，目的是可以控制接觸力（圖4）。

        卷筒的更換

        在更換卷筒之前，新的卷取軸裝上了卷芯，并常被吊架插入到卷取機(jī)中。應(yīng)用機(jī)械手裝卷芯的全自動系統(tǒng)和做好的卷軸的回送由于投資成本高而相對少見。通常是硬紙板材料的筒芯仍然必須包上粘性膠帶或者噴上粘接劑，這樣新的膜卷可以附著在卷芯上。然而，這里有分切系統(tǒng)可利用，它通過施加靜電而把卷筒連接到卷芯上。

        當(dāng)更換卷筒時，新卷軸從生產(chǎn)線以外的待定位置被輸送。然后通過掛式切割器或拉刀把卷筒分開，并卷繞到新的卷芯上。分切系統(tǒng)根據(jù)卷軸直徑而自動調(diào)節(jié)在今天是很普通的了。

圖6. 具有第二中央驅(qū)動的多功能接觸式 卷取器能從卷筒開始時就控制卷取

        完成的膜卷和新卷軸之間的膜卷在被分開之后，粘性的卷芯表面吸住膜的自由端并把它卷上。在這個卷取過程中，會出現(xiàn)膜的折疊，它破壞了薄膜卷芯的卷取質(zhì)量。無折迭卷取可大大提高卷取質(zhì)量，特別是在接觸式卷取器的情況里。新近開發(fā)的真空切割滾筒能實現(xiàn)生產(chǎn)中的無折迭卷取啟動。針對接觸輥的真空保持著這樣的卷筒起步，所以不會出現(xiàn)折迭（圖5）。裝到真空切割滾筒的刀片把薄膜從卷筒切開。這有助于整個膜卷寬度上的切割角度合適而整齊，防止穗狀毛邊和卷筒開始時的不完整切割。而且，用這樣的真空切割滾筒可以很精巧地變化卷取方向，不需要二次分切系統(tǒng)。掉轉(zhuǎn)旋轉(zhuǎn)方向具有一些優(yōu)點，例如電暈處理過的一邊可以面朝外地被卷取，或者朝向顧客希望的一面。

圖7. 每個卷取點都在上方的塔式卷取器所需空間很少

        接觸輥卷取器

        接觸輥卷取器的常有特點是受驅(qū)動的接觸輥。在純粹的接觸式卷取中，卷軸是被壓在接觸輥上旋轉(zhuǎn)的。多功能接觸式卷取器還具有用于卷取軸的驅(qū)動，所以能在卷軸和接觸輥之間沒有接觸的情況下對薄膜進(jìn)行卷取。

        接觸輥卷取器因為它們的多功能性而特別的普遍。裝有錐度張力和接觸力調(diào)節(jié)器，這種卷取器能高質(zhì)量地卷取種類多樣的薄膜。

        接觸式卷取器的優(yōu)點包括多功能性、相對簡單的結(jié)構(gòu)、可生產(chǎn)大直徑（達(dá)1500mm）卷筒和薄膜可以得到控制的方式被卷取。

        缺點是在卷到新筒上時的步驟相對不受控，可能導(dǎo)致卷芯上的折迭。而且，在換卷筒之后的頭幾分鐘時間內(nèi)，卷取是純粹的接觸類型，因為卷軸的中央驅(qū)動仍然是連接到完成的膜卷上的。只有在做好的膜卷被移走和新卷軸被放在正常的卷取位置上時，中央驅(qū)動器才能又在新卷軸上轉(zhuǎn)動起來。對于純接觸卷取器來說，這會導(dǎo)致卷膜開始時的折迭。在要求很高的場合，所以建議為新卷軸準(zhǔn)備第二臺中央驅(qū)動，這樣可以從卷筒開始時就出現(xiàn)受控的中央卷取（圖6）。

        通過組合接觸式與中央卷取，或者甚至通過無接觸的間隙式卷取，很灰暗、粘性或非常寬的薄膜可以被最好地卷取。卷取很松的卷筒需要在極低接觸壓力之下或者不接觸滾筒的情況下被卷取。在這種間隙式方法中，接觸輥和卷筒之間的間隔被保持恒定。當(dāng)前的卷取器，例如Windmoeller&Hoelscher公司的Filmatic R可以被升級而具有這些特點，從而根據(jù)各自要求而被應(yīng)用。   

圖8. 接觸式卷取器與塔式接觸器的市場占有率

        塔式卷取器

        在塔式卷取器中，卷取軸被安置在一個塔盤上，每個軸都帶一個中央驅(qū)動。在換卷筒之前，通過旋轉(zhuǎn)塔盤就放置好了新的卷取軸（圖7）。

        因為從卷筒一開始可以直接進(jìn)行中央卷取，而起卷位和卷取位置相同，所以塔式卷取器能對起卷步驟進(jìn)行很好的控制。而且，接觸壓力和卷筒張力可被精確地控制，旋轉(zhuǎn)方向的掉轉(zhuǎn)也易于被設(shè)計。

        因為機(jī)器規(guī)格所限，卷筒直徑實際是在800-2000mm之間。在卷筒快完成時，卷取步驟相對得不到控制，因為在換卷時卷筒長度根據(jù)塔盤的旋轉(zhuǎn)而有很大的變化。轉(zhuǎn)臂卷取器等特別機(jī)型能更好地控制轉(zhuǎn)換步驟。

        各系統(tǒng)的比較

        卷取器的選擇與用途、所需質(zhì)量和薄膜性能有著關(guān)系。

        除了技術(shù)特點以外，自然地也還需要考慮結(jié)構(gòu)、操作和投資成本等標(biāo)準(zhǔn)。所以，接觸式卷取器在很多情況下是首選，特別是當(dāng)它們可以被擴(kuò)展時。塔式卷取器在中央/間隙卷取和起卷步驟上具有優(yōu)勢。接觸式塔型卷取器，如Filmatic R，特別具有空間優(yōu)勢。專用塔式卷取機(jī)型只是在特殊用途中才碰到，因為他們的技術(shù)復(fù)雜，投資成本也很高。

        多數(shù)薄膜產(chǎn)品可以在接觸式和塔式兩種系統(tǒng)中被生產(chǎn)出來。新成果和模塊化組合正在減弱各個卷取系統(tǒng)之間的差別。昂貴的專用卷取器的許多特點已經(jīng)可以被融入到相對簡單的卷取設(shè)計當(dāng)中了。它們包括了對最小卷筒張力的靈敏控制，以及按下按鈕就可掉轉(zhuǎn)旋轉(zhuǎn)方向。 

        從一個地方到另一個地方，從一種應(yīng)用到另一種應(yīng)用，市場分布有著巨大的不同。塔式卷取器在北美和日本相對普遍，而接觸式卷取器在歐洲、非洲和亞洲就占有優(yōu)勢。塔式卷取器被更多的是針對特殊要求和較高品質(zhì)要求而被應(yīng)用，但它們正越來越受到歡迎，特別是在歐洲。所以塔式卷取器在平膜或流延膜設(shè)備中的占有率大概為50%，而在吹膜設(shè)備只占兩成。