Производство бумаги и картона
..pdfтель - легкий полый вал, обтянутый сеткой, номер которой на 2...3 единицы меньше номера основной сетки. Ровнитель, вращаясь с небольшим (до 2 %) опережением или отставанием по отноше нию к сетке, выравнивает поверхность картона, уплотняет его, что способствует лучшему соединению в нем элементарных слоев, по вышению его качества. Кроме того, ровнитель обеспечивает более эффективное обезвоживание полотна картона на последующих от сасывающих ящиках и уменьшает расход энергии на создание в них вакуума. Диаметр ровнителя зависит от ширины и скорости машины и составляет 400... 1100 мм. На тихоходных машинах ров нитель вращается от сетки, а на быстроходных он имеет самостоятельный привод.
Для более равномерного распределения волокон в полотне карто на, лучшего их переплетения и повышения прочности картона в поперечном направлении на картоноделательных машинах может быть применена тряска сеточного стола в горизонтальной плоскости на участке от грудного вала до отсасывающих ящиков. Эффективность тряски зависит от ее амплитуды и частоты, а также от композиции, степени помола и концентрации массы, толщины картона, скорости машины и соотношения между скоростью поступающей массы на сет ку и скоростью сетки. Для удобства смены сетки сеточные столы сейчас изготавливают выдвижными или консольными.
6.3.3. Формование картона между двумя сетками
Формование картона между двумя сетками позволяет по сравне нию с формованием на одной сетке (плоской или круглой) интенсифицировать процесс формования картонного полотна в 1,5...2,0 раза, а следовательно, значительно уменьшить габаритные размеры машины и стоимость ее формующей части. Кроме того, это дает возможность улучшить качество картона и использовать более высокую концентрацию бумажной массы (до 1,5...2,5 %), атакже сни зить промой волокна, уменьшить расход воды и электроэнергии, потребляемой массными и вакуумными насосами.
Из всех известных вариантов двухсеточного формования наи большее распространение получили формующие устройства типа Inverform, Bel-Bay, Arcuforma, ControfloFormer, UltraFormer и др.
Формующее устройство Inverform (рис. 49) сочетает в себе в какой-то степени преимущества формования на столовых и ци линдровых машинах. Оно состоит из сеточного стола обычной
конструкции, над ним расположено последовательно несколько бо лее коротких сеток с напорными ящиками перед ними, число которых определяется числом элементарных слоев в картоне (обычно до 4...5). Бумажная масса из напорных ящиков поступает в зазор между верхней и нижней сетками и обезвоживание ее осу ществляется одновременно в двух направлениях: вверх и вниз. Благодаря тому, что формующий вал верхней сетки имеет довольно большой диаметр (более 1 м) и ячейковую структуру, обезвожива ние массы начинается на этом валу как на формующих цилиндрах. Для отвода воды из ячеек вала, прошедшей через верхнюю сетку, используют гидропланки и отсасывающий ящик. Вместо последних может быть установлен отсасывающий вал. Машины типа Inverform с обрезной шириной полотна 4200 мм работают со скоростью до 400...500 м/мин при выработке картона массой до 650 г/м2.
К недостаткам машин Inverform следует отнести значительные трудности, связанные с заменой нижней сетки, имеющей длину до 50...60 м, а также то, что преимущество формования между двумя сетками здесь используется в полной мере лишь при получении первого слоя, а затем, по мере увеличения числа слоев, сопротив ление фильтрации вниз возрастает и начинает преобладать обезвоживание через верхнюю сетку.
Рис. 49. Схема формующего устройства Inverform: 1 - верхняя сетка; 2 - ниж няя (основная) сетка; 3 - отсасывающий ящик; 4 - отсасывающий вал; 5 - гидропланка; 6 - несущие валы; 7 - формующий вал; 8 —напорный ящик
В устройстве Bel-Bay (рис. 50) формование картонного по лотна осуществляется между двумя сетками (подача массы снизу вверх) на участке их криволинейного движения, где основное обез
воживание бумажной массы осуществляется за счет натяжения се ток и действия центробежных сил, регулируемых поворотом опорных формующих башмаков, и обезвоживающего действия по следних. Машины этого типа, снабженные напорным ящиком Stratflo многоканальной конструкции, в каждый канал которого по дается бумажная масса разной композиции, могут вырабатывать трехслойный картон шириной 10 м и массой 1 м2 110...225 г при скорости до 900 м/мин. Благодаря тому, что на начальной стадии формования здесь происходит частичное взаимное проникновение, можно получить однородную и плотную структуру картонного по лотна с очень высокой межслоевой прочностью.
Рис. 50. Схема формующего устройства Bel-Bay:
1 - напускное устройство турбулентного типа; 2 —сетки; 3 - опорные башмаки; 4 - вакуум-пересасывающее устройство
Формующее устройство Arcuforma II (рис. 51) может слу жить самостоятельно для выработки картона и бумаги для гофрирования или для замены второго напорного ящика на плоско сеточных картоноделательных машинах для нанесения покровного слоя при производстве тарного картона. На устройстве Arcuforma начальная стадия формования начинается на перфорированной по верхности вакуум-формующего цилиндра диаметром 1,0...1,3 м (в зависимости от ширины машины), внутри которого имеется ка мера с четырьмя зонами.
В устройстве Arcuforma II бумажная масса подается из напорного ящика (как на вакуум-формерах). Начальная стадия формования про исходит на перфорированной поверхности формующего цилиндра
диаметром 1300 мм на участке, соответствующем дуге 70.. .75°, за счет действия напора бумажной массы и вакуума в первых двух камерах, расположенных внутри цилиндра на этом участке. Дальнейшее фор мование полотна протекает при интенсивном двухстороннем обезвоживании его между валом и сеткой, охватывающей поверхность вала на 90° благодаря сжатию волокнистого слоя между формующим цилиндром и сеткой, действию центробежных сил и вакуума, после дующих двух отсасывающих камер. Обезвоживание полотна перед подачей его в прессовую часть машины происходит на плоском участ ке сетки за счет вакуума отсасывающих ящиков.
5
Рис. 51. Схема формующего устройства Arcuforma II:
/- напорный ящик; 2 - формующий цилиндр; 3 - сетка; 4 - отсасывающие камеры; 5 - отсасывающие ящики
Благодаря интенсивному обезвоживанию формующие устройства Arcuforma могут иметь производительность до 160 т/сут на 1 м шири ны и работать на скорости более 100 м/мин. Однако при применении коротковолокнистых полуфабрикатов имеет место большой промой волокна, что необходимо учитывать при производстве картона из ма кулатуры и других аналогичных полуфабрикатов.
ControJloFormer (рис. 52) представляет собой очень компакт ное формующее устройство с трехканальным напорным ящиком, позволяющим получать трехслойный картон из различных полу фабрикатов.
Рис. 52. Схема формующего устройства ControfloFormer:
1 - напорный ящик; 2 - сетка; 3 - обезвоживающие элементы; 4 - отсасывающий вал
Бумажная масса из напорного ящика (подача массы сверху вниз) тремя самостоятельными потоками подается в клинообраз ную щель между двумя сетками, где происходит ее обезвоживание и формование единого полотна за счет избыточного давления в этой зоне, а также в секции обезвоживающих элементов, рабо тающих без вакуума и расположенных по обеим сторонам сужающейся зоны формования вдоль потока массы. Для регулиро вания количества удаляемой воды на каждой секции имеются соответствующие клапаны и расходомеры, управляемые микро процессором.
Формующее устройство ControfloFormer может работать в диапазоне скоростей 60...600 м/мин при массе 1 м2 вырабатывае мой продукции до 600 г.
6.3.4. Многослойное формование картона
Вариантом многослойного формования является круглосеточ ная картоноделательная машина с формующими цилиндрами, на каждом из которых отливаются отдельные слои, которые затем со-
единяются. Однако увеличение скорости или ширины такой маши ны приводит к резкому ухудшению качества продукции из-за усиления неравномерности полотна по массе 1 м2 и толщине из-за размывания элементарного слоя и его повышенной анизотропии. К тому же скорость ограничивается на очень невысоком уровне обезвоживающей возможностью формующих цилиндров.
Необходимость форсирования обезвоживания привела к соз данию вакуум-формующих цилиндров. Более интенсивное обезво живание позволило увеличить скорость картоноделательных ма шин (КДМ), а наличие напускного устройства - улучшить соот ношение продольной и поперечной прочности, а также повысить равномерность картона по массе 1 м2 и толщине. Увеличение ско рости тормозится относительно коротким участком обезвоживания
иуменьшением межслоевой прочности.
Внастоящее время в целях повышения производительности кар тон для плоских слоев гофрокартона стали производить преиму щественно на плоскосеточных КДМ, снабженных вторым напускным устройством. Такие машины обладают высокой производительностью, однако имеют и существенные недостатки. Обезвоживание бумажной массы покровного слоя происходит через сформированный основной
слой картона под действием вакуума в отсасывающих ящиках. 90...95% обезвоживающей мощности отсасывающих ящиков, уста новленных после напускного покровного слоя, приходится на преодоление фильтрационного сопротивления основного слоя. По скольку с увеличением степени помола значение коэффициента фильтрации уменьшается, бумажная масса основного слоя имеет низ кую степень помола - 16... 18 °ШР, при которой не в полной мере используются потенциальные свойства полуфабрикатов.
Практический опыт работы на машинах этого типа и специ альные расчеты показали, что с увеличением производительности КДМ доля покровного слоя уменьшается до 10... 16 %, т.е. вклад наиболее прочного полуфабриката в общую прочность картона становится незначительным.
На плоскосеточных КДМ исключена возможность оптимиза ции композиции картона по слоям. Машина очень чувствительна к изменениям технологических параметров в процессе работы. Для того чтобы обеспечить надлежащую прочность и жесткость тарно
го картона, соответствующую мировому уровню качества, необхо димо держать более высокую массу 1 м 2 - 200...250 г/м2. Практический опыт и расчеты показали, что более перспективными являются конструкции сеточных частей, обеспечивающие много слойное формование картона.
Многослойное формование имеет следующие технологические преимущества:
-возможность снижения концентрации массы в напускном устройстве;
-повышение степени помола волокна для работы в оптималь ной зоне прочности;
-плавное обезвоживание каждого слоя при одновременном росте сухости в конце формования;
-повышение скорости и производительности КДМ;
-возможность изменения состава по волокну в отдельных слоях в целях удешевления композиции при сохранении хорошего внешнего вида картона и высоких характеристик механической прочности.
Многослойное формование на комбинированных многосеточ ных формующих устройствах позволит рационально решать сле дующие технические задачи:
-увеличивать производительность машины за счет повышения скорости без снижения массы 1 м2;
-повышать качество картона при сохранении той же произво дительности, получать картон высших марок за счет высоко качественного формования элементарных слоев;
-снижать массу 1 м2 без ухудшения механических характери стик за счет получения плотного равномерного полотна, что даст экономию дорогого волокнистого сырья;
-использовать более дешевую композицию без снижения ка чества картона и производительности машины.
Вмировой практике многослойное формование развивается по двум направлениям:
1)индивидуальное формование каждого слоя с их последую щим объединением в многослойную структуру;
2)многослойный отлив из одного напускного устройства, так называемое «структурное формование», с последующим обезвожи ванием, как правило, на двухсеточном устройстве.
Примером устройств первого направления являются DuoFormer TOP, TopFormer F, DuoFormer D/K, DuoFormer D (рис. 53,54).
Рис. 53. Формующее устройство DuoFormer TOP:
1 - нижняя сетка; 2 - напускное устройство; 3 - формующий вал; 4 - верхняя сетка; 5 - основная сетка
Так, использование DuoFormer ТОР фирмы «Voith Sulzer» при изготовлении картона имеет следующие преимущества:
-хорошее формование даже при низком соотношении прочно сти в машинном и поперечном направлениях;
-хорошие кроющие свойства при малой массе покровного слоя;
-высокие показатели прочности благодаря плавному двухсто роннему обезвоживанию в сочетании с многослойным формованием;
-регулируемое распределение коротковолокнистой массы для достижения высокого сопротивления расслаиванию.
Рис. 54. Варианты схем многосеточных устройств для многослойного формования
DuoFormer TOP обладает следующими эксплуатационными преимуществами:
-высокой предельной скоростью (максимальная масса 1 м2 слоя -150 г, скорость - 300... 1400 м/мин);
-хорошими технико-экономическими показателями при высо ких скоростях (> 1000 м/мин);
-оптимальной системой отвода воды при высокой эффектив ности обезвоживания;
-компактной конструкцией.
Примером формования с использованием многослойного на пускного устройства может служить формующее устройство DuoFormer Base фирмы «Voith Sulzer» (рис. 55).
Это устройство с подачей массы из двухслойного напускного устройства в зазор между двух сеток. При необходимости получе ния картона с высокой массой 1 м2 возможна комбинация формующего устройства DuoFormer Base с традиционными много сеточными формующими частями - количество формующих устройств соответственно сокращается. Занимаемая площадь оста ется незначительной.
Рис. 55. Формующее устройство DuoFormer Base: / - двухслойное напускное устройство; 2 - формующий вал; 3 - верхняя сетка; 4 - основная сетка
Основные рабочие характеристики DuoFormer Base: максимальная масса 1м2 —280 г; скорость - 300... 1400 м/мин.
Картон, полученный на данном формующем устройстве, отли чается высокими показателями прочности, равномерной струк турой и высокими кроющими свойствами покровного слоя. Отлив полотна на этом устройстве обеспечивает высокое удержание на полнителей и отличается низким уровнем энергопотребления благодаря высокой концентрации массы.
6.3.5. Формование картона на картоноделательных машинах
с комбинированными формующими частями
Эти машины сочетают в себе несколько различных способов формования элементарных слоев картона, но чаще всего формова ние на плоской и круглой сетке, а также на плоской сетке и между двумя сетками. Иногда сюда относят и машины, оснащенные не сколькими сеточными столами.
Комбинированные формующие части по сравнению с обыч ными, основанными на каком-то одном способе формования, более универсальны и позволяют вырабатывать из тех же полуфабрика тов различный ассортимент более качественных видов картона с желаемым покровным слоем. Машины с комбинированными фор мующими частями менее требовательны к качеству исходных полуфабрикатов, а также к их подготовке. Вместе с тем они более сложны по конструкции и в эксплуатации. Однако в настоящее время в связи с острой проблемой сырьевых ресурсов и возросши ми требованиями к качеству готовой продукции эти машины получают широкое распространение при производстве таких видов многослойного картона, как коробочный типа хром-эрзац, пере плетный, прессшпан, крафт-лайнер и др.
Комбинированная формующая часть машины для произ водства четырехслойного картона (рис. 56). Нижний слой отливается на основной длинной плоской сетке, средние слои - на двух устройствах Arcuforma И, покровный слой - на плоской ко роткой сетке. Машина имеет обрезную ширину 5500 мм и максимальную скорость 500 м/мин, масса вырабатываемого ме лованного коробочного картона - 130...350 г/м2.