Статьи

Коробление картона

Тонны Пиннингтон , International Paper Board Industry

Использование несбалансированных лайнеров в производстве гофрокартона постоянно растет. Это повышает конкурентоспособность и снижает стоимость картона (с учетом того, что стоимость бумаги составляет более 50% от цены картона ). Уже одно это порождает проблемы в производстве...

Aвтоматизация исключает не­ обходимость в регулировках оператора. Но по-прежнему важно иметь операторскую команду хотя бы из нескольких человек, ко­ торые хорошо разбирались бы в ис­ходной природе бумаги , в том, что происходит с ней в процессе гофри­рования и что представляет угрозу качеству конечного продукта, в чем ее причины и что составляет опас­ ность.

Характеристики и качество бумаги

БДМ производит непрерывное широкое полотно бумаги , которое сматывают в один или более руло­ нов. Их отдельно разрезают на не­ обходимую ширину под заказ и на­ матывают снова при контролируе­ мом натяжении на специальные бу­ мажные гильзы, внутренний диаметр которых подходит для держа­ теля рулона в гофроагрегате.

Бумага по центру БДМ — более плотная, чем по краям, так же, как и при изменении влажности на БДМ, что и проявляется в виде влажных полос в рулоне. Современ­ ные машины снабжены контрольны­ ми системами для борьбы с этим не­ достатком, но он все равно возмо­ жен.

Если края рулона не защищены, рулон может напитаться влагой во время транспортировки водным пу­тем. Устройства для определения влажности вручную применяются довольно широко и могут быть ис­ пользованы бригадой, обслуживаю­ щей мокрую часть БДМ, для двой­ ного контроля каждого рулона пе­ ред погрузкой.

Бумага — продукт природного происхождения, который может из­меняться из рулона в рулон и даже внутри себя. Она расширяется, когда влажная, и сжимается, когда

сухая. Оба этих эффекта имеют место больше поперек волокна, чем в продольном направлении — вплоть до того, что удваиваются в случае, когда бумага вырабатыва­ ется из длинноволокнистой суль­ фатной целлюлозы. Современные БДМ проектируются так, чтобы придать волокнам в бумаге произ­вольную ориентацию в противопо­ложность естественной тенденции волокон к выравниванию (поэтому производится «построение») в на­ правлении потока на протяжении машины.

Если влажность возрастает, расширяя бумагу , а затем снижа­ ется до исходной, бумага дает усадку в обоих направлениях до размеров ниже исходных. Это т.н. «эффект гистерезиса». Если тот же процесс применяется снова к тому же листу бумаги, происходит даль­ нейшая общая усадка, но каждый раз степень усадки снижается. Бу­ мага с более высоким содержании влаги имеет тенденцию к большему восприятию дополнительной влажности, чем изначально высушенная бумага. Если бумагу подвергают нагреву, этот эффект проявляется в большей степени из-за расширения и усадки.

Когда бумагу высушивают на сушильном цилиндре до уровня ни­ же сбалансированной влажности , в дальнейшем в процессе повтор­ ного увлажнения она впитывает меньше влаги и ее размеры сокра­ щаются . Испытания показали , что в результате дают усадку все виды бумаги . В процессе гофрирования то же самое дважды происходит с лайнером

Более легкие лайнеры сильнее изменяются в разме­ рах, чем более тяжелые. Испытания, проведенные BHS , показали усадку до 9,5 мм в каждом 1 м для покровной бумаги с небольшой массой 1 м 2 . Таким образом, если используется более тяжелый наружный крафт-лайнер с более легким внутренним лайнером, можно прогнозиро­ вать тенденции к короблению с последующими труднос­ тями в производстве и переработке этого картона. Про­блема осложняется тем, что, если добавить, скажем, 10 грамм воды к 300 граммам лайнера площадью 1 м 2 , то

добавляется - 3%, но та же вода, добавленная к 125 г добавляет к бумаге — 8%, что увеличивает образовав­ шийся дисбаланс.

Бумага растягивается также при натяжении, более легкие виды бумаги , конечно же, растягиваются сильнее, чем более тяжелые. А к этому еще следует прибавить рост производства легких видов бумаги для гофрокарто­ на — предполагается, что за несколько лет в Европе рост производства флютинга составит 40%, а лайнера — 10%, и масса этих видов бумаги будет составлять до 100 г/м 2 .

Виды короблений

Различные виды короблений известны лучше, чем причины их возникновения. Но важно определить их,

прежде чем отнести каждый обнаруженный дефект к од­ному из них для более широкого анализа проблем короб­ ления и их причин. Идентификация вида коробления - это первый шаг к выявлению возможных причин.

Все виды коробления вызываются определенным на­ пряжением, в основном в лайнере (а иногда и в бумаге для гофрирования ), обусловленным различиями между их размерами при снятии напряжения. Эти различия воз­ растают, потому что их натяжение или содержание вла­ ги изменяются, поскольку они входят в гофроагрегат для изготовления 3-слойного гофрокартона и соединяются в нем между собой, поддерживая картон в плоском состо­ янии.

Операторов гофроагрегата необходимо инструкти­ ровать о соответствующем качестве изделия в бумаж­ ном рулоне и механизмах того, что обычно может про­ изойти с разными видами бумаги , когда они проходят через обработку в мокрой части гофроагрегата. Они должны также учитывать характеристики различных видов бумаги для понимания того, как их лучше изго­ тавливать.

Обычное коробление (загиб вверх)

Это наиболее распространенный вид коробления. Ес­ли 2-слойное полотно входит в гофроагрегат для изго­ товления 3-слойного картона более влажным, чем ниж­ ний лайнер, со временем полученный плоский лист

«нормализуется», а избыточная влага, переходит из верхнего лайнера в нижний лайнер и полотно скручива­ ется кверху. Это происходит по той причине, что верх­ ний лайнер дает усадку, тогда как нижний лайнер рас­
ширяется.

Исследования степени усадки для различных видов бумаги показали , что в зависимости от массы бумаги показатели усадки составляли до 9 мм / м с постоянным диапазоном усадки от 3-4 мм / м . Более легкий крафтлайнер или тест - лайнер демонстрирует большую усадку , чем более плотные виды бумаги . Этим объясняются трудности , которые появляются при комбинировании легкого и тяжелого лайнеров .

С учетом некоторых недостатков заметно , что теоретически плоскостность в четыре раза выше для мелкого гофра , чем для крупного , практически нужно использовать дополнительные производственные методы для производства мелкого гофра . Требуется точный контроль пара и нагрева на агрегате для производства 2- слойного гофрокартона и для каждой секции агрегата для изготовления 3- слойного гофрокартона для проверки избыточного расширения и усадки бумаги . Необходимо также поддержание постоянной производственной скорости . Степень коробления будет еще больше в картоне низкой толщины (с меньшей высотой гофры), чем в крупном гофрокартоне — потому что лайнеры располагаются ближе друг к другу и это подчеркивает эффект любого различия их раз­ меров.   Во-первых, более мелкий гофр имеют более частый шаг, чем круп­ ные; поэтому линии склейки пропу­ скают с нанесением крахмала боль­ ше избыточной влаги. Во-вторых, прочность более мелких гофров по ширине в направлении офрирова­ ния слабее и представляет меньшее сопротивление изгибу. Когда бумажные полотна вво­ дятся совместно в гофроагрегат для изготовление 3-слойного кар­ тона , свободные верхушки гофров внутреннего крахмала и не­ которая часть влаги будет переме­ щаться на нижние стороны гофра. Когда они высыхают под воздейст­ вием нагревательных плит, то дают усадку на более влажном, так как он уже выходит из гофроагрегата для изготовления 3-слойного кар­ тонаслоя картона уже ув­ лажнены наплывом . Поскольку картон высушива­ ется в штабеле, образуется загиб вверх. Поэтому если коробление в картоне кверху становится замет- ным, когда он выходит из гофроа­ грегата для изготовления 3-слой­ ного картона , можно предполо­ жить, что в штабеле коробление будет еще выше. Нарезка картона меньшей ширины на резательно- биговальном станке способствует некоторому ослаблению напряже­ ния, но штабеля с загибом вверх явно неустойчивы на конвейерных линиях и склонны к выпаданию из оборудования. Их также трудно подавать на перерабатывающие машины.

Наилучший прием — это добить­ ся незначительного загиба книзу на выходе из гофроагрегата для изго­ товления 3-слойного картона и очень незначительного загиба плос­ кого картона вверх в штабеле

осо­ бенно если используются роликовые конвейеры, склонные оставлять «следы слона» (они образуются отчасти потому, что ведущая кромка нижних листов слегка вы­ талкивается обратно, поскольку они вначале соприкасаются с каж­ дым роликом - следовательно, больше для загиба вниз - а также за счет эффекта волнистости от роликов на нижних листах - на самом деле они продвигаются дальше, чем те, что находятся сверху - следовательно, хуже для листов меньшей плотности и ро­ликов с более выступающими вер­хушками).

S -образное коробление

Такое коробление всегда явля­ется показателем дисбаланса вы­ равнивания, температуры или влажности или их сочетания в по­ перечном направлении. Если же эти явления постоянны, вероятно, это неполадки в Б ДМ; если они со­храняются на протяжении одного рулона бумаги , обычно проблема состоит в намотке или градиенте влажности бумаги . Если такое ко­ робление имеет место только в бо­ лее плотных видах картона , это указывает на температурный гра­ диент по крайней мере одного на­ гревательного вала или цилиндра в гофроагрегате. Измерение темпе­ ратуры должно проводиться на каждом конце соответствующего резервуара в процессе работы, кроме того должны контролиро­ ваться и поправляться соответст­ венно дренажные трубы, сифоны и давление пара.

Если S -образное коробление по­ вторяется, инженеры должны обра­ титься к проверке параллельности держателей рулонов, всех ведущих валиков, рулонов упаковочной бу­ маги, цилиндров предварительного нагрева и кондиционирования, а затем,

Чтобы достичь оптимальных результатов , нужно гармонизировать основные факторы – бумага , клей , персонал и оборудование . Производство и изготовление качественного гофрокартона - чрезвычайно сложная задача . Используя электронное соединение машин на линии гофрирования , в настоящее время можно контролировать температуру и плоскостность с центральной контрольной панели . На данном рисунке показан гофроагрегат (3,3 м ), соответствующие параметры которого настраиваются и контролируются систематически . Таким образом , можно достичь оптимальной плоскосности на всем скоростном диапазоне гофроагрегата.

в случае необходимости, гоф­рировальных валов и прессовых ва­ лов, а также клеенаносящего вали­ ка и шабера. По ходу проверки кон­ тролируют зазор опоры или же подъемный механизм. Здесь в опре­ делении уязвимых позиций большую помощь могут оказать валы с само­ регулирующимся балансом натяже­ ния.

Если коробление приобретает больше М или W - образную форму, возможно, это проблема влажной кромки бумаги , иногда обостряюща­ яся за счет слабой пресс-формы гофровалов, непараллельности гоф- ровалов, смещения их центральной точки или чрезмерно затянутого скребка шабера на вылегчивающих устройствах.

Коробление с перекосом картонного полотна

Коробление с перекосом обычно является результатом слишком большого или неравномерного натя­ жения в двухслойном полотне, а иногда — неравномерной влажности этого полотна. Проверяют межпо­ верхностное натяжение и регулиру­ют его так, чтобы обеспечить хоро­ шее движение воздуха на участке верхней перемычки фестона и рабо­ тать с минимальным удержанием массы в перемычке.

Коробление кромки

Причина такого вида коробле­ ния — влажные или холодные края рулона как результат условий транспортировки или хранения. Но быстроходные БДМ и все больший размер гофровалов создают допол­ нительные причины для коробле­ ния кромки. При поддержании ско­ рости более 650 футов в минуту (200 м/мин.) теплота, исходящая от гофровалов, распространяется довольно быстро и может стать причиной падения температуры, а, следовательно, потери выпуклости вала и к негативной выпуклости на параллельном валу на цент­ ральном участке. Такое же влия­ ние может сказаться и на клеена- носящем валике. В результате уменьшается нанесение клея на этом центральном участке, а бли­ же к краям оно уменьшается еще больше

Продольное коробление (коробление по направлению потока массы)

Продольное коробление в ма­шинном направлении — кверху, ес­ ли 2-слойное полотно имеет боль­ шее натяжение, чем нижний лайнер, или, скорее, книзу — в обратном случае. Натяжение следует сбалан­ сировать заново, чтобы устранить коробление по ходу производства. Торможение 2-слойного полотна — наименее всего поддается контролю на производственной линии, но есть возможность наиболее эффективно контролировать продольное короб­ление.

Возможно, коробление — один из основных показателей качества работы гофроагрегата. Все другие показатели связаны с сопутствую­ щими проблемами, недостатками печатной поверхности, снижением толщины листа и мягкостью карто­ на .

Коробления сказывается также и на конечном качестве гофротары . Коробление кверху, самый распространенный вид коробления, становится причиной того, что стенки картонного контейнера вздуваются, и поэтому снижаются показатели испытания на сопро­тивление тары сжатию, а, следова­ тельно, и прочность изделия в штабелях. Любая форма коробле­ ния может вызвать производствен­ ные проблемы на перерабатываю­ щем оборудовании, с ухудшением подачи, последующим повреждени­ ем картона , зажимами и т.п.

Источник публикации журнал "Гофро индустрия", август 2007 года