Производство бумаги и картона

в отсасывающем устройстве, находящемся внутри цилиндра. Отсасы­ вающее устройство имеет четыре камеры, в каждой из которой вакуум устанавливается автономно и поддерживается автоматически.

ВI камере по ходу массы вакуум может отсутствовать. Здесь процесс обезвоживания бумажной массы происходит в основном за счет избыточного давления в напускном устройстве. Для нужного удержания мелкого волокна и наполнителя (что очень важно при работе на макулатурной массе) в I камеру может быть подана обо­ ротная вода для поддержания необходимого противодавления (до 2 кПа). Во II камере вакуум поддерживается от 5 до 10 кПа, здесь происходят процессы формования и обезвоживания элементарного слоя, а также его упрочнения до такого состояния, чтобы он не раз­ рушался после выхода из зоны формования. В III камере происходит дальнейшее обезвоживание уже образовавшегося эле­ ментарного слоя до такого состояния, чтобы он не разрушался под действием съемного валика. В этой зоне поддерживается макси­ мальный вакуум - от 8 до 20 кПа. IV камера предназначена для соединения элементарных слоев в единое полотно, а также для предотвращения выбрасывания воды из ячеек сетки и отверстий

вкорпусе цилиндра во избежание увлажнения уже сформировав­ шегося полотна картона. Вакуум здесь составляет 3...6 кПа.

Впроцессе работы вакуум-формер постоянно очищается дву­ мя специальными спрысками, оснащенными игольчатыми форсунками и совершающими возвратно-поступательное движе­ ние. На спрыски подается осветленная и свежая вода давлением соответственно 0,9 и 6,0 МПа. I отсасывающая камера промывается дополнительно примерно 1 раз в сутки отдельным спрыском высо­ кого давления, расположенным внутри цилиндра.

Схемы сеточных частей многоцилиндровых машин. Схемы сеточных частей многоцилиндровых машин принято разделять на три типа в зависимости от направления движения рабочей стороны съемного сукна по отношению к накату: 1) с прямым, 2) со встреч­ ным и 3) с комбинированным движением.

Всхемах с прямым движением сукна (рис. 45) съемное сукно последовательно снимает элементарные слои картона от первого

ипоследующих формующих цилиндров и далее, пройдя через предварительные прессы и первый главный пресс, меняет свое на­ правление и движется обратно к первому сеточному цилиндру, перед которым проходит сукномойку любого типа.

Предварительные прессы могут быть простыми или отсасы­ вающими. Имеются машины, у которых вместо вспомогательных прессов устанавливают один или два экстракторных вала. В этом случае нижнее вспомогательное сукно отсутствует, а нижние валы, соприкасающиеся с картонным полотном, обтянуты сеткой или имеют внутри отсасывающую камеру.

2

Рис. 45. Схема формующей части КДМ с прямым движением съемного сукна: 1 - съемное сукно; 2 - предварительные прессы; 3 - первый главный пресс; 4 - сукно предварительных прессов; 5 - формующие цилиндры с ваннами

Схемы машин со встречным, или обратным, движением съем­ ного сукна бывают различными. Но у всех рабочая часть съемного сукна движется по сеточным цилиндрам, вращающимся в обратном направлении от главных прессов и наката.

На рис. 46 приведена схема машины с обратным движением съемного сукна, имеющей вакуум-формующие цилиндры, с прес­ совой частью: из отсасывающего поворотного, отсасывающего гауч-пресса и трехвального комбинированного пресса с централь­ ным отсасывающим валом.

В схемах с прямым и встречным движением сукна (рис. 47) имеются два съемных сукна, одно - главное - движется над боль­ шей частью сеточных цилиндров в прямом направлении к прессам, а второе съемное сукно от остальных цилиндров движется навстре­ чу ему. В этом случае более длинное сукно снимает элементарные слои картона четырех-шести формующих цилиндров, а второе - слои только с одного-двух цилиндров и выполняет роль нижнего вспомогательного сукна. Оба съемных сукна встречаются перед предварительным отсасывающим прессом и разделяются на первом главном прессе, который имеет два приводных вала. Такие схемы могут использоваться при производстве картона с высокой массой

1 м2 (более 700...900 г), когда появляется вероятность отделения от сукна тяжелого и непрочного полотна картона. На машинах со встречным движением сукна картон может расслаиваться на две части, так как разность в сухости слоев, получаемых на разных сук­ нах, составляет не более 2 %. Для создания большей разницы в сухости слоев, повышающей межслоевую прочность картона, перед предварительным прессом на выходе из первых сеточных цилинд­ ров устанавливают экстракторные прессы.

Рис. 46. Схема мокрой части КДМ с формованием полотна на вакуум-формерах с обратным движением съемного сукна: 1 - потокораспределитель турбулентного типа; 2 - вакуум-формер; 3 - сукно поворотного пресса; 4 - поворотный пресс (экстракторный); 5 - съемный валик; 6 - съемное сукно; 7 - сукно предваритель­ ных прессов; 8 - отсасывающий гауч-пресс; 9 - комбинированный пресс

Рис. 47. Схема формующей части машины с прямым и встречным движением сукна: 1 - формующие цилиндры; 2 - сукномойки; 3 - съемное сукно; 4 - экс­ тракторные прессы; 5 - предварительный отсасывающий пресс; 6 - первый главный пресс

Во всех указанных схемах основные и вспомогательные сукна имеют сукномойки, а также устройства для их натяжения и правки. На старых машинах сеточные цилиндры приводятся в движение съемным сукном, а на новых машинах - с помощью индивидуаль­ ного привода для каждого цилиндра.

При производстве многослойного картона прочность соедине­ ния элементарных слоев зависит от качества бумажной массы, т.е. от ее композиции, концентрации и степени помола, массы 1 м2 эле­ ментарного слоя, его сухости и других факторов. Исключительно большое влияние на прочность соединения элементарных слоев оказывает разность в сухости слоев, находящихся на съемном сукне и снимаемых с формующих цилиндров. Сухость картона на сукне должна быть не менее 12... 16 %, а присоединяемого к нему слоя - около 6...8 %. Сопротивление расслаиванию картона значительно зависит от разности в степени помола массы соединяемых слоев. Чем меньше эта разность, тем выше прочность. Однако это спра­ ведливо лишь в пределах 30...40 °ШР.

6.3.2. Формование картона на плоскосеточных машинах

Формование картона на плоскосеточных машинах в принципе ничем не отличается от формования бумаги на бумагоделательных машинах такого же типа, поскольку формующие устройства у них идентичны и могут состоять из одного или нескольких сеточных столов, как у бумагоделательных машин.

В настоящее время картоноделательные машины с одним сеточ­ ным столом, оснащенным одним или двумя напорными ящиками, являются наиболее распространенным типом КДМ, так как имеют сравнительно простое формующее устройство, высокую скорость (до 500...750 м/мин), большую производительность (до 800...900 т/сут), хорошее качество формования и малую анизотропию физико­ механических свойств полотна при его ширине до 8 м. Машины дан­ ного типа широко используются для производства многих видов картона, таких как тарный, кровельный, коробочный, фильтроваль­ ный и другие массой до 200...400 г/м2 из различных волокнистых полуфабрикатов, имеющих невысокую степень помола.

Установка второго напорного ящика над сеточным столом в месте расположения первых отсасывающих ящиков позволяет осуществлять дополнительный напуск бумажной массы на уже сформировавшийся основной слой картона из одной композиции на второй (покровный) слой совершенно другой композиции. Таким образом получают двухслойный картон с высокой межслоевой прочностью и другими хорошими показателями качества с более высокой производительностью, чем на многоцилиндровых маши­

нах любого типа. В этом случае для основного слоя картона, как правило, используют более дешевые полуфабрикаты (макулатур­ ную массу, полуцеллюлозу, целлюлозу высокого выхода и др.), а для покровного слоя более дорогие —целлюлозу нормального вы­ хода или беленые полуфабрикаты. Это позволит снизить стоимость картона, улучшить его внешний вид, повысить печатные и физико­ механические свойства.

Конструкция сеточного стола зависит от скорости машины и вида вырабатываемой продукции. Основным рабочим органом любого се­ точного стола является бесконечная сетка, выполняющая одновре­ менно функции приводного ремня и конвейерной ленты, на которой происходят формование полотна из разбавленной волокнистой сус­ пензии и его последовательное обезвоживание на сеточном столе до сухости 17...22 % и даже выше. От качества сетки зависят качество готовой продукции и эффективность работы машины.

Сетки характеризуются по различным признакам: номеру, ма­ териалу, из которого они изготовлены, типу ткани, толщине нитей, размеру ячеек и их числу на 1 см2 и др. Номер сетки говорит о том, сколько нитей основы приходится на 1 см ширины сетки (по старой нумерации - на 1 дюйм, т.е. на 25,4 мм). При производстве картона обычно используют сетки с номерами 16...20.

Долгое время применялись только металлические сетки, в ко­ торых нити основы, подвергающиеся большому износу, изготавливались из оловянно-фосфористой бронзы, содержащей 92,5...93,5 % меди, 6,0...7,0 % олова и 0,3...0,4 % фосфора, а нити утка - из полутомпака, содержащего 80 % меди и 20 % цинка. В на­ стоящее время наряду с металлическими широко используются синтетические сетки, преимущества которых заключаются в том, что они имеют более длительный срок службы, улучшают структу­ ру формования, а также в 6-8 раз легче. Однако эти сетки имеют ряд недостатков: они дороже металлических, на 20...25 % снижает­ ся коэффициент трения с ведущим валами, поэтому необходимо увеличивать их натяжение, что неизбежно связано с увеличением энергии, потребляемой сеточным столом. В процессе работы сетка удлиняется на 1,1...5,0 %, что требует установки дополнительных сетковецущих валиков. Кроме того, при использовании синтетиче­ ских сеток необходимы более тщательная выверка сеточного стола и хорошая промывка сетки в процессе ее работы специальными спрысками, препятствующими попаданию загрязнений.

Синтетические сетки изготавливают из высокопрочного поли­ эфирного или полиамидного волокна, подвергнутого специальной химической обработке с покрытием синтетическими смолами для повышения устойчивости к истиранию. Для синтетических сеток часто применяют четырехсаржевое сатиновое переплетение с рас­ положением нитей утка на нижней поверхности, благодаря чему увеличивается срок службы нитей основы и повышается жесткость сеток в поперечном направлении. Иногда синтетические сетки де­ лают двухслойными, верхний их слой имеет более тонкие волокна, что позволяет использовать их для производства качественных ви­ дов бумаги высокой плотности и картона.

На рис. 48 показана наиболее типичная конструкция сеточного стола современной КДМ, предназначенной для производства двух­ слойного тарного картона. Этот стол имеет два напорных ящика 1, 2. Первый из них установлен так же, как у БДМ - перед грудным валом, а второй - в том месте сеточного стола, где сухость основ­ ного слоя картона достигает 6... 8 %.

На сеточном столе долгое время основными обезвоживающи­ ми элементами были регистровые валики, которые сейчас частично или полностью заменяются гидропланками обычного или вакуум­ ного типа, имеющими специальное износоустойчивое покрытие с низким значением коэффициента трения с сеткой. Существенным недостатком регистровых валиков является кратковременный им­ пульс давления воды на сетку (повышающийся с увеличением скорости сетки), который разрушает сформированный слой волок­ на, что интенсифицирует промой мелкого волокна и наполнителя с сеточной стороны слоя (что увеличивает разносторонность свойств) или приводит к браку (при высокой скорости машины).

Рис. 48. Схема сеточного стола для производства двухслойного картона с двумя напорными ящиками (/, 2)

Замена регистровых валиков гидропланками устраняет этот не­ достаток и способствует снижению промоев волокна на 30.. .60 %.

Гидропланка представляет собой разновидность шабера, уста- навливае-мого под углом 1...40 к сетке, передней кромкой которого, имеющей угол около 30°, снимается пленка воды, удер­ живаемая под сеткой силами поверхностного натяжения, а также удаляется значительная часть воды из волокнистого слоя на сетке вследствие небольшого разряжения, возникающего в клине между сеткой и наклонной к ней поверхностью гидропланки.

Обезвоживающая способность гидропланки зависит от величины угла, образованного сеткой и наклонной поверхностью гидропланки, от длины этой поверхности, а также от скорости сетки. Установлено, что с увеличением абсолютных значений перечисленных факторов обезвоживающее действие гидропланок возрастает.

Обезвоживающее действие одной гидропланки значительно меньше, чем регистрового валика, однако вследствие того, что вместо регистровых валиков на том же участке стола можно разместить большее число гидропланок, обезвоживающая способность стола воз­ растает. Обычно общая ширина гидропланки составляет 50... 120 мм, соотношение между горизонтальной и наклонной частью ее находится в пределах от 1:3 до 1:2, однако длину наклонной части, исходя из ус­ ловий прочности, принимают не менее 30 мм, расстояние между гидропланками - от 150 до 400 мм. Обычно в начале сеточного стола гидропланки устанавливают с меньшим шагом. Гидропланки часто компонуют в ящики по три-шесть и более отдельных гидропланок, благодаря чему получается более жесткая конструкция и в них можно создавать дополнительный вакуум.

Для повышения износостойкости и уменьшения трения с сеткой гидропланки изготавливаются из высокомолекулярного полиэтилена с износостойкими вставками шириной 10... 12 мм из коррозионностойкой стали с покрытием из карбида вольфрама. Находят широкое применение гидропланки со вставками из полированной оксидной керамики с покрытиями из оксида алюминия и др.

В конце зоны формования за гидропланками в качестве обезво­ живающих элементов сейчас используют мокрые отсасывающие ящики, в которых создается небольшой (2.. .7 кПа) и легко регулируе­ мый вакуум путем подключения их к вакуумной системе обычных отсасывающих ящиков. Между мокрыми отсасывающими ящиками рекомендуется устанавливать регистровые валики (при относительной

небольшой скорости), которые благодаря создаваемому ими импульсу давления слегка разрыхляют уплотненный волокнистый слой и повы­ шают эффективность работы отсасывающих ящиков.

В конце сеточного стола после достижения сухости волокни­ стого слоя 2,5...3,0 % дальнейшее обезвоживание его до сухости 10.. . 14 % осуществляется на отсасывающих ящиках под воздейст­ вием вакуума, создаваемого вакуумными насосами или турбовоздуходувками. Вакуум постепенно повышается от первого к последующим ящикам и составляет от 2 до 30 кПа. С повышени­ ем вакуума интенсивность обезвоживания увеличивается, однако при этом повышается промой волокна и наполнителя, а также со­ кращается срок службы сетки, так как сила трения сетки с крышками отсасывающих ящиков находится в прямой зависимо­ сти от величины вакуума.

Отсасывающие ящики обычно делаются сварными из коррозион­ но-стойкой стали, а их перфорированные крышки - из полимерных или керамических материалов, имеющих высокую износостойкость и небольшой коэффициент трения с сеткой. Отсасывающие ящики выпускают шириной 220, 290 и 430 мм с живым сечением, состав­ ляющим 30...38 % от площади поверхности ящиков. Для повышения эффективности работы отсасывающих ящиков их обычно устанавли­ вают вплотную друг к другу. Общее число отсасывающих ящиков на картоноделательных машинах доходит до 10... 12.

В настоящее время на многих высокопроизводительных карто­ ноделательных машинах после трех-пяти обычных отсасывающих ящиков устанавливают ящики типа Ротабельт, которые позволяют увеличить срок службы сетки на 50... 100 % и уменьшить расход энергии, потребляемой сеточным столом, на 30...50 %. Отсасываю­ щий ящик этой конструкции разделен продольными перегородками на три отделения, в которых поддерживается разный вакуум. Сетка движется над отсасывающими камерами ящика на перфорированном резиновом полотне, натянутом между двумя валиками, приводимы­ ми в движение сеткой, поэтому основное усилие от трения испытывает не сетка, а прочное армированное резиновое полотно.

После отсасывающих ящиков дальнейшее обезвоживание кар­ тонного полотна до сухости 17...22 % и выше осуществляют на отсасывающем гауч-вале под действием вакуума, достигающего 60.. .80 кПа. Отсасывающий гауч-вал камерного типа состоит из вра­

щающегося перфорированного цилиндра, внутри которого находятся неподвижно одна, две или три отсасывающих камеры. Для увеличения площади отсоса отверстия вала, имеющие диаметр 6...8 мм, раззенковывают с наружной стороны на глубину до 5 мм. Живое сечение отверстий без учета зенковки составляет 20...25 %, а с зенковкой — 50.. .60 % от площади поверхности цилиндра. Для уменьшения шума отверстия рекомендуется располагать по спирали.

Ширина камер и их число зависят от вида вырабатываемой продукции и скорости машины. На тихоходных машинах приме­ няют однокамерные валы с шириной камеры до 180 мм. При скорости машины более 300 м/мин устанавливают две камеры, что позволяет вести обезвоживание с нарастающим вакуумом, а это по­ ложительно сказывается на качестве формования и способствует снижению расхода энергии на образование вакуума. В этом случае в первой, более широкой, камере применяют меньший вакуум (40...55 кПа), а во второй, узкой, - более высокий (70... 80 кПа). Двухкамерные валы имеют общую ширину камер до 400 мм, пер­ вая камера в 1,5...2,0 раза шире второй. При установке трех камер последняя не перекрывается обезвоживающим полотном и служит для удаления воды из отверстий рубашки вала. Оптимальное рас­ положение камер определяется в процессе работы машины, их поворот осуществляют специальным механизмом.

Иногда на гауч-вале над отсасывающей камерой размещают прижимной валик, который уплотняет образовавшееся на сетке во­ локнистое полотно и способствует увеличению его сухости на 1.0. .. 1,5 % и повышению прочности во влажном состоянии. В по­ следнее время чаще устанавливают прижимной вал с сукном, что позволяет увеличить линейное давление до 10... 13 кН/м и получить сухость полотна до 26.. .29 %.

Сеточный стол современных картоноделательных машин по­ сле гауч-вала имеет сетковедущий вал, вращающийся от отдельного привода, между этими валами может быть размещено вакуум-пересасывающее устройство. В нижней части сеточного стола, на пути обратного движения сетки, устанавливают сеткове­ дущие, натяжные и правильные валики.

При выработке двухслойного тарного картона после второго напорного ящика в той части сеточного стола, где сухость обоих слоев картона достигла 3,5...4,0 %, может быть установлен ровни­