книги / Технология производства бумаги
..pdf
планок над башмаком. Пористость бумаги можно регулировать путем управления вакуумом в башмаке.
Рис. 18. ФормующееустройствоSim Former Р: 1 – плоскаяформующая часть; 2 – верхняясетка; 3 – обезвоживающийбашмак; 4 – гауч-вал
Бумага, полученная на устройстве Sim Former, отличается высокими показателями прочности. Обе стороны бумаги удовлетворяют всем требованиям по прочности поверхности, предъявляемым бумаге любого назначения, в частности, бумаге для высокотемпературной офсетной печати. Эта бумага имеет также высокое сопротивление расслаиванию.
41
7.ОБЕЗВОЖИВАНИЕ БУМАЖНОГО ПОЛОТНА
ВПРЕССОВОЙ ЧАСТИ БУМАГОДЕЛАТЕЛЬНОЙ МАШИНЫ
7.1. Передача бумажного полотна из сеточной части машины в прессовую
Съем бумаги с гауч-вала лучше всего производить по линии уплотнения отсасывающей камеры. Если полотно удерживать на валу дольше, то сухостьего уменьшитсяиз-занасыщения водой, выбрасываемой из рубашки вала. Если полотно снять до уплотнения, то появитсяизбыточныйпрососвоздухавкамеруиснизитсявакуум.
На машинах старой конструкции осуществлялась подача узкой полоски, отсекаемой водяным ножом на гауч-вале вручную или при помощи сжатого воздуха. На этом участке часто происходили обрывы полотна. На современных бумагоделательных машинах устанавливают вакуум-пересасывающее устройство. Оно состоит из пересасывающего вала и сукна, транспортирующего бумагу в прессовую часть. Такая система передает полотно полной ширины (рис. 19).
Рис. 19. Схемапередачибумажного полотна изсеточнойчастимашины впрессовую: 1 – сетка; 2 – гауч-вал; 3 – сукнопересасывающегоустройства; 4 – пересасывающееустройство; 5 – предварительныйпресс
7.2. Типы прессов
По числу валов прессы бывают двух-, трехичетырехвальные. По конструкции прессы могут быть обычные (с гладкими валами), отсасывающие, с подкладной сеткой, желобчатые, с сет-
чатым чулком, с промежуточным валиком и другие (рис. 20).
42
а |
б |
в |
г |
д |
е |
Рис. 20. Схемы прессов: а – с гладкими валами; б – отсасывающий; в – с желобчатым валом; г – с промежуточным валиком; д – с подкладной сеткой; е – с сетчатым чулком; 1 – нижний вал; 2 – верхний вал; 3 – промежуточный валик; 4 – сукно; 5 – бумага; 6 – подкладная сетка; 7 – сетчатый чулок; 8 – корыто; 9 – воздушный шабер; 10 – отсасывающий
ящик; 11 – шабер; 12 – металлическая пластина
Прессы также подразделяют на прямые, обратные, сглаживающие (офсетные) и горячие.
Обычный пресс состоит из двух гладких валов, нижний из которых обрезиненный или с полиуретановым покрытием, верхний − гранитный или металлический с покрытием из кварцевой резины (стоннитом).
Верхний вал смещен по отношению к нижнему на 50–120 мм с целью облегчения стока отжимаемой воды. Такой пресс применяют на тихоходных бумагоделательных машинах, так как с увеличением скорости машины возрастает встречное сопротивление воды (она может двигаться не только по сукну, но и по бумажному полотну), под действием гидравлического сопротивления волокна смещаются назад, иобразуютсяпоперечныеразрывы и складки.
43
Отсасывающий пресс имеет нижний вал с перфорированной рубашкой (диаметр отверстий 4–5 мм), снабженный отсасывающей камерой (ширина камеры 120–150 мм, в которой поддерживается вакуум 50–65 кПа). Обезвоживание осуществляется прессованием, а отжатая влага удаляется через перфорацию вала, преодолевая 5–6 ммк ближайшему отверстию.
Пресс с подкладной сеткой, так называемый «Фабрик-
пресс», отличается от обычного тем, что между сукном и нижним гладким валом находится синтетическая сетка, в ячейки которой поступает отжатая вода. Вода из сетки удаляется с помощью отсасывающего ящика или продувкой воздухом.
Пресс с желобчатым валом «Вента-Нип» имеет нижний вал из бронзовой или стальной рубашки либо с полиуретановым покрытием. На вал нанесены по спирали желобки шириной 0,5 мм, глубиной 2,5 мм и шагом между ними 3 мм. Отжатая вода движется к желобкам, преодолевая не более 1,5 мм, что в несколько раз меньше, чем у отсасывающего вала, и удаляется под действием центробежной силы. Желобчатые валы работают при повышенном линейном давлении (100–120 кН/м). Для устранения маркировки бумаги желобками следует применять иглопробивные сукна массой 1–1,4 кг/м2.
Пресс с чулком − то же самое, что и пресс с подкладной сеткой, только вместо длинной сетки − чулок-рубашка из синтетического волокна, обладающий усадкой при нагревании.
Пресс с промежуточным валиком, или пресс высокой ин-
тенсивности (High Intensity Nip Press). Эффективность действия этого пресса основана на резком уменьшении зоны прессования, в связи с чем возрастает удельное давление на бумажное полотно. Между валами пресса находится вспомогательный стальной валик диаметром 100–150 мм, имеющий на поверхности спиральные желобки, через которые отводится отжимаемая вода.
Пресс с удлиненной зоной прессования. Увеличение време-
ни воздействия высокого давления резко повышает эффективность обезвоживания полотна. Эту задачу можно решить увеличением
44
диаметра прессовых валов (до 1,8 м), применением мягкой облицовки валов, оснащением прессов двумя сукнами, использованием вместо одного из валов пресса прижимного вогнутого башмака.
Распространение получили пресс с удлиненным захватом фир-
мы Beloit и пресс Flexonip фирмы Voith (рис. 21). Ширина баш-
мака 250 мм. Верхний вал с регулируемым прогибом. Давление в зоне прессования может достигать 1000 кН/м. Применение подобных прессов позволяет получать сухость полотна перед сушильной частью бумагоделательной машины 44–55 %, что экономит до 25 % пара в сушильной части буммашины.
а |
б |
Рис. 21. Схемы прессов а – фирмы Beloit: 1 – верхний вал; 2 – полотно; 3 – нижнее сукно; 4 – башмак; 5 – камера; 6 – лента; 7 – место подачи смазки; 8 – верхнее сукно; б – Flexonip фирмы Voith с расширенной зоной прессования: 1 – ротационный верхний вал; 2 – особо длинная зона прессования; 3 – верхнее сукно; 4 – бумага; 5 – нижнее сукно;
6 – ротационная пластиковая рубашка
Трех- и четырехвальные прессы (рис. 22) позволяют уменьшить размеры прессовой части бумагоделательной машины и способствуют снижению обрывности бумажного полотна. Валы этого пресса могут быть различной конструкции, т.е. простые, отсасывающие, желобчатые и др. Расположение валов может быть горизонтальное, наклонное, треугольное и др.
45
Рис. 22. Схемаработытрехичетырехвальных прессов
Под действием собственной массы и нагрузки валы прессов, особенно при большой ширине машины, прогибаются, что ведет к неравномерности давления между валами по линии их контакта, а следовательно, и к неравномерности влажности по ширине бумажного полотна. Прессовые валы изготавливают с бомбировкой (с увеличением диаметра посередине), чтобы компенсировать прогиб вала за счет массы и давления верхнего вала на нижний. Величина бомбировки зависит от размера валов и давления верхнего вала на нижний (рис. 23, 24).
Однако сложность изготовления таких валов и невозможность регулировки привели к созданию принципиально новых конструкций валов – валов с регулируемым прогибом.
Рис. 23. Расположениеваловобычногодвухвального пресса: 1 – бумажноеполотно; 2 – верхнийвал; 3 – нижнийвал; 4 – прессовоесукно; 5 – бумаговедущийвалик; 6 – шабер
46
а
б
Рис. 24. Бомбировкавалов: а– бомбировкавала;
б– бомбировка нижнеговала
Внастоящее время применяют валы с регулируемым прогибом типа «Кюстерс» (рис. 25).
Рис. 25. Вал с регулируемым прогибом типа «Кюстерс»: 1 – цилиндр; 2 – камера; 3 – сердечник; 4 – продольноеуплотнение
Вал «Сим-Ролл» – с зонным регулированием, имеет неподвижный центральный сердечник, который принимает на себя всю нагрузку, и свободно вращающуюся рубашку, опирающуюся на гидравлические элементы, установленные в отверстия центрального сердечника(рис. 26).
47
Рис. 26. Схема прессового вала с регулируемым прогибом: 1 – сердечник; 2 – поршни гидравлической системы;
3 – маслопроводы; 4 – рубашка вала
Таким образом, подавая под высоким давлением масло в поршни гидравлических элементов, можно регулировать бомбировку на разных участках. Центральный сердечник изготовлен из чугуна или стали, в торце − каналы, через которые поступает масло в гидроцилиндры.
7.3.Механизм обезвоживания полотна в прессе
Впроцессе прохождения бумажного полотна через пресс можно выделить две стадии: I – возрастающего давления, II – снижающегося давления.
Рис. 27. Механизм прессования(I, II – фазыобезвоживания): 1 – верхний вал; 2 – нижнийвал; 3 – бумажноеполотно; 4 – прессовоесукно; 5 – вода
На первой стадии (рис. 27) происходит сжатие полотна и сукна, вода из сжатого полотна переходит в сукно. После достижения
48
максимального давления начинается вторая стадия, на которой происходят восстановление толщины сукна и бумаги вследствие их упругости и обратное всасывание воды из сукна в бумагу под действием сил капиллярного всасывания, так как размер пор в бумаге меньше, чем в сукне.
7.4. Прессовые сукна
Прессовые сукна препятствуют раздавливанию полотна и выполняют функцию транспортера бумаги в прессовой части БДМ. Они должны обладать упругостью, пористостью, износостойкостью и высокой водопропускной способностью. Сукна бывают тканые и нетканые.
Тканые изготавливают из шерсти, синтетического волокна или их смеси в различных соотношениях. Шерстяные сукна имеют существенные недостатки − большую усадку по ширине (12–14 %), недостаточную стойкость к воздействию щелочей и микроорганизмов. При добавлении к шерсти 20–25 % синтетического волокна снижается упругость, способность впитывать воду, т.е. качество тканых сукон ухудшается. Поэтому стали применять нетканые, или иглопробивные, сукна, в которых на тканую основу наносится один или несколько слоев ватки путем втыкания зубчатых иголок.
Иглопробивные сукна изготавливают из смеси шерстяных и синтетических волокон или из одних синтетических волокон. Они обладают стабильностью размеров, износоустойчивостью, хорошей водопропускной способностью, не маркируютбумагу.
Фирма «Тамфелт» разработала сукно «Аквадакт» (рис. 28), в нем продольные и поперечные нити тканой основы не пересекаются. Сплетение
49
их происходит за счет вплетения в полотно иглопробивного ворса. Преимущества такого сукна – отсутствие маркировки, равномерное сжатие, что повышает эффективность обезвоживания. Масса сукна 1100–1900 г/м2.
В мембранных сукнах, разработанных в США на одном из заводов Scapa, основным компонентом является литая нетканая полиуретановая мембрана. Такие сукна обладают рядом преимуществ по сравнению ссукнами, имеющимитканую основу:
–имеют гладкую поверхность;
–быстрее восстанавливают первоначальный объем после снятия нагрузки;
–быстрое расширение мембраны в зоне прессования форсирует поток воды с поверхности сукна во внутренние полости структуры сукна, что обеспечивает высокий показатель сухости и снижение повторного увлажнения бумаги при выходе из пресса.
Многослойные прессовые сукна фирмы «Хаймбах» серии Catamaran не маркируют бумажное полотно, исключают двустороннюю гладкость поверхности, имеют продолжительный срок службы при наивысших нагрузках. Тонкий, отдельно тканый верхний каркасный слой обеспечивает защиту от разрушения нижнего тканого каркаса из более жестких нитей. Два слоя каркасной ткани различной геометрии препятствуют механическому разрушению сукна в целом (рис. 29).
Рис. 29. Характервосприятия нагрузокструктурой сукна«Catamaran»
Объем пор, необходимый для пропуска воды, сохраняется в течение всего срока службы сукна этой серии. Кроме того, эти сукна способны гасить (поглощать) вибрацию бумагоделательной машины, что улучшает режим ее работы и снижает количество обрывов полотна. Специально подобранный слой ватки (ворс), закрепленный на двухслойном каркасе иглами, придает сукну дополнительную упругость.
50