Технічні науки

Сапіга Євген Андрійович

магістр

Національного технічного університету України

«Київський політехнічний інститут імені Ігоря Сікорського»

Сапига Евгений Андреевич

магистр

Национального технического университета Украины

«Киевский политехнический институт имени Игоря Сикорского»

Sapiha Yevhen

Master of the

National Technical University of Ukraine

«Igor Sikorsky Kyiv Polytechnic Institute»

Марчевський Віктор Миколайович

кандидат технічних наук, професор

Національний технічний університет України

«Київський політехнічний інститут імені Ігоря Сікорського»

Мерчевский Виктор Николаевич

кандидат технических наук, профессор

Национальный технический университет Украины

«Киевский политехнический институт имени Игоря Сикорского»

Marchevsky Viktor

Candidate of Technical Sciences, Professor

National Technical University of Ukraine

«Igor Sikorsky Kyiv Polytechnic Institute»

ПРОЦЕС КАЛАНДРУВАННЯ ПАПЕРУ І РОЗВИТОК КОНСТРУКЦІЙ МАШИННИХ КАЛАНДРІВ

Анотація. Виконаний критичний аналіз розвитку конструкції машинних каландрів та визначено фактори інтенсифікації процесу каландрування і показано шлях їх впровадження в нових конструкціях машинного каландра.

Ключові слова: каландр машинний, папір, вигладжування ,конструкції валів. 

Постановка проблеми: інтенсифікація процесу каландрування шляхом модернізації конструкції каландрів.

Мета цієї статі є визначення факторів інтенсифікації процесу каландрування та шляхів їх впровадження.

Викладання основного матеріалу. Процес каландрування – процес вигладжування  паперового полотна шляхом обробки його тиском і нагріванням в захватах валів каландра.

В процесі каландрування відбувається два основних процеси: пластична і пружна деформації паперового полотна та вигладжування поверхні паперового полотна . Папір набуває лоску, гладкості, рівномірної товщини, збільшеної густини та прозорості. Розривна довжина паперу після каландрування збільшується, а кількість подвійних перегинів – зменшується.

Швидкий розвиток офсетного друку вимагає максимальної гладкості і рівномірної товщини паперу. Процес отримання цих властивостей стримується опором жорстких волокон паперу їх пластичній деформації. Прискорити процес пластичної деформації можна нагріванням поверхні паперу, а також зволоженням. Пластична деформація не відновлюється , що забезпечує рівномірну товщину і пластичність паперу. Для збільшення гладкості паперу необхідно забезпечити проковзування металевих валів каландра по поверхні паперу.

Для покращення вказаних показників якості паперу, починаючи з 1862 року –  винаходу каландра Тернбулом, здійснюється безперервне вдосконалення конструкції машинних каландрів. Зростають вимоги до конструкції каландрів:

1. Висока точність форми (1 клас) і чистоти обробки поверхні каландрових валів.
2. Висока твердість робочої поверхні валів.
3. Наявність надійного механізму підйому і фіксації валів каландра.
4. Наявність механізму притискання і вилегчування (піднімання) валів з дистанційним управлінням і автоматичного системного регулювання.
5. Висока жорсткість станин.
6. Пневматична або канатикові заправки паперового полотна .
7. Наявність надійного приводу і ефективних гальм.
8. Застосування валів з гідро підтримкою оболонки, в якості верхнього і нижнього валів каландра.

Перший машинний каландр дев’ятнадцятого століття, що в основному відповідає вищевказаним вимогам,  показано на рисунку 1.

Підвищення якості каландрування на цьому каландрі досягалось збільшенням часу каландрування шляхом збільшення числа валів і, відповідно, числа захватів. Фіксований бомбіровкою прогин нижнього і верхнього притискного валів не дозволяє збільшувати тиск в захваті валів вище встановленого.

Вали з гідропідтримкою, розроблені фірмою «Кюстерс» викликали буквально революцію в модернізації конструкції машинних каландрів [1]. Застосування цих валів дозволило значно збільшити тиск в захватих валів каландра, що суттєво збільшило інтенсивність каландрування. Збільшення інтенсивності  каландрування дозволило зменшити число валів каландра та відповідно його металоємність (рисунок 2).

Застосування валів з гідропідтримкою оболонки ( Рисунок 2) в якості нижнього і верхнього притискного валів дозволило розвантажити вали, розташовані між ними , від згинаючих навантажень.  Впровадження індивідуальної гідравлічної системи механізмів притискання нижнього і верхнього валів, дозволило ліквідувати коливання тиску в системі, що підвищило якість каландрування . Але залишалися не використанні такі фактори інтенсифікації каландрування на машинних каландрах, як: нагрівання паперу  до 160–300 º С поверхнею гарячого вала; проковзування металічного валу по поверхні паперу.

Всі основні фактори інтенсифікації каландрування використанні в конструкції каландра фірми «Andritz». Рисунок 3 [2].

1-Станина; 2- верхній гріючий вал; 3- вал з гідропідтримкою оболонки; 4- гідроциліндр; 5- трубопровід гарячої оливи

Нова конструкція каландра дозволяє:

1. Максимально збільшити тиск в захваті валів і змінювати його в широких межах в результаті застосування нижнього валу з гідропідтримкою оболонки.
2. Підвищити гладкість паперу в результаті пружної деформації полімерного покриття поверхні нижнього валу в місці контакту з верхнім валом.
3. Збільшити пластичну деформацію поверхні паперового полотна завдяки його контакту з поверхнею верхнього вала, нагрітого до 160 -300ºС.
4. Зменшити коливання тиску в системі притискання валів шляхом переходу з пневматичної на гідравлічну індивідуальну систему.

Висновок. В процесі критичного аналізу розвитку конструкції машинних каландрів виявлені основні фактори інтенсифікації процесу каландрування і указані шляхи їх використання.

Література

1. Оборудование целюлозно-бумажного производства. В 2-х томах. Т. 2.Бумагоделательные машины / В.А. Чичаев, М.Л. Глезин, В. А. Екимова и др. М.: Лесная пром-сть, 1981. 264 с.
2. Рекламні видання фірми «Andritz». URL: https://www.andritz.com/group-en