Каландрирование на каландрах и суперкаландрах

Категория:
Полуфабрикаты из бумаги


Каландрирование на каландрах и суперкаландрах

Высушенная бумага проходит через установку, состоящую из тяжелых металлических валов, где бумага каландрируется под высоким давлением и наматывается в рулон. После этого бумага подвергается перематыванию и продольной резке на перемоточно-резательном станке. Бумага поступает далее в отделочный цех, где могут быть осуществлены такие операции, как разрезание бумаги, обрезка кромок, сортировка, тиснение, металлизация, каландрирование на суперкаландрах, осмотр, маркировка и упаковка.

Некоторые виды бумаги проходят через двухвальные каландры, называемые полусухим глезером, который располагается на расстоянии одной трети от начала сушильной части. Этот глезер сглаживает бумагу в тот момент, когда она содержит высокий процент влаги и наиболее чувствительна к каландрированию. В результате этого заметно возрастают плотность бумаги и ее сопротивление продавливанию, а также улучшается отделка. Отделка, полученная на этом двухвальном каландре, более устойчива, чем на обычном каландре.

Каландрирование на машинном каландре

Каландрирование на машинном каландре обычно производится на двух последовательно установленных каландрах, каждый из которых состоит из 8—9 валов. Как правило, приводным является только нижний вал каландра, остальные валы вращаются вследствие поверхностного трения. Качество отделки на каландрах с антифрикционными подшипниками столь же высокое, как на каландре с обычными подшипниками. Это указывает на то, что скольжение валов играет незначительную роль или не играет никакой роли в работе машинного каландра. Берд и сотрудники установили, что общее увеличение скорости и скольжение валов друг относительно друга составляет лишь около 1,4% и что это обусловлено удлинением бумаги. Важным фактором при машинной отделке бумаги является давление. Оно колеблется от очень низкого при выработке бумаги с низкой отделкой до очень высокого для специальных сортов бумаги. Как упоминает Стречен, давление достигает 720—1440 кг/см2. Эффект каландрирования возрастает по мере увеличения давления валов. Однако Брехт считает, что эффект каландрирования не находится в прямой зависимости от создаваемого давления, так как площадь контакта увеличивается по мере увеличения давления; таким образом, увеличение общего давления при каландрировании вызывает пропорционально меньшее увеличение удельного давления.

Каландровые валы прогибаются и, следовательно, должны быть бомбированными. Бомбировка обычно колеблется от 0,25 до 0,50 мм Для верхних валов и от 0,23 до 1,39 мм — для нижнего вала. Если бомбировка верхних или нижних валов не соответствует конкретным условиям их работы, давление по образующей вала не будет равномерным и никакое изменение величины бомбировки в средней части валов не исправит этот недостаток. Гуч указывает на то, что скольжение возникает между каждой парой валов, у которых бомбировка не соответствует их диаметрам. При неодинаковом скольжении бумаги на разных участках вала (например, наибольшем на концах и посередине вала и равном нулю в точках, отстоящих от вала на одну четверть длины) однородная отделка ее не будет достигнута. Гуч предлагает следующие величины бомбировки для десятивального суперкаландра шириной 4000 мм: верхнего вала — 2,19 мм, нижнего — 1,35 мм (промежуточные валы — небомбированные). Эти величины бомбировки определены теоретическим расчетом по вертикальной нагрузке, которая необходима для обеспечения равномерного давления по всей длине валов.

Каландрирование не всегда равномерно по ширине полотна бумаги ввиду неравномерности ее толщины. Неодинаковое давление, приходящееся на более толстые и более тонкие участки; создает в каландрируемой бумаге более плотные и менее плотные места. Местное увеличение давления на отдельных участках каландра при желании может быть достигнуто путем прокладки маленького куска сукна под лезвие шабера с целью вызвать нагревание (вследствие трения) определенного участка вала, что приведет к расширению вала в этой зоне. С другой стороны, если давление в какой-либо точке слишком велико, вал может быть охлажден струей холодного воздуха, сосредоточенно направленного на эту зону.

Основной задачей каландрирования является увеличение гладкости и лоска бумаги. Каландрирование также уменьшает толщину и увеличивает плотность бумаги; толщина после каландрирования обратно пропорциональна, а плотность прямо пропорциональна линейному давлению при каландрировании. В результате каландрирования бумага становится более равномерной по толщине за счет менее однородной ее плотности. Прозрачность бумаги после каландрирования уменьшается, так как волокна плотно спрессовываются и между ними исчезают воздушные прослойки. Площадь каландрированной бумаги больше площади некаландрированной. Бумага расширяется в обоих направлениях: в продольном и поперечном, причем преимущественно в поперечном. Как правило, каландрирование незначительно увеличивает сопротивление бумаги разрыву, хотя слишком сильное каландрирование понижает прочность бумаги. Наибольшее повышение сопротивления разрыву достигается при каландрировании относительно влажной бумаги. После каландрирования сопротивление продавливанию изменяется незначительно, зато снижается сопротивление раздиранию и сопротивление излому; понижение этих показателей происходит по мере роста давления при каландрировании. По Стеенбергу, каландрирование ведет к разрушению структуры бумаги; вследствие этого повышается ее текучесть. Прозрачность бумаги и адсорбция ею масла уменьшаются, особенно при каландрировании бумаги с высоким содержанием влаги. Берд и сотрудники установили закономерное возрастание воздухонепроницаемости по мере увеличения давления валов; маслонепроницаемость же при этом не увеличивается пропорционально давлению. При каландрировании газетной бумаги Симоне и сотрудники установили, что гладкость ее увеличивается соответственно числу проходов через валы; однако маслонепроницаемость вслед за первым проходом заметно не увеличивается. Проклейка при каландрировании понижается.

Эффект каландрирования растет по мере увеличения влагосо-держания бумаги, так как увеличенная влажность делает волокна более пластичными. В отличие от бумаги с низким содержанием влаги, бумага, каландрированная при высокой влажности, обычно обладает большей прочностью, плотностью, лоском и маслонепроницаемостью, но более низкой белизной и непрозрачностью. Бумага с очень высоким содержанием влаги не должна подвергаться чрезмерному каландрированию, так как это приводит к почернению бумаги, вызываемому изменением прозрачности вследствие того, что волокна при сдавливании их друг с другом разрушаются. Разрушенные области отражают меньше света и, следовательно, кажутся темными. Бумага, поступающая на каландры, обычно содержит от 6 до 8% влаги. Более низкая влажность вызывает скручивание бумаги, тогда как более высокая влажность вызывает морщинистость и почернение.

Эти результаты получены на экспериментальном каландре лаборатории лесных продуктов. Почернение было получено при влажности 4% — более низкой, чем влажность, при которой происходит почернение в производственных условиях. Для того чтобы Увеличить влагосодержание бумаги во время каландрирования, ее можно пропускать через вал-холодильник, охлаждаемый водой, который устанавливается непосредственно у входа бумаги в каландр; благодаря охлаждению влага из атмосферы конденсируется на поверхности бумаги. В других случаях вода подается на поверхность бумаги из увлажнительного ящика, установленного на одном или нескольких каландровых валах. Такие ящики могут применяться только для бумаг большого веса 1 м2, где избыток воды адсорбируется бумагой. Если посредством увлажнительного ящика на бумагу наносится крахмал или подобный ему материал, то операция называется каландровой проклейкой.

Брехт сообщает, что бумаги, сходящие с бумагоделательной машины с высокой влажностью, каландрируются намного легче, чем бумаги такой же влажности, но увлажненные при каландрировании. Это является, очевидно, следствием частичной необратимости процесса поглощения воды целлюлозой. Однако каландрирование увлажненной после высушивания бумаги вызывает меньшее почернение, чем неувлажненной. Увлажнение перед машинным каландром предназначается главным образом для смягчения поверхностных волокон бумаги.

Температура каландрирования очень важна, так как при нагревании бумага становится более пластичной, гибкой и более податливой разглаживанию — точно так же, как при нагревании ткань приобретает большую способность разглаживаться. В прошлом бумаги ручного отлива, которые отделывались полистно, перед каландрированием обычно нагревались до температуры 32—43°. При машинном каландрировании бумага обычно имеет температуру от 60 до 93° соответственно нагреванию при сушке. Более того, само каландрирование вызывает нагрев бумаги. При каландровой проклейке крахмалом бумаг большого веса 1 м2 может возникнуть необходимость еще большего нагрева бумаги для того, чтобы способствовать более глубокому прониканию клея в лист. Для этого применяется нагрев паром одного или нескольких металлических валов. С другой стороны, один или несколько валов могут охлаждаться путем пропуска через них холодной воды, если желательно удержать каландровую проклейку на поверхности или если происходит пересушивание поверхности бумаги.

Легкость каландрирования в значительной мере зависит от характера отделки. Чем выше размол массы, тем каландрирование легче, зато легче происходит почернение. Брехт указывает, что по сравнению с бумагами высокой плотности бумаги низкой плотности лучше отделываются, так как они противостоят значительно большему давлению без почернения. Наполнители, особенно каолин, улучшают гладкость при каландрировании. Известную часть этого эффекта следует безусловно отнести за счет влияния, оказываемого наполнителем на влажность. Роулэнд и Аллисон установили зависимость, существующую между гидратационными свойствами коалина и способностью наполненной бумаги принимать отделку: чем более гидратирован каолин, тем лучше результат каландрирования, но при очень высокой гидратации каолина наблюдается потемнение бумаги. Теперь обычно считают, что потемнение наполненной каолином бумаги относится к пластинчатой структуре каолиновых частиц, так как бумаги, наполненные пигментами кубической структуры, как на пример карбонат кальция,не темнеют при каландрировании.

При каландрировании часто происходит разрушение бумаги.

Обычно разрушения наблюдаются при наличии в бумаге выпуклых пятен, по которым бумага разрезается под влиянием высокого давления при каландрировании. Степень каландрирования можно регулировать путем изменения числа проходов бумаги между валами. При низкой отделке бумаги ее можно пропускать через одну или две пары валов, тогда как, например, ящичный картон, требующий сильного лощения, может быть пропущен через все валы трех каландров, имеющих по 7—9 валов. При каландрировании очень важно состояние поверхности валов. Если поверхность слишком грубая, валы будут вызывать потемнение бумаги, прежде чем будет достигнута удовлетворительная отделка.

Каландрирование на суперкаландрах

Суперкаландры состоят из чередующихся металлических и набивных (бумажных или суконных) валов. Бумага проходит между этими валами под очень высоким давлением. Набивные валы обеспечивают эластичное давление на бумагу. В процессе каландрирования набивные валы сжимаются так, что диаметр их уменьшается; вследствие этого уменьшается поверхность бумажного вала до тех пор, пока она не достигнет минимума по линии центра воздействия. Так как набивные валы расположены по центру воздействия, они изменяют свой начальный размер и их окружная скорость увеличивается. В результате этого на набивных валах происходит проскальзывание бумаги в направлении, противоположном направлению вращения; этим обусловлено сглаживающее воздействие ближайшего металлического вала, так как вследствие высокого коэффициента трения между бумагой и набивным валом заметного перемещения ее относительно вала не происходит. Шахт и Кирхнер установили, что разность между окружными скоростями верхнего и нижнего валов девятивального суперкаландра составила всего лишь 0,3—0,4%, что, вероятно, было обусловлено удлинением бумаги или вытяжкой ее под давлением валов. Если в середине каландра располагаются рядом два набивных вала, сторона бумаги, соприкасавшаяся до них со сглаживающими металлическими валами, на остальном пути соприкасается с набивными валами. При чередовании металлических и набивных валов по всему суперкаландру для равномерной отделки обеих сторон листа бумагу про-. пускают через каландр дважды.

Каландрированию на суперкаландрах подвергаются книжные сорта бумаги, требующие высокой отделки, пергамин, а также фотографические и другие сорта мелованной бумаги. Суперкаландры для отделки книжных сортов бумаги обычно имеют от 7 до 14 валов шириной от 1016 до 5080 мм. Максимальное линейное давление при каландрировании — от 180 до 360 кг/см и скорость — до 914 м/мин. Большинство сортов каландрируется при удельном давлении 7—28,5 кг/см2, хотя рабочее удельное давление может доводиться до 43—57 кг/см2. Суперкаландр для отделки пергамина обычно имеет от 16 до 20 валов шириной от 1016 до 2441 мм; максимальное линейное давление при каландрировании составляет от 360 до 630 кг/см и скорость — до 457 м/мин. Давление создается весом валов, а также посредством гидравлической или пневматической прижимной системы. По данным Рилея, из общего рабочего линейного давления 206 кг/см, передаваемого на нижний вал, около 72 кг/см приходится на давление, создаваемое гидравлической или пневматической прижимной системой.

При прохождении через валы бумага подвергается возрастающему полирующему воздействию. Чем меньше диаметр металлических валов, тем сильнее полирующий эффект, так как малые металлические валы вызывают большее смещение набивных валов. Эластичность бумажных валов является важным фактором, так как чем мягче вал, тем сильнее уменьшается его диаметр при каландрировании и тем больше проскальзывание бумаги. С другой стороны, если желательно увеличить давление, следует применять более твердые валы. Увеличение давления при каландрировании неэффективно в отношении увеличения воздействующего давления, так как при этом увеличивается ширина зоны давления; истинное же удельное давление (в кг/см2) остается неизменным. Как правило, валы, набитые бумагой, способствуют более высокой отделке, чем валы, набитые хлопком. С другой стороны, валы, набитые хлопком не уплотняют бумагу до такой степени, как валы, набитые бумагой, так как они более пластичны и воздействуют на более тонкие участки листа бумаги при более низком давлении. Следовательно, набитые хлопком валы предпочтительнее для каландрирования бумаг, где желательно сочетание высокой отделки и высокого объемного веса, например для мелованных бумаг.

Перед пуском в эксплуатацию суперкаландра с новыми валами необходимо произвести обкатку его в течение 8 часов при плотно набитых валах и от 15 до 20 часов при валах, набитых хлопком, или при мягкой набивке бумагой. Во время обкатки давление повышается постепенно и валы периодически увлажняются губкой для получения высокой полировки. Перед пуском бумаги на каландры валы должны быть осмотрены с целью проверки однородности диаметров, отсутствия вмятин, равномерной гладкости поверхности, достижения необходимой рабочей температуры. Для содержания валов в чистоте и хороших условиях, а также для предупреждения повреждений набивных валов, что может произойти при навивании бумаги на валы во время обрыва, на верхнем и нижнем валах обычно устанавливаются шаберы. Во избежание появления на валах следов воздействия шаберов последние могут быть подвижными.

На суперкаландрах достигается значительно более высокая степень отделки, чем на машинных каландрах. Ввиду более высокого полирующего действия достигается более высокий лоск. Лоск является главным образом следствием трения, тогда как гладкость обусловлена преимущественно давлением. Таким образом, вследствие высокого давления и незначительного трения на машинных каландрах получается гладкая бумага, но с относительно низким лоском. Каландрирование на суперкаландрах приводит не только к более высокой, но также и к более однородной отделке вследствие эластичности набивных валов.

Каландрирование печатных видов бумаги на суперкаландрах производится при температуре 71—82°. Нагревание валов усиливается в зависимости от скорости и давления при каландрировании, а также мягкости набивных валов. Если температура одного или нескольких металлических валов должна быть более высокой, в них подается пар. Однако слишком высокая температура неблагоприятно влияет на набивные валы; при лощении некоторых видов бумаги в один или несколько металлических валов должна подаваться вода с целью их охлаждения. Перед каландрированием на суперкаландрах бумага обычно увлажняется насыщенным паром при помощи парового спрыска.

Тонкие прозрачные бумаги типа пергамина обычно увлажняются до 25—30% влажности на специальной установке и затем перед заправкой на суперкаландр выдерживаются в течение 1—7 часов для того, чтобы влага распределилась по всей толщине бумаги. При равномерном распределении влаги тонкие прозрачные бумаги получаются однородной плотности. Этим указанные бумаги отли чаются от большинства других, где желательна отделка только поверхности. Вместе с увлажняющей водой обычно добавляются пластификаторы (например, глицерин, патока или сахар). Металлические валы обычно нагреваются паром высокого давления. После прохождения бумаги через суперкаландр она обычно содержит 4—8% влаги. Бумажные валы суперкаландров должны содержаться в хорошем состоянии. Изъяны на них иногда могут быть удалены путем обкатки валов без бумаги или при помощи шлифования песком, но если при этом изъяны не устраняются, валы должны быть заменены. Вмятины на валу должны быть полностью Удалены шлифованием, во избежание появления в дальнейшем брака.

Сатинирование и тиснение

Сатинированию подвергаются специальные сорта бумаги, которым желательно придать особый внешний вид. При сатинировании листы бумаги помещаются между двумя слоями ткани для воспроизведения ее рисунка на поверхности бумаги. Для жесткости листы бумаги вместе с тканевыми прокладками перекладываются металлическими листами. Пачка таких листов пропускается между тяжелыми валами, в результате чего на бумаге появляется оттиск рисунка прокладочного материала. Для такой отделки чаще всего применяют льняную ткань; применяют также и другие материалы, например кардный картон, грубый холст или вержированную бумагу.

Тиснение производят пропуском бумаги между двумя валами, один из которых имеет выпуклости, а другой — такие же углубления. При прохождении бумаги между такими валами под давлением на ней остается соответствующий оттиск. Оба вала могут быть металлическими или один металлическим, а другой — бумажной или . хлопковой набивки. Очень важно, чтобы бумага имела определенную влажность. При слишком низкой влажности бумага не будет достаточно пластична для восприятия оттиска, а при слишком высокой — оттиск с бумаги будет исчезать.

Обычно выпускаются тиснеными такие виды бумаг, как например салфеточная, оклеечная, книжная и бумага для наклейки фотографий.


Реклама:



Читать далее:



Статьи по теме:


Главная → Справочник → Статьи → Блог → Форум