Στη διαδικασία παραγωγής μηχανών χαρτιού, διάφοροι κύλινδροι παίζουν απαραίτητο ρόλο, από την αφυδάτωση των υγρών χαρτομάντιλων έως τη στερεοποίηση των στεγνών χαρτομάντιλων. Ως μία από τις βασικές τεχνολογίες στο σχεδιασμό ρολών χαρτομάντιλων, η «κορώνα» - παρά τη φαινομενικά μικρή γεωμετρική διαφορά που συνεπάγεται - καθορίζει άμεσα την ομοιομορφία και τη σταθερότητα της ποιότητας του χαρτιού. Αυτό το άρθρο θα αναλύσει διεξοδικά την τεχνολογία κορώνας των ρολών χαρτομάντιλων από την άποψη του ορισμού, της αρχής λειτουργίας, της ταξινόμησης, των βασικών παραγόντων που επηρεάζουν το σχεδιασμό και της συντήρησης, αποκαλύπτοντας τη σημαντική της αξία στην παραγωγή χαρτιού.

1. Ορισμός του Στέμματος: Σημαντική Λειτουργία σε Μικρές Διαφορές

Ο όρος «κορώνα» (εκφράζεται στα αγγλικά ως «Crown») αναφέρεται συγκεκριμένα σε μια ειδική γεωμετρική δομή των κυλίνδρων χαρτοποιίας κατά μήκος της αξονικής κατεύθυνσης (κατά μήκος). Η διάμετρος της μεσαίας περιοχής του σώματος του ρολού είναι ελαφρώς μεγαλύτερη από αυτή των ακραίων περιοχών, σχηματίζοντας ένα περίγραμμα παρόμοιο με ένα «τύμπανο μέσης». Αυτή η διαφορά διαμέτρου μετριέται συνήθως σε μικρόμετρα (μm) και η τιμή της κορώνας ορισμένων μεγάλων κυλίνδρων πρέσας μπορεί να φτάσει ακόμη και τα 0,1-0,5 mm.

Ο βασικός δείκτης για τη μέτρηση του σχεδιασμού της κορώνας είναι η «τιμή της κορώνας», η οποία υπολογίζεται ως η διαφορά μεταξύ της μέγιστης διαμέτρου του σώματος του ρολού (συνήθως στο μέσο της αξονικής κατεύθυνσης) και της διαμέτρου των άκρων του ρολού. Στην ουσία, ο σχεδιασμός της κορώνας περιλαμβάνει την προεπιλογή αυτής της μικροσκοπικής διαφοράς διαμέτρου για την αντιστάθμιση της παραμόρφωσης «μεσαίας χαλάρωσης» του ρολού που προκαλείται από παράγοντες όπως η δύναμη και οι αλλαγές θερμοκρασίας κατά την πραγματική λειτουργία. Τελικά, επιτυγχάνεται η ομοιόμορφη κατανομή της πίεσης επαφής σε όλο το πλάτος της επιφάνειας του ρολού και του ιστού χαρτιού (ή άλλων εξαρτημάτων επαφής), θέτοντας μια σταθερή βάση για την ποιότητα του χαρτιού.

2. Βασικές λειτουργίες της κορώνας: Αντιστάθμιση παραμόρφωσης και διατήρηση ομοιόμορφης πίεσης

Κατά τη λειτουργία των ρολών χαρτοβιομηχανίας, η παραμόρφωση είναι αναπόφευκτη λόγω μηχανικών φορτίων, μεταβολών της θερμοκρασίας και άλλων παραγόντων. Χωρίς σχεδιασμό με στεφάνη, αυτή η παραμόρφωση θα οδηγήσει σε ανομοιόμορφη πίεση επαφής μεταξύ της επιφάνειας του ρολού και του ιστού χαρτιού — «υψηλότερη πίεση και στα δύο άκρα και χαμηλότερη πίεση στη μέση» — προκαλώντας άμεσα σοβαρά προβλήματα ποιότητας, όπως ανομοιόμορφο βάρος βάσης και ανομοιόμορφη αφυδάτωση του χαρτιού. Η βασική αξία της στεφάνης έγκειται στην ενεργή αντιστάθμιση αυτών των παραμορφώσεων, κάτι που αντικατοπτρίζεται συγκεκριμένα στις ακόλουθες πτυχές:

2.1 Αντιστάθμιση για παραμόρφωση κάμψης κυλίνδρου

Όταν λειτουργούν οι κύλινδροι πυρήνα των μηχανών χαρτιού, όπως οι κύλινδροι πρέσας και οι κύλινδροι καλανδραρίσματος, πρέπει να ασκούν σημαντική πίεση στον ιστό χαρτιού. Για παράδειγμα, η γραμμική πίεση των κυλίνδρων πρέσας μπορεί να φτάσει τα 100-500 kN/m. Για κυλίνδρους με μεγάλη αναλογία μήκους προς διάμετρο (π.χ., το μήκος των κυλίνδρων πρέσας σε μηχανές χαρτιού μεγάλου πλάτους μπορεί να είναι 8-12 μέτρα), η ελαστική παραμόρφωση της κάμψης προς τα κάτω στη μέση συμβαίνει υπό πίεση, παρόμοια με την «κάμψη του στύλου του ώμου υπό φορτίο». Αυτή η παραμόρφωση προκαλεί υπερβολική πίεση επαφής μεταξύ των άκρων του κυλίνδρου και του ιστού χαρτιού, ενώ η πίεση στη μέση είναι ανεπαρκής. Κατά συνέπεια, ο ιστός χαρτιού αφυδατώνεται υπερβολικά και στα δύο άκρα (με αποτέλεσμα υψηλή ξηρότητα και χαμηλό βάρος βάσης) και υποαφυδατώνεται στη μέση (με αποτέλεσμα χαμηλή ξηρότητα και υψηλό βάρος βάσης).

Ωστόσο, η δομή «σε σχήμα τυμπάνου» του σχεδιασμού της κορώνας διασφαλίζει ότι μετά την κάμψη του ρολού, ολόκληρη η επιφάνεια του ρολού παραμένει σε παράλληλη επαφή με τον χάρτινο ιστό, επιτυγχάνοντας ομοιόμορφη κατανομή πίεσης. Αυτό αντιμετωπίζει αποτελεσματικά τους κινδύνους ποιότητας που προκαλούνται από την παραμόρφωση κάμψης.

2.2 Αντιστάθμιση για θερμική παραμόρφωση κυλίνδρου

Ορισμένοι κύλινδροι, όπως οι οδηγοί και οι κύλινδροι καλανδραρίσματος στο τμήμα ξήρανσης, υφίστανται θερμική διαστολή κατά τη λειτουργία λόγω επαφής με χάρτινες μεμβράνες υψηλής θερμοκρασίας και θέρμανσης με ατμό. Δεδομένου ότι το μεσαίο τμήμα του σώματος του ρολού θερμαίνεται πληρέστερα (τα άκρα συνδέονται με ρουλεμάν και διαχέουν τη θερμότητα πιο γρήγορα), η θερμική του διαστολή είναι μεγαλύτερη από αυτή των άκρων, οδηγώντας σε μια «μεσαία διόγκωση» του σώματος του ρολού. Σε αυτήν την περίπτωση, η χρήση συμβατικού σχεδιασμού στεφάνης θα επιδεινώσει την ανομοιόμορφη πίεση επαφής. Επομένως, μια «αρνητική στεφάνη» (όπου η διάμετρος του μεσαίου τμήματος είναι ελαφρώς μικρότερη από αυτή των άκρων, γνωστή και ως «αντίστροφη στεφάνη») πρέπει να σχεδιαστεί για να αντισταθμίζει την πρόσθετη διόγκωση που προκαλείται από τη θερμική διαστολή, εξασφαλίζοντας ομοιόμορφη πίεση επαφής στην επιφάνεια του ρολού.

2.3 Αντιστάθμιση για ανομοιόμορφη φθορά επιφάνειας κύλισης

Κατά τη διάρκεια μακροχρόνιας λειτουργίας, ορισμένοι κύλινδροι (όπως οι κύλινδροι από καουτσούκ πρέσας) παρουσιάζουν συχνότερη τριβή στις άκρες του χάρτινου ιστού (καθώς οι άκρες του χάρτινου ιστού τείνουν να μεταφέρουν ακαθαρσίες), με αποτέλεσμα την ταχύτερη φθορά στα άκρα από ό,τι στη μέση. Χωρίς σχεδιασμό με στεφάνη, η επιφάνεια του ρολού θα εμφανίζει μια «διόγκωση στη μέση και χαλάρωση στα άκρα» μετά τη φθορά, η οποία με τη σειρά της επηρεάζει την κατανομή της πίεσης. Προκαθορίζοντας την στεφάνη, η ομοιομορφία του περιγράμματος της επιφάνειας του ρολού μπορεί να διατηρηθεί στο αρχικό στάδιο της φθοράς, παρατείνοντας τη διάρκεια ζωής του ρολού και μειώνοντας τις διακυμάνσεις της παραγωγής που προκαλούνται από τη φθορά.

3. Ταξινόμηση Στέμματος: Τεχνικές Επιλογές Προσαρμοσμένες σε Διαφορετικές Συνθήκες Εργασίας

Με βάση τον τύπο της μηχανής χαρτιού (χαμηλής/υψηλής ταχύτητας, στενού πλάτους/φαρδιού πλάτους), τη λειτουργία ρολού (πρέσα/καλάνδρισμα/οδήγηση) και τις απαιτήσεις επεξεργασίας, η κορώνα μπορεί να χωριστεί σε διάφορους τύπους. Διαφορετικοί τύποι κορώνας διαφέρουν ως προς τα χαρακτηριστικά σχεδιασμού, τις μεθόδους ρύθμισης και τα σενάρια εφαρμογής, όπως περιγράφεται λεπτομερώς στον ακόλουθο πίνακα:

4. Βασικοί παράγοντες που επηρεάζουν τον σχεδιασμό της στεφάνης: Ακριβής υπολογισμός για προσαρμογή στις απαιτήσεις παραγωγής

Η τιμή της στεφάνης δεν ορίζεται αυθαίρετα. Πρέπει να υπολογίζεται διεξοδικά με βάση τις παραμέτρους του κυλίνδρου και τις συνθήκες της διεργασίας, ώστε να διασφαλίζεται η αποτελεσματική λειτουργία της. Οι βασικοί παράγοντες που επηρεάζουν τον σχεδιασμό της στεφάνης περιλαμβάνουν κυρίως τις ακόλουθες πτυχές:

4.1 Διαστάσεις και υλικό ρολού

1. Μήκος σώματος ρολού (L)Όσο μεγαλύτερο είναι το σώμα του ρολού, τόσο μεγαλύτερη είναι η παραμόρφωση κάμψης υπό την ίδια πίεση και, επομένως, τόσο μεγαλύτερη είναι η απαιτούμενη τιμή στεφάνης. Για παράδειγμα, οι μεγάλοι κύλινδροι σε μηχανές χαρτιού μεγάλου πλάτους απαιτούν μεγαλύτερη τιμή στεφάνης από τους μικρούς κύλινδρους σε μηχανές χαρτιού στενού πλάτους για την αντιστάθμιση της παραμόρφωσης.
2. Διάμετρος σώματος ρολού (D)Όσο μικρότερη είναι η διάμετρος του σώματος του ρολού, τόσο χαμηλότερη είναι η ακαμψία και τόσο πιο επιρρεπής είναι ο ρολό σε παραμόρφωση υπό πίεση. Επομένως, απαιτείται μεγαλύτερη τιμή στεφάνης. Αντίθετα, οι κύλινδροι με μεγαλύτερη διάμετρο έχουν υψηλότερη ακαμψία και η τιμή στεφάνης μπορεί να μειωθεί κατάλληλα.
3. Υλική ακαμψίαΔιαφορετικά υλικά κυλίνδρων έχουν διαφορετικές ακαμψίες. Για παράδειγμα, οι χαλύβδινοι κύλινδροι έχουν πολύ μεγαλύτερη ακαμψία από τους κυλίνδρους από χυτοσίδηρο. Τα υλικά με χαμηλότερη ακαμψία εμφανίζουν πιο σημαντική παραμόρφωση υπό πίεση, απαιτώντας μεγαλύτερη τιμή στέμματος.

4.2 Πίεση λειτουργίας (Γραμμική πίεση)

Η πίεση λειτουργίας (γραμμική πίεση) των κυλίνδρων, όπως οι κύλινδροι πρέσας και οι κύλινδροι καλανδραρίσματος, είναι ένας σημαντικός παράγοντας που επηρεάζει τον σχεδιασμό της κορώνας. Όσο μεγαλύτερη είναι η γραμμική πίεση, τόσο πιο σημαντική είναι η παραμόρφωση κάμψης του σώματος του κυλίνδρου και η τιμή της κορώνας πρέπει να αυξηθεί ανάλογα για να αντισταθμιστεί η παραμόρφωση. Η σχέση τους μπορεί να εκφραστεί χονδρικά με τον απλοποιημένο τύπο: Τιμή Κορώνας H ≈ (P×L³)/(48×E×I), όπου P είναι η γραμμική πίεση, L είναι το μήκος του κυλίνδρου, E είναι το μέτρο ελαστικότητας του υλικού και I είναι η ροπή αδράνειας της διατομής του κυλίνδρου. Για παράδειγμα, η γραμμική πίεση των κυλίνδρων πρέσας για χαρτί συσκευασίας είναι συνήθως μεγαλύτερη από 300 kN/m, επομένως η αντίστοιχη τιμή κορώνας πρέπει να είναι μεγαλύτερη από αυτή των κυλίνδρων πρέσας για χαρτί καλλιέργειας με χαμηλότερη γραμμική πίεση.

4.3 Ταχύτητα Μηχανήματος και Τύπος Χαρτιού

1. Ταχύτητα μηχανήςΌταν λειτουργούν μηχανές χαρτιού υψηλής ταχύτητας (ταχύτητα > 1200 m/min), το φύλλο χαρτιού είναι πολύ πιο ευαίσθητο στην ομοιομορφία της πίεσης από ό,τι στις μηχανές χαρτιού χαμηλής ταχύτητας. Ακόμη και μικρές διακυμάνσεις της πίεσης μπορεί να προκαλέσουν ελαττώματα στην ποιότητα του χαρτιού. Επομένως, οι μηχανές χαρτιού υψηλής ταχύτητας συνήθως υιοθετούν «ελεγχόμενη κορώνα» για να αντισταθμίζουν σε πραγματικό χρόνο τη δυναμική παραμόρφωση και να διασφαλίζουν σταθερή πίεση.
2. Τύπος χαρτιούΔιαφορετικοί τύποι χαρτιού έχουν διαφορετικές απαιτήσεις για ομοιομορφία πίεσης. Το χαρτί υγείας (π.χ. χαρτί υγείας με βασικό βάρος 10-20 g/m²) έχει χαμηλό βασικό βάρος και είναι εξαιρετικά ευαίσθητο στις διακυμάνσεις της πίεσης, απαιτώντας σχεδιασμό υψηλής ακρίβειας για την κορώνα. Αντίθετα, το παχύ χαρτί (π.χ. χαρτόνι με βασικό βάρος 150-400 g/m²) έχει ισχυρότερη ικανότητα αντοχής στις διακυμάνσεις της πίεσης, επομένως οι απαιτήσεις για την ακρίβεια της κορώνας μπορούν να μειωθούν κατάλληλα.

5. Συνήθη προβλήματα και συντήρηση της κορώνας: Έγκαιρη επιθεώρηση για τη διασφάλιση σταθερής παραγωγής

Ο αδικαιολόγητος σχεδιασμός της κορώνας ή η ακατάλληλη συντήρηση θα επηρεάσουν άμεσα την ποιότητα του χαρτιού και θα προκαλέσουν μια σειρά από προβλήματα παραγωγής. Τα συνηθισμένα προβλήματα με την κορώνα και τα αντίστοιχα αντίμετρα είναι τα εξής:

5.1 Υπερβολικά Μεγάλη Αξία Στέμματος

Μια υπερβολικά μεγάλη τιμή στέμματος οδηγεί σε υπερβολική πίεση στη μέση της επιφάνειας του ρολού, με αποτέλεσμα χαμηλό βάρος βάσης και υψηλή ξηρότητα του χαρτιού στη μέση. Σε σοβαρές περιπτώσεις, μπορεί ακόμη και να προκαλέσει «σύνθλιψη» (θραύση των ινών), επηρεάζοντας την αντοχή και την εμφάνιση του χαρτιού.

ΑντίμετραΓια σταθερούς κυλίνδρους με στέμμα που χρησιμοποιούνται σε μηχανές χαρτιού χαμηλής ταχύτητας, είναι απαραίτητο να αντικατασταθούν οι κύλινδροι με κατάλληλο ρολό. Για ελεγχόμενους κυλίνδρους με στέμμα σε μηχανές χαρτιού υψηλής ταχύτητας, η υδραυλική ή πνευματική πίεση μπορεί να μειωθεί μέσω του συστήματος ελεγχόμενης στέμματος για να μειωθεί η τιμή της στέμματος μέχρι η κατανομή της πίεσης να είναι ομοιόμορφη.

5.2 Υπερβολικά Μικρή Αξία Στέμματος

Μια υπερβολικά μικρή τιμή στέμματος έχει ως αποτέλεσμα ανεπαρκή πίεση στη μέση της επιφάνειας του ρολού, με αποτέλεσμα ανεπαρκή αφυδάτωση του χαρτιού στη μέση, χαμηλή ξηρότητα, υψηλό βάρος βάσης και ποιοτικά ελαττώματα όπως «υγρές κηλίδες». Ταυτόχρονα, μπορεί επίσης να επηρεάσει την αποτελεσματικότητα της επακόλουθης διαδικασίας ξήρανσης.

ΑντίμετραΓια σταθερούς κυλίνδρους στεφάνης, το σώμα του ρολού πρέπει να υποβληθεί σε επανεπεξεργασία για να αυξηθεί η τιμή της στεφάνης. Για ελεγχόμενους κυλίνδρους στεφάνης, η υδραυλική ή πνευματική πίεση μπορεί να αυξηθεί για να αυξηθεί η τιμή της στεφάνης, διασφαλίζοντας ότι η πίεση στο μέσο πληροί τις απαιτήσεις της διεργασίας.

5.3 Ανομοιόμορφη φθορά του περιγράμματος της κορώνας

Μετά από μακροχρόνια λειτουργία, η επιφάνεια του ρολού θα υποστεί φθορά. Εάν η φθορά είναι ανομοιόμορφη, το περίγραμμα της κορυφής θα παραμορφωθεί και θα εμφανιστούν «ανώμαλες κηλίδες» στην επιφάνεια του ρολού. Αυτό προκαλεί περαιτέρω ελαττώματα όπως «ρίγες» και «εσοχές» στο χαρτί, επηρεάζοντας σοβαρά την ποιότητα της εμφάνισης του χαρτιού.

ΑντίμετραΕλέγχετε τακτικά την επιφάνεια του ρολού. Όταν η φθορά φτάσει σε ένα ορισμένο επίπεδο, τρίψτε και επισκευάστε την έγκαιρα (π.χ., ξανατρίψτε το περίγραμμα της κορώνας των ελαστικών κυλίνδρων πρέσας) για να αποκαταστήσετε το κανονικό σχήμα και μέγεθος της κορώνας και να αποτρέψετε την υπερβολική φθορά που επηρεάζει την παραγωγή.

6. Συμπέρασμα

Ως μια φαινομενικά λεπτή αλλά κρίσιμη τεχνολογία, η κορώνα των ρολών των μηχανών χαρτιού αποτελεί τον πυρήνα για την εξασφάλιση ομοιόμορφης ποιότητας χαρτιού. Από τη σταθερή κορώνα σε μηχανές χαρτιού χαμηλής ταχύτητας έως την ελεγχόμενη κορώνα σε μηχανές χαρτιού υψηλής ταχύτητας και μεγάλου πλάτους, η συνεχής ανάπτυξη της τεχνολογίας κορώνας ανέκαθεν επικεντρωνόταν στον βασικό στόχο της «αντιστάθμισης της παραμόρφωσης και της επίτευξης ομοιόμορφης πίεσης», προσαρμοζόμενη στις ανάγκες των διαφορετικών συνθηκών εργασίας στην κατασκευή χαρτιού. Ο λογικός σχεδιασμός της κορώνας όχι μόνο λύνει προβλήματα ποιότητας, όπως το ανομοιόμορφο βάρος βάσης χαρτιού και η κακή αφυδάτωση, αλλά βελτιώνει επίσης την λειτουργική απόδοση των μηχανών χαρτιού (μειώνοντας τον αριθμό των σπασιμάτων του χαρτιού) και μειώνει την κατανάλωση ενέργειας (αποφεύγοντας την υπερβολική ξήρανση). Αποτελεί απαραίτητη βασική τεχνική υποστήριξη στην ανάπτυξη της χαρτοβιομηχανίας προς την κατεύθυνση της «υψηλής ποιότητας, υψηλής απόδοσης και χαμηλής κατανάλωσης ενέργειας». Στη μελλοντική παραγωγή χαρτιού, με τη συνεχή βελτίωση της ακρίβειας του εξοπλισμού και τη συνεχή βελτιστοποίηση των διαδικασιών, η τεχνολογία κορώνας θα γίνει πιο εκλεπτυσμένη και έξυπνη, συμβάλλοντας περισσότερο στην ανάπτυξη υψηλής ποιότητας της χαρτοβιομηχανίας.