瓦楞纸箱成型与印刷
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第二节 单面机系统

单面机(单面瓦楞机)系统主要由把原纸热压出楞形的瓦楞辊、输送纸板的导纸板、给纸板涂上黏合剂的涂胶装置、固定纸板的压力辊,以及一些具有辅助作用的部分组成。

单面机是瓦楞纸板生产线的最基本单元,三层瓦楞纸板生产线示意图见图2-3。

图2-3 三层瓦楞纸板生产线示意图

1—预热器;2—瓦楞辊;3—上胶辊;4—天桥;5—加热板;6—挤压辊;7—纵切和折叠;8—切断

瓦楞芯(原)纸经导纸辊调节张力,预热器控制温湿度,在瓦楞辊两辊中心连线上的啮合点处受压成型后,由涂胶辊对瓦楞楞峰均匀上胶,与同时经过预热器控制湿度后到达压力辊的面纸进行热压复合干燥,生产出各种楞型的二层瓦楞纸板,与里纸热压贴合形成三层瓦楞纸板。

一、原纸架

原纸架是用于装载卷筒纸,使纸卷能够在拉力的作用下,轻松、顺畅地通过瓦楞辊与面纸黏合成瓦楞纸板。原纸架的结构比较简单,主要包括机架、升降装置、张力控制装置、纸幅纠偏及装卸纸卷等部分。通常每台单面机配备有两台原纸架,分别位于单面机的前后方:一台供应瓦楞原纸,另一台放置面纸或里纸。

1.无轴支架

根据结构形式不同,原纸架分为有轴和无轴两类。有轴支架是指纸卷靠其芯轴支承,设备结构简单,价格经济,支架上设有手动纠偏装置和张力控制系统。无轴支架主要利用卡紧锥头从两端插入纸卷芯中支承纸卷,机器运行时在拉力作用下,纸卷可沿锥头自如、稳定地转动。卡紧锥头工作时与纸卷一起转动,在卡紧锥头杆上装有制动器,用来控制和调节纸幅的张力。

目前国内的瓦楞纸板生产线上常用的是回转式无轴纸支架(图2-4)。从支架结构示意图上可知,支架上可以同时装载两个原纸卷筒:其中一卷提供使用,另一卷作为备用。这样的结构形式在调换纸卷时,不需停机可实现连续生产。现在的高速瓦楞纸板生产线大多使用内涨式夹头代替原六角锥头。内涨式夹头结构简单,无须动力辅助,夹头凸条可随着原纸架横移收缩或放松,在纸筒内自动膨胀展开以固定原纸,解决了六角锥头易撑破尾纸的弊端,提高了纸尾的利用率。

图2-4 回转式无轴纸支架

2.恒张力控制系统

在开机、忽然停机、更换纸卷及正常生产过程中会出现纸卷直径的变化,纸幅的张力如果不能得到控制会导致废品率的上升。原纸张力应根据瓦楞纸板的纵向弯曲程度和使用情况进行调整。当瓦楞纸板沿纵向某种原纸方向弯曲时,应释放这种原纸的张力。原纸卷心和卷外张力控制不同,卷心处必须减少原纸张力参数,防止纸张断裂。原纸张力过大易引起断纸、瓦楞纸板纵向弯曲、碎瓦、塌楞和爆裂、瓦楞成型效果不理想等质量问题。相反则易引起瓦楞纸板起泡、翘曲、偏斜等。

为了保持纸幅张力恒定,随着纸卷直径的减小,制动力矩M也应相应降低。制动器装在卡紧锥头上,作用就是根据纸卷直径的大小来调节制动力矩,达到控制纸幅张力的目的。能比较精确控制力矩大小的制动器有电磁式、气动式、液压式等。

恒张力控制系统是解决瓦楞纸板一系列质量问题的关键装置,通过恒张力控制系统可以实时检测纸幅的松紧度,并根据变化调整原纸制动器(现在需配备多点刹车器)的制动力,形成“检测→反馈→制动”的闭环控制回路,使纸幅始终保持恒定的设定张力,确保纸张保持水平方向的运行。如果需要非常小的张力,需借助高档的制动器来完成。

3.自动接纸机

自动接纸机采用人工智能化设计,配备数字式张力控制系统和计算机终端,接纸高效、可靠且迅速。自动接纸机的接头一般只有50mm左右,基本能够实现零纸尾接纸,避免接纸时不必要的浪费,减少瓦楞纸板生产线的停机时间及质量问题,可有效保证稳定的高生产速度以及瓦楞纸板的高品质,而且该设备使用电脑进行制动控制,动作准确、速度快、接纸方便快捷,大大减少了工人的工作强度,提高了纸板的生产效率。

4.瓦楞原纸张力的基本公式

正常工作时,原纸卷筒受到纸带张力F作用不断展开,正常输送状态下原纸运动速度V,加速度a。此时纸带的张力F对原纸卷筒轴心产生一个力矩为Mt,方向与原纸卷筒的转动方向一致,其表达式为:

Mt=Fr  (2-1)

式中,r为原纸卷筒最外圈卷纸半径,为变量,随纸卷转动而变化,m。

为了维持原纸纸张合适的张力,支架上装有制动器,制动器将对原纸卷筒的转动产生一个制动力矩Mb,作用是阻止纸卷的转动,方向与原纸卷筒的转动方向相反。另外,在原纸卷筒旋转的过程中,支架上卡紧锥头上轴承支撑处的摩擦力和空气的阻力都会对原纸卷筒的转动形成阻碍作用,因此存在一个阻止原纸卷筒转动的阻力矩Mc,方向与原纸卷筒转动方向相反,如图2-5所示。

图2-5 原纸卷筒工作时原纸展开受力情况

在瓦楞纸板生产时,为了保证原纸的持续稳定输送,原纸的输送速度v大小应该是恒定的,随着生产的进行和原纸的消耗,原纸卷筒的半径r必然越来越小,根据公式v=ωr可知,原纸卷筒的转动角速度ω必然会越来越大,由此可知在生产过程中原纸卷筒上存在一个与转动方向相同的转动角加速度ε。由于角加速度ε的存在,原纸卷筒上必然会产生一个与角加速度ε方向相反的惯性力矩Mj。角加速度ε与转动方向一致,因此惯性力矩Mj与转动方向相反,其表达式为:

Mj==J1ε+J2ε  (2-2)

公式(2-2)中,J1J2分别是原纸卷筒的转动惯量和托纸转轴的转动惯量。由于卷筒支架为无轴纸架,托纸转轴的转动惯量J2≈0,这一部分忽略不计,上式变为:

Mj==J1ε  (2-3)

理想情况下,原纸卷筒绕轴心转动时没有偏心距的出现,由于圆纸卷筒是空心圆筒,则可以求得其转动惯量的表达式为:

J1=1/2mr2+r12)  (2-4)

公式(2-4)中,r1为原纸卷筒的内圈半径,m。在转动过程中,由于原纸的不断消耗,原纸卷筒的半径r越来越小,因此原纸卷筒的转动惯量也会越来越小。将式(2-4)代入式(2-3)得惯性力矩为:

Mj=J1ε=1/2mr2+r12ε  (2-5)

在生产线正常工作时,原纸卷筒在力矩MtMbMcMj的共同作用下保持平衡,保证了纸带的恒定张力F,由此得到纸卷转动时的力学平衡方程:

Mt=Mb+Mc+Mj  (2-6)

由于在实际工作过程中阻力矩Mc值相对较小,可以忽略不计,则纸卷转动的力学平衡方程可化简为:

Mt=Mb+Mj  (2-7)

公式(2-7)表明在原纸输送过程中,原纸纸带的张力产生的力矩Mt等于原纸卷筒转动形成的惯性力矩Mb和制动器对卷筒的制动力矩Mj之和。

将式(2-1)、式(2-5)代入式(2-7)得

  (2-8)

瓦楞原纸在成型区压楞成型时,原纸内部的张力会增大。生产中以最大张力为依据选取符合要求的原纸,可以避免压楞成型过程中原纸被撕裂和拉断,为实际生产提供了可靠的理论依据。

二、预热器

预热器是对瓦楞原纸和箱板纸进行预加热处理的设备,其结构主要包括预热辊、导纸辊和包角调节装置。瓦楞原纸和箱板纸从原纸架、接纸机通过导纸辊送上预热辊,通过包角调节装置调节原纸和箱板纸在预热辊上的接触面积,控制原纸和箱板纸的加热时间,以保证原纸和箱板纸达到特定的温度、水分,便于后续在单瓦机中瓦楞原纸的压楞成型与黏合。

预热辊在工作中有固定和旋转两种形式。若旋转时,由预热辊上的纸幅运行时在缸面上滑动产生的摩擦力带动预热辊旋转;而固定的预热辊则用支承座或螺钉紧固,以克服纸幅运行中的摩擦阻力。多数厂家选用固定预热辊,因为预热辊采用蒸汽加热时,缸内会存有一定数量的冷凝水,冷凝水积集于辊的下部,而纸幅从辊的上部通过并预热,因而传热效果好,热能利用率高。

1.面纸或里纸的预热

预热器用来对不轧制瓦楞的纸幅如面纸、里纸进行预热,蒸发其水分以调整纸幅的湿度,使纸幅的含水量减少并趋于均匀,并调节纸幅在运行中的张力,使之与瓦楞芯纸良好黏合。工作时通过专门装置向辊内通入高压蒸汽加热辊面,当面纸或里纸在辊面通过时,吸收辊面热量而提高温度,同时依靠纸幅运行时产生的摩擦力使其转动。有时为了提高传热效率,预热辊固定不动,原纸从其表面滑过。

纸幅在预热辊上经过的时间和接触面积直接影响到纸幅湿度的变化,而湿度变化在很大程度上影响纸板的黏合强度。纸幅过湿,其水分会阻碍纤维吸收黏合剂,并使预热温度达不到规定要求,影响黏合剂的糊化速度,引起黏合的纸板脱胶。同样,加热时间过长又会引起纸幅过分干燥,黏合接触时会过多地吸收黏合剂中的水分,从而抑制黏合剂的渗透,黏合部分小而浅,导致黏合强度下降。为使含水量不同的纸幅都能在通过预热辊后获得预期的温度和湿度,每个预热器上均有一包角调节机构,改变纸幅在预热辊上的停留时间和接触面积,从而调节其湿度的大小。当纸幅湿度较大或运行速度较高时增大包角,即增加受热面积;反之减少包角,减少受热面积。

瓦楞纸板生产线在生产过程中,预热包角大小的调节直接决定着原纸预热后的温度。图2-6所示为预热器包角调节装置。调节时启动电机,带动蜗轮减速箱中的蜗轮7和蜗杆8,蜗轮减速箱的输出轴上小齿轮6带动大齿轮3转动,安装在大齿轮3上的活动导纸辊2也随大齿轮一起转动,从而改变里纸或面纸1在预热辊上的包角。为防止活动导纸辊2转动过程中碰到固定导纸辊5而损坏零件,一般在预热辊周围方向装有限位开关以控制电机运转,限制活动导纸辊的调节范围。

图2-6 预热器包角调节装置

1—里纸或面纸;2—活动导纸辊;3—大齿轮;4—预热辊;5—固定导纸辊;6—小齿轮;7—蜗轮;8—蜗杆;9—电机

2.瓦楞原纸的预热

预热器加热瓦楞原纸的目的是使瓦楞原纸进入瓦楞辊之前具有一定的温度,以利于瓦楞操作,加快粘接速度。因为瓦楞原纸中的木素和半纤维素是热塑性聚合物,所以需采用预热器加热并软化瓦楞原纸,使瓦楞原纸易于起楞。

为了调节预热后瓦楞原纸的温度和湿度,通常使用预处理器利用蒸汽对瓦楞原纸喷淋水分,同时进行加热,使瓦楞原纸纤维吸收水分,为压楞提供良好的可塑性。目前许多地方均采用预热器替代预处理器,而蒸汽喷雾装置采用单面机上的润湿器,以达到简化结构、方便操作、降低成本等目的。

预热器的使用直接影响到瓦楞成型的质量。在瓦楞原纸通过上下瓦楞辊被轧制成波浪形的过程中,依靠加热、加压来保证成型的质量。实践证明,当原纸湿度在9%~12%时成型的效果最好。原纸过干造成瓦楞成型过程中弯曲张力的增大,引起齿顶中心处的断裂。而原纸过湿导致张力增大,造成原纸断裂在瓦楞圆弧段的中间,即瓦楞两侧的中部处。所以调节好瓦楞原纸的水分和张力对瓦楞成型至关重要。虽然上下瓦楞辊表面温度在170℃以上,但由于瓦楞原纸在瓦楞辊上快速滑过时既要保证瓦楞具有塑性,又要保证具有一定的弹性,这种情况下原纸的加热温度不宜过大,防止瓦楞发脆而失去弹性;也不宜过小,否则弹性过大瓦楞轧制后会产生弹性变形。瓦楞的成型还与纸幅进入瓦楞辊时的张紧程度有关,所以,预热器中预热辊的速度应与单面机速度相同或稍慢一点,以保证原纸与预热辊之间的接触效果。这就使预热辊传动电机的转速直接由安装在单面机中的调节器控制,以保证它们之间的同步。实际操作中各种传动件的误差又很难保证速度的一致性,因此在预热辊电动机上附设辅助变阻控制器来调节电动机转速,这些都使机器的结构和电控装置变得复杂化。

如果预热器的速度可以根据单面机的速度进行调节,纸幅的张力就可控制。如果预热器的速度比单面机的速度快约5%时,若加速瓦楞成型机,瓦楞作业可得到明显的改善。预热器速度太低将增加纸幅张力从而引起瓦楞破裂。

3.瓦楞原纸的预汽蒸

为保证压楞效果,对于含水量不足或含水不均匀的瓦楞原纸应适当加以湿润以调节其水分。否则不但不能保证压楞的效果,而且还会引起纸板的翘曲。因此需在预热器旁装一个预汽蒸,使预热后的瓦楞原纸经受预汽蒸以提高水分含量并受热,导致软化纤维,使压瓦楞变得容易。此外,水分会降低瓦楞原纸其他组分的塑化温度,对起瓦楞而言,预汽蒸比预热作用更大。预汽蒸将瓦楞原纸水分提高0.5%~2%,瓦楞成型前的最终温度通常在100℃以下。

预汽蒸后,纸幅连续进入压瓦楞压区。一般地,纸幅贴在瓦楞辊的顶部,由于卷取速度不同,纸幅比上瓦楞辊运行速度快30%~50%,这将使得瓦楞辊顶端受到一定的磨损,增加了纸幅张力。现代设备是在托辊上将瓦楞原纸导进压区,从而抵消了上面提到的影响。

水分调整辊亦称预调辊(图2-7),作用是向瓦楞原纸提供适量高温水分。当瓦楞原纸通过弧形舒展辊8和导纸辊7、弹簧张力辊6后,使之包覆在水分调整辊上润湿,最后经舒展及熨平,直接送去压制瓦楞。

图2-7 水分调整辊

1—支座;2,5—润湿辊;3—喷嘴;4—分隔板;6—弹簧张力辊;7—导纸辊;8—弧形舒展辊

水分调整辊由一个固定的空心铸铁辊筒及若干个带旋塞的蒸汽喷嘴组成。辊筒圆周有四分之一缺口,缺口部分被筋板分成许多小格,每个小格内有一个带旋塞的喷嘴。工作时向辊内通饱和蒸汽,开启旋塞,蒸汽从喷嘴向下喷出,经过下壁的反射,蒸汽充满整个幅宽腔室。

当瓦楞原纸经过时,雾状高温蒸汽一方面消除卷纸过程和其他操作时在纸内产生的内应力,使皱纹熨平;另一方面使原纸含水量均匀并适度,便于瓦楞成型,同时蒸汽直接加热原纸比预热辊效果要好得多。此外,由于分隔板呈螺旋状排列,一半向左,一半向右,螺距由辊中央向两端逐渐扩大,这样可给经过润湿的纸幅以舒展作用,进一步将纸幅沿幅宽方向展平。

水分调整辊所用蒸汽必须含有较高的水分,并且均匀地吹在瓦楞原纸表面,在瓦楞上瞬间蒸发。如果使用高压蒸汽吹到纸面时,会因速度快导致相当一部分蒸汽跑掉;若使用常温的水喷雾时,会在瓦楞辊上汽化成冷水雾,降低瓦楞辊的温度,影响机械高速运转和瓦楞成型。一般使用预热辊和其他加热器中取出的二次蒸汽,这种蒸汽压力比较低,并且与冷凝水进行了分离,可以满足润湿的需要。

蒸汽喷量多少应根据原纸质量、水分、辊速等因素来决定。

4.预热包角

预热包角大小与原纸在预热辊上的接触面积、原纸含水量成正比,生产过程中可根据瓦楞纸板的横向弯曲程度,加大或减小预热包角。比如,当三瓦楞纸板沿横向弯曲时,向哪种原纸方向弯曲,则加大该原纸的预热包角,减小其他原纸的预热包角。

瓦楞纸板生产线在生产过程中预热包角大小的调节直接决定着原纸预热后的温度。以前大多是通过人工根据生产出的纸板质量,凭经验判断并手动调整预热器包角的大小。现在瓦楞纸板生产线向智能化控制发展,开发出了一些自动调整包角的方式:根据生产经验,当瓦线在不同的运行速度段时,控制预热器包角调整到一定的角度。此种自动控制方式相对人工调整有了很大进步,但调节未能全面考虑到不同原纸、不同速度、不同蒸汽压力、不同环境时对包角需求的变化,包角调节粗放,经常出现自动调节不到位,需要人工参与或者多次修正;同时在不断的包角大小调节修正过程中,会导致生产的纸板质量处于较大的波动状态,纸板不合格率上升。

三、单面机

常见的瓦楞纸板有三、五、七层,不管生产哪种类型的纸板,单层的纸板是基础。单面机把原纸热压成楞形,涂上黏合剂,与面纸黏合,得到单层瓦楞纸板。

单面机(图2-8)是瓦楞纸板生产中的关键设备,瓦楞原纸通过预热器加热并调节适当的水分后进入上、下瓦楞辊,在加热加压轧制过程中形成具有波浪形的楞形。加热加压后轧制的楞形强度高、挺度好、不易变形。轧制后的瓦楞芯纸在下瓦楞辊运动过程中与上胶装置中的上胶辊接触而使楞峰被涂上胶,然后与从压力辊方向过来的面纸会合,同样在加热加压条件下形成单面瓦楞纸板(二层纸板)。

图2-8 单面机

1—面纸;2,5—预热器;3—挤压辊;4—瓦楞芯纸;6—上瓦楞纸;7—下瓦楞纸;8—计量辊;9—涂胶辊

瓦楞原纸在通过瓦楞辊轧压过程中,由于瓦楞辊的高速运转存在离心作用,容易使瓦楞原纸脱开瓦楞辊。而要使瓦楞纸既不被甩出,又要和瓦楞辊保持紧密的贴合状态,利用导纸板或真空吸附装置就可实现这一目的。现在较先进的单面机采用真空吸附的办法,使瓦楞纸完全贴附在下瓦楞辊上,克服了传统导纸板存在的不足,从而使瓦楞楞峰得到均匀的施胶量,更有利于提高瓦楞纸板的质量。

1.有导纸板的传统单面机

在传统的单面机中,瓦楞纸通过机械的指形导纸机构(导纸板)与下瓦楞辊保持接触。设计速度200m/min,实际最高运行速度为160m/min,达到这样的速度需要一个旋转预热器使瓦楞充分预蒸,推荐使用低压蒸汽,并保证与冷凝水分离。

采用导纸板导纸的单面机,由于卷筒纸进纸成型过程中,导纸板起到承托纸面的作用,导纸板的工作面也容易被运动中的纸面摩擦而出现较大的磨损,这样就会使瓦楞纸不能平服定位在下瓦楞辊上,进而影响均匀的涂胶和瓦楞正常的成型,使瓦楞出现塌楞、黏合不良、成型质量不好、原材料消耗大等问题。另外,当涂胶辊因导纸板安装不当或两侧聚积黏合剂等杂质时,容易影响均匀的涂胶和瓦楞的成型质量。

面纸的变形温度应该明确。为获得最好的瓦楞机运行效果,面纸两边的张力与瓦楞辊张力应一致。预热器的速度应该比单面机的线速度每分钟快几米。当预热器拉纸时,辊架应有常规的制动。如果预热器不能旋转,当瓦楞机的速度增加时,由于纸幅的张力同时增加,会使瓦楞产生裂痕。

导纸板需要根据瓦楞原纸的厚度进行调整,厚纸比薄纸需要更有效的黏合剂。用玉米淀粉涂布厚纸时,推荐的工艺条件:黏度50~60s,固形物含量(简称固含量)22%,凝胶点60~62℃。

2.有真空系统的无导纸板单面机

真空吸附技术借助了真空和大气压之间存在的压力差,改善了物体吸附的效果。瓦楞纸板生产过程中采用真空吸附技术,可提高设备的性能,使机器实现连续正常的高速运行,还可快速吸收瓦楞纸板上的水蒸气,降低单面瓦楞纸板的水分,有利于提高瓦楞纸板的成型强度。真空吸附技术非常洁净,且不会对工件的表面产生破坏,在瓦楞纸板生产线中不仅能加快瓦楞纸板生产线的自动化进程,还能提高瓦楞纸板的质量和速度。

真空吸附式是将下瓦楞辊上加工出许多小孔,然后辊内抽真空,利用真空吸附的原理将成型后的芯纸均匀地贴附于辊面,确保芯纸在300m/min的运行速度下仍有良好的粘接质量。当单面瓦楞纸板在瓦楞辊与压力辊之间成形后离开辊面时,压缩空气对下瓦楞辊上的抽气孔充气,可使纸板顺利脱离下瓦楞辊。图2-9为真空吸附式无导爪瓦楞机工作原理示意图。

图2-9 真空吸附式无导爪瓦楞机工作原理示意

1—抽气管;2—真空吸附孔;3—上瓦楞辊;4—瓦楞原纸;5—刮胶辊;6—黏合剂;7—胶槽;8—涂胶辊;9—压力辊;10—箱纸板;11—单楞单面纸板

在导纸方式为真空内吸附式的瓦楞机中,下瓦楞辊体上加工有吸风沟槽,沟槽与吸风孔连通,在辊体两侧端面上有吸附罩覆盖。瓦楞机工作时,高压风机通过吸风管道猛烈吸风,通过瓦楞辊上的吸风孔使得辊体内部相对于外部空间形成负压,压楞成型之后的瓦楞芯纸因此能够紧贴在迅速转动的辊体上,并连续完成涂胶以及粘贴的工序。

在采用内吸附式导纸方式的瓦楞机中,瓦楞辊直径通常在250~480mm之间,长度在1250~2860mm之内,材质多为35CrMo、42CrMo或者50CrMo,使用蒸汽加热作为瓦楞机的加热方式。内吸附式瓦楞机在实际生产时最高速度能够达到300m/min,但由于需要在下瓦楞辊的壁面上精确加工均匀分布的吸风孔,制造成本很高,目前实际生产制造中较少应用。

外罩真空吸附式瓦楞机是在单面机上设置真空吸气装置,吸去下瓦楞辊和芯纸之间的空气使之成为真空地带,靠大气压力让芯纸贴附在下瓦楞辊表面,工作原理如图2-10所示。

图2-10 外罩真空吸附式瓦楞机工作原理示意

1—瓦楞原纸;2—上瓦楞辊;3—下瓦楞辊;4—气罩;5—抽气管;6—单楞单面纸板;7—压力辊;8—箱纸板;9—黏合剂;10—涂胶辊;11—刮胶辊;12—胶槽

外罩真空吸附式导纸结构由风罩、吸风管、配套鼓风机等组成,其中在下瓦楞辊辊面上有环形的吸风沟槽。瓦楞机工作时,高压风机通过吸风管道抽真空,在外罩内腔中相对外部大气空间形成负压,压楞成型后的瓦楞芯纸通过吸风沟槽紧密贴附在下瓦楞辊的辊面上并且连续完成上胶和粘贴工序。生产时,通过风机装置上的风门可以控制调节风机的吸风量,消声器可以降低风机猛烈抽气的噪声。

外罩真空吸附式瓦楞机速度多在30~300m/min之间,加热方式为蒸汽加热,瓦楞辊直径在250~480mm之间,长度在1250~2860mm之间。采用外罩真空吸附式导纸方式的瓦楞机,当生产纸张宽幅只有瓦楞辊额定幅面的50%时也依然能够正常稳定地生产,能够满足较高的生产要求,性能良好,性价比较高,因此是目前市场上瓦楞机中导纸方式中应用最多的一种导纸形式。

预热器应有根据单面机的速度自动调节两面包裹导引,瓦楞辊的真空度应全幅一致,大定量的瓦楞原纸需要比112g/m2瓦楞原纸更强的真空度。

玉米淀粉黏合剂的黏度和固含量比在传统单面机上稍高一些,黏度60~70s,固含量25%,凝胶点应低到55~60℃。

3.气垫正压的无导纸板单面机

在高速瓦楞机中,墙板、压力辊和上、下瓦楞辊之间相对于外部形成了一个密封腔,并通过配套鼓风机向内吹风形成正气压,使得成型后的瓦楞芯纸紧贴在瓦楞辊上,连续快速地进行粘贴和附合工序。气垫正压式相比于外罩真空吸附式的导纸方式,最大的改善之处在于避免了因配套风机抽风从瓦楞芯纸上带走大量热量,有效减少了能量损失。

在瓦楞机生产过程中,瓦楞原纸通过预热器加热达到合适温度后进入上、下瓦楞辊之间进行压楞成型,原纸变成瓦楞芯纸后进入导纸压力腔中进行上胶工序。由于导纸压力腔中通过管道连通鼓风机,其腔内产生了高于外部大气压的正压力,通过下瓦楞辊表面的风槽,使得相对密封的导纸压力腔有了一个泄漏口,与外界大气空间产生了连通,瓦楞纸两侧形成压力差,由压力差造成的压力使得瓦楞纸克服自身的重力和跟随瓦楞辊旋转产生的离心力,紧贴在瓦楞辊的表面。

气垫正压式相比于其他几种导纸方式在生产规格上都有非常大的提高,瓦楞辊的长度多在2250~2860mm之间,能够生产的纸张宽幅最宽可达2500mm。瓦楞辊制造材料为50CrMo,直径在350~480mm之间。瓦楞机的用热单元加热方式已完全采用蒸汽加热的方式,生产速度通常在200m/min以上,最高可达350m/min,整个瓦楞机的制造成本比较高,一般应用在高速生产线上,是目前最先进的导纸方式。

四、瓦楞辊

瓦楞辊是瓦楞成型的“模具”,是单面机上的关键部件,由上、下瓦楞辊组合将瓦楞原纸压成波形瓦楞纸。瓦楞辊的材料、表面性能、耐磨性直接影响瓦楞的质量。瓦楞辊的配合压力(间隙)、平行度、恰当的中高是瓦楞辊工作时的重要技术指标。

瓦楞辊是空心圆筒转轴结构,由两个轴头和一个筒体构成。轴头和筒体是过盈配合,结合处采用气密性焊缝连接。下瓦楞辊为主动辊,通过楞齿与上瓦楞辊相互啮合,同时借辊面带动上瓦楞辊同步转动实现压楞成型。减速机构带动下瓦楞辊运动,下瓦楞辊在大扭矩载荷作用下,容易出现疲劳失效。

1.瓦楞辊表面处理

当瓦楞辊出现磨损、楞型改变时,会直接影响到纸板的成型质量和强度。为了提高辊的硬度,辊面要经过处理,使瓦楞辊具有良好的硬度和耐磨损的特性。瓦楞的定型是靠上、下瓦楞辊之间以一定的夹紧力实现。这个夹紧力来自上瓦楞辊左右两侧,这也是容易使辊筒受力扭曲变形的原因。为得到沿幅宽均匀分布的压力,要求辊筒要有中凸度,以补偿受压后的变形。

瓦楞辊的失效状态主要表现为磨损。目前,瓦楞辊进行硬化处理的方法大致有离子氮化、中频或超音频后镀铬、离子氮化后激光、WC喷涂、气相和离子沉积等几种。各种硬化处理方法性能和成本比较如表2-1所示。

表2-1 瓦楞辊各种硬化处理方法性能和成本比较

碳化钨瓦楞辊在克服因磨损造成的各种缺陷和损失上具有相当突出的优势,因而受到广大瓦楞纸箱企业的青睐。碳化钨瓦楞辊运用热喷涂技术将碳化钨合金粉末熔化,并喷涂到瓦楞辊齿面形成碳化钨涂层,其运转寿命比一般的瓦楞辊高出3~6倍,而且在整个瓦楞辊的运转寿命中,其楞高几乎不变,确保瓦楞纸板质量稳定,能够减少2%~8%的瓦楞芯纸和黏合剂的使用量,并降低废品率。

2.瓦楞辊主要技术指标

在生产过程中,要注意防止瓦楞辊产生异常的压力负荷,以减少不正常的磨损现象,这就要求必须掌握好瓦楞辊的配合压力,控制好上、下辊之间的间隙以及平行度。

①配合压力 为了使瓦楞原纸在上下瓦楞辊之间压楞成型,必须在上瓦楞辊上施加一定的压力,称为配合压力,它是瓦楞成型和决定瓦楞质量的重要因素,其值一般为2666~3998N,取值在满足条件的前提下要尽量小,以提高瓦楞辊的寿命。空转或预热时应适当降低压力,使用后要解除配合压力,清扫辊面。切忌用水冲洗高温辊面,否则将会使辊变形,加速磨损。施加压力的方式有手动、气动或液压等几种形式,为了使配合压力均匀,使用气动或液压为好。

②中高 在上瓦楞辊两端加压会使其产生一定的挠度,使楞辊的中间部分间隙增大,线压力分布不均匀,振动加剧,既影响了瓦楞辊的瓦楞成型和瓦楞辊的寿命,又产生了较高的噪声,使生产环境恶劣。为此,瓦楞辊制造时是将上瓦楞辊制成中凸形状(图2-11),以补偿受压后的变形。

图2-11 瓦楞辊的中高

辊筒中央截面上的直径D与其端面的直径D0之差称为中高,中高的取值是否合理直接影响瓦楞辊的性能和瓦楞纸板的质量。若中高过小,中间压力不够,瓦楞成型不充分,或出现跑偏、打折等现象;若中高过大,可能会因中间压力过大,两端压力过小而撕断瓦楞原纸,或出现高低楞现象,同时也加速了瓦楞辊的磨损,降低瓦楞辊的寿命。一般中高的取值为瓦楞辊中间最大挠度的四倍,即

D=D0+4δmax  (2-9)

式中,δmax为瓦楞辊在两端轴承处加压后的中间最大挠度,mm。

③平行度 瓦楞辊的平行度分轴向平行度和齿向平行度,分别指上、下瓦楞辊轴的同心度和瓦楞齿间的平行程度。瓦楞辊平行度不好,就会导致压出的瓦楞出现两边收缩率不一致,瓦楞纸板两边的厚度不一致或出现瓦楞被压破、倒楞、荷叶边等毛病。原因:一是因设备在安装时调整不到位;二是生产一段时间后,由于受高温、高压及运行磨损而导致瓦楞辊的平行度发生变化。所以要定期对瓦楞辊的平行度进行检查和校准。

瓦楞辊平行度可通过调整上瓦楞辊的偏心轮慢慢进行校准。试验方法可采用复印法进行压痕验证,即将一张复写纸夹在两张白纸之间,然后分别在操作侧、传动侧及瓦楞辊中央三处,将其放入缓缓转动的两瓦楞辊之间,选用的两张白纸总厚度应与实际生产的瓦楞原纸厚度大致相同,一般为0.25~0.30mm。通过上、下瓦楞辊的相互啮合转动,将楞痕由复写纸复印在白纸上,通过对比三处压痕宽度及颜色深浅判断瓦楞辊的平行程度,直到三处压痕相同为止。在进行压痕试验时,需适当减轻瓦楞辊间的压力,切断蒸汽,使瓦楞辊温度消失后方可试验,以保证压痕试验效果。用此种方法调瓦楞辊的平行度虽然耗时,但原纸浪费少。

平时检查瓦楞辊的平行度可以从产品中任意取一张瓦楞纸板,剪下两端比较厚度。如果瓦楞倾斜,大多需调整辊的平行度。如果是有经验的机械师,也可在开机状态下,通过直接调整上瓦楞辊的偏心轮,来校正上下瓦楞辊的平行度。

3.瓦楞辊的加热

瓦楞辊在轧制过程中除需要加压外,还应有一定的温度,以增强纸张纤维分子的活动性,使其在压力作用下适应瓦楞纸起楞定型的要求。一般来说,确定瓦楞辊的温度时,要求压好后瓦楞芯纸纤维不被破坏,并且成型后的楞型在自由状态下变形量越少越好。这样既能保证瓦楞具有弹性,又能保证楞型规格。对不同厚度的瓦楞原纸,瓦楞辊面具有不同的工作温度和极限温度。如果辊面温度低于工作温度,则压出的楞型高低不一,质量达不到要求,如果高于极限温度,原纸又易烤焦甚至着火。因此,瓦楞辊运转的最适宜温度为160~180℃。

使用新型的周边加热瓦楞辊有利于生产。周边加热瓦楞辊的特点如下:

①改造过程热能补充快,瓦楞辊工作转速可比普通瓦线增加一倍速度(从热能补充角度)。

②升温速度加倍,瓦楞辊的预热时间缩短,工作效率高,能耗低。

③辊面温度分布均匀,纸板上胶均匀。生产中途停机再继续生产,单面机不产生废品。产品质量好。

④瓦楞辊发热部位长,适应满幅的纸板,瓦楞辊利用率高。瓦楞辊变形量少,运行均匀,寿命长。

⑤改造成本低,无需改动单面机结构,适应性强。

4.压瓦楞

遵循预备操作,恰当地完成压瓦楞过程。

①生产中,瓦楞辊的温度必须保持在160~190℃,1.3MPa的蒸汽压力相对应最大表面温度为175℃,1.4MPa对应185℃。

②瓦楞辊之间的压力需要准确控制。压力应与瓦楞辊的中高相对应,由于纸幅边缘区域的过载可能在此处切断瓦楞。大定量瓦楞原纸在瓦楞成型时,需要更大的压力。

③瓦楞辊磨损不应太大,瓦楞辊必须平行,瓦楞辊的中高必须正确。

当瓦楞成型后,瓦楞形状必须准确地保持直到与面纸黏结。单面机通过真空使原纸依附于瓦楞辊,而且所有的瓦楞都有完全一致的高度。如果真空度不足可能导致瓦楞从真空辊抖开。此外,多孔的瓦楞、弱的结合力、低的预热温度,或其他原因也可能引起同样的问题。

5.瓦楞成型过程及张力变动

瓦楞纸板成型过程实际上是瓦楞辊将瓦楞原纸轧制成瓦楞的过程。

瓦楞原纸在瓦楞辊间是逐渐形成瓦楞形波纹的。在瓦楞辊压楞时,只能有一组齿廓处于啮合状态,这样才能使原纸顺利进入到上下瓦楞之间,从而保证进纸量,保证瓦楞纸板的最终成型。如果有两对齿廓同时处于接触啮合状态,而后一对齿廓必将瓦楞原纸压紧,这时原纸无法进入前一对啮合齿廓的齿槽中,导致前一对齿廓在压楞成型时得不到所需的原纸量,出现楞高不足或原纸被拉断现象,根本无法连续进行瓦楞成型。而从初次接触瓦楞原纸到完全成型接触共有三组齿廓,原纸在与第一对齿廓时与齿顶的包角最小,随后包角逐渐变大,直至经过第三对齿廓后完全成型,如瓦楞辊啮合状态图所示(图2-12)。

图2-12 瓦楞辊啮合状态图

瓦楞辊的齿廓曲线是圆弧加切线(齿顶、齿根均为圆弧,两齿侧是与这两端圆弧相切而成的直线),所以瓦楞辊有不同于齿轮的特点:①瓦楞辊的啮合过程始终为一对齿的啮合,不允许几对齿同时处于啮合状态,这是瓦楞纸成型的必要条件;②啮合过程中,主动辊始终参与啮合,并且是啮合点,而从动辊不仅在齿顶啮合,在齿顶周围的一小段圆弧也参与啮合,实际情况下主动辊的齿顶磨损比从动辊要严重。

瓦楞成型除与瓦楞辊齿形精度、原纸质量、辊的温度、辊间加压力等因素有关外,还主要与进入瓦楞辊间成型的原纸纸幅中的张力有关,而且这是最有影响的因素之一。从图2-12可知,瓦楞原纸在瓦楞辊之间是逐渐形成瓦楞楞型的,原纸与齿面的接触包角是逐渐增大的。在初始位置1,瓦楞原纸在楞峰处的包角和张力最小;从位置1到位置6,包角和张力逐渐增大,直到位置7完全成型。取在瓦楞辊齿顶一点P附近的一微段瓦楞原纸作为研究对象,可以求出包角θ与张力T之间的关系,其受力分析如图2-13所示。设Ta为原纸的初始张力,Tb为最终张力。在进入瓦楞辊之前,原纸受到拉应力,用来克服行进中与设备间产生的摩擦力,此为初始张力。原纸在瓦楞辊之间成型过程中,与齿面有较大的相对滑动,出现滑动摩擦力,最终张力必须克服滑动摩擦力和初始张力才能使原纸继续运行。根据原纸受力平衡关系,列出力平衡关系如下:

图2-13 瓦楞原纸受力分析

Tb=Tae  (2-10)

式中,θ为原纸在各齿顶上接触包角之和;f为滑动摩擦系数。

由上式可以看出,原纸在压楞过程中,张力随着滑动摩擦系数和包角的增大而增大。图中瓦楞辊啮合部分的总包角为。对于已知瓦楞辊,总包角θ值是一定的,只与原设计有关。所以瓦楞成型过程中,原纸的张力是随着包角的增大逐渐变动而形成波纹状的瓦楞。

摩擦系数f与齿面的光洁程度、纸幅水分等有关。f过大可能导致压楞时原纸张力过大而发生断裂,所以应在允许的情况下,降低摩擦系数,比如保持瓦楞辊齿面光洁,合理调整纸幅水分(9%~12%)等。

公式(2-10)没有考虑原纸速度和加速度的影响,所以只适用于中低速瓦楞纸板生产线。对高速瓦楞辊,张力的计算要考虑到纸板速度和加速度。

6.瓦楞辊的磨损

瓦楞外形的切角和肩角因制造商不同而不同。当瓦楞原纸粗糙的颗粒磨损瓦楞楞峰时,瓦楞的侧面就会开始损伤。这将引起瓦楞断裂、平压强度(FCT)低等生产缺陷,并导致瓦楞倾斜。当辊子重切以减小这种现象时,成型系数(拉紧率)上升,而且瓦楞消耗有明显的增长。瓦楞纸板的平压强度值降低也是瓦楞辊磨损的一个指标。当FCT从新辊的值下降10%时,就要用显微镜检测瓦楞辊的磨损。当瓦楞辊镀铬时,这一点显得尤为重要。

瓦楞辊轴头的轴承如果出现损坏,将影响瓦楞辊之间的正常啮合。使运转瓦楞辊阻力增大,加剧机械部件的磨损,生产出来的瓦楞纸板质量也将受影响,故应适时进行检查。瓦楞辊的“齿面”在压楞过程中容易磨损,使纸板瓦楞变低而影响纸箱的强度,故平时应经常进行检测,发现存在明显的磨损情况时,应重新加工镀铬,以确保瓦楞纸板的质量。

五、压力辊

压力辊与瓦楞辊处在同一轴线平面内,位于瓦楞辊之下,作用是对下瓦楞辊施加0.4~0.5MPa的压力,从而使箱板纸与成型的瓦楞楞峰牢固地贴合在一起,组成单面瓦楞纸板。

压力辊的加压方式与上瓦楞辊相同,以机械、空气或油压的方式加压。为了使沿幅宽的压力均匀,压力辊也需有中高,中高量根据辊的直径和长度而定,如压力辊的长度为1600mm,中高量约为0.2mm。为了使黏合剂糊化,保证瓦楞纸板粘接质量,压力辊也需要加热,热源和上、下瓦楞辊一样。通过加热可使楞峰上的黏合剂迅速固化,与箱板纸粘牢。

由于压力辊表面直接与箱纸板接触,因此压力辊表面应去污,并且要经过热处理或镀铬,以提高其强度。当发生断纸时,应尽快让压力辊脱离瓦楞辊,以免损伤瓦楞辊和压力辊。

为了防止压力辊与瓦楞辊直接接触,安装制动器以控制压力辊与瓦楞辊之间的最小间隙。在压力辊对瓦楞辊加压状态下,下瓦楞辊的楞峰与压力辊两端的间隙以0.1~0.15mm为好。压力辊的压力要适合,并且要调整平行。若压力过低,会产生高低楞现象;若压力过高,会出现炸楞或压溃现象;压力不均,则会使瓦楞纸板薄厚不均、涂胶量不均,同时还会加快瓦楞辊的磨损速度。因纸幅宽度和质量不同,最佳压力一般为1.96~2.94MPa。

现在有使用纤维编织的皮带取代单面机的压力辊,运行速度可达400m/min,幅宽2500mm。使纸板在皮带压力下获得粘接成型的时间比压力辊的瞬间粘接要延长许多,同时又能大大降低压力辊的压合接触点的集中载荷,运转中不会产生共振现象,减少瓦楞纸板黏合不良现象产生的概率。所以纸板的粘接效果很好,而且在箱纸板表面不会留下压痕,质量有保证,成型后纸板的物理性能高于常规单面机所生产的技术指标。

最近,市场又推出一种新型的压力辊机构,通过伺服电动缸、偏心轮组合结构可对压力辊的位置实现快速、精准的调节,并在皮囊气缸与液压缸的共同作用下,减少了压力辊的振动,压力辊机构工作原理如图2-14所示。

图2-14 压力辊机构工作原理

1—皮囊气缸;2—导纸辊;3—压力辊;4—压力辊支架;5—偏心轮;6—伺服电动缸;7—液压缸;8—上瓦楞辊;9—上胶辊

压力辊支架与皮囊气缸、液压缸相连,可绕着固定铰链摆动,以适应工作过程中压力辊与上瓦楞辊周期性变化的中心距,这是造成压力辊振动的主要原因。工作时,原纸经过上、下瓦楞辊的啮合,形成带有瓦楞的芯纸并包裹在上瓦楞辊上,在上胶辊的作用下,使楞峰均匀地涂上胶,最后与面纸在压力辊合适的压力下黏合成单面瓦楞纸板。瓦楞纸板的黏合强度与压力辊的振动密切相关,若振动幅值过大,会使瓦楞纸板形成高低坑(压痕深一条浅一条的现象),严重影响瓦楞纸板的黏合强度。

六、单面机上涂胶

瓦楞原纸只有经过定型和黏合才能成为瓦楞纸板,工作原理如下:瓦楞原纸先预热、润湿后,经过啮合的瓦楞辊压楞,穿过下瓦楞辊和涂胶辊,在纸张的楞峰部上胶。因为下瓦楞辊上的吸风装置,将纸张紧紧吸附在下瓦楞辊上而不脱落。在机器的另一侧,里纸或芯纸经过预热后与已经成型的瓦楞纸在压力辊与下瓦楞辊之间的挤压形成均匀规则的单层瓦楞纸板。单层的纸板脱离瓦楞辊,经过倾斜皮带输送,到输纸天桥,并以环形的形状堆积在天桥上。

如图2-15所示,黏合剂被涂到瓦楞原纸的楞峰上经水分润湿、黏合剂弥散、黏合剂吸附、生粉胶化、黏着形成、干燥固化的过程,这时的黏着力已经超过了纸张内部纤维的结合强度,可以将里纸和无数个瓦楞原纸的楞峰黏合在一起,形成二层瓦楞纸板。

图2-15 涂胶过程

1.涂胶装置的作用和调整

涂胶装置的作用是在瓦楞原纸楞峰上涂上黏合剂,使之与箱板纸黏合在一起组成单面瓦楞纸板。

单面机涂胶装置如图2-16所示。当单面机正常运行时,涂胶辊底部与胶槽里的黏合剂接触并匀速转动,带起黏合剂,由计量辊把定量的黏合剂涂到楞峰上。涂胶辊表面有采用精磨抛光的结构,也有将辊表面加工成网纹状,使黏合剂均匀地涂到成型的瓦楞楞峰上。楞峰涂胶宽度一般要求为1.3~1.8mm。注意调整好涂胶辊与下瓦楞辊间隙,一般在满足涂胶的情况下,其间隙尽量小为好。计量辊用来控制和调节涂胶辊辊面带胶的量,间隙一般为0.2~0.3mm。计量辊上装有刮刀,作用是将计量辊表面的黏合剂刮干净,使得辊面在无黏合剂状态下进行下一循环的工作。胶槽的作用就是盛装黏合剂,并使供给的黏合剂循环,使黏合剂不至于受热凝结而降低黏性,且维持一定液面高度。生产中要注意根据涂胶装置的使用情况适时进行清洗,将影响黏合剂黏度的纸尘、杂质等清洗干净,确保瓦楞纸板的黏合质量。

图2-16 单面机涂胶装置

1—挤压辊;2—下瓦楞辊;3—上瓦楞辊;4—涂胶辊;5—计量辊;6—防泄漏刮刀

当原纸与下瓦楞辊相遇运行时,涂胶辊将黏合剂涂到瓦楞的楞峰,图2-16(a),对单面机来说,这是一个关键点,而且是许多问题的根本原因。必须控制下面的基本因素,以转移适量的黏合剂。

①下瓦楞辊2、涂胶辊4、计量辊5必须恰当地校准,可接受的误差范围是每个辊0.05mm;②各辊子之间的沟槽必须是合适的;③防泄漏刮刀6不应漏料;④辊子不应过度磨损。

这些要求都可用于传统单面机和无导纸板单面机。无导纸板单面机某种程度上更需要调节瓦楞辊与涂胶辊之间的压区。当用常规涂胶厚度时,只能允许百分之几毫米的间隙,传统单面机通过真空控制的原纸不会贴在涂胶辊上,尤其导纸板有轻微磨损更是影响涂胶。导纸板很紧时会阻碍均匀上胶,并导致引起纸板出现干条纹,其干裂处不会形成胶缝。涂胶以后,瓦楞进入瓦楞辊与挤压辊之间的压区。对单面机来说,这也是一个关键点,需要控制以下的因素:

①挤压辊在运行中的温度应该足够的高,160~190℃;②线负荷应在合适的范围,大约20~40kN/m;③节流器应该根据纸的厚度进行调节;④挤压辊的磨损不应过大;⑤挤压辊与瓦楞辊应平行运转;⑥挤压辊的中高应合适;⑦挤压辊的刮刀应能阻止灰尘的积累。

当面纸到达预热器时,必须满足下列要求:

①瓦楞原纸的全幅水分必须一致,没有湿的或干的条纹。②平均水分应在8.5%左右。③纸幅张力应合适。④尽管面纸张力不像瓦楞成型那么关键,但面纸张力应合适。⑤通过控制辊子进行张力调节,必须补偿面纸的伸长。⑥面纸需要在三个阶段预热:a.有直径大约900mm的大型独立的预热器;b.有预热辊或直径200~300mm的辊子;c.有压力辊。

预热的目的是为面纸涂胶做准备,这意味着面纸必须提供足够的热能使淀粉成胶状。由于凝胶也需要水分,因此200g/m2以下的面纸应先从不涂胶的那一面加热,以使水分流向胶缝一侧。然后,热能就有时间充分地透过薄的面纸。厚的面纸需要在涂胶一面加热,因为热能没有足够的时间穿透纸幅。

涂胶间隙的调整:间隙值与压力呈反比关系。间隙值过小,压力过大,则纸板挺度降低,楞高下降,纸箱抗压强度下降;间隙值过大,压力过小,则影响纸板黏合效果,导致黏合不牢。生产单瓦楞纸板时,施胶间隙值为3.2~3.6mm;生产三瓦楞纸板时,单瓦楞纸施胶间隙值为2.6mm,三瓦楞纸板施胶间隙值为2.2mm,胶辊与上压辊之间的间隙值应保证为3.0mm。

2.触压棒技术

传统的涂胶机利用压力辊将瓦楞纸压在涂胶辊上完成涂胶工序,这个过程需要将压力辊和涂胶辊之间的间隙确定好,稍有不慎就会出现压坏瓦楞、增加黏合剂的用量、破坏瓦楞纸板的强度等不良现象,长时间使用会造成压力辊和涂胶辊的磨损,导致瓦楞纸板的整体涂胶不均匀,瓦楞纸板容易出现中部脱胶起泡、弯曲变形等各种质量问题。在变换纸质(高克重纸与低克重纸之间的变换)和变换瓦楞楞型时,都需要调整压力辊的间隙。调整不好会把纸板瓦楞压扁或者是上不了胶,导致纸板报废。如果操作人员为了省事,不论何种楞型都用一个最小的间隙,纸板的强度就会造成很大的破坏。比如,B瓦楞的楞高是2.7mm,按正常标准上胶辊和压力辊的间隙为2.6mm才能上胶均匀,也就是说按正常的调整也要把瓦楞纸板的楞形压扁0.1mm,而压扁了的纸板就会用去很多的胶,当然压扁了的和上胶量多的纸板在硬度和抗压强度上就要下降很多。因此在选择设备时,压力辊与上胶辊之间的间隙调整控制一定要采用电动或伺服控制。

利用触压棒技术代替传统的压力辊,并由一组具有压力均衡的弹力压片和耐磨压板组成。借助弹性性能,在一定程度上改善了压力辊磨损的问题,起到了调节间隙的效果,能自动适应纸板的厚度和瓦楞类型的变化,且能实现涂胶时不影响瓦楞的形状,并平均分布胶水。

触压棒是采用很多耐磨的弧形片板与弹簧连接而成的,弹簧的弹力始终让弧形片板均匀地贴合在涂胶辊上,即使是涂胶辊磨损凹陷,弹簧片板也会随之凹陷,始终让单面瓦楞纸板均匀地贴合在涂胶辊上,使单面瓦楞纸板涂胶均匀,胶水用量减少。当纸的材质薄厚和楞型发生变换(如C楞和B楞)时,也无须调整间隙,因为弹力均衡的弹簧会根据纸质的薄厚和楞型的变换自动调节高低,使单面瓦楞纸板在进入涂胶机涂胶时的瓦楞高度与涂胶后出涂胶机时的楞高保持不变,保证了楞型完好而又涂胶均匀,节省大量的胶水,而纸板也变厚、变硬,抗压强度可以得到提高。

七、纸板提升装置及输纸天桥

单面瓦楞纸板经提升装置提升到一定高度后进入输纸天桥,然后从天桥的末端进入多层预热器加热,再进入双面机黏合成瓦楞纸板。

纸板提升装置由两条提升输送带组成(图2-17)。提升装置一般放置在单面机上方并与水平方向呈45°~60°倾斜,下输送带一般采用与纸幅等宽的帆布带,辊子的动力来自天桥上的驱动装置,通过链轮带动上辊转动,因此上辊是主动辊,下辊是从动辊。工作过程中,单面瓦楞纸板依靠运动的输送带来输送。因此,除了上下输送带必须张紧(上下输送带下端各有左右两副调节机构,通过手轮螺旋运动带动滑块在滑槽内滑动,从而张紧输送带)外,还必须保证上下两条输送带间隙正好能夹持住瓦楞纸板,调节上下调整板以控制上下输送带的间隙,以确保纸板的输送。

图2-17 纸板提升装置

1—输送带;2—调节螺栓;3—调节板;4—手把

为了使纸板顺利进入输送带,一般上下输送带的下辊错开一定距离,而且上输送带可比下输送带略微窄一些,这样对输送瓦楞纸板毫无影响,但对检验调整会带来好处。

输纸天桥上的输送带运行速度要比单面机生产的纸板速度慢好几倍,这样进入天桥的单面瓦楞纸板就自然折叠成波浪形堆积在天桥上,并随输送带的速度低速前进。由于堆积在天桥上的瓦楞纸板有储存、缓冲作用,生产过程中若双面机、纵切压痕或横切机等部分机器因故需暂停检修、调整尺寸时,不会影响到前面单面机的生产。同样,当单面机需要调整或更换纸卷时,也不会影响到后面机器的运行,整个生产线始终保持一定速度的生产和运行。另外,让单面机生产出来的纸板在输纸天桥上停留一段时间,有利于瓦楞纸板中水分的蒸发,进行自然干燥,为后面的黏合工艺作好准备。

单面瓦楞纸板在输纸天桥上的堆存状态可以反映从单面机出来的纸板状况。正常生产中的纸板是呈波浪形有规律地向前倾斜,排列十分整齐,如图2-18(c)所示。如果原纸有皱褶或水分过多,干燥不均匀,则看到如图2-18中(a)、(b)所示那样的翘曲、形成无规律的乱堆状态。此时应调整原纸水分和预热器、瓦楞辊等部位的工艺条件和参数。

图2-18 单面瓦楞纸板在天桥上的堆叠情形

输纸天桥上应安装具有良好导纸系统的折叠装置,桥上应该储存一定长度范围的单面瓦楞纸板(天桥上配有纸板数量控制系统),因为在进入双面机之前,纸幅不应被冷却。而提高双面瓦楞纸板的温度较困难,要求折叠储存区域的长度应该小于5m。天桥不仅作为单面瓦楞纸板预热前的缓冲储存,而且可以为涂胶的另一个阶段作准备。这个阶段预热的目的是一定程度上干燥单面瓦楞纸板,以确保纸板的平整。许多单面机有自动包覆控制装置,由测速仪、温敏元件或两者触发。面纸应包覆在预热器的表面,热传导效率高,以通过控制纸幅在预热鼓上包覆的程度来调节预热器的干燥能力。

瓦楞楞峰的脱水经常有损胶黏性能,并导致提前凝胶化,热量会蒸发纸板中的一些水分使其冷却。许多加工者用加热瓦楞楞峰来制造双楞瓦楞纸板上面一层的单面瓦楞纸,这个技术一般应用在单楞瓦楞纸板和定量小的双楞瓦楞纸板,但差别很小,以至于由纸板类型和局部情况决定。在涂胶机之前,单面纸幅在不旋转的预热鼓上加热,有时会调节其包覆方向和角度。

输纸天桥是空架在第一台单面机到最后一台放纸架上面的很长的输送装置,后面紧跟着多重预热器,每台单面机都配备输送单面瓦楞纸板的输送带。因此,三层瓦楞纸板生产线中有一台单面机,输纸天桥上仅有一层输送带;五层瓦楞纸板生产线中有二层单面瓦楞纸板,输纸天桥上就并列有二层输送带;七层瓦楞纸板生产线中有三台单面机,故会有三层输送带。输纸天桥不仅把单面瓦楞纸板输送到末端的多重预热器上,而且还有储存瓦楞纸板的功能,从而使生产线的前后生产节拍一致。

现在选购的主要方向是带有变频电机的天桥输送机构,可以使单面瓦楞纸板在变频电机的控制下在天桥上输送,并可以采用自动纠偏装置控制其具体位置。

瓦楞纸板输送带多采用无压痕接口、透气性好、摩擦系数高的聚酯纤维针刺带。为了提高压力的可调整性和传热效率,以及瓦楞纸板贴合的速度和质量,目前多采用铁板式或压箱式压力系统替代传统的压辊系统。输送带使用表面涂层新技术,既增强了输送带的耐磨性能,又避免了黏合剂粘到输送带上。