Í framleiðsluferli pappírsvéla gegna ýmsar rúllur ómissandi hlutverki, allt frá afvötnun blautra pappírsvefa til setningar þurrra pappírsvefa. Sem ein af kjarnatækni í hönnun pappírsvélarúlla, hefur „króna“ – þrátt fyrir þann sýnilega smávægilega rúmfræðilega mun sem hún felur í sér – bein áhrif á einsleitni og stöðugleika pappírsgæða. Þessi grein mun greina ítarlega krúnutækni pappírsvélarúlla út frá skilgreiningu, virkni, flokkun, lykiláhrifaþáttum í hönnun og viðhaldi, og afhjúpa mikilvægt gildi hennar í pappírsframleiðslu.

1. Skilgreining á krónu: Mikilvæg virkni í minniháttar breytingum

„Króna“ vísar sérstaklega til sérstakrar rúmfræðilegrar uppbyggingar pappírsvélarúlla eftir ás (lengils). Þvermál miðhluta rúllunnar er örlítið stærra en endaflatanna og myndar þannig útlínur sem líkjast „mittitrommu“. Þessi þvermálsmunur er venjulega mældur í míkrómetrum (μm) og krónugildi sumra stórra pressurúlla getur jafnvel náð 0,1-0,5 mm.

Kjarni mælikvarðans á krónuhönnun er „krónugildið“, sem er reiknað sem mismunurinn á hámarksþvermáli rúlluhlutans (venjulega í miðpunkti ásstefnunnar) og þvermáli rúlluenda. Í meginatriðum felst krónuhönnun í því að stilla þennan litla þvermálsmun fyrirfram til að vega upp á móti „miðlægri sigi“ aflögun rúllunnar sem stafar af þáttum eins og krafti og hitastigsbreytingum við raunverulega notkun. Að lokum nær hún jafnri dreifingu snertiþrýstings yfir alla breidd rúlluyfirborðsins og pappírsvefsins (eða annarra snertihluta) og leggur þannig traustan grunn að pappírsgæðum.

2. Kjarnahlutverk krónunnar: Að bæta upp aflögun og viðhalda jöfnum þrýstingi

Við notkun pappírsvélarúlla er óhjákvæmilegt að aflögun vegna vélræns álags, hitabreytinga og annarra þátta. Án krúnuhönnunar mun þessi aflögun leiða til ójafns snertiþrýstings milli rúlluyfirborðs og pappírsvefsins - „hærri þrýstingur í báðum endum og lægri þrýstingur í miðjunni“ - sem veldur beint alvarlegum gæðavandamálum eins og ójafnri grunnþyngd og ójafnri afvötnun pappírsins. Kjarnagildi krúnunnar felst í því að bæta virkt upp fyrir þessar aflögun, sem endurspeglast sérstaklega í eftirfarandi þáttum:

2.1 Að bæta upp fyrir aflögun rúllubeygju

Þegar kjarnarúllur í pappírsvélum, svo sem pressurúllum og kalanderrúllur, eru í notkun þurfa þær að beita miklum þrýstingi á pappírsvefinn. Til dæmis getur línulegur þrýstingur pressurúllanna náð 100-500 kN/m. Fyrir rúllur með stórt hlutfall milli lengdar og þvermáls (t.d. lengd pressurúllanna í breiðum pappírsvélum getur verið 8-12 metrar), á sér stað teygjanleg aflögun niður á við beygju í miðjunni undir þrýstingi, svipað og „beygja á öxlstöng undir álagi“. Þessi aflögun veldur of miklum snertiþrýstingi milli rúlluenda og pappírsvefsins, en þrýstingurinn í miðjunni er ófullnægjandi. Þar af leiðandi verður pappírsvefurinn ofvatnsþurrkaður í báðum endum (sem leiðir til mikils þurrks og lágs grunnþyngdar) og vanvatnsþurrkaður í miðjunni (sem leiðir til lítils þurrks og hárs grunnþyngdar).

Hins vegar tryggir „trommulaga“ uppbygging krónuhönnunarinnar að eftir að rúllan beygist er allt yfirborð rúllunnar í samsíða snertingu við pappírsvefinn, sem tryggir jafna þrýstingsdreifingu. Þetta tekur á áhrifaríkan hátt á gæðaáhættu sem stafar af beygjuaflögun.

2.2 Að bæta upp fyrir hitauppstreymi rúllu

Sumar rúllur, eins og leiðarrúllur og kalanderrúllur í þurrkhlutanum, þenjast út í hita við notkun vegna snertingar við pappírsvef með háum hita og gufuhita. Þar sem miðhluti rúlluhússins er hitaður betur (endarnir eru tengdir við legur og dreifa hita hraðar), er hitaþensla hans meiri en endanna, sem leiðir til „miðjubungu“ á rúlluhúsinu. Í þessu tilfelli mun notkun hefðbundinnar krónuhönnunar auka ójafnan snertiþrýsting. Þess vegna þarf að hanna „neikvæða krónu“ (þar sem þvermál miðhlutans er örlítið minna en þvermál endanna, einnig þekkt sem „öfug krónu“) til að vega upp á móti viðbótarbungunni sem stafar af hitaþenslu og tryggja jafnan snertiþrýsting á yfirborði rúllunnar.

2.3 Að bæta upp fyrir ójafnt slit á yfirborði rúllunnar

Við langvarandi notkun verða sumar rúllur (eins og pressugúmmírúllur) fyrir tíðari núningi við brúnir pappírsvefsins (þar sem brúnir pappírsvefsins bera tilhneigingu til að bera óhreinindi), sem leiðir til hraðari slits á endunum en í miðjunni. Án krúnuhönnunar mun yfirborð rúllunnar sýna „bungu í miðjunni og síga á endunum“ eftir slit, sem aftur hefur áhrif á þrýstingsdreifingu. Með því að forstilla krúnuna er hægt að viðhalda einsleitni á yfirborði rúllunnar á fyrstu stigum slits, lengja líftíma rúllunnar og draga úr framleiðslusveiflum af völdum slits.

3. Flokkun krónu: Tæknileg val aðlöguð að mismunandi vinnuskilyrðum

Hægt er að skipta krónum í ýmsar gerðir eftir gerð pappírsvélarinnar (lághraði/háhraði, þröngbreidd/breiðbreidd), rúlluvirkni (pressun/kalandrering/leiðsögn) og kröfum um ferli. Mismunandi gerðir krónu eru mismunandi að hönnunareiginleikum, stillingaraðferðum og notkunarsviðum, eins og nánar er lýst í eftirfarandi töflu:

4. Lykiláhrifaþættir í krónuhönnun: Nákvæm útreikningur til að aðlagast framleiðslukröfum

Krónugildið er ekki ákveðið af handahófi; það þarf að reikna það út ítarlega út frá valsbreytum og ferlisskilyrðum til að tryggja skilvirka virkni þess. Lykilþættir sem hafa áhrif á hönnun krónunnar eru aðallega eftirfarandi þættir:

4.1 Rúllustærðir og efni

1. Lengd rúllu (L)Því lengri sem rúlluhlutinn er, því meiri verður beygjuaflögunin við sama þrýsting og því stærra er krúnugildið sem krafist er. Til dæmis þurfa langar rúllur í breiðum pappírsvélum stærra krúnugildi en stuttar rúllur í þröngum pappírsvélum til að bæta upp fyrir aflögunina.
2. Þvermál rúlluhluta (D)Því minni sem þvermál rúllunnar er, því minni er stífleikinn og því líklegra er að rúllan afmyndist undir þrýstingi. Þess vegna þarf stærra krúnugildi. Aftur á móti hafa rúllur með stærra þvermál meiri stífleika og hægt er að minnka krúnugildið á viðeigandi hátt.
3. EfnisstífleikiMismunandi efni í rúlluhlutum hafa mismunandi stífleika; til dæmis hafa stálrúllur mun meiri stífleika en steypujárnsrúllur. Efni með minni stífleika sýna meiri aflögun undir þrýstingi, sem krefst hærri krónugildis.

4.2 Rekstrarþrýstingur (línulegur þrýstingur)

Rekstrarþrýstingur (línulegur þrýstingur) á rúllum eins og pressurúllum og kalanderrúllum er mikilvægur þáttur sem hefur áhrif á hönnun krónunnar. Því meiri sem línulegur þrýstingur er, því meiri er beygjuaflögun rúllunnar og krónugildið þarf að auka í samræmi við það til að vega upp á móti aflöguninni. Samband þeirra má gróflega tákna með einfölduðu formúlunni: Krónugildi H ≈ (P×L³)/(48×E×I), þar sem P er línulegur þrýstingur, L er lengd rúllunnar, E er teygjustuðull efnisins og I er tregðumóment þversniðs rúllunnar. Til dæmis er línulegur þrýstingur á pressurúllum fyrir umbúðapappír venjulega meiri en 300 kN/m, þannig að samsvarandi krónugildi þarf að vera stærra en á pressurúllum fyrir menningarpappír með lægri línulegum þrýstingi.

4.3 Vélahraði og pappírsgerð

1. VélhraðiÞegar hraðpappírsvélar (hraði > 1200 m/mín.) eru í gangi er pappírsvefurinn mun næmari fyrir þrýstingsjöfnuði en í hæghraða pappírsvélum. Jafnvel minniháttar þrýstingssveiflur geta valdið göllum í pappírsgæðum. Þess vegna nota hraðpappírsvélar venjulega „stýranlega krónu“ til að ná fram rauntíma uppbót fyrir kraftmikla aflögun og tryggja stöðugan þrýsting.
2. PappírsgerðMismunandi pappírsgerðir hafa mismunandi kröfur um þrýstingsjöfnun. Silkpappír (t.d. klósettpappír með grunnþyngd 10-20 g/m²) hefur lágan grunnþyngd og er afar viðkvæmur fyrir þrýstingssveiflum, sem krefst mikillar nákvæmni í krónuhönnun. Þykkur pappír (t.d. pappi með grunnþyngd 150-400 g/m²) þolir hins vegar þrýstingssveiflur betur, þannig að hægt er að lækka kröfur um nákvæmni krónunnar á viðeigandi hátt.

5. Algeng vandamál með krónur og viðhald: Tímabær skoðun til að tryggja stöðuga framleiðslu

Óeðlileg hönnun krónunnar eða óviðeigandi viðhald mun hafa bein áhrif á gæði pappírsins og valda ýmsum framleiðsluvandamálum. Algeng vandamál með krónur og samsvarandi mótvægisaðgerðir eru eftirfarandi:

5.1 Óhóflega hátt krónugildi

Of stórt krónugildi leiðir til of mikils þrýstings í miðju rúlluyfirborðsins, sem leiðir til lágs grunnþyngdar og mikillar þurrkunar á pappírnum í miðjunni. Í alvarlegum tilfellum getur það jafnvel valdið „mulningi“ (trefjabroti) sem hefur áhrif á styrk og útlit pappírsins.

MótvægisaðgerðirFyrir fastar krónurúllur sem notaðar eru í hægfara pappírsvélum er nauðsynlegt að skipta þeim út fyrir viðeigandi krónugildi. Fyrir stýranlegar krónurúllur í hraðfara pappírsvélum er hægt að minnka vökva- eða loftþrýstinginn með stýranlegu krónukerfi til að minnka krónugildið þar til þrýstingsdreifingin er jöfn.

5.2 Óhóflega lágt krónugildi

Of lágt krónugildi leiðir til ófullnægjandi þrýstings í miðju rúlluyfirborðsins, sem leiðir til ófullnægjandi afvötnunar pappírsins í miðjunni, lítils þurrk, mikillar yfirborðsþyngdar og gæðagalla eins og „blautra bletta“. Á sama tíma getur það einnig haft áhrif á skilvirkni síðari þurrkunarferlisins.

MótvægisaðgerðirFyrir fastar krónuvalsar þarf að endurvinna rúlluhlutann til að auka krónugildið. Fyrir stýranlegar krónuvalsar er hægt að auka vökva- eða loftþrýstinginn til að hækka krónugildið og tryggja að þrýstingurinn í miðjunni uppfylli kröfur ferlisins.

5.3 Ójafnt slit á krónulögun

Eftir langvarandi notkun mun yfirborð rúllunnar verða fyrir sliti. Ef slitið er ójafnt mun krúnulögunin afmyndast og „ójöfn blettir“ munu birtast á yfirborði rúllunnar. Þetta veldur frekari göllum eins og „röndum“ og „beygjum“ á pappírnum, sem hefur alvarleg áhrif á útlit pappírsins.

MótvægisaðgerðirSkoðið reglulega yfirborð rúllunnar. Þegar slitið nær ákveðnu stigi skal slípa og gera við yfirborð rúllunnar tímanlega (t.d. slípa aftur krúnuform pressugúmmírúllunnar) til að endurheimta eðlilega lögun og stærð krúnunnar og koma í veg fyrir að óhóflegt slit hafi áhrif á framleiðslu.

6. Niðurstaða

Króna pappírsvéla, sem virðist vera lúmsk en mikilvæg tækni, er kjarninn í því að tryggja einsleit pappírsgæði. Frá föstum krónum í lághraða pappírsvélum til stýranlegra krónu í háhraða, breiðum pappírsvélum, hefur stöðug þróun krónutækni alltaf snúist um aðalmarkmiðið að „bæta fyrir aflögun og ná jöfnum þrýstingi“ og aðlagast þörfum mismunandi vinnuskilyrða í pappírsframleiðslu. Sanngjörn krónuhönnun leysir ekki aðeins gæðavandamál eins og ójafna pappírsþyngd og lélega afvötnun heldur bætir einnig rekstrarhagkvæmni pappírsvéla (dregur úr fjölda pappírsbrota) og dregur úr orkunotkun (forðast ofþurrkun). Það er ómissandi lykil tæknilegur stuðningur í þróun pappírsiðnaðarins í átt að „hágæðum, mikilli skilvirkni og lágri orkunotkun“. Í framtíðar pappírsframleiðslu, með stöðugum umbótum á nákvæmni búnaðar og stöðugri hagræðingu ferla, mun krónutækni verða fágaðri og greindari og leggja meira af mörkum til hágæðaþróunar pappírsiðnaðarins.