139
11 декабря 2024
Процесс крепирования – важнейший аспект при производстве тиссью, придающий листам бумаги требуемые характеристики, например, такие как низкая плотность и увеличенная толщина. В данной статье рассматриваются основные принципы процесса сухого крепирования, используемого при производстве продукции тиссью.
1. Введение
Качество тиссью обычно определяется физическими свойствами продукта. В первую очередь к данным свойствам относят мягкость и восприятие материала на на ощупь. Кроме того, к важным свойствам тиссью относят такие показатели как: плотность, пухлость, толщина, эластичность, драпировка и впитываемость. Тиссью отличается от более плоских видов бумаги тем, что волокна в тиссью неплотно связаны друг с другом, тем самым образуются пустоты между ними. В обычной бумаге, напротив, волокна крайне плотно прилегают друг к другу и тесно переплетаются между собой. Из-за данных особенностей лист тиссью будет отличаться высокой толщиной и меньшей плотностью по сравнению с обычной бумагой аналогичной массы. Например, прозрачная чертежная бумага и тонкая цветная пористая бумага, которая используется в премиальных упаковках к подаркам, сильно отличаются друг от друга.
Процесс крепирования тиссью приводит к снижению плотности и увеличению толщины бумаги. Кроме того, во время этого процесса определяются и другие важные свойства для тиссью. В статье рассматриваются традиционные технологии сухого крепирования, применяемые при производстве большой части тиссью по всему миру.
2. Процесс крепирования бумаги тиссью
Рис. 1. Основные компоненты сухой части машины
Янки цилиндр – нагреваемый паром и вращающийся под высоким давлением цилиндр. Его окружная скорость составляет около 30 м/с. Диаметр цилиндра варьируется от 5 до 7 м. Сам цилиндр немного шире, чем лист. Янки сначала формирует контрприжим для прессового вала, затем с помощью подаваемого тепла высушивается лист. Этот лист плотно прижимается к цилиндру на две трети-три четверти его окружности. Кроме того, благодаря янки-цилиндру формируется платформа для предстоящего крепирования.
Крепирующее лезвие – зафиксированное шаберное лезвие. Оно проходится по всей ширине янки-цилиндра при крепировании бумаги. Данное лезвие относится к механическим компонентам процесса крепирования.
Покрытие янки-цилиндра – смесь органических побочных продуктов производства целлюлозы (например, лигнин и гемицеллюлоза) и химикатов. Данная смесь образует тонкий липкий слой на лицевой стороне цилиндра, благодаря чему лист перемещается из-под пресса в янки-цилиндр. Кроме того, именно этот слой удерживает лист во время сушки и крепирования.
Под адгезионной прочностью подразумевается, насколько сильно и прочно данная смесь приклеивает лист к цилиндру.
Креповый карман – пустоты, образующиеся между кончиком крепового лезвия и поверхностью цилиндра.
Держатель лезвия – механическое устройство, прижимающее креповое лезвие к поверхности цилиндра.
Коэффициент крепирования – разница скорости янки-цилиндра и вала, после которого листы перерабатываются в готовое бумажное изделие. Следует отметить, что коэффициент крепирования может быть рассчитан тремя способами:
1) Скорость янки-цилиндра/ Скорость вала;
2) (Скорость янки-цилиндра – скорость вала) / Скорость янки-цилиндра;
3) (Скорость янки-цилиндра – скорость вала) / Скорость вала.
Рулон машинной намотки – рулон бумаги во всю ширину бумагоделательной машины. Данный рулон считается завершенным продуктом бумагоделательной машины.
Процесс отделения
За микросекунду до того, как бумага полностью пройдет процесс крепирования, тиссью окончательно высыхает. Следует отметить, что около 2-6% воды содержится в слое тонких и уплотненных волокон. На данный слой из 7-9 волокон остается на янки-цилиндре. Далее происходит соединение волокон друг с другом с помощью водородных связей. В процессе крепирования бумаги данные водородные связи разрушаются. Лист затем возможно растягивать, из-за чего слой из 7-9 волокон частично отделяется от янки-цилиндра. При этом энергия, необходимая для разрушения водородных связей, передается вращающейся направляющей, к которой лист прочно прикреплен с помощью покрытия янки-цилиндра. Движущийся лист соприкасается с зафиксированным крепирующем лезвием. Таким образом необходимая энергия частично разрушает водородные связи между волокнами, что приводит к деструкции границы между покрытием янки-цилиндра и волокнами.
Процесс крепирования
Помимо того, что лист растягивается в Z-направлении (вверх и вниз), при процессе крепирования некоторые волокна скручиваются и изгибаются. В зависимости от адгезионной прочности растянутый и деформированный лист отклеивается от поверхности цилиндра на небольшое расстояние (рис. 2, этап № 1). Чем выше адгезионная прочность, тем короче будет данное расстояние. Таким образом, прежде чем лист вновь прижмется к сушилке, на нем образовывается небольшая складка или креп. Затем данный процесс вновь повторяется. При этом каждый креп возможно рассмотреть визуально, используя микроскопы с небольшой разрешающей способностью. Следует отметить, что обычно количество крепов составляет 20-40 штук на сантиметр. В связи с этим возможно сделать вывод, что частота крепирования может достигать от 50 до 120 кГц.
Рисунок 2. Текстуры и макро-/микро складок
Коэффициент крепирования
По мере того как лист оборачивается вокруг рулона машинной намотки, из-под крепового кармана выдвигаются крепы. Следует отметить, что при крепировании происходят одновременно два процесса: сокращение длины листа и увеличение толщины данного листа. В связи с этим бумага накручивается на рулон машинной намотки медленнее, чем на янки-цилиндр (примерно в соотношении 15% к 25%).
Микро-/макро складки
Толщина листа увеличивается из-за двух факторов. Во-первых, данный процесс происходит из-за разрыва водородных связей. Во-вторых, толщина листа увеличивается из-за крепов. Вместе с тем следует отметить, что крепы неоднородны. Они состоят из крупных складок (рис. 2, стадия 4. макро-складка) и более мелких складок (рис. 2, стадия 3. микро-складка). Как правило, большее количество микро-складок придает листу мягкость и эластичность. Вместе с тем данные складки практически невозможно увидеть при небольшом разрешении микроскопа. В связи с этим при крепировании обычно учитываются видимые складки. При этом крепы могут деформироваться в поперечном направлении (CD-креп). Такой вид крепа называют пузырчатым из-за его внешнего вида при увеличении в микроскопе. Данный процесс крайне важен для получения мягкой продукции, такой как тиссью.
Факторы, влияющие на качество крепов
После детального рассмотрения процесса образования крепов, следует отметить основные факторы, влияющие на процесс крепирования. Кроме того, данные факторы также впоследствии определяют свойства конечной продукции.
а. Волокно: выбор и дальнейшее использование
Как ранее упоминалось, при крепировании лист подвергается двум преобразованиям: разрушению водородных связей и искривлению волокон. Некоторые волокна более устойчивые к таким процессам, чем другие. Так при производстве тиссью обычно отбирается смесь из коротких волокон (например, из лиственных пород деревьев) и более длинных волокон (из хвойных пород), при этом данная смесь соответствует желаемым свойствам бумажного листа. Следует отметить, что длинные волокна из древесины хвойных пород образуют сильную водородную связь между молекулами. Благодаря данной особенности достигаются такие важные свойства для листа, как прочность и жесткость. Вместе с тем, такая длина волокон может сократить количество крепов. Волокна хвойных пород с низкой крупностью массы (измеряемая в мг/100м) свойственны для северной беленой целлюлозы. Крупность массы данного сорта целлюлозы составляет 13-15 мг/100м. Подобный показатель крупности стандартен для целлюлозы премиум-класса. Рассмотрим волокна лиственных пород деревьев. Следует отметить, что данные волокна короче, а их крупность составляет менее 10 мг/100м, в связи с чем может быть не таким прочным, как из хвойных пород. При этом, волокна лиственных древесных пород образуют крепы. Так, например, говоря про бумажное полотенце, потребитель не ожидает от него мягкости, ведь такая бумага обычно жесткая. Такое свойство достигается в связи с тем, что в составе бумажного полотенца находится около 70% древесины хвойных пород. В то же время, салфетки для лица мягкие. В их составе содержится всего 10%-20% древесины хвойных пород. Очевидно, что для производства тиссью необходима очистка волокон, в частности только древесины хвойных пород. Будь данная очистка ферментативной или механической, в любом случае при производстве требуется щадящая очистка с минимальным измельчением волокон. Если пренебречь этим, в итоге получится продукт с высокой жесткостью и небольшой массой.
Покрытие янки-цилиндра
Это крайне важный фактор при крепировании бумаги. Нанесенное покрытие представляет собой смесь полимера (пенкообразующего или термореактивного), полиамина, разделительного компонента на основе минеральных или растительных масел, а также иногда и модификатора для регулирования реологических свойств. Данные вещества наносятся на янки-цилиндр в виде смеси с водой в концентрации 1%. При этом, данная смесь наносится на растоянии 1 м до места, на которое укладывается лист под прессом. В данном метровом отрезке испаряется большая часть влаги, благодаря чему с помощью липкой пленки возможно поднять лист из-под пресса. При этом, полимер противостоит крепирующему давлению, благодаря чему лист сохраняет форму и структуру при высыхании. Для дальнейшего понимания выбора производителей тиссью реагентов, и как при производстве бумаги данные химикаты используются, мы рассмотрим три основных вида покрытия:
I. Мягкое покрытие с низкой адгезией
Рисунок 3. Мягкое покрытие с низкой адгезионной способностью и объемным крепом
Благодаря данному покрытию возможно создать крепы, отличающиеся высокой плотностью и амплитудой. При таком покрытии формируется небольшое количество крепов. Следует также отметить, что при расщеплении клеевого слоя образуется большая и объемная креповая структура. Данное покрытие широко используется для бумагоделательных машин, производящих полотенца для рук.
II. Твердое покрытие с высокой адгезией
Рисунок 4. Твердое покрытие с высокой адгезионной способностью и тонким гладким крепом
С помощью данного покрытия возможно получить очень тонкий креп с низкой амплитудой. Помимо этого при таком покрытии формируется большое количество крепов. Следует отметить последствия расщепления клеевого слоя: ширина разрыва слоя будет крайне мала. Такой вид покрытия используется для бумагоделательных машин, производящих салфетки для лица или носовые платки. Такие продукты отличаются небольшой толщиной, но при этом данная бумага очень гладкая на ощупь.
III. Мягкое покрытие с высокой адгезией
Рисунок 5. Мягкое покрытие с высокой адгезионной способностью и мягким объемным крепом
Благодаря данному покрытию образуется большое количество крепов с высокой амплитудой, также формируются микро-крепы. Многие эксперты считают, что при данном виде покрытия кончик крепового лезвия проникает глубже в слой бумаги. В связи с этим создается объемная структура. Данный тип крепа характерен для мягких и объемных тиссью. К таким, например, относят туалетную бумагу премиум-класса.
Сушка листов
Следует отметить, что повышение температуры в янки-цилиндре может повысить адгезионную прочность покрытия. Вследствие этого, увеличивается пухлость бумаги, а сам лист становится приятным на ощупь. Некоторые сорта тиссью премиум-качества производятся при очень низкой влажности. Вместе с тем, стоит также отметить, что интенсивная сушка листа может отрицательно повлиять на формирования объемного (пухлого) крепа. В связи с этим лист при производстве немного наклоняют в сторону сушки. Таким образом возможно достичь максимальной мягкости листа.
Расположение крепового кармана
Как показано на рис. 6, данный показатель также является важным фактором при крепировании. К значимым для процесса крепирования углам относят: угол среза θ, состоящий из угла скоса держателя лезвия β, и угол износа α. Кроме того, следует учитывать высоту свободного среза лезвия или его выступа из-за наклона лезвия.
Рис. 6 Основные углы крепового кармана
Помимо этого следует обозначить, что угол износа при скольжении лезвия α также зависит от изгиба лезвия. Износ при скольжении θ представляет собой фактический угол крепления лезвия (или угол держателя лезвия) за вычетом отклонения. При этом конечный угол износа скольжения может быть ограничен в двух случаях. Во-первых, если угол небольшой, например, меньше 15˚ по касательной к янки-цилиндру, то лист будет хуже отсоединяться. Также наблюдались случаи, когда кончик лезвия не касался листа или наоборот застревал в нем. Последний вариант часто приводил к разрыву листа. Во-вторых, если угол больше 20˚, наблюдается сильнейшее трение о янки-циилиндр, что в дальнейшем может привести к повреждениям и износу цилиндра. Таким образом, для угла наклона держателя лезвия стандартными показателями являются 17˚-19˚. Вместе с тем при производстве бумаги угол лезвия может составлять до 60˚ для увеличения угла раскрытия крепового кармана. Так при угле раскрытого кармана в 90˚, как правило, уменьшается пухлость бумаги и увеличивается плотность структуры крепа. Данные свойства характерны для тиссью, отличающихся высокой мягкостью. Вместе с тем как показано на рис. 7, амплитуда крепов уменьшается при увеличении угла раскрытия крепового кармана. При уменьшении угла раскрытия крепового кармана возрастает амплитуда крепов, что приводит к повышению пухлости бумаги. Кроме того, такой лист не будет приятен на ощупь. Выступ лезвия будет определять точную настройку угла наклона кармана. При этом при увеличении кармана угол наклона лезвия может увеличиться до 3˚. Вместе с тем, при большом выступе лезвия происходит усиление вибрации лезвия, при такой вибрации лезвие может вовсе пропускать лист. В связи с этим, стандартный выступ лезвия для держателя лезвия составляет 20-25мм.
Рис. 7 Влияние увеличения угла наклона крепового кармана в несколько раз
e. Состав крепирующего лезвия
Последний фактор, который мы рассмотрим – материал крепирующего лезвия. В происводстве широко используются высококачественные креповые лезвия из керамических или твердосплавных материалов. Следует отметить, что приведенные выше материалы широко используются при производстве тиссью из-за того, что они повышают уровень качества и производительности. Рассмотрим преимущества использования данных материалов:
I. Низкий износ при трении скольжения
При скольжении крепового лезвия из высококачественных материалов сдерживается активный процесс износа устройства. Так, скользящая износостойкая накладка на лезвии снижает удельное давление нагрузки. Следовательно, снижается вероятность повреждения листа и покрытия. Кроме того, благодаря высококачественным материалам износ самого лезвия сокращается, как и время для замены лезвия при серьезных повреждениях.
II. Низкий ударный износ
Следует отметить, при использовании керамики и твердых сплавов ударный износ крепового лезвия сужает угол крепового кармана. Кроме того, происходит снижение мягкости листа за счет получения крупного крепа. При этом лезвие также изнашивается меньше.
Рис. 8 Влияние износа стального лезвия на структуру крепов. Новое стальное лезвие изображено слева, стальное лезвие, претерпевшее ударный износ, изображено справа
III. Более гладкая поверхность лезвия
В связи с тем, что поверхность лезвия из керамики или твердых сплавов крайне гладкая, образуются тонкие крепы. Такая бумага приятная на ощупь. Лезвия из других материалов не позволяют достичь данных свойств. При этом, пухлость бумаги может быть меньше. Однако с помощью лезвия возможно добиться меньшего угла скоса для компенсирования объема толщины бумаги без ущерба для мягкости тиссью.
Рис. 9 Сравнение неиспользованного и использованного керамического крепового лезвий.
Следует отметить, что для керамического лезвия характерны минимальные ударный износ и износ при трении скольжении. Данные свойства лезвия в итоге приводят к улучшению качества бумаги.
4. Заключение
Крепирование представляет собой сложный процесс, являющийся по сути совокупностью многих факторов и их взаимосвязью друг с другом. Основной процесс – разрушение водородных связей молекул между волокнами. После данного этапа происходит деформация волокон и образование микро-/макроскладок в тиссью. При производстве тиссью следует также учитывать виды волокон и способы их использования. Кроме того, при производстве необходимо учесть такие важные факторы, как химический состав покрытия янки-цилиндра, способы сушки листов, расположение крепового кармана и материал, из которого состоит креповое лезвие.
1. Введение
Качество тиссью обычно определяется физическими свойствами продукта. В первую очередь к данным свойствам относят мягкость и восприятие материала на на ощупь. Кроме того, к важным свойствам тиссью относят такие показатели как: плотность, пухлость, толщина, эластичность, драпировка и впитываемость. Тиссью отличается от более плоских видов бумаги тем, что волокна в тиссью неплотно связаны друг с другом, тем самым образуются пустоты между ними. В обычной бумаге, напротив, волокна крайне плотно прилегают друг к другу и тесно переплетаются между собой. Из-за данных особенностей лист тиссью будет отличаться высокой толщиной и меньшей плотностью по сравнению с обычной бумагой аналогичной массы. Например, прозрачная чертежная бумага и тонкая цветная пористая бумага, которая используется в премиальных упаковках к подаркам, сильно отличаются друг от друга.
Процесс крепирования тиссью приводит к снижению плотности и увеличению толщины бумаги. Кроме того, во время этого процесса определяются и другие важные свойства для тиссью. В статье рассматриваются традиционные технологии сухого крепирования, применяемые при производстве большой части тиссью по всему миру.
2. Процесс крепирования бумаги тиссью
Рис. 1. Основные компоненты сухой части машины
Янки цилиндр – нагреваемый паром и вращающийся под высоким давлением цилиндр. Его окружная скорость составляет около 30 м/с. Диаметр цилиндра варьируется от 5 до 7 м. Сам цилиндр немного шире, чем лист. Янки сначала формирует контрприжим для прессового вала, затем с помощью подаваемого тепла высушивается лист. Этот лист плотно прижимается к цилиндру на две трети-три четверти его окружности. Кроме того, благодаря янки-цилиндру формируется платформа для предстоящего крепирования.
Крепирующее лезвие – зафиксированное шаберное лезвие. Оно проходится по всей ширине янки-цилиндра при крепировании бумаги. Данное лезвие относится к механическим компонентам процесса крепирования.
Покрытие янки-цилиндра – смесь органических побочных продуктов производства целлюлозы (например, лигнин и гемицеллюлоза) и химикатов. Данная смесь образует тонкий липкий слой на лицевой стороне цилиндра, благодаря чему лист перемещается из-под пресса в янки-цилиндр. Кроме того, именно этот слой удерживает лист во время сушки и крепирования.
Под адгезионной прочностью подразумевается, насколько сильно и прочно данная смесь приклеивает лист к цилиндру.
Креповый карман – пустоты, образующиеся между кончиком крепового лезвия и поверхностью цилиндра.
Держатель лезвия – механическое устройство, прижимающее креповое лезвие к поверхности цилиндра.
Коэффициент крепирования – разница скорости янки-цилиндра и вала, после которого листы перерабатываются в готовое бумажное изделие. Следует отметить, что коэффициент крепирования может быть рассчитан тремя способами:
1) Скорость янки-цилиндра/ Скорость вала;
2) (Скорость янки-цилиндра – скорость вала) / Скорость янки-цилиндра;
3) (Скорость янки-цилиндра – скорость вала) / Скорость вала.
Рулон машинной намотки – рулон бумаги во всю ширину бумагоделательной машины. Данный рулон считается завершенным продуктом бумагоделательной машины.
Процесс отделения
За микросекунду до того, как бумага полностью пройдет процесс крепирования, тиссью окончательно высыхает. Следует отметить, что около 2-6% воды содержится в слое тонких и уплотненных волокон. На данный слой из 7-9 волокон остается на янки-цилиндре. Далее происходит соединение волокон друг с другом с помощью водородных связей. В процессе крепирования бумаги данные водородные связи разрушаются. Лист затем возможно растягивать, из-за чего слой из 7-9 волокон частично отделяется от янки-цилиндра. При этом энергия, необходимая для разрушения водородных связей, передается вращающейся направляющей, к которой лист прочно прикреплен с помощью покрытия янки-цилиндра. Движущийся лист соприкасается с зафиксированным крепирующем лезвием. Таким образом необходимая энергия частично разрушает водородные связи между волокнами, что приводит к деструкции границы между покрытием янки-цилиндра и волокнами.
Процесс крепирования
Помимо того, что лист растягивается в Z-направлении (вверх и вниз), при процессе крепирования некоторые волокна скручиваются и изгибаются. В зависимости от адгезионной прочности растянутый и деформированный лист отклеивается от поверхности цилиндра на небольшое расстояние (рис. 2, этап № 1). Чем выше адгезионная прочность, тем короче будет данное расстояние. Таким образом, прежде чем лист вновь прижмется к сушилке, на нем образовывается небольшая складка или креп. Затем данный процесс вновь повторяется. При этом каждый креп возможно рассмотреть визуально, используя микроскопы с небольшой разрешающей способностью. Следует отметить, что обычно количество крепов составляет 20-40 штук на сантиметр. В связи с этим возможно сделать вывод, что частота крепирования может достигать от 50 до 120 кГц.
Рисунок 2. Текстуры и макро-/микро складок
Коэффициент крепирования
По мере того как лист оборачивается вокруг рулона машинной намотки, из-под крепового кармана выдвигаются крепы. Следует отметить, что при крепировании происходят одновременно два процесса: сокращение длины листа и увеличение толщины данного листа. В связи с этим бумага накручивается на рулон машинной намотки медленнее, чем на янки-цилиндр (примерно в соотношении 15% к 25%).
Микро-/макро складки
Толщина листа увеличивается из-за двух факторов. Во-первых, данный процесс происходит из-за разрыва водородных связей. Во-вторых, толщина листа увеличивается из-за крепов. Вместе с тем следует отметить, что крепы неоднородны. Они состоят из крупных складок (рис. 2, стадия 4. макро-складка) и более мелких складок (рис. 2, стадия 3. микро-складка). Как правило, большее количество микро-складок придает листу мягкость и эластичность. Вместе с тем данные складки практически невозможно увидеть при небольшом разрешении микроскопа. В связи с этим при крепировании обычно учитываются видимые складки. При этом крепы могут деформироваться в поперечном направлении (CD-креп). Такой вид крепа называют пузырчатым из-за его внешнего вида при увеличении в микроскопе. Данный процесс крайне важен для получения мягкой продукции, такой как тиссью.
Факторы, влияющие на качество крепов
После детального рассмотрения процесса образования крепов, следует отметить основные факторы, влияющие на процесс крепирования. Кроме того, данные факторы также впоследствии определяют свойства конечной продукции.
а. Волокно: выбор и дальнейшее использование
Как ранее упоминалось, при крепировании лист подвергается двум преобразованиям: разрушению водородных связей и искривлению волокон. Некоторые волокна более устойчивые к таким процессам, чем другие. Так при производстве тиссью обычно отбирается смесь из коротких волокон (например, из лиственных пород деревьев) и более длинных волокон (из хвойных пород), при этом данная смесь соответствует желаемым свойствам бумажного листа. Следует отметить, что длинные волокна из древесины хвойных пород образуют сильную водородную связь между молекулами. Благодаря данной особенности достигаются такие важные свойства для листа, как прочность и жесткость. Вместе с тем, такая длина волокон может сократить количество крепов. Волокна хвойных пород с низкой крупностью массы (измеряемая в мг/100м) свойственны для северной беленой целлюлозы. Крупность массы данного сорта целлюлозы составляет 13-15 мг/100м. Подобный показатель крупности стандартен для целлюлозы премиум-класса. Рассмотрим волокна лиственных пород деревьев. Следует отметить, что данные волокна короче, а их крупность составляет менее 10 мг/100м, в связи с чем может быть не таким прочным, как из хвойных пород. При этом, волокна лиственных древесных пород образуют крепы. Так, например, говоря про бумажное полотенце, потребитель не ожидает от него мягкости, ведь такая бумага обычно жесткая. Такое свойство достигается в связи с тем, что в составе бумажного полотенца находится около 70% древесины хвойных пород. В то же время, салфетки для лица мягкие. В их составе содержится всего 10%-20% древесины хвойных пород. Очевидно, что для производства тиссью необходима очистка волокон, в частности только древесины хвойных пород. Будь данная очистка ферментативной или механической, в любом случае при производстве требуется щадящая очистка с минимальным измельчением волокон. Если пренебречь этим, в итоге получится продукт с высокой жесткостью и небольшой массой.
Покрытие янки-цилиндра
Это крайне важный фактор при крепировании бумаги. Нанесенное покрытие представляет собой смесь полимера (пенкообразующего или термореактивного), полиамина, разделительного компонента на основе минеральных или растительных масел, а также иногда и модификатора для регулирования реологических свойств. Данные вещества наносятся на янки-цилиндр в виде смеси с водой в концентрации 1%. При этом, данная смесь наносится на растоянии 1 м до места, на которое укладывается лист под прессом. В данном метровом отрезке испаряется большая часть влаги, благодаря чему с помощью липкой пленки возможно поднять лист из-под пресса. При этом, полимер противостоит крепирующему давлению, благодаря чему лист сохраняет форму и структуру при высыхании. Для дальнейшего понимания выбора производителей тиссью реагентов, и как при производстве бумаги данные химикаты используются, мы рассмотрим три основных вида покрытия:
I. Мягкое покрытие с низкой адгезией
Рисунок 3. Мягкое покрытие с низкой адгезионной способностью и объемным крепом
Благодаря данному покрытию возможно создать крепы, отличающиеся высокой плотностью и амплитудой. При таком покрытии формируется небольшое количество крепов. Следует также отметить, что при расщеплении клеевого слоя образуется большая и объемная креповая структура. Данное покрытие широко используется для бумагоделательных машин, производящих полотенца для рук.
II. Твердое покрытие с высокой адгезией
Рисунок 4. Твердое покрытие с высокой адгезионной способностью и тонким гладким крепом
С помощью данного покрытия возможно получить очень тонкий креп с низкой амплитудой. Помимо этого при таком покрытии формируется большое количество крепов. Следует отметить последствия расщепления клеевого слоя: ширина разрыва слоя будет крайне мала. Такой вид покрытия используется для бумагоделательных машин, производящих салфетки для лица или носовые платки. Такие продукты отличаются небольшой толщиной, но при этом данная бумага очень гладкая на ощупь.
III. Мягкое покрытие с высокой адгезией
Рисунок 5. Мягкое покрытие с высокой адгезионной способностью и мягким объемным крепом
Благодаря данному покрытию образуется большое количество крепов с высокой амплитудой, также формируются микро-крепы. Многие эксперты считают, что при данном виде покрытия кончик крепового лезвия проникает глубже в слой бумаги. В связи с этим создается объемная структура. Данный тип крепа характерен для мягких и объемных тиссью. К таким, например, относят туалетную бумагу премиум-класса.
Сушка листов
Следует отметить, что повышение температуры в янки-цилиндре может повысить адгезионную прочность покрытия. Вследствие этого, увеличивается пухлость бумаги, а сам лист становится приятным на ощупь. Некоторые сорта тиссью премиум-качества производятся при очень низкой влажности. Вместе с тем, стоит также отметить, что интенсивная сушка листа может отрицательно повлиять на формирования объемного (пухлого) крепа. В связи с этим лист при производстве немного наклоняют в сторону сушки. Таким образом возможно достичь максимальной мягкости листа.
Расположение крепового кармана
Как показано на рис. 6, данный показатель также является важным фактором при крепировании. К значимым для процесса крепирования углам относят: угол среза θ, состоящий из угла скоса держателя лезвия β, и угол износа α. Кроме того, следует учитывать высоту свободного среза лезвия или его выступа из-за наклона лезвия.
Рис. 6 Основные углы крепового кармана
Помимо этого следует обозначить, что угол износа при скольжении лезвия α также зависит от изгиба лезвия. Износ при скольжении θ представляет собой фактический угол крепления лезвия (или угол держателя лезвия) за вычетом отклонения. При этом конечный угол износа скольжения может быть ограничен в двух случаях. Во-первых, если угол небольшой, например, меньше 15˚ по касательной к янки-цилиндру, то лист будет хуже отсоединяться. Также наблюдались случаи, когда кончик лезвия не касался листа или наоборот застревал в нем. Последний вариант часто приводил к разрыву листа. Во-вторых, если угол больше 20˚, наблюдается сильнейшее трение о янки-циилиндр, что в дальнейшем может привести к повреждениям и износу цилиндра. Таким образом, для угла наклона держателя лезвия стандартными показателями являются 17˚-19˚. Вместе с тем при производстве бумаги угол лезвия может составлять до 60˚ для увеличения угла раскрытия крепового кармана. Так при угле раскрытого кармана в 90˚, как правило, уменьшается пухлость бумаги и увеличивается плотность структуры крепа. Данные свойства характерны для тиссью, отличающихся высокой мягкостью. Вместе с тем как показано на рис. 7, амплитуда крепов уменьшается при увеличении угла раскрытия крепового кармана. При уменьшении угла раскрытия крепового кармана возрастает амплитуда крепов, что приводит к повышению пухлости бумаги. Кроме того, такой лист не будет приятен на ощупь. Выступ лезвия будет определять точную настройку угла наклона кармана. При этом при увеличении кармана угол наклона лезвия может увеличиться до 3˚. Вместе с тем, при большом выступе лезвия происходит усиление вибрации лезвия, при такой вибрации лезвие может вовсе пропускать лист. В связи с этим, стандартный выступ лезвия для держателя лезвия составляет 20-25мм.
Рис. 7 Влияние увеличения угла наклона крепового кармана в несколько раз
e. Состав крепирующего лезвия
Последний фактор, который мы рассмотрим – материал крепирующего лезвия. В происводстве широко используются высококачественные креповые лезвия из керамических или твердосплавных материалов. Следует отметить, что приведенные выше материалы широко используются при производстве тиссью из-за того, что они повышают уровень качества и производительности. Рассмотрим преимущества использования данных материалов:
I. Низкий износ при трении скольжения
При скольжении крепового лезвия из высококачественных материалов сдерживается активный процесс износа устройства. Так, скользящая износостойкая накладка на лезвии снижает удельное давление нагрузки. Следовательно, снижается вероятность повреждения листа и покрытия. Кроме того, благодаря высококачественным материалам износ самого лезвия сокращается, как и время для замены лезвия при серьезных повреждениях.
II. Низкий ударный износ
Следует отметить, при использовании керамики и твердых сплавов ударный износ крепового лезвия сужает угол крепового кармана. Кроме того, происходит снижение мягкости листа за счет получения крупного крепа. При этом лезвие также изнашивается меньше.
Рис. 8 Влияние износа стального лезвия на структуру крепов. Новое стальное лезвие изображено слева, стальное лезвие, претерпевшее ударный износ, изображено справа
III. Более гладкая поверхность лезвия
В связи с тем, что поверхность лезвия из керамики или твердых сплавов крайне гладкая, образуются тонкие крепы. Такая бумага приятная на ощупь. Лезвия из других материалов не позволяют достичь данных свойств. При этом, пухлость бумаги может быть меньше. Однако с помощью лезвия возможно добиться меньшего угла скоса для компенсирования объема толщины бумаги без ущерба для мягкости тиссью.
Рис. 9 Сравнение неиспользованного и использованного керамического крепового лезвий.
Следует отметить, что для керамического лезвия характерны минимальные ударный износ и износ при трении скольжении. Данные свойства лезвия в итоге приводят к улучшению качества бумаги.
4. Заключение
Крепирование представляет собой сложный процесс, являющийся по сути совокупностью многих факторов и их взаимосвязью друг с другом. Основной процесс – разрушение водородных связей молекул между волокнами. После данного этапа происходит деформация волокон и образование микро-/макроскладок в тиссью. При производстве тиссью следует также учитывать виды волокон и способы их использования. Кроме того, при производстве необходимо учесть такие важные факторы, как химический состав покрытия янки-цилиндра, способы сушки листов, расположение крепового кармана и материал, из которого состоит креповое лезвие.
Эта статья отредактирована Кириллом Кондратьевым, инженером-технологом компании "Эволюция комфорта". Кирилл курирует направление тиссью в создаваемом журнале о ЦБП.
Вы можете написать Кириллу, какие темы в области тиссью вам интересны, мы о них напишем.
Связаться с Кириллом можно по адресу 84991599935k@gmail.com и телеграмму.
Также мы ищем редакторов направлений Целлюлоза, Лайнеры, Другие картоны (специальные виды картонов).
Если бы вы хотели писать и редактировать статьи на технические темы, свяжитесь с Ириной Летягиной.
Вы можете написать Кириллу, какие темы в области тиссью вам интересны, мы о них напишем.
Связаться с Кириллом можно по адресу 84991599935k@gmail.com и телеграмму.
Также мы ищем редакторов направлений Целлюлоза, Лайнеры, Другие картоны (специальные виды картонов).
Если бы вы хотели писать и редактировать статьи на технические темы, свяжитесь с Ириной Летягиной.
Источник:
Tissue story
