Картонное производство

Картонное производствоКАРТОННОЕ ПРОИЗВОДСТВО можно подразделить на следующие основные операции: 1) подготовка массы для формования картонного листа, 2) формование (отливка) картонного листа, 3) сушка, 4) отделка, сортировка и упаковка.

1. Подготовка массы. В производстве картона пользуются теми же полуфабрикатами, что и в бумажном производстве. Обработка и подготовка их для получения массы, годной к отливке на картоноделательных машинах, по существу мало отличаются от подготовки волокна для формования бумажного листа и производятся на таких же аппаратах: бегунах, ролах, мельницах Жордана и пр.; методы обработки изменяются в зависимости от назначения композиции и картона. Особенностью, отличающей картонное производство от бумажного, является необходимость, наряду с обеспечением некоторой прочности вдоль листа, достигнуть также достаточной связи между волокнами в поперечном направлении, чтобы картон не расслаивался.

2. Формование картонного листа. В зависимости от типа картоноделательных машин следует различать: а) ординарный картон, вырабатываемый на машинах с плоской сеткой (столовых машинах); б) обыкновенный прессованный (навивной) картон, изготовляемый на папочных машинах с сеточным цилиндром; в) многослойный машинный картон, изготовляемый на многоцилиндровых картоноделательных машинах; г) клееный картон (двойной, тройной и т. д.). Ручная вычерпка картона применяется крайне редко и только для выработки самых высоких сортов картона (рисовального, чертежного).

Столовые машины с плоской сеткой применяются для выработки картона тонких сортов (например, ролевого прессшпана), картона из очень жирной, т. е. плохо отдающей воду, массы и, наоборот, картона из очень тощей массы, который при выработке из многих слоев склонен расслаиваться. Столовые машины с плоской сеткой применяют главным образом для выработки соломенного картона и кровельного картона. По своей конструкции они весьма мало отличаются от столовых бумагоделательных машин. Они снабжены второй сеткой и предварительным прессом, расположенным перед гауч-прессом. Сеточная часть такой машины, предназначенной для выработки соломенного картона, изображена на фиг. 1.

Столовые машины с плоской сеткой применяются для выработки картона тонких сортов 

Соломенная масса из напускного ящика А поступает на фартук С и отсюда на сетку Е. В конце сосунов G картонное полотно движется между двумя сетками - нижней Е и верхней Н, где отжимается несколькими парами предварительных прессов J, оттуда поступает на гауч-пресс К и далее на прессовую и сушильную части машины. Современные машины описанного типа имеют ширину до 3 м, нижнюю сетку длиной от 0 до 24 м и верхнюю от 9 до 10 м. Рабочие скорости столовых картонных машин, для случая выработки соломенного и толевого картона, приведены в следующей таблице.

Рабочие скорости столовых картонных машин, для случая выработки соломенного и толевого картона

Плотность нормально не превосходит 600—750 г/м2, достигая 1000—1200 г/м2.

Одноцилиндровые (папочные) машины для выработки картона подобны папочным машинам, применяемым в древесно-массном производстве. На фиг. 2 изображена схема устройства такой машины.

Одноцилиндровая (папочная) машина для выработки картона

Масса, поступающая по трубе А, наполняет чан D, в котором вращается покрытый мелкой сеткой барабан S, погруженный в массу, примерно, на 2/3 своей поверхности; вода фильтруется через сетку, покрывающую цилиндрическую поверхность барабана, и удаляется с его торцов, причем волокна массы отлагаются на сетке. Слой волокон, попадая на поверхность бесконечного сукна В, прижимаемого гауч-валом G, пристает к сукну и подводится последним к валам Р (пресс) и F (форматный вал), где навивается на форматный вал в несколько слоев, спрессовывающихся в один лист. Рабочий снимает с вала лист влажного картона, проводя (по достижении требуемой толщины листа) ножом по имеющемуся на поверхности вала желобку (идущему параллельно оси вала). Таких желобков на форматном валу бывает иногда два; часть окружности вала между двумя желобками (с учетом на усадку картона при сушке) должна соответствовать длине или ширине картонного листа. Длина сеточного барабана, т. е. рабочая ширина машины, равняется длине картонного листа, а иногда - двойной длине или двойной ширине листа. Если машина двулистная, т. е. по ширине машины формуются одновременно два листа картона, то по окружности форматного вала нашиваются три полоски клеенки или резинового тонкого полотна. Волокно оседает на сетке форматного вала только в незащищенных местах; т. о., полоска, нашитая посередине форматного вала, заставляет волокно ложиться двумя параллельными лентами, а боковые полоски определяют ширину каждой ленты, т. е. ширину или длину листа картона. Плотность каждого слоя массы при выработке навивного картона нормально составляет 50—70 г/м2 (максимально 170—200 г/м2), а общая плотность картонного листа - 400—1200 г/м2 (20 и более слоев). Скорость вращения сеточного цилиндра - 10—30 м/мин; производительность - 350—400 кг с 1 м2 сеточного цилиндра в 24 часа (Мюллер). На описанных машинах вырабатывается древесный (белый и бурый), серый, асбестовый и другие сорта картона. Влажность листа, снятого с машины, 65—70%; перед поступлением на сушку картон обезвоживается дополнительно на гидравлических прессах до 45—50% содержания сухого вещества. Сырые листы картона закладываются в пресс не сплошной стопой, но перекладываются железными листами (большего формата, чем листы картона, и около 1,5 мм толщиной) на расстоянии около 50—80 мм один от другого, так что вся масса запрессованного картона является разделенной по высоте на небольшие отдельные стопки. При этом выжимаемая прессом вода стекает из каждой стопки по железным листам отдельно и не размывает края нижних листов картона. Кроме того, вся масса удаляемой воды разделяется железными листами на части, и возможность разрыва картона потоками воды, устремляющимися от середины массы к краям, значительно ослабляется.

Многоцилиндровые картоноделательные машины для выработки картона тонких развесов в последнее время вытесняют папочные машины. В то время как производительность обычных папочных машин 2—2,5 т в сутки, современные многоцилиндровые машины дают выработку до 40—50 т и более. На фиг. За даны схематически боковой вид и план пятицилиндровой круглосеточной машины.

Боковой вид и план пятицилиндровой круглосеточной картоноделательной машины

Картонная масса поступает в ящики R1, ..., R5, где разбавляется оборотной водой из сеточных цилиндров М1,..., М5, перекачиваемой насосами W1,…,W5. Масса и оборотные воды из каждого цилиндра имеют обособленные пути, что позволяет получать картон из нескольких слоев разнородного материала. Из ящиков R1,..., R5 масса проходит через узлоловители S1, ..., S5 и через напорные ящики Н1, ..., Н5 поступает в чаны 1, ...,5 с сеточными цилиндрами М1, ..., М5, при концентрации в 0,5—1% абсолютно сухого волокна. Образовавшийся на сеточных поверхностях цилиндров М1, ..., М5 волокнистый слой соприкасается с нижней поверхностью бесконечного сукна F (фиг. 3b), прижимаемого к сеточным цилиндрам гауч-валами С1, ..., С5.

Многоцилиндровая картоноделательная машина для выработки картона

Сукно F последовательно снимает массу слой за слоем с сеточных цилиндров, причем, пройдя цилиндр М1, оно несет один слой, пройдя следующий цилиндр, - два слоя, и т. д., пока после пятого цилиндра (М5) на нижней поверхности сукна не образуется число слоев массы, равное числу цилиндров (в данном случае пяти). Пройдя цилиндр М5, сукно F огибает опорный валик Т (картон теперь оказывается уже на верхней поверхности сукна F) и встречает верхнее сукно Е.

С этого момента влажное картонное полотно, находясь между двумя сукнами, движется с ними, проходя через последовательный ряд отжимочных приспособлений: валик 6, несколько пар отжимных, покрытых резиной валов 7 и предварительные прессы 8 (на фиг. показано 6 таких прессов). Последовательно сила отжима все увеличивается - с таким расчетом, чтобы влажное картонное полотно не было деформировано, разорвано или размыто устремляющимися наружу потоками выжимаемой воды. Пройдя предварительно прессы 8, полотно картона поступает на гауч-пресс X, по устройству схожий с соответствующей частью бумагоделательных машин, и далее следует на прессовую часть и сушильную машину. Нижнее мокрое сукно F, пройдя вместе с полотном картона гауч-пресс X, отходит книзу и возвращается снова к сеточному цилиндру М1. Для натяжения сукна служат два ручных натяжных валика 9 и 10. Очистка сукна от прилипших и вошедших в его поры волокон, части наполнителей и прочих загрязнений производится при помощи била 11, спрыска 12 и сосуна 13, отсасывающего воду и приводящего сукно в состояние, способное снова снимать слой массы с цилиндров. Верхнее сукно Е, огибая верхний вал последнего пресса 8, поднимается кверху, проходит через правильный валик 14 и очистной валик 15, к гладкой медной поверхности которого прилипают частицы массы и других загрязнений, счищаемые с поверхности валика шабером D; далее верхнее сукно проходит два натяжных валика, два очистных валика, подобных валику 15, и, обогнув ведущий валик 16, опускается вниз и очищается при помощи била 17, спрыска 18 и сосуна 19. В некоторых машинах верхнее сукно проходит вместе с полотном картона и нижним сукном гауч-пресс. В других круглосеточных картонных машинах верхнее сукно вовсе отсутствует, и картонное полотно поддерживается только нижним сукном. Описанные картоноделательные машины применяют для выработки древесного картона белого, желтого, макулатурного и других сортов, но имеется возможность вырабатывать и многослойный картон из разнородного материала. В этом случае первый и последний (покровные) слои, плотностью в 60—80 г/м2, приготовляются из более ценного материала, например, целлюлозы (иногда окрашенного), а средние слои - из дешевого материала, как, например, древесная масса или масса из бумажного брака. Плотность вырабатываемого картона обычно равна 400—750 г/м2, достигая в некоторых случаях 1200 г/м2. Производидельность современных машин - 50 тонн и более за 24 ч., а рабочая ширина – 3000 мм и выше. Число сеточных барабанов - до 8 штук (диаметром 1000—1250 мм), предварительных прессов - также до 8 шт., мокрых прессов - обычно 3. Влажность картонного полотна перед гауч-прессом - 70—72%, при поступлении на сушку - 60% (40% абсолютно сухого волокна). Скорость хода машины колеблется в зависимости от материала и плотности картона. При выработке картона из бумажного брака плотностью в 220 г/м2 скорость составляет около 80 м/мин, при выработке белого древесного картона плотностью около 500 г/м2 - 20 м/мин.

Клееный картон. Для тонкого клееного картона типа «бристольского» применяют клеильные машины, непосредственно соединенные с сушильной частью, состоящей из нескольких сушильных цилиндров (по типу сушильных частей бумагоделательных машин). Такие машины работают обычно со скоростью 4—12 м/мин в зависимости от плотности картона. Склеивающим материалом чаще всего служит клейстер, в который добавляют в качестве консервирующего средства борную кислоту, буру или карболовую кислоту. На фиг. 4 изображена машина для получения четырехслойного тонкого картона.

Машина для получения четырехслойного тонкого картона

Исходный материал, в виде рулонов бумаги, помещается на двух станинах А. Раствор клейстера помещается в четырех корытах В. Бумага с двух левых рулонов образует наружные слои клееного картона, она смазывается клеем при помощи валиков только с одной стороны. Бумага с двух правых рулонов образует внутренние слои картона и смазывается клеем с двух сторон. Избыток клея очищается раклями. Соединение четырех полотен бумаги производится прессом С, после которого картон непосредственно поступает на сушильную часть. Машины для получения толстого картона путем склеивания многих (до 10) листов не имеют сушильных цилиндров; сушка производится в виде листов, при помощи теплого воздуха.

3. Сушка картона. При выработке картона на столовых или многоцилиндровых круглосеточных машинах картон поступает в сушку с мокрых прессов непрерывным полотном с содержанием абсолютно сухого вещества около 35—40%. В этом случае сушка картона производится на многоцилиндровых сушильных агрегатах, составляющих с т. н. мокрыми частями картоноделательных машин одно целое и по конструкции аналогичных сушильным частям бумагоделательных машин, отличаясь от них только тем, что вместо сукна прижим картонного полотна производится рычажными валиками. Диаметры сушильных цилиндров - от 1,25 до 2,0 м, причем на машинах, вырабатывающих толстый и малогибкий (например, соломенный) картон, цилиндры должны иметь больший диаметр. Цилиндры обычно располагаются в два или три ряда, но для экономии места в последнее время применяют конструкции машин с 4—6 рядами цилиндров. Так, на фиг. 5 показаны 40 сушильных цилиндров, расположенных в 4 вертикальных группах.

Сушка картона

Производительность сушильной части, в зависимости от сорта и плотности картона, составляет от 5 до 7,5 кг картона в час на 1 м2 поверхности сушильных цилиндров, охватываемой картоном; при этом с увеличением плотности картона производительность сушки увеличивается, что видно из сопоставления следующих цифр (по Ф. Мюллеру):

Производительность сушки картона

Термический КПД такой сушилки составляет 0,83—0,84, а расход пара на сушку 1 тонны картона - около 2—2,2 тонн. Картон, получаемый на папочных машинах, поступает на сушку, после прессования, на гидравлических прессах, в виде листов с влажностью 40—50%.

Для сушки листового картона применяются следующие устройства. 1) Воздушная сушка в сараях: картон подвешивается в несколько ярусов; по Хойеру, на 50кг картона требуется 1 м2 площади. 2) Отдельные большие обогреваемые паром сушильные цилиндры (диаметром 1,8—2,5 м) с сукном или сеткой (фиг. 6).

Обогреваемые паром сушильные цилиндры для сушки листового картона

На таких цилиндрах легко досушивается тонкий картон, поступающий непосредственно с гидравлических прессов; толстый же картон должен быть предварительно подсушен (например, воздушной сушкой) до содержания около 70% сухого вещества. 3) Камерные сушилки периодического действия с подводом теплого воздуха; сушка производится в течение 2,5 часа при постепенном повышении температуры с 20—35°С до 70°С. 4) Камерные сушилки постоянного действия (системы Шильде и др.) представляют собою длинные камеры (каналы), внутри которых движется транспортирующая цепь. Цепь имеет зажимы, на которых подвешиваются листы картона. Сушилки устраиваются с одним или двумя параллельными каналами или в два и более этажей. Подвод теплого воздуха, нагреваемого калориферами, производится при помощи вентиляторов. При подаче воздуха осуществляется принцип противотока, так что максимальная температура в 80°С действует только на почти высушенный картон. В новейших сушилках каналы разбиваются на секции с самостоятельной циркуляцией воздуха, что позволяет точно регулировать температуру в различных частях сушилки. После сушки картон охлаждается и увлажняется в самой сушилке (фиг. 7, где А - место входа сырого картона, В - калориферы, С - вентиляторы, N - выход сухого картона, S - место входа охлаждающего воздуха, М - сушильная зона, L - охладительная зона, К - увлажнительная зона).

После сушки картон охлаждается и увлажняется в самой сушилке

Такие сушилки строят производительностью от 1,5 до 15 тонн в сутки, при длине от 14 до 50 м и ширине от 2 до 5 м. Термический КПД такой сушилки составляет 0,72—0,75, а расход пара (4 atm) - от 1,5 до 1,8 тонн на 1 тонну картона с влажностью 45—50%. В некоторых системах камерных сушилок транспортирующая цепь заменена движущейся лентой, на которую картон кладется, а не подвешивается.

4. Отделка картона. Картон, вырабатываемый на столовых и круглосеточных машинах, пройдя сушку, непосредственно поступает на глезер для придания лоска. Далее картонное полотно поступает на продольную резку и, в случае выработки ролевого картона, передается на накат, а в случае выработки листового картона поступает на поперечную резку, установленную в конце машины. Т. о., со столовых и круглосеточных машин картон обычно получается в вполне законченном виде, в форме рулонов или листов, и с машин поступает в упаковку. Листовой картон, вырабатываемый на папочных машинах, лощится на отдельных глезерах (или сатинерах), состоящих обычно из двух массивных или полых (для обогрева паром) чугунных валов. Для лощения обычных сортов картона давление на глезерах составляет от 10 до 12 тонн; для более высоких сортов картона применяются более сильные глезеры, с давлением до 100—150 тонн. Сорта картона, требующие высокого глянца (например, прессовой картон), лощатся при помощи отполированных агатовых камней. Станок для агатового лощения состоит из стола, на котором помещается обрабатываемый лист картона, и механизма, приводящего державку с агатом в возвратно-поступательное движение со скоростью около 1 м/мин. Движущаяся по картону полированная агатовая пластина (шириною 80—100 мм) придает листу очень высокий глянец. Когда одна полоса вдоль картона достигла надлежащего лоска, лист передвигают, чтобы отглезировать соседнюю полосу; так поступают до тех пор, пока весь лист не получит одинаково ровного высокого глянца. Работа эта кропотливая и требует большого количества рабочей силы; производительность станков мала.

Источник: Мартенс. Техническая энциклопедия. Том 9 - 1929 г.