Инфузия пара — новаторский подход

Презентация компании MarquipWardUnited (BW Papersystems) на семинаре «Американцы в Москве — 2» для технологов и начальников гофропроизводств, Москва, 15—16 июня 2016 года.

BW Papersystems – ведущий мировой поставщик технологий по изготовлению и упаковке листового материала, выпуску канцелярской продукции, паспортов, гофрокартона, упаковке и транспортировке. BW Papersystems объединяет пять самых сильных марок бумажной и бумагообрабатывающей промышленности: Will-Pemco, Bielomatik, MarquipWardUnited, SHM, Wrapmatic и Kugler-Womako.

IMG_2143
Олег Чернов, BW Papersystems

Олег Чернов, инженер BW Papersystems:

— Что бы мы хотели сегодня предложить вашему вниманию? Это так называемая технология инфьюжн. Технология инфьюжн подразумевает подготовку бумажного полотна к процессу склейки, которая улучшает качество производимого гофрокартона и повышает производительность самой линии, гофроагрегата.

Углубимся в тему проводимости. Касательно теплопроводимости. Если мы возьмем обыкновенную нагревательную плиту или какой-то другой нагреватель на гофроагрегате, для того, чтобы качественно подогреть бумагу, картон или гофрокартон, нам надо хорошо придавить ее к нагревательному элементу. Если, скажем так, есть какая-то прослойка воздуха, то его теплопроводимость, сами знаете, очень низкая, прогрев всей бумаги будет неравномерным. Потому что воздух — плохой проводник тепла.  Для того, чтобы прогревать равномерно, нам надо приложить материал к плите с каким-то усилием, чтобы он четко прогрелся.

0003

Плюс, есть еще одна небольшая проблема — если мы сильно прижмем, но будет большая температура нагревательного элемента, мы резко и сильно понизим влажность гофрокартона. Что приведет потом либо к растрескиванию высечки, либо к пересушиванию и у нас будет коробление.

Помимо нагревательного элемента, который представляет собой плиту. Возьмем плиту 2,5 метра, в этой плите насквозь просверлены отверствия на всю длину плиты. Так называемое пушечное сверление. Затем эти отверствия замыкаются между собой, получается в виде змеевика. Это и есть наша новая плита, в которой происходит нагрев любого материала.

Под давлением пара, который идет из котельной, теплообмен идет очень интенсивный. Кроме того что мы эту плиту нагреваем, у нас есть еще отдельный вход в ней, отверствия, через которые в бумагу происходит подача прогретого пара. У нас есть два входа. Один — для того, чтобы нагреть сам нагревательный элемент, саму плиту, и второй вход для того, чтобы подать к бумаге через отверствие прогретый пар.

Для чего мы это сделали? Во-первых. Представте себе утюг. Если мы гладим штаны сухим старым утюгом и гладим утюгом, в который уже подведен пар, что лучше разглаживает, что интенсивнее, что быстрее? Конечно, утюг, через который проходит пар, разглаживает одежду гораздо быстрее. И нагревает  гораздо быстрее.

0004

Здесь примерно такой же подход. То есть через пар и через нагревательные элементы мы доводим материал до нужной температуры, но, вместе с тем, через отверствие у нас проходит прогретый пар, который впоследствии конденсирует внутри бумаги. То есть мы нагреваем бумагу, но не перегреваем ее. А это самое главное. Вот здесь представлена диаграмма, сравнение нагрева с использованием инфузии пара или без. Это реальные тесты, которые были проведены. Возьмем диаграмму зависимости температуры от времени. И бумага 110 граммов с использованием инфьюжн и без инфьюжн. Штрих-пунктирная — это линия с использованием инфьюжн, сплошная линия — это без использования инфьюжн, просто как обыкновенный подогреватель.

Если мы берембумагу 180 граммов, чтобы ее нагреть до температуры 95 градусов, без инфьюжн нам уже потребуется полторы секунды. С инфьюжн нам потребуется 0,9 секунды. Что нам это дает? Нам это дает увеличение скорости работы гофроагрегата.

 

0005

А если перейти еще на бумагу более высокого граммажа, то у вас получится следующее. Возьмем бумагу 300 граммов, чтобы ее нагреть до 95 градусов, нам потребуется 1,4 секунды.

0006 Это схема плиты. У нас также есть изогнутые плиты. Что она из себя представляет? Вот отверствия, которые просверлены на всю длину гофроагрегата, плюс еще отверствия, через которые проходит прогретый пар. Это схема плиты инфьюжн. То есть нагревательный элемент  (каналы), через который проходит пар с котельной, который нагревает саму плиту, и отдельный вход для подачи инфузионного пара. Тепловое изображение.

0007

Что нам нужно, чтобы получить более качественную бумагу на входе в гофропресс? Наверное, нагрев. Если неравномерно нагреешь, то, соответственно, где-то будет перегрето, где-то будет недогрето, где-то будет неравномерная влажность.

0008

Вот тепловое изображение традиционное без использования инфьюжн. И нагрев с использованием инфьюжн. Как видите, перепад при использовании инфьюжн очень маленький. По ширине бумаги идет более равномерный нагрев.

Где мы можем применять эту технологию?  Первое, это на верху клеевой машины. Здесь мы подогреваем гофрированный слой, который будет участвовать в процессе склейки. За счет нагрева и внедрения прогретого пара в бумаге открываются поры. Поры, которые будут принимать в себя клей, в которые будет происходит адгезия клея. Здесь мы доводим до определенной температуры, которая нам необходима, плюс даем прогретый пар. После этого на вершину гофры наносится клей. Она идет в клеевую станцию.  Полтора метра до входа в клеевой аппарат ставим. Главное — нагреть и раскрыть поры в материале. Это все идет вкупе с подогревателем, чтобы довести толстый материал до нужной кондиции.

Нагреть и раскрыть поры в материале

По такой же системе, по такой же технологии инфьюжн делаются и барабаны. Из-за того что очень мало места между клейными аппаратами, куда вставляется вал, подогревается не гофрированный слой, а плоский. Тут уже плоский слой участвует в процессе склейки. Мы обрабатываем паром ту часть  материала, бумаги, которая непосредственно участвует в процессе склейки. Это самое важное. Не надо греть ту часть, которая не участвует в процессе склейки. Просто надо довести до оптимальной температуры и все. Здесь можем подогревать и внутренюю часть, и внешнюю.

Небольшое описание применения технологии инфьюжн. Я вкратце расскажу. Где сейчас в России и Европе применяют данную технологию инфьюжн?  Первое — при подготовке лайнера при входе в гофропресс. Второе — это подготовка двухслойки на верху клеевой машины перед процессом склейки. Плита на входе в гофропресс со стороны бумаги для гофрирования. Сейчас есть инсталляции в России. Это апгрейд гофропресса, установка плиты со стороны лайнера, установка плиты со стороны бумаги для гофрирования для улучшения процесса гофрирования и улучшения качества склейки, и установка на верх клеевой машины. Плюс еще установка в сушильном столе, это старая технология, которую мы применяем, наверное, уже в течение двадцати лет.

0009

Первые три-четыре плиты мы ставим, чтобы улучшить качество склейки и уменьшить коэффициент трения, потому что между плитой и бумагой за счет пара создается, скажем, такая воздушная пленка. Уменьшаем коэффициент трения и улучшаем качество склейки. На одном из предприятий в России мы сделали апгрейд знаменитой марки производимых гофроагрегатов. Установили плиту перед основным подогревателем на входе в гофропресс.

Что особенного вот в этой плите? Это плита трехсекционная. Плита форматом 2,5. У кого агрегат два 800, то два 800. Мы плиту 2,5 делим на три части. Одна часть со стороны привода, центральная часть и со стороны оператора.

Во все эти три части мы можем отдельно подавать пар, изменять интенсивность. Для чего это сделано? По нашему опыту и анализам, которые мы проводили по российскому сырью, разброс влажности по ширине рулона доходит до 15%. Повлиять производители гофрокартона на поставщиков сырья,  наверное, не могут. Да и поставщики сырья не смогут рекомендации исполнить, потому что парк бумагоделательных машин сильно изношен. Мы имеем то, что имеем, и должны на этом работать.

Смысл этой технологии в следующем.  В связи с тем, что мы можем либо подавать пар, либо изменять интенсивность, мы нивелируем разброс влажности по ширине рулона. Почему? Чем меньше разброс влажности по ширине рулона, тем более стабильно идет лайнер на входе в гофропресс. Соответственно, мы минимизируем коробление. Я не хочу сказать, что вот этой плитой при перепаде от трех до 15% мы везде сделаем семь или восемь, нет, но 6—8—9 у нас после выхода с этой плиты будет. В зависимости от внедрения пара, в зависимости от количества этого пара, мы нивелируем эту влажность и она становится более-менее равномерной по ширине рулона. Это то, что касаемо со стороны лайнера.

0010

Здесь у нас некачественное сырье, мы должны попытаться сделать более-менее качественное. С обратной стороны гофропресса мы установили плиту для подготовки бумаги для гофрирования. Вот здесь, как говорится, зарыта собака. Во-первых, для того чтобы получить хороший гофрокартон, нам надо хорошо произвести процесс гофрирования. За счет того, что мы по всей ширине внедряем пар и прогреваем бумагу, у нас происходит раскрытие пор и хорошее формирование гофры. От 110 г и кончая 300. Откуда у нас идет хорошая склейка с гофропресса? Лайнер мы выровняли по ширине и влажности рулона, здесь мы подготовили бумагу для гофрирования для приема клея. Это то, что касаемо гофропресса.

Здесь мы производим подготовку бумаги для гофрирования для процесса склейки. До этого здесь была штатная система пропарки, так называемая паровая баня. Где пар под своим весом парит, в лучшем случае, — конденсирует на поверхности бумаги. А если возьмем бумагу 150 и выше, и скорость 150, ближе к 200, то толку от этой пропарки практически никакого. Время контакта минимальное. По сути дела предыдущей пропаркою мы только обрабатывали бумагу в температурном режиме подогревателя. И все. Процесс как таковой, который был заложен в конструктиве, пропаркой не выполнялся.

0011

Здесь за счет принудительного внедрения пар выходит под давлением 0,3 бара. То есть если поднести руку на десять сантиметров, ничего не почувствуете. А ближе уже почувствуете прогретый пар, который проникает в структуру бумаги.

Это следующая установка. Верх клеевой машины. Здесь уже двухслойка, которая идет у нас с этого гофропресса, мы обрабатываем внутренний слой, который впоследствии будет контактировать с плоским слоем. Нам необходимо обработать те места, в которые будет входить клей. Этого еще один из примеров того, что установлено в России. Вид сверху.

Что мы в итоге получаем? Улучшение качества гофрокартона. Если мы выровняли влажность, не всю, но выровняли, мы уже сократили процент отхода, у нас будет гораздо более ровный гофрокартон, который легче перерабатывать на линии. Улучшение процесса гофрирования на входе в гофропресс со стороны бумаги для гофрирования. Бумага уже более податливая, она уже распаренная, в зависимости от граммажа она гораздо легче гофрируется.

Как я сказал, возможность регулировки коробления в зависимости от влажности по ширине рулона, исключение перегрева бумаги, потому что, помимо того, что мы нагреваем, мы еще греем паром, соответственно, если у нас не перегрет гофрированный слой, у нас нет растрескивания при ротационной высечке или на слотере, плюс, увеличение производительности гофроагрегата, так как клей быстрее проходит и внедряется в структуру бумаги, мы можем повысить скорость гофроагрегата. В среднем, в зависимости от той скорости, на которой вы работали и работаете сейчас, это от 15 до 40%. По нашим данным.

Все, конечно, в зависимости от того, что имеете сейчас. Есть примеры. В одной из компаний в центральной России установка плиты на верху клеевой машины дала прирост со 140 до 170 метров в минуту, и это не предел, они еще работают. Без изменений каких-либо параметров — клея, зазоров. Работая перед этим на клеевом зазоре между клеевым валом и шаферным валом 0,34, сейчас порядка 0,24.

Помимо того, что клей лучше входит в структуру бумаги, его не надо так много давать, плюс, каким инструментом оператор выравнивает коробление? Основной — это клей. Если бригадир хороший, то в 80% это клей. Соответственно, меньше клея, более стабильный картон, меньше коробления. Расстояние между отверстиями, в которые подается пар, 10 сантиметров.

0012

0013

0014

0015

1

0017

0018

0019