Что нужно знать технологу при выборе гофровалов

Технологический семинар компании Siegwerk (Москва)

Сергей Ярков
инженер отдела технического сервиса
ООО “Юнитсервис” (Tiruña)

— Зачастую заказчики сталкиваются с вопросами: «Какие валы заказать?», «Кто будет поставщиком?», «Какой профиль даст больше преимуществ?» и т.д. и т.п.

Компания Tiruña S.L. и ее представитель в СНГ ООО «Юнитсервис» предлагают рассмотреть основные направления, на которые заказчики должны обращать внимание.

Выбор профиля

Такой вопрос практически никогда не стоит. Есть «С», «В» и «Е». Какой нужен профиль, уже определилось давно.

НО! Предлагаем рассмотреть новый профиль Т!

— Компания Tiruña S.L. разработала новый профиль гофрокартона, отличающийся от стандартных профилей гофры С, В и Е. Профиль Т имеет шаг гофры 4,85 мм и находится между В и Е.

Этот профиль особенно привлекателен для производства RRP-упаковки (Retail Ready Packaging — упаковка для розничных сетей. — Ред.) и гофротары с высокохудожественной печатью.Преимущества профиля Т перед В следующие: экономия бумаги — около 6%, увеличение сопротивления плоскостного сжатия (FCT) — в среднем, на 25%, увеличение сопротивления торцевого сжатия (ЕСТ) — в среднем, на 10%, улучшение качества печати, возможность использовать бумагу меньшего граммажа, экономия при логистике и хранении на 16%.

В результате того, что резонансное колебание, которое возникает при работе гофропресса в ходе изготовления профиля Т, снижается, увеличивается срок службы гофровалов, есть больший диапазон рабочих скоростей, в чем тоже много плюсов.

Выбор параметров профиля «Шаг х Высота». Оптимизация профиля

Дальше мы выбираем шаг и высоту. Зачем нам их выбирать, если они у нас уже давно есть, мы их используем 20 лет и нас все устраивает?

Tiruña делает для своих заказчиков таблицы и дает свои варианты для сравнения. Столбец с текущим профилем клиента «Шаг х Высота», коэффициент гофрирования и основные механические характеристики — те, которыми мы зачастую измеряем гофрокартон.

Tiruña предлагает вариант №1, где мы получили небольшой перерасход бумаги — на 1%, но при этом получаем сопротивление сжатия ящика на 2% больше. Хорошо это или плохо, должен посчитать ваш технолог.

Или мы снижаем сопротивление сжатия ящика на 2,5% (вариант №2), при этом еще снижаем на 2,5% расход бумаги, что тоже может оказаться выгодно.

Пример первый. Стандартная популярная марка гофрокартона Т-23, используем бумагу 125 и получаем торцевое сжатие 4 кН/м, при этом расход бумаги получился такой-то. Мы можем взять первый вариант, предложенный компанией Tiruña или другим поставщиком. Обращаю внимание, что поставщик должен вам давать таблицы.

Используя бумагу 112, мы при текущем значении шага и высоты имеем недостаточное значение торцевого сжатия — 3,83 кН/м. Мы свой показатель торцевого сжатия увеличили в пределах ГОСТа. Соответственно, используем меньший граммаж бумаги, при этом экономия на 1 млн кв. м — порядка 7000 евро. Это при условии, что мы считали максимальную цену картона на рынке.

Или пример №2. Используем ту же самую бумагу 125, у нас торцевое сжатие 4,0 кН/м. При ГОСТе 3,8 нам не нужен такой большой запас. Можем взять гофровалы с меньшим коэффициентом гофрирования, при этом уменьшаем расход бумаги и получаем показатель торцевого сжатия 3,92 кН/м. Здесь также у нас появляется экономия бумаги за счет уменьшения коэффициента гофрирования.

На это хотел бы обратить ваше внимание при выборе профиля. Сейчас у каждого производителя гофрокартона свои поставщики сырья. Хотя территориально они расположены близко, мы не встретим ни одного производителя гофрокартона, у которого есть два полностью одинаковых списка поставщиков бумаги и картона. У всех они отличаются и по количеству, и по качеству, и по номенклатуре.

Когда были советские ГОСТы, мы знали, что берем гостовскую бумагу 112, она получена на тех гофровалах, которые у нас выпускались — Днепропетровском или Петрозаводском, и все равно получали гостированный гофрокартон. Сейчас, к сожалению, этого у нас нет. И в связи с этим оптимального профиля для всех предприятий просто не существует. Но для какого-то конкретного предприятия его можно найти.

Покрытие зубьев: хром vs карбид вольфрама

Третий момент, на что хотелось бы обратить внимание при выборе гофровалов. Какое используют покрытие — хром или карбид вольфрама? Чем отличается хром от карбида вольфрама?

Первое, это форма зуба. У зуба с хромовым покрытием мы имеем u-образный профиль с большим радиусом при вершине. У зуба с карбидным покрытием мы имеем v-образный профиль, то есть, радиус при вершине меньший.

Это связано с принципом нанесения покрытия, потому что хром наносится гальваническим способом: если зуб будет острый, то весь хром будет сконцентрирован на вершине зуба.

А карбид вольфрама наносится плазменным способом: при вращении гофровала плазменная пушка постоянно меняет свое положение — строго перпендикулярно к вершине зуба и строго перпендикулярно к поверхности зуба, то есть при нанесении покрытия луч меняет положение трижды.

Основные характеристики покрытий зубьев, которые мы используем — твердость покрытия и шероховатость — то, что нам очень важно при использовании гофровалов. Твердость покрытия карбида вольфрама большая, чем хрома, соответственно, и ресурс покрытых вольфрамом зубьев процентов на 30 выше. Сейчас все производители гофровалов добились шероховатости менше 0,3 Ra.

Используя картинку, попытаюсь показать, что происходит с зубом при том или ином покрытии. Коричневая горизонтальная линия 3,58 — это поверхность нового зуба.

Зеленая горизонтальная линия — высота металлического зуба под карбид вольфрамовым покрытием, то есть, 3,53 мм — это место, где начинается карбид вольфрама. Зеленая пунктирная линия — это линия жизни валов с карбид вольфрамовым покрытием. Синяя сплошная и пунктирная линии соответствуют хромовому покрытию.

Как мы знаем, в процессе эксплуатации гофровалов любое покрытие стирается, но интенсивность износа карбид вольфрамового покрытия меньше.

Также обращаю Ваше внимание, что толщина слоя карбида вольфрама 50 мкм, а хромового покрытия – 100 мкм. Т.е. высота зуба с покрытием карбидом вольфрама имеет большее значение, чем у хрома. А высота существенно влияет на механические характеристики гофрокартона.

Карбид вольфрама побеждает хром по характеристикам гофрокартона и сроку службы при разнице в стоимости гофровалов примерно 10%

Срок службы гофровалов с хромовым покрытием на 30% меньше (примерно). Возьмем точку, где хром уже доходит до поверхности, где начинался бы металл с карбидным вольфрамовым покрытием. При этом карбид вольфрама еще живой и имеет достаточно высокое значение.

Если линию жизни хромового покрытия продолжать дальше, то рано или поздно гофровал умрет и, возможно, где-то нам с вами в этом графике придется применять бумагу с большими механическими свойствами (увеличение граммажа или использование Б0 вместо Б2, к примеру), чтобы производить гофрокартон с нужной механикой.

На этой картинке пытался показать, что карбид вольфрама — то покрытие, которое нужно использовать на своих гофровалах.

Это “турнирная таблица” — здесь победил карбид вольфрама по характеристикам, расходу бумаги за счет сохранения высоты зубьев долгое время, сроку службы.

Стоимость гофровалов с карбид вольфрамовым покрытием примерно на 10% выше, но поскольку они служат на 30% дольше, разница в цене перекрывается 30% запаса срока службы.

В то же время, переработка гофрокартона хромом легче за счет пружинистости, плоскостного сопротивления при прохождении через печатные секции, поэтому я сделал на один плюсик меньше, чтобы обратить ваше внимание.

Движемся дальше.

Пароконденсатная система

Что имеется в виду? Это принцип подачи пара и отвод конденсата в гофровалах.

Существует четыре основных типа системы.

  1. Периферийный нагрев в обоих валах, что делается практически во всех валах последних лет.
  2. Периферийный нагрев в одном гофровале и сифонная трубка — это переходной способ для тех, кто хочет из сифона перейти к периферии так, чтобы не было очень накладно. Но за свою практику я ни разу не встречал этого способа.
  3. Сифонная трубка в обоих валах. Классика, которая к нам пришла из прошлого века.
  4. Система динамической сушки (DDS) в обоих валах.

Теперь пройдемся по каждой системе отдельно.

Преимущества периферийного нагрева: нет ограничений по скорости при использовании тяжелой бумаги, требуется меньшее давление пара. Стабильность размеров, снижение вибрации на гофропрессе, нет необходимости регулировать сифонную трубку, равномерная температура по всей поверхности, хорошая циркуляция пара исключает его накопление, не возникает деформации вала.

Самое важное — отсутствие эффекта «банана», который получается при нагреве валов с сифонами. Нет скопления конденсата на «днище» вала, и он прогревается более равномерно, что важно и для срока износа гофровалов, и для скорости прогрева.

Единственный недостаток — при работе на низких граммажах можно сжечь бумагу. Поэтому многие производители гофрокартона, имея граммажи 90 г и ниже (70/80/90 г), ставят регуляторы подачи пара на гофропресса.

Пар входит, проходит до привода, по периферии возвращается назад, выходя в виде условно немного остывшего пара. Этот же пар поступает в нижний гофровал, проходя тот же самый путь, и выходит через паровую головку вниз через конденсатоотводчик.

Периферийный нагрев и сифонная трубка

В принципе, система имеет схожие характеристики, только в нижнем гофровале стоит сифонная трубка.

Преимущества: стабильность размеров обоих валов, требуется меньшее давление пара, нет ограничений при работе с тяжелой бумагой, снижение вибрации на гофропрессе, отличная передача тепла на верхнем вале, минимальный зазор между сифонной трубкой и внутренней камерой.

Недостатки: необходимо иметь различные типы пароконденсатных головок, нужно производить регулировку зазора между трубкой и «днищем» нижнего гофровала, возможно образование эффекта «банана» в нижнем гофровале.

Сифонная трубка в обоих валах

Преимущества: валы работают традиционным способом.

Недостатки: необходимо производить регулировку зазора между трубкой и «днищем» гофровалов, возможно образование эффекта «банана», преждевременный износ валов.

Самый главный недостаток — трудно выставить зазор между сифонной трубкой и «днищем» гофровалов. Те 2-4 мм, которые мы должны обеспечить, не всегда получается установить, потому что мы не видим, что внутри происходит. Если зазор будет меньше 2 мм, у нас вал будет захлебываться, если более 4 мм — будет покрываться конденсатом, который не уходит, а будет иметь большую толщину.

DDS-система

Преимущества: не требуется сифонная трубка, улучшенная передача тепла, более тонкая конденсатная пленка, не возникает изгиба валов при остановке гофропресса, снижение отбраковки бумаги при запусках, периодические регулировки не требуются, валы работают традиционным способом.

Недостатки: рабочая скорость гофропресса должна быть не менее 90 об/мин. Гофровал имеет небольшую внутреннюю коническую поверхность. В каналах есть клапаны, которые при скорости меньше 90 об/мин открывают каналы отвода конденсата внизу, а вверху перекрывают. Т.е. весь конденсат стремится пройти через нижнюю часть.

При увеличении скорости у нас возникает центробежная сила, клапаны разносятся по окружности, тем самым освобождая все каналы, и конденсат уже выходит сквозь каналы удаления конденсата.

Здесь первый плюс — не нужно менять конденсатную систему при переходе от сифона к динамической сушке. Второе, у нас отсутствует сам сифон, и прогрев вала происходит так же быстро, как при периферийном прогреве.

Эта система изобретена Tiruña. В России если и есть такие валы, то они были поставлены только в паре с гофроагрегатом в Европе. “Беушные”, имеется в виду. Я с таким гофроагрегатом с динамической сушкой столкнулся — он стоит в Украине в Нововолынске.

Техническая поддержка

Выбирая поставщиков гофровалов, технолог должен понимать, какая техническая поддержка будет предоставлена со стороны поставщика. Он должен знать, что у Tiruña на каждом этапе производства есть проверка качества изделия — от болванки до готового вала.

Tiruña проверяет вал на входе и на выходе.

На каждый гофровал делается отливка для того, чтобы сравнить фактический профиль, который произведен, с тем, который запланирован теоретически. То есть, сравнивается факт с теорией.

Происходит контроль оттиска гофровалов по всей ширине и окружности.

Любой комплект гофровалов обязательно должен пройти такой стенд, где по всей ширине и окружности гофровала делается оттиск копировальной бумаги, чтобы понимать, что он равномерный и качественный. Только после этого вал отправляется заказчику.

Любой поставщик должен давать в обязательном порядке чертежи и технические данные готовых гофровалов, они должны быть у каждого механика и технолога, чтобы не возникали вопросы, что же там стоит.

Tiruña имеет ряд сертификатов, европейских и азиатских, в том числе российских. Но у последних в этом году срок действия заканчивается, то есть, разрешение на использование валов под давлением.

Сервисная поддержка

Имея такие нехитрые приборы, можно провести замеры гофровалов, точнее, зубьев, понять, насколько зуб изношен, какова его дальнейшая судьба в гофропрессе.

Подведем итог. Чтобы иметь «мои» гофровалы, нужно выбрать профиль, его размеры, покрытие, пароконденсатную систему, обеспечить техподдержку и сервис. И вы будете знать, что пользуетесь теми гофровалами, которые действительно подходят для вашего гофропроизводства.

Гарантия на гофровалы зависит от того, какое сырье вы используете. Как мы работаем с нашими заказчиками? Мы берем образцы бумаги, отправляем на Tiruña, они говорят — да, на этой бумаге наши валы достигнут такого гарантийного срока. Гарантия — это не срок службы. Tiruña дает гарантии и без исследования бумаги, допуская, что используется самое некачественное «абразивное» сырье.

Срок изготовления валов — примерно 4 месяца, плюс срок поставки.

Реставрация гофровалов Tiruña занимается реставрацией гофровалов как своих, так и других производителей. На свои гофровалы Tiruña предоставляет 90% срока предыдущей гарантии. Их цена относительно новых составляет около 50%.

Очень много занимает транспортная составляющая, ведь возить железяку через всю страну довольно дорого. Кто рядом — возит на ремонт. Те, кто дальше, предпочитают покупать новый комплект.

Также мы занимаемся изготовлением и сборкой кассет. Сейчас в основном все идет в сборе — чтобы просто привезти и поставить.

Благодарю за внимание!

Записано gofro.expert