瓦楞輥是瓦楞紙板生產線和單面瓦楞機的關鍵功能性部件。對于任何檔次的瓦楞紙板生產線和單面瓦楞機來說,瓦楞輥總是最昂貴的易損部件之一。它的經濟性能和使用壽命一直是瓦楞紙箱行業關注的重要課題。
我國的瓦楞紙箱工業在世界上起步較晚、但發展迅速、變化巨大。我國擁有的瓦楞紙板生產線和單面瓦楞機的數量之大、增長速度之快,規格結構之多、技術水平高低之懸殊、質量檔次之雜,均已居世界第一。
我國每年制造和銷售中低檔次的瓦楞紙板生產線和單面瓦楞機的數量也已躍居世界之最。在我國,瓦楞紙板生產線和單面瓦楞機的速度從20米/分鐘~350米/分鐘,門幅從350毫米~2800毫米,加熱方法有用電、液化氣、導熱油到蒸汽加熱,加熱形式有內腔加熱和周邊加熱,導紙結構從導爪式、真空內吸附、真空外吸附到氣墊正壓式,運行控制從簡單機電到全自動計算機數字控制,技術性能從最簡陋的彈簧加壓到世界上最先進的(如BHS、Langston、Agnati、MITSUBISHI等世界級品牌)全電腦控制氣墊正壓式全自動設備等等,形成了目前我國的瓦楞紙箱工業裝備水平高、中、低各檔次共存的局面。
由此,撲面而來的是運行中的大大小小、各式各樣的不同瓦楞輥組成的瓦楞輥大家族。而我國的瓦楞紙箱工業(包括設備制造業和器材與服務業等)不得不面對和必須熟悉如此繁雜的各種瓦楞紙箱生產線和單面瓦楞機以及瓦楞輥的不同的結構、型式、功能和安裝、使用以及維護保養方法,尤其是日益增多的高檔引進設備所無法回避的維護保養、修理更新的技術、時間和成本等問題,同時也伴隨著由此而不可避免產生的各種認識誤區所帶來的各種實際問題的困擾。
因此,不斷地尋找和選擇技術可靠并值得信賴的專業供應和維護服務廠商也成為紙箱行業最關心的重要事項之一。
自1895年美國的萊斯頓為韋伯公司制造了幅面0.5米、速度6米/分鐘的世界上第一臺單面瓦楞機以來,瓦楞輥伴隨著瓦楞紙板生產線從規格、結構、速度到控制,已走過了一個由初始到現代、由低速到高速、由機械化到計算機數字控制機電一體化的百年發展過程。
瓦楞輥的結構形式、精度質量、經濟指標、制造材料和制造工藝等也隨著現代科技的不斷進步同時迅速發展。
一,瓦楞輥的種類
(一)下列圖表介紹了國內目前所擁有的不同類型瓦楞紙板生產線和單面機上瓦楞輥的各種形式。
瓦楞輥是瓦楞紙板生產線和單面瓦楞機的關鍵功能性部件。對于任何檔次的瓦楞紙板生產線和單面瓦楞機來說,瓦楞輥總是最昂貴的易損部件之一。它的經濟性能和使用壽命一直是瓦楞紙箱行業關注的重要課題。
我國的瓦楞紙箱工業在世界上起步較晚、但發展迅速、變化巨大。我國擁有的瓦楞紙板生產線和單面瓦楞機的數量之大、增長速度之快,規格結構之多、技術水平高低之懸殊、質量檔次之雜,均已居世界第一。
我國每年制造和銷售中低檔次的瓦楞紙板生產線和單面瓦楞機的數量也已躍居世界之最。在我國,瓦楞紙板生產線和單面瓦楞機的速度從20米/分鐘~350米/分鐘,門幅從350毫米~2800毫米,加熱方法有用電、液化氣、導熱油到蒸汽加熱,加熱形式有內腔加熱和周邊加熱,導紙結構從導爪式、真空內吸附、真空外吸附到氣墊正壓式,運行控制從簡單機電到全自動計算機數字控制,技術性能從最簡陋的彈簧加壓到世界上最先進的(如BHS、Langston、Agnati、MITSUBISHI等世界級品牌)全電腦控制氣墊正壓式全自動設備等等,形成了目前我國的瓦楞紙箱工業裝備水平高、中、低各檔次共存的局面。
由此,撲面而來的是運行中的大大小小、各式各樣的不同瓦楞輥組成的瓦楞輥大家族。而我國的瓦楞紙箱工業(包括設備制造業和器材與服務業等)不得不面對和必須熟悉如此繁雜的各種瓦楞紙箱生產線和單面瓦楞機以及瓦楞輥的不同的結構、型式、功能和安裝、使用以及維護保養方法,尤其是日益增多的高檔引進設備所無法回避的維護保養、修理更新的技術、時間和成本等問題,同時也伴隨著由此而不可避免產生的各種認識誤區所帶來的各種實際問題的困擾。
因此,不斷地尋找和選擇技術可靠并值得信賴的專業供應和維護服務廠商也成為紙箱行業最關心的重要事項之一。
自1895年美國的萊斯頓為韋伯公司制造了幅面0.5米、速度6米/分鐘的世界上第一臺單面瓦楞機以來,瓦楞輥伴隨著瓦楞紙板生產線從規格、結構、速度到控制,已走過了一個由初始到現代、由低速到高速、由機械化到計算機數字控制機電一體化的百年發展過程。
瓦楞輥的結構形式、精度質量、經濟指標、制造材料和制造工藝等也隨著現代科技的不斷進步同時迅速發展。
一,瓦楞輥的種類
(一)下列圖表介紹了國內目前所擁有的不同類型瓦楞紙板生產線和單面機上瓦楞輥的各種形式。
(二)瓦楞輥的加熱型式和冷凝水回收系統
瓦楞輥是一組加熱元件,其電加熱、燃氣加熱、油加熱和普通的蒸汽加熱的瓦楞輥結構如下圖1~4,其中蒸汽加熱因其在熱交換時傳熱速度快、溫度穩定易控制(飽和蒸汽具有在特定的壓力下的溫度與總含熱量為固定和唯一的特性),能在單位時間和單位面積內穩定地提供相同的熱量,因此是連續式生產的瓦楞紙板生產線最佳的供熱方式。
普通的蒸汽加熱瓦楞輥內的冷凝水回收系統是采用虹吸式。瓦楞輥運行時,原紙與之連續進行熱交換,蒸汽釋放潛熱后還原成冷凝水,并在輥體內壁形成一層水膜且逐漸加厚,由蒸汽的壓力把冷凝水經虹吸管連續的排出。這種結構簡單方便,但輥體內壁形成的液體水膜勢必阻礙蒸汽的傳熱效率,當瓦楞輥停運轉時,冷凝水會積存在底部,瓦楞輥會因上下部的溫差而變形彎曲,從而使再運轉時的前期會出現很多廢品,并造成瓦楞輥的不均勻磨損。各有特色的快速加熱和冷凝水防積快排結構是目前世界上普遍應用的優質瓦楞輥產品的主要特點。熱能凹槽式冷凝水回收系統是在瓦楞輥內壁圓周等分開凹槽,使冷凝水流向一端更深的環形凹槽,由虹吸管排出。由于凹槽使內壁不易形成水膜,也不會停運轉時在底部積水,并增加了熱交換面積,所以提高了傳熱效率,且避免了停機時瓦楞輥的變形。
干燥動態系統在瓦楞輥輥體的一端圓弧槽內有三片圓弧形閥門,運轉時,離心作用使閥門片貼向圓弧槽的外壁,排水孔打開,冷凝水經圓錐面引入圓弧槽內的排水孔排出。停機時,重力使上部的閥片關上排水孔,下部的閥片打開排水孔,實現底部無積水。
其中以周邊加熱系統的使用性能更好,無論瓦楞輥是處在運轉還是停止狀態,由于蒸汽壓力的作用,高速蒸汽流連續不斷的把冷凝水排出,瓦楞輥不會因冷凝水造成的溫度不均而引起變形,避免了停車后再重新運轉時因瓦楞輥的變形而造成的廢紙板及瓦楞輥和壓力輥的非正常磨損,尤其是在高速生產線上(比較有代表性的有德國BHS)。輥體壁上等分的加熱孔使熱交換的面積增加了很多,傳熱效率非常好。
各種形式的瓦楞輥在我國制造技術上完全沒有問題,比如周邊加熱系統,在塑料行業上的很多加熱輥筒都是這種結構,但是這種形式的瓦楞輥的推廣還需要有與之配套的旋轉接頭。
二,瓦楞輥的工作原理和磨損機理
對于任何形式的瓦楞輥來說,它都具有同樣的基本使用功能和磨損機理,不同的只是其工作效率和經濟性能及使用壽命。
(一)瓦楞輥的工作原理
成對的瓦楞輥在單面機上與涂膠輥、壓力輥組合運轉,它的使用功能包含了一個熨燙成型、施膠、糊化和復合干燥等完整的二層瓦楞紙板生產工藝過程。
瓦楞原紙經導紙輥調節張力,預熱輥控制濕度,滑過上瓦楞輥楞頂進入加熱的上下瓦楞輥之間的瓦楞狀通道,在兩輥中心連線上的嚙合點處受壓熨燙成型后,緊貼在下瓦楞輥楞型上定型運行至涂膠輥與下瓦楞輥的中心連線處,由被計量輥刮去多余膠糊后在表面形成一層理想厚度和均勻膠糊膜的涂膠輥對瓦楞紙楞頂處均勻地涂上膠糊。施上膠糊后的定型瓦楞紙隨著下瓦楞輥繼續運轉,其間的膠糊受熱逐漸糊化,在下瓦楞輥與壓力輥中心連線處,與同時經過預熱輥控制濕度后到達壓力輥的面紙進行熱壓復合干燥,由此高速運轉,連續生產出各種楞型的二層瓦楞紙板。
為了確保成型后的瓦楞原紙在高速運轉下完成涂膠和復合干燥工序,必須使成型后的瓦楞原紙緊貼在瓦楞輥楞型上定型高速運行。運用導爪板或氣體來使瓦楞紙緊貼在瓦楞輥上,由此而發展出了導爪式、真空內吸附式、外罩式真空吸附和氣墊正壓式等各種導紙形式。
1,導爪式:老式的單面機采用的是銅片做成的導爪板(又稱銅刀、導紙片,)。導爪板的上部插入上瓦楞輥的溝槽內靠近上下瓦楞輥的中心連線,背部鑲嵌在涂膠輥的溝槽內,腹部的圓弧面與下瓦楞輥同心并保持大于紙厚的合適間隙,下部伸展靠近下瓦楞輥與壓力輥的中心連線。
成型后的瓦楞紙經導爪板從上瓦楞輥上剔出分離,緊貼在下瓦楞輥進入導爪板的下部,導爪板將瓦楞紙托在下瓦楞輥的楞型上完成涂膠、復合工序。
由于導爪板與紙之間必須留有運轉間隙,下瓦楞輥快速運轉時,離心力和重力總是使成型后的瓦楞紙甩離下瓦楞輥,并與導爪板連續摩擦使導爪板磨損,運轉速度越快磨損越劇,當導爪板磨損到一定的程度后,瓦楞紙就不能準確定位在下瓦楞輥上進行涂膠和復合工序,直接影響產品質量。同時導爪板的安裝調試要求高、難度大,上瓦楞輥加熱后的軸向伸展還會使導爪板與其溝槽壁相碰變型磨損,故導爪板的磨損消耗量大而可觀,生產運轉不穩定,更換調整頻繁,耗錢費神。涂膠輥還會使導爪板兩側積聚硬化的膠水影響紙板質量等等,所有這一切都限制了導爪式單面機的運行速度和影響產品質量。
2,真空內吸附式:
真空內吸附式的下瓦楞輥上加工有按比例均勻分布的半圓弧形或環形吸風溝槽,并與輥體壁上均勻分布的吸風孔相連。高壓風機強烈抽風,通過吸風管道、緊貼在下瓦楞輥輥體端面的內吸附罩,經過輥體壁上的吸風孔使瓦楞輥與外面空間形成負壓,再通過下瓦楞輥上的吸風溝槽,使成型后的瓦楞紙緊貼在快速運轉的下瓦楞輥上,連續完成涂膠和復合工序。
真空內吸附式的下瓦楞輥因須在輥體壁上加工均勻分布的吸風孔,制造成本較大。同時,吸風管路小而曲直,容易堵塞且難以清理保養,因此,在生產線上的應用趨向減少。
3,外罩式真空吸附:
外罩式真空吸附由吸風罩、導紙銅片、吸風管、風門、高壓吸風機和消聲器組成。外罩式真空吸附的下瓦楞輥輥面上按比例均勻分布有吸風溝槽,高壓風機經過吸風管強烈抽風,使吸風罩內腔和下瓦楞輥之間與外面空間形成負壓,通過下瓦楞輥上的吸風溝槽使成型后的瓦楞紙緊貼在下瓦楞輥上,準確地完成涂膠復合工序,再由安裝在吸風罩上并伸入下瓦楞輥的吸風溝槽內的導紙銅片,將復合干燥好的二層瓦楞紙板從下瓦楞輥上導引出來,期間風門可以調節控制吸風量,消聲器降低吸風氣流的噪音。調換不同楞型的瓦楞輥,可以高速生產各種楞型的二層瓦楞紙板。
外罩式真空吸附由于采用真空負壓原理來定位成型后的瓦楞紙,消除了導爪式結構因機械磨損造成的定位不穩定現象,足以適應快速運轉,因此是目前應用最廣泛的一種導紙形式。尤其是微型瓦楞紙板,成型后的瓦楞紙楞高低、易變形、不宜定位,外罩式真空吸附能很好解決問題。我們已分別成功地改造了多臺1.6M幅面和1.25M幅面的的F楞型(楞高0.75)、G楞型(楞高0.55)微型瓦楞外吸式單面機,為高檔彩盒包裝提供了高質量的微型瓦楞紙板,取得了很好的效果,這是導爪板式單面機難以實現的。當產品用紙幅面只有瓦楞輥額定幅面的50%時,還能正常和穩定的運轉生產,充分體現了外罩式真空吸附很好的工作性能。
4,氣墊正壓式:
氣墊正壓式是200米/分鐘以上的高速生產線上最理想的導紙形式。它在瓦楞輥和壓力輥之間的相對密封腔內與外面空間形成正氣壓,通過瓦楞輥上的環形槽,使瓦楞紙緊貼在瓦楞輥上,高速的完成各道工序。同時還避免了真空吸附式由于強力抽風帶走的熱量損失。
一對瓦楞輥與一支壓力輥對瓦楞原紙在氣缸壓力下相對滾壓完成成型和復合工序。輥筒的自重、工作載荷產生靜擾度,工作時,由于轉速、載荷、壓力、震動等產生動擾度。因此,一支瓦楞輥和壓力輥必須加工成軸向的鼓形圓弧中高,兩支中高輥夾一支瓦楞直輥運轉。合適的中高度保證了輥間的線壓一致,同時可以使嚙入的原紙向兩邊輾平,避免瓦楞紙打皺。
(二)瓦楞輥的磨損機理
瓦楞原紙在一對瓦楞輥間連續高速、節進的熨燙彎曲成形過程中,在線壓力作用下不斷與瓦楞輥的楞頂進行相對位移,由此產生了連續的摩擦擠軋。受原紙中含有的夾雜物和礦物硬粒的撞擊,使瓦楞輥的楞頂部發生劇烈磨損,并逐漸由圓弧磨成不規則形狀。連續不斷的高速運轉,楞齒高度也就慢慢磨損變低,使生產出的紙板厚度逐漸趨向標準高度的下限。一些楞面硬度低的瓦楞輥還會因此使楞頂楞面產生麻坑和凹陷,這樣就加劇了瓦楞輥的磨損進程。由于生產線往往不是經常滿幅走紙,致使瓦楞輥表面產生不均勻磨損而導致瓦楞輥中凹而造成紙板中間脫膠起泡。瓦楞輥是連續高速的單齒嚙合定向運轉,低硬度瓦楞輥還會因塑性變形發生倒楞、傾斜、扭曲、增加橢圓度和跳動誤差,加快影響了瓦楞輥的使用壽命和經濟性能。
瓦楞輥的加熱型式和冷凝水回收系統缺陷所造成的瓦楞棍熱變形還會引起瓦楞棍的非正常磨損。
由以上瓦楞輥的工作原理和磨損機理可見,瓦楞輥的使用過程,就是一個不斷被磨損的過程,但除了瓦楞輥本身的制造質量、精度、硬度和楞面的耐磨性能以及它的加熱型式和冷凝水回收系統結構以外,影響磨損的其它主要原因還包括以下方面:
1,原紙和產品的影響:
(1)瓦楞紙質的含砂量。含砂量愈大,瓦楞輥的不正常磨損愈大。
(2)瓦楞紙的楞型和紙厚(克重量)。楞型愈小和紙厚愈厚,瓦楞輥的正常磨損愈快。
(3)經常生產的紙幅(寬幅與窄幅的生產比例)。窄幅生產的愈多,造成瓦楞輥中間磨損愈大而愈容易過早造成輥面中凹。有條件的應盡量使窄幅靠瓦楞輥的兩端生產。
2,設備的影響:
(1)設備運轉速度的影響。相同條件下,高速運轉時瓦楞輥的正常磨損比低速時快。
(2)設備的剛性質量的影響。設備的剛性不夠、振動劇烈,會造成瓦楞輥不正常磨耗。
(3)設備的加工精度的影響。設備的加工精度不夠,使瓦楞輥運轉不正常而劇烈磨損。
(4)零部件、傳動件精度不夠或損壞失靈,引起瓦楞輥的不正常運行而磨損。
3,人為因素的影響:
(1)輥筒間軸心線調試不平行,造成瓦楞輥偏磨損。
(2)壓力過大或不均勻,使瓦楞輥過載磨耗或不均勻磨損。
(3)瓦楞輥空運轉時沒有卸壓,引起瓦楞輥無謂的金屬直接摩擦磨損。
(4)沒有做好潤滑保養使瓦楞輥的軸檔損壞造成輥面的不正常磨損。
(5)異物嚙入楞面,軋壞瓦楞輥輥面的楞齒。
(6)當用金剛砂加壓研磨瓦楞輥兩端楞面以減少中凹時,磨合破壞了輥面圓柱度和瓦楞楞型。
實踐證明,鍍鉻瓦楞輥表面鍍層的耐磨性能是淬硬輥體耐磨性能的8倍以上,如此操作只會以破壞瓦楞輥外徑圓柱度降低瓦楞輥經濟壽命為代價來延緩修理周期,但減少的只是修理次數和瓦楞輥使用壽命。優質瓦楞輥的鍍鉻層都在0.1~0.12左右,一旦鍍鉻層磨穿就應該重新修磨,這樣瓦楞輥的外徑損失很小,紙板的耗紙率可以較長時間維持在低水平,瓦楞輥的修復次數可以增加一倍,真正實現瓦楞輥使用的經濟合理。
三,瓦楞輥的主要技術指標
瓦楞輥的主要技術指標,在中華人民共和國國家標準《GB12070-89中、低速瓦楞紙板生產線》中華人民共和國輕工行業標準《QB/1447.1-2000單面瓦楞紙板機瓦楞輥》等上都已經有了明確規定。而對于運行速度在120m/min以上的中、高速瓦楞紙板生產線上用的瓦楞輥,其各項技術指標又必須進一步提高,尤其是中、高速瓦楞輥還必須具有選用材質的優秀性能、采用先進的熱處理工藝使機體獲得均勻的高硬度性能、經濟合理的楞型設計和可靠的制造精度及表面鍍覆層優異的耐磨性能等等,才能滿足瓦楞紙板生產線高速生產的需要。
以下是瓦楞輥的主要精度指標:
(一)新制瓦楞輥
楞型:楞高、300毫米楞數、楞頂與楞底圓弧半徑,耗紙率和微型瓦楞的包角等參數經濟、合理。
淬火層:層深5~7毫米,硬度≥HRC56、、硬度均勻、有槽輥無軟帶。
表面鍍層:顯微硬度HV900~1050,微裂紋數每一厘米高達400多條。
高速瓦楞輥:兩次精研磨:楞厚極限偏差±0.025
楞頂圓跳動公差0.025
楞高極限偏差+0.025
楞側面對軸線平行度極限偏差0.025
中高輥的中高度極限偏差為中高值的±5%
中低速瓦楞輥各項指標符合中華人民共和國國家標準《GB12070-89中、低速瓦楞紙板生產線》、中華人民共和國輕工行業標準《QB/1447.1-2000單面瓦楞紙板機瓦楞輥》。
(二)修復瓦楞輥
楞型:楞高、300毫米楞數、楞頂與楞底圓弧半徑,耗紙率和微型瓦楞的包角等參數經濟、合理。
表面鍍層:顯微硬度HV900~1050,微裂紋數每一厘米高達400多條,厚度≥0.10。
高速瓦楞輥:兩次精研磨:楞厚極限偏差±0.025
楞頂圓跳動公差0.025
楞高極限偏差+0.025
楞側面對軸線極限偏差0.025
中高輥的中高度極限偏差±10%中低速瓦楞輥各項指標符合中華人民共和國國家標準《GB12070-89中、低速瓦楞紙板生產線》、中華人民共和國輕工行業標準《QB/1447.1-2000單面瓦楞紙板機瓦楞輥》。
(二)瓦楞輥的加熱型式和冷凝水回收系統
瓦楞輥是一組加熱元件,其電加熱、燃氣加熱、油加熱和普通的蒸汽加熱的瓦楞輥結構如下圖1~4,其中蒸汽加熱因其在熱交換時傳熱速度快、溫度穩定易控制(飽和蒸汽具有在特定的壓力下的溫度與總含熱量為固定和唯一的特性),能在單位時間和單位面積內穩定地提供相同的熱量,因此是連續式生產的瓦楞紙板生產線最佳的供熱方式。
普通的蒸汽加熱瓦楞輥內的冷凝水回收系統是采用虹吸式。瓦楞輥運行時,原紙與之連續進行熱交換,蒸汽釋放潛熱后還原成冷凝水,并在輥體內壁形成一層水膜且逐漸加厚,由蒸汽的壓力把冷凝水經虹吸管連續的排出。這種結構簡單方便,但輥體內壁形成的液體水膜勢必阻礙蒸汽的傳熱效率,當瓦楞輥停運轉時,冷凝水會積存在底部,瓦楞輥會因上下部的溫差而變形彎曲,從而使再運轉時的前期會出現很多廢品,并造成瓦楞輥的不均勻磨損。各有特色的快速加熱和冷凝水防積快排結構是目前世界上普遍應用的優質瓦楞輥產品的主要特點。熱能凹槽式冷凝水回收系統是在瓦楞輥內壁圓周等分開凹槽,使冷凝水流向一端更深的環形凹槽,由虹吸管排出。由于凹槽使內壁不易形成水膜,也不會停運轉時在底部積水,并增加了熱交換面積,所以提高了傳熱效率,且避免了停機時瓦楞輥的變形。
干燥動態系統在瓦楞輥輥體的一端圓弧槽內有三片圓弧形閥門,運轉時,離心作用使閥門片貼向圓弧槽的外壁,排水孔打開,冷凝水經圓錐面引入圓弧槽內的排水孔排出。停機時,重力使上部的閥片關上排水孔,下部的閥片打開排水孔,實現底部無積水。
其中以周邊加熱系統的使用性能更好,無論瓦楞輥是處在運轉還是停止狀態,由于蒸汽壓力的作用,高速蒸汽流連續不斷的把冷凝水排出,瓦楞輥不會因冷凝水造成的溫度不均而引起變形,避免了停車后再重新運轉時因瓦楞輥的變形而造成的廢紙板及瓦楞輥和壓力輥的非正常磨損,尤其是在高速生產線上(比較有代表性的有德國BHS)。輥體壁上等分的加熱孔使熱交換的面積增加了很多,傳熱效率非常好。
各種形式的瓦楞輥在我國制造技術上完全沒有問題,比如周邊加熱系統,在塑料行業上的很多加熱輥筒都是這種結構,但是這種形式的瓦楞輥的推廣還需要有與之配套的旋轉接頭。
二,瓦楞輥的工作原理和磨損機理
對于任何形式的瓦楞輥來說,它都具有同樣的基本使用功能和磨損機理,不同的只是其工作效率和經濟性能及使用壽命。
(一)瓦楞輥的工作原理
成對的瓦楞輥在單面機上與涂膠輥、壓力輥組合運轉,它的使用功能包含了一個熨燙成型、施膠、糊化和復合干燥等完整的二層瓦楞紙板生產工藝過程。
瓦楞原紙經導紙輥調節張力,預熱輥控制濕度,滑過上瓦楞輥楞頂進入加熱的上下瓦楞輥之間的瓦楞狀通道,在兩輥中心連線上的嚙合點處受壓熨燙成型后,緊貼在下瓦楞輥楞型上定型運行至涂膠輥與下瓦楞輥的中心連線處,由被計量輥刮去多余膠糊后在表面形成一層理想厚度和均勻膠糊膜的涂膠輥對瓦楞紙楞頂處均勻地涂上膠糊。施上膠糊后的定型瓦楞紙隨著下瓦楞輥繼續運轉,其間的膠糊受熱逐漸糊化,在下瓦楞輥與壓力輥中心連線處,與同時經過預熱輥控制濕度后到達壓力輥的面紙進行熱壓復合干燥,由此高速運轉,連續生產出各種楞型的二層瓦楞紙板。
為了確保成型后的瓦楞原紙在高速運轉下完成涂膠和復合干燥工序,必須使成型后的瓦楞原紙緊貼在瓦楞輥楞型上定型高速運行。運用導爪板或氣體來使瓦楞紙緊貼在瓦楞輥上,由此而發展出了導爪式、真空內吸附式、外罩式真空吸附和氣墊正壓式等各種導紙形式。
1,導爪式:老式的單面機采用的是銅片做成的導爪板(又稱銅刀、導紙片,)。導爪板的上部插入上瓦楞輥的溝槽內靠近上下瓦楞輥的中心連線,背部鑲嵌在涂膠輥的溝槽內,腹部的圓弧面與下瓦楞輥同心并保持大于紙厚的合適間隙,下部伸展靠近下瓦楞輥與壓力輥的中心連線。
成型后的瓦楞紙經導爪板從上瓦楞輥上剔出分離,緊貼在下瓦楞輥進入導爪板的下部,導爪板將瓦楞紙托在下瓦楞輥的楞型上完成涂膠、復合工序。
由于導爪板與紙之間必須留有運轉間隙,下瓦楞輥快速運轉時,離心力和重力總是使成型后的瓦楞紙甩離下瓦楞輥,并與導爪板連續摩擦使導爪板磨損,運轉速度越快磨損越劇,當導爪板磨損到一定的程度后,瓦楞紙就不能準確定位在下瓦楞輥上進行涂膠和復合工序,直接影響產品質量。同時導爪板的安裝調試要求高、難度大,上瓦楞輥加熱后的軸向伸展還會使導爪板與其溝槽壁相碰變型磨損,故導爪板的磨損消耗量大而可觀,生產運轉不穩定,更換調整頻繁,耗錢費神。涂膠輥還會使導爪板兩側積聚硬化的膠水影響紙板質量等等,所有這一切都限制了導爪式單面機的運行速度和影響產品質量。
2,真空內吸附式:
真空內吸附式的下瓦楞輥上加工有按比例均勻分布的半圓弧形或環形吸風溝槽,并與輥體壁上均勻分布的吸風孔相連。高壓風機強烈抽風,通過吸風管道、緊貼在下瓦楞輥輥體端面的內吸附罩,經過輥體壁上的吸風孔使瓦楞輥與外面空間形成負壓,再通過下瓦楞輥上的吸風溝槽,使成型后的瓦楞紙緊貼在快速運轉的下瓦楞輥上,連續完成涂膠和復合工序。
真空內吸附式的下瓦楞輥因須在輥體壁上加工均勻分布的吸風孔,制造成本較大。同時,吸風管路小而曲直,容易堵塞且難以清理保養,因此,在生產線上的應用趨向減少。
3,外罩式真空吸附:
外罩式真空吸附由吸風罩、導紙銅片、吸風管、風門、高壓吸風機和消聲器組成。外罩式真空吸附的下瓦楞輥輥面上按比例均勻分布有吸風溝槽,高壓風機經過吸風管強烈抽風,使吸風罩內腔和下瓦楞輥之間與外面空間形成負壓,通過下瓦楞輥上的吸風溝槽使成型后的瓦楞紙緊貼在下瓦楞輥上,準確地完成涂膠復合工序,再由安裝在吸風罩上并伸入下瓦楞輥的吸風溝槽內的導紙銅片,將復合干燥好的二層瓦楞紙板從下瓦楞輥上導引出來,期間風門可以調節控制吸風量,消聲器降低吸風氣流的噪音。調換不同楞型的瓦楞輥,可以高速生產各種楞型的二層瓦楞紙板。
外罩式真空吸附由于采用真空負壓原理來定位成型后的瓦楞紙,消除了導爪式結構因機械磨損造成的定位不穩定現象,足以適應快速運轉,因此是目前應用最廣泛的一種導紙形式。尤其是微型瓦楞紙板,成型后的瓦楞紙楞高低、易變形、不宜定位,外罩式真空吸附能很好解決問題。我們已分別成功地改造了多臺1.6M幅面和1.25M幅面的的F楞型(楞高0.75)、G楞型(楞高0.55)微型瓦楞外吸式單面機,為高檔彩盒包裝提供了高質量的微型瓦楞紙板,取得了很好的效果,這是導爪板式單面機難以實現的。當產品用紙幅面只有瓦楞輥額定幅面的50%時,還能正常和穩定的運轉生產,充分體現了外罩式真空吸附很好的工作性能。
4,氣墊正壓式:
氣墊正壓式是200米/分鐘以上的高速生產線上最理想的導紙形式。它在瓦楞輥和壓力輥之間的相對密封腔內與外面空間形成正氣壓,通過瓦楞輥上的環形槽,使瓦楞紙緊貼在瓦楞輥上,高速的完成各道工序。同時還避免了真空吸附式由于強力抽風帶走的熱量損失。
一對瓦楞輥與一支壓力輥對瓦楞原紙在氣缸壓力下相對滾壓完成成型和復合工序。輥筒的自重、工作載荷產生靜擾度,工作時,由于轉速、載荷、壓力、震動等產生動擾度。因此,一支瓦楞輥和壓力輥必須加工成軸向的鼓形圓弧中高,兩支中高輥夾一支瓦楞直輥運轉。合適的中高度保證了輥間的線壓一致,同時可以使嚙入的原紙向兩邊輾平,避免瓦楞紙打皺。
(二)瓦楞輥的磨損機理
瓦楞原紙在一對瓦楞輥間連續高速、節進的熨燙彎曲成形過程中,在線壓力作用下不斷與瓦楞輥的楞頂進行相對位移,由此產生了連續的摩擦擠軋。受原紙中含有的夾雜物和礦物硬粒的撞擊,使瓦楞輥的楞頂部發生劇烈磨損,并逐漸由圓弧磨成不規則形狀。連續不斷的高速運轉,楞齒高度也就慢慢磨損變低,使生產出的紙板厚度逐漸趨向標準高度的下限。一些楞面硬度低的瓦楞輥還會因此使楞頂楞面產生麻坑和凹陷,這樣就加劇了瓦楞輥的磨損進程。由于生產線往往不是經常滿幅走紙,致使瓦楞輥表面產生不均勻磨損而導致瓦楞輥中凹而造成紙板中間脫膠起泡。瓦楞輥是連續高速的單齒嚙合定向運轉,低硬度瓦楞輥還會因塑性變形發生倒楞、傾斜、扭曲、增加橢圓度和跳動誤差,加快影響了瓦楞輥的使用壽命和經濟性能。
瓦楞輥的加熱型式和冷凝水回收系統缺陷所造成的瓦楞棍熱變形還會引起瓦楞棍的非正常磨損。
由以上瓦楞輥的工作原理和磨損機理可見,瓦楞輥的使用過程,就是一個不斷被磨損的過程,但除了瓦楞輥本身的制造質量、精度、硬度和楞面的耐磨性能以及它的加熱型式和冷凝水回收系統結構以外,影響磨損的其它主要原因還包括以下方面:
1,原紙和產品的影響:
(1)瓦楞紙質的含砂量。含砂量愈大,瓦楞輥的不正常磨損愈大。
(2)瓦楞紙的楞型和紙厚(克重量)。楞型愈小和紙厚愈厚,瓦楞輥的正常磨損愈快。
(3)經常生產的紙幅(寬幅與窄幅的生產比例)。窄幅生產的愈多,造成瓦楞輥中間磨損愈大而愈容易過早造成輥面中凹。有條件的應盡量使窄幅靠瓦楞輥的兩端生產。
2,設備的影響:
(1)設備運轉速度的影響。相同條件下,高速運轉時瓦楞輥的正常磨損比低速時快。
(2)設備的剛性質量的影響。設備的剛性不夠、振動劇烈,會造成瓦楞輥不正常磨耗。
(3)設備的加工精度的影響。設備的加工精度不夠,使瓦楞輥運轉不正常而劇烈磨損。
(4)零部件、傳動件精度不夠或損壞失靈,引起瓦楞輥的不正常運行而磨損。
3,人為因素的影響:
(1)輥筒間軸心線調試不平行,造成瓦楞輥偏磨損。
(2)壓力過大或不均勻,使瓦楞輥過載磨耗或不均勻磨損。
(3)瓦楞輥空運轉時沒有卸壓,引起瓦楞輥無謂的金屬直接摩擦磨損。
(4)沒有做好潤滑保養使瓦楞輥的軸檔損壞造成輥面的不正常磨損。
(5)異物嚙入楞面,軋壞瓦楞輥輥面的楞齒。
(6)當用金剛砂加壓研磨瓦楞輥兩端楞面以減少中凹時,磨合破壞了輥面圓柱度和瓦楞楞型。
實踐證明,鍍鉻瓦楞輥表面鍍層的耐磨性能是淬硬輥體耐磨性能的8倍以上,如此操作只會以破壞瓦楞輥外徑圓柱度降低瓦楞輥經濟壽命為代價來延緩修理周期,但減少的只是修理次數和瓦楞輥使用壽命。優質瓦楞輥的鍍鉻層都在0.1~0.12左右,一旦鍍鉻層磨穿就應該重新修磨,這樣瓦楞輥的外徑損失很小,紙板的耗紙率可以較長時間維持在低水平,瓦楞輥的修復次數可以增加一倍,真正實現瓦楞輥使用的經濟合理。
三,瓦楞輥的主要技術指標
瓦楞輥的主要技術指標,在中華人民共和國國家標準《GB12070-89中、低速瓦楞紙板生產線》中華人民共和國輕工行業標準《QB/1447.1-2000單面瓦楞紙板機瓦楞輥》等上都已經有了明確規定。而對于運行速度在120m/min以上的中、高速瓦楞紙板生產線上用的瓦楞輥,其各項技術指標又必須進一步提高,尤其是中、高速瓦楞輥還必須具有選用材質的優秀性能、采用先進的熱處理工藝使機體獲得均勻的高硬度性能、經濟合理的楞型設計和可靠的制造精度及表面鍍覆層優異的耐磨性能等等,才能滿足瓦楞紙板生產線高速生產的需要。
以下是瓦楞輥的主要精度指標:
(一)新制瓦楞輥
楞型:楞高、300毫米楞數、楞頂與楞底圓弧半徑,耗紙率和微型瓦楞的包角等參數經濟、合理。
淬火層:層深5~7毫米,硬度≥HRC56、、硬度均勻、有槽輥無軟帶。
表面鍍層:顯微硬度HV900~1050,微裂紋數每一厘米高達400多條。
高速瓦楞輥:兩次精研磨:楞厚極限偏差±0.025
楞頂圓跳動公差0.025
楞高極限偏差+0.025
楞側面對軸線平行度極限偏差0.025
中高輥的中高度極限偏差為中高值的±5%
中低速瓦楞輥各項指標符合中華人民共和國國家標準《GB12070-89中、低速瓦楞紙板生產線》、中華人民共和國輕工行業標準《QB/1447.1-2000單面瓦楞紙板機瓦楞輥》。
(二)修復瓦楞輥
楞型:楞高、300毫米楞數、楞頂與楞底圓弧半徑,耗紙率和微型瓦楞的包角等參數經濟、合理。
表面鍍層:顯微硬度HV900~1050,微裂紋數每一厘米高達400多條,厚度≥0.10。
高速瓦楞輥:兩次精研磨:楞厚極限偏差±0.025
楞頂圓跳動公差0.025
楞高極限偏差+0.025
楞側面對軸線極限偏差0.025
中高輥的中高度極限偏差±10%中低速瓦楞輥各項指標符合中華人民共和國國家標準《GB12070-89中、低速瓦楞紙板生產線》、中華人民共和國輕工行業標準《QB/1447.1-2000單面瓦楞紙板機瓦楞輥》。