Вспомогательные технологические процессы, контрольно-измерительные приборы и проведение испытаний (Глава 21)

Книга «Гофроиндустрия. В поисках совершенства»

Неизвестные герои и дельцы

Описывая основное оборудование, производство и услуги на заводе гофротары, не стоит забывать о большом количестве специального оборудования или оборудования общего назначения, а также об оборудовании, на котором проводят тестирование бумаги, картона и ящиков. Это оборудование разноплановое, поэтому оно делится на заводское оборудование и лабораторное, или тестовое оборудование.

ЗАВОДСКОЕ ОБОРУДОВАНИЕ

Толкатели для рулонов бумаги

Для работы простых толкателей для рулонов бумаги в качестве источника энергии используют сжатый воздух с общезаводской магистрали. Они оснащены колесами с большим коэффициентом трения и роликами, которые вступают в контакт с бумажным рулоном. Ролики оказывают на рулон тангенциальное усилие и таким образом перемещают его. Колеса и ролики пневматические; устройство предназначено для того, чтобы облегчить процедуру перемещения рулонов, например, по полу вдоль гофроагрегата или для установки рулонов на встроенные в пол транспортеры.

ПРС на гофропрессе

Лучше, если это будет отдельная специальная технологическая операция с гофропрессом, рулонной установкой и ПРС, включая соответствующее обрабатывающее оборудование возле рулонной установки, котла, клеевой кухни и зоны отгрузки.

Если иногда выпускают промежуточный продукт, то ПРС можно встроить на линии гофроагрегата. Иногда ПРС ставят в самом начале линии, т. е. полотно двухслойного гофрированного картона направляют назад с наклонного транспортера на портальный транспортер, который разворачивает полотно и подает в направлении, противоположном направлению движения потока, на ПРС. Этот технологический процесс не был хорошо продуман, он был примитивен и непостоянен до 1996-го, пока Пиваб (Pivab) в Швеции не адаптировал для гофропроизводства автоматический ПРС, работающий в беспрерывном режиме, который был спроектирован для другой отрасли и для другого типа выпускаемой продукции.

Кашировальная машина

Кашировальные машины представлены полуавтоматическими машинами типа «лист-лист» — для каширования двухслойного полотна, точечного и полного этикетирования, точечного и полного каширования макулатурного картона, двойного этикетирования и наклейки окошек. При этом используют специально спроектированные встроенные в линию кашировальные машины, которые похожи на короткие и узкие гофроагрегаты. Основная концепция — каширование окошка прозрачной пленкой или припрессовка бумажного полотна, предварительно напечатанного (офсетным или глубоким способом) на двухслойное гофрированное полотно, гофрированный картон любого профиля гофрирования или ящик. [private group=1]

Чтобы идти в ногу с растущим рынком, большинство модульных машин можно установить на основную машину и модернизировать для работы с рулона на лист или в линию. Типичная современная кашировальная машина состоит из гофропресса кассетного типа, двойной рулонной установки, сплайсеров и системы кондиционирования полотна, установленных в линию с кашировальной машиной для каширования типа «полотно-полотно» и «лист-полотно». В конце линии обычно ставят инвертер, полностью автоматизированный стопоукладчик и устройство для укладки на поддоны. Ширина линии обычно составляет около 1,6 м, скорость — 150 м/мин., производительность — 10 000 листов/час. На встроенных в линию кашировальных машинах постоянно работают над усовершенствованием системы самонаклада, резки с серповидным ножом, приводами переменного тока на машине, а также совершенствуют систему удаленного доступа для поиска неисправностей.

В последнее время растет спрос на лист из высококачественного ламинированного тонкого гофрированного картона. При холодном кашировании получаем плоский лист с хорошими формующими свойствами даже для небольшого гофрированного профиля, который соединен с высококачественным лайнером, напечатанным офсетным или флексографическим способом.

Нанесение покровного слоя или предварительная печать

На гофроагрегате можно ставить узлы для нанесения покровного слоя или печати на лайнере. Их можно использовать для нанесения простого рисунка в один цвет, для печати которого не нужна точная приладка. Эти узлы можно выводить с линии (для наладки, чистки и т. п.); обычно их ставят перед подогревателем стопы и узлом склейки и выводят на приводную сторону машины, когда не используют.

Каширование среднего слоя гофрированного картона

Это устройство обычно ставят под накопительным мостом между рулонной установкой для флютинга и гофропрессом. Если его часто используют, то есть смысл разместить вторую рулонную установку, что бывает редко. Обычно два полотна флютинга подают на гофропресс. Верхнее полотно проходит над кашировальной машиной, которая оснащена валом для нанесения клея с пазами. На нижнюю поверхность полотна при помощи вала наносят множество клеевых линий и полотно приклеивают к нижнему полотну; полотна соединяются вместе как раз перед гофропрессом.

Двойной слой проходит обычную процедуру гофрирования. На гофропрессе два слоя флютинга скользят относительно друг друга при формировании гофры, пока клей не застынет. Так получают прочный флютинг хорошего качества с прекрасными показателями по плоскостному сжатию.

Конечно, он работает медленнее, чем обычный гофроагрегат, и его нужно останавливать для смены рулонов при больших тиражах. Однако при наличии регулярных заказов, разумном планировании и использовании системы управления рулонами остановы можно сократить.

Счетчик листов

Очень важно иметь устройство, при помощи которого можно посчитать точное количество листов в стопе. Существует два типа оборудования для подсчета листов — портативное и стационарное, которое монтируют на полу. В обоих случаях используют технологию оптического сканирования, и устройство имеет допуск по точности подсчета листов.

Продольно-резательный станок балочного типа

Это типичное оборудование, которое используют на предприятиях по выпуску листа. Станок загружают вручную до упоров; здесь используют систему поднимающихся- опускающихся ножей для продольной резки.

Ротационная продольная резка и биговка

Исторически сложилось так, что продольно-резательно-биговальный станок являлся неотъемлемой частью завода гофротары. Из-за ограниченных характеристик на резке гофроагрегата не всегда можно было резать лист менее 500 мм длиной и были серьезные ограничения по скорости при резке листа менее 800 мм. Теперь это уже не ограничения, так как на резке усовершенствованы приводы, и сегодня можно перерабатывать и укладывать на транспортер листы менее 500 мм.

Так, до сих пор на некоторых предприятиях выпускают большие форматы на гофроагрегате, а затем их режут на маленькие форматы и одновременно бигуют на продольно-резательно-биговальном станке (на гофроагрегате иногда используют термин «рилевка»- вместо «биговка»!) Подача и съем — в ручном режиме.

Машины для прокладок и решеток

Во время Второй мировой войны конструкторским отделом Roda («Рода») возле Лугано в Швейцарии было спроектировано несколько специальных машин для изготовления специальных ящиков и решеток. Машины широко используют и сегодня на больших и маленьких предприятиях.

На машинах можно выполнять следующие операции: резка в продольном направлении, резка прорези, перфорирование, бигование, поперечный разрез и/или прорези на гофрированном картоне. Машины используют для изготовления любых дополнительных упаковочных вставок, включая прокладки, внутренние перегородки и другие детали в соответствии с FEFCO, код группы 09.

Подачу и съем на машинах осуществляют в ручном режиме, поэтому здесь можно утилизировать хорошие листы, срезанные на ротационной резке на гофроагрегате, — листы, которые выбрасывают в отходы.

Резка прорезей и сборка внутренних перегородок

Внутренние перегородки или решетки можно делать на специальном, предназначенном для этого станке для резки прорезей или на специально оснащенной для этой цели машине, как на рисунке выше. Решетки обычно используют как амортизационный материал между хрупкими предметами, такими как стеклянные бутылки. Если на картонный ящик оберточного типа установлены жесткие допуски, то решетки не используют.

Сборка внутренних перегородок была рутинной работой до тех пор, пока процесс не механизировали, создав станок в 1970 году. Станок для сборки внутренних перегородок показан ниже.

Этикетирование

Это приклеивание качественной этикетки, обычно напечатанной офсетным способом, на одну или несколько панелей ящика перед фальцеванием и склейкой или на разобранный ящик. Таким образом, можно из простого коричневого ящика сделать привлекательную довольно недорогую упаковку для продажи. Здесь важна точная приладка, т. к. гофрированные листы и этикетки обычно подают на машину с разных загрузочных устройств. Этикетку приклеивают клеем ПВА.

Наложение окошек

Процесс похож на процесс этикетирования, только немного сложнее. На внутреннюю поверхность ящика приклеивают окошко из прозрачной пленки, чтобы получить демонстрационную упаковку, где будет видно продукт, который находится внутри.

Автопитатель, машины для обвязки, обтяжки, разламывания, формования стопы и палетайзер

В предыдущей главе о транспортировке материала вышеуказанное оборудование уже описывалось.

Способы стыковки ящика — клейкая лента и сшивка

Способ, при котором ящик стыкуют при помощи клейкой ленты, можно редко увидеть сегодня, так как считают, что проклеенные швы более надежны. Сейчас все реже используют сшивку скобами; сшивка осталась только на рынке, где используют ящик, изготовленный из тяжелого гофрированного картона, для перевозок. Были времена, когда ящики, где на стыках не использовали металлических скоб, считали некачественными — ни один уважающий себя ящик виски не обходился без скоб.

На самом деле, если используют бумагу из макулатуры, то сшитые проволокой соединительные швы слабее, чем хорошо проклеенные, так как макулатурный картон более ломкий. Это не относится к тяжелым лайнерам, особенно к крафт-лайнеру или ящикам, которые будут подвергаться действию влаги или будут находиться во влажных условиях — как, например, ящики для военного снаряжения.

Однако единственный способ изготовить большой ящик из двух листов (и с двумя соединительными швами) — это использовать традиционную сшивку скобами.

Сшивка скобами — это шитье плоскими проволочными скобами при помощи проволокошвейных машин ручного типа, полуавтоматических машин (ручная фальцовка и подача) или автоматических машин. Встроенные в линию машины дают возможность использовать склеивающую ленту, сшивку скобами и склейку одновременно или порознь.

Монтажный стол для изготовления контрольного образца

Монтажные столы для образцов бывают разными: от базовых (преимущественно большая горизонтальная чертежная доска (кульман) с металлическими линейками и ножами), где образцы изготавливают вручную, до современных приводных столов с лазерным лобзиком и принтером. Название говорит само за себя — монтажные столы предназначены для изготовления образца конструкции ящика для новых заказчиков и новой сферы применения; системы связаны с системами CAD/CAM. Это обязательная часть оборудования на заводе.

ЛАБОРАТОРНОЕ ОБОРУДОВАНИЕ

До сегодняшнего дня пока не удалось получить истинно научных и точных показателей при тестировании свойств гофрокартона и его компонентов, потому что существует много переменных величин, которые имеют природное происхождение или зависят от способа производства бумаги, картона и ящиков, плюс разные условия в лаборатории, такие как температура, влажность, работа контрольноиспытательных приборов и содержимое ящиков. Имеет смысл создать своеобразное руководство по тестированию, чтобы выбрать те методы тестирования, которые важны для сравнения определенных материалов, картона и т. п.

Наиболее часто используемое оборудование для тестирования на заводе гофротары описано ниже. На некоторых предприятиях используют свои методы и, соответственно, оборудование. Последовательно рассмотрим бумагу, картон и ящики.

Бумага

Чтобы стандартизировать условия, которые могут повлиять на качество бумаги, нужно согласовать и четко оговорить сами условия. В Великобритании, например, тестирование обычно проводят в комнате с относительной влажностью (ОВ) 50% при температуре 23 °С. Перед тестированием образцы проветривают 24 часа.

Испытание на поглощение воды

Общепризнанный тест — тест Кобба (Cobb), который действительно подходит только для лайнеров. На расположенный горизонтально лист бумаги определенной площади и веса помещают металлическое кольцо или открытый с обоих концов цилиндр так, чтобы края бумаги выступали из-за краев кольца. Определенное количество воды (обычно 25 мл) заливают в резервуар, заполняя его.

Через заданное время воду выливают. Образец бумаги повторно взвешивают. Разница между весом образца до увлажнения и после увлажнения — показатель уровня впитываемости. Так можно сравнивать уровень впитываемости различных типов лайнера. Заданное время обычно составляет около одной минуты, если бумага не гигроскопична.

Как вариант, на бумаге проводят тестирование каплей воды. Это простой, но менее точный тест. Для сравнения его можно проводить везде. Определенное количество воды капают на бумагу по центру нарисованного круга и измеряют время, необходимое для поглощения воды или же замеряют темное влажное место, в которое просочилась вода.

Испытание на воздухопроницаемость (пористость)

Известно под названием «тест Гурлей» (Gurley), здесь замеряют значение времени, необходимого для прохождения заданного объема воздуха под определенным давлением через определенную зону бумаги, которую держат как мембрану.

Заранее определенная зона бумаги закрыта кольцом измерительного прибора. Сжатый воздух под давлением подают через кольцо и при помощи манометра снимают показатели. Полученные значения выражены в мл/мин. Тест Бендстена (Bendsten) — очень похожий.

Испытание жесткости картона по разрушению кольца RCT и разновидности ССТ и SCT

Полоску лайнера 152 мм (6″) длиной и 12,7 мм (1/2″) шириной кладут на толстую металлическую пластину.

Пластина установлена горизонтально. Бумага достаточно длинная, чтобы сформировать цилиндр с основанием в пазу. Верхняя горизонтальная пластина лежит сверху на цилиндре из бумаги. Пластину постепенно нагружают, пока бумага не сомнется. Нагрузка, при которой это произойдет, и есть показатель RCT для данной бумаги, обычно выраженный в Ньютонах. Тест обычно проводят для лайнеров, но его можно проводить и для флютинга, а также для суммирования результатов флютинга и лайнера. Это хорошее пособие для тестирования одностороннего бокового сжатия картона для бумаги данных типов.

Тест на раздавливание для гофрированного картона — ССТ

Это аналогичный тест на раздавливание для среднего слоя гофрированного картона. Флютинг формируют того же вида, который будет на гофроагрегате, используя холодную пресс-форму, такую же как используют для проведения испытания гофрированного слоя картона на плоскостное сжатие прибором Конкора (СМТ).

Сформированный гофрированный слой зажат в форме так же, как в RCT, описанном выше. Нагрузку измеряют в точке разрушения.

Быстрый тест на раздавливание SCT

Ни RCT, ни ССТ не дают точных показателей из-за возможных расхождений в форме и вертикальности бумаги, которую помещают в пресс в каждом отдельном случае. Короткий тест на раздавливание был разработан, чтобы добиться более правильных показателей.

Полоску бумаги шириной 15 мм прочно зажимают на плоскости двумя зажимами, оставив зазор 0,7 мм (0,030″) для бумаги между ними. Один зажим прижат гидравлическим способом к другом у вдоль плоскости бумаги, чтобы сжать узкую полоску бумаги. Давление замеряют в точке смятия. Тест проводят в машинном направлении (МН) или поперечном направлении (ПН).

Испытание гофрированного слоя картона на плоскостное сжатие прибором Конкора — СМТ

С начала развития производства гофрированного картона отрасль понимала необходимость определения показателя плоскостного сжатия для различных типов флютинга той формы гофрированного профиля, которую будут впоследствии делать на гофроагрегате. Так был разработан тест для флютинга на плоскостное сжатие прибором Конкора. Полоску гофрированного флютинга размером 152 х 12,7 мм (6″ х 1/2″) формируют на холодном устройстве для прессования, той же формы, что и при формовании на гофропрессе. Средний слой формируют между горячими валами гофропресса, и в этом случае его нужно кондиционировать после проклеивания лентой. Клейкую ленту применяют для имитации двухслойного картона, ее функция — препятствовать деформации гофрированного профиля при удалении бумаги из формы. Полоску двухслойного гофрированного картона кладут на пресс, который можно использовать для тестов RCT и ССТ.

Если все выполнено правильно, будет два уровня сжатия во время теста СМТ: первый — когда гофра выстраивается, второй — когда профиль сжимается. Таким образом, можно провести сравнительное тестирование форм гофрированного профиля, а также бумаги. Также можно проверить двухслойный гофрированный картон, выпущенный на гофропрессе, для того чтобы сравнить теоретические значения.

Горячий тест Конкора (Сопсога) проводят, пропуская образец полоски через горячие валы гофропресса перед тем, как поместить его в шаблон, затем выполняют те же действия, что и выше.

Влажность

Широко распространены портативные приборы для определения влажности. Их можно откалибровать в соответствии с определенным цветом бумаги или покровным слоем. Проверьте инструкции производителя.

Прибор для проведения теста на продавливание по Муллену

Стойкость к расслаиванию по Скотту

Образец картона кладут на металлическое основание так, чтобы уголок был сверху. Копер с маятником ударяет по вертикальной поверхности под углом до тех пор, пока бумага не расслоится. Энергия, необходимая для того, чтобы разделить слои, выражена в джоулях на кв. м.

На бумажных фабриках используют также другие тесты — на pH, яркость, белизну и гладкость.

Сопротивление продавливанию — для бумаги и гофрированного картона

Испытание на продавливание по Муллену — гидравлически нагруженная эластичная круглая диафрагма расширяется под образцом бумаги такого же размера, который зажат со всех сторон и установлен прямо над ней. Гидравлическое давление, при котором образец разрывается, записывают. Это показатель теста Муллена для данного материала, он обычно выражается в килоньютонах/кв. м.

Толщина — бумаги или картона

Специальный микрометр для бумаги с контролируемым давлением и опорой используют для измерения толщины или калибра бумаги или картона.

Плотность или грамматура — бумаги или картона

Точные весы в лаборатории используют для того, чтобы проверить вес на единицу площади бумаги относительно спецификации на бумажной фабрике. Этот показатель вместе с толщиной дает показатель плотности. Вес картона проверяют тем же способом.

КАРТОН

Испытание на торцевое сжатие — ССТ

Это основной тест на сопротивление сжатию обычного ящика, изготовленного из картона, где профиль гофрирования расположен вертикально на вертикальных панелях. Тест проводят на прессе, подобном тому, который используют для ССТ, СМТ, RCT, FCT, на полоске картона с верхними или нижними краями, абсолютно горизонтальными и параллельными Друг Другу поперек гофрированного профиля и перпендикулярно их осям. Значение ЕСТ — это измерение давления при разрушении.

Приблизительное значение ожидаемого ЕСТ можно получить при сложении RCT для лайнеров и ССТ для флютинга (который учитывает приблизительное соотношение). На клеевые соединения и толщину комбинированного картона добавляют около 10%.

Испытание на плоскостное сжатие FCT

Круглый образец картона вырезают и помещают на тот же пресс. Как и в тесте Конкора, здесь должно быть два отдельных этапа разрушения — если нет, то возможной причиной может быть наклонный профиль.

Испытание прочности клеевого соединения — РАТ

Это длительный тест для измерения прочности клеевого соединения между флютингом и лайнером. Используют специально изготовленные «гребни» с выступающими зубцами, шаг которых в два раза больше шага гофрированного профиля и диаметр которых входит внутрь профиля замеряемого картона. Их вставляют с обеих сторон прямоугольного образца и создают давление, чтобы разделить два гребня, оказывая давление на лайнеры, стремясь разделить их. Давление при разделении сцепления — показатель РАТ для тестируемого картона. Каждое сцепление лайнера можно тестировать отдельно в зависимости от уровня, на котором вставляют зубцы.

Прибор для проведения испытания на прокол

После разрыва нужно визуально проверить, где именно произошел разрыв клеевого соединения, или внутреннюю стойкость к расслаиванию бумаги.

Испытание на прокол

Для проведения теста используют маятник с иголкой на головке, который под определенным углом пробивает образец. Степень проникновения — значение сопротивления проколу тестируемого картона, которое отображается на шкале.

ЯЩИК

Тест на раздавливание ящика — ВСТ

Для этого теста нужен пресс большего объема, который определит потенциальное сопротивление сжатию готового ящика, т. е. сколько полных ящиков можно поставить один на другой. Это зависит не только от прочности на сжатие при штабелировании ящиков, но и от веса и природы содержимого. Если содержимое находится в первичной упаковке в виде структурированных вертикальных емкостей, как, например, банки или бутылки, которые плотно упакованы в ящик, то она будет поддерживать ящик. Это, конечно, оказывает давление на нижний ящик в стопе, который и определяет необходимую прочность на сжатие.

Вероятно, это единственная зона тестирования, где можно наблюдать частые несоответствия между результатами тестирования и результатами, полученными на практике. Если не из-за различных марок картона, особенно это касается клеевых характеристик, то часто из-за деформации вертикальных панелей ящика. Это происходит в процессе наполнения ящика или, что чаще, при его закрытии, если биговки, сделанные на гофроагрегате, недостаточно четкие или выполнены неправильно подобранными или изношенными биговальными ножами. Место загибания клапана должно быть четко обозначено, чтобы он был согнут в обозначенном месте, иначе на ящике может образоваться «живот» и ящик будет потенциально подвержен разрушению при вертикальном сжатии.

Ротационная установка для проведения испытания на удар, установленная на заводе гофротары

Сопротивление сжатию ящика зависит от значения ЕСТ, периметра ящика и калибра или толщины картона, из которого он изготовлен.

Популярный способ расчета сопротивления сжатию ящика — это расчет по формуле Мак Ки:
ВСТ (кг) = 1,515 х ЕСТ0,57 х ТО,87 х (Д+Ш)0,47,
где
ЕСТ = испытание на торцевое сжатие (кг/см)
Т = толщина картона (мм)
Д = длина ящика (мм)
Ш = ширина ящика (мм)

Испытание на падение или испытание на удар

Это больше не тестирование ящика, а защита содержимого полной упаковки, т.е. ящика, содержимого и внутренних прокладок. В первой половине 20-го столетия ящики бросали со второго или третьего этажа из окна на бетонный тротуар на территории завода и смотрели или фотографировали результаты. В дальнейшем пакет ставили на тележку, которую спускали вниз по наклонной рампе или рельсам, чтобы столкнуть с твердой поверхностью, или же бросали на вращающийся барабан с перегородками. Сегодня есть специальное оборудование для проведения испытания на падение.

Многие производители электроборудования сегодня диктуют свои требования по показателям испытания на удар, чтобы защитить содержимое от повреждений. Как уже говорилось, это больше тест для конструкции упаковки, материалов и спецификации, чем просто проверка наружной оболочки упаковки. Из вышесказанного читатель поймет, что некоторые лабораторные тесты необходимы для получения приблизительных, если не абсолютных, значений для контроля качества.

Но, вероятно, самые важные испытания — это те, которые выполняют операторы в зоне накопительного моста (для тестирования сцепления на гофропрессе и т. п.) и в зоне съема, где на сыром картоне можно проверить сцепление слоев, точность реза, пузырение и вздутие, раздавливание картона в машине, сухость, коробление и т. п.

Производители машин из года в год совершенствуют технологию, но насколько бы она не была совершенна, нужно прежде всего понимать сам технологический процесс изготовления картона, а возможностей для развития этих навыков сегодня становится все меньше. Решающее значение имеет обычное обучение, потому что оператор должен мгновенно реагировать на результаты тестирования на машине, так как для проведения лабораторных испытаний нужно время, и часто работа уже отгружена до того, как получают результаты тестирования. Понятно, почему многие предприятия обходятся без большей части оборудования для тестирования, оставив лишь, например, прибор для испытания на раздавливание, прибор для испытаний на плоскостное и торцевое сжатие и прибор для измерения толщины картона.

На больших предприятиях выборочные проверки проводят в региональных или национальных центрах.

[/private]

По вопросам покупки книги «Гофроиндустрия. В поисках совершенства» обращайтесь:
Константин Шабуневич
Тел. моб: +38 093 246 21 21 (Viber, WhatsApp, Telegram)
[email protected]

If you find an error, please highlight a piece of text and clickCtrl+Enter.

Tags: Гофроиндустрия в поисках совершенства