УВЛАЖНЕНИЕ БУМАГИ И КАЛАНДРИРОВАНИЕ В
СУПЕРКАЛАНДРЕ - ЧАСТЬ 3
Степень гладкости, полученная в результате каландрирования чрезмерно
увлажненной бумаги, не является постоянной и с течением времени
уменьшается. Таким образом, в каждом случае в зависимости от вида
каландрируемой бумаги и условий ее каландрирования существует
оптимальная величина влажности каландрируемой бумаги. При этом следует
иметь в виду, что некоторое количество влаги испаряется в процессе
каландрирования на горячих валах каландра.
Влажность бумаги, которую при каландрировании можно считать оптимальной,
имеет следующие значения, %: для писчей и типографской бумаги № 1 —
5,5—7, писчей и типографской № 2 и № 3 — 6—8, бумаги с высоким
содержанием древесной массы (пачечная, для текстильных патронов и
конусов) —7—10, папиросной—10—12. Влажность конденсаторной бумаги перед
пропуском через суперкаландр доводят до 10—13 %, если необходимо
получить бумагу плотностью 1 г/см3, и до 24—30 %,если бумага должна
иметь плотность 1,2 г/см3 и более. Пергамин, пропускаемый через
суперкаландр для получения чертежной кальки, должен иметь влажность
24—28 %. Мелованную бумагу для уплотнения покровного слоя, придания ему
гладкости и выравнивания толщины бумаги пропускают через суперкаландр
при влажности 4—6 %. При влажности ниже 4 %
ухудшается гладкость бумаги. Если влажность мелованной бумаги превышает
7 %, то в результате каландрирования образуются на бумаге «мертвые»
складки. Возможно также размягчение покровного слоя и повышенное
выщипывание частиц пигмента с прилипанием их к поверхности металлических
валов.
Эффект каландрирования зависит от температуры валов суперкаландра. При
нагревании бумага легче разглаживается. Повышая температуру валов
суперкаландра, можно в ряде случаев обойтись меньшим их числом, снизить
удельное давление каландрирования и, главное, получить прочную бумагу с
высокой гладкостью поверхности. Эффект повышения в данном случае
механической прочности бумаги после ее пропуска через суперкаландр
определяется не только пластификацией волокон, но и размягчением
гемицеллюлоз, которые при этом способны образовывать дополнительные
межволоконные связи. Однако температура валов суперкаландра не должна
быть высокой, чтобы не вызвать пересушку бумаги, а также деформацию
валов.
Оптимальная величина температуры каждого из валов каландра
устанавливается опытным путем в зависимости от вида каландрируемой
бумаги, ее влажности, скорости работы каландра, числа захватов бумаги в
каландре и от других переменных факторов процесса каландрирования. При
увеличении скорости суперкаландра температуру его валов несколько
повышают, применяя специальный подогрев двух или трех валов
суперкаландра паром. Температура набивных валов при этом не должна
превышать 60—70 °С. В тех случаях, когда температура поверхности валов
становится чрезмерно высокой из-за их трения при скорости, превышающей
500 м/мин, не только отключают систему подогрева валов, но применяют
охлаждение валов водой или воздухом.
При каландрировании область воздействия на полотно
бумаги валов каландра может быть разделена на две зоны, которые
переходят одна в другую примерно по центральной линии
между валами. В первой зоне поверхность выглаживается под
действием силы, направленной в основном
перпендикулярно поверхности; при этом выступы на поверхности бумажного
полотна уплотняются до уровня углублений. Во второй зоне силы сжатия
действуют в основном в осевом направлении и волокна при этом сдвигаются,
заполняя свободные пространства между ними.
Бумага в суперкаландре одновременно подвергается действию давления и
трения между металлическими и упругими набивными валами. При этом с
увеличением при каландрировании давления уменьшается толщина бумаги, ее
пористость, воздухопроницаемость, сопротивление раздиранию,
светонепроницаемость, а также степень проклейки. Одновременно растут
гладкость, плотность, удлинение до разрыва и в какой-то степени лоск
бумаги, который в основном определяется увеличением трения между валами.
Сопротивление бумаги продавли-ванию с увеличением давления при
каландрировании практически не изменяется.
При пропуске бумаги через суперкаландр так же, как это было указано
выше, при рассмотрении работы машинного каландра, наблюдается либо
повышение сопротивления бумаги разрыву, либо снижение величины этого
показателя. Если бумага изготовлена из гибких равномерно увлажненных
волокон целлюлозы, то обычно сопротивление разрыву бумаги, прошедшей
через суперкаландр, возрастает. Если же бумага содержит в основном
грубые волокна древесной массы или неравномерно увлажнена, то чаще всего
в результате суперкаландрирования бумаги при повышенном давлении
наблюдается снижение ее сопротивления разрыву. В одинаковой степени
сказанное относится и к сопротивлению бумаги излому.
Вытяжка по длине бумажного полотна в результате его каландрирования в
зависимости от вида бумаги и условий каландрирования составляет от 0,5
до 1,5%. Ширина бумажного полотна при этом увеличивается примерно на 0,2
%.
Плотность бумаги резко повышается, а толщина резко снижается после
прохождения ее между первым и вторым, а также вторым и третьим валами
суперкаландра при линейном давлении до 1745 Н/см. При дальнейшем
повышении линейного давления и после следующих валов скорость изменения
плотности и толщины бумаги значительно уменьшается. Если при одном и том
же достигнутом значении плотности бумаги желательно повысить ее лоск, то
следует увеличить число захватов бумаги, одновременно снизив линейное
давление между валами каландра. Существенное увеличение влажности
каландрируемой бумаги способствует повышению ее лоска и прозрачности с
одновременным уменьшением белизны.
При одинаковых условиях каландрирования бумаги гладкость возрастает в
большей степени у пухлой бумаги, изготовленной из массы садкого помола,
чем у плотной бумаги, изготовленной из коротких волокон массы жирного
помола. По
возрастающей способности повышать гладкость бумаги
при каландрировании растительные волокна могут быть расположены в
следующий ряд: соломенная целлюлоза, сульфитная еловая целлюлоза,
осиновая целлюлоза, древесная масса, эспарто.
Влияние минеральных наполнителей на гладкость каландрированной бумаги
различно в зависимости от формы их частиц и твердости. По возрастающей
способности повышать гладкость бумаги при каландрировании минеральные
наполнители бумаги могут быть расположены следующим образом: анналин,
мел, каолин, бланфикс, асбестин. Крупнозернистый ленцин вызывает даже
понижение гладкости бумаги в результате ее каландрирования. С
увеличением числа проходов бумаги между валами каландра эффективность
каландрирования возрастает даже при неизменном удельном давлении, что
объясняется упругопластическими свойствами бумажного полотна: после
каждого прохода упругая деформация сжатия исчезает, а пластическая
сохраняется.
Пропуск бумаги через суперкаландр уменьшает колебания ее толщины,
повышает гладкость и лоск бумаги, что приводит к улучшению печатных
свойств бумаги. Однако одновременно уменьшаются толщина, пухдость,
непрозрачность и жесткость бумаги при изгибе, т. е. снижаются показатели
важных свойств бумаги для печати. Поэтому режим отделки в суперкаландре
бумаги для печати должен быть таким, при котором максимальное повышение
гладкости и лоска сопровождалось бы минимальным снижением толщины и
пухлости бумаги. Это обеспечивается применением относительно невысокого
линейного давления в захватах между валами суперкаландра, установлением
опытным путем числа необходимых захватов бумаги, надлежащей влажностью
каландрируемой бумаги и достаточно высокой температурой валов. Влияние
скорости суперкаландра при этом незначительно.
Бригада рабочих, обслуживающих суперкаландр, состоит из двух или трех
человек, из которых один является старшим. Старший каландровщик отвечает
за качество каландрированной бумаги, соблюдение надлежащего режима
каландрирования и осуществление всех мероприятий по предотвращению
обрывов бумажного полотна при его каландрировании (надлежащая степень
натяжения бумаги, недопущение прохождения между валами суперкаландра
вместе с бумажным полотном комков бумаги и др.). Каландровщики
устанавливают валики бумаги на раскат, заправляют в начале узкой
полосой, а затем полной его шириной бумажное полотно по валам каландра и
на накат, сни--мают с наката готовые рулоны бумаги. Один из них
взвешивает готовую продукцию и ведет запись выработки в рабочем журнале.
Заправлять бумагу в каландр можно только на самой низкой заправочной
скорости. Эта работа осуществляется не менее чем двумя рабочими, один из
которых должен иметь возможность
аварийной остановки суперкаландра кнопкой «стоп». В
зазорах между валами должны быть хорошо укрепленные предохранительные
трубки, предохраняющие руки рабочего от попадания в зазор при заправке
бумаги.
В некоторых случаях, например при выработке цветной лощеной бумаги или
прессшпана, их поверхности придается повышенная степень лоска. В этом
случае вместо обычного суперкаландра пользуются фрикционным к а л а нд р
о м, состоящим обычно из трех валов: двух металлических и между ними
набивного бумажного вала. Металлические валы вращаются с различной
скоростью. Бумажный вал собственного привода не имеет.
Большое различие в скоростях вращения валов верхнего металлического и
набивного, между которыми проходит бумага (картон), вызывает лощильный
эффект.
Для нанесения на бумагу выпуклых или прозрачных (напоминающих водяной
знак) рисунков применяют тиснильные каландры, в которых верхний
обогреваемый паром металлический вал имеет на своей поверхности
рельефный рисунок. Нижний вал набивной. Увлажненная паровым спрыском
бумага до влажности не менее 9 %, проходя между парой указанных валов,
воспринимает отпечаток поверхности верхнего вала. Подобным образом
осуществляют тиснение декоративных видов бумаги, бумаги для скатертей, а
также папиросной и сигаретной бумаги. Таким же образом придают зернистую
поверхность рисовальной бумаге и имитацию полотна некоторым маркам
почтовой и писчей бумаги. Тиснильный каландр может быть не только
двухвальным, есть тиснильные каландры и пятивальные. Рабочая ширина
тиснильных каландров обычно не превышает 2 м, а рабочая скорость—120
м/мин. Наибольшее линейное давление до 2450 Н/см.
Дополнительные данные по материалу этого раздела приведены в книгах [5,
с. 637—660; 16, с. 8—26].