En el procés de producció de les màquines de paper, diversos rotlles tenen un paper indispensable, des de la deshidratació de les bandes de paper humides fins a la fixació de les bandes de paper seques. Com a una de les tecnologies bàsiques en el disseny dels rotlles de les màquines de paper, la "corona" —malgrat la diferència geomètrica aparentment lleugera que implica— determina directament la uniformitat i l'estabilitat de la qualitat del paper. Aquest article analitzarà exhaustivament la tecnologia de la corona dels rotlles de les màquines de paper des dels aspectes de la definició, el principi de funcionament, la classificació, els factors clau d'influència en el disseny i el manteniment, revelant el seu important valor en la producció de paper.

1. Definició de corona: funció significativa en diferències menors

«Corona» (expressat en anglès com a «Crown») fa referència específicament a una estructura geomètrica especial dels rotllos de les màquines de paper al llarg de la direcció axial (longitudinal). El diàmetre de la zona central del cos del rotllo és lleugerament més gran que el de les zones finals, formant un contorn similar a un «tambor de cintura». Aquesta diferència de diàmetre es mesura normalment en micròmetres (μm), i el valor de la corona d'alguns rotllos de premsa grans pot arribar fins i tot a 0,1-0,5 mm.

L'indicador principal per mesurar el disseny de la corona és el "valor de la corona", que es calcula com la diferència entre el diàmetre màxim del cos del rotlle (normalment al punt mig de la direcció axial) i el diàmetre dels extrems del rotlle. En essència, el disseny de la corona implica preestablir aquesta petita diferència de diàmetre per compensar la deformació del "flaixament mitjà" del rotlle causada per factors com la força i els canvis de temperatura durant el funcionament real. En definitiva, aconsegueix la distribució uniforme de la pressió de contacte a tota l'amplada de la superfície del rotlle i la banda de paper (o altres components de contacte), establint una base sòlida per a la qualitat del paper.

2. Funcions principals de la corona: compensar la deformació i mantenir una pressió uniforme

Durant el funcionament dels rotlles de les màquines de paper, la deformació és inevitable a causa de les càrregues mecàniques, els canvis de temperatura i altres factors. Sense un disseny de corona, aquesta deformació provocarà una pressió de contacte desigual entre la superfície del rotlle i la banda de paper (una "pressió més alta als dos extrems i una pressió més baixa al mig"), cosa que causarà directament problemes greus de qualitat, com ara un gramatge desigual i una deshidratació desigual del paper. El valor fonamental de la corona rau en la compensació activa d'aquestes deformacions, cosa que es reflecteix específicament en els aspectes següents:

2.1 Compensació de la deformació per flexió del rotlle

Quan els rotlles centrals de les màquines de paper, com ara els rotlles de premsa i els rotlles de calandra, estan en funcionament, cal aplicar una pressió significativa a la banda de paper. Per exemple, la pressió lineal dels rotlles de premsa pot arribar als 100-500 kN/m. Per a rotlles amb una relació longitud-diàmetre gran (per exemple, la longitud dels rotlles de premsa en màquines de paper d'amplada gran pot ser de 8-12 metres), es produeix una deformació elàstica de flexió cap avall al mig sota pressió, similar a una "flexió del pol de l'espatlla sota càrrega". Aquesta deformació provoca una pressió de contacte excessiva entre els extrems del rotlle i la banda de paper, mentre que la pressió al mig és insuficient. En conseqüència, la banda de paper es deshidrata en excés als dos extrems (provocant una sequedat elevada i un gramatge baix) i es deshidrata en excés al mig (provocant una sequedat baixa i un gramatge elevat).

Tanmateix, l'estructura en forma de "tambor" del disseny de la corona garanteix que, després de doblegar-se el rotlle, tota la superfície del rotlle romangui en contacte paral·lel amb la banda de paper, aconseguint una distribució uniforme de la pressió. Això aborda eficaçment els riscos de qualitat causats per la deformació per flexió.

2.2 Compensació de la deformació tèrmica del rotlle

Alguns rotllos, com els rotllos guia i els rotllos de calandria a la secció d'assecat, pateixen expansió tèrmica durant el funcionament a causa del contacte amb bandes de paper a alta temperatura i l'escalfament per vapor. Com que la part central del cos del rotllo s'escalfa més completament (els extrems estan connectats a coixinets i dissipen la calor més ràpidament), la seva expansió tèrmica és més gran que la dels extrems, cosa que provoca un "bony mitjà" del cos del rotllo. En aquest cas, l'ús d'un disseny de corona convencional agreujarà la pressió de contacte desigual. Per tant, cal dissenyar una "corona negativa" (on el diàmetre de la part central és lleugerament més petit que el dels extrems, també coneguda com a "corona inversa") per compensar el bony addicional causat per l'expansió tèrmica, garantint una pressió de contacte uniforme a la superfície del rotllo.

2.3 Compensació del desgast irregular de la superfície del corró

Durant el funcionament a llarg termini, alguns rotllos (com ara els rotllos de goma de premsa) experimenten friccions més freqüents a les vores de la banda de paper (ja que les vores de la banda de paper tendeixen a portar impureses), cosa que provoca un desgast més ràpid als extrems que al mig. Sense un disseny de corona, la superfície del rotllo mostrarà un "bony al mig i enfonsament als extrems" després del desgast, cosa que al seu torn afecta la distribució de la pressió. En preestablir la corona, es pot mantenir la uniformitat del contorn de la superfície del rotllo en la fase inicial del desgast, allargant la vida útil del rotllo i reduint les fluctuacions de producció causades pel desgast.

3. Classificació de la corona: opcions tècniques adaptades a diferents condicions de treball

Segons el tipus de màquina de paper (baixa velocitat/alta velocitat, amplada estreta/amplada ampla), la funció del rotlle (premsat/calandrat/guiat) i els requisits del procés, la corona es pot dividir en diversos tipus. Els diferents tipus de corona difereixen en les característiques de disseny, els mètodes d'ajust i els escenaris d'aplicació, tal com es detalla a la taula següent:

4. Factors clau d'influència en el disseny de corones: càlcul precís per adaptar-se als requisits de producció

El valor de la corona no s'estableix arbitràriament; cal calcular-lo exhaustivament en funció dels paràmetres del rotlle i les condicions del procés per garantir el seu funcionament eficaç. Els factors clau que influeixen en el disseny de la corona inclouen principalment els aspectes següents:

4.1 Dimensions i material del rotlle

1. Longitud del cos del rotlle (L)Com més llarg sigui el cos del rotlle, més gran serà la deformació per flexió sota la mateixa pressió i, per tant, més gran serà el valor de corona necessari. Per exemple, els rotlles llargs de les màquines de paper d'amplada gran requereixen un valor de corona més gran que els rotlles curts de les màquines de paper d'amplada estreta per compensar la deformació.
2. Diàmetre del cos del rotlle (D)Com més petit sigui el diàmetre del cos del corró, menor serà la rigidesa i més propens serà el corró a deformar-se sota pressió. Per tant, es requereix un valor de corona més gran. En canvi, els corrons amb un diàmetre més gran tenen una rigidesa més alta i el valor de corona es pot reduir adequadament.
3. Rigidesa del materialEls diferents materials dels cossos dels rodets tenen diferents rigideses; per exemple, els rodets d'acer tenen una rigidesa molt més alta que els rodets de ferro colat. Els materials amb menor rigidesa presenten una deformació més significativa sota pressió, cosa que requereix un valor de corona més gran.

4.2 Pressió de funcionament (pressió lineal)

La pressió de funcionament (pressió lineal) de rodets com ara els rodets de premsa i els rodets de calandria és un factor important que influeix en el disseny de la corona. Com més gran sigui la pressió lineal, més significativa serà la deformació per flexió del cos del rodet, i cal augmentar el valor de la corona en conseqüència per compensar la deformació. La seva relació es pot expressar aproximadament amb la fórmula simplificada: Valor de la Corona H ≈ (P×L³)/(48×E×I), on P és la pressió lineal, L és la longitud del rodet, E és el mòdul elàstic del material i I és el moment d'inèrcia de la secció transversal del rodet. Per exemple, la pressió lineal dels rodets de premsa per a paper d'embalatge sol ser superior a 300 kN/m, de manera que el valor de la corona corresponent ha de ser més gran que el dels rodets de premsa per a paper cultural amb una pressió lineal més baixa.

4.3 Velocitat de la màquina i tipus de paper

1. Velocitat de la màquinaQuan les màquines de paper d'alta velocitat (velocitat > 1200 m/min) estan en funcionament, la banda de paper és molt més sensible a la uniformitat de la pressió que en les màquines de paper de baixa velocitat. Fins i tot petites fluctuacions de pressió poden causar defectes de qualitat del paper. Per tant, les màquines de paper d'alta velocitat solen adoptar una "corona controlable" per aconseguir una compensació en temps real de la deformació dinàmica i garantir una pressió estable.
2. Tipus de paperEls diferents tipus de paper tenen requisits diferents pel que fa a la uniformitat de la pressió. El paper de seda (per exemple, paper higiènic amb un gramatge de 10-20 g/m²) té un gramatge baix i és extremadament sensible a les fluctuacions de pressió, cosa que requereix un disseny de corona d'alta precisió. En canvi, el paper gruixut (per exemple, cartró amb un gramatge de 150-400 g/m²) té una major capacitat per suportar les fluctuacions de pressió, de manera que els requisits de precisió de la corona es poden reduir adequadament.

5. Problemes comuns de la corona i manteniment: inspecció oportuna per garantir una producció estable

Un disseny de corona irracional o un manteniment inadequat afectaran directament la qualitat del paper i causaran una sèrie de problemes de producció. Els problemes comuns de la corona i les contramesures corresponents són els següents:

5.1 Valor de la Corona excessivament gran

Un valor de corona excessivament gran provoca una pressió excessiva al centre de la superfície del rotlle, cosa que resulta en un gramatge baix i una gran sequedat del paper al centre. En casos greus, fins i tot pot causar "aixafament" (trencament de la fibra), cosa que afecta la resistència i l'aspecte del paper.

ContramesuresPer als rotlles de corona fixa que s'utilitzen en màquines de paper de baixa velocitat, cal substituir els rotlles per un valor de corona adequat. Per als rotlles de corona controlable en màquines de paper d'alta velocitat, la pressió hidràulica o pneumàtica es pot reduir mitjançant el sistema de corona controlable per disminuir el valor de la corona fins que la distribució de la pressió sigui uniforme.

5.2 Valor de la Corona excessivament petit

Un valor de corona excessivament petit provoca una pressió insuficient al centre de la superfície del rotlle, cosa que comporta una deshidratació inadequada del paper al centre, baixa sequedat, gramatge elevat i defectes de qualitat com ara "taques humides". Al mateix temps, també pot afectar l'eficiència del procés d'assecat posterior.

ContramesuresPer a rodets de corona fixa, cal reprocessar el cos del rodet per augmentar el valor de la corona. Per a rodets de corona controlables, es pot augmentar la pressió hidràulica o pneumàtica per augmentar el valor de la corona, garantint que la pressió al mig compleixi els requisits del procés.

5.3 Desgast irregular del contorn de la corona

Després d'un funcionament a llarg termini, la superfície del rotlle experimentarà desgast. Si el desgast és irregular, el contorn de la corona es deformarà i apareixeran "taques irregulars" a la superfície del rotlle. Això provocarà defectes com ara "ratlles" i "indentacions" al paper, cosa que afectarà greument la qualitat de l'aspecte del paper.

ContramesuresInspeccioneu regularment la superfície del rodet. Quan el desgast arribi a un cert nivell, poliu i repareu la superfície del rodet (per exemple, poliu de nou el contorn de la corona dels rodets de goma de premsa) per restaurar la forma i la mida normals de la corona i evitar que un desgast excessiu afecti la producció.

6. Conclusió

Com a tecnologia aparentment subtil però crucial, la corona dels rotlles de les màquines de paper és el nucli per garantir una qualitat uniforme del paper. Des de la corona fixa en màquines de paper de baixa velocitat fins a la corona controlable en màquines de paper d'alta velocitat i amplada, el desenvolupament continu de la tecnologia de la corona sempre s'ha centrat en l'objectiu principal de "compensar la deformació i aconseguir una pressió uniforme", adaptant-se a les necessitats de les diferents condicions de treball de la fabricació de paper. Un disseny raonable de la corona no només resol problemes de qualitat com ara el gramatge desigual del paper i la mala deshidratació, sinó que també millora l'eficiència operativa de les màquines de paper (reduint el nombre de trencaments de paper) i redueix el consum d'energia (evitant l'assecat excessiu). És un suport tècnic clau indispensable en el desenvolupament de la indústria paperera cap a "alta qualitat, alta eficiència i baix consum d'energia". En la futura producció de paper, amb la millora contínua de la precisió dels equips i l'optimització contínua dels processos, la tecnologia de la corona esdevindrà més refinada i intel·ligent, contribuint més al desenvolupament d'alta qualitat de la indústria paperera.