Dalam proses pengeluaran mesin kertas, pelbagai gulungan memainkan peranan yang sangat diperlukan, daripada penyahairan jaringan kertas basah kepada penetapan jaringan kertas kering. Sebagai salah satu teknologi teras dalam reka bentuk gulungan mesin kertas, "mahkota" - walaupun terdapat sedikit perbezaan geometri yang melibatkannya - secara langsung menentukan keseragaman dan kestabilan kualiti kertas. Artikel ini akan menganalisis secara menyeluruh teknologi mahkota gulungan mesin kertas daripada aspek definisi, prinsip kerja, klasifikasi, faktor pengaruh utama dalam reka bentuk dan penyelenggaraan, mendedahkan nilai pentingnya dalam pengeluaran kertas.

1. Definisi Mahkota: Fungsi Penting dalam Perbezaan Kecil

"Crown" (dinyatakan dalam bahasa Inggeris sebagai "Crown") secara khusus merujuk kepada struktur geometri khas gulungan mesin kertas sepanjang arah paksi (memanjang). Diameter kawasan tengah badan gulungan adalah lebih besar sedikit daripada kawasan hujung, membentuk kontur yang serupa dengan "drum pinggang". Perbezaan diameter ini biasanya diukur dalam mikrometer (μm), dan nilai mahkota beberapa gulungan akhbar besar bahkan boleh mencapai 0.1-0.5 mm.

Penunjuk teras untuk mengukur reka bentuk mahkota ialah "nilai mahkota", yang dikira sebagai perbezaan antara diameter maksimum badan gulungan (biasanya pada titik tengah arah paksi) dan diameter hujung gulungan. Pada dasarnya, reka bentuk mahkota melibatkan pratetap perbezaan diameter kecil ini untuk mengimbangi ubah bentuk "kendur tengah" gulungan yang disebabkan oleh faktor seperti perubahan daya dan suhu semasa operasi sebenar. Akhirnya, ia mencapai pengedaran seragam tekanan sentuhan merentas keseluruhan lebar permukaan gulungan dan web kertas (atau komponen sentuhan lain), meletakkan asas yang kukuh untuk kualiti kertas.

2. Fungsi Teras Mahkota: Mengimbangi Ubah Bentuk dan Mengekalkan Tekanan Seragam

Semasa operasi gulungan mesin kertas, ubah bentuk tidak dapat dielakkan disebabkan oleh beban mekanikal, perubahan suhu dan faktor lain. Tanpa reka bentuk mahkota, ubah bentuk ini akan membawa kepada tekanan sentuhan tidak sekata antara permukaan gulungan dan web kertas — “tekanan lebih tinggi pada kedua-dua hujung dan tekanan rendah di tengah” — secara langsung menyebabkan isu kualiti yang serius seperti berat asas tidak sekata dan penyahairan kertas yang tidak sekata. Nilai teras mahkota terletak pada mengimbangi secara aktif ubah bentuk ini, yang secara khusus dicerminkan dalam aspek berikut:

2.1 Mengimbangi Ubah Bentuk Lenturan Gulungan

Apabila gulungan teras mesin kertas, seperti gulungan akhbar dan gulungan kalender, sedang beroperasi, mereka perlu menggunakan tekanan yang ketara pada web kertas. Sebagai contoh, tekanan linear gulungan akhbar boleh mencapai 100-500 kN/m. Untuk gulungan dengan nisbah panjang-ke-diameter yang besar (cth, panjang gulungan akhbar dalam mesin kertas lebar lebar boleh 8-12 meter), ubah bentuk elastik lenturan ke bawah di tengah berlaku di bawah tekanan, sama seperti "lentur tiang bahu di bawah beban". Ubah bentuk ini menyebabkan tekanan sentuhan yang berlebihan antara hujung gulungan dan web kertas, manakala tekanan di bahagian tengah tidak mencukupi. Akibatnya, web kertas menjadi terlalu deair pada kedua-dua hujung (mengakibatkan kekeringan tinggi dan berat asas rendah) dan kurang deair di bahagian tengah (mengakibatkan kekeringan rendah dan berat asas tinggi).

Walau bagaimanapun, struktur reka bentuk mahkota "berbentuk gendang" memastikan bahawa selepas gulungan membengkok, seluruh permukaan gulungan kekal selari dengan jaringan kertas, mencapai pengedaran tekanan yang seragam. Ini secara berkesan menangani risiko kualiti yang disebabkan oleh ubah bentuk lenturan.

2.2 Mengimbangi Ubah Bentuk Terma Gulungan

Sesetengah gulung, seperti gulung panduan dan gulung kalender di bahagian pengeringan, mengalami pengembangan terma semasa operasi disebabkan sentuhan dengan web kertas suhu tinggi dan pemanasan wap. Oleh kerana bahagian tengah badan gulungan lebih dipanaskan sepenuhnya (hujungnya disambungkan ke galas dan menghilangkan haba dengan lebih cepat), pengembangan habanya lebih besar daripada hujungnya, yang membawa kepada "bonjolan tengah" badan gulungan. Dalam kes ini, penggunaan reka bentuk mahkota konvensional akan memburukkan lagi tekanan sentuhan yang tidak sekata. Oleh itu, "mahkota negatif" (di mana diameter bahagian tengah lebih kecil sedikit daripada hujungnya, juga dikenali sebagai "mahkota terbalik") perlu direka bentuk untuk mengimbangi bonjolan tambahan yang disebabkan oleh pengembangan haba, memastikan tekanan sentuhan seragam pada permukaan gulungan.

2.3 Mengimbangi Kehausan Permukaan Gulungan yang Tidak Sekata

Semasa operasi jangka panjang, sesetengah gulungan (seperti gulungan getah tekan) mengalami geseran yang lebih kerap di tepi web kertas (kerana tepi web kertas cenderung membawa kekotoran), mengakibatkan haus lebih cepat di hujung berbanding di tengah. Tanpa reka bentuk mahkota, permukaan gulungan akan menunjukkan "bonjolan di tengah dan mengendur di hujung" selepas haus, yang seterusnya menjejaskan pengagihan tekanan. Dengan pratetap mahkota, keseragaman kontur permukaan gulungan boleh dikekalkan pada peringkat awal haus, memanjangkan hayat perkhidmatan gulungan dan mengurangkan turun naik pengeluaran yang disebabkan oleh haus.

3. Klasifikasi Mahkota: Pilihan Teknikal Disesuaikan dengan Keadaan Kerja Berbeza

Berdasarkan jenis mesin kertas (kelajuan rendah/kelajuan tinggi, lebar sempit/lebar lebar), fungsi roll (menekan/kalender/membimbing), dan keperluan proses, mahkota boleh dibahagikan kepada pelbagai jenis. Jenis mahkota yang berbeza berbeza dalam ciri reka bentuk, kaedah pelarasan dan senario aplikasi, seperti yang diperincikan dalam jadual berikut:

4. Faktor Pengaruh Utama dalam Reka Bentuk Mahkota: Pengiraan Tepat untuk Menyesuaikan Diri dengan Keperluan Pengeluaran

Nilai mahkota tidak ditetapkan sewenang-wenangnya; ia perlu dikira secara menyeluruh berdasarkan parameter roll dan keadaan proses untuk memastikan ia berfungsi dengan berkesan. Faktor utama yang mempengaruhi reka bentuk mahkota terutamanya termasuk aspek berikut:

4.1 Dimensi dan Bahan Gulungan

1. Panjang Badan Gulung (L): Semakin panjang badan gulungan, semakin besar ubah bentuk lenturan di bawah tekanan yang sama, dan dengan itu semakin besar nilai mahkota yang diperlukan. Contohnya, gulungan panjang dalam mesin kertas lebar lebar memerlukan nilai mahkota yang lebih besar daripada gulungan pendek dalam mesin kertas lebar sempit untuk mengimbangi ubah bentuk.
2. Diameter Badan Gulung (D): Semakin kecil diameter badan gulungan, semakin rendah ketegarannya, dan semakin terdedah gulungan itu kepada ubah bentuk di bawah tekanan. Oleh itu, nilai mahkota yang lebih besar diperlukan. Sebaliknya, gulungan dengan diameter yang lebih besar mempunyai ketegaran yang lebih tinggi, dan nilai mahkota boleh dikurangkan dengan sewajarnya.
3. Ketegaran Bahan: Bahan badan gulung yang berbeza mempunyai ketegaran yang berbeza; sebagai contoh, gulungan keluli mempunyai ketegaran yang lebih tinggi daripada gulungan besi tuang. Bahan dengan ketegaran yang lebih rendah mempamerkan ubah bentuk yang lebih ketara di bawah tekanan, memerlukan nilai mahkota yang lebih besar.

4.2 Tekanan Operasi (Tekanan Linear)

Tekanan operasi (tekanan linear) gulungan seperti gulungan akhbar dan gulungan kalender merupakan faktor penting yang mempengaruhi reka bentuk mahkota. Semakin besar tekanan linear, semakin ketara ubah bentuk lenturan badan gulungan, dan nilai mahkota perlu ditingkatkan dengan sewajarnya untuk mengimbangi ubah bentuk. Hubungan mereka secara kasar boleh dinyatakan dengan formula yang dipermudahkan: Nilai Mahkota H ≈ (P×L³)/(48×E×I), di mana P ialah tekanan linear, L ialah panjang gulungan, E ialah modulus elastik bahan, dan I ialah momen inersia keratan rentas gulungan. Sebagai contoh, tekanan linear gulungan akhbar untuk kertas pembungkusan biasanya lebih besar daripada 300 kN/m, jadi nilai mahkota yang sepadan perlu lebih besar daripada gulungan akhbar untuk kertas budaya dengan tekanan linear yang lebih rendah.

4.3 Kelajuan Mesin dan Jenis Kertas

1. Kelajuan Mesin: Apabila mesin kertas berkelajuan tinggi (kelajuan > 1200 m/min) sedang beroperasi, web kertas adalah lebih sensitif kepada keseragaman tekanan berbanding mesin kertas berkelajuan rendah. Malah turun naik tekanan kecil boleh menyebabkan kecacatan kualiti kertas. Oleh itu, mesin kertas berkelajuan tinggi biasanya menggunakan "mahkota boleh dikawal" untuk merealisasikan pampasan masa nyata untuk ubah bentuk dinamik dan memastikan tekanan yang stabil.
2. Jenis Kertas: Jenis kertas yang berbeza mempunyai keperluan yang berbeza untuk keseragaman tekanan. Kertas tisu (cth, kertas tandas dengan berat asas 10-20 g/m²) mempunyai berat asas yang rendah dan sangat sensitif terhadap turun naik tekanan, memerlukan reka bentuk mahkota berketepatan tinggi. Sebaliknya, kertas tebal (cth, kadbod dengan berat asas 150-400 g/m²) mempunyai keupayaan yang lebih kuat untuk menahan turun naik tekanan, jadi keperluan untuk ketepatan mahkota boleh diturunkan dengan sewajarnya.

5. Isu dan Penyelenggaraan Biasa Mahkota: Pemeriksaan Tepat Pada Masanya untuk Memastikan Pengeluaran Stabil

Reka bentuk mahkota yang tidak munasabah atau penyelenggaraan yang tidak betul akan menjejaskan kualiti kertas secara langsung dan menyebabkan beberapa masalah pengeluaran. Isu mahkota biasa dan tindakan balas yang sepadan adalah seperti berikut:

5.1 Nilai Mahkota Terlalu Besar

Nilai mahkota yang terlalu besar membawa kepada tekanan berlebihan di bahagian tengah permukaan gulungan, mengakibatkan berat asas rendah dan kekeringan tinggi pada kertas di tengah. Dalam kes yang teruk, ia juga boleh menyebabkan "menghancurkan" (pecahan gentian), menjejaskan kekuatan dan rupa kertas.

Tindakan balas: Untuk gulungan mahkota tetap yang digunakan dalam mesin kertas berkelajuan rendah, adalah perlu untuk menggantikan gulungan dengan nilai mahkota yang sesuai. Untuk gulungan mahkota boleh dikawal dalam mesin kertas berkelajuan tinggi, tekanan hidraulik atau pneumatik boleh dikurangkan melalui sistem mahkota boleh dikawal untuk mengurangkan nilai mahkota sehingga pengagihan tekanan seragam.

5.2 Nilai Mahkota Terlalu Kecil

Nilai mahkota yang terlalu kecil mengakibatkan tekanan tidak mencukupi di bahagian tengah permukaan gulungan, yang membawa kepada penyahairan kertas yang tidak mencukupi di bahagian tengah, kekeringan rendah, berat asas tinggi dan kecacatan kualiti seperti "tompok basah". Pada masa yang sama, ia juga boleh menjejaskan kecekapan proses pengeringan seterusnya.

Tindakan balas: Untuk gulungan mahkota tetap, badan gulungan perlu diproses semula untuk meningkatkan nilai mahkota. Untuk gulungan mahkota yang boleh dikawal, tekanan hidraulik atau pneumatik boleh ditingkatkan untuk menaikkan nilai mahkota, memastikan tekanan di bahagian tengah memenuhi keperluan proses.

5.3 Pemakaian Kontur Mahkota Tidak Sekata

Selepas operasi jangka panjang, permukaan roll akan mengalami haus. Jika haus tidak sekata, kontur mahkota akan berubah bentuk, dan "bintik tidak rata" akan muncul pada permukaan gulungan. Ini seterusnya menyebabkan kecacatan seperti "jalur" dan "lekukan" pada kertas, menjejaskan kualiti penampilan kertas dengan serius.

Tindakan balas: Periksa permukaan gulungan dengan kerap. Apabila haus mencapai tahap tertentu, kisar dan baiki permukaan gulungan tepat pada masanya (cth, kisar semula kontur mahkota gulungan getah tekan) untuk memulihkan bentuk dan saiz biasa mahkota dan mengelakkan haus berlebihan daripada menjejaskan pengeluaran.

6. Kesimpulan

Sebagai teknologi yang kelihatan halus tetapi penting, mahkota gulungan mesin kertas adalah teras untuk memastikan kualiti kertas seragam. Daripada mahkota tetap dalam mesin kertas berkelajuan rendah kepada mahkota terkawal dalam mesin kertas berkelajuan tinggi, lebar lebar, pembangunan berterusan teknologi mahkota sentiasa tertumpu pada matlamat teras "membayar ubah bentuk dan mencapai tekanan seragam", menyesuaikan diri dengan keperluan keadaan kerja pembuatan kertas yang berbeza. Reka bentuk mahkota yang munasabah bukan sahaja menyelesaikan masalah kualiti seperti berat asas kertas yang tidak sekata dan penyahairan yang lemah tetapi juga meningkatkan kecekapan operasi mesin kertas (mengurangkan bilangan pecah kertas) dan mengurangkan penggunaan tenaga (mengelakkan terlalu kering). Ia merupakan sokongan teknikal utama yang amat diperlukan dalam pembangunan industri kertas ke arah "kualiti tinggi, kecekapan tinggi, dan penggunaan tenaga yang rendah". Dalam pengeluaran kertas masa hadapan, dengan peningkatan berterusan ketepatan peralatan dan pengoptimuman berterusan proses, teknologi mahkota akan menjadi lebih halus dan pintar, menyumbang lebih kepada pembangunan berkualiti tinggi industri kertas.