Kağıt makinelerinin üretim sürecinde, ıslak kağıt rulolarının susuzlaştırılmasından kuru kağıt rulolarının yerleştirilmesine kadar çeşitli rulolar vazgeçilmez bir rol oynar. Kağıt makinesi rulolarının tasarımındaki temel teknolojilerden biri olan "taç", içerdiği görünüşte küçük geometrik farklara rağmen, kağıt kalitesinin homojenliğini ve istikrarını doğrudan belirler. Bu makale, kağıt makinesi rulolarının taç teknolojisini tanım, çalışma prensibi, sınıflandırma, tasarım ve bakımdaki temel etki faktörleri açısından kapsamlı bir şekilde inceleyerek kağıt üretimindeki önemli değerini ortaya koyacaktır.

1. Tacın Tanımı: Küçük Farklılıklarla Önemli İşlev

"Taç" (İngilizcede "Taç" olarak ifade edilir), kağıt makinesi silindirlerinin eksenel yönde (uzunlamasına) özel bir geometrik yapısını ifade eder. Silindir gövdesinin orta kısmının çapı, uç kısımlarının çapından biraz daha büyüktür ve "bel tamburu"na benzer bir kontur oluşturur. Bu çap farkı genellikle mikrometre (μm) cinsinden ölçülür ve bazı büyük pres silindirlerinin taç değeri 0,1-0,5 mm'ye kadar ulaşabilir.

Taç tasarımını ölçmenin temel göstergesi, rulo gövdesinin maksimum çapı (genellikle eksenel yönün orta noktasında) ile rulo uçlarının çapı arasındaki fark olarak hesaplanan "taç değeri"dir. Taç tasarımı, özünde, gerçek çalışma sırasında kuvvet ve sıcaklık değişiklikleri gibi faktörlerin neden olduğu rulonun "orta sarkma" deformasyonunu telafi etmek için bu küçük çap farkının önceden ayarlanmasını içerir. Sonuç olarak, temas basıncının rulo yüzeyinin ve kağıt ağının (veya diğer temas bileşenlerinin) tüm genişliği boyunca eşit dağılımını sağlayarak kağıt kalitesi için sağlam bir temel oluşturur.

2. Kuronun Temel İşlevleri: Deformasyonu Telafi Etmek ve Tekdüze Basıncı Korumak

Kağıt makinesi rulolarının çalışması sırasında, mekanik yükler, sıcaklık değişimleri ve diğer faktörler nedeniyle deformasyon kaçınılmazdır. Taç tasarımı olmadan, bu deformasyon rulo yüzeyi ile kağıt şeridi arasında eşit olmayan bir temas basıncına yol açacaktır - "her iki uçta daha yüksek basınç ve ortada daha düşük basınç" - ve bu da doğrudan eşit olmayan baz ağırlığı ve kağıdın eşit olmayan şekilde susuzlaştırılması gibi ciddi kalite sorunlarına neden olacaktır. Tacın temel değeri, bu deformasyonları aktif olarak telafi etmesinde yatmaktadır ve bu özellikle aşağıdaki yönlerde kendini göstermektedir:

2.1 Rulo Bükme Deformasyonunun Telafi Edilmesi

Kağıt makinelerinin pres silindirleri ve takvim silindirleri gibi çekirdek silindirleri çalışırken, kağıt şeridine önemli bir basınç uygulamak zorundadırlar. Örneğin, pres silindirlerinin doğrusal basıncı 100-500 kN/m'ye ulaşabilir. Uzunluk-çap oranı büyük olan silindirlerde (örneğin, geniş kağıt makinelerindeki pres silindirlerinin uzunluğu 8-12 metre olabilir), basınç altında ortada aşağı doğru bükülme şeklinde elastik deformasyon meydana gelir; bu, "yük altında omuz direği bükülmesi"ne benzer. Bu deformasyon, silindir uçları ile kağıt şeridi arasında aşırı temas basıncına neden olurken, ortadaki basınç yetersiz kalır. Sonuç olarak, kağıt şeridi her iki uçta aşırı susuzlaşır (yüksek kuruluk ve düşük baz ağırlığı ile sonuçlanır) ve ortada yetersiz susuzlaşır (düşük kuruluk ve yüksek baz ağırlığı ile sonuçlanır).

Ancak, taç tasarımının "tambur şeklindeki" yapısı, rulo büküldükten sonra rulonun tüm yüzeyinin kağıt şeridiyle paralel temas halinde kalmasını ve böylece düzgün bir basınç dağılımı elde edilmesini sağlar. Bu, bükülme deformasyonundan kaynaklanan kalite risklerini etkili bir şekilde ortadan kaldırır.

2.2 Rulo Termal Deformasyonunun Telafi Edilmesi

Kurutma bölümündeki kılavuz silindirleri ve takvim silindirleri gibi bazı silindirler, yüksek sıcaklıktaki kağıt şeritleriyle temas ve buhar ısıtması nedeniyle çalışma sırasında termal genleşmeye uğrar. Silindir gövdesinin orta kısmı daha fazla ısındığı için (uçlar yataklara bağlıdır ve ısıyı daha hızlı dağıtır), termal genleşmesi uçlardan daha fazladır ve bu da silindir gövdesinde bir "orta çıkıntı" oluşmasına neden olur. Bu durumda, geleneksel taç tasarımının kullanılması, eşit olmayan temas basıncını daha da artıracaktır. Bu nedenle, termal genleşmenin neden olduğu ek çıkıntıyı telafi etmek ve silindir yüzeyinde eşit temas basıncı sağlamak için "negatif taç" (orta kısmın çapının uçların çapından biraz daha küçük olduğu, "ters taç" olarak da bilinir) tasarlanmalıdır.

2.3 Düzensiz Rulo Yüzey Aşınmasının Telafi Edilmesi

Uzun süreli çalışma sırasında, bazı silindirler (pres kauçuk silindirleri gibi) kağıt şeridinin kenarlarında daha sık sürtünme yaşar (kağıt şeridinin kenarları kir taşıma eğiliminde olduğundan), bu da uçların ortada olduğundan daha hızlı aşınmasına neden olur. Taç tasarımı olmadan, aşınma sonrasında silindir yüzeyi "ortada bir şişkinlik ve uçlarda bir sarkma" gösterir ve bu da basınç dağılımını etkiler. Taç önceden ayarlanarak, aşınmanın erken evrelerinde silindir yüzey konturunun düzgünlüğü korunabilir, böylece silindirin hizmet ömrü uzatılır ve aşınmadan kaynaklanan üretim dalgalanmaları azaltılır.

3. Tacın Sınıflandırılması: Farklı Çalışma Koşullarına Uyarlanmış Teknik Seçimler

Kağıt makinesinin türüne (düşük hızlı/yüksek hızlı, dar genişlikte/geniş genişlikte), rulo işlevine (presleme/takviyeleme/kılavuzlama) ve işlem gereksinimlerine bağlı olarak, taçlar çeşitli tiplere ayrılabilir. Farklı taç tipleri, aşağıdaki tabloda ayrıntılı olarak açıklandığı gibi, tasarım özellikleri, ayar yöntemleri ve uygulama senaryoları açısından farklılık gösterir:

4. Taç Tasarımında Etki Eden Temel Faktörler: Üretim Gereksinimlerine Uyarlanmak İçin Hassas Hesaplama

Taç değeri keyfi olarak belirlenmez; etkili bir şekilde çalışmasını sağlamak için silindir parametreleri ve işlem koşullarına göre kapsamlı bir şekilde hesaplanması gerekir. Taç tasarımını etkileyen temel faktörler şunlardır:

4.1 Rulo Boyutları ve Malzemesi

1. Rulo Gövde Uzunluğu (L): Rulo gövdesi ne kadar uzunsa, aynı basınç altında bükülme deformasyonu o kadar büyük olur ve dolayısıyla gereken taç değeri de o kadar yüksek olur. Örneğin, geniş kağıt makinelerindeki uzun rulolar, deformasyonu telafi etmek için dar kağıt makinelerindeki kısa rulolardan daha büyük bir taç değeri gerektirir.
2. Rulo Gövde Çapı (D): Silindir gövdesi çapı ne kadar küçükse, rijitlik o kadar düşük olur ve silindir basınç altında deformasyona o kadar yatkın olur. Bu nedenle, daha büyük bir tepe değeri gereklidir. Tersine, daha büyük çaplı silindirler daha yüksek rijitliğe sahiptir ve tepe değeri uygun şekilde azaltılabilir.
3. Malzemenin Sertliği: Farklı silindir gövde malzemelerinin farklı rijitlikleri vardır; örneğin, çelik silindirler dökme demir silindirlerden çok daha yüksek rijitliğe sahiptir. Daha düşük rijitliğe sahip malzemeler basınç altında daha belirgin bir deformasyon gösterir ve bu da daha büyük bir taç değeri gerektirir.

4.2 Çalışma Basıncı (Doğrusal Basınç)

Pres silindirleri ve takvim silindirleri gibi silindirlerin çalışma basıncı (doğrusal basınç), taç tasarımını etkileyen önemli bir faktördür. Doğrusal basınç ne kadar büyükse, silindir gövdesinin eğilme deformasyonu o kadar önemli olur ve deformasyonu dengelemek için taç değerinin buna göre artırılması gerekir. Aralarındaki ilişki kabaca basitleştirilmiş formülle ifade edilebilir: Taç Değeri H ≈ (P×L³)/(48×E×I), burada P doğrusal basınç, L silindir uzunluğu, E malzemenin elastik modülü ve I silindir kesitinin atalet momentidir. Örneğin, ambalaj kağıdı için pres silindirlerinin doğrusal basıncı genellikle 300 kN/m'den büyüktür, bu nedenle karşılık gelen taç değeri, daha düşük doğrusal basınca sahip kültürel kağıt için pres silindirlerinden daha büyük olmalıdır.

4.3 Makine Hızı ve Kağıt Türü

1. Makine HızıYüksek hızlı kağıt makineleri (hız > 1200 m/dak) çalışırken, kağıt şeridi basınç düzgünlüğüne düşük hızlı kağıt makinelerine göre çok daha duyarlıdır. Küçük basınç dalgalanmaları bile kağıt kalitesinde kusurlara neden olabilir. Bu nedenle, yüksek hızlı kağıt makineleri genellikle dinamik deformasyonu gerçek zamanlı olarak telafi etmek ve sabit basınç sağlamak için "kontrol edilebilir taç" kullanır.
2. Kağıt Türü: Farklı kağıt türlerinin basınç düzgünlüğü için farklı gereksinimleri vardır. İpek kağıt (örneğin, 10-20 g/m² baz ağırlığına sahip tuvalet kağıdı) düşük bir baz ağırlığına sahiptir ve basınç dalgalanmalarına karşı son derece hassastır, bu da yüksek hassasiyetli bir taç tasarımı gerektirir. Buna karşılık, kalın kağıt (örneğin, 150-400 g/m² baz ağırlığına sahip karton) basınç dalgalanmalarına daha güçlü bir şekilde dayanır, bu nedenle taç hassasiyeti gereksinimleri uygun şekilde azaltılabilir.

5. Yaygın Taç Sorunları ve Bakım: İstikrarlı Üretimi Sağlamak İçin Zamanında Denetim

Mantıksız taç tasarımı veya uygunsuz bakım, kağıt kalitesini doğrudan etkileyecek ve bir dizi üretim sorununa yol açacaktır. Yaygın taç sorunları ve bunlara karşı alınabilecek önlemler şunlardır:

5.1 Aşırı Büyük Taç Değeri

Aşırı yüksek bir taç değeri, rulo yüzeyinin ortasında aşırı basınca neden olarak kağıdın taban ağırlığının düşük ve orta kısmının yüksek kuru olmasına yol açar. Ciddi durumlarda, kağıdın mukavemetini ve görünümünü etkileyen "ezilme" (lif kırılması) bile meydana gelebilir.

Karşı önlemlerDüşük hızlı kağıt makinelerinde kullanılan sabit taçlı silindirler için, silindirlerin uygun bir taç değeriyle değiştirilmesi gerekir. Yüksek hızlı kağıt makinelerinde kullanılan kontrol edilebilir taçlı silindirler için, basınç dağılımı eşit olana kadar taç değerini düşürmek amacıyla hidrolik veya pnömatik basınç, kontrol edilebilir taç sistemi aracılığıyla azaltılabilir.

5.2 Aşırı Küçük Taç Değeri

Aşırı küçük bir taç değeri, rulo yüzeyinin ortasında yetersiz basınca neden olur ve bu da kağıdın orta kısmında yetersiz susuzlaşmaya, düşük kuruluk oranına, yüksek baz ağırlığına ve "ıslak noktalar" gibi kalite kusurlarına yol açar. Aynı zamanda, sonraki kurutma işleminin verimliliğini de etkileyebilir.

Karşı önlemlerSabit taçlı silindirlerde, taç değerini artırmak için silindir gövdesinin yeniden işlenmesi gerekir. Kontrol edilebilir taçlı silindirlerde ise, taç değerini artırmak için hidrolik veya pnömatik basınç artırılabilir ve böylece ortadaki basıncın proses gereksinimlerini karşılaması sağlanır.

5.3 Taç Konturunun Düzensiz Aşınması

Uzun süreli kullanımdan sonra, rulo yüzeyinde aşınma meydana gelir. Aşınma düzensizse, taç konturu deforme olur ve rulo yüzeyinde "düzensiz noktalar" oluşur. Bu durum, kağıtta "çizgiler" ve "çentikler" gibi kusurlara yol açarak kağıdın görünüm kalitesini ciddi şekilde etkiler.

Karşı önlemler: Silindir yüzeyini düzenli olarak kontrol edin. Aşınma belirli bir seviyeye ulaştığında, silindir yüzeyini zamanında taşlayın ve onarın (örneğin, pres kauçuk silindirlerinin taç konturunu yeniden taşlayın) böylece taç normal şeklini ve boyutunu geri kazanın ve aşırı aşınmanın üretimi etkilemesini önleyin.

6. Sonuç

Görünüşte incelikli ama hayati bir teknoloji olan kağıt makinesi rulolarının taç kısmı, tekdüze kağıt kalitesinin sağlanmasının temelini oluşturur. Düşük hızlı kağıt makinelerinde sabit taç kısmından, yüksek hızlı ve geniş kağıt makinelerinde kontrol edilebilir taç kısmına kadar, taç teknolojisinin sürekli gelişimi her zaman "deformasyonu telafi etme ve tekdüze basınç sağlama" temel hedefine odaklanmış ve farklı kağıt üretim koşullarının ihtiyaçlarına uyum sağlamıştır. Mantıklı taç tasarımı, yalnızca düzensiz kağıt ağırlığı ve yetersiz su giderme gibi kalite sorunlarını çözmekle kalmaz, aynı zamanda kağıt makinelerinin çalışma verimliliğini (kağıt kırılma sayısını azaltarak) ve enerji tüketimini (aşırı kurutmayı önleyerek) artırır. Kağıt endüstrisinin "yüksek kalite, yüksek verimlilik ve düşük enerji tüketimi" yönünde gelişmesinde vazgeçilmez bir teknik destektir. Gelecekteki kağıt üretiminde, ekipman hassasiyetinin sürekli iyileştirilmesi ve süreçlerin sürekli optimizasyonu ile taç teknolojisi daha da rafine ve akıllı hale gelecek ve kağıt endüstrisinin yüksek kaliteli gelişimine daha fazla katkıda bulunacaktır.