ЛАМИНАЦИОННАЯ СТАНЦИЯ ДЛЯ ЛАМИНИРОВАНИЯ ПОЛОТНА КАРТОНА ИЛИ ТОНКОГО КАРТОНА
STATION FOR LAMINATION OF CARDBOARD WEB OR THIN CARDBOARD

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ
Настоящее изобретение относится к ламинационной станции для нанесения пленки на полотно картонного или тонкого картонного материала.
УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ
При ламинировании упаковочных материалов, например упаковок для жидкостей, считается обычной практикой начинать с полотна картонного или тонкого картонного материала, одна или обе стороны которого покрываются различными типами пленок или слоями материала для того, чтобы конечный упаковочный материал приобрел нужные свойства. Такие слои, которые используются для покрытия картонного или тонкого картонного материала, принципиально отличаются от пластиковых пленок, и различные типы металлических пленок (например, Alifoil). Пластиковые слои и возможные металлические пленки выполняют цель предупреждения взаимодействия между упаковываемым продуктом и упаковочным материалом. Другой целью является предотвращение проникновения в упаковку кислорода.
В более общем смысле полотно картона или тонкого картона поставляется в виде складского рулона. Складской рулон устанавливается на одном конце ламинационной машины, которая содержит множество валов, которые все вместе образуют канал для этого полотна. Для того чтобы реализовать необходимое для ламинирования прижимное усилие обычно рядом друг с другом устанавливаются два вала, так чтобы между ними образовалась зона контакта. Для получения удовлетворительной сцепляемости между, например, пластмассовой пленкой и картоном или тонким картоном, в этой зоне контакта в течение некоторого времени должно поддерживаться определенное давление. В целом, можно сказать, что если это давление мало, то это время должно быть длинным, и наоборот.
Проблемой, возникающей в том случае, когда полотно картона или тонкого картона имеет низкую плотность, то есть является "ворсистым", и есть намерение сохранить эту низкую плотность также после прохождения зоны контакта между валами, является то, что давление должно быть низким (то есть зазор между валами должен быть большим), в противном случае полотно будет сжато давлением в зоне контакта. Как было упомянуто ранее, сцепляемость между полотном и пленкой, которая должна быть к ней припрессована, зависит от времени, в течение которого полотно подвергается этому давлению, а также от самого давления, которое оказывается на полотно. Если давление низкое, время нахождения в зоне контакта, таким образом, должно быть большим, чтобы достичь адгезии такой же величины.
Имеется два способа увеличения времени, в течение которого зона контакта между двумя валами оказывает давление на полотно: первый способ состоит в уменьшении скорости полотна, но с точки зрения производительности он менее подходящий. Вторая возможность заключается в увеличении диаметра валов, но при этом быстро достигается точка, после которой размер валов становится неразумным.
Более того, ламинационные машины существующего уровня техники спроектированы на заданное давление ламинирования. Это предполагает, что валы могут иметь слегка выпуклую форму, которая компенсирует наружное выгибание валов и при определенном сжимающем усилии между валами дает равномерное распределение прижима по всей ширине валов. Если усилие между валами увеличивается или уменьшается, выпуклость валов не будет соответствовать наружному выгибанию валов, по причине чего диапазон, внутри которого можно изменять прижимное усилие, ограничен.
ЕР 1345756 описывает вал, содержащий внутренний жесткий сердечник, окруженный двумя слоями упругого материала. Если используется один такой вал, то, очевидно, зона контакта будет несколько более длинной, но основная причина использования такого вала состоит в том, что при этом будет получена зона контакта, которая является относительно нечувствительной к изменениям толщины полотна.
СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Проблема достижения длительного времени прессования в зазоре решена в соответствии с настоящим изобретением тем, что прижимной вал представляет собой прижимной вал башмачного типа.
Для того чтобы создать адгезию между слоем материала или пленкой и полотном картона или тонкого картона, между пленкой и полотном картона может быть введен промежуточный слой расплавленного полимера или адгезивный слой.
Для достижения превосходных свойств непроницаемости для жидкости и воздуха, пленка может представлять собой полимерную пленку или алюминиевую фольгу (Alifoil). Слоем материала может являться также расплавленный полимер, который нанесен на полотно картона посредством экструзионного покрытия.
Для того чтобы получить зону контакта нужной длины, прижимной вал включает в себя прижимное полотно, причем это прижимное полотно движется параллельно полотну картона и с такой же скоростью, и это прижимное полотно прижимается к охлаждающему валу посредством одного или большего количества прижимных балок, предназначенных для этой цели.
Для того чтобы обеспечить возможность регулирования во время работы прижимного усилия, прижимная балка может быть удлиненным элементом, имеющим профиль, напоминающий тип "башмака", который прижимается к прижимному полотну, обычно гидравлически прижимным механизмом, воздействующим на башмакообразный элемент. Эта технология известна в области каландирования бумаги как обычная технология башмачного прижима. Альтернативно и в соответствии с более современной технологией башмачного прижима, прижимная балка может включать в себя батарею элементов с гидравлическим приводом для создания давления на прижимную ленту и распределения давления внутри зоны контакта.
Одним из предпочтительных применений ламинационной станции, в которой содержится зона контакта, определенная башмачным прижимным валом, может быть производство упаковочных материалов.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ СОПРОВОДИТЕЛЬНЫХ ЧЕРТЕЖЕЙ
Далее настоящее изобретение будет описано более подробно со ссылками на сопроводительные чертежи. На этих сопроводительных чертежах:
Фиг. 1 представляет собой схематичный вид сбоку станции ламинирования в соответствии с настоящим изобретением, и
Фиг. 2 представляет собой схематичный вид сбоку, который показывает зону контакта между валом типа башмачного пресса и охлаждающим валом в соответствии с одним вариантом осуществления настоящего изобретения.
Фиг. 3 представляет собой схематичный вид сбоку, который показывает зазор между валом типа башмачного пресса и охлаждающим валом в соответствии с альтернативным вариантом осуществления настоящего изобретения.
ОПИСАНИЕ ПРЕДПОЧТИТЕЛЬНЫХ ВАРИАНТОВ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ
Фиг. 1, 2 и 3 показывают часть ламинационной машины, предназначенной для покрытия полотна картона 110 пленкой 120. Для того чтобы фиксировать пленку 120 на картоне 110, между картоном 110 и пленкой 120 наносится тонкий слой 130 в виде расплавленного полимера или адгезивного вещества. Для того чтобы создать давление и уменьшение температуры, требуемые для ламинирования, картон 110, пленка 120 и расплавленный полимер 130 сжимаются вместе между прижимным валом 150 и охлаждающим валом 160. Эта область, в которой создается давление между этими валами, обычно называется зоной контакта, и его протяженность в продольном направлении полотна 110 определяется, с одной стороны, усилием между охлаждающим валом и прижимным валом, а с другой стороны, - тем, насколько упругим является материал прижимного вала и охлаждающего вала. Нередко охлаждающий вал 160 охлаждается, например, с помощью внутреннего водяного охладительного устройства (не показано).
В другом варианте осуществления настоящего изобретения можно обойтись без тонкого слоя 130, а вместо этого - использовать пленку 120, которая покрыта адгезивным или горячим расплавленным слоем (не показан), который направлен в сторону полотна картона 110. После этого в зоне контакта можно получить такое давление и температуру, что пленка 120 прилипает к картону 110 в результате полного или частичного расплава (так называемое "ламинирование на горячем цилиндре").
В ламинационных машинах согласно существующей технологии и охлаждающий вал 160, и прижимной вал 150 в большинстве случаев являются цилиндрическими. В результате зона контакта будет относительно короткой, пока большое усилие не прижмет валы друг к другу. Однако в использовании значительных усилий имеется множество недостатков, например, состоящих в том, что при этом картон 110 будет подвергнут сжатию, которое уменьшает его прочность или жесткость. Короткая зона контакта в соответствии с существующей технологией означает, что время пребывания в зоне контакта будет коротким, что ограничивает скорость, с которой полотно может проходить через зону контакта. Кроме того, высокое давление в зоне контакта делает трудным использование экономичных типов картона, такого как картон 110, поскольку картоны недорогого типа обладают низкой плотностью, что выявляет их очевидную тенденцию к сжатию в зоне контакта. Если картон сжимается вплотную, его толщина будет уменьшена, а уменьшенная толщина означает, что уменьшена жесткость материала, что, в свою очередь, предполагает, что произведенная из этого материала упаковка имеет вероятность потерять свою форму.
В соответствии с настоящим изобретением прижимной вал 150 является так называемым "башмачным" валом; функция такого "башмачного" вала будет пояснена ниже со ссылками на фиг. 2 и 3.
Прижимной вал 150 в соответствии с одним вариантом осуществления настоящего изобретения включает в себя прижимное полотно 155, которое в работе движется с той же скоростью, что и охлаждающий вал 160, полотно картона 110 и пленка 120. Давление, необходимое для ламинирования, создается тем, что прижимное полотно 155 прижимается по меньшей мере одной прижимной балкой 157 к охлаждающему валу 160. Прижимная балка 157 расположена относительно охлаждающего вала 160 неподвижно, что означает, что прижимное полотно 155 будет скользить по передней поверхности 158 балки 157.
С помощью прижимного вала 150 башмачного типа можно будет распространить зону контакта на большую площадь, что, в свою очередь, позволяет либо увеличить скорость ламинирования при сохранении длительного времени прессования, либо иметь меньшее давление и более длительное время прессования.
Существует множество видов валов башмачного типа; общим для них признаком является то, что все они оснащены прижимным полотном 155, которое имеет ту же скорость, что и опорный вал (в соответствии с настоящим изобретением - охлаждающий вал), и которое скользит по создающей давление балке, предусмотренной для создания давления между прижимным полотном 155 и опорным валом. Башмачные валы для бумажной промышленности имеются в коммерческой продаже (например, компания Metso Paper, Карлштад, продает башмачные валы под торговыми марками Optidwell и Symbelt). Однако башмачные валы для бумажной промышленности отличаются от валов, пригодных для ламинирования тем, что башмачные валы, используемые в бумажной промышленности, дают значительно более высокое давление сжатия. Нередко, что давление сжатия в бумажной промышленности в 3-4 раза выше, чем требуется для ламинирования.
Прижимная балка 157 согласно фиг. 2 оснащена батареей элементов, то есть несколькими, например тремя, прижимными элементами 157', 157'' и 157''' с индивидуальным управлением. В некоторых вариантах исполнения настоящего изобретения прижимные элементы 157', 157'' и 157''' продолжаются через всю длину башмачного вала, в результате чего давление сжатия будет равномерно распределено по всей длине. В других вариантах осуществления может быть желательно, чтобы некоторые из прижимных элементов не продолжались через всю длину, в результате чего зона контакта по ширине ленты может изменяться.
В настоящем варианте осуществления настоящего изобретения прижимные элементы 157', 157'' и 157''' состоят из удлиненной гибкой матрицы, имеющей множество камер, содержащих гидравлическую жидкость, причем каждая камера представляет собой прижимной элемент. Может быть несколько прижимных элементов, - от 2 до практически приемлемого количества, но обычно - от 2 до 6. Матрица прижимается к прижимному полотну с помощью гидравлического давления, установленного под матрицей из камер, причем усилие передается от матрицы к прижимному полотну 155 и через полотно 110 на охлаждающий вал 160.
Гидравлическое давление, кроме того, привносит основное преимущество, заключающееся в том, что давление сжатия будет равномерно распределено по всей длине полотна, поскольку гидравлическое давление выравнивает любые возможные внешние прогибы прижимного вала зазора и охлаждающего вала.
В альтернативном варианте осуществления настоящего изобретения, как показано на фиг. 3, множество прижимных устройств 157, 157' (может быть несколько дополнительных прижимных устройств, правда, не показанных) расположены в виде удлиненных балок, полос или штанг из прочного материала. Эти балки, полосы или штанги продолжаются, по существу, на всю ширину прижимного полотна 155 и могут быть прижаты к нему посредством гидравлических цилиндров.
Еще одним преимуществом, присущим настоящему изобретению, является то, что прижимное полотно 155 может быть покрыто материалом, обладающим определенной упругой сжимаемостью, например, для того чтобы реализовать зону контакта, подобную той, что описана в ЕР 1345756. Это обеспечивает такое свойство, в соответствии с которым прижимное давление будет более "эластичным", что предполагает, что это прижимное давление достигает областей, где бумажное полотно перфорировано, для того чтобы, например, получить индикацию проникновения в нее соломинки для питья.
В обоих вышеописанных вариантах осуществления в процессе работы увеличением или уменьшением гидравлического давления возможно регулирование давления в зоне контакта.
Еще одним преимуществом, присущим настоящему изобретению, является то, что длинная зона контакта между прижимным валом и охлаждающим валом может улучшить ламинирование, например, пористого картона или пористых пластиковых слоев без какого-либо повреждения этих слов.