La planéité du carton ondulé est un facteur essentiel dans la production de carton ondulé. Un manque de planéité du papier entraîne des ondulations irrégulières, des blocages fréquents lors de l'impression par adsorption mécanisée, et des rebuts nécessitant l'arrêt de la production pour nettoyage. En impression bicolore ou multicolore, des problèmes d'encrage, de correspondance des couleurs et de chevauchement des couleurs sont fréquents. Le décalage des rainures supérieure et inférieure de la machine d'impression provoque des chevauchements ou des défauts de jointure sur les faces supérieure et inférieure du carton. Des défauts de découpe et d'alimentation, tels que le collage et le décalage, peuvent également engendrer des déchets secondaires de carton, endommager l'équipement et interrompre la finition. En résumé, une mauvaise planéité du carton complique l'alimentation et augmente les déchets secondaires lors de la production.
Afin d'améliorer la planéité des matériaux ondulés, de garantir un taux de conformité élevé et une productivité optimale, nous avons mené des tests et des analyses constants sur le processus de fabrication des cartons, ce qui nous a permis d'identifier des pistes d'amélioration. Celles-ci sont résumées ci-dessous à titre indicatif.
L'aspect des plaques ondulées présentant une mauvaise planéité peut être divisé en trois types : arc transversal, arc longitudinal et arc arbitraire.
L'arc transversal désigne l'arc formé dans le sens des ondulations. L'arc longitudinal désigne l'arc produit par le carton dans le sens de défilement de la chaîne de production. Un arc quelconque est un arc qui fluctue dans n'importe quelle direction. L'arc sur la surface du papier est dit positif, celui sur la surface intérieure est dit négatif, et celui présentant des variations de hauteur entre les deux surfaces est dit à la fois positif et négatif.
Principaux facteurs affectant la planéité du carton
1. Le papier intérieur est composé de différents types et qualités. On trouve du papier kraft importé et local, du papier kraft synthétique, du papier ondulé, du carton ondulé haute résistance, etc. Ces papiers sont classés en catégories A, B, C, D et E. Selon leur qualité, le papier de surface est supérieur au papier intérieur.
2. Les principaux paramètres techniques du papier intérieur sont différents. Compte tenu des exigences de performance des cartons ou des impératifs de réduction des coûts des utilisateurs, le papier intérieur des cartons doit être différent.
(1) La quantité de papier à l'intérieur est différente. Certaines des feuilles supérieures sont plus grandes que les feuilles intérieures, et certaines sont plus petites.
(2) Le taux d'humidité du papier de surface varie. En raison des différences d'humidité ambiante chez le fournisseur, lors du transport et du stockage, le taux d'humidité du papier de surface est supérieur à celui du papier intérieur, et il peut également présenter de légères variations.
(3) Le grammage et le taux d'humidité du papier diffèrent. Premièrement, le papier de surface est plus épais que le papier intérieur, et son taux d'humidité est supérieur ou inférieur à celui du papier intérieur. Deuxièmement, le grammage du papier de surface est inférieur à celui du papier intérieur, et son taux d'humidité est supérieur ou inférieur à celui du papier intérieur.
3. Le taux d'humidité varie au sein d'un même lot de papier. Il peut être plus élevé dans certaines parties d'un même lot ou sur un même cylindre, et différer entre le bord extérieur et le cœur de la feuille.
4. La longueur de la surface de chauffe (angle d'enroulement) du papier traversant l'échangeur de chaleur est mal sélectionnée et réglée, ou bien elle ne peut être ajustée librement. Le premier cas est dû à une utilisation incorrecte, le second à des limitations de l'équipement, ce qui affecte le préchauffage et le séchage.
5. Il n'est pas possible d'utiliser correctement un dispositif de pulvérisation de vapeur ou un équipement sans dispositif de pulvérisation, de sorte que l'humidité du papier ne peut pas être augmentée arbitrairement.
6. Le temps d'émission d'humidité après le préchauffage est insuffisant, ou l'humidité ambiante est élevée, la ventilation est mauvaise et la vitesse de la ligne de production est inappropriée.
7. Machine à onduler une seule face, machine à coller sur la quantité inappropriée, inégale et l'introduction d'un retrait inégal du carton.
8. Pression de vapeur insuffisante et instable, dommages au purgeur de vapeur et autres accessoires ou eau non évacuée des tuyaux, entraînant le fonctionnement normal et stable du préchauffeur.
Face au problème de l'amélioration de la planéité du carton, les propriétés physiques, les équipements de traitement et autres facteurs et paramètres connexes de plusieurs papiers couramment utilisés sont testés et brièvement analysés.
(1) À quantité de papier identique, l'augmentation s'accompagne d'une légère réduction du retrait. La relation entre le rapport, la teneur en humidité et le retrait de certains papiers kraft importés, de papiers kraft nationaux, de papiers pour carton à thé et de papiers ondulés haute résistance a été étudiée.
(2) La pression de vapeur fournie par la ligne de production de carton ondulé est directement proportionnelle à la température de surface du préchauffeur. Plus la pression d'air est élevée, plus la température de surface du préchauffeur est élevée.
(3) Le préchauffage et le séchage du papier, notamment en grande quantité et à forte teneur en humidité, sont lents ; en revanche, le séchage est rapide pour le papier d’autres types. Le papier, quel que soit son grammage et son taux d’humidité, est préchauffé et séché à une pression d’air de 1,0 MPa/cm² (172 °C).
(4) Plus la longueur de la surface de chauffe (angle d'enroulement) est importante, plus la teneur en humidité est faible. Relation entre la longueur de la surface de chauffe et la teneur en humidité après séchage de papiers de différents grammages présentant une teneur en humidité de 10 % à 172 °C et une vitesse de ligne de production de 0,83 m/s.
(5) Après préchauffage, l'humidité du papier ondulé simple face diminue lentement, tandis que l'évaporation par ventilation est rapide. Après préchauffage à 172 °C, l'humidité du papier ondulé simple face de 220 g/m² et 150 g/m² atteint 13 %. Dans une serre à 20 °C et 65 % d'humidité relative, la vitesse d'évaporation naturelle est comparable à celle obtenue par ventilation.
Les résultats des tests ci-dessus montrent que le taux de retrait du papier varie en fonction de son grammage et de son taux d'humidité, ce qui constitue une propriété physique importante. À matériau égal, il est facile d'obtenir un carton parfaitement plan. L'inverse est plus difficile. Il est donc nécessaire de prendre en compte les variations des cinq principaux facteurs mentionnés et d'effectuer les ajustements nécessaires. La planéité du carton dépend du taux de retrait de chaque couche de papier. Pour une planéité optimale, le taux de retrait de chaque couche doit être sensiblement identique, la couche intérieure étant la plus importante. Si le taux de retrait de la couche extérieure est inférieur à celui de la couche intérieure, le carton présente une courbure positive ; dans le cas contraire, elle est négative. Un taux de retrait irrégulier de la couche intérieure peut également engendrer une courbure positive ou négative. L'analyse du processus de fabrication du carton sur la chaîne de production révèle que le contrôle du retrait se divise en deux étapes.
(1) L'étape de formation de l'ondulation. Autrement dit, le processus allant de l'alimentation au collage secondaire est l'étape clé pour maîtriser le retrait. En fonction des caractéristiques du papier, de la pression de vapeur, de la température ambiante et de l'humidité de chaque couche de la tuile, les paramètres de température de préchauffage, de longueur de la surface de chauffe, de distribution d'eau pour la ventilation, de pulvérisation de vapeur, de quantité de colle et des paramètres techniques de la lampe de vitesse de la ligne de production sont sélectionnés individuellement. Ainsi, grâce à une maîtrise optimale du processus, toutes les couches de papier peuvent se contracter librement, et le taux de retrait final est sensiblement le même.
(2) Étape de formation du carton. Il s'agit de l'étape de collage, suivie des opérations de collage, de séchage et de repassage. À ce stade, les couches de papier ne peuvent plus se rétracter librement ; leur rétractation est désormais limitée par celle des autres couches après collage. Le point de collage marque le début de la formation de la voûte en carton. Il est donc nécessaire de sélectionner et d'ajuster les paramètres techniques, tels que la quantité de colle, la température de la plaque de séchage et la vitesse de la ligne de production, afin de minimiser les différences de rétractation et d'obtenir une voûte aussi régulière que possible après repassage.
Premièrement, le papier support fourni par le fournisseur doit présenter une teneur en humidité et des paramètres quantitatifs stables et conformes aux normes. Lors du transport, du chargement et du déchargement, il est impératif de maintenir une humidité ambiante constante pendant le stockage en usine.
L'autre solution consiste à utiliser autant que possible le même type de papier ou du papier présentant la même quantité, le même taux d'humidité et la même qualité.
La troisième méthode consiste à augmenter la longueur de la surface de chauffe (angle d'enroulement) du préchauffeur à eau à forte teneur en humidité, à ventiler, à augmenter le temps de distribution d'eau, à ralentir la vitesse de la chaîne de production et à réduire la teneur en humidité du papier grâce à la longueur de la surface de chauffe du préchauffeur. La ventilation naturelle et la pulvérisation de vapeur sont utilisées pour accélérer la chaîne de production.
Quatrièmement, chaque couche de papier doit être enduite d'une quantité de colle constante, uniforme et modérée, dans le sens des ondulations et sur toute la largeur.
Cinquièmement, la pression de l'air est stable et la vanne de vidange ainsi que les autres raccords de tuyauterie fonctionnent normalement.
De nombreux facteurs influent sur la planéité du carton ondulé. Ces facteurs varient entre eux. Les améliorations doivent être apportées en fonction des conditions locales et de manière ciblée, et les principaux problèmes rencontrés doivent être identifiés et résolus. Voici, à titre d'exemple, les problèmes courants rencontrés lors de la production de carton ondulé simple et double dans notre usine.
On sait que : le papier de couverture est un papier kraft de qualité 2A de 250 g/m² avec une teneur en humidité de 7,7 % ; le papier de revêtement est un carton ondulé haute résistance de fabrication locale de 150 g/m² avec une teneur en humidité de 10 % ; le papier intérieur est un papier kraft de qualité 2B de 250 g/m² avec une teneur en humidité de 14 % ; la pression d’air est de 1,1 MPa/cm² et la vitesse de la ligne de production est de 60 m/min. Méthode d’amélioration :
(1) La longueur du papier de doublure (clip) passant à travers la surface chauffante du préchauffeur (angle d'enroulement) est augmentée respectivement de 1 à 1,6 fois et de 0,5 à 1,1 fois.
(2) La ventilation à vitesse moyenne d'un ventilateur électrique de 0,9 kW est adoptée à la position mobile de la ligne de carreaux de revêtement (clip) sur le pont de la ligne de production, et les fenêtres de l'atelier sont ouvertes pour la ventilation naturelle.
(3) une petite quantité de vapeur pulvérisée sur le papier.
(4) La vitesse de la chaîne de production est réduite à environ 50M / min.
Selon les paramètres de sélection ci-dessus, l'arc transversal d'origine peut disparaître.
Le carton est arqué négativement dans le sens longitudinal.
Méthode d'amélioration :
(1) Devant le chauffage à trois couches, la résistance au mouvement du papier de soie est augmentée et la force de freinage rotatif du papier du cylindre est augmentée.
(2) La roue de guidage et la roue de tension devant le chauffage à trois couches réduisent la résistance au mouvement.
Après un ajustement approprié, l'arche longitudinale d'origine peut disparaître.
On sait que le papier de surface est un papier kraft imitation de qualité 2B de 200 g/m², que son taux d'humidité est de 8 %, que la pression d'air est de 1,0 MPa/cm² et que la vitesse de la ligne de production est de 50 m/min. Méthode d'amélioration :
(1) La longueur du papier de surface (sandwich) passant à travers la surface chauffante du préchauffeur est augmentée respectivement de 0,9 à 1,4 et de 0,6 à 1,12 fois.
(2) le papier de doublure réduit la longueur de la surface chauffante du préchauffeur ou utilise une petite quantité de pulvérisation de vapeur.
(3) La vitesse de la chaîne de production a augmenté à environ 60 m / min.
Le carton présente une courbure négative dans le sens longitudinal.
Méthode d'amélioration :
(1) Le papier devant le préchauffeur à trois couches réduit la résistance au mouvement et la force de freinage rotatif du papier du cylindre.
(2) La roue de guidage et la roue de tension du papier de doublure, situées devant le préchauffeur à trois couches, augmentent la résistance au déplacement. Après un réglage approprié, la courbure longitudinale initiale disparaît.
On sait que : le papier de couverture est un papier kraft de 200 g/m² (b), avec une teneur en humidité de 13 % ; le papier des carreaux (de fixation) est un papier ondulé haute résistance de 150 g/m² avec une teneur en humidité de 10 % ; le papier intérieur est un papier kraft imitation de qualité 200 g/m² (b), avec une teneur en humidité de 8 % ; la pression d’air est de 1,0 MPa/cm² ; la vitesse de la ligne de production est de 50 m/min. Méthode d’amélioration :
(1) La longueur du papier de surface (sandwich) passant à travers la surface chauffante du préchauffeur est augmentée respectivement de 0,9 à 1,4 et de 0,6 à 1,1 fois.
(2) le papier de doublure réduit la longueur de la surface chauffante du préchauffeur ou utilise une petite quantité de pulvérisation de vapeur.
(3) La vitesse de la ligne de production a augmenté à environ 60 m / min.
Le carton présente une courbure négative dans le sens longitudinal.
Méthode d'amélioration :
(1) Le papier devant le préchauffeur à trois couches réduit la résistance au mouvement et la force de freinage rotatif du papier du cylindre.
(2) La tension de tête de la ligne Liwa devant le préchauffeur à trois couches augmente la résistance au mouvement.
Le carton présente une forme d'arc positif et négatif.
Il existe deux types d'arcs positifs et négatifs, et leurs méthodes de correction diffèrent. Nous n'expliquerons ici que les arcs transversaux positifs et négatifs les plus courants.
Date de publication : 31 mars 2021