Нестандартный метод увеличения прочности гофротары, а конкретно, показателя BCT (Box Crush Test) за счёт изменения направления волокон слоёв гофрокартона, был представлен на VII международной научно-технической конференции имени профессора В.И. Комарова «Проблемы механики целлюлозно-бумажных материалов».
Независимый технический эксперт, руководитель компании «ИП Распопов» Иван Александрович Распопов и специалист по претензионной работе АО «Илим-Гофра» Дмитрий Дмитриевич Барков рассказали UpackUnion о результатах производства гофрокартона при условии ориентации волокон целлюлозы в продольном направлении относительно направления движения бумаги для гофрирования и картона для плоского слоя по гофроагрегату (разворот коробки на 90 градусов при производстве на гофроагрегате, относительно принятого в настоящее время).
«Производственная площадка «Илим-Гофра» оснащена современной лабораторией, оборудование которой позволяет проводить исследование и определение параметров гофрокартона. В результате исследования установлено, что с изменением направления волокон увеличивается прочность гофрокартона. Были проведены дополнительные лабораторные тестирования, которые подтвердили, что производимый по данной технологии гофрокартон с альтернативным направлением волокон дает прирост прочности до 30%», – отмечает Дмитрий Барков.
Эксперты отметили, что бумага для гофрирования и картон для плоских слоёв, выпускаемые на плоскосеточных бумаго- и картоноделательных машинах, имеют анизотропию свойств в машинном (MD, Machine Direction) и поперечном (CD, Cross Direction) направлениях. Их прочностные свойства в машинном направлении выше за счет эффекта ориентации волокон целлюлозы в гидродинамическом потоке параллельно движению сетки. Однако максимальная нагрузка на гофроящики при их штабелировании прикладывается таким образом, что основную роль начинают играть свойства бумаги и картона в поперечном направлении.
Спикеры отмечают, что изготовление гофрокоробов из материалов (лайнеров и флютинга) с альтернативным (развернутым на 90 градусов относительно стандартного) направлением волокон повышает промышленную прочность гофроящиков (увеличение показателя ВСТ (прочность короба при сжатии) до 33%).
«Если прочность гофрокартона увеличивается значительно, то увеличивается и несущая способность гофрокороба, изготовленного из него. За счет этого в гофропроизводстве можно использовать картон для плоских слоев и бумагу для гофрирования со сниженной массой метра квадратного и при этом сохранить несущую способность гофрокороба (физико-механические свойства), а значит решить главную задачу для гофропроизводителей – снизить потребление ролевого сырья в тоннах с сохранением производительности по гофрокартону в млн кв.м. и/или увеличить прочность гофрокороба по показателю BCT.
Мы использовали для тестирования изготовленный гофрокартон со стандартным картоном без поворота волокна и флютингом, развернутым на 90 градусов. Разница в несущей конструкции гофрокороба увеличилась на 40 килограммов. Таким образом, мы решаем главный экономический вопрос для гофропроизводства – уменьшение массы метра квадратного и снижение себестоимости продукции», – отмечают Дмитрий Барков и Иван Распопов.
В процессе тестирования образцов продольного гофрокартона была проведена работа по измерению соотношений показателей прочности CCT(сопротивление торцевому сжатию гофрированного образца флютинга) и SCT (сжатию на коротком расстоянии) по направлениям волокон MD/CD у ряда материалов отечественного производства. В результате установлено, что разброс этих соотношений находится в диапазоне от 110% до 251 %. При изменении ориентации волокон на 90 градусов лайнера и флютинга гофроящики, изготовленные из российского сырья, имеют пропорциональный потенциал увеличения прочности по параметру BCT.
Чтобы проверить данное предположение, были изготовлены образцы гофрокартона из сырья Котласского ЦБК (картон 110г/м2, бумага 112 г/м2, картон 110г/м2, коэффициент гофрирования 1,42 – профиль С) с изменённой ориентацией волокон, после чего были поведены измерения прочностных показателей указанных образцов. Результаты измерений их значений ЕСТ представлены на графике.
Итогом проведенных исследований стал факт увеличения прочности гофрокартона, изготовленного с поворотом всех слоёв на 90 градусов, на 77% по показателю ECT в сравнении с прочностью гофрокартона из того же сырья, изготовленного со стандартной ориентацией слоёв.
Однако, по словам исследователей, такая технология изготовления гофрокартона будет применима в промышленных масштабах только через некоторое время, после проведения инжиниринговой работы по разработке соответствующего оборудования и дополнительных испытаний. Внедрение потребует больших вложений, модернизации оборудования и промышленных испытаний.
«Думаю, что лет через десять это будет возможно реализовать. Необходимо провести дополнительные промышленные испытания, запустить в промпроизводство. Это длительный процесс, который даже у крупных компаний занимает несколько лет. Модернизировать существующее оборудование гофропроизводства потребуется примерно на 20%. В настоящее время совместно с Дмитрием Дмитриевичем работаем над книгой «Продольный гофрокартон», где будут описаны предполагаемые основные шаги и последствия изменения технологического процесса в техническом, технологическом и экономическом аспектах», – сказал UpackUnion руководитель инжиниринговой компании «ИП Распопов», Иван Распопов
Справка UpackUnion:
VII Научно-практическая конференция «Проблемы механики целлюлозно-бумажных материалов» имени профессора В.И. Комарова проходила с 14 по 16 сентября в Архангельске на базе Северного Арктического Федерального университета (САФУ) им. М.Ю. Ломоносова. В мероприятии приняли участие представители отечественных и зарубежных университетов, научно-исследовательских институтов и научных центров, целлюлозно-бумажных предприятий и иных отраслевых организаций. На конференции обсуждали результаты исследований в области оценки, регулирования и прогнозирования деформационных, прочностных и потребительских свойств технической целлюлозы, бумаги и картона для развития ресурсосберегающих энергоэффективных наукоемких технологий.