蜂窝纸板成套生产设备的技术研究与设计

                                (包头职业技术学院车辆工程系，内蒙古 包头 014130)
摘 要：文章介绍了蜂窝纸板成套生产设备的技术研究及重点单体设备的设计特点、功能等。
关键词：蜂窝纸板；涂胶；卷绕；拉伸；定型
中图分类号：TS764  文献标识码：A  文章编号：1007—6921(2008)05—0075—02
      随着我国国民经济的高速发展和市场竞争的日趋激烈，相关行业对包装新材料、新技术、新产品的需求迅速增大，尤其是我国出口的增长和国际贸易形势的发展变化对包装工业提出了新挑战，提供了新机遇，也带来了新问题：首先是商品破损问题没得到根本解决，破损造成的损失仍然十分巨大；二是包装废弃物污染问题没有得到解决，影响生态平衡；三是在国际上美国、加拿大、英国相继对我国出口木质包装和木质铺垫材料实施新的植物检疫标准，要求对所有木质包装进行热处理，熏蒸处理或防腐剂处理，否则禁止货物入境或拆除销毁木质包装。为了加速蜂窝纸板的开发和推广，我们考查了国内外相关产品后，提出了独特的设计思路和工艺流程，定型后的成套设备自动化程度高、成本较低，达到国内先进水平。
1 蜂窝纸板的开发与应用范围
      蜂窝纸板是一种利用仿生物原理，蜂窝状结构的新型包装材料，具有承重大、弹性好、强度高、成本低等特点。广泛应用于包装、运输、建筑、殡葬等行业，是木箱、塑料箱、瓦楞纸箱的理想代替产品，特别适用于玻璃陶瓷制品、机械电子产品、化工产品等易损物质的包装。它对于保护森林资源，维护生态平衡，具有重大的现实意义。作为内包装材料，取代EPS发泡塑料衬垫，能减少白色污染，促进环境保护，是21世纪新兴绿色包装材料。蜂窝复合包装箱与7层瓦楞纸箱比，用料省50%，价格低5%～10%，强度超过七层瓦楞纸板的几至几十倍。利用蜂窝纸板的特性，可以延伸到其他行业，在建筑领域作为新型的轻质墙体材料越来越展现出十分光明的前景。
2 工艺要求及生产纲领
      蜂窝纸板市场潜力巨大，为开发蜂窝纸板制造设备的国产化提供了大好良机。通过对国内国产和进口的蜂窝纸板设备进行考察调研，查阅了大量的国内外关于蜂窝纸板设备的文献和资料，结合现代工业的先进技术，成功的开发了国内先进水平的蜂窝纸板生产线设备，达到了国内同类设备的领先水平。针对国内外纸芯板的涂胶，绕纸机的不完善、不成熟的问题，进行了非常成功的创新设计，在国内现有的设备基础上，对拼条机、纸板复合部分的拉伸设备和涂胶设备进行了较好的创新设计。使整套生产设备提高生产效率2倍以上，大量地减轻了操作人员的劳动强度。
2.1 主要技术特点
2.1.1 提高生产效率、减轻劳动强度
2.1.1.1 该机采用弓形八角卷绕，自动定位，自动切纸，制芯宽度达1 600mm，锯切压纸仅需一次完成。
2.1.1.2 制芯涂胶机实现了自动上纸，涂胶辊自动张合，简化了操作，提高了生产效率。
2.1.1.3 纸芯三级连续拉伸。
2.2.2 调整方便，适应性强
2.2.2.1 制芯涂胶机、制板涂胶机基本采用偏心轮来调整间隙，非常方便。
2.2.2.2 制板涂胶机可适应纸芯、面板两种不同的涂胶方式。
2.2.3 操作方便、灵活、技术成熟可靠
2.2.3.1 锯切压纸、涂胶辊张合、八角定位、纸芯接送均为气动控制。
2.2.3.2 拖动普遍彩用电磁调速电机或变频调速电机。
2.2.3.3 定位、计数采用无触点开关。
2.2.3.4 设备主要运行参数均为数字显示。
2.2.3.5 电气控制采用可编程序控制器(PC)。
2.2 成套生产设备主要技术指标
蜂窝纸芯高度   8-43mm
蜂窝纸芯直径     15-40mm
蜂窝纸板幅宽    1000-1400mm
蜂窝纸板生产速度 4-12m/mir
动力               约100kW
2.3 生产工艺流程
      本技术所涉及的蜂窝纸板工艺，可分为两大部分，其一为蜂窝纸板纸芯部分，其二为蜂窝纸板复合部分。
2.3.1 蜂窝纸芯生产工艺流程
      原纸开卷→纵向涂胶→纸芯复合卷(粘合)→压平→纸芯板切条→纸芯条拼接
2.3.2 蜂窝纸板生产工艺流程
      原纸芯条→纸芯拉伸定型→纸芯(或面纸)涂胶→纸板复合滚压→去湿烘干→滚压定型→定尺切块
3 重点单体设备设计的技术特点分析及可行性
      根据工艺要求，蜂窝纸板生产设备分为两条生产线：纸芯生产线及纸板复合生产线。纸芯生产线由下述单体设备组成：设有轨道式运纸车，原纸机(开卷)，纸芯纵向涂胶机，绕纸机，20t油压机(压平用)，切纸机(纸芯板切条用，外购标准设备)，纸芯条拼接机；纸板复合生产线由以下单体设备组成：设有轨道式运纸车，原纸机(开卷)，纸芯拉伸定型机(将纸芯条拉成蜂窝状并定型)，涂胶复合机(粘成蜂窝纸板)，一级滚压机，微波去湿机(外购定型设备)，二、三级滚压定型机，一、二级远红外烘干机及后段设备(横、纵向切板等)。
3.1 纸芯纵向涂胶机
      采用立式涂胶法，从下向上穿纸，利用气缸同步驱动俩个摆动臂，涂胶辊安装在摆动臂，当气缸驱动摆动臂时，使涂胶辊具有开、合功能，因此在穿纸和处理故障时，可随时张开涂胶辊，给生产带来极大的方便，同时也提高了产品质量。为配合下穿纸操作，设计了机械穿纸引导机构，工人只需将纸头送入机构，摇动摇把，便可将纸从两涂胶辊间穿出，极大的提高了效率，节省了人力。
3.2 绕纸机
      采用八边形卷绕桶将涂胶纸卷绕成蜂窝纸芯板，将八边形卷桶直径(内切园)放大，使每个边长达到1 200mm(原设备1 000mm)并将每边设计成弓形(原设备为直线形)，避免了因纸板重量增大在直线边的下垂现象。纸板的加大，节约了纸张，同时提高了卷绕速度，即提高了生产效率。在绕纸机前端(即涂胶纸进入端)设计了压纸机构，由压纸辊、压纸臂及加压配重和加压弹簧组成，当卷桶卷绕时由于有配重和弹簧的作用压纸辊始终紧贴于卷桶，使涂胶纸在卷绕点拉展、压紧、压平。此处还设计了纸张力补偿机构，由张力补偿辊、摆臂及弹簧组成。由于卷桶为八边形，因此，在卷绕时会出现卷绕纸线速度呈周期性变化状态，使纸的张力也呈现周期性变化，影响粘接效果和质量。纸张力补偿机构解决了此问题，当纸张力在瞬间出现降纸现象时，由弹簧力的作用使张力补偿辊抬高，也就将纸抬起；反之，将弹簧压低，达到补偿纸张力的作用。
      本绕纸机还设计了卷纸厚度自动控制装置，由磁接近开关、电子显示计数器组成，其原理是利用卷绕圈数及纸的厚度折算成卷纸厚度，并对设备加以控制。在生产时将电子显示计数器设置好数量(即圈数)，卷桶每转一周，磁接爱开关发出一个信号给计数器，当达到设置圈数时，电子显示计数器控制设备停车(停止卷绕)，达到了自动控制卷纸厚度的目的。切纸部分设计成移动式自压紧自动切纸机构。主要由据切机、进给运动机构、导师轨横梁、溜板箱、气缸、溜板箱导师轨、V型压板组成。操作时只需用一块手动压板压住纸芯板，本机构便可自动完成8次锯切工作，将一卷纸芯板锯成8块。具体动作如下：气缸推动溜板箱和导轨横梁运动，使其上V型压板压住纸芯板的八边形卷桶顶角处，锯切机和进给运动机构开始工作，将纸板锯开。气缸拖动导轨横梁及溜板箱后退，压板及锯切机离开卷纸，往复8次完成纸芯板的锯切工作。此设计大大完善了绕纸机的功能及自动化程度，节约了劳动力，只需2～3人便可完成且劳动强度很低。在锯切时，需将八边形卷桶定位夹紧，为此我们设计了自动定位夹紧装置，主要由气缸、定位销、定位板、磁接近开关等组成。当开始锯切时，卷桶反转到位，磁接近开关发出信号，气缸推动定位销运动插入定位板，将卷桶锁紧，开始锯切工作。此设计大大提高了设备的效率及自动化程度。
      当纸芯板被锯切成板块时，将其运出的是一台自动接运纸机。它主要由气缸、双向钢丝绳行程增倍机构、接运纸车、接纸叉架、纸板转移台架等组成。当纸芯板被锯下后，落到安装在接运纸车上的接纸叉架上，气缸驱动钢丝绳增倍机构拉动接运纸车移动，将纸芯板放平并运输转移到纸板转移台架上。以上动作自动完成。本设计减小了设备的体积和重量。
3.3 20t油压机
       我们的设计是提高压力至20t,降低油缸速度，将油压机分为2层，每层压4块纸芯板，一次可压8块，从而在不增加造价的前提下提高了生产效率及压制质量。
3.4 纸芯条拼接机
      将制好的蜂窝包装纸板条粘接在一起，并在纸板上面按要求铣出若干条透气通槽。我们设计的水平条式涂胶机构，机械涂胶,工人只需将纸芯条送入设备，涂胶轮会在涂胶纸面上滚涂相间隔的条状胶道，节约了胶量也保证了质量。在机械拼接装置上还设计了切口机构，在拼接的同时，将纸芯的立棱处间隔切开2×3mm的切口，有利于在纸板复合时通气、干燥、去湿。
3.5 纸芯拉伸定形机
      在原机的基础上，我们设计了纸芯立棱压毛机构，由两对压毛辊组成。纸芯压毛后有利于在纸芯上涂胶。在拉伸辊的传动设计中，为了使各级拉伸辊能同步调速，采用了变频调速技术，同时为了补偿速度配比误差，采用了无级调速器，提高了技术含量和调试机动性。
3.6 涂胶复合机
      可在面纸上涂胶，调整涂胶辊的位置后，也可在纸芯立楞上涂胶，可根据不同的要求任意选择。
3.7 控制系统
      由于整套设备的自动化程度得到了很大的提高，在电器控制方面，纸芯生产线采用了可编程控制器。蜂窝纸板复合生产线采用了交流变频调速转速同步设计。
4 结束语  
      我们设计的蜂窝纸板生产设备经过多次反复试验，精心研究设计该设备的合理性，严格控制加工制造工艺过程中的各个环节,从技术水平、技术含量、自动化程度和机电一体化方面都有极大的提高。与国产同类型设备相比，具有一定的先进性、实用性和可靠性。 相关热词搜索： 纸板 蜂窝 生产设备 技术研究 成套