कागज़ मशीनों की उत्पादन प्रक्रिया में, गीले कागज़ के जालों को पानी से मुक्त करने से लेकर सूखे कागज़ के जालों को स्थापित करने तक, विभिन्न रोल एक अनिवार्य भूमिका निभाते हैं। कागज़ मशीन रोल के डिज़ाइन में मुख्य तकनीकों में से एक के रूप में, "क्राउन" — भले ही इसमें मामूली ज्यामितीय अंतर दिखाई देता हो — कागज़ की गुणवत्ता की एकरूपता और स्थिरता को सीधे निर्धारित करता है। यह लेख परिभाषा, कार्य सिद्धांत, वर्गीकरण, डिज़ाइन में प्रमुख प्रभावशाली कारकों और रखरखाव के पहलुओं से कागज़ मशीन रोल की क्राउन तकनीक का व्यापक विश्लेषण करेगा, और कागज़ उत्पादन में इसके महत्वपूर्ण मूल्य को उजागर करेगा।

1. क्राउन की परिभाषा: मामूली अंतरों में महत्वपूर्ण कार्य

"क्राउन" (अंग्रेजी में "क्राउन" के रूप में व्यक्त) विशेष रूप से अक्षीय दिशा (लंबाई में) के साथ पेपर मशीन रोल की एक विशेष ज्यामितीय संरचना को संदर्भित करता है। रोल बॉडी के मध्य क्षेत्र का व्यास अंतिम क्षेत्रों की तुलना में थोड़ा बड़ा होता है, जिससे एक "कमर ड्रम" जैसी आकृति बनती है। व्यास का यह अंतर आमतौर पर माइक्रोमीटर (μm) में मापा जाता है, और कुछ बड़े प्रेस रोल का क्राउन मान 0.1-0.5 मिमी तक भी पहुँच सकता है।

क्राउन डिज़ाइन को मापने का मुख्य संकेतक "क्राउन वैल्यू" है, जिसकी गणना रोल बॉडी के अधिकतम व्यास (आमतौर पर अक्षीय दिशा के मध्य बिंदु पर) और रोल के सिरों के व्यास के बीच के अंतर के रूप में की जाती है। संक्षेप में, क्राउन डिज़ाइन में इस सूक्ष्म व्यास अंतर को पूर्व-निर्धारित करना शामिल है ताकि वास्तविक संचालन के दौरान बल और तापमान परिवर्तन जैसे कारकों के कारण रोल के "मध्यम झुकाव" विरूपण को संतुलित किया जा सके। अंततः, यह रोल सतह और पेपर वेब (या अन्य संपर्क घटकों) की पूरी चौड़ाई में संपर्क दाब का एक समान वितरण प्राप्त करता है, जिससे कागज़ की गुणवत्ता का एक ठोस आधार तैयार होता है।

2. क्राउन के मुख्य कार्य: विरूपण की क्षतिपूर्ति करना और एकसमान दबाव बनाए रखना

पेपर मशीन रोल के संचालन के दौरान, यांत्रिक भार, तापमान परिवर्तन और अन्य कारकों के कारण विरूपण अपरिहार्य है। क्राउन डिज़ाइन के बिना, यह विरूपण रोल की सतह और पेपर वेब के बीच असमान संपर्क दबाव पैदा करेगा - "दोनों सिरों पर उच्च दबाव और बीच में कम दबाव" - जिससे कागज़ के असमान आधार भार और असमान जल-निष्कासन जैसी गंभीर गुणवत्ता संबंधी समस्याएँ सीधे तौर पर उत्पन्न होंगी। क्राउन का मुख्य मूल्य इन विकृतियों की सक्रिय रूप से क्षतिपूर्ति करने में निहित है, जो विशेष रूप से निम्नलिखित पहलुओं में परिलक्षित होता है:

2.1 रोल बेंडिंग विरूपण के लिए क्षतिपूर्ति

जब पेपर मशीनों के कोर रोल, जैसे प्रेस रोल और कैलेंडर रोल, चालू होते हैं, तो उन्हें पेपर वेब पर महत्वपूर्ण दबाव डालने की आवश्यकता होती है। उदाहरण के लिए, प्रेस रोल का रैखिक दबाव 100-500 kN/m तक पहुँच सकता है। बड़े लंबाई-से-व्यास अनुपात वाले रोल के लिए (उदाहरण के लिए, चौड़ी-चौड़ाई वाली पेपर मशीनों में प्रेस रोल की लंबाई 8-12 मीटर हो सकती है), दबाव में बीच में नीचे की ओर झुकने का प्रत्यास्थ विरूपण होता है, जो "भार के नीचे कंधे के पोल के झुकने" के समान होता है। यह विरूपण रोल के सिरों और पेपर वेब के बीच अत्यधिक संपर्क दबाव का कारण बनता है, जबकि बीच में दबाव अपर्याप्त होता है। परिणामस्वरूप, पेपर वेब दोनों सिरों पर अधिक निर्जलित हो जाता है (जिसके परिणामस्वरूप उच्च शुष्कता और कम आधार भार होता है) और बीच में कम निर्जलित हो जाता है (जिसके परिणामस्वरूप कम शुष्कता और उच्च आधार भार होता है)।

हालाँकि, क्राउन डिज़ाइन की "ड्रम के आकार की" संरचना यह सुनिश्चित करती है कि रोल के मुड़ने के बाद, रोल की पूरी सतह पेपर वेब के समानांतर संपर्क में रहे, जिससे दबाव का वितरण एक समान रहे। यह झुकने से होने वाले विरूपण के कारण होने वाले गुणवत्ता संबंधी जोखिमों को प्रभावी ढंग से दूर करता है।

2.2 रोल थर्मल विरूपण के लिए क्षतिपूर्ति

कुछ रोल, जैसे कि सुखाने वाले भाग में गाइड रोल और कैलेंडर रोल, उच्च तापमान वाले पेपर वेब और भाप के संपर्क में आने के कारण संचालन के दौरान तापीय प्रसार से गुजरते हैं। चूँकि रोल बॉडी का मध्य भाग पूरी तरह से गर्म होता है (सिरों पर बियरिंग लगी होती है और वे तेज़ी से ऊष्मा का क्षय करते हैं), इसका तापीय प्रसार सिरों की तुलना में अधिक होता है, जिससे रोल बॉडी में एक "मध्य उभार" बनता है। ऐसे में, पारंपरिक क्राउन डिज़ाइन का उपयोग असमान संपर्क दबाव को और बढ़ा देगा। इसलिए, तापीय प्रसार के कारण उत्पन्न अतिरिक्त उभार को संतुलित करने के लिए एक "ऋणात्मक क्राउन" (जहाँ मध्य भाग का व्यास सिरों के व्यास से थोड़ा छोटा होता है, जिसे "रिवर्स क्राउन" भी कहा जाता है) डिज़ाइन करने की आवश्यकता होती है, ताकि रोल की सतह पर एक समान संपर्क दबाव सुनिश्चित हो सके।

2.3 असमान रोल सतह घिसाव के लिए क्षतिपूर्ति

लंबे समय तक इस्तेमाल के दौरान, कुछ रोल (जैसे प्रेस रबर रोल) पेपर वेब के किनारों पर ज़्यादा घर्षण का अनुभव करते हैं (क्योंकि पेपर वेब के किनारों पर अशुद्धियाँ होती हैं), जिसके परिणामस्वरूप बीच की तुलना में सिरों पर तेज़ी से घिसाव होता है। क्राउन डिज़ाइन के बिना, रोल की सतह घिसाव के बाद "बीच में उभार और सिरों पर झुकाव" दिखाएगी, जिससे दबाव वितरण प्रभावित होता है। क्राउन को पहले से सेट करके, घिसाव के शुरुआती चरण में रोल की सतह की रूपरेखा की एकरूपता बनाए रखी जा सकती है, जिससे रोल का सेवा जीवन बढ़ जाता है और घिसाव के कारण होने वाले उत्पादन में उतार-चढ़ाव कम हो जाता है।

3. क्राउन का वर्गीकरण: विभिन्न कार्य स्थितियों के अनुकूल तकनीकी विकल्प

पेपर मशीन के प्रकार (कम गति/उच्च गति, संकीर्ण चौड़ाई/चौड़ाई), रोल फ़ंक्शन (प्रेसिंग/कैलेंडरिंग/गाइडिंग), और प्रक्रिया आवश्यकताओं के आधार पर, क्राउन को विभिन्न प्रकारों में विभाजित किया जा सकता है। विभिन्न प्रकार के क्राउन डिज़ाइन विशेषताओं, समायोजन विधियों और अनुप्रयोग परिदृश्यों में भिन्न होते हैं, जैसा कि निम्नलिखित तालिका में विस्तार से बताया गया है:

4. क्राउन डिज़ाइन में प्रमुख प्रभावशाली कारक: उत्पादन आवश्यकताओं के अनुकूल सटीक गणना

क्राउन का मान मनमाने ढंग से निर्धारित नहीं किया जाता; इसकी प्रभावी कार्यप्रणाली सुनिश्चित करने के लिए रोल मापदंडों और प्रक्रिया स्थितियों के आधार पर इसकी व्यापक गणना की जानी आवश्यक है। क्राउन डिज़ाइन को प्रभावित करने वाले प्रमुख कारकों में मुख्य रूप से निम्नलिखित पहलू शामिल हैं:

4.1 रोल आयाम और सामग्री

1. रोल बॉडी की लंबाई (L)रोल बॉडी जितनी लंबी होगी, समान दबाव में बंकन विरूपण उतना ही अधिक होगा, और इस प्रकार आवश्यक क्राउन मान भी उतना ही अधिक होगा। उदाहरण के लिए, चौड़ी-चौड़ाई वाली पेपर मशीनों में लंबे रोल के लिए विरूपण की भरपाई हेतु संकीर्ण-चौड़ाई वाली पेपर मशीनों में छोटे रोल की तुलना में अधिक क्राउन मान की आवश्यकता होती है।
2. रोल बॉडी व्यास (D)रोल बॉडी का व्यास जितना छोटा होगा, कठोरता उतनी ही कम होगी, और दबाव में रोल के विरूपण की संभावना उतनी ही अधिक होगी। इसलिए, एक बड़े क्राउन मान की आवश्यकता होती है। इसके विपरीत, बड़े व्यास वाले रोल में कठोरता अधिक होती है, और क्राउन मान को उचित रूप से कम किया जा सकता है।
3. सामग्री की कठोरतारोल बॉडी की विभिन्न सामग्रियों की कठोरता अलग-अलग होती है; उदाहरण के लिए, स्टील रोल की कठोरता कच्चे लोहे के रोल की तुलना में बहुत अधिक होती है। कम कठोरता वाली सामग्री दबाव में अधिक विरूपण प्रदर्शित करती है, जिसके लिए बड़े क्राउन मान की आवश्यकता होती है।

4.2 परिचालन दबाव (रैखिक दबाव)

प्रेस रोल और कैलेंडर रोल जैसे रोल का परिचालन दाब (रैखिक दाब) क्राउन डिज़ाइन को प्रभावित करने वाला एक महत्वपूर्ण कारक है। रैखिक दाब जितना अधिक होगा, रोल बॉडी का बंकन विरूपण उतना ही अधिक होगा, और विरूपण को संतुलित करने के लिए क्राउन मान को तदनुसार बढ़ाना होगा। उनके संबंध को मोटे तौर पर सरलीकृत सूत्र द्वारा व्यक्त किया जा सकता है: क्राउन मान H ≈ (P×L³)/(48×E×I), जहाँ P रैखिक दाब है, L रोल की लंबाई है, E पदार्थ का प्रत्यास्थता मापांक है, और I रोल अनुप्रस्थ काट का जड़त्व आघूर्ण है। उदाहरण के लिए, पैकेजिंग पेपर के लिए प्रेस रोल का रैखिक दाब आमतौर पर 300 kN/m से अधिक होता है, इसलिए संबंधित क्राउन मान कम रैखिक दाब वाले कल्चरल पेपर के लिए प्रेस रोल के दाब से बड़ा होना चाहिए।

4.3 मशीन की गति और कागज़ का प्रकार

1. मशीन की गतिजब उच्च गति वाली पेपर मशीनें (गति > 1200 मीटर/मिनट) चल रही होती हैं, तो पेपर वेब कम गति वाली पेपर मशीनों की तुलना में दबाव की एकरूपता के प्रति कहीं अधिक संवेदनशील होता है। दबाव में मामूली उतार-चढ़ाव भी कागज़ की गुणवत्ता में दोष पैदा कर सकता है। इसलिए, उच्च गति वाली पेपर मशीनें आमतौर पर गतिशील विरूपण के लिए वास्तविक समय में क्षतिपूर्ति प्राप्त करने और स्थिर दबाव सुनिश्चित करने के लिए "नियंत्रणीय क्राउन" का उपयोग करती हैं।
2. कागज़ का प्रकारविभिन्न प्रकार के कागज़ों के लिए दाब एकरूपता की अलग-अलग आवश्यकताएँ होती हैं। टिशू पेपर (जैसे, 10-20 ग्राम/वर्ग मीटर के आधार भार वाला टॉयलेट पेपर) का आधार भार कम होता है और यह दाब में उतार-चढ़ाव के प्रति अत्यधिक संवेदनशील होता है, जिसके लिए उच्च-परिशुद्धता वाले क्राउन डिज़ाइन की आवश्यकता होती है। इसके विपरीत, मोटे कागज़ (जैसे, 150-400 ग्राम/वर्ग मीटर के आधार भार वाला कार्डबोर्ड) में दाब में उतार-चढ़ाव को झेलने की क्षमता अधिक होती है, इसलिए क्राउन परिशुद्धता की आवश्यकताओं को उचित रूप से कम किया जा सकता है।

5. सामान्य क्राउन मुद्दे और रखरखाव: स्थिर उत्पादन सुनिश्चित करने के लिए समय पर निरीक्षण

अनुचित क्राउन डिज़ाइन या अनुचित रखरखाव सीधे कागज़ की गुणवत्ता को प्रभावित करेगा और उत्पादन संबंधी कई समस्याएँ पैदा करेगा। क्राउन से जुड़ी आम समस्याएँ और उनसे निपटने के उपाय इस प्रकार हैं:

5.1 अत्यधिक बड़ा क्राउन मूल्य

अत्यधिक बड़े क्राउन मान से रोल की सतह के बीच में अत्यधिक दबाव पड़ता है, जिसके परिणामस्वरूप आधार भार कम हो जाता है और बीच में कागज़ अधिक सूख जाता है। गंभीर मामलों में, इससे "कुचलन" (रेशे का टूटना) भी हो सकता है, जिससे कागज़ की मज़बूती और दिखावट प्रभावित होती है।

countermeasuresकम गति वाली पेपर मशीनों में इस्तेमाल होने वाले स्थिर क्राउन रोल के लिए, रोल को उचित क्राउन मान से बदलना ज़रूरी है। उच्च गति वाली पेपर मशीनों में नियंत्रित क्राउन रोल के लिए, नियंत्रित क्राउन सिस्टम के ज़रिए हाइड्रोलिक या न्यूमेटिक दबाव को कम किया जा सकता है ताकि क्राउन मान तब तक कम किया जा सके जब तक कि दबाव वितरण एक समान न हो जाए।

5.2 अत्यधिक छोटा क्राउन मान

अत्यधिक छोटे क्राउन मान के परिणामस्वरूप रोल सतह के मध्य में अपर्याप्त दबाव उत्पन्न होता है, जिसके परिणामस्वरूप मध्य भाग में कागज़ का अपर्याप्त जल-निष्कासन, कम सूखापन, उच्च आधार भार और "गीले धब्बे" जैसे गुणवत्ता दोष उत्पन्न होते हैं। साथ ही, यह बाद की सुखाने की प्रक्रिया की दक्षता को भी प्रभावित कर सकता है।

countermeasuresस्थिर क्राउन रोल के लिए, क्राउन मान बढ़ाने के लिए रोल बॉडी को पुनः संसाधित करना आवश्यक है। नियंत्रणीय क्राउन रोल के लिए, क्राउन मान बढ़ाने के लिए हाइड्रोलिक या वायवीय दबाव बढ़ाया जा सकता है, जिससे यह सुनिश्चित होता है कि बीच का दबाव प्रक्रिया की आवश्यकताओं को पूरा करता है।

5.3 क्राउन कंटूर का असमान घिसाव

लंबे समय तक इस्तेमाल के बाद, रोल की सतह घिस जाएगी। अगर घिसाव असमान है, तो क्राउन कंटूर विकृत हो जाएगा, और रोल की सतह पर "असमान धब्बे" दिखाई देंगे। इससे कागज़ पर "धारियाँ" और "गड्ढे" जैसे दोष और भी बढ़ जाते हैं, जिससे कागज़ की दिखावट और गुणवत्ता पर गंभीर असर पड़ता है।

countermeasuresरोल की सतह का नियमित निरीक्षण करें। जब घिसाव एक निश्चित स्तर तक पहुँच जाए, तो रोल की सतह को समय पर पीसकर उसकी मरम्मत करें (जैसे, प्रेस रबर रोल के क्राउन समोच्च को फिर से पीसना) ताकि क्राउन का सामान्य आकार और माप बहाल हो जाए और अत्यधिक घिसाव से उत्पादन प्रभावित न हो।

6. निष्कर्ष

एक सूक्ष्म लेकिन महत्वपूर्ण तकनीक के रूप में, पेपर मशीन रोल्स का क्राउन एकसमान कागज़ की गुणवत्ता सुनिश्चित करने का मूल आधार है। कम गति वाली पेपर मशीनों में स्थिर क्राउन से लेकर उच्च गति, चौड़ी-चौड़ाई वाली पेपर मशीनों में नियंत्रणीय क्राउन तक, क्राउन तकनीक का निरंतर विकास हमेशा "विरूपण की क्षतिपूर्ति और एकसमान दबाव प्राप्त करने" के मूल लक्ष्य पर केंद्रित रहा है, जो विभिन्न कागज़ निर्माण कार्य स्थितियों की आवश्यकताओं के अनुकूल है। उचित क्राउन डिज़ाइन न केवल असमान कागज़ के आधार भार और खराब जल-निकासी जैसी गुणवत्ता संबंधी समस्याओं का समाधान करता है, बल्कि पेपर मशीनों की परिचालन दक्षता में भी सुधार करता है (कागज़ के टूटने की संख्या कम करता है) और ऊर्जा की खपत को कम करता है (अति-सुखाने से बचाता है)। यह कागज़ उद्योग के "उच्च गुणवत्ता, उच्च दक्षता और कम ऊर्जा खपत" की दिशा में विकास में एक अनिवार्य प्रमुख तकनीकी सहायता है। भविष्य के कागज़ उत्पादन में, उपकरणों की परिशुद्धता में निरंतर सुधार और प्रक्रियाओं के निरंतर अनुकूलन के साथ, क्राउन तकनीक अधिक परिष्कृत और बुद्धिमान बन जाएगी, जो कागज़ उद्योग के उच्च-गुणवत्ता वाले विकास में और अधिक योगदान देगी।