張靈敏

(維美德造紙機(jī)械技術(shù)(中國(guó))有限公司,上海,201809)

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刮刀涂布在生產(chǎn)中的應(yīng)用及常見紙病分析

張靈敏

(維美德造紙機(jī)械技術(shù)(中國(guó))有限公司,上海,201809)

摘要：介紹了刮刀涂布的工作原理及其在生產(chǎn)中的應(yīng)用,重點(diǎn)討論了刮刀涂布中常見紙病及處理措施，并比較了硬刮刀和軟刮刀的優(yōu)缺點(diǎn)及應(yīng)用注意事項(xiàng)。

關(guān)鍵詞：刮刀涂布；硬刮刀；軟刮刀；應(yīng)用

隨著生活水平的提高,人們對(duì)包裝和印刷效果提出了更高的要求,涂布紙和紙板作為印刷與包裝的主要材料之一,要求其表面具有更高和穩(wěn)定的品質(zhì)。涂布的主要作用是提高紙和紙板的印刷性能和外觀特性。紙幅經(jīng)過涂布后，其表面粗糙度降低,白度和光澤度提高,油墨吸收性能改善,掉粉掉毛減少，不透明度提高,可以獲得更好的印刷效果。就目前來說，刮刀涂布在生產(chǎn)中有著廣泛的應(yīng)用,本文對(duì)刮刀涂布進(jìn)行了詳細(xì)的介紹，并對(duì)刮刀涂布的常見紙病進(jìn)行分析。

1刮刀涂布簡(jiǎn)介

1.1刮刀涂布的工作原理

刮刀涂布的工作原理是通過供料系統(tǒng)中的上料輥或噴射梁向原紙轉(zhuǎn)移足夠多的涂料,然后利用刮刀進(jìn)行計(jì)量及整飾。刮刀涂布的工作原理見圖1和圖2。

刮刀涂布使用的刮刀通常采用強(qiáng)度、硬度較好的合金工具鋼制成,常用的有蘭鋼刮刀、陶瓷刮刀、金屬陶瓷刮刀等[1]。刮刀片的厚度一般在0.25～0.5 mm之間,單層涂布量一般在5～20 g/m2之間,單層涂層厚度一般為5～20 μm。刮刀涂布只有在合適的工作面下才能獲得良好的涂布效果,同時(shí)獲得比較平整的涂布面。圖3為刮刀涂布的涂層示意圖。

圖1　上料輥式的刮刀涂布

1.2硬刮刀和軟刮刀

刮刀涂布所使用的刮刀因材質(zhì)不同,通常分為硬刮刀和軟刮刀。硬刮刀是帶有一定預(yù)研磨角度的，例如刮刀片角度為35°；而軟刮刀通常是不帶預(yù)研磨角度或只帶很小的角度,例如刮刀片角度為4°?？偟膩碚f,硬刮刀比軟刮刀容易控制涂布量,操作也更方便,軟刮刀雖不易控制,但可以得到較大的涂布量及更好的涂布效果。圖4和圖5為硬刮刀和軟刮刀的工作原理圖。

圖2　噴射梁式的刮刀涂布

圖3　刮刀涂布的涂層示意圖

圖4　硬刮刀工作原理

圖5　軟刮刀工作原理

硬刮刀和軟刮刀對(duì)涂布量的控制參數(shù)不同。當(dāng)使用硬刮刀時(shí),通常刮刀的預(yù)磨角度和刮刀與背輥之間的夾角是相同的,或者為了獲得較好的涂布效果及對(duì)刮刀梁自身變形的補(bǔ)償,會(huì)調(diào)節(jié)刮刀與背輥之間的夾角略大于刮刀預(yù)磨角度(通常大3°～5°左右)的情況下工作。在生產(chǎn)中保持角度不變,通過控制刮刀片加載軟管壓力的大小來控制涂布量,加載壓力越大,涂布量越小。

當(dāng)使用軟刮刀時(shí),通常使用硬支撐及小角度,通過控制刮刀片與背輥之間的角度來控制涂布量,角度越大,涂布量越大,但在臨界范圍內(nèi)涂布量對(duì)角度比較敏感,并不是這種對(duì)應(yīng)關(guān)系。所以應(yīng)當(dāng)盡量避免選用硬刮刀和軟刮刀均可用的角度范圍，否則不利于對(duì)涂布量的準(zhǔn)確控制。硬刮刀和軟刮刀涂布量控制示意圖見圖6。

圖6　軟刮刀和硬刮刀涂布量控制示意圖

2刮刀涂布常見紙病

在生產(chǎn)過程中,由于設(shè)備、原料及紙種的不同,刮刀涂布出現(xiàn)的紙病也不同。簡(jiǎn)單概括為刮刀痕、涂布不均勻、橫幅偏差、漏涂、翹曲、皺紋、兩面差等問題。本文僅對(duì)刮刀痕、橫幅偏差和漏涂問題進(jìn)行分析。

2.1刮刀痕

刮刀痕是一種條形的紙面壓痕,壓痕的大小不等,可以為0.5～2 mm或更寬的壓痕,長(zhǎng)度在紙機(jī)方向數(shù)米到數(shù)百米不等,分為連續(xù)刮刀痕和間歇刮刀痕。圖7所示為紙幅表面刮刀痕示意圖。

圖7　紙幅中刮刀痕示意圖

2.2橫幅偏差

較好的橫幅涂布品質(zhì)是涂布機(jī)具有良好運(yùn)行性和涂布效果的基本要求。橫幅偏差主要表現(xiàn)為紙幅中間和紙幅邊緣的涂布量不一致,或者局部涂布量的偏差。

2.3漏涂

漏涂是指紙幅上由于受到非正常因素的影響而沒有涂層覆蓋,通常發(fā)生在紙機(jī)方向的涂層表面,大小不等。而且這種紙病在日光燈或普通燈光下很難看到,必須借助紫外燈才能發(fā)現(xiàn)。

3刮刀涂布常見紙病的原因分析及應(yīng)對(duì)措施

3.1刮刀痕產(chǎn)生的原因及處理措施

3.1.1原紙

原紙中含有腐漿或松散的纖維,經(jīng)過刮刀片時(shí)會(huì)形成較大較深的刮刀痕,這種刮刀痕通常比較大,一般大于2 mm；原紙上有雜質(zhì)或易掉毛、掉粉或纖維的積聚也會(huì)在刀口處產(chǎn)生刮刀痕,這種刮刀片通常較小,一般0.5 mm或更??；紙幅進(jìn)入涂布機(jī)前的溫度要合適,當(dāng)較高溫度的紙幅進(jìn)入到涂布機(jī)時(shí),涂料中的水分大量被干燥蒸發(fā),而造成涂料局部積聚或干燥不均勻,容易在經(jīng)過刮刀時(shí)出現(xiàn)刮刀痕和磨損刮刀。

解決這些問題的措施包括：在原紙抄造過程中,從漿料配比、漿料制備工藝、漿內(nèi)施膠及表面施膠等方面提高原紙表面強(qiáng)度以及生產(chǎn)過程中規(guī)范管理等多方面進(jìn)行控制。

3.1.2涂料

涂料主要包括顏料、膠黏劑、助劑、水和其他添加劑。涂料分散不好,在刮刀處的流變性不好,可能造成涂料增黏增稠,從而造成較小的刮刀痕。同時(shí)顏料的選擇對(duì)涂料的保水性也有很大影響,如果顏料本身分散穩(wěn)定性較差,或由于系統(tǒng)電荷的相互作用,造成粒子之間的重新絮聚,也會(huì)在刮刀處形成刮刀痕[2]；對(duì)于膠黏劑來說,由于外在儲(chǔ)存溫度、時(shí)間等條件的影響,造成部分結(jié)皮和破乳,含有結(jié)皮和破乳的膠黏劑在涂料中以原體顆粒形式存在,經(jīng)過刮刀時(shí)產(chǎn)生刮刀痕；如果涂料中的碳酸鈣與其他原料反應(yīng)形成的結(jié)塊或大顆粒雜物等掛在刮刀片刀口上產(chǎn)生刮刀痕,這種刮刀痕通常比較大，為大于2 mm；水作為涂料的載體,可能含有一些雜質(zhì)(如沙,泥等),這樣雜質(zhì)在配料或清洗時(shí)進(jìn)入系統(tǒng),也會(huì)產(chǎn)生刮刀痕。

解決這些問題的措施包括：改善涂料分散系統(tǒng),提升分散效果；防止涂料的重新絮聚發(fā)生，防止涂料結(jié)皮,加強(qiáng)涂料的篩選，對(duì)水系統(tǒng)的凈化,減少刮刀痕的產(chǎn)生。

3.1.3設(shè)備

首先,對(duì)刮刀尺寸的選擇及刮刀加載壓力和角度的使用至關(guān)重要。在實(shí)際生產(chǎn)中,一般系統(tǒng)使用低成本的涂料,而這類涂料顆粒較大而不均勻,所以不能使用太大的刮刀角度,否則容易使涂料中的顆粒呈顯在紙面上。當(dāng)然使用較高的涂布量能有效地減少刮痕。

其次,加強(qiáng)背輥或噴射梁噴嘴的清潔。背輥使用時(shí)間過長(zhǎng)或有涂料雜質(zhì)等黏附在背輥表面時(shí)造成背輥的局部突出,而導(dǎo)致出現(xiàn)刮痕,通常2 mm或更小,或者輥面硬度變化,涂料黏結(jié)在噴射梁噴嘴造成的刮刀痕。

最后,由于斷紙或意外造成的機(jī)械位置改變。例如橫幅調(diào)節(jié)裝置在原紙有問題時(shí)的局部調(diào)節(jié),而過后沒有及時(shí)調(diào)回零位或刮刀梁本身不平直而產(chǎn)生的刮刀痕。

解決這些問題的措施包括：選擇合適的刮刀尺寸,適宜的加載壓力及加載角度。保持設(shè)備的清潔及對(duì)設(shè)備進(jìn)行基本的機(jī)械調(diào)節(jié)。在每次更換輥?zhàn)雍筮M(jìn)行水膜運(yùn)行測(cè)試及相應(yīng)的調(diào)節(jié)。

3.2橫幅涂布偏差產(chǎn)生的原因及處理措施

3.2.1原紙定量和橫幅水分以及原紙?zhí)匦缘?/p>

原紙橫幅定量或水分不均勻時(shí)會(huì)直接使紙幅橫幅厚度不均勻,在經(jīng)過壓區(qū)時(shí)會(huì)導(dǎo)致輥面磨損、刮刀磨損不均勻,從而加劇涂布橫幅偏差。

3.2.2背輥

背輥隨著紙機(jī)運(yùn)行時(shí)間的增加或背輥上不清潔,會(huì)導(dǎo)致背輥包覆層硬度的變化,或磨損不均勻?qū)е轮本€度的變化,造成涂布橫幅偏差。

3.2.3刮刀梁

刮刀梁本身會(huì)有一定的撓度變形,由于刮刀梁溫度不均勻?qū)е碌臒崤蛎浟坎煌瑫?huì)造成直線度偏差以及與背輥的平行度發(fā)生變化,通常要求橫幅總偏差<0.2 mm。刮刀梁內(nèi)部有水循環(huán)系統(tǒng)及氣胎補(bǔ)償系統(tǒng)對(duì)刮刀梁的變形起到補(bǔ)償作用,可減少刮刀梁自身造成的橫幅偏差。

3.2.4刮刀的選擇

選擇合適的刮刀厚度和材質(zhì),同時(shí)對(duì)磨損的刮刀及時(shí)進(jìn)行更換,減少刮刀對(duì)涂布橫幅偏差的影響。

3.2.5控制系統(tǒng)的正常工作

例如掃描架在線進(jìn)行橫幅的實(shí)時(shí)測(cè)量及反饋,刮刀梁的自動(dòng)橫幅調(diào)節(jié)裝置根據(jù)反饋信號(hào)進(jìn)行自動(dòng)調(diào)節(jié)使其滿足目標(biāo)橫幅曲線,如果掃描架的實(shí)際測(cè)量點(diǎn)和自動(dòng)橫幅調(diào)節(jié)裝置的控制點(diǎn)不對(duì)應(yīng),則很難進(jìn)行精確有效的調(diào)節(jié)。

解決這些問題的措施包括：對(duì)生產(chǎn)過程的各項(xiàng)指標(biāo)進(jìn)行嚴(yán)格的控制,同時(shí)保持背輥的定期檢查及更換,選擇合適的刮刀并及時(shí)進(jìn)行更換,并對(duì)輔助系統(tǒng)進(jìn)行檢查,確保正常工作,例如對(duì)刮刀梁的補(bǔ)償系統(tǒng)和控制系統(tǒng)進(jìn)行精調(diào)和校準(zhǔn)。

3.3漏涂產(chǎn)生的原因及處理措施

3.3.1原紙

原紙要有較好的均一性,包括縱橫向的定量、厚度、水分、纖維分布等的均一程度。若原紙的性能差會(huì)導(dǎo)致干燥不均勻以及涂布不均勻及漏涂。

3.3.2涂料

涂料內(nèi)含有雜質(zhì)時(shí)會(huì)影響涂層的均勻性,而如果涂料內(nèi)有氣泡,氣泡會(huì)在上料過程中聚集而轉(zhuǎn)移到紙幅上形成漏涂。

3.3.3背輥

選擇合適的背輥直徑及包膠材質(zhì),同時(shí)使用合適的工藝參數(shù)(加載壓力、角度)以及控制涂料流速在合理的范圍內(nèi)。

解決這些問題的措施包括：除了對(duì)原紙本身的要求外,應(yīng)對(duì)涂料制備系統(tǒng)進(jìn)行有效的控制,選擇合適的涂料并進(jìn)行有效的篩選,控制添加劑的種類及數(shù)量,使制備的涂料滿足要求,同時(shí)控制涂料的流速在合理的范圍內(nèi)。在一定的車速下,如果涂料流速過低,會(huì)發(fā)生漏涂現(xiàn)象；如果流速過高,則會(huì)引起回流現(xiàn)象或刮刀振動(dòng),所以需要使用合理的涂料流速。

以噴射梁式的刮刀涂布為例,在不同的車速下合理的涂料流速范圍曲線見圖8。

圖8　涂料流速的操作范圍

4結(jié)語

介紹了刮刀涂布的工作原理及其在生產(chǎn)中的應(yīng)用,以及刮刀涂布在生產(chǎn)中容易出現(xiàn)的紙病及處理措施。在實(shí)際的涂布操作中,由于車速、原紙、涂料等因素已經(jīng)固定,一般會(huì)通過改變刮刀的厚度、刮刀的預(yù)磨角度或加載壓力等來控制涂布量及涂布效果。當(dāng)然對(duì)于一些實(shí)際生產(chǎn)中的問題還需要更深的研究和探討。

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(責(zé)任編輯：常青)

Blade Coating Application in Paper Machine and Its Common Paper Defects

ZHANG Ling-min

(ValmetPaperTechnology(China)Co.,Ltd.,Shanghai, 201809)

(*E-mail: sophiazhang121@hotmail.com)

Abstract：Working principle of blade coating and its application in paper machine were introduced, and advantages and disadvantages of stiff blade and bent blade were compared, the common paper defects caused by blade coating were analyzed emphatically.

Key words：blade coating; stiff blade； bent blade； application

收稿日期：2014- 09- 02

中圖分類號(hào)：TS735+.1

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

文章編號(hào)：0254- 508X(2015)03- 0049- 04

作者簡(jiǎn)介：張靈敏女士，高級(jí)客戶培訓(xùn)師；主要從事紙機(jī)項(xiàng)目的相關(guān)技術(shù)培訓(xùn)工作。