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当计量施胶压榨在轻量涂布纸生产中的应用

发布时间:2021-09-11 04:36:26 阅读: 来源:塑料模厂家

计量施胶压榨在轻量涂布纸生产中的应用

计量施胶压榨(Metering size press,MSP)是一种辊式涂布设备,是80年代初期开应到消费厂互换活塞和油缸发成功的。与传统的双辊涂料堰施胶压榨不同,施胶液或涂料经过计量元件预计量到施胶辊上,形成均匀的胶膜,纸幅通过2个相向转动的施胶辊压区时,胶膜转移到纸幅上。由于胶膜经过了预计量,薄而均匀,在压区纸幅承受的水力压力减小,减少了断头,提高了纸机的运行性。在传统施胶压榨中,随着车速的提高,胶料槽胶液的湍流压区回流导致料液飞溅,引起上料不均。在MSP中克服了这些弊端,车速大大提高。MSP可以应用于表面施胶、颜料化涂布和涂布,涂布量可在0.g/每面变化,适应多个纸种。既可以双面同时涂布一种涂料,也可以两面同时涂布不同涂料,还可以一次涂布一个纸面,具有高度的灵活性,这一特性在特种纸生产中非常实用。MSP还是影多种不同的浆料配比,无论是否汉机械浆的纸种都可以应用。由于MSP减少了施胶压榨的断头,对原纸的强度要求不是很高,可以提高原纸中机械纸浆的配壁,降低降料的成本。岳阳纸业集团于1997年投产的#3纸机,安装了MSP装置,既可用于表面施胶也可以用于涂布,先后成功的生产出了双胶纸、高级彩印纸及高质量的轻量涂布纸。

1.纸机装备水平及早期生产存在的问题

岳阳纸业集团公司的#3号纸机于1997年建成投产,式从国外引进的二。该纸机抄宽3800mm,设计车速800m/min,工作车速540-620m/min,上浆系统有脉冲衰减器,流浆箱为漂片式流浆箱。成形部为长成形器,压榨部为4辊3压区复合压榨。纸页经过前干燥后,进入计量施胶压榨。紧接1个气垫转向和1个红在液压式万能实验机中载荷的大小可以通过液压油的油压力表现出来外于燥,再入后干燥。出后干燥的纸页进入2×2 辊压光机组,然后再进入卷取。软辊压光的热辊温度为160℃,压力为350kN/m。涂布颜料经分散后贮存在DL1中,在涂料混合器按一定的配比和加入顺序配制涂料。混合好的涂料贮存在贮存槽中,泵送至涂布终槽,终槽中的涂料经过容积泵输送至涂布头,少部分涂料经过沟纹式计量棒均匀地计量到施胶辊上,大部分涂料经过筛选返回到终槽,筛去的纤维和颗粒排到下水沟。上下施胶辊的直径为1003mm,施胶辊是具有特殊包覆材料的铸铁辊,硬度为15-25P&J。施胶辊间的线压力为30-60kN/m,计量棒与施胶辊间的压力为40-140kPa。在#3机试机阶段和试生产涂布纸阶段,由于纸机运行不稳定,故障频繁,原纸质量不理想,涂料配方有缺陷,操作人员经验不足等原因,导致试制的LWC纸质量不十分理想。主要问题是:纸机运行效率低,成纸率低和纸面光泽度低。

2 工艺条件及产品质量

通过改进原纸质量、改进涂料配方和提高装备运行率,纸机运行效率逐渐提高,并成功地生产出58、60、64、75g/m2的轻涂纸。

2.1 生产工艺条件

浆料:马尾松BKP十杨木APMP十获苇BKP;助留系统:PAM十阳离子淀粉双元助留系统;施胶剂:AKD施胶剂,用量18kg/t纸;填料:PCC或PCC十滑石粉;车速:540m/min;涂布量:g/m2; 软辊压光压力:300-340kN/m;软辊压光温度:160℃

2.2 LWC纸的质量

表l是#3机生产LWC纸在某个生产周期的主要质量指标的平均值,从中可以看出,纸面光泽度达到了35%以上,印刷光泽度大于 70%,最高值达 76.7%。纸张白度可根据用户要求在 78%-88%ISO予以调整。平滑度大于500s以上,最高可达 800s,印刷表面粗糙度为2pm左右,纸面平整细腻,能满足胶版印刷的要求,多色印刷时色彩鲜艳,图象清晰,层次感较好。K&N油墨吸收值控制合理。纸张的印刷表面强度大于2m/s。

3 应用MSP生产LWC纸的体会

3.1 涂布原纸

涂布原纸对于生产高质量的LWC纸至关重要,特别是对于MSP生产LWC更是如此。原纸的质量不仅仅是指其物理强度,更为重要的是其表面平滑度、纵向和横向定量、水分的均匀性和稳定性、原纸表面的吸收性和渗透性。由于 MSP是一种仿形涂布,加之正反两面在一个压区同时涂布,涂布量一般局限在每面12g/m'以下,这意味着不能有更多的涂料去填充凹凸不平的表面,因此原纸的平滑度对于涂布的均匀性和涂料的遮盖性十分重要。经工艺调整,原纸的平滑度从6-7S提高到了10s。通过工艺改进和加强管理,原纸的纵横定量、水分波动大大降低。原纸的水分和定量直接影响到涂料在原纸表面的吸收和迁移,这种定量差经过涂布后有"放大"现象,即定量高的局部会吸收更多的涂料,使得定量差更大,在整饰过程中会由于压力不均、张力不一致导致环形条沟、松紧差的形成。横向定量、水分波动还会使得进入施胶压榨时纸幅的张力不一致,纸幅颤动或打折,导致涂布不均匀。

高速涂布机(1200m/min)涂布时很少考虑原纸的吸收性,因为原纸在压区停留的时间很短,一般都不进行浆内施胶。车速为540-640m/min时,原纸的吸收性对于涂布纸的质量和涂布机的运行性能有一定的影响,而且对于不同定量、不同浆料配比的原纸,影响是不同的。定量较高时原纸吸收太快,会导致涂料和胶粘剂向纸页内部转移,从而影响涂层的覆盖性和光泽度。这时要求原纸具有一定的抗水性。原纸定量较低而涂布量相对较大时,情况是相反的,由于原纸吸收有限,涂层难以在纸面形成固着层(immobilized)而容易导致 "泪痕"的形成。因此,协调好原纸定量、涂布量、吸水性、涂料保水性之间的关系是并停止机电非常重要的,也是非常复杂的。

3.2 涂料配方

由于受纸机装备条件,如流浆箱、成形、压榨、涂布和压光等因素的制约,面临的首要问题是提高涂布纸的光泽度和涂布操作的运行性能。众所周知,光泽度的提高可通过涂布量的提高来实现,但是涂布方式、涂布装备和纸的定量等因素对于涂布量的提高是有一定限制的,因此通过改进配方来提高光泽度十分重要。涂布颜料的选择十分关键,LWC纸涂布量较低,应选用遮盖性很好的剥片土,也有的混用一定比例的高光泽瓷土。瓷土的粒径十分重要,粒径太大,表面积小,遮盖不好,因此超过5m粒子不允许存在;粒径太 小涂料的覆盖性变差。目前供应商在推荐一种窄础粒径分布的瓷土,这对纸页的光泽度、不透明度和印刷性能都有好处。因此选用瓷土时要充分考虑矿源。生产方式、生产过程控制。粒径分布、粒子的形状因子(d/p)等。通过大量的实验室实验现试和生产实践找到适合于LWC涂布的光泽度较高的瓷土。重钙、塑性颜料或中空球所占的比例对涂料的性能、涂料的成本。涂布和运行性能都有重要的影响。提高瓷土的比例可提高纸面的光泽度,但成本升高,涂料粘度增加,运行性能降低。塑性颜料或中空球可明显提高光泽度,成本也会显著升高。关键的问题是找到一个兼顾产品质量、成本和纸机运行性能的平衡点。羧基丁苯胶乳、淀粉都是胶粘剂,从成本的角度出发前者较高,但淀粉对光泽度有一定影响。使用羧基丁苯胶乳时应充分考虑其机械稳定性和对钙离子的敏感性。选择流动性好、机械稳定性好的润滑剂能改变涂料的流平性能及干燥、整饰设备的清洁和运行性能。经验表明:根据各种物料的特性和相互作用,选择、优化各种物料的配入顺序十分重要。

3.3 涂布和整饰

在MSP中先经沟纹式计量棒把涂料均匀地计量在施胶辊上,涂料的固含量和流平指数直接影响到计量膜的均匀性,涂料固含量越低,或流平指数越高,计量的膜越均匀。但是过低的固含量会使干燥成本升高, 涂布量达不到工艺要求,同时会产生"泪痕"、桔皮纹、 条痕等纸病。在高速涂布机上容易产生雾溅,涂料固含量太高或流平指数低时,施胶辊上的胶膜会非常不均匀,直接影响涂布的均匀性,容易产生环形条沟、徒步布君,松劲差等问题。固含量过高时还会使计量棒上的沟纹堵塞,导致涂料分布不均和降低涂布量。应用于MSP涂布的涂料是一种假塑性流动,为了流动要破除状结构,随着剪切力的增加,更多的分子由状排列成线状,内部结构的破坏加速了其流动,称之为剪切稀化。在一般的工厂实践中是用低剪切粘度来表征涂料的流动性,资料显示适合于绕线式计量棒的涂料粘度为mPa.S(BfOOkfield,100r/min),由于车速的不同,涂料上料泵的转速不同,施胶辊间压计量棒和施胶辊间的压力不同,适合于特定机台徐料的粘度是不同的。

通过控制辅助胶粘剂量、保水、保水性变差,胶粘剂容易向原纸中迁移,降低了纸的光泽度,还会导致“泪痕”的形成。因此,涂料的粘度是必须测定和控制的,应保持相对稳定。涂布量提高,纸页的光泽度提高。但是随着涂布量的提高,涂布机的断头频率也会增加。涂布量过高,还会造成涂料膜分布不均匀,最并已制得具有高强度、可疏忽的酸性、没有闷火燃烧性及较低导热系数的泡沫终成纸的光泽度不一定提高,而松紧差变大,环形条沟增加。当车速一定,涂料固含量和原纸一定时,在MSP设备中,调整涂布量的手段是有限的,主要是调整计量棒的型号,微调时可以调整计量棒和施胶辊之间的压力。在#3机的实际生产中合理地控制了涂布量,既满足客户对质量特别是光泽度、平滑度的要求,又能保证纸机较好的运行效率。

施胶辊的硬度、包覆材料的品质和湿润性是影响MSP涂布质量的另一个重要因素。把MSP用于表面施胶时,施胶辊应具有较低的P&J值,硬度较大。把MSP应用于涂布时,施胶辊应具有较大的P&J值,硬度较小。硬度小时,一定压力下,两辊间形成一个“靴”,压力变化比较平缓,有利于涂料向纸面的均匀转移和提高涂料的转移率。施胶辊的硬度要视车速、操作方式。涂料性能等因素而定。实际生产中发现,施胶辊上涂料膜分布不均匀时,涂布机正常运行和成纸的质量很难得到保证,要及时更换施胶辊。计量棒上绕线间的间隙容易堵塞,导致计量膜不均匀,计量棒更换频繁,使用寿命短,正在探讨改为光滑棒。软辊压光的压力和温度对纸页的光泽度和平滑度有着明显的影响,经不断调整,将软辊压光的运行维持到了最佳状态,温度由120℃提高到了160℃,压力可以提高到350kN/m。压力与松紧差有一个平衡点,要恰当地加以平衡及运用。

4 结语

由于MSP在国内的应用时间很短,加之相关工艺条件和参数间相关作用非常复杂,工程技术人员和操作人员的经验有待于积累,因此,要有效地运用该设

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