造紙涂布最新技術(shù)

1、最新造紙涂布技術(shù)基本原理基本原理n所有的涂布機都具有兩種功能：nApplication 上料裝置nmetering 計量裝置nApplication consists of applying more material than is needed in the final product 上料是指將過量的涂料涂到紙張表面nMetering methods remove the excess in a way which leaves the desired coating quality at the desired production rate計量是指將過量的涂料從紙層移除，達到需要的涂

2、布量1、典型的涂層厚度為5-20微米2、典型的單面涂布量5-20克/平方米涂布紙的分類nLightweight coated: 5-10 g/m2 per siden Single-coated, medium weight 8-16 g/m2 per siden Double-coated 14-26 g/m 2 per siden Triplecoated 24-40 g/m 2 per side.n固含量要高，以達到節(jié)省能量的目的n印刷紙典型的固含量50-70%n某些功能性的顏料涂布紙固含量10-30%n隨著紙機車速的提高，防止涂層里面出現(xiàn)空氣是非常關(guān)鍵的目前涂布技術(shù)的發(fā)展n上料裝置保證

3、紙張上每個點被涂料覆蓋n計量裝置精確對紙張進行涂布涂布上料和計量分類上料系統(tǒng)上料裝置應(yīng)該具備的特征n使涂料盤外形與上涂輥一致，消除死角，漿系統(tǒng)內(nèi)的涂料降低到最低限度n用水冷壁冷卻表面促使結(jié)露水，以防止溢出物與噴濺物結(jié)垢硬化，從而方便清洗n支持刮刀架的橫梁要有較大的截面以防止下彎，用水循環(huán)控制溫度n有一組空氣管操縱的夾緊裝置輥式涂布 APLICATION ROLL n使用于大多數(shù)紙張涂布n從車速小于500米/分鐘1500米/分鐘都能適應(yīng)組成-上涂輥 背輥 涂料盤和刮刀片n由兩個不同直徑的輥子組成，輥子表面被橡膠覆蓋，均是主動n背輥（BACK ROLL）直徑大，速度=紙機車速n上涂輥(APPLIC

4、ATOR ROLL)直徑是背輥的30-40%，速度是紙機速度的15-25%n典型的輥間距離是0.5-1.5mmn兩輥之間的距離n上料輥的速度n涂料的粘度關(guān)鍵參數(shù)涂布過程的三個階段1、上料階段-涂料和紙張接觸2、駐留階段-上料至計量之間3、計量階段-有刮刀、棒式和氣刀計量n在接觸階段2-5ms，壓區(qū)內(nèi)的涂料承受了壓力脈沖，最大壓力在05-4BARS，主要依靠于車速、壓區(qū)寬度和涂料粘度n由于壓力存在，涂料濾餅開始形成；涂料中的液體滲透到紙張內(nèi)部n當(dāng)上料輥與紙張分離后，壓力下降；壓力甚至低于大氣壓，形成氣穴n駐留期大約持續(xù)20-50ms，依靠于車速和輥的直徑；在駐留期主要依靠紙張的吸水脫除涂料中的水

5、分。n在計量階段，紙張上的涂料組成分兩個部分：1、幾微米厚的涂料濾餅2、在濾餅表面的液體層 濾餅層的厚度為2-4微米，相當(dāng)于3-5克/平方米涂料；大約3-6層顏料積層！所以，輥式上料也稱為 -長駐留上料涂布隨著紙機車速的增加，進入壓區(qū)、通過壓區(qū)或回流到涂料盤的涂料增加，容易導(dǎo)致飛濺SPLASH和漏涂現(xiàn)象的發(fā)生！n涂層分離SPLIT，不能形成完全均勻的表面，取決于涂料的粘度和表面張力nSPLIT容易形成RIBBED PATTERN在紙張表面和涂布輥表面n紙機車速越高，RIBBED 又導(dǎo)致DROPLETSD 的形成，最終涂布紙質(zhì)量發(fā)生變化n解決RIBBED 的方法：采用JET APPLICATIO

6、N噴射上料裝置短駐留涂布SDTA短駐留上料裝置n對紙張強度要求沒有長駐留高n刮刀承受的負荷小n紙張斷頭少SDTA的脫水n壓力n時間n原紙的吸受n一定溫度下，涂料對脫水的抵抗力n溫度n由于短駐留脫水時間，在駐留區(qū)承受的壓力小，所以不會導(dǎo)致涂料的強烈脫水n短駐留回流壓區(qū)與計量刮刀之間的距離為30-50mm 當(dāng)紙機車速為1000-1500m/min時，駐留時間為1.2-3毫秒；與600mm長駐留相比，駐留時間只有其1/10n短駐留原紙回濕現(xiàn)象少n在涂布頭處紙張的強度損失少兩種駐留上料的比較n由于短駐留上料涂料失水不嚴重，涂層濾餅不容易形成n如果形成涂布濾餅，則在刮刀處涂料的固含量比泵送過來的新鮮涂料

7、要高，結(jié)果導(dǎo)致涂料頭的壓力上升，結(jié)果導(dǎo)致過多的涂布缺陷產(chǎn)生和紙張斷頭。短駐留對紙張質(zhì)量的影響n短駐留主要用于低、中量涂布6-11克/平方米n涂料固含量為59-64%短駐留為什么產(chǎn)生比較平滑的涂層表面？ fiber roughening短駐留條痕short dwell streaks 短駐留涂布量為15克/平方米；長駐留涂布和噴射涂布要高20克/平方米消除短駐留涂布條痕的措施噴射上料JET APPLICATOR Voith Dynamic Jetflow Cn輥式涂布的取代產(chǎn)品n兩把刮刀，使得控制困難；紙張張力不容易控制Valmet Opticoat Duo Valmet Opticoatn上述

8、幾種噴射上料涂布難以在實際生產(chǎn)中應(yīng)用。Another example of premetered jet applicator (Valmet Opticoat).Free jet applicatorsFREE JET APPLICATOR的工作原理Backing rollNozzle gap 0.6 - 1.2 mmPremetered colour150 - 200. ml/mColour supplyPaper20- 40n消除了FILM SPLIT 和溢流，噴出的層狀涂料均勻一致n影響因素主要包括： 流動速率 堰板寬度 噴射角 噴射距離計量裝置Fundamentals page 2

9、基本原理基本原理 第二頁第二頁nWe will consider the four most popular coating methods:Blade coating both bent and stiff刮刀涂布，硬刮刀和軟刮刀nAir Knife Coating氣刀式涂布nRod Coating棒刀式涂布nMetering Size Press/Roll計量式施膠涂布/輥式Blade vs Airknife vs Rod/Metering Size Press刮刀式涂布和棒式/計量式施膠涂布的比較影響涂布機運轉(zhuǎn)的因素刮刀式涂布刮刀式涂布nBlade coaters are the mos

10、t commonly used metering device in the paper & board industry在造紙工業(yè)的涂布應(yīng)用中刮刀式涂布是最 常見的方式nridged blade 硬刮刀nbent blade 軟刮刀Typical Operational Conditions for Blade Coaters刮刀涂布的典型工作條件刮刀涂布的典型工作條件Head angle 0刮刀角35 to 50 15 to 25Coating solids涂料固含量45 to 7045 to 70Coater Speed 涂布車速To 2000 m/min200 to 1200

11、m/minCoating Visc.涂料粘度800-3000800-1500Best suited for最適合于LWC ,pre-coats and low coat weightBoard and high coat weightsBiggest concern最關(guān)系到Blade streaks刮刀條紋Blade streaks刮刀條紋Stiff Blade硬刮刀Bent Blade軟刮刀Blade Coaters-Ridged刮刀涂布機刮刀涂布機 硬刮刀硬刮刀nRidged blade coater advantages硬刮刀涂布的優(yōu)點平整的紙面- 優(yōu)異的凹版和膠版印刷性能高速或高固含量

12、下的良好的涂布量控制當(dāng)用短留著型涂布設(shè)備時，非常適合輕涂紙LWCStiff BladeBent BladeImmobilizedcoating layerCoating colourPaperP 5.28-BLAD-TE-0152eBlade Operation Modus67 | Training material DynaCoat | 1/26/2022blade angleadjustmentblade loadadjustmentDynaBlade CCoat weight control68 | Training material DynaCoat | 1/26/2022nRidge

13、d blade disadvantagesn硬刮刀涂布的缺點在低速時很難達到高的涂布量刮刀壓力越大，保水性越差nerational issues 操作方面nblade lines/streaks刮刀條痕nblade wear can be high刮刀磨損嚴重Blade Coaters-Bent刮刀涂布機刮刀涂布機 軟刮刀軟刮刀nBent blade coater advantages 軟刮刀涂布的優(yōu)點nsame smooth coating as stiff blade像硬刮刀一樣的平整紙面nability to obtain high coat weight at low speed or

14、 solids在較低的車速或固含量下，得到較高的涂布量ncan apply high coat weight on smooth substrates with few blade lines在光滑的底面上得到高的涂布量，刮刀條痕較少nless problems with streaks than stiff blade刮刀條痕較硬刮刀少nBent blade disadvantagesn軟刮刀涂布的缺點npoor ability to achieve low coat weight at high speeds在高速下較難達到高的涂布量nhigh coating dewatering at

15、high blade angle/ pressure在大的刮刀角度或加壓時保水性能差nOperational issuesnblade lines/streaks刮刀條痕nblade wear can be high刮刀磨損嚴重Influence Factors Coat Weight g/mnRaw paper parameters: Absorbancy (Cobb test)furnishporositynCoating colour parameters:Viscosity mPa.ssolids content %bindersnPre-metering parameter:Colo

16、ur pump rate m/hnMetering element parameters:Metering blade angle Blade load through spacer unit setting mmBlade thickness72 | Training material DynaCoat | 1/26/2022Air Knife CoatersAir Knife Coaters氣刀式涂布機氣刀式涂布機nAK coater advantages n氣刀式涂布機的優(yōu)點nuniform thickness coat important for optical uniformity均

17、一的涂層厚度，對保持均一的光學(xué)性能非常重要nversatile in coat weight and the uniform thickness is important for many functional coatings涂布量的靈活性和均一的涂層厚度可以適應(yīng)多種涂布的需求nAK coater disadvantagesn氣刀式涂布機的缺點nrequires low viscosity/solids & thus high drying load需要較低的粘度/固含量，因為干燥的需求比較大ncan have patterns會形成花斑nentrained air and poro

18、us coatings空氣會進入涂層形成中空的涂層nOperational issues操作方面nlips become plugged especially at higher speed噴嘴會堵賽，尤其是在高速時ncan only be used on low speed & coaters under 500 m/min只能應(yīng)用于低于500m/min的涂布機Airknife Coater氣刀式涂布機Airknife Coater double knife w/blowoff pan氣刀式涂布機- 帶吹氣面板的雙刀型Rod Coaters棒式涂布機棒式涂布機nRod coater

19、advantages n棒刀式涂布機的優(yōu)點nfree of blade lines沒有刮刀條痕nrugged/excellent for base coats適合于底涂nRod coater disadvantagesn棒式涂布機的缺點ncoatings can have patterns涂層易形成花斑nsolids or viscosity change coat weight固含量或粘度直接影響涂布量nOperational issuesn操作方面nrod life is long compared to blade棒刀的壽命高于刮刀ncoat weight control is diff

20、icult. especially at high speed涂布量的控制比較難-尤其在高速紙機上Elements of Rod Coater Jagenberg type棒刀涂布機的組成 Rod Affect on Coating Smoothness棒刀對涂層平滑度的影響Metering Size Press Coaters 計量式施膠涂布計量式施膠涂布Speedsizer: Principle arrangement and componentsApplicatorMetering elementReturn flowRest film(10 - 40 %)Web tension50 -

21、 500 N/mAirturnApplicatorroll 800 - 1600 mmFLRoll nip 15 - 45 mmLine load (N/m)Roll cover (P & J), 15 - 20 mmPremetered film5-50 ml/m2 (= 100 %)FL85 | Prsentation | 1/26/202286 | Prsentation | 1/26/2022SpeedSizer AT web run87 | Prsentation | 1/26/2022施膠棒計量施膠棒轉(zhuǎn)動 液壓馬達 施膠棒從兩邊轉(zhuǎn)動 施膠棒與施膠輥轉(zhuǎn)動方向相反 轉(zhuǎn)動速度 -

22、 50 - 100 rpm 表面施膠 - 150 - 200 rpm 涂涂料用于涂布和表面施膠的施膠棒 - 平滑的施膠棒直徑12-35mm - 帶槽的施膠棒直徑9.83-15mm and 16-25mm膜施膠工作原理：1 預(yù)計量施膠輥表面的濕膜量2 將濕膜傳遞到紙幅上3 不固定的膜層分離4 固定的膜層的水準測量膜在施膠輥上的傳遞帶槽的施膠棒：施膠量測量表面施膠（溝紋棒） 施膠量每面0.5-4 g/m2 固含量3-15 % 涂料（光滑棒） 涂布量范圍 2 - 12 g/ m/side 固含量 40 - 68 % 車速 200 2000 m/min 膜傳遞涂布，難達到高涂布量nMSP coater advantagesn計量式施膠涂布計量式施膠涂布n