8-涂布技术与设备

涂布技术与设备Introduction前言Wewillreviewpapercoatingequipment,thebasicconceptswillbediscussedalongwith:我们将回顾一下涂布的设备，并依次讨论一下其基本概念-advantagesinpaperquality对纸张的优点-disadvantages对纸张的缺点-operationalissues纸机操作的影响ThesethingsareimportanttoyourabilitytoproblemsolveandprovidedetailedfeedbacktoprincipleandinternalcustomerslikeTMC.这些方面对于提高解决问题的能力，并提高反馈问题的能力都是很有帮助的。Fundamentals基本原理Almostallcoatersconsistoftwofunctions:所有的涂布机都具有两种功能：Application上料装置metering计量装置Applicationconsistsofapplyingmorematerialthanisneededinthefinalproduct上料——是指将过量的涂料涂到纸张表面Meteringmethodsremovetheexcessinawaywhichleavesthedesiredcoatingqualityatthedesiredproductionrate计量——是指将过量的涂料从纸层移除，达到需要的涂布量1、典型的涂层厚度为5-20微米2、典型的单面涂布量5-20克/平方米涂布纸的分类Lightweightcoated:5-10g/m2persideSingle-coated,mediumweight8-16g/m2persideDouble-coated14-26g/m2persideTriplecoated24-40g/m2perside.固含量要高，以达到节省能量的目的印刷纸典型的固含量50-70%某些功能性的颜料涂布纸固含量10-30%随着纸机车速的提高，防止涂层里面出现空气是非常关键的目前涂布技术的发展上料装置——保证纸张上每个点被涂料覆盖计量装置——精确对纸张进行涂布涂布上料和计量分类上料系统上料装置应该具备的特征使涂料盘外形与上涂辊一致，消除死角，浆系统内的涂料降低到最低限度用水冷壁冷却表面促使结露水，以防止溢出物与喷溅物结垢硬化，从而方便清洗支持刮刀架的横梁要有较大的截面以防止下弯，用水循环控制温度有一组空气管操纵的夹紧装置辊式涂布APLICATIONROLL使用于大多数纸张涂布从车速小于500米/分钟——1500米/分钟都能适应组成-上涂辊背辊涂料盘和刮刀片由两个不同直径的辊子组成，辊子表面被橡胶覆盖，均是主动背辊（BACKROLL）直径大，速度=纸机车速上涂辊(APPLICATORROLL)直径是背辊的30-40%，速度是纸机速度的15-25%典型的辊间距离是0.5-1.5mm两辊之间的距离上料辊的速度涂料的粘度关键参数涂布过程的三个阶段1、上料阶段-涂料和纸张接触2、驻留阶段-上料至计量之间3、计量阶段-有刮刀、棒式和气刀计量在接触阶段2-5ms，压区内的涂料承受了压力脉冲，最大压力在05-4BARS，主要依靠于车速、压区宽度和涂料粘度由于压力存在，涂料滤饼开始形成；涂料中的液体渗透到纸张内部当上料辊与纸张分离后，压力下降；压力甚至低于大气压，形成气穴驻留期大约持续20-50ms，依靠于车速和辊的直径；在驻留期主要依靠纸张的吸水脱除涂料中的水分。在计量阶段，纸张上的涂料组成分两个部分：1、几微米厚的涂料滤饼2、在滤饼表面的液体层滤饼层的厚度为2-4微米，相当于3-5克/平方米涂料；大约3-6层颜料积层！所以，辊式上料也称为---长驻留上料涂布随着纸机车速的增加，进入压区、通过压区或回流到涂料盘的涂料增加，容易导致飞溅SPLASH和漏涂现象的发生！涂层分离SPLIT，不能形成完全均匀的表面，取决于涂料的粘度和表面张力SPLIT容易形成RIBBEDPATTERN在纸张表面和涂布辊表面纸机车速越高，RIBBED又导致DROPLETSD的形成，最终涂布纸质量发生变化解决RIBBED的方法：采用JETAPPLICATION喷射上料装置短驻留涂布SDTA短驻留上料装置对纸张强度要求没有长驻留高刮刀承受的负荷小纸张断头少SDTA的脱水压力时间原纸的吸受一定温度下，涂料对脱水的抵抗力温度由于短驻留脱水时间，在驻留区承受的压力小，所以不会导致涂料的强烈脱水短驻留回流压区与计量刮刀之间的距离为30-50mm当纸机车速为1000-1500m/min时，驻留时间为1.2-3毫秒；与600mm长驻留相比，驻留时间只有其1/10短驻留原纸回湿现象少在涂布头处纸张的强度损失少两种驻留上料的比较由于短驻留上料涂料失水不严重，涂层滤饼不容易形成如果形成涂布滤饼，则在刮刀处涂料的固含量比泵送过来的新鲜涂料要高，结果导致涂料头的压力上升，结果导致过多的涂布缺陷产生和纸张断头。短驻留对纸张质量的影响短驻留主要用于低、中量涂布6-11克/平方米涂料固含量为59-64%短驻留为什么产生比较平滑的涂层表面？fiberroughening短驻留条痕shortdwellstreaks短驻留涂布量为15克/平方米；长驻留涂布和喷射涂布要高20克/平方米消除短驻留涂布条痕的措施喷射上料JETAPPLICATORVoithDynamicJetflowC辊式涂布的取代产品两把刮刀，使得控制困难；纸张张力不容易控制ValmetOpticoatDuoValmetOpticoat上述几种喷射上料涂布难以在实际生产中应用。Anotherexampleofpremeteredjetapplicator(ValmetOpticoat).FreejetapplicatorsFREEJETAPPLICATOR的工作原理BackingrollNozzlegap0.6-1.2mmPremeteredcolour150-200...ml/mColoursupplyPaper20°-40°消除了FILMSPLIT和溢流，喷出的层状涂料均匀一致影响因素主要包括：流动速率堰板宽度喷射角喷射距离计量装置Fundamentalspage2基本原理第二页Wewillconsiderthefourmostpopularcoatingmethods:Bladecoatingbothbentandstiff刮刀涂布，硬刮刀和软刮刀AirKnifeCoating气刀式涂布RodCoating棒刀式涂布MeteringSizePress/Roll计量式施胶涂布/辊式BladevsAirknifevsRod/MeteringSizePress刮刀式涂布和棒式/计量式施胶涂布的比较影响涂布机运转的因素刮刀式涂布Bladecoatersarethemostcommonlyusedmeteringdeviceinthepaper&boardindustry——在造纸工业的涂布应用中刮刀式涂布是最常见的方式ridgedblade硬刮刀bentblade软刮刀TypicalOperationalConditionsforBladeCoaters刮刀涂布的典型工作条件Headangle0刮刀角35to5015to25Coatingsolids涂料固含量45to7045to70CoaterSpeed涂布车速To2000m/min200to1200m/minCoatingVisc.涂料粘度800-3000800-1500Bestsuitedfor最适合于LWC,pre-coatsandlowcoatweightBoardandhighcoatweightsBiggestconcern最关系到Bladestreaks刮刀条纹Bladestreaks刮刀条纹StiffBlade硬刮刀BentBlade软刮刀BladeCoaters-Ridged刮刀涂布机–硬刮刀Ridgedbladecoateradvantages硬刮刀涂布的优点平整的纸面-优异的凹版和胶版印刷性能高速或高固含量下的良好的涂布量控制当用短留着型涂布设备时，非常适合轻涂纸LWCStiffBladeBentBladeImmobilizedcoatinglayerCoatingcolourPaperP5.28-BLAD-TE-0152eBladeOperationModus68|TrainingmaterialDynaCoat|01.03.2020bladeangleadjustmentbladeloadadjustmentDynaBladeCCoatweightcontrol69|TrainingmaterialDynaCoat|01.03.2020Ridgedbladedisadvantages硬刮刀涂布的缺点在低速时很难达到高的涂布量刮刀压力越大，保水性越差erationalissues操作方面bladelines/streaks刮刀条痕bladewearcanbehigh刮刀磨损严重BladeCoaters-Bent刮刀涂布机–软刮刀Bentbladecoateradvantages软刮刀涂布的优点samesmoothcoatingasstiffblade像硬刮刀一样的平整纸面abilitytoobtainhighcoatweightatlowspeedorsolids在较低的车速或固含量下，得到较高的涂布量canapplyhighcoatweightonsmoothsubstrateswithfewbladelines在光滑的底面上得到高的涂布量，刮刀条痕较少lessproblemswithstreaksthanstiffblade刮刀条痕较硬刮刀少Bentbladedisadvantages软刮刀涂布的缺点poorabilitytoachievelowcoatweightathighspeeds在高速下较难达到高的涂布量highcoatingdewateringathighbladeangle/pressure在大的刮刀角度或加压时保水性能差Operationalissuesbladelines/streaks刮刀条痕bladewearcanbehigh刮刀磨损严重InfluenceFactorsCoatWeight[g/m²]Rawpaperparameters:Absorbancy(Cobbtest)furnishporosityCoatingcolourparameters:Viscosity[mPa.s]solidscontent[%]bindersPre-meteringparameter:Colourpumprate[m³/h]Meteringelementparameters:Meteringbladeangle[°]Bladeloadthroughspacerunitsetting[mm]Bladethickness73|TrainingmaterialDynaCoat|01.03.2020AirKnifeCoaters气刀式涂布机AKcoateradvantages气刀式涂布机的优点uniformthicknesscoatimportantforopticaluniformity均一的涂层厚度，对保持均一的光学性能非常重要versatileincoatweightandtheuniformthicknessisimportantformanyfunctionalcoatings涂布量的灵活性和均一的涂层厚度可以适应多种涂布的需求AKcoaterdisadvantages气刀式涂布机的缺点requireslowviscosity/soli