辊式表面施胶设备分为垂直、水平、倾斜和传递四种,是中低速纸机最常用的一类施胶方式。下面简介它们的结构、原理和工艺。
1. 垂直辊式表面施胶
垂直辊式表面施胶机由一对垂直布置的上下辊组成。上辊通常为主动辊,由硬材质制成,多为不锈钢辊、硬质胶辊或花岗石辊。下辊通常是从动辊,多为软胶辊,其硬度25-30勃氏硬度。沿上辊和下辊全宽各设一根喷胶管,直接向辊面喷淋胶液。下辊底部设有一个胶槽用于接受上下辊挤压出来的多余胶料,多余胶料由纸页两边向下流入胶槽,上辊安装有刮刀装置。结构示意如图7-1所示。
图7-1 垂直辊式表面施胶机结构示意图
垂直辊式表面施胶机有以下特点和工艺要求:
①上下两个施胶辊安装在垂直中心线上,并带有加压机构,加压机构用以升起上辊便于维修、检修和断头时引纸,或调整上辊的压力以控制施胶量。
②供给胶液的量必须略大于施胶量,保证有一定的回流和循环量,供胶量要根据施胶量、产量、车速等进行调整,以防止胶液间断和施胶不均匀。
③上辊加压要全幅一致,以防止纸面产生条纹。纸页离开施胶辊后,需要配备一个展纸辊以便将纸页上产生的皱纹除去。
④进行双面施胶时,纸页上下都有胶液,纸页上面承托了一定量的胶液,胶液对纸张有浸湿作用,因此纸页进入施胶机的水分含量不能大,要控制在8%~12%,以保证纸页具有足够的强度防止断头。
⑤纸页在施胶机承受张力较大,容易断头且两面施胶量不易保持一致。
2. 水平辊式表面施胶
水平辊式表面施胶机由水平排列的一对胶辊所组成,其中一个是主动辊,另一个是从动辊。胶液注入两辊之间,在施胶机两端设置挡胶板以使两辊之间形成一个胶槽,挡胶板上开有溢流口以控制胶槽中胶液液位的高度,形成一定高度的胶液液面,溢流的胶液过滤后重新使用。结构示意图如图7-2所示。
图7-2 水平辊式表面施胶机结构示意图
水平辊式表面施胶机有以下特点和工艺要求:
①左右两个施胶辊安装在水平中心线上,并带有加压机构,加压机构用以使两辊离开便于维修、检修和断头时引纸,或调整两辊的压力以控制施胶量。
②两辊之间的胶槽内保持一定高度的胶液液位,并保证有一定的回流和循环量,供胶量要根据施胶量、产量、车速等进行调整。
③纸页从上向下经过辊间的胶槽使纸面和胶液接触,可通过调节液面高度、纸页含水量、胶液浓度和辊间压力等参数来控制纸页的施胶量。
④纸页在施胶机承受的张力较小,断头少。
3. 倾斜辊式表面施胶机
倾斜辊式表面施胶机即倾斜辊式涂布器,由涂布辊、分布辊和计量辊组成,两个施胶辊(涂布辊)安装的倾斜度较大。两个施胶辊的中心线与水平线的夹角约为60°,以方便引纸。如图7-3所示。
图7-3 倾斜辊式表面施胶机结构示意图
图7-4 Virginia传递辊式涂布头结构示意图
倾斜辊式表面施胶机特点和施胶工艺与水平和垂直式不同,主要有:a. 施胶辊倾斜安装,利于引纸。b. 施胶前纸页水分宜控制在10%~12%。c. 适用于车速较高的纸机。
4. 传递辊式表面施胶机
传递辊式表面施胶机结构和工作原理如图7-4所示。该设备最早用于机内涂布,已发展成多种形式,可用于表面施胶,现在更多用于低定量机内涂布和底涂。常见的传递辊式有Virginia,Massey、Champion和KCM式涂布头等。其特点是:可单面或双面施胶,两面施胶量和所用胶料可以相同也可以不同;可以精确地控制施胶量;可用于机内涂布;可在较高车速下工作(550m/min);适应的固含量和黏度范围广。
槽式表面施胶是在施胶槽内盛放胶液,浸胶辊压纸进入施胶槽内,使纸幅在槽内浸胶。纸页浸胶后设置施胶压榨,施胶压榨的压力挤出多余的胶液,然后经伸展辊展平纸面,再进入后面的烘缸进行干燥。如图7-5所示。
图7-5 槽式表面施胶装置示意图
1—烘缸 2—导辊 3—浸胶辊 4—下压辊5—上压辊 6—施胶槽 7—导辊(www.xing528.com)
施胶槽内通常设有夹套以便蒸汽加热胶液,并保持胶液所需温度。浸胶辊外包硬橡胶,装在机架上,可以通过滑道前后移动以调节纸页浸胶时间,达到所需施胶要求。
槽式表面施胶即可用于机内表面施胶,也可用于机外表面施胶,适合低速纸机、施胶量要求较高的纸张或需要浸渍特殊药液的特种纸或功能纸。
刮刀主要用于纸和纸板的涂布,如图7-6所示,在涂布机上早已广泛使用,用于表面施胶其原理和涂布相同,能适应高速纸机和纸板机的要求,可以用于单面和双面施胶,用于双面施胶时两面可用相同胶料也可用不同胶料,具有精确控制施胶量的优点。
图7-6 Bill刮刀示意图
最近十几年来,由于纸机速度的不断提高,普通施胶方式在车速过快时容易产生胶液喷溅问题,阻碍了纸机车速的进一步提高,计量施胶压榨(MSP)受到了重视,并且成为了一种标准的机内表面处理方式,在新式和中高速纸机上已被广泛采用。
图7-7 Filmpress薄膜压榨设备结构示意图
图7-8 Wrap-Sizer缠绕辊式薄膜转移施涂器结构示意图
Filmpress薄膜压榨设备,如图7-7所示,由两个施胶辊构成,施胶辊包覆橡胶或聚氨酯或其他材料,以解决压区出口处的薄膜分裂和溅雾,两辊为纸张每面提供预计量的胶料或涂料薄膜。辅助设备是计量系统,可以选择弯刮刀计量系统,或选用与短停留涂布头相似的喷料辊代替计量棒,也可使用各种直径的刮棒或齿型棒来计量涂到转移辊上的胶料或涂料膜。这种设备在造纸机上已被广泛用作表面施胶机,也可作为机内涂布头使用,对于纸板机主要是用于涂布预涂和表面施胶。预涂布可用低级涂料涂平纸面,降低纸面的粗糙度,防止以后刮刀涂布挂起纸毛,节约后续涂布的涂布量和成本。Filmpress薄膜压榨设备涂布量可达12g/m2。
Wrap-Sizer缠绕辊式薄膜转移施涂器,如图7-8所示,施胶量和涂布量的调节通过更换缠绕不同直径钢丝的钢丝辊、涂料固含量、辊间压力和速比来实现,是施胶和机内涂布的良好设备,单面施胶量0.5~2g/m2,胶料固含量3%~15%。
还可采用Rod-Sizer刮棒式薄膜转移施涂器进行表面施胶。Wrap-Sizer缠绕辊式薄膜转移施涂器的大直径绕线计量辊没有刮棒的剪切力大,所以对胶料的流变性要求不那么严格,其结构也比刮棒式简单,绕线成本也比刮棒低,易操作。
1. 压光机施胶
纸板和厚纸表面施胶可以采用压光机施胶方法。压光机表面施胶,一般仅用于厚纸或纸板,不适合普通纸张。因纸板定量大、厚度大,且其下机后的水分含量要求比纸张略大,施胶后可以不经过干燥部,而是依靠纸板内的潜热和压光辊的增热进行水分蒸发,所余下的水分被纸板吸收。
压光机施胶如图7-9所示,采用水箱(施胶槽)供给胶料,胶料施加到辊子上,再从辊子上传送到纸页表面。水箱一般会采用一个以上用以调整施胶量。施胶量的多少主要取决于纸板表面的平滑度(粗糙度)、吸收性、水分含量、施胶液的浓度和温度、水箱在压光机中的位置和数量等。高位水箱,由于胶液和纸板接触时间长,利于渗透,施胶量大。低位水箱相反,但却利于胶料存留在纸板表面。胶料液温度高,其表面张力低、流动性好,有利于提高施胶量。提高固含量同样会增加施胶量。如果胶料液温度接近压光机辊子温度,则纸板吸收胶料会更均匀,对保持压光辊的温度也很重要。
图7-9 配有水箱的压光机表面施胶
水箱(施胶槽)一般位于第二、第三或第四压光辊侧面,施胶槽底有橡皮布防止漏胶,直接压靠在压光辊上。因为无干燥附属设备,因此纸页进施胶前水分不超过8%,干燥靠压光摩擦的热量,成纸水分11%左右。压光机表面施胶剂一般选用PVA或石蜡硬脂酸以提高纸板的施胶度和表面平滑度。
如果需要双面施胶,可把水箱安置在压光辊的两侧。
压光机表面施胶存在的问题是施胶液对压光辊的腐蚀,需要经常研磨压光辊保持光泽度以便不降低压光效果。
2. 烘缸表面施胶和压榨辊表面施胶
这两种施胶主要用于单烘缸造纸机,用以增加纸页的表面强度和单面光泽度。如图7-10和图7-11所示。
烘缸表面施胶的施胶辊安装在烘缸的刮刀下,与烘缸垂直中心称49 °夹角,在施胶辊下方设有胶液槽,施胶辊浸入胶液的深度为10mm,胶液由高位槽供给。从胶液槽溢流处来的胶液经过滤后泵送回高位槽。施胶辊由烘缸带动,并将胶液涂在烘缸表面,湿纸页与烘缸表面接触并经托辊挤压,在纸面上形成胶膜薄层,在烘缸上干燥,取得施胶效果并提高纸面光泽度。施胶辊上方设有橡胶刮刀用以除去多余胶料。施胶辊直径一般随烘缸配套,辊上包胶硬度约为84肖氏硬度。
压榨辊表面施胶的施胶辊由较软的橡胶(硬度45肖氏硬度)制成,紧靠上压辊,辊直径一般为250~350mm,辊长应超过纸宽约160mm,支撑在支架上可以前后移动,便于开停机或断头时施胶辊离开上压辊。
压榨辊表面施胶已成功地应用于某些光泽度要求较高的单面光纸,如条纹牛皮纸和一些强度要求较高的薄纸。
图7-10 单烘缸造纸机的表面施胶
1—大烘缸 2—托辊 3—上压辊 4—下压辊5—上毛毯 6—下毛毯 7—施胶辊 8—橡胶刮刀9—纸卷 10—烘缸刮刀
图7-11 压榨辊表面施胶
1—烘缸 2—托辊 3—施胶辊 4—喷胶管5—塑料刮板 6—回收槽 7—上压辊 8—下压辊 9—纸 10—毯辊
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