紙引未來網訊 簾式涂布作為一種預計量的理想仿形涂布,其特點是在紙機橫幅方向的噴嘴提供一個自由下落到運行紙幅表面的涂料幕簾。配有簾式涂布的國內某大型紙機技術規格參數如下:產品:涂布灰底白紙板;生產能力60萬噸/年;定量:200~450g/m²;原紙寬度(最大值):6600mm;設計速度:1100m/min;操作速度:1000m/min;傳動側:左側;壓縮空氣供給(最小值):4.5bar;液壓系統操作壓力:12bar。
圖1是福伊特簾涂機和美卓簾涂機的比較。
二、不同涂布方式的比較
2.1涂布效果的比較
流平涂布、等高線涂布、理想等高線涂布三種方法涂布的基本原理、涂布效果的比較如圖2。
圖2不同應用系統效果比較
2.2允許空氣含量的比較
在涂料制備過程中,氣泡的帶入是不可避免的。如圖14所示為不同涂布方式所能接受的涂料空氣含量。特別對于簾式涂布來說,涂料中的氣泡可以使幕簾在下落過程中發生破裂,影響幕簾的穩定性;未破裂的氣泡隨著涂布過程的進行轉移至涂層,經涂布干燥后最終破裂產生針眼(漏涂)等紙病,對成紙質量造成嚴重影響。
福伊特的AirEx AT-V真空除氣器共分3層,每層的旋轉圓盤邊緣都開孔,涂料在旋轉圓盤中形成薄層,離心后密度小的氣泡直接被真空抽吸去除,密度較大的涂料通過邊緣開孔進入下一旋轉圓盤進行再除氣,增加了涂料在除氣器里的停留時間,提高了除氣效果。一般地,進除氣器的涂料溫度控制在25~29℃;相應真空度控制在40~45mbar(絕壓)為佳。除氣后涂料的空氣含量很小,用常見的EGT測試無法測出(小于0.1%)。
圖3不同涂布方式中的允許空氣含量
三、簾式涂布原理
3.1精確計量的涂布
簾式涂布作為一種非接觸式涂布,屬于預計量涂布方式,不同于常見的等高線涂布(MSP)、刮刀涂布(流平涂布),其涂布量可以預先精確計量,見圖4。
圖4影響涂布量的因素
3.2簾式涂布原理
在簾式涂布中,幕簾下落會對紙幅產生沖擊,然后在紙幅作用下加速并隨紙幅運行,直至同紙幅速度相同時,涂料沉積于紙幅上形成涂層。如圖5,涂料幕簾是在噴嘴處形成的;幕簾自由下落50~300mm,在重力作用下伸展。
圖5簾式涂布原理
簾式涂布下落幕簾的穩定性:欲獲得高質量的涂布紙,幕簾自由下落必需穩定。尤其是在低速或低定量涂布時,幕簾的穩定性是一個限制性因素。幕簾不穩定會導致:CD和MD方向上涂層分布不均勻,甚至漏涂。要改善幕簾的穩定性,可以通過以下措施:增加體積流量;降低表面張力;增大涂料粘度(較高的粘度減少了流體動力學障礙)。
簾式涂布沖擊區域:下落幕簾在沖擊區域與紙幅相碰撞,紙幅的速度比幕簾下落的速度要快得多。通常,剪切速率為105~106L/s,張力和應變也是105~106L/s。
簾式涂布伸展:涂料的伸展會破壞薄膜并產生涂布缺陷;較高的紙幅速度(可以通過增加幕簾的下落距離即下落速度)來補償:張力較小;但是,如果距離過長,幕簾會很不穩定;較高的延展粘度可以穩定涂料的伸展,通過改性增稠劑來提高質量。
四、簾式涂布工藝
4.1典型的簾涂配方(見表1)
4.2典型的簾涂工藝參數(見表2)
五、簾式涂布的特點
5.1優點
與傳統涂布機一樣,固含量能夠達到70%;能夠滿足中高涂布量(至20g/m²),且實現完美的涂層覆蓋。機器速度達1600m/min,有潛力至2000m/min。
基于無接觸應用的優良運行性能,容易操作和實現最低維護費用:
●無易損件:無橡膠覆蓋輥、無計量元件(無刮刀梁、切紙機)
●極少斷紙
●單層涂布量檢測:涂料進料量=涂布量
●最少涂料應用
5.2局限性
●無平滑作用
●低定量涂布困難,尤其是低紙機車速時
●不能“真正的”同時兩面應用
5.3應用潛力
●涂布非木材
●涂布紙板和包裝材料
●涂布含木紙
●復合涂布
六、應用實踐
6.1降低涂料中的空氣含量
來自于簾式涂布的針眼(漏涂),有效的解決辦法是減少涂料及涂布過程中帶入的空氣。一般可從以下方面著手解決:第一,簾涂配方必須精心設計,精確計量,包括加料順序和涂料各組分混合的速度控制等,盡可能減少涂料制備過程中帶入的空氣;第二,簾涂工作站整個上料系統包括供料泵、預過濾器、主過濾器(壓力篩)的主管道和回流管道等的走向、位置安裝都要盡可能減少帶入的空氣,另外幾個除氣器的布置、管道坡度安裝時要一樣,確保除氣后空氣含量小于0.1%甚至更低。
6.2涂布故障及涂布簾故障
涂布故障、涂布簾故障如圖。道、條紋紙病,多發生于高速、原紙太粗糙,解決措施是降低原紙粗糙度;幕簾破裂紙病,多發生于低流速,原因是幕簾太薄,解決措施是調整配方,稀釋涂料,增加涂層厚度。至于在紙面不規則間歇出現的簾涂“條痕”,實際是由于簾涂噴嘴處的冷凝水在形成和下落過程中將此處自由下落的幕簾稀釋變薄所致,究其原因為簾涂恒溫室房間溫度與簾涂噴嘴處的涂料溫差太大,使噴嘴結露引起。只需將二者溫度控制一致即可消除此現象。
簾式涂布常見紙病問題及解決辦法表3。
表3簾式涂布常見問題的解決辦法
6.3簾式涂布沖擊區:跟的形成
若涂布量高或紙幅速度低,就會產生腳后跟現象(圖6):跟不穩定:由于不穩定的濕線會導致涂層橫向分布不均勻;可能會有漩渦:氣泡會被夾帶進去,導致漏涂。
如果涂料粘度較高,形成跟的可能性較小。
圖6跟的形成
6.4簾式涂布沖擊區:拉拽
如果紙幅速度快、涂料流速慢,紙幅就會拽著幕簾走,如圖7。濕線朝著紙幅運動方向走,可能會變得不穩定:會有夾帶空氣和氣穴現象的危險,甚至導致漏涂現象。若粘度太高,幕簾拉拽和漏涂現象更有可能發生。
圖7拉拽
總之,簾式涂布因其完美的覆蓋,掩蓋了大多數塵埃紙病,同時節約了纖維、無涂布原件損耗,消除了刮刀條痕、非接觸式涂布對原紙沒有施加任何機械應力,可以施涂低強度原紙,使涂布操作斷紙減少、運行率提高,因此具有較大的經濟、技術和質量優勢。但是由于高速簾式涂布在國內使用的時間較短,很多方面還需繼續摸索,比如目前國內能提供穩定的簾涂膠乳的只有盛禧奧一家,這也限制了簾涂工藝的改進和成本的控制。目前簾涂的噸涂料成本相對預涂和面涂還是高很多,這是我們做涂料和造紙人的努力方向。