涂布纸张翘曲变形原因及解决方法

1、别志兵，副主任工程师；主要从事涂布机、膜转移施胶机以及软压光机设计和开发工作。Causes and solutions of warpage in coated paper BIE Zhi-bing (Shashi Light Industry Machinery Co. Ltd., Jingzhou 434000, Hubei, China)涂布纸张翘曲变形原因及解决方法 别志兵（沙市轻工机械有限公司，湖北荆州 434000）摘 要：介绍纸幅在涂布过程产生翘曲的原因以及消除和控制纸幅变形的措施。关键词：纸张翘曲变形；表面施胶；涂布；增湿；卷取Abstract: The causes of w

2、arpage in web and its solutions in the coating process of coated paperwere introduced.Key words: paper warpage; surface sizing; coating; humidification; winde中图分类号:TS762; TS758+.1文献标志码:B文章编号:1007-9211(2010)24-0080-0380第31卷第24期 2010年12月2010 生 产实践7 PRodUcTion纸张 翘曲原因纸 张 翘曲是 指 纸 页在 运 行中两个 表面受力不 均 衡和本身收缩

3、不均一而造成的不平整，主要由于操作条件 不妥当或装备配置以及生产工艺不合理等因素所致。会 出现 在 生产 过程中的各 个 环 节，如网部：由于 边薄水分 大，造成边松，进压榨时产生翘曲；纸页厚 薄不均，水分 不一，纸幅牵引不正，进干 燥后产生翘曲。压榨部：由于 有空气泡造成纸页局部张力过大，使纸页变形而产生翘 曲。干 燥部：由于 烘 缸 温度及干 燥曲线 不当或 纸 机 湿 纸 页进 缸时起泡、烘缸干网松纸页贴缸不紧等，都会使 纸 页产生翘曲。卷取部：卷 纸 架安装不平，角度不恰当，卷 纸 辊 直径 过 小或 较严重弯曲，卷 纸 辊两端压力不一，纸 轴 沿 烘 缸 轴向串动，卷取松紧不一，出现

4、 斜形活褶子； 纸 页 断头多，造 成 卷取 过 程中产生变 形；纸 幅 水分、厚 薄匀度不一，在干 燥 收 缩 时内应力不平 衡，使初卷 时形 成褶子。纸 张翘曲在涂布过程中容易产生，不论是机 外涂布 还是机内涂布，原纸经过涂布（施胶）干燥后，主要是由 于不同的纸种两面涂布要求及干燥工艺不同，纸 张正反 两 面差或 单面干 燥而产生湿含 量变化，纤维会润胀、解 键，每 经 一湿一 干 的 循 环过 程，平 滑度降 低，同 时发 生 变形、翘曲等问题，这些也是涂布工艺 和设备中需要解 决的难点。纸 幅 在 生 产 过 程中，纸 张 本 身两 面 结 构 均 有 不 同 程度的差别，在原纸 成

5、形过程中，纸幅 两面纤维排列有 差 异，多层 纸两 面纤维性质不同。在涂布工艺如 纸 板 生 产中要求 单面 两次或 三次涂布而无反面涂布要求时，由 于 纸 张两 面物 理性能 不同以及 纤维层的各向异 性 和加 工 层 的 各 向同 性 等，纸 幅 在 涂布后 的 干 燥 过 程中收 缩 时，因受 干网或干 毯抑制，其两 面湿含 量 未同时达 到临 界 值，纸 幅 结 构 滑 移 错 位，干 燥 后 纸 幅 两 面 受力不 均 衡，纸幅 两 面结 构不同，对周围环 境条件 变化敏感程度 也不相同。燥 速率。温 差干 燥操作即是在烘干 过程中，降低某排烘缸 温 度 来 减 小 纸 幅 两 面

6、湿含 量 的 差 异。此 操 作 易于实 行 但 难 于掌 握，虽然 效 果有限，但使用较多。在 操作中 还 应 控 制 纸 幅 张力使 之保 持 恒 定，消 除 两 面 受力不 均 衡所产生的 翘曲。如周围空气中正常 相 对 湿度为6 0 %70 %，则成纸 水分含量应控制在6%7%与之相平衡，若 空气 相 对 湿 度 发 生变 化，则 纸 幅 会 吸收 或 放 出 水分 而 使纸张湿含量发生变化。纸页在平整的烘缸表面干 燥，降低了纸幅的应力折 皱 和 翘曲，提高了平 滑度。必 须合 理 控制 烘 缸 温 度，温 度过高会造成黏缸。(2）涂布过程中，由于纸幅两面结构不同或变化时， 消 除 翘

7、曲最好 的 方法 是 采 取 表面 防 护来减 小 其 对周围 环境条件变化的敏感性。表面 防 护 有 表面 施 胶 和 涂布两 种 方 式 。表面 施 胶 是 在 纸 面 涂 一层憎 水 或 缓 湿性 膜，不但 能 改 善 表 面质 量，还能 减 少在周围空气相 对 湿 度变化 时，由于 纸 幅吸 收或失去水分而引起的纸张翘曲。表面施胶一般设置在纸机干燥段末端，即纸幅湿含 量 为8 %9 % 的 位 置 上，可 获得最 大 施 胶 效 果。表面施 胶有传统的施 胶 压榨、门辊式薄膜转移施涂器、绕线辊 式薄膜转移施涂器和刮棒式薄膜转移施涂器等。传统的 施 胶 压榨 使用的胶 液浓度低，压区较

8、长，流体动压大， 胶液以毛细渗透形式渗入纸幅内部，车速较高时 料池内 胶 液会湍流飞溅，胶层从 纸面剥离；由于料池的存在制 约了固含量和黏度的提高，胶液在压区中的 挠动形成飞 溅使车速 难以提高。胶 膜与 辊面的剥离在高车速、高黏 度下问题更突出，致使传统的施胶压榨处理后的纸幅表 面平滑度难以达到理想的要求。传统的施胶压榨由于固 含量和黏度的制约使施胶量难以提高，通常只能保证单 面施胶 量在0.51.5g/m 2 的范围，并且低的固含量还需 配备相应强的干燥能力，蒸汽消耗也相应较高。在车速较高的纸机上，薄膜转移施涂器已取代辊式 施 胶。薄膜转移施涂器相对于传统的施 胶 压榨，它是一 种严格意

9、义 的 表面施 胶 方 式，施 胶 量高于 传 统 的 施 胶 压榨。其应用于施 胶 时，单面施 胶 量可达到1.52g/m 2 的范围，特 殊要求情况下，单面施 胶 量可达 到22.5g / m 2 的范围。且可使胶料固含量提高，通常传统 施 胶 压榨 的胶料固含量在4%10 %的范围，薄膜转移的方 式可使 胶 料 固 含 量 提 高 到 8 %2 5 % 的 范 围，减 少了后 续 的 干 燥能力要求，干 燥负荷是传统 施 胶 压榨的1/21/3。薄1涂布过程中消除 纸张 翘曲的方法涂布过 程中由于 纸 张 的正 反两 面差 及不同的 涂 料性能，在干 燥 时横幅、正反两面干 燥 速率 不

10、同而产生的 纸张翘曲，消除对策如下：(1）在 生 产 过 程中，首先 应掌 握 纸 张 的干 燥 温 度 和 干 燥曲线，控制 纸 幅最 终湿含 量，不使 其过干 燥。纸 幅 两面湿含量不同时，使用温差干燥操作来控制两面的干281Dec., 2010 Vol.31, No.24 China Pulp & Paper Industry生产 2010实践PRodUcTion 8增湿量为13g/m2，高定量纸板可多达1012g/m2。背涂装置：主要是为了精确控制纸 张背面施 水量。 背涂 装置结 构为三辊 上料，上料 辊 表面包胶，计 量辊为 表面光亮陶瓷 辊，压 辊 表面包 胶，另外 还由

11、弧 形辊、涂 料限止器、涂 料槽等部件构成。采用三辊计量式上料，主要是考虑到施水量尽量少， 并且涂层厚度在横向上保持均匀一致。上料 辊和计量辊 压区计 量 水膜厚度，施 水量由计 量辊 转 速 控制，调节压 区线 压和两辊 线 速度，使压区流体保持一定动压，不 致 使空气进入，从而在计量辊辊面上形成一连续水膜。冷 缸增湿：冷 缸的作用一 是降低纸 张温度，使成纸 冷却到4 050。从 烘缸出来的纸 张，温度一 般在6 07 0，与环 境 温 度相 差很大，如 果直 接 卷取，受 环 境 温 度、湿 度 影 响，伸 缩 率大，变 形严重，必 须 降 低 纸 张 温 度。冷 缸 的作用二是 提高成

12、 纸 水分，利用周围空气中的 水蒸气在冷缸表面凝结，可使纸页湿度增加1%2%。纸 页 获得 柔 软性 和 弹性 后，有 利于压 光，并可与大气中的 水分平衡，起到减少使用中纸幅变形、翘曲的作用。膜 转移施涂器施 胶 后 纸幅的表面强度、印刷 性能，平滑度、两 面差 等 性能均优于传统的 施 胶 压榨，而且可适应 于纸幅两面不同功能的表面处理。涂布也 是 一种 表 面 防 护 处 理，根 据 涂布 工 艺 可考 虑 背 面 涂布 以 改 善 纸 张 的两 面 差。涂布 以刮刀 和 刮 棒 为多，主要推广市场的是第四代L D TA-C o a t e r 动态涂 布器、第五代G L-C o a t

13、 e r导 流 式涂布器、第六代J e t- Coat er 喷射上料式涂布器，可根据不同幅宽和车速配置 不同规格的涂布设备。刮刀能 刮 平 涂层，所得 的 涂层质量平 整 光 滑，并且 能承受涂 料高剪切力，故能使用固含量高(60 %65%)、 黏度大(达3 0 0 0 m P a.s)的涂 料，干 燥负荷低，涂布车速 高；刮刀对 背 辊 有一定的线 压力(约3N/c m)，但 压区较 窄，比压较 高，会产生 压力渗透，其量不多；刮刀涂布对 纸面和 涂 料质量很 敏 感，涂层易发生刮刀条痕。刮棒 涂 布多用于 纸 板 涂布，使用的涂 料 的固含 量、黏度 和 涂布 车速均逊于刮刀涂布；由于刮

14、棒自身的转 速快 慢 对 涂布 量控制不敏感，故 需改善 涂 料流变性 来调节；刮棒 涂布 对 纸面和涂 料质量不很敏感，不会在纸面上产生条痕。 (3）纸 幅 单面涂布 时，需 对其两 面作 湿 润 或修 饰处 理，不 然 在 后 续 生 产 过 程 中，一旦 遇 到 周围 环 境 条 件 变化，就会产生湿含 量变化 所引起 的 翘曲。表面增湿即 在 纸 幅单面涂布时，向其背面施 水，使两 面湿含 量接 近 或 相同，当周围环 境条件 变化 时，纸 幅 两 面有相同的变形，常采用以下装置消除翘曲： 蒸 汽 再 湿 装 置：主 要 是 用 高 温 蒸 汽 向纸 幅 的 双 面喷雾，它可在横幅上分

15、段控制蒸汽再湿蒸汽量的大小， 以 满 足 水 分 的 不 同 需 要，使 横 幅 水 分 均 匀 一 致，防止 翘曲。其作用一 是梳 理 纸面，给 纸 页一定 水分，起 增 湿 作用；二是 通 过 调 节纸 页 两 面 蒸 汽 压 力 调 整 纸 页 两 面 的 水 分 差，以 控 制 翘 曲。实 践 证 明，蒸 汽 压 力 控 制 在0.3M P a左右，纸页的水分将 提高4 g /m 2 ，要 合 理 控制 该区的水分，以防止黏缸现象。喷 洒增湿 装 置中，常用喷 汽 箱 和 喷 雾 嘴，在实际 运 用中发现，纸 幅吸收 需 要的水量不易控制，原因是 运行 中的纸面有空气附面层，妨碍水滴的

16、吸收其散布不均， 虽然在 装 置前后 设 置冷 辊，加强冷凝 水 膜产生，但由于 不易控制计量，效果不理想。一般情况下，干燥后的单面涂布纸幅，两面的湿含量 可相差2%3%，因此在干燥过程中向背面施 水，以均衡 两面湿含量来消除纸张翘曲。一般定量的单面涂布纸的3总结为了保证纸 张的质量，防止和消除 涂布过程中纸 张的 翘曲变 形是 一 个 综 合 的工 程，需 在 纸 机 生 产 的 各 个环节加以控制和调整。 (1）纸机各辊中高与抄速相适应，加压均匀一致，辊平直不跳动，不窜动并且互相平行，纸机运行平稳正常； (2）纤维组织均匀、厚 薄一致，定量较稳定，毛毯清 洁不跑偏，从而使 纸 幅松紧一 致、水分 一 致，达 到纸 页在运行中所受的张力均匀一致； (3）合 理 地配 置相关的 施