第4讲-颜料涂布纸-3-涂料方式设备

加工纸第二章颜料涂布加工纸备料颜料分散各种助剂涂料液制备涂布机涂布干燥胶粘剂溶解压光等表面整饰完成作业入库温故知新～～第四节颜料涂布方法及设备第四节颜料涂布方法及设备第二章颜料涂布加工纸一概述二刷式涂布机三气刀涂布机四刮刀涂布机五辊式涂布机六喷雾涂布技术七几种涂布新技术第二章颜料涂布加工纸第四节颜料涂布方法及设备一、概述涂料须用涂布设备涂于原纸表面。涂布包括计量和整饰。计量是通过计量装置来控制涂布量。整饰是使用整饰元件来控制涂层质量。涂布分单面涂布和双面涂布。又都有一次涂布和两次涂布。涂布量较高、或质量要求较高、或者从降低成本、节约能源考虑，也常选用两次涂布。第一次称为底涂，第二次称为面涂。第二章颜料涂布加工纸第四节颜料涂布方法及设备涂布方式又可分为机内涂布和机外涂布。机内涂布发明于1880年，是在造纸机干部的某一部位，趁纸页烘至半干时施加涂料，随后仍在干部完成干燥作业。优点：占地小，减少纸卷搬运，单位成本低；缺点：影响纸机产量，故障相互影响。机外涂布诞生较早，大约在1850年，是将造纸机抄出的成卷筒形原纸，取下后再送到另一涂布机上进行加工。优点：灵活性好，车速可调，涂布量大；缺点：占地面积大，投资大。第二章颜料涂布加工纸第四节颜料涂布方法及设备二、刷式涂布机刷式涂布机是最古老的涂布设备，最初于19世纪50年代用于使用瓷土涂料生产涂布墙壁纸。刷式涂布头有3种不同的类型：圆刷涂布头、毯辊涂布头和毯套涂布头。第二章颜料涂布加工纸第四节颜料涂布方法及设备涂布原理：由上料辊将涂料传给圆刷，圆刷将涂料转涂到纸面上，最后经摆动的平板刷将涂料刷平。涂布量是通过圆刷对原纸压力的大小来调整的。优点：耐用。缺点：涂层均匀性差。第二章颜料涂布加工纸第四节颜料涂布方法及设备毯辊涂布机将圆刷改为包毯辊就构成了毯辊涂布机。与圆刷比较具有如下特点：优点：涂层更加均匀。缺点：不易保持毯辊的清洁，毯辊也不如毛刷耐用。毯套涂布机是用一床毛毯代替圆刷，具有如下特点：优点：延长了使用寿命，降低了维持费用。缺点：是需要经常洗毯。第四节颜料涂布方法及设备第二章颜料涂布加工纸总之，刷式涂布机的缺点是：1．车速低(最高车速一般不超过100m/min)，2．不宜使用高固含量的涂料，能耗较大。3．由于低固含量的涂料与纸幅接触时间长，对原纸的耐水性或湿强度的要求就较高。4．涂层易于产生刷痕。5．由于毛刷压力沿纸宽方向不均匀，涂层不均匀。6．成本高，维修复杂。第二章颜料涂布加工纸第四节颜料涂布方法及设备三、气刀涂布机1-压纸辊2-刮刀3-泡沫堰板4-进料区5-涂料槽6-上料辊

7-匀料辊8-背辊9-回料10-气料分离器11-定流板12-气刀

13-吸风传送带14-胶带传送辊15-打孔胶带16-吸风箱17-张紧辊第二章颜料涂布加工纸第四节颜料涂布方法及设备工作原理：来自涂料槽的涂料经供料或上料系统转移到原纸表面，纸面上过多的涂料通过气刀吹落到气料分离器内，同时进行计量，吹落掉的涂料回收再用。特点：涂层平滑均匀，涂布量可在较大范围内调节，车速高，操作管理比较简单。缺点是：用于气刀涂布机的涂料固含量较低，对原纸的湿强度、平滑度要求较高，且不能用于厚纸板的涂布。适用范围：高级美术涂料印刷纸、无碳复写纸、重氮晒图纸、静电复印纸、蜡光纸、防锈纸、涂布白板纸等。第二章颜料涂布加工纸第四节颜料涂布方法及设备四、刮刀涂布机工作原理：利用上料辊或涌泉式上料系统向原纸上转移足够多的涂料，然后利用刮刀进行计量和整饰。涂布量根据需要可以在6～25g/m2的范围内调节。涂布量高时，刮刀的压力要相应降低，易使刮刀工作状态不稳定，因此涂布量应控制在12g/m2以下。通常涂布车速为300～800m/min，甚至可以超过1000m/min。第二章颜料涂布加工纸第四节颜料涂布方法及设备优点：涂层表面平滑度较高；对涂料粘度有较高的适应性，可用高固含量的涂料；干燥效率高；车速高；运行成本低等。缺点：刮刀的寿命比较短。对涂料的粘度和流变性有严格的要求。由于车速较高且换刀频繁，故不适于机内涂布。适用范围：铜版纸、涂布纸、无碳复写纸、静电复印纸第四节颜料涂布方法及设备第二章颜料涂布加工纸拖刀式软刃刮刀涂布头

类型1：软刃刮刀涂布头刮刀位于涂布头底部，压向包胶背辊的侧面，构成涂料槽。原纸由背辊引入通过涂料槽时，涂料被涂敷于纸面，出口处由刮刀定量刮平，多余的经两端的堰板控制回流。上料、计量、整饰同时完成第二章颜料涂布加工纸第四节颜料涂布方法及设备

斜角软刃刮刀涂布头

刮刀以一定的压力斜压在背辊上，上料辊将过量的涂料涂敷于纸面，由刮刀将多余的涂料刮下，流入回料槽至涂料贮藏槽。第二章颜料涂布加工纸第四节颜料涂布方法及设备软刃刮刀涂布机的涂料粘度可以在1~5Pa·s的范围内变化。涂料固含量可达50%~60%甚至更高。刮刀的材料一般为弹簧钢，其厚度为0.3~0.6mm。涂布机的速度较低时，刮刀较薄，反之则较厚。第二章颜料涂布加工纸第四节颜料涂布方法及设备类型2：刮棒式涂布头工作原理：上料辊将过量的涂料连续涂敷于原纸上，经过回转的刮棒时，刮棒将过量的涂料刮下，送回流槽。第四节颜料涂布方法及设备优点：设备结构简单，占地小，操作方便，车速较高（可达1200m/min），不易夹留杂质，连续操作毋需换刀，生产效率高。缺点：涂布量小，应用范围受限；如涂布量大，涂层表面易产生橘络纹。第二章颜料涂布加工纸第二章颜料涂布加工纸第四节颜料涂布方法及设备五、辊式涂布机辊式涂布指的是涂布头中的上料系统和计量整饰系统均由辊筒来完成。按结构和涂布原理不同可分为四大类：（一）压榨辊式涂布头（二）逆转辊式涂布头（三）传递辊式涂布头（四）凹印辊式涂布头第二章颜料涂布加工纸第四节颜料涂布方法及设备（一）压榨辊式涂布头压榨辊式涂布头分为两辊和三辊式两种。两辊式又分为水平、垂直和倾斜辊式三种。压榨辊式涂布通过调整两辊的间隙来控制涂布量。通过辊隙的涂料理论上约50%吸收到纸面上。其余仍残留在涂布辊上。实际转移量与涂料与纸幅的相对亲和性、纸幅的吸收性、涂料的湿润性、纸幅和涂布辊的相对速度及辊间的压力等因素有关。第二章颜料涂布加工纸第四节颜料涂布方法及设备涂料在辊间分离时，表面张力使涂料形成了鸭蹼状薄膜层，并随两辊的转动而拉伸、变薄、最后破裂，形成瞬间石笋状中间体，最后恢复至平面。当涂料流平性不好时，可能形成橘络纹。橘络纹受涂料的流变性和粘度、涂布速度、涂布量以及辊筒的硬度等因素所影响。车速高，涂布量大、涂料粘度大或保水性不好而失水增浓，都可能使花纹加重。辊筒太软和线压力太低也会使纸幅涂层上产生更多的花纹。第二章颜料涂布加工纸第四节颜料涂布方法及设备水平辊式涂布多用于低粘度涂料的两面涂布，但更多用于表面施胶。其优点是涂层比较均匀，进辊前原纸两面受压一致，不易产生断纸。第二章颜料涂布加工纸第四节颜料涂布方法及设备垂直辊式涂布时，涂料由涂料槽供给涂布后纸面的两边有一组小径平滑辊，用以除去或减少膜层分裂时产生的花纹。适用于单面低粘度涂料及表面施胶。因为双面涂布时两辊垂直排列，由于涂料的重力作用和涂料的供给方向不同，涂层的外观和适印性能可能出现较大两面差。第二章颜料涂布加工纸第四节颜料涂布方法及设备倾斜辊式涂布头兼具水平和垂直辊式涂布头的优点，但克服了双方的缺点。第二章颜料涂布加工纸第四节颜料涂布方法及设备三辊式工作时，上料辊从涂料槽内将涂料带到转移辊上，刮刀将转移辊上的涂料计量到要求的厚度后涂敷到原纸的表面。通常中间辊保持固定，通过顶辊和底辊向中间辊加压，从而调整涂布机的工作参数。第二章颜料涂布加工纸第四节颜料涂布方法及设备（二）逆转辊式涂布头逆转辊式涂布头指的是计量整饰辊的转向与涂布辊做同向回转，即相邻辊表面做相逆运动。辊的排列形式有多种。工作原理：由计量辊供料，计量辊和涂布辊间保持一个精确的间隙，以调节上料量，同时，还可以通过调节两辊的相对表面速度来调上料量。第二章颜料涂布加工纸第四节颜料涂布方法及设备逆转辊式涂布头有两种供料方式，A是由顶部或侧面的辊间隙的涂料池供料，B是涂料槽供料。AB第二章颜料涂布加工纸第四节颜料涂布方法及设备上料辊也是涂布辊。计量整饰辊的转速须根据涂料的流变性合理选用。两辊的线速比可以取3：1~10：1，涂料的粘度愈大，其速比也应愈大。两辊间隙一般为0.25~0.64mm。涂布辊和纸幅的相对速度比称为擦速比，为0.6：1~4：1，一般选用2：1。适用于水性涂料、有机溶剂涂料，温度达150℃的熔融涂料的涂布。故适用于静电复写纸和静电记录纸的面涂、胶粘纸、胶带纸和墙壁纸等。第二章颜料涂布加工纸第四节颜料涂布方法及设备（三）传递辊式涂布头第二章颜料涂布加工纸第四节颜料涂布方法及设备Massey传递辊式涂布头工作原理图第二章颜料涂布加工纸第四节颜料涂布方法及设备KCM双面传递辊式涂布头这种涂布头中的所有辊的线速度均相近，差别一般不过5%。涂布量是由分布辊和计量辊的间隙及计量辊与相邻辊筒的相对速度来控制的。各辊间的线压力不能太大，以免涂料被挤出。第二章颜料涂布加工纸第四节颜料涂布方法及设备优点：可在较高的车速（550m/min）下操作，设备的结构简单，没有易损零部件，操作方便，涂料的固含量较高，干燥能耗低，粘度适应性好，涂层比较均匀等。缺点：占地面积比较大，涂布量较低，不适于低固含量的涂料等。传递辊式涂布头大多用于机内涂布，有时也用于机外涂布。主要用于低定量的书刊、广告和其它印刷涂布纸等。第二章颜料涂布加工纸第四节颜料涂布方法及设备（四）凹辊涂布头工作原理：在辊的表面雕刻凹印，上料辊从涂料槽中带入过量涂料，将之转移到凹辊并用刮刀刮送使之充满凹辊上的每一个凹纹，多余的涂料同时被刮刀刮去。凹纹中的涂料直接转涂到纸面上或转移到涂布辊后再涂敷于纸面。涂布量由凹面辊来计量。第二章颜料涂布加工纸第四节颜料涂布方法及设备第二章颜料涂布加工纸第四节颜料涂布方法及设备三辊单面凹印辊式涂布第二章颜料涂布加工纸第四节颜料涂布方法及设备影响涂布量的因素很多，如辊筒的网点形状和密度、涂料粘度、固含量、纸的吸收性、平滑度、辊间线压和涂布速度等。当原纸和涂料已经选定时，辊筒的网点形状和辊间线压力起决定性的影响。第二章颜料涂布加工纸第四节颜料涂布方法及设备不同的网点形状适用于不同的涂布产品。一般：正六面体锥形和梯形适用于直接凹辊涂布机，锥形网点适用于平版凹辊涂布的涂布机，槽形网点适用于涂布量较大的涂布机使用，网点形状相同时，增加网点深度提高涂布量。常见凹版辊网点形状第二章颜料涂布加工纸第四节颜料涂布方法及设备凹辊涂布机的优点：涂布速度高（可高达550米／分)，涂料粘度适应性好（0.01~16Pa·s）。同时具有涂布固含量高，干燥能耗低，涂布量准确和对涂料的适应性好等优点。其缺点是辊筒的网点形状确定后，对涂料的粘度和流变性的要求较高，同时对网点雕刻的精度要求也比较高等。第二章颜料涂布加工纸第四节颜料涂布方法及设备适用范围：凹辊式涂布头适用性较好，既可用于机外涂布，又可用于机内涂布。即可适用于水性涂料，亦可适用于有机溶剂涂料。常用于生产防水纸、票证纸、图案装饰纸、贴面纸、水松纸等。但不适用于产品频繁变动的产品。第二章颜料涂布加工纸第四节颜料涂布方法及设备六、喷雾涂布技术美卓公司近几年发展的新型涂布设备。工作原理：利用独特的喷嘴结构和喷雾工艺，在无接触的条件下，将高压的涂料以高速雾化，均衡地喷射到原纸的表面。喷雾涂布为“无接触涂布”，被认为是运行速度最高、对纸页的冲击力最低的涂布技术。实验车速最高可达2500m/min。第二章颜料涂布加工纸第四节颜料涂布方法及设备优点：（1）涂料液滴扩散到纸页上，使涂层沿着原纸的表面紧密排列。其厚度均一性比薄膜涂布好，有利于提