涂布技术与设备课件.ppt

1、涂布技术与设备1ppt课件Introduction前言前言We will review paper coating equipment,the basic concepts will be discussed along with:我们将回顾一下涂布的设备，并依次讨论一下其基本概念-advantages in paper quality对纸张的优点-disadvantages对纸张的缺点-operational issues纸机操作的影响These things are important to your ability to problem solve and provide detaile

2、d feed back to principle and internal customers like TMC.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。2ppt课件Fundamentals 基本原理基本原理nAlmost all coaters consist of two functions:所有的涂布机都具有两种功能：nApplication 上料装置nmetering 计量装置3ppt课件4ppt课件nApplication consists of applying more material than is needed in the final prod

3、uct 上料是指将过量的涂料涂到纸张表面nMetering methods remove the excess in a way which leaves the desired coating quality at the desired production rate计量是指将过量的涂料从纸层移除，达到需要的涂布量5ppt课件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6ppt课件涂布纸的分类nLightweight coated:5-10 g/m2 per siden Single-coated,medium weight 8-16 g/m2 per siden

4、 Double-coated 14-26 g/m 2 per siden Triplecoated 24-40 g/m 2 per side.7ppt课件n固含量要高，以达到节省能量的目的n印刷纸典型的固含量50-70%n某些功能性的颜料涂布纸固含量10-30%n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8ppt课件目前涂布技术的发展n上料装置保证纸张上每个点被涂料覆盖n计量装置精确对纸张进行涂布9ppt课件涂布上料和计量分类10ppt课件上料系统11ppt课件上料装置应该具备的特征n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n用水冷壁冷却表面促使结露水，以防止

5、溢出物与喷溅物结垢硬化，从而方便清洗n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n有一组空气管操纵的夹紧装置12ppt课件辊式涂布 APLICATION ROLL 13ppt课件n使用于大多数纸张涂布n从车速小于500米/分钟1500米/分钟都能适应14ppt课件组成-上涂辊 背辊 涂料盘和刮刀片n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n背辊（BACK ROLL）直径大，速度=纸机车速n上涂辊(APPLICATOR ROLL)直径是背辊的30-40%，速度是纸机速度的15-25%n典型的辊间距离是0.5-1.5mm15ppt课件16ppt课件n两辊之间的距离n上

6、料辊的速度n涂料的粘度关键参数17ppt课件涂布过程的三个阶段18ppt课件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19ppt课件n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n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n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n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。20ppt课件n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

7、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！21ppt课件所以，辊式上料也称为 -长驻留上料涂布22ppt课件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！23ppt课件n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nSPLIT容易形成RIBBED PATTERN在纸张表面和涂布辊表面n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n解决RIBBED 的方法：采用JET APPLICATION喷射上料装置24ppt课件短驻

8、留涂布SDTA25ppt课件26ppt课件短驻留上料装置27ppt课件n对纸张强度要求没有长驻留高n刮刀承受的负荷小n纸张断头少28ppt课件SDTA的脱水n压力n时间n原纸的吸受n一定温度下，涂料对脱水的抵抗力n温度29ppt课件n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n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1/1030ppt课件n短驻留原纸回湿现象少n在涂布头处纸张的强度损失少31ppt课件两种驻留上料的比较32ppt课件n由于短驻留上料涂

9、料失水不严重，涂层滤饼不容易形成n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。33ppt课件短驻留对纸张质量的影响n短驻留主要用于低、中量涂布6-11克/平方米n涂料固含量为59-64%34ppt课件短驻留为什么产生比较平滑的涂层表面？fiber roughening35ppt课件短驻留条痕short dwell streaks36ppt课件37ppt课件 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38ppt课件消除短驻留涂布条痕的措施39ppt课件喷射上料JET APPLICATO

10、R 40ppt课件Voith Dynamic Jetflow C41ppt课件n辊式涂布的取代产品n两把刮刀，使得控制困难；纸张张力不容易控制42ppt课件Valmet Opticoat Duo43ppt课件 Valmet Opticoat44ppt课件n上述几种喷射上料涂布难以在实际生产中应用。45ppt课件Another example of premetered jet applicator(Valmet Opticoat).46ppt课件Free jet applicators47ppt课件FREE JET APPLICATOR的工作原理48ppt课件Backing rollNozzl

11、e gap 0.6-1.2 mmPremetered colour150-200.ml/mColour supplyPaper20-4049ppt课件50ppt课件51ppt课件52ppt课件53ppt课件n消除了FILM SPLIT 和溢流，喷出的层状涂料均匀一致n影响因素主要包括：流动速率 堰板宽度 喷射角 喷射距离54ppt课件55ppt课件56ppt课件57ppt课件计量装置58ppt课件Fundamentals page 2 基本原理基本原理 第二页第二页nWe will consider the four most popular coating methods:Blade coa

12、ting both bent and stiff刮刀涂布，硬刮刀和软刮刀nAir Knife Coating气刀式涂布nRod Coating棒刀式涂布nMetering Size Press/Roll计量式施胶涂布/辊式59ppt课件Blade vs Airknife vs Rod/Metering Size Press刮刀式涂布和棒式/计量式施胶涂布的比较60ppt课件影响涂布机运转的因素61ppt课件刮刀式涂布刮刀式涂布nBlade coaters are the most commonly used metering device in the paper&board industry

13、在造纸工业的涂布应用中刮刀式涂布是最 常见的方式nridged blade 硬刮刀nbent blade 软刮刀62ppt课件63ppt课件64ppt课件65ppt课件Typical Operational Conditions for Blade Coaters刮刀涂布的典型工作条件刮刀涂布的典型工作条件Head angle 0刮刀角35 to 50 15 to 25Coating solids涂料固含量45 to 7045 to 70Coater Speed 涂布车速To 2000 m/min200 to 1200 m/minCoating Visc.涂料粘度800-3000800-150

14、0Best suited for最适合于LWC,pre-coats and low coat weightBoard and high coat weightsBiggest concern最关系到Blade streaks刮刀条纹Blade streaks刮刀条纹Stiff Blade硬刮刀Bent Blade软刮刀66ppt课件Blade Coaters-Ridged刮刀涂布机刮刀涂布机 硬刮刀硬刮刀nRidged blade coater advantages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LWC

15、67ppt课件Stiff BladeBent BladeImmobilizedcoating layerCoating colourPaperP 5.28-BLAD-TE-0152eBlade Operation Modus68ppt课件blade angleadjustmentblade loadadjustmentDynaBlade CCoat weight control69ppt课件nRidged blade disadvantagesn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nerational issues 操作方面nblade lines/streaks

16、刮刀条痕nblade wear can be high刮刀磨损严重70ppt课件Blade Coaters-Bent刮刀涂布机刮刀涂布机 软刮刀软刮刀nBent blade coater advantages 软刮刀涂布的优点nsame smooth coating as stiff blade像硬刮刀一样的平整纸面nability to obtain high coat weight at low speed or solids在较低的车速或固含量下，得到较高的涂布量ncan apply high coat weight on smooth substrates with few blade

17、 lines在光滑的底面上得到高的涂布量，刮刀条痕较少nless problems with streaks than stiff blade刮刀条痕较硬刮刀少71ppt课件nBent blade disadvantagesn软刮刀涂布的缺点npoor ability to achieve low coat weight at high speeds在高速下较难达到高的涂布量nhigh coating dewatering at high blade angle/pressure在大的刮刀角度或加压时保水性能差nOperational issuesnblade lines/streaks刮刀条

18、痕nblade wear can be high刮刀磨损严重72ppt课件Influence Factors Coat Weight g/mnRaw paper parameters:Absorbancy(Cobb test)furnishporositynCoating colour parameters:Viscosity mPa.ssolids content%bindersnPre-metering parameter:Colour pump rate m/hnMetering element parameters:Metering blade angle Blade load thr

19、ough spacer unit setting mmBlade thickness73ppt课件Air Knife CoatersAir Knife Coaters气刀式涂布机气刀式涂布机nAK coater advantages n气刀式涂布机的优点nuniform thickness coat important for optical uniformity均一的涂层厚度，对保持均一的光学性能非常重要nversatile in coat weight and the uniform thickness is important for many functional coatings涂布

20、量的灵活性和均一的涂层厚度可以适应多种涂布的需求74ppt课件nAK coater disadvantagesn气刀式涂布机的缺点nrequires low viscosity/solids&thus high drying load需要较低的粘度/固含量，因为干燥的需求比较大ncan have patterns会形成花斑nentrained air and porous coatings空气会进入涂层形成中空的涂层75ppt课件nOperational issues操作方面nlips become plugged especially at higher speed喷嘴会堵赛，尤其是在高速时

21、ncan only be used on low speed&coaters under 500 m/min只能应用于低于500m/min的涂布机76ppt课件Airknife Coater气刀式涂布机77ppt课件Airknife Coater double knife w/blowoff pan气刀式涂布机-带吹气面板的双刀型78ppt课件Rod Coaters棒式涂布机棒式涂布机79ppt课件nRod coater advantages n棒刀式涂布机的优点nfree of blade lines没有刮刀条痕nrugged/excellent for base coats适合于底涂80p

22、pt课件nRod coater disadvantagesn棒式涂布机的缺点ncoatings can have patterns涂层易形成花斑nsolids or viscosity change coat weight固含量或粘度直接影响涂布量81ppt课件nOperational issuesn操作方面nrod life is long compared to blade棒刀的寿命高于刮刀ncoat weight control is difficult.especially at high speed涂布量的控制比较难-尤其在高速纸机上82ppt课件Elements of Rod Co

23、ater Jagenberg type棒刀涂布机的组成 83ppt课件Rod Affect on Coating Smoothness棒刀对涂层平滑度的影响84ppt课件Metering Size Press Coaters 计量式施胶涂布计量式施胶涂布85ppt课件Speedsizer:Principle arrangement and componentsApplicatorMetering elementReturn flowRest film(10-40%)Web tension50-500 N/mAirturnApplicatorroll 800-1600 mmFLRoll nip

24、15-45 mmLine load(N/m)Roll cover(P&J),15-20 mmPremetered film5-50 ml/m2(=100%)FL86ppt课件87ppt课件SpeedSizer AT web run88ppt课件89ppt课件90ppt课件施胶棒计量施胶棒转动 液压马达 施胶棒从两边转动 施胶棒与施胶辊转动方向相反 转动速度 -50-100 rpm 表面施胶 -150-200 rpm 涂涂料91ppt课件用于涂布和表面施胶的施胶棒 -平滑的施胶棒直径12-35mm -带槽的施胶棒直径9.83-15mm and 16-25mm膜施胶工作原理：1 预计量施胶辊表面的

25、湿膜量2 将湿膜传递到纸幅上3 不固定的膜层分离4 固定的膜层的水准测量92ppt课件膜在施胶辊上的传递93ppt课件带槽的施胶棒：施胶量测量表面施胶（沟纹棒）施胶量每面0.5-4 g/m2 固含量3-15%涂料（光滑棒）涂布量范围 2-12 g/m/side 固含量 40-68%车速 200 2000 m/min 94ppt课件膜传递涂布，难达到高涂布量95ppt课件nMSP coater advantagesn计量式施胶涂布计量式施胶涂布nfree of blade lines没有刮刀条痕nrugged/excellent for base coats or LWC适合于底涂ncan ru

26、n at speeds over 2000 m/min运转车速可以超过2000m/minncan coat two sides simultaneously同时两面涂布nlow capital cost成本低96ppt课件nRod coater disadvantagesnCD profile can be difficultCD向的横幅控制比较难ncoat weight control limited&sensitive to coating vis.涂布量控制较难，对涂料粘度比较敏感nOperational issuesnapplicator roll condition critical

27、 to good surface quality上料辊的工作状况对纸张表面质量有很大影响97ppt课件Metering Size Press Coater计量式施胶涂布计量式施胶涂布98ppt课件Metering Size Press Coater计量式施胶涂布计量式施胶涂布99ppt课件 Metering Size Press Coater Metering Size Press Coater 计量式施胶涂布计量式施胶涂布100ppt课件Metering Size Press Coater计量式施胶涂布计量式施胶涂布101ppt课件MSP容易导致的问题运行性问题：淀粉在计量棒分离 不可控制的

28、纸幅从施胶辊分离 在压区出口处纸幅转移计量棒上散开的薄雾：计量棒压力高易产生薄雾 辊壳硬更容易产生薄雾 增加计量棒的转速可减少薄雾 计量棒喷蒸汽可减少薄雾 计量棒运转中保持清洁，不容易产生薄雾102ppt课件103ppt课件104ppt课件 总总 结结105ppt课件nSelection of coating equipment is a critical step in making the right product for the market 在生产市场上需要的涂布纸时第一步就是选择好涂布机的类型nUnderstanding the fundamental principles of each are necessary to gaining advance knowledge 为了获得先进的涂布技术，了解每一种涂布机的基本工作原理是必需的106ppt课件nOne must weight the advantages and disadvantages of our choices no piece of equipment is without problems 我们必须衡量每一种涂布机的优点和缺点，没有一种涂布机是完美无缺的107ppt课件 谢 谢！108ppt课件