刮刀涂布刮痕的产生及解决措施_熊杰

刮刀涂布刮痕的产生及解决措施_熊杰
作者简介:熊杰,男,工程师,主要从事生产技术管理工作。

刮刀涂布刮痕的产生及解决措施
熊杰
(广东冠豪高新技术股份有限公司,湛江,520022)
摘要:刮痕在刮刀涂布过程中的存在严重地影响了涂布纸的质量和产量,从而导致涂布生产线运作效率下降。

本文根据多年的实践经验,简要分析了刮痕的产生原因,提出了经实践证明是行之有效的解决措施。

.关键词:刮痕;刮刀涂布;涂料
用刮刀涂布技术生产热敏记录纸,当今世界仅
有西欧、日本等少数厂家能做到,其工艺技术代表着国际先进水平。

它具有纸面平滑,白度好,发色清晰,稳定性强等优点。

随着国内热敏记录纸在传真机用纸、彩票、打印终端记录、标签和票据等领域的应用,热敏记录纸档次要求越来越高。

中国加入世贸组织后,关税下调,国内市场受到进口产品很大的冲击,在一定程度上给生产企业带来很大压力。

作为生产热敏记录纸的企业,机遇与风险并存,我公司审时度势,决定在原有气刀涂布生产热敏传真纸产品基础上推行技术创新,采用国际先进技术刮刀涂布方式生产热敏记录纸,向世界先进技术水平攀登,提高产品质量档次。

经过对技术、工艺、设备的改良,成功地生产出用刮刀技术涂布的热敏记录纸。

图1 气刀涂布和刮刀涂布示意图
刮刀涂布不同于气刀涂布(见图1),后者是无
接触式的仿形涂布,前者属于接触式的非仿形涂布,即刮刀刀片以一定压力与纸面接触,其涂布效果受到涂料、原纸、设备等多种因素影响,由于原材料的质量波动,涂料往往存在颗粒过粗或含有砂砾、结皮等现象,在涂布过程中,这些粗大的颗粒或杂质就会塞在刮刀刃和原纸之间,产生“刮痕”现象。

另外,原纸本身性质的波动、涂料流变性的变化以及设备或设备参数的变化也会造成“刮痕”,特别是对于热敏记录纸这种涂布量低、原纸定量低(仅是铜版纸的1/5～1/2)、涂料组分复杂、涂层表面要求非常高加
之有发色性能要求的高端特种涂布产品,更是增加
了难度,稍有不慎,热敏记录纸便失去了发色功能。

这些难以消除的“刮痕”纸病诱发因素多,解决难度大。

作为国内首家大规模生产热敏记录纸的专业公司,对刮刀涂布过程中产生的“刮痕”问题进行了较为深入的研究。

目前,通过采用有针对性的措施,刮刀涂布过程中的刮痕问题已经得到有效解决。

下面就谈谈“刮痕”纸病解决过程中的一些体会。

1 涂料的影响及解决措施1.1 涂料组分
涂料组分主要包括颜料、胶粘剂、助剂和水以及
发色剂、显色剂、增感剂等。

对于颜料来说,在分散过程中,由于分散时间或能力不足,或分散剂量不足,容易造成颜料分散不开,分散液中存在较大的颜料团。

这种颜料配成的涂料经过刮刀时,颜料团就会卡在刮刀刃处,从而造成刮痕。

有时虽然颜料分散时效果较好,但是在存储过程中,或配成涂料以后,由于颜料本身分散稳定性较差,或由于系统电荷的相互作用,造成粒子之间重新絮聚,或由于涂料受到污染,也会在刮刀处造成“刮痕”。

对于胶粘剂来说,由于存储温度、时间等条件的变化,存在结皮和部分破乳变质现象,这些结皮和破乳变质的胶粘剂在涂料中以原体颗粒形式存在,经过刮刀时将产生刮痕。

涂料中的大部分助剂是以液体形式使用,由于助剂的产品质量有时也存在波动,也会造成刮痕。

水作为涂料化工原料的载体,在输送过程中可能有很多杂质(如沙、泥)混入其中,这些杂质在配料或系统刷洗时进入系统,也会造成刮痕。

解决这些问题的措施包括:改善涂料分散系统,提升分散效果;涂料存储在储罐中开动搅拌,防止重
08《造纸科学与技术》2004年第23卷第6期
新絮聚发生,以及防止涂料结皮;加强涂料的筛选———解决这类问题最有效的措施之一。

在涂料配制、输送、涂布过程中,对颜料分散液进行单独过滤后使用,涂料经混合罐配制完成后,进入储槽,再经过滤筛进入工作罐。

涂布站之前,还要经过旋翼筛筛选。

涂料由涂布站回流进入缓冲罐之后,再次经
过100μm 过滤筛筛选。

这样经过多重净化的处理基本上可以消除涂料中的粗颗粒和纤维等杂质,减少刮痕的产生(流程框图见图2) 。

图2 涂料配制、输送、
涂布流程框图
图3 涂料流动特性
1.2 涂料性能
涂料流变性、涂料保水性的好坏也是刮刀涂布
刮痕产生的主要因素。

图3表示了某种涂料流动特性。

图中Vc 为临界剪切速度,在此之前,随着剪切应力的增大,涂料液的凝聚结构不断被破坏,粘度降低。

在临界剪切速度Vc 处,粒子完全分散,涂料粘度降到最低点。

此后,当剪切应力进一步升高,粒子受此力的作用又产生凝聚。

表现为胀流性,即涂料粘度随剪切应力一起增加。

如果刮刀处产生高剪切导致粘度过大,涂到纸面的涂料在流平以前就已经达到凝固点,也会产生刮痕。

因此,刮刀涂布工艺对涂料的流变性提出了严格要求。

一般而言,临界剪切速度Vc 值随颜料粒径、胶粘剂粘度和涂料固含量的提高而降低。

Vc 值越低,涂料胀流特性越明显。

另外,颜料粒度不均也会增强涂料胀流特性。

有关人员经过大量试验,开发出针对刮刀涂布热敏记录纸的牛顿型或稍带假塑性的涂料,该涂料流变性好、流平性优,不易出现刮痕。

再者,涂料的保水性应该与原纸的吸收性相匹配,涂料保水性的好坏,直接影响到涂料中的水分向原纸内的渗入及胶粘剂向表面迁移的程度。

涂料保水性好,说明涂料中的水分不易向原纸内渗入及胶粘剂不易向表面迁移,这有利于颜料粒子间及涂层与原纸间的结合。

若涂料保水性差,涂料中的水分和胶粘剂大量迁移,导致涂层间、涂层与原纸间结合力不足,出现干结的涂层脱落现象。

脱落的涂层进入涂布系统就会造成刮痕的产生。

根据产品特性及要求,有关人员经过试验摸索,优化胶粘剂用量、颜料粒度、水化程度及涂料粘度,从而达到提高涂料的保水性,减少刮痕的目的,取得了较好的成效。

2 原纸的影响及解决措施
原纸是热敏记录纸涂布的基材,除了要求原纸匀度和平整性要好外,对其纤维结合强度、表面吸收性以及平滑度(或粗糙度)都有较高的要求。

如果原纸的纤维结合强度不足、原纸紧度差(纤维松散),在抄造中出现大量纸绒,在施胶压榨和涂布过程中,纸表面的纤维或纸绒会出现脱落,进入施胶和涂布系统。

有些纤维和涂料的胶料或颜料粒子结合形成较大颗粒,当这些颗粒经过刮刀时,会被卡住形成刮痕。

如果原纸表面吸性性
差,使纤维和填料结合变差。

同时在涂布过程中,涂料吸附量和胶粘剂迁移也明显加大。

这将影响涂料流变性。

这种流变性差的涂料经过刮刀的高剪切后出现膨胀,形成破裂状,并且不能流平,从而形成刮痕。

故此,在原纸制造过程中,从浆料配比、打浆工艺抄造条件、内部及表面施胶诸多方面进行控制。

经实践应用,表明使用阳离子淀粉或湿强剂有助于改进涂布原纸的结合强度。

浆内施胶剂和表面施胶剂的合理选择使用有助于改进涂布原纸的表面吸收性。

如果原纸平滑度太高,涂料吸附不好,也易产生刮痕,所以原纸要保持适当的粗糙度。

如果原纸表面有杂质异物(砂砾、飞蛾、浆团等)也会产生刮痕。

为杜绝这这些问题,要做好纸张抄造过程现场管理。

3 设备的影响及解决措施刮刀涂布站及其附属设备作为实施涂布加工的
执行者,其适合的选择至关重要。

首先,刮刀的尺寸(厚度、宽度、伸出长度)、刮刀的压力,刮刀的角度(操作角、计量角)、刮刀刃有无外伤等,都会对刮痕的产生有影响。

通过实践摸索,优选出适宜的刮刀尺寸、刮刀的压力(刮刀压力不能太低)、
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Application of R esemble Theory in Design of Medium Consistency Pulp Pump
Hu Qingxi Chen Zhonghao
(S outh China University of T echnology,G uangzhou,510640) Abstract:Accoding to the m odern machine design resemble theory and method and bases on the author practice experi2 ences,this paper discusses the application of resemble theory in design of MCP medium consistency pulp pum p.
K ey w ords:resemble theory;MCP medium consistency pulp pum p;design
(上接第81页)
刮刀的角度以及刀口无外伤的刮刀。

在涂布过程中刮刀长时间磨损,有时由于刀片所受压力不同造成局部磨损不均,特别当涂料中较大颗粒或杂质卡在刀刃处时,这种现象尤为严重,加强刮刀刃口的清洁和刮刀的定时更换是减少这类问题的有效手段。

背辊长期使用、接触涂料,会造成表面硬化损伤,导致刮痕,需要经常检测背辊硬度,如发现硬化,经及时研磨或更换新背辊。

由于涂料、涂布系统的开放性,不可避免产生下列现象:涂料混合、输送过程受到污染,在涂布过程中,由于环境(可能是局部环境)温度较高,涂料结干在涂布装置上进入系统,原纸带来的碎纸屑、毛绒、小纤维等杂质进入系统,均会在刮刀涂布过程中产生刮痕。

根据实际操作经验,解决上述问题最有效的办法就是加强筛选。

有时由于筛选设备堵塞严重或出现破损,都有造成产生刮痕的可能性。

因此,要确保筛选设备处于正常工作状态,并且要定时地清洁检查。

特别要清洁干净刮刀架、工作盘及接收盘处的干结料,对预防刮痕的产生极其重要。

尽管刮刀涂布技术应用于热敏传真记录纸的生产时产生刮痕纸病的原因是多方面的,比较复杂,而且诱发因素很多,有时可能是若干个因素共同起作用,因此,要想完全杜绝似乎是非常困难的。

但是,通过生产实践发现,在分析找到了刮痕产生的原因后,只要积极、认真、一丝不苟地执行上述解决措施,对生产的相关环节进行有效控制,优化涂料、原纸、设备,就能从根本上杜绝刮痕的出现。

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The Countermeasures to the Scratch in B lade Coating Process
Xiong Jie
(G uangdong G uanhao High2T ech C o.Ltd.,Zhanjiang,520022)
Abstract:The quality and the output of coated paper were affected by the scratch heavily,resulting in decrease of the ef2 ficiency of production line.The reas ons of the scratch were analysed.The countermeasures were put out.
K ey w ords:scratch;blade coating;coating adhesive
88《造纸科学与技术》2004年第23卷第6期。