10第二章第五节干燥 涂布技术

2020/6/13
6
内部干燥
随着干燥过程的继续，蒸发区逐渐向涂层和 原纸内部转移。同时介质也连续不断地向蒸发区 移动，并穿透涂层和原纸向外扩散，最后脱离边 界层。与此同时，热量通过边界层向涂层和原纸 内部传递。整个过程一直进行到没有更多的游离 蒸汽从涂层和原纸内部上升到表面并蒸发到空气 中为止。当原纸和涂层中的水分降低到某一限度 时，水分的蒸发就变成了不连续的状态，而蒸发 作用只发生在局部区域。在这个过程中，因水分 的扩散是在内部进行的，故被称之为内部干燥。
2020/6/13
9
为了避免胶粘剂过度迁移和涂层的印刷斑点等
问题，在涂层达到70％固含量的凝胶点(gel point) 之前，干燥速率不要超过10kg/(m2·h)，此后，干 燥速率可以增加至50kg／(m2·h)以上。
涂布纸的干燥，以100℃为界分为低温干燥和 高温干燥。100℃以下的低温干燥对于提高涂层的 强度、增加干燥后纸的压光效果及提高干燥的均匀
8
在干燥过程，蒸汽由涂层内部向涂层表面转 移时，蒸汽的蒸发速度与蒸汽的排出速度应该保 持一致。如前者高于后者，则可能出现涂层的鼓 泡问题。如前者过低则可能出现成品烤焦等问题。 对颜料涂布纸来说，当涂料的粘度和固含量较低 时，一般其干燥速率不超过25kg/(m2·h)，而使 用高固含量的涂料涂布时，在某些情况下，其干 燥速率甚至可以超过50kg／(m2·h)，这些均需要 根据具体的工艺条件而决定。
干燥速率为：E＝Mz／(B×L) [kg水/(m2·h)] 其中：
B——纸幅的宽度，m L——干燥器的长度，m Mz——每小时干燥器排出的水分，kg／h
2020/6/13
11
Mz = MB＋Mc－MR
其中：MB——每小时通过干燥器的原纸中的水分，kg／h MR——成品涂布纸中保留的水分，kg／h Mc——每小时通过干燥器的涂料含有的水分，kg／h
2020/6/13
13
四、干燥方法
颜料涂布纸的干燥对象是涂料。涂料涂到 原纸的表面进入干燥器后，随着传热和传质的进 行，水分蒸发，涂料失去流动性而凝固。在涂层 凝固之前，涂布面是不能与烘缸面接触或使用导 纸辊支撑运行的，只能使用对流或辐射干燥的方 法。按照干燥器使用的干燥能源的性质，我们将 涂布纸的干燥设备分为三大类：红外干燥器、烘 缸干燥器和热风干燥器，每一大类又可以根据不 同的设备特征分为若干小类，下面简单介绍如下。
每小时通过干燥器的原纸中的水分MB可以使用下式计算： MB ＝B×v ×60× Wb ×C
其中：
C ——原纸的水分，％
Wb——原纸的定量，kg／m2
每小时通过干燥器的成品涂布纸中保留的水分MR以下式计算： MR = B×v ×60 × Wp × Cp
其中：
Cp ——成品涂布纸的水分，％ Wp——成品涂布纸的定量，kg／m2
涂布时，涂料与原纸一接触，涂料中的水 分即开始从涂料向原纸中迁移。从涂布到计量整 饰期间，如果涂料中水分的迁移速度太快，则可 能导致涂料的流变性急剧变坏，从而产生涂布的 质量问题。对刮刀涂布来说，则会出现刮痕。
2020/6/13
3
为此需要在涂料中加入适量的保水剂。当干 燥速度较快时，水和胶粘剂的迁移还将带来涂层 的表面强度、光学性能和油墨吸收性等问题。提 高涂料的固含量及控制干燥速率有助于减少胶粘 剂的迁移。
2020/6/13
7
三、干燥速率及确定
干燥速率是指每平方米干燥面积每小时蒸发的 水量，以“kg/(m2·h)”来表示。影响干燥速率的 因素很多，如原纸的施胶度、平滑度和吸收性， 涂料的固含量、保水性，涂层厚度和干燥温度等。 必须根据不同的生产条件和产品要求来合理地确 定干燥速率。
2020/6/13
2020/6/13
4
二、干燥的基本原理
通常，涂料中含有35 ％～60 ％的水分，涂布 时原纸中含有7 ％左右的水分，干燥后，涂布纸 中含有约3 ％～5 ％的水分。多余的水分必须通 过干燥除去。从传质和传热的角度，涂布纸的干 燥与抄纸机纸页的干燥道理相同，但过程更加复 杂。因为涂布纸的干燥，既要脱除涂层的水分， 还要增进涂层的强度。
每小时通过干燥器的涂料含有的水分Mc可以使用下式计算 Mc＝（R×Wc ／G） × (1－G)
其中： Wc——单位涂布纸上的干涂料量，kg涂料／kg涂布纸 G —Βιβλιοθήκη Baidu 涂料固含量，％ R —— 每小时通过干燥器的涂布纸的总质量，kg／h
2020/6/13
12
R = B×v×60× Wp
其中： v ——涂布车速，m／min Wp——涂布纸的定量，kg／m2
性等有利。但干燥速率过低将导致干燥时间延长和 干燥设备庞大。100℃以上的高温干燥的优点是干 燥速率快，干燥时间短，设备占地面积小，可减少
厂房基建费用和设备投资费用等，其缺点是涂层强
度较弱、易于造成干燥不均匀而使纸产生卷曲和打 摺的现象，从而影响涂布纸的质量。
2020/6/13
10
在生产实践中可先确定一个合适的干燥速率， 然后据此计算并确定干燥器的长度。也可以先确 定一个适度的干燥器长度，然后据此计算干燥速 率，或已知干燥器长度和干燥速率，计算干燥能 力。
涂布纸干燥时，在涂层和原纸中同时发生 能量的传递和质量的转移。水分脱除时，涂层的 结构由于介质的损失而产生变化。
2020/6/13
5
表面干燥
干燥开始时，外界的热量传入涂层和原纸， 导致温度升高，当涂料中的水蒸气分压高于周 围空气中的水蒸气的分压时，水分开始蒸发。 最初蒸发主要发生在涂层的表面。因涂层表面 上的毛细管压差和蒸汽压差的作用，介质从涂 层和纸幅的内部向涂层表面迁移，最后被蒸发 掉。这称之为表面干燥。
第五节 颜料涂布纸的干燥
2020/6/13
1
一、涂布纸的干燥与产品质量 二、干燥的基本原理 三、干燥速率及确定 四、干燥方法
2020/6/13
2
一、涂布纸的干燥与产品质量
颜料涂布纸的干燥是将涂层中的水分脱除。 并且干燥工艺在很大程度上决定着涂层和涂布纸 的质量。干燥时，涂料中胶粘剂的迁移及在涂层 中的分布等直接影响着涂布纸的光学性能、表面 强度和印刷适性。因此可以说，干燥也是涂布过 程中的重要工序。