软压光技术

・论文与综述・

软压光技术

张红杰,姚　芳

(天津科技大学,天津300222)

[摘　要]　随着对高级纸和纸板需求量的增大,对高级纸和纸板的整饰技术越来越受到人们的重视。其中,

软压光技术是近几年来发展迅速的新型技术。现仅就软压光技术的概念、优点和应用情况作简要的介绍。

[关键词]　软压光;整饰;软压光机

软压光(S oft Calendering )技术自上世纪80年代出现以来,已取得很大进展,得到越来越广泛的应用。最初这项技术仅应用于整饰要求较低和中等要求的纸种,或在软压光技术发明之前一般采用硬压光的纸种。如今的软压光机已经可以获得以前只能用超级压光机才能达到的压光效果。到目前为止,世界各地已安装了大约500台软压光机,以代替普通压光机来整饰各种纸和纸板(如新闻纸、书写印刷纸、钞票纸、牛皮卡纸、箱纸板和涂布纸等),最高车速可达2500m/min ,取得了良好的效果。

1　软压光技术的概念

如果压光技术被定义为纸幅的热能与机械能之间的转换,那么硬压区和软压区的压光机理没有本质上的区别。纸幅被压在两压辊之间,辊面由于压区的压力而被压在纸幅上。用硬辊压光机压光时,在压光机坚硬而无弹性的压辊间,纸幅被压成厚度一致的纸页。此时,纸幅中较厚的部分被压得比较实,纸幅局部区域的密度增大,造成纸页密度不一致,从而导致成纸出现花斑纹,严重时还会造成黑斑。

在使用软压光技术的情况下,纸幅采用软压光机的热硬辊和弹性辊所组成的压区进行压光整饰。纸幅通过压区时,纸页全幅密度均衡增加,由于辊面有弹性,这意味着与硬辊相比,软辊面将压区压力更均匀地分配给纸幅的较厚或较薄部位,所以即使是在水分很高的情况下也不会出现压光斑点的纸病。

软压光机最早用来取代机械压光,现已取代了对纸张要求适度压光的超级压光机,国外几乎所有大型纸板机均采用软压光机整饰。软压光机通常设在纸机上,也可用做机外处理。

软压光机主要是利用热辊较高的温度,当纸页通过压区时,能把足够的热量传递到纸面的一定深度,使纤维和填料达到玻璃软化点的温度,在一定压力下,因

收稿日期:2004-04-06

作者简介:张红杰(1976-),男,现在天津科技大学化工学院制浆造纸专业攻读博士研究生。研究方向:造纸新技术,造纸助剂的开发与应用。

热塑效应利用表面光滑的热辊来整饰纸面,提高纸面的平滑度和光泽度,达到和接近超级压光机的整饰效果,同时保持纸张的松厚度。

软压光机的构造是由一个可加热的铸铁辊和一个可控中高弹性辊组成压区,在加热时,因接触处弹性辊面变形而形成面接触,所以单位表面压力较低,纸张表面受到较温和的处理,使纸张整饰均匀,松厚度损失少。其接触面宽度可达5～10mm ,线压力约为机械压光的10倍,线压力为200～400kN/m ,即使线压力较高,其单位压力也仅20～40N/mm ,为机械压光的

25%～35%。铸铁辊内可通入蒸汽或油加热,随纸张

受压时的温度要求而定,前者最高温度可达120℃,后者可达200℃,从而使纸页中的纤维和填料达到玻璃化温度。弹性辊用合成材料覆面,其材质为制造商的专利,通常用特殊配方环氧树脂、尼龙、合成橡胶、聚酯尿烷等,也可采用天然橡胶。每台软压光机通常有一个或二个压区,每台纸机常用两台串联使用,以减少纸张两面差。如果仅需单面光泽,只设一台软压光机即可。

软辊压光过程有效地利用了油热或蒸汽热铸铁辊提供的高温和温度梯度,但大直径辊也有其缺点。要在软辊压光机压区内达到实际要求的压力,就需要很高的线压力,这意味着主辊必须有更大的直径。市场上有较高弹性模量的冷铸辊材料,但在高温操作时其热导性能差。大直径辊的制造技术使软辊压光机的投资较大,为了减少成本,要尽量使压区数目最少。对于大部分纸种两压区已经足够,但生产高光泽纸时至少需要四个压区。四压区有两种可能的结合方式,包括由四对双辊组形成的四个单独软辊压光压区和两组三辊压光装置。单独压区投资大,且线压力经常受到限制,但另一方面,单压区即使在高车速时也可保持所需的表面温度。三辊压光装置可在适当线压下达到高比压。高温下软辊压光是较好的生产工艺,可赋予纸张良好的结构并保持松厚性。但是高温压光也会引发一些问题,由于进入纸张内部的能量高,与在低生产速度下的超级压光机相比,纸张会失去更多的水分。

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22—　2004年　第4期 《黑　龙　江　造　纸》

2　软压光技术的优点

一般来说,压光的效果受到如下参数的影响:辊子温度、纸幅温度、压区压力、纸幅在压区中的停留时间、压区数量等。它们对压光的影响可以归纳为以下几点:1、由于压区温度、压区压力、停留时间的增加以及压区数量的增加,可得到较高的平滑度、密度及光泽度。2、采用高温压光可取得均匀的平滑度而压区压力可大大降低。3、对于未涂布纸,无论采用高温或低温压光,使纸幅具有一定的密度对于达到一定的平滑度要求都是很重要的。4、平滑度一定时,采用高温压光比低温压光的光泽度高。5、采用高温压光的纸,其印刷光泽度也比低温压光时的高。6、特别是对高定量纸及涂布纸,采用高温压光比低温压光的松厚度损失要小,但纸页的组成、涂料配方及测量系统对压光效果也起着重要作用。7、纸幅的水分含量高及在高温下压光时,纤维得到软化,易于压光处理。

软压光的整饰效果主要取决于各种压光特征和设备设计。而压光质量主要取决于压光前纸页的性能及其水分含量、原料的组成、浆料的选择及处理。如果是涂布纸种,则涂料配方、涂布量以及涂布方法也起着决定性的作用。

采用软压光技术时,压光后的纸张紧度均一,平滑度、光泽度较高,松厚度较好,消除了两面差,印刷适印性好,对于一般纸张,不需要机外超级压光。与超级压光机相比,超压靠辊面而使压力梯度自上而下增加,压光时的线压力难以改变,而软压光机的压力可任意调节;超级压光机对纸张厚度不易控制,而软压光机可分区控制;超级压光热辊温度为75～100℃,而软辊压光机为100～200℃每个压区温度又可调节,从而使平滑度有所改善;软压光机软辊每次磨损间隔时间可比纸箔辊长的多;在经济上,软压光机投资较省,占用厂房动力少,可节约50%,且可在纸机上压光,节省了超级压光机的三班人工费用,损纸率也可减少。

经过软压光的纸种不仅具有良好的外观,而且其印刷适性可以得到显著提高。在提高纸页的各种光学性能的同时,并不影响其对胶料、涂料、染料和油墨等的吸收性能。特别是涂布原纸,给定纸幅具有一定的组成和结构,纸幅经压光整饰后密度均衡增加,其各区域对涂料的吸收性基本相同,经涂布后不会影响涂布成纸的质量。另外,经软压光的纸幅由于其中较厚部

位没有被过多压光,所以纤维极其结合键在压区中没有受到损伤,纸页的强度没有损失。

现代化纸机的实际车速已超过1600m/min ,设计车速一般也在1800m/min 左右。机内涂布生产线车速也超过了1400m/min 。目前软辊压光的速度可达

1500m/min ,比目前超级压光机的最高车速(1150m/

min )要高,所以可在纸机车速条件下在线应用软辊压

光。软压光机是一种用途广,效率高,经济实惠的压光设备,其每个压区的线压力和温度调节范围大,压后纸页适印性好,无压光斑点。对于处理纸板及高定量纸种,采用高温压光,可使其具有很好的松厚度,此外,由于是机内软压光,纸页本身所具有的高温有利于提高压光效果,而且可降低能耗。

3　软压光技术的应用

目前,国际上供应软压光机的公司主要有德国

Kuster 公司、Voit h -Sulzer 公司、芬兰Valmet 公司、美

国Beloit 公司和英国Hunt Mosgop 公司,其构造大同小异,软辊表面硬度均在85～90°肖氏,但覆面材料及其配方有所差别,均设有温度连续监测装置及纵横向调整线压力装置和不同型式的可控中高辊,使纸幅纸页厚度均匀。

Voit h -Sulzer 公司的压区校正辊(Nip Correct Roll ),每米压区宽度设有20个可控中高调节器;Val 2met 公司的Sym -Z (S )辊有许多调节器集体控制;Kuster 公司则采用可控中高游动辊等。

瑞典Udderalla Mekaniska Verkatad (UMV )公司在软压光技术上有了新的进展,并取得了称为超级软

压光机(Super S oft Calender )的专利权。这种软压光机利用软带而不是利用软辊的软面组成压区,使压区长度从10mm 提高到40～60mm ,软带运行时受到冷却,减少了温度过高引起的不良效应。这种软压光机

利用了与“靴型压榨”相类似的“靴型变形”

(Slide Shoe Version )。这种新的软压光机在瑞典某研究所进行了

中试,结果表明,与现有软压光机相比,在纸张具有相同挺度的情况下,纸页的平滑度更高。

随着对高级纸和纸板需求量的增大,对高级纸和纸板的整饰技术越来越受到人们的重视。其中,软压光技术由于其自身诸多的优势,将会得到越来越快的完善与发展。

The T echnology of Soft C alendering

ZHANG H ong 2jie ,YAO F ang

(Tianji n U niversity of Science &Technology ,Tianji n 300222,Chi na )

Abstract :With more requirement of paper and paperboard of higher quality ,the finishing technology of paper and pa 2

perboard of higher quality has been paid more attention.In recent years ,the technology of soft calendering develops very fast.In this paper ,the concept ,advantage and application of the soft calendering are mainly discussed.K eyw ords :soft calendaring ;finishing ;soft calendering machine

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