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軟輥壓光機的工作原理及特點

發布時間:2016-05-03

軟輥壓光機作為造紙機和涂布機的機內或機外整飾設備,由于其性能優越、操作簡便、紙幅壓光斷頭少、壓光后成紙質量提高、設備運行作業率高,得到迅速的發展。
軟輥壓光機由可加熱調溫的冷硬鑄鐵輥和可控制中高外包覆彈性材料的軟輥組成。同普通紙機壓光機使用效果比較,其具有平滑度增加顯著、松厚度損失減少、紙張強度得以保持等特點。
軟輥壓光機的工作原理
軟輥壓區由一根可加熱調溫的冷硬鑄鐵輥和一根可控制中高、其輥殼外包覆彈性材料的軟輥組成。軟輥輥面在壓力作用下變形,使壓區形成面接觸,而使單位面積的壓強較低,紙幅表面受到溫和的處理,所以紙幅整飾均勻,松厚度損失少。按輥徑大小,軟輥面包覆材料的硬度以及施加壓力的不同,軟輥壓光壓區的寬度可達5~10mm,為紙機壓光(硬壓區)的5~8倍,其單位壓力一般為20~40N/mm2。即使軟壓光的線壓力較高,其單位壓力也不過是紙機壓光機的1/3~1/4。
由于壓區較寬,紙幅在壓區停留時間長,其增加的能耗變成為熱的形式傳給紙幅,軟化紙幅表面的纖維,使其容易壓光,增加平滑度。權衡壓力和溫度之間的效果,在上述壓區溫度較高時,壓區壓力相對可低些,這樣可減少松厚度的損失,從而得到滿意的紙面整飾。又由于軟壓光壓區的比壓力較低,纖維壓潰的現象大大減少,使紙張的強度得以保持。
紙張縱向和橫向的拉力強度好,這就意味著紙機和后續的印刷機運轉率會有提高。由于軟輥面材料的回彈性,使輥面可適應紙幅任何不好的勻度和定量的變化,因此可以比常規的硬壓區壓光機有更均勻的平滑度和均勻的緊度。紙幅較薄區和加熱輥接觸良好;同時對厚區而言,其厚度不會有大的減少,這樣在厚薄區都可增加其細微平滑度,因而整個紙幅都有非常均勻的細微平滑度,消除了色斑,印刷性能大大改善。
軟壓光的另一好處是在紙張壓黑和色斑問題基本消除的前提下,允許紙幅可在水分較高情況下運行,這不僅有利于紙幅的壓光整飾作用,同時使紙卷的水分可保持較高。紙幅的水分大,溫度高,使其纖維組分得到軟化以利于壓光。蒸汽噴濕對壓光工藝有著重大的影響。熱蒸汽使紙面塑化,也很容易壓光,得到好的平滑度。軟輥壓光還要考慮軟包覆材料的彈性系數。
高溫低壓有利于提高光澤度,紙幅的緊度增加不多,而粗糙度較小(意味著紙面比較細致);而低溫高壓,紙幅緊度提高,粗糙度較高(意味著紙面比較粗糙),光澤度提高少。
軟輥壓光機的結構
軟輥壓光機由軟輥、熱輥、刮刀、液壓系統、加熱系統、輥端吹風系統、張力輥、活動弧形輥、機架、電氣傳動和自控系統等組成。
壓光機最普通的排列是二組串聯雙壓區形式,每個壓區由一個軟輥和一個冷硬鑄鐵加熱輥組成。這兩個壓區的上、下輥分別由各自的傳動系統帶動,其線壓力和熱輥溫度均可分別控制、調節,以使紙幅的兩面差得到最大程度的糾正。兩個壓區可以相背地裝在同一機架上,中間開有操作維修通道。也可如兩臺壓光機一樣各裝在各自的機架上,中間有一通道。有的紙張只需單面壓光整飾,則只用一個壓區。需雙面壓光整飾的,要用二個壓區,且軟輥要分別裝在上輥或底輥的位置。二組三輥(二壓區)布置(稱2×2布置),中間輥為加熱的冷硬鑄鐵輥,上、下輥均為軟輥,這種型式多用于機外,用于兩面壓光整飾要求高的紙張。
軟輥
軟輥一般為可控中高輥,輥殼外包覆層厚度為12~15mm。4m以下凈紙寬的多用游動可控輥(swim-ming roll);4m以上的用分區可控中高輥(EConip roll)。如岳陽紙業集團1997年引進的3800/800軟輥壓光機,最大線壓為350kN/m,軟輥為游動輥;南紙股份有限公司1999年引進的5500/1800Valmet Opti-Soft軟輥壓光機,設計線壓為200kN/m,軟輥為分區可控中高輥。包覆層又分底層和可磨層,可磨層厚度一般為3~5mm,生產涂布紙時約3個月磨一次,生產印刷書寫紙時約半年磨一次,每次磨去0.12~0.2mm,磨到不能再磨的時候就需要重新包覆了。包覆層為人工合成彈性材料,目前由奧地利、法國、美國、日本等塑料廠供貨。按紙種和壓光要求不同,來選擇材料及硬度。
加熱輥
每個紙種需要特定的壓光溫度。若溫度始終保持一致,則整飾的結果越好。軟壓區內加熱輥的輥溫一般要超過紙機壓光機和超級壓光機的壓區輥溫。采用高溫、降線壓的特殊壓光方法,可以盡量保持紙幅的松厚度,并且還具有最佳的運行性能和印刷性能。
加熱輥是離心澆鑄的合金冷硬鑄鐵輥或者是高合金硬面輥,要求輥面組織細致,硬度高,傳熱均勻性好,受熱變形小。國外加熱輥的輥面硬度Vicres為544~460(肖氏62~69度)。國內中合金冷硬鑄鐵輥面硬度為肖氏70~74度。輥面粗糙度Ra為0.1~0.05μm。動平衡品質為2.6精度。
對輥軸端旋轉接頭,特別是在導熱油溫達180~220℃,車速快、轉速高時,能不泄漏安全的運行,是非常重要的。
加熱輥常見的有二種型式:
(1) 多孔加熱輥
在冷硬鑄鐵輥體內壁,沿軸向鉆有同心的若干小徑孔,每相鄰二孔或三孔組成一個熱介質的通路,又通過軸端蓋上的直孔或輥體內壁的斜孔,與加熱輥的中心孔相通,使熱介質與加熱輥端部的旋轉接頭的進、出口相連通,成為熱介質的加熱循環回路。這是國外最新型結構的熱輥。
(2) 內膽加熱輥
國外早期用的比較多,不論何種型式的加熱輥,都必須滿足:加熱輥面有最均勻的輥面橫向溫度分布,溫差不超過1~2℃;在車速較高時,有良好的動平衡性能。
刮刀
冷硬鑄鐵熱輥均裝有往復移動的刮刀。刮刀角度為30°,線壓力為0.175~0.30kN/m,采用電動或氣動擺動結構,擺動振次為15~20次/min,擺動行程為15~20mm。線壓力的1/3~1/2是由刮刀體自重產生,其余線壓力由氣缸加壓,并抬刀。刮刀片材料用厚度1.4~2.8mm的玻璃纖維或碳纖維的環氧樹脂層壓板。刮刀片材料用玻璃纖維或碳纖維環氧樹脂層壓板。
液壓系統
底輥上升和下降的時間為20s,頂輥與底輥的分離距離為12~100mm,在引紙狀態時分離距離為12~15mm。一根底輥兩側的兩個液壓缸要求精度很高的同步行程,為此兩液壓缸均裝有位移傳感器,通過PLC和液壓控制系統來達到。
在下列情況下底輥與頂輥要快速分離:
(1) 按緊急停機按鈕時;
(2) 輥子停止轉動時;
(3) 在壓光處或遠處斷紙時;
(4) 底輥上升,傳動側與操作側行程不一致時;
(5) 頂輥與底輥速度不同步,速差已超過3/1000 (在更高車速的軟輥壓光中,速差超過1~2/1000);
(6) 軟輥表面溫度超過所設定的最高值或表面沿橫幅溫差達到最大值,先將輥間線壓力降至最低值,若一定時間溫差仍未下降,則底輥快速分離;
(7) 氣、液壓系統發生故障;
(8) 吹冷風風機出現故障而達不到正常設定值。
加熱/冷卻系統
加熱的介質主要有:
(1) 導熱油:用于熱輥溫度在100~160℃時的加熱介質。
(2) 熱水:用于熱輥溫度在80~120℃時的加熱介質。
軟輥表面溫度控制系統
在軟輥的兩端及中間近輥面處,分別裝有紅外傳感器,用以監測軟輥輥面的溫度。當輥面溫差≥5℃時,軟輥兩端的吹風嘴打開吹冷風,直至溫差為0。當輥面溫差≥20℃時,則線壓降至8kN/m,若2min內溫度降不下來,底輥自動分離。當輥面溫差≥30℃時,底輥立即分離。
傳動裝置
熱輥和軟輥均由單獨的電機和電氣控制系統傳動;顒踊⌒屋仯ɑ⌒涡据伒乃谄矫媾c紙幅所在平面形成的夾角以32~35°時,舒展效果最好)和張力輥一般也由單獨的電機傳動?奢S向伸縮的萬向聯軸節能保證輥子在閉合和脫開過程保持穩定的運行速度。在壓區閉合前,要求兩根輥面的線速度差必須小于0.3%,否則液壓系統將拒絕閉合?煽刂懈咻伒妮佇,在運行時是固定不動的,在輥殼上固定有同步帶輪,由電機通過萬向聯軸節、同步帶輪和同步帶,使可控中高輥的輥殼旋轉。 
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