帘式淋涂技术及其在印刷纸中的应用照相纸领域持有帘式淋涂的基本专利遥 帘式淋涂技术在该领域的应用已约有 50 年之久遥 随着这些基本专利持有权的过期袁 帘式淋涂从特种纸领域向主流造纸领域转移袁 已经成为全世界大量研发工作的重心遥在欧洲袁 美卓和福伊特正在开展帘式淋涂技术在印刷纸领域的应用袁 特别是在低定量涂布生产线上的应用遥西密歇根州大学是北美主要的涂布研究中心遥在那里袁研究重心是防护涂布袁尤其针对食品包装领域遥 例如袁如果比萨饼盒和汉堡包装纸具有既薄又无针孔的防护涂层袁 那么这些包装就可以转化为经济效益遥帘式淋涂的吸引力取决于与之俱来的巨大经济效益尧良好的品质以及那些源自非接触型工艺的过程优势袁如院渊1冤 上涂量低袁而覆盖率高且均一袁即使基纸粗糙也可以达到这样的效果曰渊2冤 纸张通过涂布袁 头一次就可以上涂多达 10 层的薄且均匀的涂层遥 同时袁在照相纸领域中袁多层帘式涂布已经发展到了高度完善的境界要要要照相纸领域通常要在基纸上上涂多达 10 层的多功能薄涂层袁 用以获得特定的化学反应和特殊性能遥 在 19 世纪 80 年代袁这种技术被用于特种纸抄造中遥 现在袁这种技术被应用于 1 600 m/min 的运行车速下生产高质无碳热敏喷墨纸的工业标准遥未来 10 年中袁将出现新一代高工程化纸和纸板产品遥 正是帘式淋涂的这种多涂层能力袁使它处于未来 10 年中研发工作的前沿遥这些发展的中心是新的涂布结构遥 新的涂布结构与纳米芯片以及功能化学品一起袁 将赋予纸张智能尧互动性袁并强化防护性能遥1帘式淋涂是一种预计量涂布工艺帘式淋涂是一种预计量涂布工艺袁 进入涂布头的涂料量与上涂量相等遥 该涂布头实际上是一种槽模装置或者滑动模装置遥 槽模可以同时涂布3 层曰滑动模可以随意扩展袁一次即可涂布 10 层以上遥多涂层结构使用的不同涂料液从各自计量狭槽流出袁垂直落在纸基上袁层层相叠袁并通过这种方式袁在涂层和纸幅接触之前就已经形成遥 当均一的液体涂料幕帘落在移动的纸幅上后袁涂料和纸幅合二为一袁得到光滑的仿形涂层袁获得与层压纸页相关的效能遥 这最终确保无论上涂量多少袁覆盖率均为 100%遥这种工艺可以带来下述多种好处遥渊1冤 由于帘式涂布头可以提供真正的仿形涂层袁所以纸幅上没有针孔袁也就是说纸基上没有那些没有得以涂布的点或者覆盖不足的地方袁不会影响防护性能袁因而不会导致食品包装材料失去防护功能遥渊2冤 涂布头和纸基之间没有机械接触袁而刮刀涂布尧棒式涂布和膜式涂布等压力型涂布则有机械接触遥 涂料幕帘和纸基的接触区没有刚性设备袁意味着涂布过程没有阻力袁 进而导致纸幅上没有刮痕和条纹遥 另外袁帘式淋涂避免了膜式涂布涂膜开裂产生针孔的现象遥对于刮刀涂布和其他表面涂布工艺袁 在获得有效的防护涂层之前袁必须填满纸面的所有凹陷部分袁这使得针孔的产生不可避免遥 在填满凹陷部分的过程中袁会导致纸面凸出部分没有被覆盖袁即产生针孔遥另外袁如同可以提供表面仿形涂布的混合棒式涂布头一样袁刮刀涂布头在流体静压力下运行遥结果袁涂料渗透到纸基中袁 产生没有被覆盖的区域或者针孔遥至于膜式涂布袁尽管它可以进行仿形涂布袁涂料膜易于分裂的特性提升了针孔产生的机率遥低上涂量纸对针孔问题极其敏感遥这种敏感性导致了两段涂布工艺的产生袁即将所需的上涂量分成 2次施涂要要要不同涂层中的 2 个针孔重叠的可能性非常小遥 帘式涂布头可以保证低上涂量下覆盖完全遥 与之相比袁两段涂布工艺成本不合算遥渊3冤 非接触帘式淋涂工艺对纸幅没有施加机械作用遥 这样袁断纸现象就会减少袁运行性能改善袁断纸第 21 卷第 2 期 2009 年 4 月造 纸 化 学 品 PAPER CHEMICALSVol. 21No. 2 Apr. 2009时间和停机时间就会最小化遥渊4冤 帘式涂布头的灵活性增大袁可以使用强度较低的纸基曰单个涂布头可以施涂的涂料量和所要求的涂料黏度范围都变宽遥 事实上袁通过调节涂布头的涂料流速和移动纸幅的速度就可以控制涂层厚度遥渊5冤 帘式淋涂预先精确计量所需的上涂量袁因而不会产生多余的流体袁可是对于辊式涂布工艺尧刮刀涂布工艺尧棒式涂布工艺以及气刀涂布工艺来说袁还是会产生多余的流体遥 上涂量的预先精确计量免去了无数的运行问题袁比如说多余流体的回用袁蒸发溶剂的补充以及泡沫和涂料垢的形成遥渊6冤 纸幅只要通过涂布头一次尧多涂层帘式涂布头就可以完成预涂尧涂布以及顶涂袁这将带来显著的成本效益和质量效益遥 正是这种可能性驱使美卓和福伊特在低定量涂布纸领域投入精力进行研究遥2帘式淋涂技术在印刷纸种中的应用J覿rvenp覿 的美卓技术中心在生产规模的中试纸机上中试袁车速高达 1 500 m/min遥 结果表明袁采 用 高 速 帘 式 淋 涂 工 艺 生 产 低 定 量 涂 布 纸渊LWC冤袁可以在低上涂量的情况下获得上好的覆盖性能袁其涂料覆盖率比计量施胶压榨涂布的覆盖率高出 40%遥涂料固含量低袁可以避免气泡产生遥 即使当涂料固含量低至 54%袁 涂料量始终低至 56 g/m2时袁仍可获得高达 85%的涂料覆盖率遥要想获得上述结果袁必须除掉沿着移动纸幅窜动的气流遥 这气流会破坏幕帘袁导致涂料膜裂开遥另外袁高速运行要求涂料的空气空隙容积低袁要求对涂料黏度进行控制遥 后者属于乳液聚合物制造商研究的领域遥美卓研发团队发现袁从涂料中去除气泡是最具挑战性的问题遥 气泡可以在槽模出口处破坏液体幕帘袁从而导致涂层缺陷遥 大气泡导致的大空隙容易控制袁但是避免以十分之一毫米计量的微小空隙就难得多遥Heidenheim 的福伊特造纸技术中心也在研发LWC 纸种的帘式淋涂遥 其中试涂布头可以在车速2 500 m/min尧纸幅 8 m 下运行遥 在该涂布头上进行的中试表明袁帘式淋涂原理对 LWC 纸种尧白外层挂面纸以及不含机木浆的纸种有利遥该项目还包括配套涂料的研发遥 负责这方面工作的福伊特合作伙伴为巴斯夫和欧米亚遥 研发的重点为幕帘的低表面张力尧 形成尧 稳定性以及弹性遥要想在高速且上涂量低的情况下获得足够的覆盖率袁弹性是一种重要的性能遥当车速为 1 000 m/min或者更高的情况下袁 在涂料和纸业接触的区域袁涂料随着纸基延展袁 如果幕帘不具有必需的延展性能袁就会产生大的跳痕缺陷遥 可见袁涂料的流变学性能发挥着重要的作用遥 该团队已经开发出一种流变剂袁可以改善涂料在高速和低上涂量情况下的运行性能遥福伊特在技术转化方面有成功的经验遥它已经在与东京的福伊特 IHI 合作项目中袁研发出第 1 个用于无碳纸种的帘式涂布头遥直接喷注渊DF冤帘式涂布头的第 1 个商业化装置安装在日本的一家纸厂袁该装置用于无碳复写纸的背涂遥从那个时候开始袁应用领域就扩展到喷墨纸尧无碳复写纸的正面涂布以及热敏纸遥 现在袁 福伊特的 DF设备的运行车速达到 1 600 m/min遥2001 年 12 月袁 第 1 个帘式涂布头在 AugustKoehler 的 Kehl 纸厂投入使用袁 用于车速为 1 500m/min 的新纸机上袁生产热敏纸遥就是在这个 DF 涂布头上袁福伊特采用定量为 58 g/m2不含机木浆的纸基袁进行了帘式淋涂试车袁试车车速为 1 200 m/min遥试验中袁用单个帘式淋涂头生产了单面涂布纸袁将其与刮刀/刮刀涂布头以及膜式压榨/刮刀涂布头生产的双面涂布纸进行了比较袁并对它们的覆盖率尧平滑度和其在单页进纸的胶印机上的印刷性能进行了分析遥此次试车表明袁帘式涂布头可以显著改善覆盖率袁且光泽度尧松厚度以及粗糙度都可以满足该纸种的典型工业标准遥渊李海明编译冤帘式淋涂技术及其在印刷纸中的应用第 2 期39窑窑