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本文作者：吳霞明作者單位：民豐特種紙股份有限公司

氣刀涂布機(jī)的基本原理是給原紙涂上過量的涂料，然后讓氣刀將過剩的涂料吹去，氣刀主要用于平整涂層。氣刀涂布靠風(fēng)機(jī)的風(fēng)力來控制涂布量，要求涂料的固含量低，易于吹落，因此能耗較高；紙張烘干時(shí)要求的溫度高而時(shí)間長，導(dǎo)致耗煤量大。由于它是一種隨形涂布機(jī)，涂層只附著于原紙的表面，而對紙的平整度無改善作用。如果上料時(shí)，涂料過剩的話，則會使涂層產(chǎn)生嚴(yán)重的花紋痕跡；同時(shí)，它的結(jié)構(gòu)不緊湊，氣刀容易受到干涂料的堵塞，以致引起涂層的痕跡，即紙面產(chǎn)生風(fēng)刀印，影響紙張的表面涂料的均勻性和平整性。我廠的涂布機(jī)也是傳統(tǒng)老式的氣刀涂布，雖產(chǎn)于20世紀(jì)90年代，但是合資方印尼自行設(shè)計(jì)組裝引進(jìn)的一臺機(jī)器。安裝運(yùn)行后，機(jī)器結(jié)構(gòu)不合理、能耗高、噪音大等缺陷日益突出，如一般的氣刀涂布機(jī)有一套排氣和回收系統(tǒng)（分離槽）和涂料循環(huán)系統(tǒng)，設(shè)有擋板的料氣分離槽，將大量的空氣從回流的涂料中分逸出來，而且它的氣壓是可調(diào)的。而現(xiàn)有的設(shè)備沒有料氣分離系統(tǒng)，生產(chǎn)過程中吹落的涂料形成大量霧狀物四處噴濺，還會在料槽內(nèi)產(chǎn)生大量的機(jī)械泡沫，既影響生產(chǎn)又造成涂料的流失，對環(huán)境的污染也很大，容易吸入體內(nèi)對人體健康不利。另外由于它的風(fēng)壓是不可調(diào)的，對控制涂布量極為不利，直接影響到產(chǎn)品質(zhì)量。多年來，曾多次試圖對其進(jìn)行技術(shù)改造，以提高和改善其性能。但由于該設(shè)備是整機(jī)進(jìn)口、機(jī)電一體，一旦改造，就涉及到整個(gè)電腦控制系統(tǒng)重新設(shè)計(jì)，稍有不慎會造成整機(jī)癱瘓。借被列為市科技計(jì)劃項(xiàng)目的契機(jī)，我們決定把涂布頭的技術(shù)改造作為重點(diǎn)，進(jìn)行氣刀改刮刀的嘗試，經(jīng)過不斷的努力，終于取得了明顯成效。

1技術(shù)改造中的主要內(nèi)容和技術(shù)關(guān)鍵

在涂布機(jī)氣刀改造為刮刀過程中，主要解決以下5個(gè)技術(shù)難點(diǎn)：

1.1涂布刮刀上料系統(tǒng)的改造

由上料輥和涂料盤組成刮刀涂布的原理較為簡單，就是通過上料輥將過量的涂料涂覆在紙幅上，然后用刮刀將多余的涂料刮去，避免漏涂和噴濺，保證上料的均勻性、一致性，為紙幅的表面帶來均勻的涂布效果，多余的涂料返回涂料收集盤循環(huán)使用。但是如果涂料過多，則形成浪費(fèi)；有些涂料顆粒較大，也會影響涂布的均勻性。因此整個(gè)上料系統(tǒng)的合理設(shè)計(jì)是日后正常使用的關(guān)鍵之一，所以首先確定上料系統(tǒng)的改造方案。通過現(xiàn)場觀察研究，在涂料進(jìn)刮刀前的部位自行設(shè)計(jì)安裝了一根飾面輥，以對進(jìn)刮刀前的涂料進(jìn)行修飾，同時(shí)增加了對回料收集后雙道過篩系統(tǒng)，有效地避免了大顆粒涂料，使得涂布更加均勻。

1.2刮刀形狀要求的確定

刮刀的幾何形狀是非常重要的。刮刀磨損程度對于涂布質(zhì)量的控制是非常重要的，這就需要確定刮刀的刃口角度、刮刀的厚度和寬度及刮刀的硬度。而各廠家生產(chǎn)的品種不一、涂料的性質(zhì)不一和上料的多少不一，對刮刀的選擇有很多不確定性。另外由于機(jī)器幅寬為1880mm，國內(nèi)同一檔次的設(shè)備都為窄幅門機(jī)器，即幅寬在1000mm左右，這給刮刀選擇增加了很大的難度。而國產(chǎn)的1880mm寬的刮刀在使用過程容易變形，產(chǎn)生撓度；且它的剛性不夠，如涂料中混入小顆粒，極易使刀口產(chǎn)生小裂口而造成涂布不均勻。通過反復(fù)實(shí)驗(yàn)，最終確定了刀片的技術(shù)參數(shù)，分兩步走，刀片選擇了進(jìn)口的，而相應(yīng)配套的部件自行設(shè)計(jì)，國內(nèi)采購，使得成本大大降低，通過實(shí)際操作、反復(fù)調(diào)整，運(yùn)行效果良好。

1.3背輥的選型

關(guān)鍵是確定輥筒的直徑和硬度。它是隨工藝條件的要求而變化的，硬度要適當(dāng)，輥面直徑大小要合理；包覆材料的受壓伸縮率要一致，同時(shí)光潔度要精細(xì)等，還要求在刮刀的恒定壓力下，背輥與刮刀接觸部位略有變形。而涂布頭空間十分有限，這對輥?zhàn)又睆酱笮〉倪x擇帶來了限制，同時(shí)也限制了輥面硬度的選擇。大量實(shí)際經(jīng)驗(yàn)的積累和反復(fù)多次實(shí)地試運(yùn)行，為最終選擇合適的背輥創(chuàng)造了條件。

1.4涂料循環(huán)系統(tǒng)的改造

在實(shí)踐中發(fā)現(xiàn)，改成刮刀后雖然機(jī)械泡沫減少很多，但由于固含量由3%提高到了7.0%，從而使涂料黏度大大提高，一旦產(chǎn)生泡沫就很難消除，尤其是像聚乙烯醇那樣的高黏度涂料。所以還必須對原來的送料系統(tǒng)進(jìn)行改造。采取增加高位桶及高位桶溢流的方式，盡可能避免機(jī)械泡沫的產(chǎn)生；同時(shí)將料槽進(jìn)行分層處理，使得刮刀下來的余料和料槽中新鮮涂料進(jìn)行分離以徹底消除泡沫，余料重新回收消泡以后再使用。另外，對整個(gè)輸送管道進(jìn)行系統(tǒng)的改造，如將原有的齒輪泵改用往復(fù)泵，既增強(qiáng)了泵的揚(yáng)程又減少泡沫的產(chǎn)生等，另外增加一個(gè)加熱保溫裝置，以確保冬天生產(chǎn)時(shí)涂料溫度的恒定，有利于泡沫的消除，實(shí)際效果比較理想。

1.5電氣技術(shù)參數(shù)設(shè)置

整個(gè)電氣自動化控制系統(tǒng)參數(shù)的重新設(shè)置和調(diào)整，是確保機(jī)器正常運(yùn)行的關(guān)鍵。它涉及到整個(gè)電腦控制系統(tǒng)重新設(shè)計(jì)，稍有不慎會造成整機(jī)癱瘓。經(jīng)過反復(fù)試驗(yàn)論證克服了沒有電氣圖紙的困難，完成對上料輥系統(tǒng)的改造。由于涉及多個(gè)品種的生產(chǎn)，必須給上料輥單獨(dú)設(shè)置變頻電機(jī)，根據(jù)紙種調(diào)整上料輥轉(zhuǎn)速，以取得更好的上料效果。通過對原有的車速、上料輥轉(zhuǎn)速的測算，選取了適宜的齒輪箱和配套電機(jī)，改裝了上料系統(tǒng)，取得了良好的效果。同時(shí)對原有的齒輪、同步帶也完成了改造，使之相互配套。由于上料系統(tǒng)改裝，使得張力系統(tǒng)也必須做出相應(yīng)的調(diào)整。張力的細(xì)小變化都將給紙張質(zhì)量帶來很大的影響，因此它的調(diào)整必須耐心，只能逐步試驗(yàn)，通過反復(fù)的調(diào)試，以獲得最佳值。最終通過在張力輥上增加輔助外掛物的方法，取得了成功，完成了對張力系統(tǒng)的調(diào)整。

2實(shí)施步驟

(1）自行研究、設(shè)計(jì)出初步草案。(2）尋找合格的生產(chǎn)設(shè)備廠商，按公司提供的草案進(jìn)行可行性分析，對設(shè)計(jì)圖紙進(jìn)行改進(jìn)。(3）聘請國內(nèi)同行專家，對方案再次進(jìn)行修改認(rèn)證，以確認(rèn)其實(shí)施中的可操作性，去相關(guān)廠家進(jìn)行現(xiàn)場參觀考察。(4）確定設(shè)計(jì)方案，進(jìn)行相關(guān)設(shè)備的采購、委托制作和加工。會同設(shè)備制造廠商進(jìn)行刮刀、背輥的安裝、調(diào)試；張力自動控制系統(tǒng)的安裝；料槽（回料系統(tǒng)）的制作和安裝；進(jìn)行涂料循環(huán)系統(tǒng)的改造和管道安裝；電氣自動控制系統(tǒng)等技術(shù)參數(shù)的重新設(shè)置和調(diào)試。(5）設(shè)備改造完成后進(jìn)行整機(jī)空運(yùn)轉(zhuǎn)，不斷進(jìn)行調(diào)試直至試運(yùn)行正常，建立工藝技術(shù)操作規(guī)程和技術(shù)文件，按標(biāo)準(zhǔn)化作業(yè)。(6）操作培訓(xùn)。由于涂布機(jī)刮刀的操作方法和氣刀是完全不同的，所以必須對員工進(jìn)行理論和操作技能培訓(xùn)，提高員工對新設(shè)備性能的認(rèn)識，掌握操作技能，才能保證改造徹底成功，進(jìn)行實(shí)物試車直至正常生產(chǎn)。

3生產(chǎn)技術(shù)工藝參數(shù)

3.1生產(chǎn)工藝流程（圖1）

3.2工藝參數(shù)的確定

以生產(chǎn)離型原紙為例，改造前后的工藝參數(shù)如表1。

3.3改造前后烘干加熱流程對比

改造前、后的烘干加熱流程及參數(shù)見圖2、圖3。

4實(shí)施運(yùn)行效果

通過涂布機(jī)刮刀改造節(jié)能新技術(shù)的開發(fā)應(yīng)用，解決了投產(chǎn)以來設(shè)備能耗高、生產(chǎn)效率低、噪音大、粉塵污染環(huán)境和影響職工身心等困擾企業(yè)發(fā)展的問題，大大提高了機(jī)器運(yùn)行效率，經(jīng)濟(jì)效益和社會效益顯著。主要有：

(1）節(jié)約了水、電、煤等各項(xiàng)能源消耗，提高了機(jī)器運(yùn)行效率。車速：由于涂料的固含量從原來3%提高至7%，使車速從原來的120m/min提高到150m/min，提高機(jī)器運(yùn)行效率25%；電耗：原有30kW的風(fēng)機(jī)停用，以及65kW鍋爐的引風(fēng)機(jī)、鼓風(fēng)機(jī)實(shí)際工作時(shí)間從原來的18h/d縮短到8h/d，電耗可大大降低；煤耗：65kW鍋爐的引風(fēng)機(jī)、鼓風(fēng)機(jī)實(shí)際工作時(shí)間從原來的18h/d縮短到8h/d，也使得煤耗大大降低；水耗：鍋爐用水降低了三分之二。另外，由于改用刮刀后，涂料的機(jī)械泡沫基本消失，機(jī)器洗車次數(shù)減少，減少了涂布機(jī)洗車用水。

(2）生產(chǎn)環(huán)境大幅度改善和涂料的節(jié)約。用氣刀生產(chǎn)各種涂布紙，如果是生產(chǎn)無碳復(fù)寫紙，除了涂料飛濺造成浪費(fèi)外，更麻煩的是生產(chǎn)現(xiàn)場到處是粉塵，影響員工的身心健康和車間環(huán)境的清潔；在生產(chǎn)乳化型食品級硅油紙時(shí)，如用氣刀生產(chǎn)，使涂料在風(fēng)壓的作用下提前固化析出，造成大量的涂料浪費(fèi)，同時(shí)空氣中彌漫著大量細(xì)小的硅油顆粒，雖然涂料無毒無害，但人長時(shí)間吸入，明顯感到喉部不舒服，同時(shí)連續(xù)生產(chǎn)時(shí)間長的話，涂料固化速度加快，只能停機(jī)洗車，浪費(fèi)很大，限制了該產(chǎn)品的開發(fā)試制；如果生產(chǎn)離型原紙，大量的風(fēng)流吹出，使得涂料聚乙烯醇容易結(jié)皮和產(chǎn)生大量的泡沫，尤其是冬天，結(jié)皮現(xiàn)象更嚴(yán)重，除了聚乙烯醇浪費(fèi)外，生產(chǎn)上容易產(chǎn)生黏料、黏邊、破洞等質(zhì)量問題。實(shí)施改造，改用刮刀后，很快解決硅油在生產(chǎn)過程中的固化問題、聚乙烯醇的泡沫和結(jié)皮等問題，成品率提高，經(jīng)濟(jì)效益明顯。

(3）改善了紙張外觀性能，提高了紙面的平滑度、光澤度等技術(shù)指標(biāo)，提升了產(chǎn)品檔次，實(shí)現(xiàn)了產(chǎn)品升級換代。總之，涂布機(jī)刮刀改造節(jié)能新技術(shù)的開發(fā)應(yīng)用項(xiàng)目是成功的，具有較好的使用價(jià)值和一定的獨(dú)創(chuàng)性，取得了較好的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益。