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 提摘要：介紹了軟輥壓光技術(shù)的工作原理，軟輥壓光機(jī)的特點(diǎn)、結(jié)構(gòu)和研制樣機(jī)的主要技術(shù)參數(shù)。軟輥壓光機(jī)由可加熱調(diào)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(jī)壓光機(jī)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(qiáng)度得以保持等特點(diǎn)。關(guān)鍵詞：軟輥；壓光；后整飾；結(jié)構(gòu)；研制；開發(fā)鐘炎生，高級工程師，曾任中國輕工總會(huì)杭州機(jī)械設(shè)計(jì)研究所設(shè)計(jì)室副主任，1992年獲國務(wù)院政府特殊津貼?！〉谝卉涊亯汗鈾C(jī)作為造紙機(jī)和涂布機(jī)的機(jī)內(nèi)或機(jī)外整飾設(shè)備,由于其性能優(yōu)越、操作簡便、紙幅壓光斷頭少、壓光后成紙質(zhì)量提高、設(shè)備運(yùn)行作業(yè)率高，得到迅速的發(fā)展。世界上當(dāng)前可以提供軟輥壓光機(jī)的廠家有Voith Sulzer-Hunt & Moscrop,Valmet,Küsters和Allimand等。我院和江陰市國光軋光機(jī)纖維輥公司通力合作，正在開發(fā)和研制軟輥壓光機(jī)?！?實(shí)軟輥壓光機(jī)的工作原理軟輥壓區(qū)由一根可加熱調(diào)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(qū)形成面接觸，而使單位面積的壓強(qiáng)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(qū)的寬度可達(dá)5～10mm，為紙機(jī)壓光(硬壓區(qū))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(jī)壓光機(jī)的1/3～1/4。軟輥由于壓區(qū)較寬，紙幅在壓區(qū)停留時(shí)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(quán)衡壓力和溫度之間的效果，在上述壓區(qū)溫度較高時(shí)，壓區(qū)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(qū)的比壓力較低，纖維壓潰的現(xiàn)象大大減少，使紙張的強(qiáng)度得以保持。紙張縱向和橫向的拉力強(qiáng)度好，這就意味著紙機(jī)和后續(xù)的印刷機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)率會(huì)有提高。軟輥由于軟輥面材料的回彈性，使輥面可適應(yīng)紙幅任何不好的勻度和定量的變化，因此可以比常規(guī)的硬壓區(qū)壓光機(jī)有更均勻的平滑度和均勻的緊度。紙幅較薄區(qū)和加熱輥接觸良好;同時(shí)對厚區(qū)而言，其厚度不會(huì)有大的減少，這樣在厚薄區(qū)都可增加其細(xì)微平滑度，因而整個(gè)紙幅都有非常均勻的細(xì)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(yùn)行，這不僅有利于紙幅的壓光整飾作用，同時(shí)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。軟輥軟輥壓光還要考慮軟包覆材料的彈性系數(shù)。軟輥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(xì)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。表1所示為硬、軟壓區(qū)對紙張壓光的影響。表1 硬、軟壓區(qū)對紙張壓光的影響紙張物理性能硬壓區(qū)壓光軟壓區(qū)壓光平滑度光澤度印刷光澤度紙的緊度/Bulk花斑油墨緊度不透明度亮度掉毛抗張強(qiáng)度/撕裂度特性印刷車間運(yùn)行性能適印性兩面性允許水分含量黑道的產(chǎn)生率比壓力較低較低水平較低差的均勻性存在差的均勻性相同相同較重較低很差合格不可能影響低高較高較高較高水平較高良好的均勻性基本消除良好的均勻性相同相同較輕較高很好很好可以影響高非常低較低　2實(shí)軟輥壓光機(jī)的結(jié)構(gòu)軟輥軟輥壓光機(jī)由軟輥、熱輥、刮刀、液壓系統(tǒng)、加熱系統(tǒng)、輥端吹風(fēng)系統(tǒng)、張力輥、活動(dòng)弧形輥、機(jī)架、電氣傳動(dòng)和自控系統(tǒng)等組成。軟輥壓光機(jī)最普通的排列是二組串聯(lián)雙壓區(qū)形式，每個(gè)壓區(qū)由一個(gè)軟輥和一個(gè)冷硬鑄鐵加熱輥組成。這兩個(gè)壓區(qū)的上、下輥分別由各自的傳動(dòng)系統(tǒng)帶動(dòng)，其線壓力和熱輥溫度均可分別控制、調(diào)節(jié)，以使紙幅的兩面差得到最大程度的糾正。兩個(gè)壓區(qū)可以相背地裝在同一機(jī)架上，中間開有操作維修通道。也可如兩臺壓光機(jī)一樣各裝在各自的機(jī)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(gè)壓區(qū)。需雙面壓光整飾的，要用二個(gè)壓區(qū)，且軟輥要分別裝在上輥或底輥的位置。二組三輥(二壓區(qū))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(jī)外，用于兩面壓光整飾要求高的紙張。2.1軟軟輥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(dòng)可控輥(swim-ming roll)；4m以上的用分區(qū)可控中高輥(EConip roll)。如岳陽紙業(yè)集團(tuán)1997年引進(jìn)的3800/800軟輥壓光機(jī)，最大線壓為350kN/m，軟輥為游動(dòng)輥；南紙股份有限公司1999年引進(jìn)的5500/1800Valmet Opti-Soft軟輥壓光機(jī)，設(shè)計(jì)線壓為200kN/m，軟輥為分區(qū)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(chǎn)涂布紙時(shí)約3個(gè)月磨一次，生產(chǎn)印刷書寫紙時(shí)約半年磨一次，每次磨去0.12～0.2mm，磨到不能再磨的時(shí)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。如Valmet用Dura，可承受350kN/m線壓及280℃溫度。原Beloit用90頂尖級XCC系列材料，硬度為88～95邵爾D，可承受62MPa、230℃。Voith Sulzer用Elaplast及Top Tec等材料，可承受160℃、400kN/m，硬度為86～91邵爾D。2.2軟加熱輥每個(gè)紙種需要特定的壓光溫度(見表2)。若溫度始終保持一致，則整飾的結(jié)果越好。軟壓區(qū)內(nèi)加熱輥的輥溫一般要超過紙機(jī)壓光機(jī)和超級壓光機(jī)的壓區(qū)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(yùn)行性能和印刷性能。表2軟國外一些軟輥壓光機(jī)的主要技術(shù)參數(shù)紙 種機(jī)內(nèi)外壓區(qū)數(shù)生產(chǎn)車速m/min線壓力kN/m熱輥溫度℃標(biāo)準(zhǔn)新聞紙高級新聞紙高級新聞紙MFC(機(jī)內(nèi)整飾涂布)多層涂布紙，無光澤多層涂布紙，無光澤多層涂布紙，有光澤多層涂布紙，有光澤食品紙盒紙板機(jī)內(nèi)機(jī)內(nèi)機(jī)外機(jī)內(nèi)機(jī)內(nèi)機(jī)外機(jī)內(nèi)機(jī)外機(jī)內(nèi)2×12×12×22×12×132×12×21×114001200100012001200400～8001200150050070～200220～350220～350150～25030～150150～250250～350250～40050～15070～110100～13080～10070～120紙溫30～50100～150100～150100～150軟輥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(xì)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(nèi)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(dòng)平衡品質(zhì)為2.6精度。軟輥對輥軸端旋轉(zhuǎn)接頭，特別是在導(dǎo)熱油溫達(dá)180～220℃，車速快、轉(zhuǎn)速高時(shí)，能不泄漏安全的運(yùn)行，是非常重要的。軟輥加熱輥常見的有二種型式：軟輥(1)多孔加熱輥軟輥在冷硬鑄鐵輥體內(nèi)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(gè)熱介質(zhì)的通路，又通過軸端蓋上的直孔或輥體內(nèi)壁的斜孔，與加熱輥的中心孔相通，使熱介質(zhì)與加熱輥端部的旋轉(zhuǎn)接頭的進(jìn)、出口相連通，成為熱介質(zhì)的加熱循環(huán)回路。這是國外最新型結(jié)構(gòu)的熱輥。軟輥(2)內(nèi)膽加熱輥，國外早期用的比較多。軟輥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(shí)，有良好的動(dòng)平衡性能。2.3軟刮刀軟輥冷硬鑄鐵熱輥均裝有往復(fù)移動(dòng)的刮刀。刮刀角度為30°，線壓力為0.175～0.30kN/m，采用電動(dòng)或氣動(dòng)擺動(dòng)結(jié)構(gòu)，擺動(dòng)振次為15～20次/min，擺動(dòng)行程為15～20mm。線壓力的1/3～1/2是由刮刀體自重產(chǎn)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(huán)氧樹脂層壓板。軟輥配有刮刀，但只在清理輥面時(shí)短時(shí)間斷續(xù)使用。刮刀片材料用玻璃纖維或碳纖維環(huán)氧樹脂層壓板。2.4軟液壓系統(tǒng)軟輥底輥上升和下降的時(shí)間為20s，頂輥與底輥的分離距離為12～100mm，在引紙狀態(tài)時(shí)分離距離為12～15mm。一根底輥兩側(cè)的兩個(gè)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(tǒng)來達(dá)到。在下列情況下底輥與頂輥要快速分離：(1)按緊急停機(jī)按鈕時(shí)；(2)輥?zhàn)油Ｖ罐D(zhuǎn)動(dòng)時(shí)；(3)在壓光處或遠(yuǎn)處斷紙時(shí)；(4)底輥上升，傳動(dòng)側(cè)與操作側(cè)行程不一致時(shí)；(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(shè)定的最高值或表面沿橫幅溫差達(dá)到最大值,先將輥間線壓力降至最低值，若一定時(shí)間溫差仍未下降，則底輥快速分離；(7)氣、液壓系統(tǒng)發(fā)生故障；(8)吹冷風(fēng)風(fēng)機(jī)出現(xiàn)故障而達(dá)不到正常設(shè)定值。2.5軟加熱/冷卻系統(tǒng)軟輥加熱的介質(zhì)主要有：(1)導(dǎo)熱油：用于熱輥溫度在100～160℃時(shí)的加熱介質(zhì)。(2)熱水：用于熱輥溫度在80～120℃時(shí)的加熱介質(zhì)。2.6軟軟輥表面溫度控制系統(tǒng)軟輥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(jiān)測軟輥輥面的溫度。當(dāng)輥面溫差≥5℃時(shí)，軟輥兩端的吹風(fēng)嘴打開吹冷風(fēng)，直至溫差為0。當(dāng)輥面溫差≥20℃時(shí)，則線壓降至8kN/m，若2min內(nèi)溫度降不下來，底輥?zhàn)詣?dòng)分離。當(dāng)輥面溫差≥30℃時(shí)，底輥立即分離。2.7軟傳動(dòng)裝置軟輥熱輥和軟輥均由單獨(dú)的電機(jī)和電氣控制系統(tǒng)傳動(dòng)?；顒?dòng)弧形輥（弧形芯輥的所在平面與紙幅所在平面形成的夾角以32～35°時(shí)，舒展效果最好）和張力輥一般也由單獨(dú)的電機(jī)傳動(dòng)?？奢S向伸縮的萬向聯(lián)軸節(jié)能保證輥?zhàn)釉陂]合和脫開過程保持穩(wěn)定的運(yùn)行速度。在壓區(qū)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(tǒng)將拒絕閉合?？煽刂懈咻伒妮佇?，在運(yùn)行時(shí)是固定不動(dòng)的，在輥殼上固定有同步帶輪，由電機(jī)通過萬向聯(lián)軸節(jié)、同步帶輪和同步帶，使可控中高輥的輥殼旋轉(zhuǎn)?！?實(shí)研制樣機(jī)的主要參數(shù)及說明3.1軟樣機(jī)的主要參數(shù)軟輥凈紙寬度：2640mm軟輥?zhàn)罡吖ぷ鬈囁伲?00m/min軟輥?zhàn)畲蠊ぷ骶€壓：235kN/m軟輥熱輥：φ650mm×2930mm冷硬鑄鐵輥軟輥軟輥：φ520mm×2720mm分區(qū)可控中高輥，外覆特殊樹脂層軟輥熱輥輥面最高溫度：導(dǎo)熱油時(shí)160℃，熱水時(shí)120℃3.2軟說明3.2.1軟可用于機(jī)內(nèi)或機(jī)外。當(dāng)用于機(jī)外時(shí)配備有完整的退紙與卷紙裝置及配套的電氣傳動(dòng)和控制系統(tǒng)。用于機(jī)內(nèi)時(shí)，應(yīng)根據(jù)主機(jī)的有關(guān)技術(shù)參數(shù)，進(jìn)行相應(yīng)的軟輥壓光機(jī)的機(jī)械傳動(dòng)、電氣傳動(dòng)、前后機(jī)臺銜接的引紙裝置等的配套設(shè)計(jì)和制造。3.2.2軟為保證使用性能的可靠性，機(jī)械、液壓及電氣控制的關(guān)鍵件選用進(jìn)口的名牌產(chǎn)品。3.2.3軟可根據(jù)用戶的不同需要，提供多種性能和參數(shù)規(guī)格的軟輥壓光機(jī)。