紙張涂布如何實現自動接紙

趙 英

(東莞市天盛特種紙集團有限公司工程技術研發中心，廣東東莞，523932)

紙張涂布如何實現自動接紙

趙 英

(東莞市天盛特種紙集團有限公司工程技術研發中心，廣東東莞，523932)

通過控制好收、放卷的自動搭接，壓光機的自動分、合輥，各加工區間張力適當3個主要環節，實現了紙張涂布過程的自動接紙，提高了生產效率。

涂布;張力控制;自動接線

1 自動搭接

本文所述紙張涂布過程的自動接紙 (搭接)雖然以無碳復寫紙生產設備為例，但其他紙張的涂布過程收、放卷的自動搭接方式與無碳復寫紙的涂布相比較基本大同小異。實現紙張涂布過程中的自動接紙不僅可以提高生產效率、減少能源浪費、節約生產成本，而且還能減輕操作工人的勞動強度、提高產品品質等。自動搭接由放卷搭接和收卷搭接兩部分構成。

1.1 自動放卷搭接

自動放卷架是由一個旋轉臂和減速機的傳動機構構成。旋轉臂旋轉一周約需1．5 min。在旋轉臂的兩端分別配有動力傳動雙工位結構的A、B無軸退、卡紙架。

自動放卷搭接是指一個紙卷涂布完成時，另一個紙卷迅速搭接上;生產過程中不停機、不減速，周而復始不停地涂布。非特殊情況，一般無需停機。

自動放卷的原理是:預先在B紙卷上粘好雙面膠帶，當A紙卷即將涂完時，旋轉臂將B紙卷旋轉到合適的位置開始預加速;當旋轉到線速度和A紙卷的線速度接近時，斷紙刀在氣缸的推動下，A紙卷尾部的紙幅在氣缸的作用下不斷地上移;當移到B紙卷并與其上面的雙面膠粘上的瞬間，斷紙刀迅速將A紙卷的尾部紙幅切斷，B紙卷的紙頭被粘上并開始新的涂布，B紙卷預加速停止，進入正常的運行狀態。此時卸下A紙卷上的紙芯管，裝卡一卷新的紙卷，然后又重復新的涂布操作。圖1所示為400 m/min的自動放卷搭接裝置圖。

1.2 自動收卷搭接

自動收卷搭接與自動放卷搭接基本類似，也分A、B收紙卷。所不同的是:收卷部A、B兩部分裝卡的是鋼管，電機不像放卷那樣在放卷的過程中一直處于被拖動狀態，而始終是主動旋轉。A紙卷在收卷的過程中，裝在B紙卷的收卷鋼管上粘有雙面膠帶。A紙卷即將完成一卷紙的收卷時，卡有鋼管的B紙卷開始預加速，當線速度和A紙卷線速度一致時切斷A紙卷尾部紙幅，此時B紙卷的接頭被粘在A紙卷尾部的紙幅上并開始收卷;卸下A紙卷并裝卡上一條新的鋼管然后重復上述過程，完成連續自動接紙。另外，粘在放卷B紙卷、收卷A紙卷鋼管上的雙面膠要整齊、平整，否則在搭接的過程中容易將紙幅拉斷。

圖1 自動搭接放卷設備

2 壓光機自動分、合輥

2.1 普通壓光機存在的弊端及解決方法

自動搭接雖然能解決收、放卷的搭接問題，但是由于紙幅的接頭是靠雙面膠完成搭接的，因此有接頭的部分若通過壓光機就比較困難;因為有接頭的紙幅在經過壓光機時，由于壓光機對接頭的碾壓很容易造成有接頭的紙幅粘在壓光輥上，并引發斷紙。這也是長期困擾自動接紙的一個重要環節。若有一種壓光機在接頭經過時，加壓輥與被加壓輥自動分離，待紙接頭通過兩輥的間隙后再合輥并繼續加壓，紙幅經過壓光機的斷紙及膠帶粘輥問題就可以迎刃而解了。

由筆者所在的團隊經過深入的研究，研發出一種全新壓光機，該機無論是整機結構還是控制部分都是最新的研究成果。該機具有自動分、合輥特性，已申報發明專利。

2.2 新型壓光機的構成及控制

(1)該機的上下兩輥均由合金鍛造而成，主要目的是增強其尺寸穩定性、韌性、耐磨性，經過熱處理及數控磨床精磨后表面硬度可達60HRC(洛氏硬度)左右。架體采用A3鋼板焊接成形后整體回火處理，消除內應力，防止變形。

(2)壓光機上、下兩輥均配有22 kW直流電機傳動，其目的主要是防止分輥后其中一個不帶動力的輥線速度會減慢，這樣兩輥合輥時線速度就會一致，不會導致輥面摩擦引起斷紙。因為兩輥均配有獨立的動力傳動，即使分輥后再合輥，兩輥均能保持同一線速度運行，對紙幅壓光不會產生任何影響。

(3)電器控制部分采用西門子直流控制器、壓光機單機可編程邏輯控制器 (PLC)與油壓系統及整條生產線PLC相結合的控制技術。

因自動分輥壓光機的控制在位移、分輥同步方面要求很精確，直流控制在微調、精調控制方面要優于交流變頻控制。另外，直流控制在車速處于低速狀態下對壓光控制也比交流變頻控制更容易實現。

(4)兩輥通過西門子觸摸屏可獨立加壓、調整兩端升降速度。

2.3 自動分、合輥的原理

以車速400 m/min、斷紙刀距離壓光機30 m為例，當放卷部搭接完成的一瞬間，由斷紙刀斷紙時，發出壓光底輥自動分離信號。紙幅從斷紙刀斷紙動作并發出信號，該信號經過PLC到壓光機需要4．5 s。在4．5 s內經PLC處理后自動發出油壓系統卸載信號，油壓系統接到PLC給出的信號通過電磁溢流閥卸油壓系統載荷，卸載后底輥同上輥迅速分離2～3 mm的間隙讓有接頭的紙幅通過;待接頭通過后，油壓系統自動恢復加壓合輥。從而完成對紙幅連續加壓過程。雖然壓光機的自動分、合輥后會造成約10 m紙幅不能壓光，但這部分都發生在收卷的紙頭及紙尾，不會對產品質量造成影響，也不會造成紙幅的浪費。自動分、合輥式壓光機見圖2所示。

圖2 自動分、合輥底部加壓壓光機簡圖

3 各加工區間的張力分段控制

雖然自動接紙需要有自動收、放卷搭接，自動分輥式壓光機，但是各個加工段的張力若控制得不好，實現自動搭接并連續涂布還是有一定難度的。這是因為各個區間段的張力在整飾階段有差異，因此涂布紙不能采用統一的張力控制，否則會造成涂布紙起皺、死紋、斷紙，降低自動接紙的效率。

3.1 烘箱區間段的張力控制

紙張經涂布被涂料潤濕后其抗張強度會降低，因此采用的張力同其他部分相比較要低一些，并且進出口兩端須采用張力分段輥將這段紙幅分隔開來，使得烘箱內的這段紙幅單獨形成一段張力控制。否則，在烘干的過程中，紙幅在烘箱內容易起皺或被拉斷。以涂幅寬1720 mm、定量42 g/m2的紙幅為例，則烘箱區間段的張力一般滿幅為245 N左右。

3.2 出烘箱后到燙平區間段的張力控制

紙幅出烘箱后為了防止其翹曲，加了一臺防止翹曲的背涂水機。因背涂水機涂到紙幅的水膜比較薄，一般在10 μm左右，其紙幅的含水量要比紙幅在烘箱內低，因此張力控制要比在烘箱內的張力控制略高，一般設定滿幅為265～275 N。

3.3 燙平至壓光區間段的張力控制

紙幅從燙平缸出來到壓光機這段區間因經烘干后紙幅抗張力基本恢復原值，因此不能采用與烘箱烘干同等的張力，要高于紙幅在烘箱段的張力。若烘箱區間段的張力滿幅為245 N，則燙平至壓光區間段的張力要提高到滿幅294 N左右。當然這只是一個參考值，不是一個張力控制的絕對值，具體操作時要根據紙張及紙種的差異、松緊、起皺等狀況進行相應的調整;否則，紙幅不是過松就是過緊，過松會導致收卷松緊不一，過緊就會造成紙幅起皺、斷紙。

3.4 放、收卷恒張力控制

現以放卷為例，當卷筒直徑變化時，為了使紙幅的表面張力保持不變，必須保證紙卷轉速與卷徑成反比且轉矩的變化與卷徑成正比。這樣得到的紙卷松緊才能保持一致。關于恒張力控制有多種控制方案可選，一般采用中心卷曲原理較好，其原理是根據電機轉矩的變化與卷材卷徑成正比來實現恒張力控制。優點是:不需要磁粉制動器或氣動剎車器，直接采用直流調速器控制直流電機就可以實現恒張力控制。也可通過張力傳感器檢測張力傳給PLC，然后通過觸摸屏控制張力的大小。這種控制具有獨特的內置卷徑計算功能，卷徑輸出可視，以及靜態補償及加速補償等特點。

以上提供的數據是筆者根據生產實踐中作為張力分段控制調整時的參考數值，具體操作要根據實際情況做出相應的調整。對于常用規格的紙幅，一旦張力設定好，一般情況就無需再調整。

4 結論

4.1 成功實現紙張涂布過程自動搭接的關鍵是控制好自動放卷、收卷，A、B紙卷的搭接線速度基本同步;此外，自動放卷的B紙卷及自動收卷B紙卷鋼管上粘的雙面膠帶粘結得是否平整，也會對搭接是否成功產生重要影響。

4.2 對于壓光的紙幅，在紙幅接頭經過時具有自動分輥功能。

4.3 涂布紙各個加工整飾區間的張力控制對自動搭接后連續涂布產生影響;為了防止紙卷松緊不一，收卷、放卷必須采用恒張力控制。

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［6］ 李路海，譚紹勐．涂布復合技術［M］．北京:印刷工業出版社，2011． CPP

How to Realize Automatic Splicing in Coated Paper Production

ZHAO Ying
(The Center of Engineering Technology and Research Development of Dongguan Tiansheng Special Paper Products Group Co．，Ltd．，Dongguan，Guangdong Province，523932)

Three important operations must be well controlled in order to realize automatic splicing in coated paper production，they are automatic splicing in winding and de-winding，automatic separating and joining of the rolls of the calender，the tension control of the different process areas of the coating line．

coating;tension control;automatic splicing

TS758+．1

A

0254-508X(2012)11-0071-03

趙 英先生，工程師;長期從事無碳復寫紙生產設備管理工作。

(E-mail:dgzhaoying 163@163．com)

2012-07-17(修改稿)

(責任編輯:郭彩云)