大型紙機(jī)膜式施膠機(jī)的改進(jìn)方案

危志斌 張瑞杰

(山東太陽紙業(yè)股份有限公司天章分公司，山東兗州，272100)

大型紙機(jī)膜式施膠機(jī)的改進(jìn)方案

危志斌 張瑞杰

(山東太陽紙業(yè)股份有限公司天章分公司，山東兗州，272100)

介紹了山東太陽紙業(yè)天章19#紙機(jī)膜式施膠機(jī)的改進(jìn)方案以及在降低施膠機(jī)運(yùn)行成本、提高施膠質(zhì)量和保證生產(chǎn)正常運(yùn)行方面取得的成效，改進(jìn)后施膠機(jī)綜合運(yùn)行成本降低幅度達(dá)42.6%。

表面施膠;膜式施膠機(jī);運(yùn)行成本;改進(jìn)方案

表面施膠是生產(chǎn)部分紙種不可缺少的一個(gè)重要工段［1］，因此，降低施膠機(jī)運(yùn)行成本、提高施膠質(zhì)量和保證生產(chǎn)正常運(yùn)行至關(guān)重要。

山東太陽紙業(yè)股份有限公司在成本優(yōu)化方面取得了一定成效，通過對(duì)天章分公司的19#紙機(jī) (以下簡稱天章19#機(jī))(抄寬4950 mm、車速1300 m/min)施膠設(shè)備和運(yùn)行工藝的調(diào)整與優(yōu)化，降低了施膠機(jī)運(yùn)行成本，提高了施膠質(zhì)量，保證了生產(chǎn)正常運(yùn)行，施膠機(jī)綜合運(yùn)行成本降低幅度達(dá)42.6%。

1 天章19#機(jī)表面施膠情況

天章19#機(jī)采用酶轉(zhuǎn)化玉米原淀粉作為施膠液［2］，采用施膠壓榨的方法對(duì)高檔涂布原紙 (機(jī)外涂布生產(chǎn)高檔涂布紙)、高檔雙膠紙、高檔靜電復(fù)印原紙等紙種的表面進(jìn)行膜式施膠。紙張每面的施膠量為1.0～2.0 g/m2。

2 天章19#機(jī)膜式施膠機(jī)的組成及其工作原理

2.1 施膠機(jī)的組成

天章19#機(jī)施膠機(jī)由施膠輥、梁、供料系統(tǒng)、接料盒、調(diào)節(jié)和傳動(dòng)裝置等主要設(shè)備組成;輔助設(shè)備由計(jì)量棒、棒座、密封刮刀、加壓氣囊、噴嘴、邊部刮刀、邊緣密封、噴水管及相應(yīng)的調(diào)節(jié)和傳動(dòng)裝置組成。

其中施膠輥的直徑915 mm左右;計(jì)量棒有Φ10 mm和Φ15 mm兩種型號(hào);棒座與計(jì)量棒配套，同時(shí)棒座有普通棒座和組合式棒座兩種型號(hào)。

2.2 膜式施膠機(jī)的工作原理

天章19#機(jī)膜式施膠機(jī)的工作原理:膠料與顏料經(jīng)計(jì)量棒計(jì)量，然后通過施膠輥轉(zhuǎn)移到紙面上。施膠量可以通過調(diào)整計(jì)量棒的壓力、表面膠濃度和施膠輥的速度等方面進(jìn)行調(diào)整。

2.3 計(jì)量棒

天章19#機(jī)膜式施膠機(jī)計(jì)量棒有 Φ10 mm和Φ15mm兩種型號(hào)。正常運(yùn)行過程中，計(jì)量棒運(yùn)轉(zhuǎn)方向與緊靠的施膠輥運(yùn)轉(zhuǎn)方向一致。計(jì)量棒通過氣囊加壓調(diào)節(jié)它與施膠輥的接觸緊密程度。氣囊壓力大，計(jì)量棒與施膠輥接觸緊密，施膠輥上轉(zhuǎn)移的膠液被刮下較多，從而轉(zhuǎn)移到紙面的施膠量減小。但氣囊壓力最大不能超過120 kPa，否則計(jì)量棒的溝紋容易磨壞，施膠輥光潔的輥面容易被磨出計(jì)量棒的溝紋痕跡，當(dāng)斷紙塞紙時(shí)施膠輥可能局部磨出凹槽，計(jì)量棒和棒座也被局部磨壞。但氣囊加壓不能太小，否則可能導(dǎo)致計(jì)量棒對(duì)施膠輥上轉(zhuǎn)移的膠液分散不均勻，成膜性差，導(dǎo)致施膠量不均勻。

2.4 密封刮刀

密封刮刀是一片開口均勻的窄長刮刀，開口方向與刀口夾角在80°以上，開口為細(xì)長形，主要用于漏下多余的膠料，保證施膠輥轉(zhuǎn)移的膠料量合適。

正常運(yùn)行中刮刀緊靠施膠輥，一方面刮下施膠輥帶過來的紙毛等雜質(zhì);另一方面在刮刀、施膠輥和上料梁處形成儲(chǔ)存膠料的小斜槽，讓施膠輥局部泡在膠液中，均勻轉(zhuǎn)移膠料。

3 天章19#機(jī)膜式施膠機(jī)歷年運(yùn)行成本比較

天章19#機(jī)于2004年下半年投產(chǎn)，通過對(duì)施膠機(jī)設(shè)備和工藝的一系列調(diào)整和優(yōu)化，目前施膠機(jī)運(yùn)行成本已經(jīng)降低到了世界同行業(yè)的最低水平。具體情況見表1。

表1 施膠機(jī)運(yùn)歷年運(yùn)行成本統(tǒng)計(jì)

表1中施膠機(jī)的運(yùn)行成本僅包括設(shè)備的更換、施膠輥的包膠和研磨等成本，其他如電機(jī)的更換、水和電等成本未包括在內(nèi)。

從表1可以看出，歷經(jīng)6年的調(diào)整和優(yōu)化，施膠機(jī)運(yùn)行成本由7.16元/t紙降低到目前的4.11元/t紙，下降了3.05元/t紙，下降幅度達(dá)42.6%。

4 天章19#機(jī)膜式施膠機(jī)的改進(jìn)方案

4.1 通過調(diào)整設(shè)備型號(hào)降低膜式施膠機(jī)的運(yùn)行成本

4.1.1 調(diào)整施膠機(jī)計(jì)量棒及其配套棒座的型號(hào)

2004—2007年天章19#機(jī)施膠機(jī)使用Φ10 mm型號(hào)的計(jì)量棒及其配套的棒座，因計(jì)量棒的直徑過小，斷紙過程中，損紙纏施膠輥時(shí)容易導(dǎo)致計(jì)量棒變形和磨損，同時(shí)也可能導(dǎo)致計(jì)量棒的棒座磨損。一旦出現(xiàn)上述情況必須更換計(jì)量棒和配套的棒座，每次損失達(dá)9990元。

2008年1月至2009年5月期間，將計(jì)量棒和棒座改為Φ15 mm型號(hào)的，提高其剛性和耐磨性，結(jié)果計(jì)量棒和棒座的使用壽命延長1倍，并且減少了計(jì)量棒等設(shè)備對(duì)施膠輥的磨損，具體情況見表2。

表2 計(jì)量棒和配套棒座的型號(hào)調(diào)整前后綜合成本比較

因計(jì)量棒和棒座改為Φ15 mm型號(hào)之后它們的使用壽命延長1倍，并且減少了計(jì)量棒等設(shè)備對(duì)施膠輥的磨損，綜合成本較使用Φ10 mm型號(hào)計(jì)量棒和棒座降低1.84元/t紙。

4.1.2 改用組合式棒座

在2004年至2009年5月期間，天章19#機(jī)施膠機(jī)使用與Φ10 mm或Φ15 mm型號(hào)計(jì)量棒配套的棒座，因計(jì)量棒直接與棒座接觸，所以當(dāng)計(jì)量棒磨損嚴(yán)重或變形時(shí)容易導(dǎo)致配套的棒座損壞，故每次更換計(jì)量棒時(shí)幾乎必須同時(shí)更換棒座，每次棒座損失6580元。

從2009年6月至今，將棒座改為與Φ15 mm型號(hào)計(jì)量棒配套的組合式棒座。組合式棒座由小座和大座組成，小座嵌在大座中，小座由耐磨性很好的材料制成，一個(gè)小座可以隨計(jì)量棒使用兩個(gè)周期。因大座沒有直接與計(jì)量棒接觸，故大座使用壽命能達(dá)到普通棒座4倍以上，很大程度上降低了棒座的使用成本，使得施膠機(jī)的綜合運(yùn)行成本又一次降低，具體情況見表3。

表3 使用普通棒座與組合式棒座綜合成本比較

由表3可知，使用組合式棒座，綜合運(yùn)行成本較使用普通棒座降低了1.21元/t紙。

4.1.3 調(diào)整施膠機(jī)密封刮刀的型號(hào)

天章19#機(jī)膜式施膠機(jī)最初采用漏料孔縫寬為0.35 mm的密封刮刀。使用過程中發(fā)現(xiàn)漏料過快，導(dǎo)致施膠輥在施膠過程中局部斷料，不但增加了表面膠上料泵的負(fù)荷，而且也導(dǎo)致刮刀和施膠輥局部磨損過快，使整個(gè)紙幅施膠不勻。通過調(diào)整，將密封刮刀的縫寬改為0.30 mm后，問題得到解決。

4.2 通過優(yōu)化工藝提高施膠質(zhì)量、保證施膠機(jī)正常運(yùn)行

天章19#機(jī)施膠機(jī)密封刮刀經(jīng)常出現(xiàn)異常磨損的情況 (見圖1)，導(dǎo)致施膠輥局部磨損嚴(yán)重 (見圖2)，縮短了施膠輥的使用壽命。通過觀察，最終確定問題是因密封刮刀漏料孔堵塞造成的。

天章19#機(jī)生產(chǎn)部分中、高定量涂布原紙時(shí)，APMP漿料配比大 (24%左右)、灰分高 (25%左右)，使得紙張表面強(qiáng)度降低，在施膠機(jī)處存在細(xì)小纖維和填料黏到施膠輥上然后進(jìn)入回流的表面膠里，時(shí)間長了，導(dǎo)致部分表面膠噴嘴和刮刀漏料縫堵塞。刮刀在不漏料的部位因料多受力加大，與高速運(yùn)轉(zhuǎn)的施膠輥的摩擦加劇，時(shí)間長了刮刀將磨出月牙形小口(見圖1)。此時(shí)如不及時(shí)更換密封刮刀，將導(dǎo)致施膠輥局部磨損 (見圖2)，紙張局部施膠量偏高，最終造成紙張局部水分偏高、運(yùn)行中產(chǎn)生折子等紙病。

上述問題通過采取在表面膠上料系統(tǒng)中增加壓力篩、加強(qiáng)清洗、合理更換施膠機(jī)刮刀和施膠輥等措施可以得到解決。

4.2.1 在表面膠上料系統(tǒng)中增加壓力篩

天章19#機(jī)表面膠上料系統(tǒng)主要流程為:表面膠上料槽經(jīng)泵送到施膠機(jī)上料梁 (部分回流)，然后經(jīng)噴嘴進(jìn)入施膠輥與密封刮刀形成的小槽里，通過施膠輥轉(zhuǎn)移和計(jì)量棒計(jì)量施膠量對(duì)紙張施膠，刮刀漏料孔將多余的膠料漏入施膠機(jī)回流槽，所有回流的膠料再經(jīng)振框篩過濾，最后回到表面膠上料槽中，實(shí)現(xiàn)一個(gè)循環(huán)，改進(jìn)前的施膠機(jī)上系統(tǒng)流程見圖3。

表面膠自2009年12月改成用酶改性原淀粉代替以往使用的氧化陽離子淀粉后，因省去了淀粉氧化過程，導(dǎo)致雜質(zhì)含量增多，加之生產(chǎn)部分定量的涂布原紙灰分高、機(jī)械木漿配比高等原因，使得施膠機(jī)膠料噴嘴和密封刮刀漏料孔經(jīng)常性堵塞，進(jìn)而導(dǎo)致密封刮刀異常磨損和施膠輥異常磨損，最終使得密封刮刀和施膠輥更換頻次增加和成紙施膠質(zhì)量下降。針對(duì)此問題，在施膠機(jī)上料泵后添加1臺(tái)小型壓力篩，對(duì)上施膠機(jī)前的表面膠進(jìn)行除渣處理。壓力篩的規(guī)格型號(hào)為OPTI-75RF，Q=54 m3/h，縫篩，縫沿篩框的圓周方向，與處理漿料的壓力篩篩縫方向?yàn)檩S向。增加壓力篩后上述問題得以解決，改進(jìn)后的施膠機(jī)上料系統(tǒng)流程見圖4。

4.2.2 加強(qiáng)清洗

淀粉分子是由1，4葡萄糖苷鍵與1，6葡萄糖苷鍵連接而成的葡萄糖聚合物，因其分子鏈長并有一定的黏性，導(dǎo)致容易黏附到施膠機(jī)及其上料系統(tǒng)內(nèi)壁，隨著時(shí)間的延長，導(dǎo)致腐爛變質(zhì)和結(jié)塊，使成紙出現(xiàn)色斑、孔洞等紙病，所以需要加強(qiáng)清洗。

施膠機(jī)及其上料系統(tǒng)的清洗，可以安排在非計(jì)劃停機(jī)或刷車期間進(jìn)行，最好是在刷車期間安排徹底清洗。清洗劑可以是燒堿加堿性清洗劑，溫度控制在50～65℃，pH值12.0～12.5，清洗劑用量1～2 kg/m3，清洗時(shí)間2～3 h。

現(xiàn)在有一種比較簡便的清洗方式，僅需在清水中使用適量的表面施膠酶，然后調(diào)節(jié)溫度70～80℃，循環(huán)串洗一定時(shí)間即可。此種方式簡單方便，清洗徹底。但清洗后需要使用清水徹底串洗干凈，否則影響后續(xù)的膠料黏度。

4.2.3 合理更換施膠機(jī)密封刮刀

施膠機(jī)密封刮刀的使用情況直接關(guān)系到施膠輥的使用壽命。當(dāng)施膠機(jī)密封刮刀異常磨損而出現(xiàn)月牙形情況時(shí)對(duì)施膠輥的磨損最嚴(yán)重，有時(shí)甚至沿圓周方向磨出一道明顯的溝，使得紙張局部施膠量過高，導(dǎo)致紙張相應(yīng)位置易產(chǎn)生折子和水分超標(biāo)。

正常情況下施膠機(jī)密封刮刀一般能使用一個(gè)月以上，但當(dāng)密封刮刀漏料孔堵塞時(shí)可能很快就會(huì)出現(xiàn)異常磨損現(xiàn)象。針對(duì)此種情況，需要及時(shí)清理密封刮刀上堵塞的漏料孔，如果刮刀局部磨損嚴(yán)重的話則需要及時(shí)更換刮刀，以保證施膠輥的正常使用。

4.2.4 合理更換施膠機(jī)施膠輥

施膠機(jī)施膠輥性能的好壞直接關(guān)系到紙張的施膠效果。判定施膠輥是否處于良好運(yùn)行狀態(tài)需注意以下兩點(diǎn):

第一，可以從成紙整幅的水分評(píng)價(jià) (大型紙機(jī)均安裝定量、水分和色相等檢測(cè)儀器，并與計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖，通過計(jì)算機(jī)上對(duì)應(yīng)的檢測(cè)曲線能合理評(píng)價(jià))。施膠良好的紙張，整幅水分較均勻;施膠不良的紙張，整幅水分不均勻，特別是局部出現(xiàn)突變的波峰或者波谷。有波峰或波谷的位置一般就是施膠輥磨損嚴(yán)重的位置，需要更換施膠輥。同時(shí)，要查找清楚造成施膠輥局部磨損的原因，以免施膠輥更換后再出現(xiàn)類似問題。

第二，可以從施膠輥成膜情況來評(píng)價(jià)。良好的計(jì)量棒和施膠輥在施膠過程中膠液在施膠輥上的成膜應(yīng)該均勻一致，施膠輥有膠的區(qū)域應(yīng)該象鏡面一樣。當(dāng)計(jì)量棒或施膠輥異常時(shí)，沿施膠輥圓周方向會(huì)出現(xiàn)線狀條痕，膠液在施膠輥上的成膜不良。針對(duì)此種情況，首先需要考慮更換計(jì)量棒，如果更換計(jì)量棒后仍出現(xiàn)上述情況則需要更換施膠輥。

5 結(jié)語

通過調(diào)整天章19#機(jī)膜式施膠機(jī)計(jì)量棒型號(hào)，即由Φ10 mm改為Φ15 mm，使施膠機(jī)綜合運(yùn)行成本降低1.84元/t紙，降低幅度達(dá)到25.6%;通過調(diào)整施膠機(jī)計(jì)量棒棒座的型號(hào)，即由普通棒座改為組合式棒座，使施膠機(jī)綜合運(yùn)行成本降低1.211元/t紙，降低幅度達(dá)到22.8%。兩者綜合降低施膠機(jī)運(yùn)行成本3.046元/t紙，綜合降低幅度達(dá)到42.6%。通過采取在表面膠上料泵后加壓力篩、加強(qiáng)表面施膠系統(tǒng)清洗、合理更換施膠機(jī)密封刮刀和施膠輥等措施，提高了施膠質(zhì)量、延長了相關(guān)設(shè)備的使用壽命，保證了施膠機(jī)的正常運(yùn)行。

［1］張國運(yùn)．表面施膠的作用及影響因素［J］．天津造紙，2003，25(2):10．

［2］危志斌，張瑞杰．大型紙機(jī)表面施膠膠料成本優(yōu)化［J］．中國造紙，2010，29(9):71．

Rebuilding of the Film Size Press on a Large Paper Machine

WEI Zhi-bin*ZHANG Rui-jie
(Shandong Sun Paper Industry Joint Stock Co．Ltd．，Yanzhou，Shandong Province，272100)
(*E-mail:bzwty1976@163．com)

The Tianzhang PM19 is one of the large paper machines in Sun Paper，its film size press rebuilding has achieved satisfactory results including sizing quality improvement，sizing cost reduction and smooth operation．The integrated operation cost of size press lowered down 42．6%after rebuilding．

surface sizing;size press;running costs;measures

TS753.9

B

0254-508X(2012)05-0048-04

危志斌先生，工程師;主要從事工藝技術(shù)、化驗(yàn)、造紙化學(xué)品、紙機(jī)易耗器材的管理工作。

2011-11-18(修改稿)

(責(zé)任編輯:趙旸宇)