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试验研究

要回顾一下涂料保留率的概念，涂料保留率可定义为
留在纸面和渗透入原纸孔隙间的涂料的体积比，可粗
略地用以下关系来说明：

原纸孔隙内的流体阻力0) 3 4
其中：) 5 水力上料压力

4 5 流体动力计量压力

并且：) 6 4 5 常数
为了增加原纸孔隙内涂布颜料的流动阻力，从而

增加涂料保留性，可考虑采用以下措施：

——

— 湿涂料薄膜的涂层结构和“高剪切粘度”。

——

— 平均孔隙半径：如果纸页易于压缩，可以在

计量阶段通过在纸页上施加压力而使平均孔隙半径
进一步减小。

——

— 用接触角表示可润湿性：较大的接触角会降

低毛细管水的传递速度。

不同的上料装置，对湿涂料上料时所产生的流体

压力大小差别很大。倒置式刮刀涂布机的上料辊产生
的流体压力的峰值可达 7- 89:&)。上料辊压区使湿涂
料经受压力逐渐增加的宽压力区域，作用在湿涂料膜
上的流体压力导致延展的压力过滤作用，从而在原纸
和涂层的界面上形成一个浓缩和凝固的涂料层，凝固
的涂料堵塞了原纸的孔隙。然而，大量的水从涂料迁
移到原纸中，在随后计量阶段，变形和摩擦力作用到
纸页上，所以要求纸页具有最低的湿纸幅强度。如要
调整湿纸幅的强度，就需要浆料配比中含有较高比例
的化学木浆，这就会使成本明显增加。

要在湿纸幅强度低的纸页上涂布，即在非木材纤

维纸浆配比很高的纸页上涂布，必须采用具有低流体
压力的涂布系统。非木材纤维配比高会导致纸张平均
表面孔隙直径下降，同时也带来纤维结构的可润湿性
降低，毛细管水向纸页中迁移的速度也下降。从这方
面来看，短驻留涂布机要比上料辊涂布机或喷射式涂

布机都好。

然而，当考虑采用短驻留涂布机对非木材纤维配

比含量高的纸张涂布时，存在着一个潜在的问题 ; 在

短驻留涂布机的上料池中会产生高达 .77 < 877= 的
离心力，这要取决于涂料的结构粘度。这些离心力在
上料池内形成一些容积区域，而在料池内涂料固含量
已相当高。如果微湍流破坏了旋转的颜料涡旋的高固
含量层，就会产生补钉状或条痕状的涂布结果。

用于涂料计量而施加在刮刀上的压力，取决于上

料阶段所达到的涂料保留性和在计量过程中所产生
的流体的结构摩擦力。对于 .> 9 < 1= 6 ?

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的低涂布量，

表面复盖率是一个主要问题，它决定于涂料的功能特

性，如油墨留着性。为获得均一的复盖，必须避免湿涂
料膜在变形阶段破裂，尤其是在原纸表面突出的区
域，这些地方较薄的涂料膜受到的压力较大。湿涂料
膜的破裂，由于在原纸和刮刀之间局部地增加了摩
擦，从而形成应力脉冲，它可能会通过共振作用导致
纸张断裂。产生湿涂料膜破裂的变形速度取决于湿涂
料膜的内聚力和所用颜料的粒径分布。具有较小平均
粒径分布并且不会有粗大颗粒的颜料会得到满意的
结果，要改善湿涂料膜的内聚力，涂料配方中必须使
用大量的亲水性胶体，如淀粉。

采用计量施胶压榨可将非木材纤维纸浆含量高

的纸张涂布所存在的问题减少到最低程度。涂料先被
均匀地预计量到施胶压榨辊上，然后再被同时涂复到
纸页两面。涂料固含量和涂布量在每一面都能调整改
变，而纸页在上料处的应力相当低。

计量施胶压榨的上料流体压力要比短驻留刮刀

涂布小得多，而且能精密控制。在对高含量非木材纤
维的纸张进行低定量涂布时，这一性能特别关键。当
水分进入已经干燥后的非木材纤维含量高的纸张时，
纸页会因纤维润胀而在纤维之间发生断键，导致其内
部应力降低。这一现象是不可逆转 的，并且伴随着粗
糙度增加。在较高涂布量时，涂层的厚度会减轻纸张

这种粗糙化的效应。但在较低涂布量时，这种网络应
力下降所引起的粗糙化现象仍明显存在，即使经过压
光机处理，仍无能为力。水分大量渗透所引起的不可
逆的断键，也会增加胶版印刷的掉毛，或增加热固型
印刷时的起泡趋势。

计量施胶压榨涂布机可精密控制涂料膜的厚度，

并且可避免涂料膜的破裂或变形，这就使得涂料配方
具有较大的灵活性。

-

计量施胶压榨的设计

图 . 阐述了计量施胶压榨的基本概念，大部分刮

刀或棒式计量施胶压榨的设计，均采用短驻留涂布机
涂复胶料。标准的短驻留涂布头要求相对较高的供料
速率，每厘米宽为 2 < @> 9A 6 ?B*。由于高的回流就要
求表面施胶供料系统中需要较大能力的过滤设备、
泵、热交换器和贮存槽。

这些预计量施胶压榨的基本设计都存在共同的

不足; 特别是在考虑对传统的两辊施胶压榨的纸机进
行设备改造的时候。

C、价格昂贵，这种采用短驻留涂布机作为上料器

的设计，

实际上是购置和安装 2 个涂布机来干一件事。