專利名稱：印刷紙制作方法和設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明的目的是在涂布紙幅的至少一個表面時的制作涂布印刷紙的一種制作方法和設(shè)備。為在涂布工段后干燥該紙，使用一個或若干個互相放置得很近的干燥器。
在制作涂布印刷紙時，一般使用一涂布工段把通常為50-70％干料含量的糊狀材料涂在該紙表面上。由于該糊狀材料的含水量很高，因此糊狀材料中的水被吸入紙中，同時紙的含水量通常提高10-20％。因此，必需對紙和涂到其表面上的糊狀材料進(jìn)行脫水，即必需對紙進(jìn)行干燥。此時最常使用紅外線干燥器、氣流干燥器或轉(zhuǎn)筒干燥器或它們的組合。
在涂布工段形成的涂層的表面可通過刮削，即一種用刮刀刮去多余的糊狀材料并同時刮平該表面的方法使之相當(dāng)光滑。涂布工段后該紙幅通常有一段所謂自由牽拉的距離，然后是一公知結(jié)構(gòu)，該公知結(jié)構(gòu)包括第一紅外線干燥器和其后一個或若干個相繼裝配的空氣干燥器。在隨后的一位置處，在紙幅上，有帶相應(yīng)的干燥裝置的第二涂布工段，該第二設(shè)備以相同方式涂布紙的另一表面。有時該涂布進(jìn)行兩次，即據(jù)此需要一些設(shè)備。有時比方說用所謂的薄膜轉(zhuǎn)移涂布器同時涂布紙的兩面。涂布工段后紙的表面上的糊狀材料的特征以及出現(xiàn)在紙本身中的現(xiàn)象應(yīng)該予以更仔細(xì)的考慮，因為這些因素對紙的質(zhì)量的影響極大。由于所述干燥器，紙纖維收縮，紙中的水以毛細(xì)方式流動，紙中的一些水蒸發(fā)和凝結(jié)并產(chǎn)生濕氣流。糊狀材料的各種成分也在濕涂涂層中移動。紙的粗糙度在紙的不同部位有一定差別，因此涂在紙的表面上的糊狀材料有的部位多，有的部位少。因此，糊狀材料在有的部位比其他部位干得快。這使得涂層在各部位上不一樣，從而在紙的印刷階段造成質(zhì)量問題，在這些問題中，印刷斑點是很明顯的現(xiàn)象并且作為缺陷而出現(xiàn)。這是由下列事實造成的印墨被不均勻地吸入正在被印刷的表面中。其主要原因之一是，在紙的方向上非常緩慢和非同時干燥造成紙及其涂層材料的結(jié)構(gòu)不均勻。因此，紙的光潔度和光澤度在不同部位不同。掉粉也比通常多。有各種標(biāo)準(zhǔn)測試設(shè)備用來分析涂布印刷紙在印刷機(jī)中的行為和檢查所獲得的印刷質(zhì)量。
本發(fā)明的目的是提供一種在涂布工段后干燥紙時使用的方法和設(shè)備，防止在印刷紙中出現(xiàn)印刷斑點，提高紙的光潔度和光澤度并減少掉粉。簡單來說，本發(fā)明涉及提高印刷紙的質(zhì)量。
按獨立權(quán)利要求1所述的方法和獨立權(quán)利要求9所述的設(shè)備以及按其他權(quán)利要求所述方式實現(xiàn)本發(fā)明的目的。本發(fā)明涉及在涂布紙幅的至少一個表面時，制作涂布印刷紙的一種制作方法，在涂布工段后使用一干燥器對紙進(jìn)行干燥，在該干燥器中，用熱空氣或過熱蒸汽吹向紙幅或用紅外線照射紙幅。該干燥器可以是高熱氣流和紅外線照射的組合。如所述干燥器設(shè)置在緊挨涂布工段的后面，如在所述干燥器中連續(xù)干燥該紙至少直到該涂層在該干燥區(qū)中達(dá)到其固化點，則可用一高效干燥器非常迅速地實現(xiàn)涂層的固化，從而在涂層表面獲得均勻的粘合劑含量。此時，在使用該涂布印刷紙時通常根本不會出現(xiàn)不利的印刷斑點。
如該干燥器使用一個或若干個互相靠得很近的干燥單元，涂布工段后的干燥過程就會最均勻、最迅速。
如干燥器的前端離涂布工段的距離小于4m、最好小于2m，則在涂布工段后盡可能早地開始實際干燥過程。在如此短的自由牽拉中，即使在該時間間隔中不向紙幅供應(yīng)熱量，涂層在這個時間間隔期間也幾乎沒有改變。
如該干燥器構(gòu)作得非常高效以至于干燥后涂層的干料含量至少為73％、最好為85％以上，則紙及其涂層在該干燥區(qū)高效、迅速干燥。
如該干燥器構(gòu)作成紙幅在所述干燥器的該區(qū)域中的行進(jìn)時間小于500ms、最好小于300ms，則涂層表面干燥得非?？欤瑢τ谧鳛榫徛稍镞^程的不利現(xiàn)象來說，沒有時間發(fā)生。
如各干燥器在紙幅方向上不相平行，在互相靠得很近的干燥單元之間設(shè)置至少一個轉(zhuǎn)向輥，則本發(fā)明方法和設(shè)備不僅可用于新機(jī)器，還可用于舊機(jī)器的改裝中。在空間的使用方面，把干燥器分成不相平行的兩個干燥單元是有利的。
如在紙的一個表面或兩個表面上涂布一層或兩層涂層，可為該紙的預(yù)定使用選擇最合適的涂布方法和涂布量。
如紙在該干燥器后進(jìn)一步用轉(zhuǎn)筒組干燥或用一牽引輥組幫助紙幅的行進(jìn)并在終端上卷繞在一卷筒上，可制作具有所需特性的高質(zhì)量印刷紙。在其后一階段，紙在傳給印刷車間前當(dāng)然還可作整飾處理。
下面結(jié)合附圖詳細(xì)說明本發(fā)明，附圖中

圖1為涂布工段后制作印刷紙的一種公知干燥設(shè)備的示意圖；圖2為在涂布工段后制作印刷紙時本發(fā)明對紙進(jìn)行干燥的示意圖；圖3為按照現(xiàn)有技術(shù)和本發(fā)明的糊狀材料的干料含量增加與時間之間關(guān)系的曲線圖和涂層面上蒸發(fā)率與時間之間關(guān)系的曲線圖；圖4為一用于圖2相關(guān)結(jié)構(gòu)的合適設(shè)備的示意圖；圖5是與圖4相關(guān)的設(shè)備，但使用互相靠近的兩干燥器；圖6示出與圖4相關(guān)的其干燥器用于兩面涂層的相繼的兩個涂布工段；圖7示出與圖5相關(guān)的設(shè)備相繼涂布紙的同一表面兩次；以及圖8示出用兩個與圖6相關(guān)的設(shè)備在紙的兩面上涂布、干燥兩次。
在圖1中，標(biāo)號1表示涂布工段，在該工段中，把糊狀材料涂在正在制作的印刷紙的表面上，用一刮刀2從紙的表面刮去多余的糊狀材料，同時在該紙的表面上獲得一層表面均勻的糊狀材料。在涂布工段1后，紙送入一干燥器，該干燥器通常包括一紅外線干燥器3和一空氣干燥器4。刮刀2與紅外線干燥器之間的距離通常為幾米、一般為約2m或以上。圖1還示出一時間軸5，表示紙幅在正常行進(jìn)速度下在這些裝置之間行進(jìn)所需時間。紙幅的速度通常至少為1000m/min，在較新造紙機(jī)中甚至更高。在與現(xiàn)有技術(shù)符合的裝置中，紙幅從刮刀2到紅外線干燥器的行進(jìn)時間約為200ms。在這類造紙機(jī)中，在空氣干燥器4后，在第二紅外線干燥器6和第二空氣干燥器7前一般使用短自由牽拉。紙幅的下一階段為轉(zhuǎn)筒組8，轉(zhuǎn)筒組后為處理該印刷紙另一面的通常相同的結(jié)構(gòu)。需要時也可在兩面上相繼進(jìn)行該涂布兩次以獲得所制作的印刷紙的某些特性。
圖1下部放大示出圖1上部所示各階段上該紙表面上的糊狀材料9。在涂布工段1上，糊狀材料9在該涂布階段的干料含量通常為50-70％。由于涂布這樣的含水量的糊狀材料9，紙的含水量通常上升到10-20％。為了以后獲得含水量為3-6％的紙，必需除去紙中的水分即紙必需經(jīng)干燥。在所謂的自由牽拉的時間間隔0-200ms中，由于糊狀材料9此時不受任何干燥裝置的影響，因此糊狀材料9幾乎不發(fā)生任何改變。在紅外線干燥器3區(qū)域中，糊狀材料9中的水由于紅外線干燥器3造成的熱照射效應(yīng)而被除去，同時紙的溫度上升。在空氣干燥器4區(qū)域中繼續(xù)脫水。由于空氣干燥器4的效應(yīng)，紙被加熱，因此在空氣干燥器4之后區(qū)域中在某種程度上進(jìn)一步脫水。在第二紅外線6和第二空氣干燥器7區(qū)域上，再次十分有效地脫水。印刷紙必需足夠干燥即紙必需經(jīng)得起與轉(zhuǎn)筒組的第一轉(zhuǎn)筒或輥接觸。在轉(zhuǎn)筒組8上，繼續(xù)對紙進(jìn)行干燥。
在涂布工段1的刮刀2之后，對糊狀含水材料9和原紙進(jìn)行的干燥決定著涂層的最終結(jié)構(gòu)、從而在很大程度上決定著紙成品的技術(shù)和印刷特性。對紙幅的有效加熱可加速涂層的固化，從而對印刷紙成品的質(zhì)量有良好效果。一般用一紅外線干燥器進(jìn)行初步干燥，使得糊狀材料9中的水流向原紙?？扇苡谒械恼澈蟿┤绲矸酆蚉VA(聚乙烯醇)在糊狀材料9固化前隨水流一起較自由地移動。紙表面上的糊狀材料9的固化特別可看成該干燥過程中一關(guān)鍵階段，因為在該階段上其干料含量已為約73-85％。糊狀材料9的顏料粒子互相接觸而開始形成一網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。特別在該固化階段快速形成涂層的多孔結(jié)構(gòu)。原紙吸水率大大下降，水流明顯朝向涂層表面。在此階段溶于水的粘合劑如淀粉和PVA一般容易移動。在最后干燥中，固化的涂層干燥到所需最后干料含量。原紙停止對水的吸收，水經(jīng)涂層流到表面上蒸發(fā)。固化階段后使用的干燥方法幾乎對涂層質(zhì)量毫無影響。
在圖2所示本發(fā)明方案中，涂布工段1的刮刀2之后的自由牽拉十分短、最好短到裝配容許的程度。該距離的推薦值為約2m。一般為一空氣干燥器、但也可是一產(chǎn)生紅外線輻射的干燥部分的干燥器10的前端緊靠該自由牽拉的端部。該干燥器應(yīng)構(gòu)作成大功率的。氣流的溫度應(yīng)超過350℃，氣流流率也應(yīng)在40m/s以上。在這種情況下，涂層的水相在整個干燥過程中的流動方向相同。在足夠高的蒸發(fā)率下，在干燥的初始階段就可在涂層內(nèi)產(chǎn)生“汽化前緣”。因此涂層表面的粘合劑含量均勻，涂層的“折疊”和收縮最小。在足夠高的蒸發(fā)率下，粘力控制不了顏料的細(xì)小纖維和粘合劑，因此它們的移動被防止了。使用這種干燥方法，涂層變得松散和不透明，同時即使涂層孔隙度的提高對光澤度不利也可獲得足夠的孔隙度和光澤度。需要時，可通過調(diào)節(jié)蒸發(fā)率使得粘合劑在所需方向上移動。圖2下部示出涂布工段后的自由牽拉約為現(xiàn)有方案中使用的自由牽拉的一半；干燥器的功率非常大，從而紙幅在干燥器10中一般歷時小于300ms，而在現(xiàn)有方案例如圖1所示方案中，紙幅在干燥器3、4區(qū)域、自由中間牽拉區(qū)域和干燥器6和7區(qū)域中歷時約1000ms。圖2中未示出通常使用的轉(zhuǎn)筒組8，盡管經(jīng)常使用該轉(zhuǎn)筒組8。
圖3的水平軸表示了0-2.5秒的時間，零點在涂布工段1的刮刀2上。左邊垂直軸11示出以百分比0-100％表示的涂層干料含量。右邊垂直軸12示出在該涂布工段上在涂布側(cè)面上被涂布的印刷紙中的水的蒸發(fā)率，單位為kg/m2/h。曲線13示出圖1所示方案中的蒸發(fā)率，在軸12上可讀取任何時刻的蒸發(fā)率值。在曲線13中，第一峰值區(qū)13a表示由干燥器3和4的效應(yīng)造成的蒸發(fā)率，第二峰值區(qū)13b表示干燥器6和7區(qū)域上的蒸發(fā)率，峰值區(qū)13c表示轉(zhuǎn)筒組8上的蒸發(fā)率。在所述各峰值區(qū)之間的中間區(qū)域，蒸發(fā)率很低。用虛線表示的曲線14表示本發(fā)明設(shè)備中的蒸發(fā)率。如上所述，干燥器10的前端靠近涂布工段1，從而曲線14在水平軸上的初始部分在曲線13的峰值區(qū)13a的曲線開始上升前就開始明顯上升。在標(biāo)號15表示的干燥器10的終端處，即使圍繞點16因為紙是熱的而繼續(xù)進(jìn)行蒸發(fā)，但蒸發(fā)率下降到一十分小的程度。在該圖中，現(xiàn)有設(shè)備中的蒸發(fā)率的峰值區(qū)13a和13b被本發(fā)明方案的曲線14的峰值區(qū)14a取代。在這兩種方案中水的蒸發(fā)量基本相同。
借助軸11上百分比曲線17表示隨時間而變現(xiàn)有方案的糊狀材料9的干料含量。干料含量在刮刀2處約為60％，在第一干燥組合3+4后只為約75％。干料含量直到干燥器6區(qū)域上才達(dá)到約85％，然后由于干燥器7的效應(yīng)繼續(xù)上升到約90％。轉(zhuǎn)筒組8在峰值區(qū)13c上對干料含量提高的作用不大。曲線18示出使用本發(fā)明設(shè)備時干料含量上升情況。圖1和圖2干料含量開始時當(dāng)然相同。在干燥器10開始起作用的標(biāo)號18所示點上，虛線所示曲線開始明顯地比曲線17上升得快。在圖3中，標(biāo)號19表示干料含量由于本發(fā)明設(shè)備的效應(yīng)已提高到約70％的點，在點20上提高到約85％。曲線17在時間軸對應(yīng)點上的對應(yīng)值為約67％和72％。曲線18在干燥器10的整個區(qū)域上繼續(xù)陡削地上升，在干燥器10之后即在點21后繼續(xù)上升，盡管陡削度減小。在干燥器9之后的自由牽拉中，干料含量在點22上上升到約97％。
圖4示出按照本發(fā)明使用涂布工段1、干燥器10和轉(zhuǎn)筒組8進(jìn)行一側(cè)涂布和干燥該印刷紙。用轉(zhuǎn)向輥23來引導(dǎo)紙幅。在終端處，用一卷筒24卷繞該紙。
圖5所示設(shè)備同圖4。干燥器10由靠得很近的兩部分10a和10b構(gòu)成。干燥器10a和10b之間特別在紙幅的沒有新涂層的一面上可有一轉(zhuǎn)向輥23。在比方說空間不夠的情況下，例如當(dāng)在空間有限的地方改裝舊涂布機(jī)時必需使用這種由兩部分構(gòu)成的干燥器。紙幅終端與圖4所示設(shè)備中紙幅終端相同。
在圖6所示設(shè)備中，紙的兩面可都用本發(fā)明方法涂布。該設(shè)備起初與圖4所示設(shè)備相同，但在轉(zhuǎn)筒組8后的轉(zhuǎn)向輥23之后有第二涂布工段1a，在第二涂布工段1a之后，設(shè)置轉(zhuǎn)向輥23，非?？拷坎脊ざ?a的干燥器10c，轉(zhuǎn)向輥23，第二轉(zhuǎn)筒組8a和最終的卷筒24。
在圖7所示設(shè)備中，在紙的同一表面上相繼涂布兩次，使用由兩部分構(gòu)成的干燥器進(jìn)行干燥。首先設(shè)刮刀32a的涂布工段31a把糊狀材料涂在紙的表面上。由兩部分構(gòu)成的干燥器30a、30b干燥紙后繼續(xù)在轉(zhuǎn)筒組38a進(jìn)行干燥。需要若干轉(zhuǎn)向輥23引導(dǎo)紙幅。使用刮刀32b，涂布工段31b通常對其組成通常與第一涂布階段涂布的糊狀材料不同的糊狀材料進(jìn)行。由兩部分構(gòu)成的干燥器30c、30d對紙進(jìn)行進(jìn)行足夠干燥使得涂層足夠固化和干燥以便轉(zhuǎn)向輥引導(dǎo)。最后在卷筒24前用轉(zhuǎn)筒組38b進(jìn)行干燥。
在圖8所示設(shè)備中，使用單部分干燥器，首先在涂布工段41a使用刮刀42a在紙的第一表面上涂布。按照本發(fā)明用干燥器40a和轉(zhuǎn)筒組48a進(jìn)行干燥。在涂布工段41b用刮刀42b在紙的第二表面上進(jìn)行涂布，用干燥器40b和轉(zhuǎn)筒組48b進(jìn)行干燥。在涂布工段41c對紙的第一側(cè)面進(jìn)行第二次涂布，用干燥器40c和轉(zhuǎn)筒組48c進(jìn)行處理。在涂布工段41d用刮刀42d對紙的第二表面進(jìn)行第二次涂布。用干燥器40d進(jìn)行干燥。最后，紙用卷筒24卷繞。為簡明起見，圖4所示轉(zhuǎn)向輥23在圖5-8中都沒有使用標(biāo)號。需要時，可在卷筒24前或用來控制紙幅的行進(jìn)的拉輥組前使用一轉(zhuǎn)筒組進(jìn)一步進(jìn)行干燥。
如上所述，圖4與5之間的差別特別是干燥器的結(jié)構(gòu)不同。如使用由兩部分構(gòu)成的干燥器，兩部分之間的距離應(yīng)盡可能短，使得干燥效果因間隙短而不會被削弱。按照本發(fā)明，圖6所示設(shè)備也可用由兩部分構(gòu)成的干燥器取代整體結(jié)構(gòu)的干燥器10或10c，同樣，圖8所示設(shè)備也可用由兩部分構(gòu)成的干燥器取代干燥器40a、40b、40c和40d中的某些或所有干燥器。
紙進(jìn)行涂布時可與涂布裝置接觸，也可不與涂布裝置接觸。
本發(fā)明不限于上述實施例，而是可在所附權(quán)利要求的范圍內(nèi)作出種種改動。
權(quán)利要求
1.一種在涂布紙幅的至少一個表面時制作涂布印刷紙的方法，使用一干燥器在涂布工段后對紙進(jìn)行干燥，該干燥器使用熱空氣或過熱蒸汽或紅外線輻射或它們的組合對紙幅進(jìn)行干燥，其特征在于，所述干燥器設(shè)置在緊挨涂布工段的后面；在所述干燥器中對紙進(jìn)行連續(xù)干燥至少直到涂層在該干燥器區(qū)域中達(dá)到其固化點。
2.按權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，該干燥器或是整體式干燥器或是若干互相靠近的干燥單元。
3.按權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，干燥器前端離涂布工段的距離小于4m、最好小于2m。
4.按上述任一權(quán)利要求所述的方法，其特征在于，該干燥器構(gòu)作成非常高效，從而該干燥器之后的涂層的干料含量至少為73％、最好為85％以上。
5.按上述任一權(quán)利要求所述的方法，其特征在于，該干燥器構(gòu)作成使得紙幅在所述干燥器的區(qū)域中的行進(jìn)時間小于500ms、最好小于300ms。
6.按上述任一權(quán)利要求所述的方法，其特征在于，如果干燥單元在紙幅方向上不相平行，則在互相靠近的干燥單元之間設(shè)置至少一個轉(zhuǎn)向輥或類似物。
7.按上述任一權(quán)利要求所述的方法，其特征在于，在紙的一面或兩面上涂布一層或兩層涂層。
8.按上述任一權(quán)利要求所述的方法，其特征在于，紙在干燥器后進(jìn)一步用一轉(zhuǎn)筒組干燥或用一牽引輥組幫助紙幅的行進(jìn)并且在最后用一卷筒卷繞。
9.一種制作涂布印刷紙的設(shè)備，紙幅的至少一個表面受涂布，紙幅在涂布工段后設(shè)有一干燥器來干燥該紙，該干燥器用熱空氣或過熱蒸汽或紅外線輻射或它們的組合干燥紙幅，其特征在于，所述干燥器設(shè)置在緊挨該涂布工段的后面；在所述干燥器中對紙進(jìn)行干燥至少直到涂層在該干燥區(qū)中達(dá)到其固化點。
10.按權(quán)利要求9所述的設(shè)備，其特征在于，該干燥器或是整體式干燥器或是若干互相靠近的干燥單元。
11.按權(quán)利要求10所述的設(shè)備，其特征在于，干燥器前端離涂布工段的距離小于4m、最好小于2m。
12.按上述權(quán)利要求9-11中任一權(quán)利要求所述的設(shè)備，其特征在于，該干燥器非常高效，從而該干燥器之后的涂層的干料含量至少為73％、最好為85％以上。
13.按上述權(quán)利要求9-12中任一權(quán)利要求所述的設(shè)備，其特征在于，紙幅在該干燥器的區(qū)域中的行進(jìn)時間小于500ms、最好小于300ms。
14.按上述權(quán)利要求9-13中任一權(quán)利要求所述的設(shè)備，其特征在于，如果干燥單元在紙幅方向上不相平行，在互相靠近的干燥單元之間設(shè)置至少一個轉(zhuǎn)向輥或類似物。
15.按權(quán)利要求14所述的設(shè)備，其特征在于，有至少一個涂布工段；但最好在紙的一面或兩面上有兩層涂層。
16.按上述權(quán)利要求9-15中任一權(quán)利要求所述的設(shè)備，其特征在于，在該干燥器后面還有一用來干燥紙的轉(zhuǎn)筒組或有一用來幫助紙幅的行進(jìn)的牽引輥組和一用來卷繞紙的卷筒。
全文摘要
本發(fā)明涉及在涂布紙幅的至少一個表面時制作涂布印刷紙的一種方法和設(shè)備。使用一干燥器在涂布工段后對紙進(jìn)行干燥，該干燥器用熱空氣或過熱蒸汽或紅外線輻射或它們的組合干燥紙幅。所述干燥器設(shè)置在緊挨涂布工段的后面；在所述干燥器中對紙進(jìn)行連續(xù)干燥至少直到涂層在該干燥器區(qū)域中達(dá)到其固化點。
文檔編號B05C9/14GK1496434SQ02806280
公開日2004年5月12日 申請日期2002年3月6日 優(yōu)先權(quán)日2001年3月9日
發(fā)明者P·拉亞拉, P·?；R, , P 拉亞拉 申請人:美特索造紙公司