智慧印刷工坊

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软辊性能变化对超级压光机运行的影响

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纸张压光是一个机械作用的过程。当具有一定塑性的纸幅在两组以上相邻压区之间行进时,纸幅受到压力与摩擦力,改变纸幅表面性能(一般指提高平滑度和紧密度)与光泽度。压光工艺通过控制压光机压力、纸幅水分、运行车速、热辊温度、胶辊或可控中高辊的变形量,可产生平滑紧密的纸面以适用于印刷书写。

1软辊辊面功能及结构组成

1.1初软辊辊面功能

软辊辊面在压力的作用下变形,使压区形成面接触,同等压力下面接触比线接触的压区面积大,作用到纸面上的压强变小,使纸幅表面受到温和处理,不至于造成纸页纤维压馈,纸幅整饰作用均匀,松厚度损失小。

由于软辊辊面材料的回弹性,使得辊面可以适应纸幅横幅不好、匀度和定量的变化,因此可以比常规的硬辊压光机具有更均匀的平滑度和紧度。这样可以使纸幅较薄的地方充分地和热辊接触,又可以确保纸幅较厚位置厚度影响较小。这样厚薄区域纸面都可以增加平滑和光泽,消除了色斑和条痕的产生,后续的印刷性能也可以大大改善。

1.2初包胶层结构

超级压光机(简称超压)软辊辊面包胶层根据生产厂家不同、包胶工艺不同一般分为两种。第一种结构形式为三层:基层、中间层、面层组成,面层也称为功能层。第二种结构形式为两层:基层、面层组成。

基层(底胶)和面层(功能层胶),材料、弹性、硬度不同,真正起到压光作用的为面层胶层(功能层)。不同的生产厂家,对功能层厚度控制要求不同。对于包胶软辊来说,功能层的厚度决定了辊子使用寿命。功能层厚度越大,相应地辊子周期性研磨次数增加,使用寿命延长。

2软辊性能变化对超压整体运行状态的影响

2.1初辊体变形

软辊辊体变形包括辊体弯曲和辊面胶层变形、开裂、脱胶等,多为存放和使用不当造成的。

辊子在长期存放过程中,由于辊体宽度大、质量重,在重力的作用下会出现挠性变形下垂。辊子长期在一个角度位置存放会导致辊子的弯曲变形达到一定程度后不能恢复。长期的存放也会导致软辊辊面胶层的老化、龟裂、变形。这样的辊子在上机运行过程中会因为辊体的变形出现晃动,导致超级压光机的异常振动。

因此辊子的运输与储存过程中,均应对辊面包覆层进行有效的保护。在运输过程中,建议使用木质或者钢质包装箱存放,所有辊子均应在轴颈处加以支持。在整个运输过程中,辊子温度应高于+5℃。在冬天,辊体和轴头都应有保温设施,以防止温度骤然变化,导致辊体及覆面胶层热膨胀不均匀,产生变形和覆面层的开裂。温度变化允许极限为0.5~1.0℃/h。

辊子应储存在干燥的环境,温度在+15~35℃之间。应使用支撑座将辊子撑起,支撑座的最小宽带为300mm。若长期存放,则应定期转动辊子,以减少辊面的下垂变形和腐蚀。注意对辊子轴承的润滑添加一定量的润滑油。应保证每隔两周转动一次,一次转动圈(450°)。定期的旋转除了可以预防辊体重力作用下的变形外,旋转还可以对轴承内部滚动体和滚道进行润滑、防锈。

2.2初胶层内部开裂、脱胶对超压运行状态的影响

在生产运行过程中纸机断纸,大量纸团或者坚硬的异物进入压区内造成软辊辊面硌伤,受伤位置变形、胶层开裂造成压光机震动。

在使用过程中辊子突然出现异常的振动,纸幅横幅变化,有可能是辊子包胶层和金属辊壳之间由于粘结剂粘合失效产生脱离造成辊子辊子运行不平稳,压光机出现较为严重的冲击振动。辊面覆面层裂纹由浅层逐渐加深扩大或胶层粘合剂失效,覆面层和金属辊壳脱胶面积持续增大会导致包覆层开裂甩出,造成严重的人员和设备损失事故。

2.3初软辊辊面轮廓超差对超压运行状态的影响

压光机在运行过程中除了对纸面施加一定的温度、线压力对纸张厚度、横幅进行作用外,还会通过设置软辊和热辊之间不同的速差对纸幅进行摩擦、滑动提升表面光泽度。在摩擦力的作用下软辊辊面包覆材料也会出现磨损。压光辊包覆层的磨损往往是不均匀的,从而影响包覆层的形状(主要在横向上),并且还影响着包覆层的圆度,导致辊面出现明暗相间的横纹,也称为“斑马纹”。随着使用时间的增加,这些横纹的深度会增大,甚至用手触摸会有明显的凹凸感(如图1所示)。当包覆层的形状超出公差要求,就会影响纸张质量和压光机的运行性能。当有横纹的软辊和硬辊之间压区闭合工作时就会发现非常明显的振动。甚至在纸页表面上也会出现明显的暗纹,影响纸幅表面外观品质,造成产品不合格。


使用振动监测技术对超压异常振动信号进行采集、分析后,可以在频谱上看到非常明显的辊面异常振动频率信号。这种振动强度较大,对辊组冲击较大,超压运行过程中出现较大的蜂鸣声。对于辊面轮廓的控制至关重要,辊面出现较为严重的斑马纹后要及时进行更换。对下机的辊面轮廓进行研磨时也要控制辊面轮廓公差,避免研磨辊面轮廓超差导致高车速低线压力条件下的异常振动出现。

2.4初轴承故障及结构性松动导致的约束能力降低对超压运行的影响

维美德OptiLoad十辊超级压光机压区动作时是依靠机架和加载臂之间的销轴来固定,并进行升降运动。压光机在长期运行过程中会出现销轴和配合铜套之间的磨损,导致配合间隙变大。当配合间隙增大到允许数值后会导致辊子上下、水平空间位置的变化,使得辊子中心位置不在压区垂直线上,导致辊子工作位置不稳定。

轴承运行间隙的增大和辊子安装位置销轴间隙的变大,导致的工作位置不稳定都属于设备的结构性松动。当设备结构性松动出现后对辊子的运行约束能力大幅降低。随着线压力降低到一定程度后,较小的激振力都会造成辊组运行过程中出现较大的振动。

2.5初辊面胶层厚度降低对超压运行的影响

辊子包胶层随着使用时间的增加,会经历多次周期性下机研磨修正辊面形状。为了保证辊面形状和老化胶层的去除,每经历一次研磨,辊面胶层就会被车削去一定的厚度。覆面层的功能胶层的厚度逐渐减小,当减小到一定程度后就要进行重新包胶恢复软辊的功能。在使用过程中随着功能胶层厚度的减小,辊子直径减小,辊子的曲面半径减小。在同等压力作用下功能层受压后变形量减小,压区宽度减小。同时功能层厚度减少,相应的胶层吸振、缓冲能力减小。

太阳纸业一台维美德OptiLoad十辊超级压光机,在运行多年以后超压辊组中使用的软辊辊子直径普遍降低,胶层厚度普遍较小时,同等工况条件下(同等车速、同等线压力、同一纸种、同一定量)的压区受到纸幅变化冲击后工作稳定性差,容易造成压区辊子的振动激发辊组共振。当辊组振动值达到一定数值时会将压区内的纸幅振断,严重影响生产运行。

3结论

以上各项软辊性能的劣化改变都会影响超压的正常运行,影响生产的产品质量。保证优良的软辊辊面轮廓公差、一定厚度的功能层,使得软辊性能保持在一定良好状态是超压可以正常运行的基本条件之一。同时合理地搭配不同直径的软辊,可以最大化的实现对软辊面层的利用,减少包胶费用。

软辊压光机是一个集液压控制、自动化控制、电气传动控制、精密机械加工为一体的高度精密、复杂的生产系统。对于生产过程中出现的异常振动需要结合生产工艺、自动化控制、机械振动分析等多项技术进行分析研究。在实际运行过程中可能会存在其它影响压光机运行的异常因素,还要使用更为先进的技术进行跟踪分析。

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