1.軟輥壓光機(jī)從80年代開(kāi)始，已經(jīng)正式成功并廣泛地應(yīng)用在造紙行業(yè)，作為造紙機(jī)和涂布機(jī)的機(jī)內(nèi)或機(jī)外的整飾設(shè)備。由于其性能優(yōu)越、操作簡(jiǎn)單、紙幅壓光斷頭少、壓光后成紙質(zhì)量提高、設(shè)備運(yùn)行作業(yè)率高，得到迅速的發(fā)展。世界上當(dāng)前可以提供軟輥壓光機(jī)的廠家有VoithSulzer-Hunt&Moscrop，Valmet、Künters和Allimand等。我院和江陰市國(guó)光壓光機(jī)纖維輥公司通力合作，正在開(kāi)發(fā)和研制中，可望不久將會(huì)問(wèn)世。

　　2．軟輥壓光機(jī)的作用原理 壓區(qū)由一根可加熱調(diào)溫的冷硬鑄鐵輥和一根可控制中高，其輥殼外包覆彈性材料的軟輥組成。軟輥輥面在壓力作用下的變形，使壓區(qū)形成面接觸，而使單位面積的壓強(qiáng)較低，紙幅表面受到溫和的處理，所以紙幅整飾均勻，松厚度損失少。按輥徑大小，軟輥面包覆材料的硬度以及施加壓力的不同，軟輥壓光壓區(qū)的寬度，可達(dá)5～10mm，為紙機(jī)壓光（硬壓區(qū)）的5～8倍，其單位壓力一般為20～40N/m㎡。即使軟壓光的線壓力較高，其單位壓力也不過(guò)是紙機(jī)壓光機(jī)的l／3～1／4。由于壓區(qū)較寬，紙幅在壓區(qū)停留時(shí)間長(zhǎng)，其增加的能耗變成為熱的形式傳給紙幅，軟化紙幅表面的纖維，使其容易壓光，增加平滑度。權(quán)衡壓力和溫度之間的效果，在上述壓區(qū)溫度較高時(shí)，壓區(qū)壓力相對(duì)可低些，這樣可減少松厚度的損失，從而得到滿意的紙面整飾。又由于軟壓壓光區(qū)的比壓力較低，纖維壓潰的現(xiàn)象大大減少，使紙張的強(qiáng)度得以保持。紙張縱向和橫向的拉力強(qiáng)度好，這就意味著紙機(jī)和后續(xù)的印刷機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)率會(huì)有提高。由于軟輥面材料的回彈性，使輥面可適應(yīng)紙幅任何不好的勻度和定量的變化，因此可以比常規(guī)的硬壓區(qū)壓光機(jī)有更均勻的平滑度和均勻的緊度。紙幅較薄區(qū)和加熱輥接觸良好，同時(shí)對(duì)厚區(qū)而言，其厚度不會(huì)有重大減少，這樣一來(lái)在厚薄區(qū)都可增加其細(xì)微平滑度，因而整個(gè)紙幅都有非常均勻的細(xì)微平滑度，消除了色斑，印刷性能大大改善。軟壓光的另一好處是在紙張壓黑和色斑問(wèn)題基本消除的前提下，允許紙幅可在水份較高情況下運(yùn)行，這不僅有利于紙幅的壓光整飾作用，同時(shí)使紙卷的水份可保持較高，紙幅的水份大、溫度高，使其纖維組分得到軟化以利于壓光。蒸汽噴濕對(duì)壓光工藝有著重大的影響。熱蒸汽使紙面塑化，也很容易壓光，得到好的平滑度。和常規(guī)紙機(jī)壓光機(jī)相比，軟壓光機(jī)主要是有硬輥面的熱輥和彈性包覆層的軟輥，其輥徑和作用于壓區(qū)的線壓不同外，軟輥壓光還要考慮軟包覆材料的彈性系數(shù)。對(duì)于一定紙幅來(lái)說(shuō)其原材料的配比和結(jié)構(gòu)（漿料分布、纖維三維指向和纖維結(jié)構(gòu)形成）己確定時(shí)，其壓光效果受下述條件影響：輥的溫度、進(jìn)入壓取紙幅的溫度、壓區(qū)壓力、紙幅含水份、紙幅在壓區(qū)停留時(shí)間和壓區(qū)數(shù)量。高溫低壓有利于提高光澤度，紙幅的緊度增加不多，而粗糙度較小（意味著紙面比較細(xì)致）而低溫高壓，紙幅緊度提高，粗糙度較高（意味紙面比較粗糙），光澤度提高少。

　　3．軟輥壓光機(jī)結(jié)構(gòu) 軟輥壓光機(jī)最普通的排列是二組串聯(lián)雙壓區(qū)形式，每個(gè)壓區(qū)由一個(gè)軟輥和一個(gè)冷硬鑄鐵加熱輥組成。當(dāng)?shù)谝粔簠^(qū)軟輥為頂輥時(shí)，第二壓區(qū)軟輥為底輥，這種布置稱為2×1。以使紙幅兩面均受到相同的壓光整飾。這兩個(gè)壓區(qū)的上下輥分別由各自的傳動(dòng)系統(tǒng)帶動(dòng)，其線壓力和熱輥溫度均可分別控制、調(diào)節(jié)。以使紙幅的兩面差得到最大程度的糾正。兩個(gè)壓區(qū)可以相背地裝在同一機(jī)架上，中間開(kāi)有操作維修的通道。也可如兩臺(tái)壓光機(jī)一樣各裝在各自的機(jī)架上，中間有一通道。有的紙張只需要單面壓光整飾的則只用一個(gè)壓區(qū)。需雙面壓光整飾的，要用二個(gè)壓區(qū)，且軟輥要分別裝在上輥或底輥的位置。二組三輥（二壓區(qū)）布置（稱2×2布置），中間輥為加熱的冷硬鑄鐵輥，上下輥均為軟輥，這種型式多用于機(jī)外，用于兩面壓光整飾有高要求的紙張。典型的機(jī)內(nèi)軟輥壓光機(jī)由軟輥、熱輥、刮刀、液壓系統(tǒng)、加熱系統(tǒng)、輥端吹風(fēng)裝置、張力輥、活動(dòng)弧形輥、機(jī)架及電氣傳動(dòng)和自控系統(tǒng)組成。

　　3．1軟輥

　　軟輥一般為控中高輥，輥殼外包覆層厚度為12～15m。4m以下凈紙寬的多用游動(dòng)可控輥(Swimmingroll）。4m以上的用分區(qū)可控中高輥（ECoNiproll）。如岳陽(yáng)紙業(yè)集團(tuán)公司于1997年引進(jìn)的3800／800軟輥壓光機(jī)，最大線壓為350kN／m，軟輥為游動(dòng)輥。如南平企業(yè)股份有限公司于1999年引進(jìn)的5500／1800ValmetOpti-Soft軟輥壓光機(jī)，設(shè)計(jì)線壓為200kN／m，熱輥為分區(qū)可控中高輥。包覆層又分底和可磨層，可磨層厚度一般為3～5mm，生產(chǎn)涂布紙的約3個(gè)月磨一次，生產(chǎn)印刷書(shū)寫紙的約半年磨一次，每次磨去0.12～0.2mm，磨到不能再磨的時(shí)候就需要重新包覆了。包覆層為人工合成彈性材料，目前由奧地利、法國(guó)、美國(guó)、日本等塑料廠供貨。按紙種和壓光要求不同，來(lái)選擇材料及硬度。如Valmet用Dura，可承受350kN／m線壓及280℃溫度。Beloit用90頂尖級(jí)XCC系列材料，硬度為88～95邵爾D，可承受62MPa、230℃。VoithSulzer用Elaplast及TopTee等材料，可承受160℃、44kN／m，硬度為86～91邵爾D。

　　3．2加熱輥

　　每個(gè)紙種需要特定的壓光溫度（見(jiàn)表2）這溫度越能始終保持一致，則整飾的結(jié)果也越均勻一致越好。軟壓區(qū)內(nèi)加熱輥的輥溫一般要超過(guò)紙機(jī)壓光機(jī)和超級(jí)壓光機(jī)的壓區(qū)輥溫。采用高溫，用降低線壓力的特殊壓光方法，可以盡量保持紙幅的松厚度，并且還具有最佳的運(yùn)行性能和印刷性能。加熱輥是離心澆鑄的合金冷硬鑄鐵輥或者是高合金硬面輥，要求輥面組織細(xì)致，硬度高，傳熱均勻性好，受熱變形小。國(guó)外加熱輥的輥面硬度Vicres為544～460（肖氏62～69度）。國(guó)內(nèi)中合金冷硬鑄鐵輥面硬度，肖氏為70～74度。輥面粗糙度為動(dòng)平衡品質(zhì)為2.6精度。由加熱／冷卻系統(tǒng)的循環(huán)泵，通過(guò)加熱輥操作側(cè)的輥軸端的旋轉(zhuǎn)接頭的進(jìn)口，通入流態(tài)熱質(zhì)，傳到壓區(qū)的紙幅，熱能在整個(gè)壓區(qū)寬度內(nèi)均勻分布，冷卻后的熱質(zhì)，又通過(guò)旋轉(zhuǎn)接頭的出口，返回加熱／冷卻系統(tǒng)。這對(duì)旋轉(zhuǎn)接頭，特別是在導(dǎo)熱油溫達(dá)180～220℃，車速快轉(zhuǎn)速高時(shí)，能不泄漏安全的運(yùn)行，是非常重要的。

　　加熱輥常見(jiàn)的有二種型式：

　　3.2.1多孔方熱輥

　　在冷硬鑄鐵輥體內(nèi)壁，沿軸向鉆有同心的若干小徑孔，每相鄰二或三孔組成一個(gè)熱介質(zhì)的通路，又通過(guò)軸端蓋上的直孔或輥體內(nèi)壁的斜孔，與加熱輥的中心孔相通，使熱介質(zhì)與加熱輥端部的旋轉(zhuǎn)接頭的進(jìn)、出口相連通，成為熱介質(zhì)的加熱循環(huán)回流。這是國(guó)外最新型結(jié)構(gòu)的熱輥。

　　3.2.2內(nèi)膽加熱輥中空形的冷鑄輥體內(nèi)，固定有用不銹鋼制成的筒狀內(nèi)膽，與固定輥體兩端的連軸頸的端蓋上的中心通孔相通，組成熱介質(zhì)的加熱循環(huán)回流。這種型式國(guó)外早期用的比較多。不論何種型式的加熱輥，都必須滿足最基本的條件：（1）相對(duì)應(yīng)軟壓光機(jī)的車速、幅寬和被壓光紙種的加熱的供熱要求；（2）保證加熱輥面有最均勻的輥而橫向溫度分布。溫差不超過(guò)1～2℃；（3）在車速較高時(shí)，有良好的動(dòng)平衡性能。

　　3.3刮刀

　　 冷硬鑄鐵熱輥均裝有往復(fù)移動(dòng)的刮刀。刮刀角度為30，刮刀線壓力為0.175～0.30kN／m，采用電動(dòng)或氣動(dòng)擺動(dòng)結(jié)構(gòu)，擺動(dòng)振次為15～20次／分，擺動(dòng)行程為15～20mm。線壓力的1/3～1/2是由刮刀體自重產(chǎn)生，其余線壓力由氣缸加壓，并抬刀。刮刀片材料用厚度1.4～2.8mm的玻璃纖維或碳纖維的環(huán)氧樹(shù)脂層壓板。軟輥配有刮刀，但只在清理輥面時(shí)短時(shí)間斷續(xù)使用。刮刀片材料用玻璃纖維或碳纖維的環(huán)氧樹(shù)脂層壓板。

　　3.4液壓系統(tǒng)

　　液壓系統(tǒng)包括加壓液壓缸、控制系統(tǒng)和液壓站。底輥支座安裝在液壓缸上，液壓缸有單作用的柱塞缸，或雙作用的活塞缸。加壓時(shí)，液壓缸帶動(dòng)底輥上升，緊壓在頂輥上，根據(jù)控制系統(tǒng)設(shè)定的液壓產(chǎn)生所需的線壓力并可加以調(diào)節(jié)。底輥上升和下降的時(shí)間為20S，頂輥與底輥的分離距離為12～100mm，在引紙狀態(tài)時(shí)分離距離為12～15mm。一根底輥兩側(cè)的兩個(gè)液壓缸要求糧度很高的同步行程，為此兩液壓缸均裝有位移傳感器，通過(guò)PLC和液壓控制系統(tǒng)來(lái)達(dá)到。 在下列情況下底輥與頂輥要快速分離：

　　3.4.1按緊急停機(jī)按鈕時(shí)；

　　3.4.2輥?zhàn)油Ｖ罐D(zhuǎn)動(dòng)時(shí)；

　　3.4.3在壓光處或遠(yuǎn)處斷紙時(shí)； 3.4.4底輥上升，傳動(dòng)側(cè)與操作側(cè)行程不一致時(shí)；

　　3.4.5頂輥與底輥速度不同步，速差超過(guò)3／1000（在更高車速的軟輥壓光中，速差超過(guò)l～2／1000）；

　　3.4.6軟輥表面溫度超過(guò)所設(shè)定的最高值或表面沿橫幅溫差達(dá)到最大值。先輥間線壓力降至最低值，若一定時(shí)間、溫差仍未下降，則底輥快速分離；

　　3.4.7氣液壓系統(tǒng)發(fā)生故障；

　　3.4.8吹冷風(fēng)風(fēng)機(jī)出現(xiàn)故障而不能達(dá)到正常設(shè)定值。液壓站設(shè)有油溫調(diào)節(jié)（加熱、冷卻）系統(tǒng)和油位報(bào)警、流量報(bào)警、油溫報(bào)警裝置和液壓油冷卻油泵等。

　　3．5加熱／冷卻系統(tǒng) 供給熱輥以必要的熱量。主要由加熱器、冷卻器、循環(huán)泵、膨脹槽、閥門、自控儀表、電控裝置等組成。根據(jù)熱輥加熱溫度的不同，加熱的介質(zhì)主要有：

　　3.5.1導(dǎo)熱油：用于熱輥溫度在100-160℃時(shí)的加熱介質(zhì)。加熱器（油鍋爐）是靠電阻棒來(lái)加熱導(dǎo)熱油，電阻棒要有足夠的熱功率。加熱后的導(dǎo)熱油，經(jīng)循環(huán)泵輸送，流經(jīng)冷卻器，導(dǎo)熱油溫度控制合適后，再送入熱輥，冷卻后的導(dǎo)熱油再回流至加熱器，不斷循環(huán)運(yùn)行。加熱后的導(dǎo)熱油系在常壓下循環(huán)運(yùn)行，為此需有膨脹槽補(bǔ)償導(dǎo)熱油熱脹冷縮體積的變化，一般采用高位膨脹槽。

　　3.5.2熱水：用于熱輥溫度在80～120℃時(shí)的加熱介質(zhì)。加熱器是靠通入一定壓力的蒸汽來(lái)加熱熱水的熱交換器，由循環(huán)泵輸送流經(jīng)冷卻器（靠冷卻水冷卻熱水），熱水溫度控制合適后，再送入熱輥。為防止熱水的沸騰，循環(huán)水系統(tǒng)中設(shè)有膨脹罐。該罐內(nèi)裝有耐溫膠囊，囊內(nèi)充入一定壓力的氮?dú)狻Ｊ瓜到y(tǒng)中的熱水，有熱脹冷縮的余地，封閉的熱水循環(huán)系統(tǒng)是在有壓力的狀況下工作的。要求熱水是經(jīng)軟化處理后的水質(zhì)。以防熱交換器和系統(tǒng)的結(jié)垢。

　　3．6軟輥表面溫度控制系統(tǒng)

　　在軟輥的兩端及中間近輥面處，分別裝有紅外傳感器，用以監(jiān)測(cè)軟輥輥面的溫度。所測(cè)輥溫信號(hào)傳送至PLC，以保護(hù)軟輥輥面不致過(guò)熱和保持輥面橫幅方向避免溫差過(guò)大。當(dāng)輥面溫差≧5℃時(shí)，軟輥兩端的吹風(fēng)嘴打開(kāi)吹冷風(fēng)，直至溫差為0。當(dāng)輥面溫差≧20℃時(shí)，則線壓降至8kN／m，若2min內(nèi)溫度降不下來(lái)，底輥?zhàn)詣?dòng)分離。當(dāng)輥面溫差≧30℃時(shí)，底輥立即分離。

　　3．7活動(dòng)弧形輥、張力輥 紙幅進(jìn)入兩壓區(qū)前，分別經(jīng)過(guò)一根活動(dòng)弧形輥舒展紙幅，避免產(chǎn)生皺折。活動(dòng)弧形輥的弧形芯輥的所在平面，與紙幅所在平面形成的夾角以32～35°時(shí)，舒展效果最好。兩壓區(qū)之間設(shè)有張力輥，這張力輥實(shí)際為動(dòng)平衡品質(zhì)較高的引紙輥，其輥承座下裝有張力傳感器，通過(guò)PLC來(lái)控制兩壓區(qū)主傳動(dòng)輥的速差，以保持速度的同步。

　　3．8傳動(dòng)裝置 熱輥和軟輥均由單獨(dú)的電機(jī)和電氣控制系統(tǒng)傳動(dòng)。活動(dòng)弧形輥和張力輥一般也由單獨(dú)的電機(jī)傳動(dòng)。可軸向伸縮的萬(wàn)向聯(lián)軸節(jié)能保證輥?zhàn)釉陂]合和脫開(kāi)過(guò)程保持穩(wěn)定的運(yùn)行速度。在壓區(qū)閉合前，要求兩根輥面的線速度差必須小于0.3％，否則液壓系統(tǒng)將拒絕閉合。可控中高輥的輥芯，在運(yùn)行時(shí)是固定不動(dòng)的，在輥殼上固定有同步帶輪，由電機(jī)通過(guò)萬(wàn)向聯(lián)軸節(jié)，同步帶輪和同步帶，使可控中高輥的輥殼旋轉(zhuǎn)。活動(dòng)弧形輥則由單獨(dú)電機(jī)，通過(guò)皮帶和帶輪，使弧形輥的輥殼旋轉(zhuǎn)。張力輥則通過(guò)萬(wàn)向聯(lián)軸節(jié)，由電機(jī)帶動(dòng)。當(dāng)壓區(qū)閉合后，兩輥的電氣傳動(dòng)系統(tǒng)要進(jìn)行力矩分配。

　　4.研制樣機(jī)的主要參數(shù)及說(shuō)明

　　4.1樣機(jī)的主要參數(shù)

　　4.1.1凈紙寬度：2640mm

　　4.1.2最高工作車速：600m/min

　　4.1.3最大工作線壓：235kN/m

　　4.1.4熱輥：φ650×2930冷硬鑄鐵輥

　　4.1.5軟輥：φ520×2720分區(qū)可控中高輥，外覆特殊樹(shù)脂軟輥

　　4.1.6熱輥 輥面溫度最高：導(dǎo)熱油時(shí)160℃；熱水時(shí)120℃

　　4．2說(shuō)明

　　4.2.1可用于機(jī)內(nèi)或機(jī)外。當(dāng)用于機(jī)外時(shí)配備有完整的退紙與卷紙裝置及配套的電氣傳動(dòng)及控制系統(tǒng)。用于機(jī)內(nèi)時(shí)，應(yīng)根據(jù)主機(jī)的有關(guān)技術(shù)參數(shù)，進(jìn)行必要的軟輥壓光機(jī)的機(jī)械傳動(dòng)、電氣傳動(dòng)、前后機(jī)臺(tái)銜接的引紙裝置等的配套設(shè)計(jì)和制造。

　　4.2.2為保證使用性能的可靠性，機(jī)械、液壓及電氣傳動(dòng)控制的關(guān)鍵件，選用進(jìn)口的名牌產(chǎn)品。

　　4.2.3可根據(jù)用戶的不同需要，提供各種性能和參數(shù)規(guī)格的軟輥壓光機(jī)。