提摘要：介绍了软辊压光技术的工作原理，软辊压光机的特点、结构和研制样机的主要技术参数。软辊压光机由可加热调温的冷硬铸铁辊和可控制中高外包覆弹性材料的软辊组成。同普通纸机压光机使用效果比较，其具有平滑度增加显著、松厚度损失减少、纸张强度得以保持等特点。关键词：软辊；压光；后整饰；结构；研制；开发钟炎生，高级工程师，曾任中国轻工总会杭州机械设计研究所设计室副主任，1992年获国务院政府特殊津贴。　第一软辊压光机作为造纸机和涂布机的机内或机外整饰设备,由于其性能优越、操作简便、纸幅压光断头少、压光后成纸质量提高、设备运行作业率高，得到迅速的发展。世界上当前可以提供软辊压光机的厂家有Voith Sulzer-Hunt & Moscrop,Valmet,Küsters和Allimand等。我院和江阴市国光轧光机纤维辊公司通力合作，正在开发和研制软辊压光机。　1实软辊压光机的工作原理软辊压区由一根可加热调温的冷硬铸铁辊和一根可控制中高、其辊壳外包覆弹性材料的软辊组成。软辊辊面在压力作用下变形，使压区形成面接触，而使单位面积的压强较低，纸幅表面受到温和的处理，所以纸幅整饰均匀，松厚度损失少。按辊径大小，软辊面包覆材料的硬度以及施加压力的不同，软辊压光压区的宽度可达5～10mm，为纸机压光(硬压区)的5～8倍，其单位压力一般为20～40N/mm2。即使软压光的线压力较高，其单位压力也不过是纸机压光机的1/3～1/4。软辊由于压区较宽，纸幅在压区停留时间长，其增加的能耗变成为热的形式传给纸幅，软化纸幅表面的纤维，使其容易压光，增加平滑度。权衡压力和温度之间的效果，在上述压区温度较高时，压区压力相对可低些，这样可减少松厚度的损失，从而得到满意的纸面整饰。又由于软压光压区的比压力较低，纤维压溃的现象大大减少，使纸张的强度得以保持。纸张纵向和横向的拉力强度好，这就意味着纸机和后续的印刷机运转率会有提高。软辊由于软辊面材料的回弹性，使辊面可适应纸幅任何不好的匀度和定量的变化，因此可以比常规的硬压区压光机有更均匀的平滑度和均匀的紧度。纸幅较薄区和加热辊接触良好;同时对厚区而言，其厚度不会有大的减少，这样在厚薄区都可增加其细微平滑度，因而整个纸幅都有非常均匀的细微平滑度，消除了色斑，印刷性能大大改善。软压光的另一好处是在纸张压黑和色斑问题基本消除的前提下，允许纸幅可在水分较高情况下运行，这不仅有利于纸幅的压光整饰作用，同时使纸卷的水分可保持较高。纸幅的水分大，温度高，使其纤维组分得到软化以利于压光。蒸汽喷湿对压光工艺有着重大的影响。热蒸汽使纸面塑化，也很容易压光，得到好的平滑度。软辊软辊压光还要考虑软包覆材料的弹性系数。软辊高温低压有利于提高光泽度，纸幅的紧度增加不多，而粗糙度较小(意味着纸面比较细致)；而低温高压，纸幅紧度提高，粗糙度较高(意味着纸面比较粗糙)，光泽度提高少。表1所示为硬、软压区对纸张压光的影响。表1 硬、软压区对纸张压光的影响纸张物理性能硬压区压光软压区压光平滑度光泽度印刷光泽度纸的紧度/Bulk花斑油墨紧度不透明度亮度掉毛抗张强度/撕裂度特性印刷车间运行性能适印性两面性允许水分含量黑道的产生率比压力较低较低水平较低差的均匀性存在差的均匀性相同相同较重较低很差合格不可能影响低高较高较高较高水平较高良好的均匀性基本消除良好的均匀性相同相同较轻较高很好很好可以影响高非常低较低　2实软辊压光机的结构软辊软辊压光机由软辊、热辊、刮刀、液压系统、加热系统、辊端吹风系统、张力辊、活动弧形辊、机架、电气传动和自控系统等组成。软辊压光机最普通的排列是二组串联双压区形式，每个压区由一个软辊和一个冷硬铸铁加热辊组成。这两个压区的上、下辊分别由各自的传动系统带动，其线压力和热辊温度均可分别控制、调节，以使纸幅的两面差得到最大程度的纠正。两个压区可以相背地装在同一机架上，中间开有操作维修通道。也可如两台压光机一样各装在各自的机架上，中间有一通道。有的纸张只需单面压光整饰，则只用一个压区。需双面压光整饰的，要用二个压区，且软辊要分别装在上辊或底辊的位置。二组三辊(二压区)布置(称2×2布置)，中间辊为加热的冷硬铸铁辊，上、下辊均为软辊，这种型式多用于机外，用于两面压光整饰要求高的纸张。2.1软软辊软辊软辊一般为可控中高辊，辊壳外包覆层厚度为12～15mm。4m以下净纸宽的多用游动可控辊(swim-ming roll)；4m以上的用分区可控中高辊(EConip roll)。如岳阳纸业集团1997年引进的3800/800软辊压光机，最大线压为350kN/m，软辊为游动辊；南纸股份有限公司1999年引进的5500/1800Valmet Opti-Soft软辊压光机，设计线压为200kN/m，软辊为分区可控中高辊。包覆层又分底层和可磨层，可磨层厚度一般为3～5mm，生产涂布纸时约3个月磨一次，生产印刷书写纸时约半年磨一次，每次磨去0.12～0.2mm，磨到不能再磨的时候就需要重新包覆了。包覆层为人工合成弹性材料，目前由奥地利、法国、美国、日本等塑料厂供货。按纸种和压光要求不同，来选择材料及硬度。如Valmet用Dura，可承受350kN/m线压及280℃温度。原Beloit用90顶尖级XCC系列材料，硬度为88～95邵尔D，可承受62MPa、230℃。Voith Sulzer用Elaplast及Top Tec等材料，可承受160℃、400kN/m，硬度为86～91邵尔D。2.2软加热辊每个纸种需要特定的压光温度(见表2)。若温度始终保持一致，则整饰的结果越好。软压区内加热辊的辊温一般要超过纸机压光机和超级压光机的压区辊温。采用高温、降线压的特殊压光方法，可以尽量保持纸幅的松厚度，并且还具有最佳的运行性能和印刷性能。表2软国外一些软辊压光机的主要技术参数纸 种机内外压区数生产车速m/min线压力kN/m热辊温度℃标准新闻纸高级新闻纸高级新闻纸MFC(机内整饰涂布)多层涂布纸，无光泽多层涂布纸，无光泽多层涂布纸，有光泽多层涂布纸，有光泽食品纸盒纸板机内机内机外机内机内机外机内机外机内2×12×12×22×12×132×12×21×114001200100012001200400～8001200150050070～200220～350220～350150～25030～150150～250250～350250～40050～15070～110100～13080～10070～120纸温30～50100～150100～150100～150软辊加热辊是离心浇铸的合金冷硬铸铁辊或者是高合金硬面辊，要求辊面组织细致，硬度高，传热均匀性好，受热变形小。国外加热辊的辊面硬度Vicres为544～460（肖氏62～69度）。国内中合金冷硬铸铁辊面硬度为肖氏70～74度。辊面粗糙度Ra为0.1～0.05μm。动平衡品质为2.6精度。软辊对辊轴端旋转接头，特别是在导热油温达180～220℃，车速快、转速高时，能不泄漏安全的运行，是非常重要的。软辊加热辊常见的有二种型式：软辊(1)多孔加热辊软辊在冷硬铸铁辊体内壁，沿轴向钻有同心的若干小径孔，每相邻二孔或三孔组成一个热介质的通路，又通过轴端盖上的直孔或辊体内壁的斜孔，与加热辊的中心孔相通，使热介质与加热辊端部的旋转接头的进、出口相连通，成为热介质的加热循环回路。这是国外最新型结构的热辊。软辊(2)内胆加热辊，国外早期用的比较多。软辊不论何种型式的加热辊，都必须满足：加热辊面有最均匀的辊面横向温度分布，温差不超过1～2℃；在车速较高时，有良好的动平衡性能。2.3软刮刀软辊冷硬铸铁热辊均装有往复移动的刮刀。刮刀角度为30°，线压力为0.175～0.30kN/m，采用电动或气动摆动结构，摆动振次为15～20次/min，摆动行程为15～20mm。线压力的1/3～1/2是由刮刀体自重产生，其余线压力由气缸加压，并抬刀。刮刀片材料用厚度1.4～2.8mm的玻璃纤维或碳纤维的环氧树脂层压板。软辊配有刮刀，但只在清理辊面时短时间断续使用。刮刀片材料用玻璃纤维或碳纤维环氧树脂层压板。2.4软液压系统软辊底辊上升和下降的时间为20s，顶辊与底辊的分离距离为12～100mm，在引纸状态时分离距离为12～15mm。一根底辊两侧的两个液压缸要求精度很高的同步行程，为此两液压缸均装有位移传感器，通过PLC和液压控制系统来达到。在下列情况下底辊与顶辊要快速分离：(1)按紧急停机按钮时；(2)辊子停止转动时；(3)在压光处或远处断纸时；(4)底辊上升，传动侧与操作侧行程不一致时；(5)顶辊与底辊速度不同步，速差已超过3/1000(在更高车速的软辊压光中，速差超过1～2/1000)；(6)软辊表面温度超过所设定的最高值或表面沿横幅温差达到最大值,先将辊间线压力降至最低值，若一定时间温差仍未下降，则底辊快速分离；(7)气、液压系统发生故障；(8)吹冷风风机出现故障而达不到正常设定值。2.5软加热/冷却系统软辊加热的介质主要有：(1)导热油：用于热辊温度在100～160℃时的加热介质。(2)热水：用于热辊温度在80～120℃时的加热介质。2.6软软辊表面温度控制系统软辊在软辊的两端及中间近辊面处，分别装有红外传感器，用以监测软辊辊面的温度。当辊面温差≥5℃时，软辊两端的吹风嘴打开吹冷风，直至温差为0。当辊面温差≥20℃时，则线压降至8kN/m，若2min内温度降不下来，底辊自动分离。当辊面温差≥30℃时，底辊立即分离。2.7软传动装置软辊热辊和软辊均由单独的电机和电气控制系统传动。活动弧形辊（弧形芯辊的所在平面与纸幅所在平面形成的夹角以32～35°时，舒展效果最好）和张力辊一般也由单独的电机传动。可轴向伸缩的万向联轴节能保证辊子在闭合和脱开过程保持稳定的运行速度。在压区闭合前，要求两根辊面的线速度差必须小于0.3%，否则液压系统将拒绝闭合。可控中高辊的辊芯，在运行时是固定不动的，在辊壳上固定有同步带轮，由电机通过万向联轴节、同步带轮和同步带，使可控中高辊的辊壳旋转。　3实研制样机的主要参数及说明3.1软样机的主要参数软辊净纸宽度：2640mm软辊最高工作车速：600m/min软辊最大工作线压：235kN/m软辊热辊：φ650mm×2930mm冷硬铸铁辊软辊软辊：φ520mm×2720mm分区可控中高辊，外覆特殊树脂层软辊热辊辊面最高温度：导热油时160℃，热水时120℃3.2软说明3.2.1软可用于机内或机外。当用于机外时配备有完整的退纸与卷纸装置及配套的电气传动和控制系统。用于机内时，应根据主机的有关技术参数，进行相应的软辊压光机的机械传动、电气传动、前后机台衔接的引纸装置等的配套设计和制造。3.2.2软为保证使用性能的可靠性，机械、液压及电气控制的关键件选用进口的名牌产品。3.2.3软可根据用户的不同需要，提供多种性能和参数规格的软辊压光机。