專利名稱：：紙張表面靜電噴涂工藝及其專用高壓靜電噴涂系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及一種紙張表面的涂布工藝，尤其涉及一種紙張表面的靜電噴涂工藝，也可以用于非導電巻材(如織物，簿膜等)的表面涂布；此外，本發(fā)明還涉及專用于上述工藝的高壓靜電噴涂系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
：利用新型的效果材料(如珠光粉、閃光粉等)對紙張表面進行涂布可以給紙張表面增加藝術(shù)效果，目前應用較多的是采用珠光粉對紙張表面進行涂布，從而生產(chǎn)珠光紙。具體的涂布工藝是將一定量的珠光粉，添加到樹脂中配制成珠光涂料，采用凹版印刷的方法對紙面進行涂布印刷。該工藝的特點是涂布定量準確，速度快、效率高，因凹版的凹穴大小，可以容納相應粒徑的固體顆粒于涂料之中而不影響涂布質(zhì)量。在實際使用中珠光粉粒徑在15um—60um之間，可以用不同線數(shù)的凹版輥筒進行涂布。珠光粉的一個特點是粒徑越粗，光澤越好，閃爍效果就越強。然而，粒徑大于100um的珠光粉雖然效果好，但受涂布凹板輥筒的凹穴空間的尺寸限制而無法應用(一般，凹板輥筒的凹穴深度在30um之內(nèi))。因此，按照現(xiàn)有的紙張加工中的涂布方法，很難將粒徑較大的裝飾顏料涂布于紙張上，生產(chǎn)的珠光紙張的閃爍效果不盡人意。于是，我們想到采用噴涂的方法，經(jīng)試驗，證明可以用噴涂的方法實現(xiàn)較大粒徑顏料的涂布，但是，存在的問題是，涂料利用率很低，涂布面無法均勻平整一致，空間飛塵多，無法批量生產(chǎn)，因此，研究一種噴涂工藝來克服以上問題是非常必要的。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種紙張表面靜電噴涂工藝方法，能實現(xiàn)較大粒徑顏料的涂布，生產(chǎn)的紙張光澤好，閃爍效果強，且涂料利用率高，涂布面均勻平整一致，空間飛塵少，能批量生產(chǎn)。為此，本發(fā)明還提供一種專用于上述工藝的高壓靜電噴涂系統(tǒng)。為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供一種紙張表面靜電噴涂工藝方法，包括如下步驟(1)先建立一個工作電場，該電場以噴槍接負高壓電極，形成高壓負極；另做一個金屬板，接地后形成正極；(2)配制噴涂涂料；(3)讓紙張在兩電極形成的電場中，緊貼正極金屬板運動，將噴涂涂料輸入噴槍，由噴槍噴出的帶電涂料粒子，在高壓電場的作用下，向正極金屬板運動，被紙張接受沉積于紙張表面，形成涂布層。步驟(1)中所述工作電場的工作電壓在6090KV之間。步驟(2)所述的配制噴涂涂料具體為將樹脂、溶劑與涂料顏料混合配制成噴涂涂料。所述的樹脂為氯醋樹脂，所述的溶劑為醋酸丁酯和醋酸乙酯，所述樹脂與溶劑的添加比例為約10比6，所述的涂料顏料為珠光粉，所述珠光粉的添加量為樹脂和溶劑總量的10%_25%。本發(fā)明還提供一種專用于上述紙張表面靜電噴涂工藝方法的高壓靜電噴涂系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括紙張收放巻裝置、烘干裝置、高壓靜電噴涂裝置和供應涂料裝置，所述的紙張收放巻裝置包括收巻器、放巻器；所述的高壓靜電噴涂裝置包括接負高壓電極的噴槍、接地后形成正極的金屬板、噴槍和金屬板之間形成一個工作電場；所述的供應涂料裝置包括料桶、泵和穩(wěn)壓器；料桶中的涂料通過泵和穩(wěn)壓器輸送到噴槍；紙張通過放巻器放巻后，在噴槍和金屬板形成的工作電場中緊貼金屬板運動，由噴槍噴出的帶電涂料粒子，向金屬板運動，噴涂紙張，然后紙張通過烘千裝置烘干，最后進入收巻器。所述的料桶中的涂料通過泵和穩(wěn)壓器大部分輸送到噴槍，剩余部分再次回到料桶中回收。所述的金屬板的面積和要涂布的紙張幅面相適應。所述的噴槍與金屬板之間的距離為200250mm。所述的噴槍為單個或多個，采用多個噴槍時，每個噴槍之間的距離是單槍噴幅的1.5倍。所述的所述的高壓靜電噴涂裝置，在金屬板兩側(cè)增設(shè)兩條防臟電極線，該防臟電極線是負高壓電極或接地的正極。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果在于本發(fā)明主要用于大粒徑顏料的紙張涂布。采用本發(fā)明對紙張進行涂布，生產(chǎn)的紙張光澤好，閃爍效果強，大大提高了紙張的藝術(shù)效果，且涂料利用率高，涂布面均勻平整一致，空間飛塵少，能批量生產(chǎn)，給市場提供了一種全新的選擇。下面結(jié)合附圖和具體實施方式對本發(fā)明作進一步詳細的說明圖1是本發(fā)明的靜電噴涂原理中電暈放電起始電壓與極性關(guān)系的示意圖2是本發(fā)明紙張表面涂布工藝中靜電噴涂的示意圖3是本發(fā)明中的多腔室穩(wěn)壓器的示意圖4是本發(fā)明高壓靜電噴涂系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖5是本發(fā)明中噴涂電壓與噴涂效率的關(guān)系示意圖6是本發(fā)明中極間距離與涂裝效果的關(guān)系示意圖7是本發(fā)明中涂布層的截面分布示意圖8是本發(fā)明中多噴槍布置的示意圖9是本發(fā)明的噴槍旋杯式噴杯的截面示意圖。具體實施例方式靜電噴涂是在噴槍和被涂工件之間形成一個高壓靜電場，一般被涂工件接地為正極，噴槍接上負高壓，當電場強度E足夠高時，噴槍口附近的空氣即產(chǎn)生電暈放電(電暈放電起始電壓與極性關(guān)系如圖l所示)，使空氣發(fā)生電離，當涂料粒子通過噴槍口帶上電荷成為帶電粒子，便會沿著電場方向，向著被涂工件運動，沉積于被涂工件表面，形成涂布層。由于本發(fā)明的被涂工件紙張不是導體，無法通過接地而形成正極，也就無法形成有效電場。因此，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案如圖2所示，先建立一個工作電場2，該工作電場2以靜電噴槍口l接負高壓電極3，形成高壓負極；另做一個金屬板5，其面積和要涂布的紙張4幅面相適應，接地后形成正極，讓紙張4在兩電極形成的電場2中，緊貼正極金屬板5運動，由靜電噴槍口l噴出的帶電涂料粒子，在高壓電場2的作用下，向正極金屬板5運動、被紙張4接受沉積于紙張4表面，形成涂布層。部分涂料粒子在飛越紙張4邊緣后，又被正極拉回，其中一小部分落在紙張4背面，使得紙張4背面帶臟。為此，本發(fā)明在金屬板5兩側(cè)增設(shè)2條防臟電極線6。防臟電極線6可以是負高壓電極，利用同性相斥的原理，使飛越紙張4邊緣的涂料粒子的運動偏離紙張4，防止紙張4背面帶臟。防臟電極線6也可以是接地的正極，將飛越紙張4邊緣的涂料粒子吸附其上而不會落于紙張4背面，通過實驗，接地的正極防臟電極線6，安裝方便、安全，對正面涂布沒有不良影響，效果很好。靜電噴涂技術(shù)對涂料有一定的介電常數(shù)要求，涂料輸送的一端是噴槍口為負高壓電極，從安全角度出發(fā)，本發(fā)明放棄了由電動機帶動輸料泵的輸料方法，轉(zhuǎn)而考慮用壓縮空氣做動力的輸料方法，綜合各種方案，本發(fā)明采用開放式涂料桶，配氣動隔膜泵驅(qū)動。開放式涂料桶便于涂料的隨時添加，有利于連續(xù)生產(chǎn)，空氣作動力的隔膜泵，消除了電動機被高壓電損壞的可能，該泵也有很好的防堵塞功能。實際應用時，由于隔膜泵是往復運動，脈動輸出，使運動到噴槍口的涂料壓力有很大的壓差，造成涂布量隨隔膜泵往復運動而大小不一致，為此，經(jīng)長期實驗，終于成功制作了多腔室自動穩(wěn)壓器，將該穩(wěn)壓器接入系統(tǒng)后有效克服了隔膜泵工作時產(chǎn)生的涂料壓力的脈動變化，使噴涂量變得穩(wěn)定可控。如圖3所示，多腔室穩(wěn)壓器包括多個用管道A2串連的腔室A1，該多個腔室Al連接固定在同一平板A3上，每個腔室Al內(nèi)設(shè)有進料口A4和出料口A5。該多腔室穩(wěn)壓器的工作原理是當涂料被送入第一個腔室時，由于涂料在管道中流動的阻力存在，它會使腔室中的空氣受到彈性壓縮，壓縮后的空氣作用于腔室中涂料面，推動涂料由出料口排出腔室，由于腔室內(nèi)空氣的壓縮彈性，削減了隔膜泵輸出的壓力差，削減了壓力差的涂料被送入第二個腔室，第二個腔室重復了第一個腔室的過程，使得輸送過程中的涂料壓力差進一步削減，以此類推直至壓力差削減到涂布工藝要求的范圍。如圖3所示，本發(fā)明采用的多腔室穩(wěn)壓器，有五個腔室，可根據(jù)不同的涂料和噴涂工藝選擇，在本發(fā)明中使用三個腔室已能滿足涂布工藝要求。本發(fā)明用于上述紙張表面靜電噴涂工藝方法的高壓靜電噴涂系統(tǒng)如圖4所示，該系統(tǒng)包括紙張收放巻裝置、烘干裝置、高壓靜電噴涂裝置和供應涂料裝置，所述的紙張收放巻裝置包括收巻器B1、放巻器B2;所述的高壓靜電噴涂裝置包括接負高壓電極的噴槍B3(圖4中有兩個噴槍)、接地后形成正極的金屬板B4、噴槍B3和金屬板B4之間形成一個工作電場；所述的供應涂料裝置包括料桶B5、隔膜泵B6和多腔室穩(wěn)壓器B7;料桶B5中的涂料通過隔膜泵B6(進壓縮空氣)和多腔室穩(wěn)壓器B7輸送到噴槍B3;紙張通過放巻器B2放巻后，在噴槍B3和金屬板B4形成的工作電場中緊貼金屬板B4運動，由噴槍B3噴出的帶電涂料粒子，向金屬板B4運動，噴涂紙張，然后紙張通過烘干裝置B8烘干，最后進入收巻器Bl。其中，料桶B5中的涂料通過隔膜泵B6和多腔室穩(wěn)壓器B7大部分輸送到噴槍B3，剩余部分再次回到料桶B5中回收。系統(tǒng)參數(shù)如下所示A、電壓靜電噴涂電壓是一個十分重要的參數(shù)，如圖5所示當電壓低于40KV時噴涂效率僅20%左右，隨著電壓升高、噴涂效果迅速升高，在60KV時涂布效率可達80%，電壓再升高涂布效率變化趨于飽和，過度的高電壓可能出現(xiàn)被高壓擊穿的危險，本發(fā)明的工作電壓在6090KV之間，優(yōu)選90KV作為系統(tǒng)的工作電壓。B、噴槍與被涂紙張的距離圖6是本發(fā)明中極間距離與涂裝效果的關(guān)系示意圖。一般1CM空氣間隔能承載10KV電場作用，本發(fā)明選90KV的電場強度，則極間距離(即噴槍與被涂紙張的距離)不得小于9CM，低于此距離就會有極間擊穿產(chǎn)生火災的可能，一般的金屬被涂工件必須取3倍的安全系數(shù)，但本發(fā)明的被涂工件是紙張，經(jīng)實驗，選擇2—2.5的安全系數(shù)。本發(fā)明噴槍與被涂紙張(或金屬板)之間的距離為200250mm。C、噴槍的布置本發(fā)明噴槍的噴杯采用旋杯式噴杯，其噴霧軌跡是一中空圓環(huán)，在工件表面形成涂層的截面分布情況如圖7所示，單槍噴涂的有效噴幅達620mm。由于單槍噴涂的幅面限制，對幅寬較大的紙張噴涂可以采用多槍聯(lián)噴，槍與槍之間的距離一般可掌握在單槍噴幅的1.5倍，具體可參考圖8所示的方法進行。D、噴杯口徑涂料粒子半徑r與旋杯式噴杯口徑R的關(guān)系如下式<formula>formulaseeoriginaldocumentpage11</formula>式中，R-旋杯半徑(如圖9所示)，E-電場強度，a-涂料的表面張力，e-涂料的介電常數(shù)，"-旋杯錐面與水平的夾角(如圖9所示)，We-總噴涂量，r-涂料粒子半徑。由上式可見，旋杯的半徑越大，則涂料粒子越細，但隨之中空區(qū)也就越大，因此應根據(jù)實際情況確定合時的旋杯口徑。本發(fā)明的旋杯口徑選擇60mm。E、旋杯速度在旋杯式靜電噴涂系統(tǒng)中涂料的初級霧化主要依靠旋杯的高速旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的離心力的作用，其次在高壓靜電場的作用下，涂料粒子進一步被靜電霧化。靜電噴涂時涂料霧化是很重要的環(huán)節(jié)，為了保證霧化效果，旋杯速度越高越好，但涂料粒子過高的運動速度不利其在電暈區(qū)的充分電荷，影響噴涂效果。因此應根據(jù)噴杯的口徑大小，電場強度，涂料的介電常數(shù)來確定合適的旋杯速度，以獲得最佳的噴涂效果。旋杯速度視實際涂布效果在300010000轉(zhuǎn)/分鐘之間可調(diào)。F、涂料粘度涂料一般是粘度愈高霧化性能愈差，對噴涂效率產(chǎn)生不利影響，但是從質(zhì)量因素考慮，提高涂料固含量，粘度會升高，但可以提高光澤和豐滿度，所以綜合考慮，涂料粘度可以掌握在1520S(涂一4杯)。G、涂料的電性能根據(jù)靜電涂裝的原理，涂料粒子在電場中荷電荷的能力與涂料的電性能有關(guān)，其主要參數(shù)——介電常數(shù)。普通涂料的極性很低，其阻抗往往大于100MQ,為使涂料能適應靜電涂裝的需要，必須用介電常數(shù)較高的溶劑來調(diào)整涂料的阻抗，使其在550MQ之間。常用涂料的溶劑特性見下表靜電噴涂常用溶劑特性<table>tableseeoriginaldocumentpage12</column></row><table><table>tableseeoriginaldocumentpage13</column></row><table>實施例1配制噴涂涂料將樹脂氯醋樹脂100克、溶劑醋酸丁酯和醋酸乙酯60克與珠光粉16克混合配制成噴涂涂料。釆用上述高壓靜電噴涂系統(tǒng)，讓紙張在噴槍和金屬板形成的工作電場中，緊貼正極金屬板運動，該工作電場的工作電壓是90KV，噴槍與金屬板之間的距離為200ram，噴槍旋杯口徑為60mm，旋杯速度為3000轉(zhuǎn)/分鐘。將上述配制的噴涂涂料輸入噴槍，由噴槍噴出的帶電涂料粒子，在高壓電場的作用下，向正極金屬板運動，被紙張接受沉積于紙張表面，形成涂布層。實施例2配制噴涂涂料將樹脂氯醋樹脂200克、溶劑醋酸丁酯和醋酸乙酯120克與珠光粉80克混合配制成噴涂涂料。采用上述高壓靜電噴涂系統(tǒng)，讓紙張在噴槍和金屬板形成的工作電場中，緊貼正極金屬板運動，該工作電場的工作電壓是60KV，噴槍與金屬板之間的距離為250rrnn，噴槍旋杯口徑為60mm，旋杯速度為10000轉(zhuǎn)/分鐘。將上述配制的噴涂涂料輸入噴槍，由噴槍噴出的帶電涂料粒子，在高壓電場的作用下，向正極金屬板運動，被紙張接受沉積于紙張表面，形成涂布層。實施例3配制噴涂涂料將樹脂氯醋樹脂300克、溶劑醋酸丁酯和醋酸乙酯180克與珠光粉96克混合配制成噴涂涂料。采用上述高壓靜電噴涂系統(tǒng)，讓紙張在噴槍和金屬板形成的工作電場中，緊貼正極金屬板運動，該工作電場的工作電壓是80KV，噴槍與金屬板之間的距離為220mm，噴槍旋杯口徑為60mm，旋杯速度為5000轉(zhuǎn)/分鐘。將上述配制的噴涂涂料輸入噴槍，由噴槍噴出的帶電涂料粒子，在高壓電場的作用下，向正極金屬板運動，被紙張接受沉積于紙張表面，形成涂布層。權(quán)利要求1、一種紙張表面靜電噴涂工藝方法，其特征在于，包括如下步驟(1)先建立一個工作電場，該電場以噴槍接負高壓電極，形成高壓負極；另做一個金屬板，接地后形成正極；(2)配制噴涂涂料；(3)讓紙張在兩電極形成的電場中，緊貼正極金屬板運動，將噴涂涂料輸入噴槍，由噴槍噴出的帶電涂料粒子，在高壓電場的作用下，向正極金屬板運動，被紙張接受沉積于紙張表面，形成涂布層。2、根據(jù)權(quán)利要求1所述的紙張表面靜電噴涂工藝方法，其特征在于，步驟(1)中所述工作電場的工作電壓在6090KV之間。3、根據(jù)權(quán)利要求1所述的紙張表面靜電噴涂工藝方法，其特征在于，步驟(2)所述的配制噴涂涂料具體為將樹脂、溶劑與涂料顏料混合配制成噴涂涂料。4、根據(jù)權(quán)利要求3所述的紙張表面靜電噴涂工藝方法，其特征在于，所述的樹脂為氯醋樹脂，所述的溶劑為醋酸丁酯和醋酸乙酯，所述樹脂與溶劑的添加比例為10比6，所述的涂料顏料為珠光粉，所述珠光粉的添加量為樹脂和溶劑總量的10%_25%。5、一種專用于權(quán)利要求l-4任一項所述紙張表面靜電噴涂工藝方法的高壓靜電噴涂系統(tǒng)，其特征在于，該系統(tǒng)包括紙張收放巻裝置、烘干裝置、高壓靜電噴涂裝置和供應涂料裝置，所述的紙張收放巻裝置包括收巻器、放巻器；所述的高壓靜電噴涂裝置包括接負高壓電極的噴槍、接地后形成正極的金屬板、噴槍和金屬板之間形成一個工作電場；所述的供應涂料裝置包括料桶、泵和穩(wěn)壓器；料桶中的涂料通過泵和穩(wěn)壓器輸送到噴槍；紙張通過放巻器放巻后，在噴槍和金屬板形成的工作電場中緊貼金屬板運動，由噴槍噴出的帶電涂料粒子，向金屬板運動，噴涂紙張，然后紙張通過烘干裝置烘干，最后進入收巻器。6、如權(quán)利要求5所述的高壓靜電噴涂系統(tǒng)，其特征在于，所述的料桶中的涂料通過泵和穩(wěn)壓器大部分輸送到噴槍，剩余部分再次回到料桶中回收。7、如權(quán)利要求5所述的高壓靜電噴涂系統(tǒng)，其特征在于，所述的金屬板的面積和要涂布的紙張幅面相適應。8、如權(quán)利要求5所述的高壓靜電噴涂系統(tǒng)，其特征在于，所述的噴槍與金屬板之間的距離為200250腿。9、如權(quán)利要求5所述的高壓靜電噴涂系統(tǒng)，其特征在于，所述的噴槍為單個或多個，采用多個噴槍時，每個噴槍之間的距離是單槍噴幅的1.5倍。10、如權(quán)利要求5所述的高壓靜電噴涂系統(tǒng)，其特征在于，所述的所述的高壓靜電噴涂裝置，在金屬板兩側(cè)設(shè)有兩條防臟電極線，該防臟電極線是負高壓電極或接地的正極。全文摘要本發(fā)明公開了一種紙張表面靜電噴涂工藝，包括如下步驟(1)先建立一個工作電場，該電場以噴槍接負高壓電極，形成高壓負極；另做一個金屬板，接地后形成正極；(2)配制噴涂涂料；(3)讓紙張在兩電極形成的電場中，緊貼正極金屬板運動，將噴涂涂料輸入噴槍，由噴槍噴出的帶電涂料粒子，在高壓電場的作用下，向正極金屬板運動，被紙張接受沉積于紙張表面，形成涂布層。此外，本發(fā)明還公開了上述工藝的專用高壓靜電噴涂系統(tǒng)。本發(fā)明能實現(xiàn)較大粒徑顏料的涂布，生產(chǎn)的紙張光澤好，閃爍效果強，且涂料利用率高，涂布面均勻平整一致，空間飛塵少，能批量生產(chǎn)。文檔編號D21H23/50GK101353876SQ200710093989公開日2009年1月28日申請日期2007年7月27日優(yōu)先權(quán)日2007年7月27日發(fā)明者許鴻憲申請人:許鴻憲