真空輸送裝置在鋁系噴墨打印紙生產(chǎn)中的應(yīng)用

張 亮

（樂凱膠片股份有限公司 河北 保定 071054）

1 引言

目前，市場(chǎng)上使用的噴墨打印紙，主要分為膨潤(rùn)型相紙、鑄涂型相紙和間隙型相紙三類。其中間隙型相紙的涂布層使用納米級(jí)無(wú)機(jī)材料（主要分為鋁系和硅系兩大類），納米級(jí)無(wú)機(jī)材料具有特殊的類似蜂巢的微孔結(jié)構(gòu)，對(duì)于墨水的吸收能力很強(qiáng)，同時(shí)需要的干燥時(shí)間很短，其中鋁系噴墨打印紙的色彩還原能力很好，性能是噴墨紙中最接近傳統(tǒng)銀鹽照片的。

生產(chǎn)噴墨紙所需涂布液，首先需要進(jìn)行分散液的配置，即將氧化鋁、水、硝酸加入專用配置罐內(nèi)，并分散成小顆粒。傳統(tǒng)往配置罐中加入鋁粉的方式有人工加料、螺旋上料設(shè)備等方式。人工加料操作時(shí)由于鋁粉極細(xì)，往往造成工作現(xiàn)場(chǎng)粉塵四處飛揚(yáng)，不僅浪費(fèi)原料，同時(shí)還危害員工身心健康，長(zhǎng)期吸入將會(huì)導(dǎo)致鋁塵肺。螺旋上料設(shè)備的工作原理是物料通過螺旋主軸輸送到頂端，落下且一直持續(xù)循環(huán)，從而達(dá)到輸送物料的目的，具有安裝方便、系統(tǒng)運(yùn)轉(zhuǎn)安全可靠、輸送能力大、上料速度快等有點(diǎn)，但是其不易清洗的缺點(diǎn)決定了不適于潔凈度要求高的噴墨打印紙涂布液的生產(chǎn)。

2 真空輸送裝置的原理

首先由真空泵或其他產(chǎn)生真空裝置形成真空；卸料底閥關(guān)閉，同時(shí)粉體料倉(cāng)及輸送管道內(nèi)產(chǎn)生真空；在真空作用下，物料由吸料位置經(jīng)輸送管道及進(jìn)料口被吸入粉體料倉(cāng)；過濾器阻止粉體及微粒進(jìn)入真空泵并散發(fā)至大氣中；在輸送物料的同時(shí)，壓縮空氣填充至反吹氣囊內(nèi)；當(dāng)吸取物料時(shí)間達(dá)到所設(shè)定參數(shù)時(shí)，真空泵和輸送設(shè)備自動(dòng)停止運(yùn)行，卸料底閥打開。粉末被釋放，同時(shí)反吹氣囊內(nèi)的壓縮空氣產(chǎn)生脈沖式氣流，自動(dòng)清潔粘附于過濾器上的粉末和顆粒；當(dāng)真空泵再次工作時(shí)即開始新一輪的循環(huán)。在整個(gè)輸送過程中，吸料及卸料通常由氣動(dòng)或電動(dòng)的控制單元控制。

圖1 真空輸送裝置示意圖Fig.1 The Diagram Of Vacuum Conveyer

3 真空輸送裝置選型的幾個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)

3.1 真空源的選擇

目前的真空源主要有水環(huán)真空泵和真空發(fā)生器兩種。國(guó)產(chǎn)水環(huán)真空泵主要分為2BA、2BV、SK、2SK及SZ型水環(huán)真空泵這幾大類，主要特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，吸氣均勻，工作平穩(wěn)可靠，操作和維護(hù)方便，但是效率較低，需要加水密封。真空發(fā)生器作為一種新型的產(chǎn)生真空的裝置，結(jié)構(gòu)更加小巧緊湊，可直接安裝在輸送裝置上，其通常由許多真空發(fā)生管組成，每個(gè)真空發(fā)生管結(jié)構(gòu)如下：當(dāng)壓縮空氣①由噴嘴②噴出時(shí)，壓縮空氣氣流帶走了附近的空氣，在每一個(gè)位置③的開口處就產(chǎn)生了真空。通常兩種真空方式可以產(chǎn)生的真空度均能在-70kpa左右。

圖2 真空管結(jié)構(gòu)Fig 2 The Inner Structure Of The Vacuum Tube

3.2 罐體結(jié)構(gòu)

首先罐體內(nèi)部應(yīng)盡量光滑，不銹鋼材質(zhì)進(jìn)行拋光，使物料不易在罐內(nèi)殘留。同時(shí)考慮到物料的流動(dòng)性、含水及濕度敏感性，為防止物料在料倉(cāng)內(nèi)出現(xiàn)架拱現(xiàn)象，影響物料的傳送，建議在條件允許的情況下，盡量加大排料口的尺寸[1]，做到罐體存料部分直上直下、沒有變徑，如必須有，變徑的傾角應(yīng)盡量大。如果由于傾角問題導(dǎo)致物料架拱不好下落，則需要考慮機(jī)械破拱裝置、流化裝置等。

其次考慮到后期罐體清洗、過濾器更換及日常生產(chǎn)中的故障排除，罐體各部分連接盡量使用卡箍等可快拆方式。

圖3 不同罐體結(jié)構(gòu)對(duì)比Fig.3 Comparison Of Different Structure

3.3 放料閥結(jié)構(gòu)

常用的有蝶閥和專用底閥，前者密封效果較好，但閥瓣轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)會(huì)對(duì)料倉(cāng)中的物料造成擠壓，不利于物料的放料。專用的全尺寸底閥對(duì)于放料效果比較好，但是需要做好底閥的密封，以免影響抽料時(shí)罐體內(nèi)部的真空度。

圖4 全尺寸底閥Fig.4 Full-scale Bottom Valve

考慮到氧化鋁粉末分散的過程是一個(gè)放熱的過程，現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)試驗(yàn)表明，分散鍋如果加入800公斤鋁粉，加料結(jié)束分散1小時(shí)，分散鍋中溫度會(huì)由室溫上升到50～60℃，此過程必然會(huì)有很多熱氣。加料過程中底閥狀態(tài)如果不加以控制，分散鍋中的熱氣會(huì)進(jìn)入罐體內(nèi)部、過濾器等部份，有可能造成鋁粉吸濕殘留、過濾器堵塞等問題，因此建議在分散鍋和真空輸送裝置之間增加密封裝置，真空輸送裝置的底閥也應(yīng)該設(shè)置成常閉狀態(tài)，即加料結(jié)束后底閥保持關(guān)閉。

3.4 反吹罐

反吹罐的作用是放料結(jié)束后清理殘留在過濾器上的粉末和顆粒，建議在滿足清理要求后反吹罐體積設(shè)置的盡量小，否則容易造成以下嚴(yán)重問題：一方面一旦放料時(shí)堵塞，壓縮空氣會(huì)從吸料口噴出，同時(shí)帶出物料，造成反吹，嚴(yán)重影響現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境；另一方面加大反吹罐體積會(huì)對(duì)對(duì)鍋內(nèi)排氣要求更高。

3.5 濾芯

噴墨紙生產(chǎn)使用的是納米級(jí)的氧化鋁粉末，但生產(chǎn)中供應(yīng)的原材料氧化鋁分子聚集在一起在30微米以上，因此過濾器通常選用10微米以下濾芯，濾芯應(yīng)可以清理，可反復(fù)使用最佳。在輸送極細(xì)顆粒物料時(shí)如果過濾器出現(xiàn)破損，顆粒就會(huì)進(jìn)入真空泵，然后隨著真空泵排氣泄漏到系統(tǒng)外部，進(jìn)而污染環(huán)境。因此，真空泵的排氣有必要接到一個(gè)安全位置。

3.6 控制系統(tǒng)

對(duì)于現(xiàn)場(chǎng)有防爆要求的應(yīng)選用氣動(dòng)控制器，一般情況下可使用PLC控制方式。

3.7 檢查及日常使用

系統(tǒng)真空度檢查：系統(tǒng)第一次運(yùn)行時(shí)，在真空泵運(yùn)行時(shí)斷開輸送管道，將一個(gè)密封橡膠板蓋在輸送機(jī)進(jìn)料口處；讀取連接到真空泵的真空表上的真空度數(shù)值，然后將數(shù)值與真空泵數(shù)據(jù)表中參數(shù)進(jìn)行比較是否存在差異。

過濾器更換檢查：每次生產(chǎn)前將真空表連接到真空泵，在系統(tǒng)空載/不輸送粉末時(shí)讀取數(shù)值，并將讀取的真空度數(shù)值與系統(tǒng)第一次運(yùn)行時(shí)的真空度比較，如果相差較大，這表明您需要清洗/更換過濾器。

維護(hù)：應(yīng)定期檢查和清洗/更換過濾器，防止過濾器堵塞引發(fā)過載問題；應(yīng)定期拆卸整個(gè)輸送機(jī)，進(jìn)行檢查和清洗。

4 結(jié)語(yǔ)

本文簡(jiǎn)要介紹了真空輸送裝置在噴墨紙生產(chǎn)中氧化鋁粉末加料時(shí)的應(yīng)用及設(shè)備選型時(shí)的幾個(gè)注意事項(xiàng)，由于作者所在單位也未在噴墨紙生產(chǎn)中長(zhǎng)時(shí)間連續(xù)大批量使用真空輸送裝置，發(fā)現(xiàn)的問題可能不夠詳盡，因此實(shí)際生產(chǎn)中還應(yīng)根據(jù)氧化鋁粉末的特點(diǎn)進(jìn)行全面考慮。