涂料中总是含有一定量的空气。部分空气来源于原料中，比如颜料、胶黏剂。更多的空气是在涂料制备过程中混入的，但和实际涂布过程中产生的空气相比仍是小数目。

 

空气使得涂料在循环过程中产生气泡，最糟糕的情况下，会导致涂料在槽罐中溢流。用昂贵的化学药品抑泡或消泡，增加了环境负担。空气一般被认为对纸机的运行产生负面的影响，尤其对高车速纸机。另外，值得注意的是空气的存在可能造成漏涂，涂料的粘度也会上升。

 

最明显的现象是，无论如何，涂布凹坑是由气泡造成的。当涂料供料不足时，气泡是造成漏涂的主要原因。这种形式的漏涂在纸面上有两个尾巴，尾巴朝向纸机运行方向。另外的空气来自于纸幅。当空气从纸幅中的毛细孔释放时，会在印刷的纸面上留下小的，圆形的凹坑。

 

对造纸工作者来说，一个重要的目的就是要控制空气的含量，以避免空气造成纸病或者其他运行问题。传统上我们使用化学药品除气，以避免空气在胶版印刷时产生纸病，影响运行。纸机上料系统的布置及管道设计也起着至关重要的作用。一些工艺设备，比如压力筛，会在一定程度上去除空气。在过去几年里，对于除气的要求越来越迫切,我们已经看到为避免空气在涂料中的累积而开发特殊除气器的迫切性。

 

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1 空气含量的测量方法

1.1取样

目前使用的空气含量测量方法是离线取样法。空气含量以体积百分率表示（在标准温度和压力下）。结果不会如公式1和2所示，显示在压力管道中的实际数字。空气含量以这种形式测量，还是有可比性的。

 

在压力条件下取样是困难的，需要技巧和训练。维美德成功使用了一个简单的阀门和软管组合来控制流量和压降并最终测量了上料管道和回流管道中的空气含量。

 

良好的取样可提供有代表性的样品，显示小气泡的分散比例。偶发性的大气泡和表面泡沫的比例几乎是不可能准确测量的。

 

1.2 离线空气含量测量方法

下面的方法是在使用的或已经试图用于测量涂料中的空气含量：

 

•使用高压消除空气。方法基于样品在高压下被挤压到很小的体积。在实践中达到对应于一个没有空气的体积并计算空气含量的体积变化。

 

•空气被消泡剂去除。这种方法需要添加一定量的消泡剂。测量最初和最终的涂料体积并进行对比。

 

•离心法去除空气。当涂料被快速高效旋转，涂料组分会根据本身密度的不同而分离。颜料在最底部，水和胶黏剂在中间，气泡在最上层。尽管颜料，水和其他化学助剂没有被完全分离，但气液界面还是很清晰的。

 

•空气通过真空抽出。空气含量计算根据真空度的变化。

 

•维美德利用自己设计的一种方法,用一个简单的比重瓶测量涂料样本的密度。样品直接放入比重瓶。与此同时测量样品的固含量。通过配方和被测量的固含量计算不含空气的理论密度。空气含量根据计算方程3计算。这种方法非常简单、可靠和具有可操作性。

 

2 减少空气含量的方法            

计划涂布上料系统的同时，空气含量和气泡的控制就需要同时考虑。适当的工艺设计是防止过量的空气进入涂料系统的关键。

 

管道的尺寸，泵速，和正确的管道倾角在上料系统设计时需要考虑。管道应尽可能体现层流特性。大气泡能够聚集在管道的顶端，通过涂布站前的旁通阀去除。

 

涂布站的上料设计可以使涂料含有尽可能少的空气。实践中，最好将回流管线连接在上料槽液位线处或者稍微偏上。上料槽的尺寸和混合效率也是非常重要的影响因素。

 

压力筛也是一种有效的去除大气泡的方法,在压力筛的顶端安装有专门的除气管线。当流速变慢时，气泡可以聚集在压力筛的顶部，通过单独的软管返回到上料槽。

 

在实际涂布站设计时会考虑允许有一定量的空气。这样是必要的，因为总是会有空气存在。涂布站上料棒的设计可防止气泡直接进入涂布区域。通过良好的设计，空气被排出，并防止在棒内聚集。维美德特别重视这方面的设计。

 

以上几个方面主要影响大的气泡，然而，大气泡仅占气泡含量很小的一部分。

 

在很多案例中，大量使用消泡剂来降低空气含量，去除气泡。虽然这些化学助剂是有效的，但它们也有许多缺点。这些化学助剂的添加增加了环境负担并显著增加成本，降低了最终产品的质量。消泡剂影响的主要是表面的气泡，在实践中，他们不能降低空气含量到足够低的水平以适应要求较高的涂布方式，如喷射式涂布。

 

3OptiAir

维美德开发了OptiAir除气器，主要目的是提高高速涂布机的运转性能，另外的目标是减少消泡剂的使用，从而提高涂布纸的质量。目前目标已经达成，消泡剂可减少甚至不加，同时,涂布机的运行性能得以提高，空气含量稳定在一个较低的水平。空气含量通常会下降50%~70%。

 

另一个最重要的原因是为了满足喷射式涂布机的要求。

 

OptiAir去除涂料中的空气，原理是不同密度的颗粒在离心力场中具有不同的速度。向旋转分离器的顶部切向进料，产生离心力。在离心场中产生的压力差迫使低密度气泡集中在旋转分离器的轴线上。空气通过尾渣管不断去除。脱气涂料沿着旋转分离器壁流动，通过底部的出口排出。为了达到最佳运行效果，流经OptiAir旋转分离器的涂料流量必须足够大，以在整个单元中形成0.2~0.25MPa的压差。

 

4 结论

对于高车速的涂布机，无论是堰池式，辊式，还是喷射式，没有除气系统，纸张将会产生漏涂，尤其在涂料供料不足时更严重。