纸卷硬度计RoQ在造纸行业的应用

钱 恩

(芬兰ACA系统有限公司北京代表处，北京，100024)

·纸卷硬度计·

钱 恩先生，硕士；主要从事纸卷硬度计的应用和推广。

纸卷硬度计RoQ在造纸行业的应用

钱 恩

(芬兰ACA系统有限公司北京代表处，北京，100024)

纸卷硬度即纸张卷绕紧度是关乎分切、包装、印刷、运输和下游客户生产线运行状况的重要指标。长期以来，国内造纸行业工程师只能依据目测、手感等这些感性经验作出调整，由此带来的不当的分切、包装、运输破损以及下游加工工艺的屡屡不畅等不良后果。本文介绍的纸卷硬度计RoQ可以精确测量各种纸卷硬度，为纸张的卷取、分切以及下游印刷包装等工艺参数的设定和调整提供量化的数值依据和实际指导意义。

纸卷硬度；RoQ；卷取；厚度控制

纸卷硬度即纸张卷绕紧度是关乎分切、包装、印刷、运输和下游客户生产线运行状况的重要指标。长期以来，国内造纸行业工程师只能依据目测、手感等这些感性经验作出调整，由此带来的不当包装方式、运输破损以及下游客户生产线的屡屡不畅等不良后果。纸卷硬度计RoQ能够精确测量各种纸卷的硬度，为纸张的卷取、分切以及下游印刷包装等工艺参数的设定和调整提供量化的数值依据，并具有实际指导意义，从而有效地指导或调整分切、包装、运输和下游印刷等生产工艺，减少下游的投诉。

1 纸张的卷取

1.1纸张卷取的影响因素

在实际生产中，做好纸张的卷取是非常重要的。图1所示为纸张卷取流程图。

图1 纸张卷取流程图

纸张卷取过程中输入的参数包括：张力控制，胶辊负载控制，扭矩控制以及纸张本身的特性，其中纸张本身的特性是决定成卷的关键因素。纸张特性参数有厚度、紧度、纵向伸缩和张力、摩擦因数、吸水性、透气性、弹性模量等。其中纸张的厚度是最重要的影响因素。

1.2卷取中常见的问题

卷取过程中常见的问题有纵向破裂、变形、褶皱、端面凹陷等，详见图2。

1.3合格纸卷的标准

合格的纸卷必须具有良好的外形，合理的尺寸，稳定的硬度曲线。纸卷合理的硬度曲线是越靠近卷芯，其硬度越大。纸卷硬度与纸卷直径的关系曲线见图3。

图2 卷取过程中常见的问题

图5 母卷硬度波动导致的印痕问题

图3 纸卷硬度与纸卷直径的关系曲线

图4 纸卷整卷的理想硬度曲线

整卷纸卷的理想硬度曲线如图4所示。由图4可以看出，整卷纸卷理想的硬度曲线是纸卷横幅左右两端的硬度比中间的硬度低。

1.4纸卷硬度的控制

纸张在卷取过程中控制好硬度非常重要，母卷硬度波动太大会导致下游的工艺过程出现问题，常见的问题为：

(1)印痕问题

母卷硬度波动导致的印痕问题见图5。

(2)印刷断纸问题

母卷硬度波动导致的印刷断纸问题见图6。

1.5纸卷硬度计RoQ的测试原理及测试结果

纸卷硬度计RoQ 的外观图见图7。

纸卷硬度计RoQ测试原理是以一定的速度和力量打击纸卷的表面，纸卷越硬则打击锤从一定速度减到零越快，即减速度g越大。RoQ以g(1 g=9.81 m/s2)表征硬度的大小。 RoQ也可以校准成别的硬度单位。

图8所示为牛皮纸大母卷硬度的测试结果。

图8中，横纵标是牛皮纸大母卷的横幅宽度(总宽6676 mm，一个测试数据精确到2 mm)，纵坐标是大母卷对应的硬度值。由图8可以看出，测试结果中含有硬度的平均值、标准偏差、变异系数、最小值、最大值、最大值与最小值的极差。并且，大母卷硬度测试结果可以导出excel。

客户可根据硬度测试的平均值和变异系数对纸卷的质量进行控制和分类处理。

图6 母卷硬度波动对印刷的影响

图7 纸卷硬度计RoQ

图8 牛皮纸大母卷硬度测试结果

2 采用纸卷硬度计RoQ测试纸幅横向厚度的均匀性

2.1纸卷硬度和纸张厚度的关系

纸卷硬度计RoQ不仅能精确的测量出纸卷横向硬度值，同时也可以精确地反映出纸幅横向厚度的均匀性。

以52 g/m2低定量涂布纸为例，测试其厚度与纸卷硬度的关系，见图9。

图9 52 g/m2低定量涂布纸厚度与纸卷硬度之间的关系

由图9可以看出，单层52 g/m2低定量涂布纸的厚度横幅波动是0.7 μm，这种厚度波动在线设备很难测量出来。而纸卷硬度计RoQ测试的相对应硬度的波动高达15%。因为硬度计RoQ测试的是整个纸卷的硬度也就是几千层纸厚度的累计误差。根据硬度计RoQ的测试结果，客户可以很清楚地分析出52 g/m2低定量涂布纸横向厚度的均匀性(横幅测量位置能精确到2 mm一个点)从而进行工艺优化和调整。

2.2纸卷硬度和压光压力的相关性

图10所示是压光压力的变化和纸卷硬度的对应关系。

图10 压光压力变化与纸卷硬度的对应关系

3 采用纸卷硬度计RoQ测试包胶辊表面硬度

包胶辊表面硬度的均一性对最终纸张产品的质量有着很大的影响。传统测试胶辊的硬度方法是用单点式邵氏硬度表抽测几个点。这种单点式硬度表，测试过程中每个人的测试角度和力量都会影响最终的测试结果。硬度计RoQ能精确连续地测试出整个胶辊横向硬度值(每2 mm一个值)，从而帮助客户对胶辊的整体硬度进行适时准确的判断。

4 结 论

纸卷的卷取硬度，对分切、包装、印刷以及下游

的工艺调整都有着重要的指导意义。由于纸卷硬度计RoQ是测量厚度的累计误差，所以它对最终产品的质量控制和工艺优化都起到一定的指导作用。另外纸卷硬度计RoQ还能精确测量包胶辊的表面硬度，这对胶辊的维护和更换提供实际的参考价值。

[1] Parent Frederic, Hamel Jean. Bagginess and Baggy streaks: A novel measurement technical to quantify tension profile of a web in cross direction at high resolution[C].15th Intl.Conf. on Web handing proc, 2013.

[2] Parent Frederic, Hamel Jean. Bagginess and correction of baggy edges on paper machine[J]. TAPPI, 2011.

[3] Thuer Amy. Using Roll hardness of screen for excessive web bagginess[C]. IWEB Conf.Proc., 2013.

[4] Seidel K L. Practical Approach to Winding Principle[S]. TAPPI Winding short course, 2015.

[5] LI Pei-yi, WANG Zhi-jie, DONG Xian-min. Winding Tightness Control of WINDRUM Winder[J]. China Pulp & Paper, 2006, 25(8): 38.

李赔燚, 王志杰, 董现敏. WINDRUM型复卷机的紧度控制和要求[J]. 中国造纸, 2006, 25(8): 38.

[6] SUN Biao. The Establishment of Rewinder’s Tension Stability Indication[J]. China Pulp & Paper, 2010, 29(11): 52.

孙 标. 复卷纸纸幅张力系统稳定性指标的建立[J].中国造纸, 2010, 29(11): 52.

[7] WANG Hong-yan. Design of the electric control system of high speed rewinder[J].Paper and Paper Marking, 2014, 33(2): 12

TheApplicationofHardnessTesterRoQinPaperIndustry

QIAN En

(ACASystemsOyBeijingRepresentativeOffice,Beijing, 100024) (*E-mail: jeff@aca.fi)

The hardness of paper roll is closely related to slittering, packing, printing, transportation as well as the downstream process. For a long time, domestic engineers estimate the hardness by visual inspection and hand feeling,this would mislead the adjustments for the related process. RoQ can measure the paper Roll hardness accurately and provide the reliable datas for corresponding adjustments．

paper roll hardness; RoQ; winding; caliper control

TS736+.2

A

10.11980/j.issn.0254- 508X.2017.10.009

2017- 06- 07(修改稿)

(责任编辑：马 忻)