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圆网成形器的纸页成形和脱水控制技术优化

时间:2023-06-30 理论教育 版权反馈
【摘要】:老式圆网仅依靠网内外的水位差,Δp的可调范围非常有限,对提高圆网纸机的脱水能力和改善纸页的成形极为不利。圆网成形过程中的选分和洗刷作用,会造成纸页两面性较大,纸页表面粗糙,平滑性较差。如果圆网纸机车速进一步提高,使圆网圆周速度超过了临界速度,则湿纸页所受的离心力大于重力,湿纸页就会被甩出,纸页成形就会被破坏,圆网机将无法继续操作。

圆网成形器的纸页成形和脱水控制技术优化

圆网造纸机的网笼由于内外存在液位差,当圆网转入网槽液面时,纸料悬浮液由于滤水压力而过滤,在圆网上形成湿纸页。随着圆网的转动,吸附的纤维越来越厚,当圆网转出液面时,成形完成。但是,纤维层在网笼上继续脱水。然后,被包绕伏辊的毛毯黏附并脱水,转移到毛毯上,后送入压榨部和干燥部。影响圆网成形和脱水的主要因素有:浆料浓度、网内外压差和脱水弧长、纸料的浆速与网速的关系、选分作用与冲刷作用、圆网的转速与临界速度、浆料的溢流量等。

1. 浆料的浓度

网槽浆料浓度的大小由纸的品种、定量、浆料性质和网槽的结构等因素决定的。一般来说,生产薄页纸的上网浓度控制在0.2%以下,生产纸板时的上网浓度控制在0.5%以下。而就网槽而言,逆流式网槽上网浓度控制在0.2%~0.35%,顺流式网槽上网浓度控制在0.1%~0.25%。

2. 网内外压差和脱水弧长

圆网纸机的脱水和成形是一个复杂的过程,其脱水过程可用过滤方程来描述。

式中 dQ——脱水量

dt——脱水时间

A——脱水面积(A=脱水弧长×网宽)

Δp——圆网内外压力差

R——脱水阻力

从式(5-4)可知,脱水量与脱水弧长成正比关系,延长脱水弧长有利于提高脱水量,改善纸页成形。顺流溢浆式网槽脱水弧最长,因而可以降低纸料的上网浓度,以利于提高纸页的匀度,改善纸页的成形。另外,采用大直径网笼,采用双网和多网进行生产,都是延长脱水弧长的有效措施,在实际生产中对强化脱水,改善纸页成形起到了重要的作用。但另一方面,提高浆位增加挂浆弧长,又会造成上浆压力小,会促使纤维纵向排列加剧,并增加对已成形纸页的洗刷作用,而不利于纸页的成形。因此在圆网机的改造中,一般不主张延长脱水弧长,而更强调增加网笼内外压力差Δp

脱水量与网笼内外压力差Δp成正比关系。老式圆网仅依靠网内外的水位差,Δp的可调范围非常有限,对提高圆网纸机的脱水能力和改善纸页的成形极为不利。新式的圆网纸机(如真空圆网和加压式圆网),采用真空或加压的方式,来提高网笼内外的压力差Δp,对提高圆网机的脱水能力和改善纸页的成形,起到了积极的作用。

脱水量与脱水阻力R成反比关系。脱水阻力R与纸种有关。如纸页定量过大,如果仍采用单网成形,脱水阻力过大,容易造成纸页压花或压溃,生产出的纸页匀度很差,因此必须采用多网进行生产,以减少脱水阻力。另外,脱水阻力还与浆种和浆料性质有关。如浆料的配比、打浆度、浓度、温度、pH、助剂等,均会影响到圆网的脱水和纸页的成形。此外,脱水阻力R还与网笼的结构、网目的选择以及网面的清洁程度有重要的关系。

3. 浆速与网速的关系

圆网机中纸料的流速和圆网的线速度之间的关系可以用下式表示:

式中 ϕ——圆网机的浆速与网速之比

vT——纸料流速(浆速),m/min

vC——圆网线速度(网速),m/min(www.xing528.com)

浆网速比ϕ对于纸页的成形和质量(特别是纵横拉力比)有显著的影响。一般来说,ϕ值越小,则纤维纵向排列的方向性就越强,纸张的纵横拉力比就越大。此外,ϕ值对于纸页成形过程中的洗刷作用和选分作用以及过滤速度均有一定的影响。因此在圆网部设计和使用过程中,应尽可能使纸料的速度与圆网的线速度相适应。

为了能较好地控制圆网机的浆网速比,新式圆网部采用了类似长网部的喷浆上网方式,以替代传统的网槽内挂浆上网的方式。这些改进已经取得了较显著的效果,并为新式圆网机所采用。

4. 选分与洗刷作用

在纸页开始成形时,因细小纤维易于通过网眼随同白水流失,只有比较粗长的纤维能吸附在网上。当粗长纤维形成一个过滤层后,细小纤维也能吸附,这就产生了选分作用,使纸页的贴网面较粗糙,而纸的正面则较细腻。当圆网转出液面时,最外层纤维由于水的冲刷、圆网回转与纸料间的摩擦及自身重力作用下,使已经吸附于网面的部分纸料又被冲刷下来,这种作用称为洗刷作用。它不但造成纸的两面差,还会使纸页匀度不好,严重时造成“泪痕”纸病。

选分与选刷作用与网槽的结构有很大关系。在顺流式网槽中,由于纸料流动方向与圆网转动方向相同,当圆网回转进入纸料中,纸料即开始上网。此时滤水速度较快,因而比较粗长的纤维得以优先上网,细小纤维则易于通过网目,随同白水流失。随着圆网的继续回转,网面的湿纸页逐渐增厚,滤水速度也随之下降,由于细小纤维具有较大的比表面积,附着力较强,易于附着在长纤维形成的湿纸层上,而此时吸附的粗长纤维是比较疏松的,又可能被洗刷到网槽之中。当浆速大于网速时,这种洗刷作用就更加明显。对于逆流式网槽,也同样存在选分和洗刷作用,而且洗刷作用更为强烈,这与逆流式网槽圆网的回转方向与纸料流动方向相反有很大的关系。

圆网成形过程中的选分和洗刷作用,会造成纸页两面性较大,纸页表面粗糙,平滑性较差。

5. 圆网的临界速度和圆网纸机的极限车速

当湿纸页随同网笼回转离开网槽液面时,湿纸页将受到重力、网面附着力和由于网笼旋转而形成的惯性离心力等的作用。对于圆网网面上离开液面后任何位置的湿纸页,其在该位置所受的重力是一定的,但随着圆网纸机车速的提高,其在该位置所受到的离心力是不断增加的。如果忽略相对较小的网面对湿纸页的黏附力,则当湿纸页受到的离心力和重力相等时,湿纸页处于临界状态,即还可以保持在网面上。我们将湿纸页处于临界状态所对应的圆网圆周速度,称为“圆网纸机的临界速度”,而将对应该圆周速度的纸机车速,称为圆网纸机的极限车速。如果圆网纸机车速进一步提高,使圆网圆周速度超过了临界速度,则湿纸页所受的离心力大于重力,湿纸页就会被甩出,纸页成形就会被破坏,圆网机将无法继续操作。在临界状态下,如果忽略圆网对湿纸页的黏附力,则圆网临界速度v0与湿纸页所受重力和离心力的关系,可以用下列关系式表示。

圆网的临界速度:

式(5-6)及式(5-7)中

v0——临界速度,即圆网圆周速度,m/s

r——网笼半径,m

h——圆网笼露出浆面的高度,m

θ——浆位角

由式(5-6)可知,临界速度与网笼半径成正比,并与网槽中湿纸层出口浆位的高低有关。随着网笼直径的加大,浆位角θ的增加,临界速度可以增大,从而增大了圆网纸机的极限车速。但是网笼直径的增加是有限的,因此必须依靠外加压力Δp来增加纸层的向心力,以抵御车速增加后离心力对湿纸页的作用。为了增加Δp,可以采用网内减压(如真空圆网或抽气式圆网)和网外加压(如加压式圆网)等方法。

6. 浆料的溢流量

溢流量的大小会影响到浆速和网速的关系。一般来说,溢流量过小,会产生堆浆现象,影响纸页的匀度;溢流量过大,会出现浆速大于网速的情况。在实际操作中,顺流溢浆式网槽的溢流量控制在 20%~40%,活动弧形板式网槽控制在15%~25%。

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