第三节第三节纸页的压榨脱水纸页的压榨脱水为什么湿纸页要经过压榨后才进行干燥湿纸幅在网部虽然已经脱去大部分水分,但从伏辊出来的湿纸页一般仍含有80 %左右的水分(干度约为14~20%),如果把这样的湿纸页直接送到干燥部进行烘干,不仅要消耗大量蒸汽,而且获得的纸幅组织疏松,强度低,表面粗糙.所以湿纸幅在进入干燥部之前,需要通过压榨部处理.一,压榨部的作用及其组成一,压榨部的作用及其组成1.作用(1)用机械挤压力使湿纸页进一步脱水,提高湿纸幅进入干燥部的干度.(2)改善湿纸页的表面性质:减轻网痕,减小两面差,提高平滑度.(3)使湿纸幅的组织紧密,提高其强度和紧度.(4)从网部剥离湿纸幅,经压榨后传递至干燥部.但是,并不是所有的纸种,在压榨时都要起到上述四个作用.2.组成压榨部的组成取决于所生产的纸种,低定量的纸需要压榨组数较少,要求具有吸收性的纸种,如滤纸,皱纹纸,吸墨纸等的压榨,主要直递纸,有一定的脱水作用,故选用的压榨组数也较少.生产纸板要求压榨组数较多,并且还有3~6道预压榨.压榨脱水主要脱除湿纸中游离水,其他形式的水很难脱除,如结合水.压榨部的布置特点:长网造纸机采用的压榨型式和压榨道数一般取决于生产的纸种,使用的浆种,纸机车速等因素.低速长网纸机一般设置多道普通双辊压榨.在中,高速纸机上设置脱水效能较高的复合压榨或靴型压榨.当对生产纸种的紧度要求较高时,纸机的压榨部应设置较多道数的压榨,避免压榨过程中使用过高的压力.当对生产纸种的平滑度和表面质量要求较高时,纸机压榨部应设反压榨及平滑压榨.当使用游离浆抄纸时,压榨的道数可以较少,使用的线压力可以较高.当使用粘状浆抄纸时,压榨道数应多一些,压榨线压力逐(渐)道提高,减少和防止湿纸幅的压溃.二,压榨对纸张性质的影响压榨能够提高纤维间结合力,因而能够提高受纤维间结合力影响为主的各项强度性质.同时,也能改善纸张的表面性能.1.压榨对纸张耐破因子的影响压榨能够提高纸张的耐破因子,且最初随压榨力的增加而增加,然后趋于平缓.在浆料打浆度比较低的情况下,压榨作用对提高纸的耐破因子尤为明显.2.压榨对纸页孔隙率的影响孔隙率,也称气孔率,是表征纸张抗空气透过性的一种尺度.纸的气孔率是随着压榨力的加大而呈直线式增大的.注意:气孔率的表示方法:空气透过的时间/单位面积纸页3.压榨对纸张松厚度的影响纸张的松厚度随压榨力的增加而降低,当压榨力提高到4.9Mpa以后,纸的松厚度趋于恒定.4.压榨对抗张力的影响与耐破因子相似.5.压榨对撕裂指数的影响由于撕裂指数主要取决于纤维长度和纤维本身固有的强度,提高压榨力对纸的撕裂强度影响不大.6.压榨对耐折度的影响随压榨力的提高,耐折度也提高.7.压榨对不透明度的影响不透明度是随着压榨力的增加而降低的.8.压榨对纸张两面性的影响压榨可以减轻纸页的两面性,特别是两面的平滑度差(对多缸纸机),消除纸页反面的网痕.但另一方面,压榨能够增大纸页的两面性,使纸张产生两面紧度差.纸页靠近毛毯的一面紧度较大,结果造成纸的毯面吸收油墨,胶料和涂料的能力有所下降.双毯压榨产生的两面紧度差较小.9.压榨对角质化的影响(p262)所谓角质化是指纤维的润胀能力将会受到永久性损失.压榨影响纤维角质化的各种因素:①纸的定量和加压时间的影响定量及加压时间的影响都不大②浆种的影响③pH值和温度的影响④反复压榨的影响⑤干燥前压榨的影响⑥压榨纸浆的纸张性质三,压榨脱水机理三,压榨脱水机理(一)压榨脱水的阶段及压力分布压区:一对压辊在自重和外力的作用下所形成的接触区域.压区宽度:在两个压辊中间,从湿纸和毛毯在进压缝一边开始接触的地方算起,到出压缝一边二者分开时为止,中间这段水平距离为压区宽度.以上,下压辊中心线为分界线,将压区分成两个部分,进压缝的一边称为第一区,出压缝的一边称为第二区.1.压区压力及其构成根据流体压力梯度概念来分析研究压榨脱水机理.压区压力=流体压力+机械(压缩)压力2.普通平辊压榨脱水机理——水平反向脱水在普通平辊压榨中,由于下压辊为平辊,毛毯和下压辊的界面没有水通过.因此,除机械压力外,还有流体压力,压榨时,水从湿纸向毛毯流动,因为从毛毯向下辊的垂直方向没有水的流动,所以水透过毛毯厚度上的流动减少,水通过纸和毛毯的压力梯度小,通过毛毯的水量必然降低.由于压力梯度是存在于和压区相垂直的方向,湿纸中所有被压榨出的水只能水平反着毛毯运行方向透过毛毯流动, 水流速度低,流经毛毯的距离长,因此相应有较大的流体流动阻力和较小的液压梯度,排除水量少. 此时,如果湿纸强度不够,就会出现压花.在普通平辊压榨中,把压区可以分为四段.A段:预压段,主要排出空气,也脱出少量水;B段:是主要脱水段,湿纸中的水压入毛毯,毛毯中的水斜穿过毛毯到下辊表面,与下辊传向相反,靠自身重力排去.有少量水向上串,返回毛毯,湿纸中.C段:进入侧受压最大,继续脱水,水流方向平行于辊面,与运转方向相反流动.出去侧受力由大变小,毛毯回弹比湿纸而大,因而毛毯中出现毛细管,从湿纸中吸水,所以湿纸仍脱水,量不多,还吸收串过辊中心线的水.D段:因压力由大变小,湿纸幅回弹,膨胀,产生毛细管作用,从毛毯中吸收水,湿纸回湿.因此,尽可能早地将湿纸和毛毯分开.压榨时,当水力压差超过湿纸幅强度所能承受的数值时,湿纸幅的组织结构就会被冲散而造成所谓"压溃"现象(即"压花").压花(压溃):是指排水阻力太大,水向四面奔发,破坏了纸页的结构.压榨时,压力越大,压出的水越多,但不能超过压花压力.压花压力:与刚刚出现压花时所对应的压力.普通平辊压榨脱水的缺点:水平排水距离长,阻力大,脱水效率低.另外,纸幅和毛毯进入压区之前,先通过压区前侧的水层,使毛毯和纸幅水分增大,这也不利于压榨脱水.这种脱水方式叫作"水平反向脱水".即:从湿纸幅中压榨出的水分,必须通过毛毯水平反向运动一段距离之后才能被排出.在压区宽度中,只有第一压区才起到脱水作用.3.垂直脱水原理对于真空压榨,沟纹压榨,盲孔压榨,套网压榨等压榨方式来说,它们的压榨脱水不是横向脱水,而是垂直向下脱水.真空压榨的脱水动力与普通压榨的脱水动力是相同的.即湿纸幅是在上压辊的压力作用下进行脱水. 而真空抽吸力的主要作用是把压区前侧毛毯中的水分吸掉,以降低毛毯进入压区前的含水量并保持毛毯良好的滤水性.当湿纸幅和毛毯通过压区时,压榨出的水分,能立即被毛毯吸收并透过毛毯,在经过很小距离(1/2孔距)的水平移动后,便能垂直向下进入辊壳的小孔中.其中一部分水分进入真空室排出,还有一部分水分则留在孔内.当小孔转离压区后,在离心力的作用下,小孔中的水分被抛真空压榨脱出的水是垂直流动,排水距离短,水流阻力小.毛毯不会被水饱和,因而减少了湿纸幅"压溃"的可能性.真空压榨可以采用较高的线压力,具有较高的脱水效能,有利于造纸机车速的提高.第一区从湿纸和毛毯进入压区开始,到湿纸水分达到饱和为止.在第一区虽然湿纸的水分含量已经饱和,但毛毯的含水量尚未饱和,还没有产生流体压力.由于压缩的总压力逐渐增大,湿纸和毛毯都处于不饱和状态,所以从湿纸和毛毯中压出来的主要是空气.没有流体压力,水仅在毛细管作用下流动.湿纸的干度在第一区变化不大,压榨力仅用于压缩湿纸和毛毯的纤维结构.第二区从湿纸饱和点到压区中线.压区中线处压区总压力达最高值.在第二区,毛毯和湿纸的含水量达到饱和,同时流体压力不断增加.从湿纸中压榨出来的水进入毛毯,使毛毯含水量也达到饱和.毛毯中的流体压力,把水压至毛毯下层的空隙.作用于湿纸和毛毯上的压力在第二区中逐步增加,纸和毛毯中的流体压力在压区中线之前达到最高值.在第二区,水受到压榨作用从湿纸和毛毯中脱出.在毛毯含水量尚未饱和以前,湿纸中的水受毛细管作用进入毛毯.从压力曲线最高点到纸的最高干度点之间为第三区.在第三区,总压力逐渐下降.湿纸结构压力增长到最高点对应于湿纸干度的最高点,相当于湿纸中流体压力为零的一点.这表明在压区中线之后,湿纸和毛毯之间有一个压力梯度.第三区也是压辊缝口扩张的部位.在第三区纸幅仍受到压缩作用,但毛毯得到充分膨胀.由于压区仍然有水在横向流动,毛毯在第三区的一小部分被水饱和,此后变成不饱和状态,因而在毛毯内部会产生真空抽吸作用,使空气和水经过沟纹或网套返回毛毯.第四区指的是从湿纸开始膨胀,水分不饱和到它离开压区为止的这段区域.压榨毛毯在第四区一直处于不饱和状态,并且在不断地膨胀.在第四区,纸和毛毯均发生膨胀,湿纸水分由饱和变得不饱和,流体压力曲线出现负值,从而导致湿纸和毛毯的组织结构压力高于总压力.由于湿纸膨胀所形成的真空比毛毯大,结果造成空气和水进入毛毯和毛毯中的水进入湿纸的反向流动.另外,毛细管作用还会造成湿纸和毛毯或它们之间产生水分的重新分配.当湿纸和毛毯在第四区分开时,湿纸和毛毯界面的水份因为水膜的分离而分别返回到原纸和毛毯中.4.压控压榨与流控压榨凡压榨脱水主要由压榨力大小决定的压榨称为压控压榨.凡压榨脱水主要由流体流动阻力大小决定的压榨称为流控压榨.在流控压榨中,使用双毯压榨最为适宜.这样可使纸的两面同时脱水,可认为是纸的定量降低一半,可使流控压榨转变为压控压榨.四,压榨辊的结构形式与特点1.平辊压榨普通压榨和一些正压榨用的都是平辊压榨,上压辊为石辊,下压辊为胶辊.石辊在过去常用天然花岗石制作,现在多用橡胶与石英砂混合制成的人造石代替.包胶辊是在铸铁辊上包胶制成的.胶的硬度通常为80~90o(肖氏硬度).包胶的作用:(1)使辊面具有弹性,可以缓冲上辊的压力,减少压溃,延长毛毯的使用寿命.(2)在一定程度上补偿中高的误差,使两辊接触较好,脱水均匀.上下辊安装有一定偏心距,上辊偏向进纸一侧.2.网衬压榨(1)衬网压榨衬网压榨是在压榨毛毯内再衬上一条网眼比较大的无端的塑料网带.衬网为双层编织,不易被压缩,可在较高的线压工作.它在毛毯的下部保持大量孔隙,开孔率大于真空压榨和沟纹压榨.为压区被挤压出来的水分提供了必要的排水通道,从湿纸压出的水经过毛毯进入塑料网的孔眼中,从而达到减小压区流体压力和有利于脱水的目的.衬网压榨又称为网毯压榨.(2)套网压榨网套压榨是在包胶的下压辊上套上一层塑料网.其工作原理和网毯压榨相同.压入网毯或网套孔隙内的水分可以通过吸水箱或空气刮刀除去.由于网毯压榨,网套压榨制造,安装及操作均较复杂,只在特殊需要情况下采用(生产高级纸),使用不如沟纹压榨普遍.3.真空压榨真空压榨,多用于中高速纸机中.上辊:花岗岩石辊或人造石辊,是从动辊.下辊:真空吸水辊,辊壳用磷青铜或不锈钢制成,辊面包有橡胶并钻有大量的直径为6~8mm的通孔,辊壳内装有真空室(宽度一般为100~200mm),是主动辊.真空压辊的结构与真空伏辊基本相同.真空室的作用仅是用来抽吸辊壳孔眼中的空气,而不是水.上下辊安装有偏心距,与普通压榨排列相反,一般上辊偏向湿纸幅出压区一侧.通过真空压榨脱水机理可知:提高压榨效能的关键就是缩短压区内的排水距离.真空压榨的优点:①可以比普通压榨多脱掉水分,纸的干度可提高1%~2%;②纸页横幅干度均匀一致;③由于真空作用的关系,湿纸紧紧贴在毛毯上,因此压榨时断头可以减少;④因为真空压榨可以多脱掉水,进入真空压榨的湿纸干度稍低一些也不碍事;⑤真空压榨对毛毯来说,经常有清洁作用,压榨毛毯比较干净,能够保持一定的渗水能力,因而,可以延长毛毯的使用寿命.真空压榨的缺点:设备投资费用大,生产费用高,一般只能用到15年左右的4.沟纹压榨grooved-roll上辊:花岗岩石辊或人造石辊,从动辊.下辊:空心铸铁辊包胶,胶层辊面车有细密的,环形或螺旋形的沟槽, 主动辊.现在,大型高速纸机采用的最新沟纹辊是金属沟纹辊并制成可控中高辊类型的结构.沟纹压榨的脱水原理:沟纹辊的辊面有很细密的,环形或螺旋形的沟槽.这些沟槽为压区内被挤压出的水分提供了排泄的渠道.沟槽使压区的下方与大气相通,压区内的水分可以沿着垂直的或接近于垂直的方向穿过毛毯进入沟槽.水分在毛毯内所需横向(水平)移动的距离不大于沟纹间距离的一半,流阻较小,使压区的排水有比较理想的条件.这是沟纹压榨具有较高脱水效能的主要原因.沟纹压榨被广泛采用的主要原因:使用沟纹压榨时,可以提高压榨的线压力而无压溃和产生印痕的危险,压榨后的纸幅干度高而且脱水均匀.在一些高速纸机上,沟纹压榨部分地取代了真空压榨.另外沟纹压榨还使用于旧纸机普通压榨的改造,而不需要添设真空系统及动力装置,既方便,又经济.5.盲孔压榨盲孔压榨是70年代在沟纹压榨的基础上研制出的一种新型压辊.上辊:石辊下辊:铸铁包胶盲孔辊,即在铸铁辊芯上挂胶或聚胺酯合成材料.挂面层上钻有孔径为2～4mm,深为12～15mm的盲孔,开孔率为25%～30%,其孔眼容积比沟纹压辊约大5倍,可以容纳更多压榨出来的水.高速纸机上,盲孔内的水分大部分被离心力甩到辊面,用刮刀除去.另一部分水被毛毯吸收,再借吸水箱从毛毯中吸走.在车速低于250m/min的低速纸机采用气刮刀,借助高速喷向辊面的空气,把水分从盲孔内吹出.6. 延伸压区压榨(宽压区压榨或靴型压榨)宽压区压榨是由压脚顶着压辊形成压区.压区宽度可达250mm,因此,可相应延长湿纸在压区内的受压时间,压榨线压可以提高约1700kN/m.由于湿纸在长压区压榨中受压时间较长,因此可以提高压榨出纸干度;降低烘缸部蒸汽消耗量,改善压榨部的运行性能,提高纸机的生产能力.组成包括:一个可控中高沟纹上压辊,上下双毛毯,一条橡胶衬带,靴型压板及推动压板的汽缸活塞液压装置.上辊:可控中高胶面盲孔上辊(配有双毛毯)或可控中高胶面上辊(配有下毛毯).下辊:凹面压区压辊(靴型压辊).压区宽度:210～310mm;压榨时间:延长至普通压榨的8倍.凹面压区压辊既可以作为下辊,也可以作为上辊与其他压辊组成宽压区压榨.五,压榨部的组成(压榨辊的组合形式)普通长网纸机的压榨部由一组以上压榨组成,通常为2~4组在普通长网纸机中,最后一组多为光泽压榨.现在多采用多辊复合压榨.对于多圆网纸板机来说,其压榨部由预压榨和主压榨组成.1,双辊压榨(1)正压榨:湿纸幅的正面与上辊(石辊)接触,可提高正面平滑度.(2)反压榨:湿纸幅的反面(网面)与上辊(石辊)接触,可提高反面平滑度,减轻网痕,减小两面差.多由人工引纸,纸机车速高时,操作困难,因此多用于平滑度要求高和两面差小的纸张和低速纸机.(3)光泽压榨:是纸机压榨部的最后一道压榨,其作用是压平纸面,消除网痕和毯痕,提高纸的紧度和网面的平滑度.(4)挤水压榨:也即毛毯洗涤压榨,其作用是清洗毛毯,挤去入压区毛毯的水.为压榨胶水创造条件.有时叫分离(5)引纸压榨:将湿纸从引纸毛毯转移到压榨毛毯的压榨.用于真空引纸的中,高速纸机.主要作用是转移湿纸页并不是脱水,因此,压榨时使用的线压并不很大,真空辊的真空度也不高.湿纸是夹在引纸毛毯和压榨毛毯中间通过压区的.又称传递压榨.(6) 其它组合形式的新型双辊压榨单一压榨紧凑压榨贯穿压榨设计的指导思想是避免湿纸从网部伏辊开放引纸到一压时断头的危险,适合于各种不同定量纸张的真空引纸.三真空压榨的特点是引纸位置有一个三真空室的真空辊,三个真空室各有不同的真空度.第一真空室将网上湿纸揭下来往一压传递,中间一个真空室的真空度要根据纸的定量大小而加以调整,第三真空室维持着普通一压所需要的真空度.真空压辊身兼三职,即担负着引纸,递纸和一压的三重任务.2,多辊压榨的组合形式多辊压榨指两只以上的压榨辊按照不同组合形式配置的压榨方式.(l) 高强压榨高强压榨是在上下压辊中间配装一个表面硬,直径小的沟纹辊,湿纸页随同毛毯从上压辊与小辊之间通过,虽然线压不大,但却有很高的压区比压,故能有效提高脱水效率.同时,窄小的压区有利于水分的排除和缩短压区后半部纸幅与毛毯的接触时间, 从而减少毛毯对纸幅的回湿作用.小辊用不锈钢制成,辊面车有V形沟纹,沟深和沟宽均为0.76mm.高强压榨需要专门设计的毛毯.(2)垂直三辊压榨垂直三辊压榨由真空下压辊,中辊和石质上压辊组成.伏辊传来的湿纸由两床毛毯夹着通过下,中两个真空压辊的压区.中间的真空辊有两个真空室.真空室的位置正好位于下真空辊真空室之后,保证湿纸随着中压辊毛毯移动.湿纸随中压辊毛毯通过中,上两个压辊的压区,最后被开放式引纸送入烘图Ⅱ-5-3-45垂直三辊压榨1-真空伏辊2-真空压榨下辊3-下辊毛毯4-真空压榨中辊5-中辊毛毯6-石辊7-下压辊真空室8-中辊吸移真空管9-中辊真空室(3)复式压榨复式压榨又称为组合压榨或复合压榨,即多压区压榨.根据不同的要求,使用不同的辊数和不同的布置方式.图Ⅱ-5-3-46倾斜三辊双压区复合压榨图Ⅱ-5-3-47双压区紧凑复合压榨折角式三辊复合压榨四辊复合压榨四辊三压区复合压榨.第一压区下辊是沟纹辊,上辊是真空辊,第二压区右辊是石辊,第三压区右辊是可控中高沟纹辊.湿纸幅经过三个压区脱水,提高到较高的干度,开放式引纸进入平滑压榨,减少了断头.环列式复式压榨四辊以上的复式压榨采用环列式布置,中心辊是石辊,围绕石辊布置多个真空压辊或可控中高沟纹辊.该复式压榨实现了全封闭引纸,没有开放式引纸,减少了断头.复合压榨的优点:(1)提高了压榨脱水效率,得到较高进入干燥部的纸幅干度.(2)对于相同压区数,需用的压辊减少,相应降低了功率消耗.(3)结构紧凑,占地面积少,可节省建筑面积和费用.(4)便于和真空吸移装置配合实现封闭引纸,引纸简单,减少断头, 可以提高纸机车速.(5)压榨部的损纸易于处理.反压引纸无障碍.(6)纸幅在压榨时,使正面和网面得到对称或接近对称的脱水,减小了纸幅两面差.(7)基本可以解决草浆抄纸,由于纤维短,非纤维性细胞多,容易出现粘辊,断头的问题.对纸种的适应性好,适应于高速纸机.复式压榨结构复杂,制造,安装及传动系统的精度要求较高.六,压榨毛毯压榨毛毯是影响压榨部脱水和改善纸页性能的重要因素.(一)压榨对毛毯的要求和毛毯对压榨的的作用基本要求:传递纸页,帮助脱水和改善由于压榨带来的纸页问题.作用:(1)传递湿纸.(2)吸收湿纸中压榨出来的水,帮助脱水.(3)将压力均匀分布在湿纸上.(4) 支撑湿纸以防压花.(5) 改变纸幅的表面性质.(6) 在真空压辊,沟纹压辊和盲孔压辊时,能均衡实心部分和眼孔部分上的压力,从而消除或减轻纸上出现的"影痕".(7) 带动压榨部从动辊转动.(二)毛毯的特性(1)强度(2)空隙容积(3)透过性(4)可压缩性(5)耐磨性(三)毛毯的种类和构造(1)编织羊毛毛毯和底布植绒毛毯这种毛毯是用羊毛毛线织成,然后用毛刺辊使毛毯表面起绒,这是最原始的一种压榨毛毯,现在已被淘汰.底布植绒毛毯是由编织毛毯派生出来的一种毛毯.在底布上单面或双面针刺植绒制成. (2)无纬底布毛毯通过研究发现堵塞在毛毯中的细小杂质主要存在于纬线上,约占72%,因此,造纸工作者研制出了无纬底布毛毯.(3)底网植绒毛毯这类全塑毛毯出现在60年代末70 年代初.由于这种毛毯的底网是由合股或绞合单丝作经纬线,而纬线用的多为单丝,细小纤维和外界脏物都不易粘在单丝上,而且比其它经线强度更好,更加挺实.(4)多层复合植绒毛毯在两层或两层以上的底网交织在一起的多层复合底网上植入绒毛层制得的毛毯.这种毛毯的孔隙容积大,水流阻力小,底层通畅,挺实.(5)无纺毛毯无纺毛毯是完全取消底层织物的新型毛毯由于没有底层植物,因此透水性很好.与其他毛毯相比,无纺毛毯的流体阻力最小.用无纺毛毯生产出的纸平滑度高.毛毯在使用过程中,会逐渐被细小纤维,填料,树脂等堵塞,弄脏;一些化学反应生成的沉淀等,也会弄脏毛毯.脏污的毛毯使压榨脱水效率大大地降低,最后就要更换毛毯.压榨毛毯的更换原因,一般不一定是由于机械磨损而是由于毛毯脏污堵塞.因此,在压榨上设置毛毯洗涤装置,对于保持压榨的脱水效率,延长毛毯的使用寿命是非常重要的.毛毯的清洗和调理(1)物理法清洗毛毯①洗涤剂喷液管②低压喷水管③高压喷水管。
