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                                  【專題】造紙機施膠壓榨和干燥部的演進

                                  來源:中華紙業傳媒 編輯:都津馨 時間:2019-08-03
                                  導讀:超市“小伎倆”:讓你不知不覺花掉更多錢
                                  造紙機表面施膠壓榨裝置和干燥部也在不斷地更新并應用了諸多新技術。本文擬對造紙機中的施膠壓榨和干燥部的演進及最新技術動向作如下介紹。
                                  1 施膠壓榨裝置的種類和演進
                                  表面施膠處理紙頁表面從初始實現提高印刷適性,多用于印刷用紙等普通高級紙以來發展至今已廣泛用于多種文化用紙、技術用紙、產業用紙,近年來又普及于新聞用紙、紙板乃至瓦楞原紙。施膠壓榨裝置也從初始的槽式施膠壓榨發展至門輥式,進而計量棒式;此外,非接觸涂布方式的噴射式表面施膠也得到了應用。根據紙產品用途的需要,應用表面施膠充分提高了紙頁的表面強度、層間強度、抗張強度、挺度。從而表面施膠裝置已成為紙機廣泛配置的設備。
                                  1.1槽式施膠壓榨
                                  始于二十世紀初期,其適用車速限于950m/min以下。
                                  1.2輥式計量施膠壓榨
                                  以門輥式為代表的輥式計量施膠壓榨。該裝置的中間雙輥稱為上膠輥,其外側的輥為計量輥,更外側的輥稱為底輥。計量輥和底輥之間構成膠液槽,在輥面上形成膠液膜,上膠輥將其轉印至紙頁表面,形成膠膜,達到表面施膠的目的。
                                  其典型的涂布量范圍是0.1~2.0g/㎡,涂布液的濃度為3%~20%,抄速最高可達1200m/min。
                                  門輥式施膠也存在一些問題,其一,因膠液不易滲透到紙頁內部,難以實現低濃度、高涂布量作業,不便應用于要求層間強度較高的品種;車速一旦超過1200m/min,不可避免地會從多個輥間壓區處發生霧汽,造成不良作業環境;另外,在機械結構方面也表現出一些問題:輥筒多、占用的空間大、更換輥筒需較長時間。
                                  1.3涂布頭施膠壓榨
                                  可用于超過1200m/min的新施膠壓榨裝置。該裝置沒有改變輥面上的施膠液轉印到紙頁上的基本理念,而為在輥面上產生被膜,在裝置本體上設置了上膠刮棒涂布頭,從而誕生了刮棒涂布頭計量施膠壓榨。  
                                  涂布范圍0.1~4.0g/㎡,施膠液濃度3%~20%,車速50~2000m/min以上。
                                  1.4噴射式施膠壓榨
                                  噴射式表面施膠就是由沿幅向一定間隔配置的噴嘴將其噴射出的涂布液微粒噴射到紙頁或紙板表面上的非接觸式均一涂布作業。涂布液無回程循環并且不會從濕紙頁上滴落下來。該噴射式施膠壓榨裝置呈密閉結構而且端部施以密封,霧汽回收效果良好,并且不擴散到機外。
                                  噴射后膠液被紙頁實時吸收并立即進入雙棍壓區而被壓入紙頁。涂布量可通過變更噴嘴尺寸規格、調節壓輥壓力來控制。近年來其主要用途之一是對瓦楞原紙和箱紙板進行淀粉涂布,以提高其強度。
                                  2 干燥部干燥裝置的種類和演進
                                  抄紙機的速度近20年約提高了50%,伴之應用了眾多新技術,確保車速大幅提高,不久的將來設計車速有望達到2000~2500m/min。
                                  特別是近年來為與抄紙機高速運轉相匹配,采用了單干網烘缸運行(通常也稱單排烘缸)的干燥部。一方面伴隨抄紙機車速的大幅度提高,干燥部的長度成比例的增長,已出現僅干燥部的長度近達100m的抄紙機。不久的將來,設計速度達2400m/min的抄紙機干燥部的長度會進一步增長50% ,這無論從建筑成本還是從生產作業、設備維護方面考慮,對節省空間占位的要求將更加強烈。
                                  2.1輥筒烘缸的配置
                                  傳統抄紙機使用輥筒烘缸以蒸汽為能源蒸發紙頁水分、雙帆布(現為干網)烘缸干燥配置。該方式隨著車速的提高,烘缸間的開放式引紙部分(自由干燥區)紙頁會發生顫動而產生皺紋紙病,成為阻礙速度提高的一個重要原因。
                                  為解決該問題,開發出了干燥部無開放式引紙部分的單干網運行進行干燥,干網實時承托著紙頁并漸次地通過全部烘缸。在該技術開發之初僅在一個烘缸組實現無開放式引紙。而現在,全部烘缸組都采用單干網運行、無開放式引紙的配置方式已成為當代抄紙機的主流。
                                  2.2 VacRoll(真空吸引輥),吹風箱
                                  將不直接接觸紙頁的烘缸(下排),改為輥筒,并在其表面上開設溝紋,以使空氣逃逸的方式和在輥面上加工孔穴,由輥筒內部抽吸真空吸引紙頁的方式。特別是在抄紙機的車速超過1200m/min時必須使用該真空吸引輥。此時,與使用該真空吸引輥的同時在烘缸間也設置了吹風箱,使干網對紙頁的承托更牢靠。
                                  進入1990年代抄紙機開始采用將烘缸各組都采用單干網運行方式。但是,小徑真空輥的圓周速度與紙的運行速度差導致出現皺紋紙病和斷紙現象。于是,又通過采用大徑背輥和改進干網的措施而得以解決。
                                  單干網運行烘缸干燥(單排烘缸)不僅應對了抄紙機的高速化,而且大幅度提高了紙張的質量。干網約束了紙頁在干燥過程中的伸縮變形,于是和以往傳統狀態相比,尺寸穩定性優良、幅向均一。
                                  吹風箱在紙頁從烘缸表面剝離處的干網背面吹風對紙幅產生高負壓,防止紙幅從干網表面剝離,確保紙機高速運行。
                                  2.3 節省空間型的干燥部
                                  單干網運行干燥部可提高抄紙機車速、紙張質量也優良,但是,干燥部變長了、占有空間位置比傳統型多;也因此難以實現采用該方式對現有紙機進行改造。近代開發出的有劃時代意義的采用穿透干燥方式(impingement drying)的立式干燥機—紙幅垂直方向運行、用燃燒天然氣產生的熱風均一地噴射紙幅,干燥能力飛躍提高。紙機內置天然氣燃燒爐產生高溫空氣熱風噴射到紙幅上進行干燥。裝置內的導紙輥間配置吹風箱,紙頁運行穩定。該干燥方式可充分有效地進行熱回收,能源效果達80%以上。而且排氣的50%以上熱焓量可通過熱回收良好地進行回收——即排氣(包含已被加熱的濕氣)被用于氣-氣盤管加熱燃燒用的氣體和補充氣體,過程水用氣-水盤管加熱。為提高現有抄紙機的車速采用優化立式干燥進行改造時,因為紙頁縱向運行干燥,從而不需要在紙機運行方向增加新空間位置。
                                  水平型和直立型相組合的雙重優化干燥(OptiDry Twin)和水平型的穿透干燥。與烘缸的加熱面是紙頁背面的狀況相反,水平型穿透干燥是對紙頁的表面進行加熱,從而紙頁表面和背面的干燥水平達到平衡。前穿透干燥設置在壓榨與第一個烘缸之間,可保持紙幅在較小牽引力的狀態下運行,消除高速運行斷紙的風險。而水平型穿透干燥設置在后干燥部的尾部,又可調節紙幅的翹曲變形。運行實例:生產高級紙達到24h保持1808m/min。
                                  3 結語
                                  伴隨著抄紙技術的發展不停頓地進步,這無論對新設計紙機還是對紙機改造、以及對改進生產作業、提高生產性能和效率、節省能源、改進紙產品質量等方面會有較大貢獻,期待著這些技術廣泛應用并發揮更佳效果。

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