國產(chǎn)紙機壓榨技術(shù)現(xiàn)狀及發(fā)展方向
眾所周知，壓榨裝置是所有造紙機，尤其是文化紙機，紙板機的最為關(guān)鍵的部分之一,因為除了紙張的勻度、橫幅定量差等少數(shù)指標與壓榨關(guān)系較小以外,其余的與紙機有關(guān)的指標幾 乎都與壓榨裝置有關(guān),尤其是紙機生產(chǎn)的經(jīng)濟性、抄造率、紙張強度指標和表面性能指標、紙病產(chǎn)生等。國產(chǎn)造紙機壓榨技術(shù)最近十多年來取得了很大的進步，已基本能滿足國產(chǎn)大中型紙 機的需求，但還是有很多不足之處，關(guān)鍵技術(shù)的突破進展太小，值得總結(jié)、討論。
1.壓榨作用及功能簡述
我們一般的認識，壓榨的作用就是脫水，但為什么只能使用壓榨方式脫水呢？ 原因是：
（1）纖維水分含量
水分在纖維網(wǎng)絡(luò)組織中有三種存在形式：游離水分,吸附水分和結(jié)合水分。游離水分是存在于纖維之間的水分，通過重力、離心力和真空作用就可以脫去；當水分含量在 82％～45％之間及以下時，水分就主要存在于纖維表面和腔體以及所含有的結(jié)合水分，這時真空抽吸對脫水已不起作用或作用很小，只能通過擠壓或加熱的方式去除水分；至于結(jié)合水分，只能依靠加熱干燥去除。
(2)經(jīng)濟性
無數(shù)實踐已經(jīng)證明，紙張水分含量在82％～45％之間時，使用壓榨脫水，在 設(shè)備投資和使用成本上都是最經(jīng)濟的，約只占總成本的12％。
（3)大幅改善紙張各種性能在高強度的壓力作用下，紙張纖維之間的接觸點大量增加增大了纖維之間物理接觸力和化學(xué)力（如氫健結(jié)合）從而大大提高了網(wǎng)絡(luò)的綜合強度，表現(xiàn)在紙張性能上就是抗張、撕裂 、耐折等強度指標大幅提高同時進挺度也大幅提升。
另外壓榨對紙張表面性能影響也很大，包括表面強度、兩面性等。
壓榨的各種作用都是通過壓榨脫水過程來實現(xiàn)的，因此在壓榨部盡量多地脫水，無論是經(jīng)濟上還是紙張性能上都是十分有益的。影響壓榨脫水效率的主要因素有：
（1） 脫水動力及作用時間，包括：線壓力、紙機車速等。
（2） 阻力方面，包括：原料配比、打漿度、漿料溫度、成形勻度、毛毯透氣性等。
（3）其他因素，包括毛毯清潔調(diào)態(tài)、輥面清潔及刮刀效率、填料含量等。
真正的脫水動力應(yīng)是紙頁兩面液壓的差值。但在實踐中，這個差值很難測定，故使用總壓力來代替。壓榨脫水量是隨著脫水動力與作用時間的增大而增的，可以用壓力脈沖來表達：壓力脈沖=壓力×壓區(qū)停留時間=線壓力／紙頁速度
目前技術(shù)而言，濕紙頁在經(jīng)過壓榨部時，必有紙頁傳遞的過程，而此時，濕紙頁的強度及挺度還較低，故在此容易發(fā)生斷紙、起泡／打折、壓潰等問題，這會極大影響整臺機的生產(chǎn) 效率和合格率。據(jù)統(tǒng)計，造紙機斷紙故障的70％～80％都發(fā)生在壓榨部，紙病出現(xiàn)的原因70％ 以上也與壓榨有關(guān)。因此在壓榨部設(shè)計時，必須充分考慮紙頁走向、壓榨選型／配置、毛毯型 式等。必須與濕紙頁性質(zhì)、尤其是濕紙頁剝離性能相匹配。
2.國產(chǎn)紙機壓榨技術(shù)現(xiàn)狀
國產(chǎn)壓榨技術(shù)裝備最近十多年是發(fā)展最快的?，F(xiàn)在國產(chǎn)紙機的主流機型，無論是文化紙機還是紙板機工作車速均達到了700～900m/min,且能穩(wěn)定生產(chǎn),壓榨技術(shù)的巨大進步對紙機 裝備的責獻非常大。
2.1 壓榨形式及布置
目前國產(chǎn)紙機采用的壓榨技術(shù)型式主要還是正壓榨、真空壓榨、溝紋／盲孔壓榨等傳統(tǒng)型式，基本上形成了較為規(guī)范的產(chǎn)品，在布置上以復(fù)合布置形式或全封閉引紙布置為主，以解決壓榨部遞紙段減少斷頭等風險。對于各類造紙機其布置形式也由以前的五花八門的形式發(fā)展到目前基本上趨向于一致。
2.1. 1 文化紙機
目前在線生產(chǎn)的國產(chǎn)文化紙機最高工作車速在 900m／min以下，主要有兩種壓榨型式，一種是四輥三壓區(qū)，另一種是五輥三壓區(qū)，根據(jù)漿料配比及產(chǎn)品要求，在復(fù)合壓榨后也可布置一道正壓榨。這種布置形式目前在草漿配比迭80％左右時,車速能穩(wěn)定工作在 800m／min左右。五輥三壓區(qū)的簡化版四輥二壓區(qū)壓榨布置主要用于車速300～500m ／min，如1760、2640紙機，且應(yīng)用廣泛、運行穩(wěn)定。
2.1.2 紙扳機
紙板機主要包括二層及以上的多層成型的疊網(wǎng)紙機，產(chǎn)品定量較大，是目前國產(chǎn)各類紙機發(fā)展最快應(yīng)用最廣泛的紙機。其壓榨形式主要有兩種：一種是帶真空預(yù)壓的二道大輥徑壓榨，另一種是二道大輥壓榨的布置。工作車速超過500m／min時，整個壓榨采用全封閉引紙布置，最高工作車速達800m/min。
2..31 高速衛(wèi)生紙機
高速衛(wèi)生紙機的壓榨較筒單，工作車速在500～1400m／min均采用 一道或二道真空托輥壓榨的布置。
2.2 壓輥類型
國產(chǎn)壓榨輥技術(shù)相對于布置形式，發(fā)展是比較慢的，大量采用的應(yīng)用壓輥類型仍然是傳統(tǒng)的平壓、輥真空壓輥、溝紋／盲孔輥等，可控中高壓輥僅有極個別應(yīng)用，平壓輥有石輥和包膠輥兩種，包膠輥結(jié)構(gòu)仍然是鑄鐵包膠。軸頭與輥體仍大量采用過盈配臺的熱裝配結(jié)構(gòu)，在直徑較大時采用輥頭與輥體端面螺栓聯(lián)接。溝紋輥／盲孔輥與此類似，只是在包膠面加工有淘紋／盲孔，此類輥的溝紋/盲孔使用時易變形、堵塞，不易清潔。但目前國內(nèi)還沒有鋼帶纏繞的溝紋壓輥。
真空壓輥的結(jié)構(gòu)形式仍是傳統(tǒng)的形式，抽氣口設(shè)在操作側(cè)，此類結(jié)構(gòu)使得機架結(jié)構(gòu)復(fù)雜，真空管路彎頭多、路線長、動力消耗大。但目前還沒有國產(chǎn)的傳動側(cè)抽氣的真空輥，輥面鉆孔加工是普通鉆頭，采用槍鉆的很少，孔面光潔度不好，易堵孔。輥殼和真空室材料目前普遍采 用了不銹鋼材料，重量減輕了，抗腐蝕性能增加了。
2.3 國產(chǎn)壓榨技術(shù)狀態(tài)和不足
國產(chǎn)壓榨技術(shù)雖有很大的進步，完全能滿足中小型紙機的需要形式和布置也逐漸趨向于規(guī)范一致，但高速高效的壓榨技術(shù)和壓榨輥發(fā)展很慢，高速紙機普遍使用的可適用高壓力脈沖的靴壓輥技術(shù)，可控中高輥技術(shù)，鋼帶纏繞溝紋輥技術(shù)，甚至新型真空輥技術(shù)，國內(nèi)開發(fā)都嚴重滯后，還有蒸汽箱技術(shù)，幾乎是空白。從這一點上看，國產(chǎn)壓榨技術(shù)的進步并沒有取得突破性進展。
3.現(xiàn)代先進壓榨技術(shù)的特點及發(fā)展
最近十多年來，國際造紙界在壓榨理論上發(fā)展并不快，但在高速高效壓榨的應(yīng)用上進步很大，高效壓榨輥——靴壓輥的威熟應(yīng)用已使得高速造紙機的壓榨布置有了很大變化，其特點 也十分突出。主要有：
（1）結(jié)構(gòu)簡化，減少壓榨道數(shù)，最多二道壓榨；
（2）文化紙機和紙板機的壓榨形式趨于一致；
（3）靴壓技術(shù)普遍采用，包括配套的可控中高輥；
(4) 蒸汽箱技術(shù)成熟應(yīng)用。
我們知道，紙頁順利地通過壓榨部，不發(fā)生斷頭和不產(chǎn)生紙病等是造紙機車速提高的關(guān)鍵因素，因此，壓榨技術(shù)的發(fā)展方向一直就是提高單一壓區(qū)的有效脫水率，減少壓榨的道數(shù)，因為這是避免發(fā)生操作問題的最有效辦法，而且結(jié)構(gòu)簡化，造價、消耗都可降低。復(fù)合壓榨布置形式可以減少操作問題的發(fā)生，但不能根本解決這一問題，故這不可能是發(fā)展方向。我們可以想象，如果一道壓榨就可以達到紙頁脫水的全部要求那將是多么理想。事實上，目前 Voith 公司已經(jīng)在向市場推出單一壓榨布置的壓榨部 ，這說明在高效壓榨脫水技術(shù)上又上了一個大臺階，也肯定了壓榨技術(shù)發(fā)展的方向 ，就是向單一壓區(qū)的高效壓榨脫水的方向發(fā)展。
4.結(jié)束語
從以上論述中已經(jīng)可以得出結(jié)論，多年來，在壓榨理論上未有新的發(fā)展，壓榨的布置已基本趨向成熟穩(wěn)定，已不是壓榨技術(shù)的發(fā)展方向。單一壓區(qū)的高效脫水才是壓榨技術(shù)的關(guān)鍵。目前能滿足這個要求的只有靴式壓榨形式，靴壓輥的壓區(qū)寬度達220mm、線壓力800～1000KPa/M,其壓力脈沖可達40～50KPa.s,是普遍壓榨的4～5倍。故從理論上講,一道靴型壓榨是完全可以代替?zhèn)鹘y(tǒng)的多道壓榨的壓榨部的，只要紙頁中被脫出的水能順利排出不再回濕到紙頁中去的話。當然這還涉及到靴套及高效壓榨毛毯的問題，在此不作討論。因此國產(chǎn)壓榨技術(shù)要獲得突破性進展就必須盡快開展靴壓輥及其配套的可控中高輥的開發(fā)和應(yīng)用。因 為這是寬幅、高速造紙機必須要解決的、不可替代的壓榨最核心的技術(shù)。
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