國產(chǎn)紙機(jī)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(jī)，尤其是文化紙機(jī)，紙板機(jī)的最為關(guān)鍵的部分之一,因?yàn)槌思垙埖膭蚨?、橫幅定量差等少數(shù)指標(biāo)與壓榨關(guān)系較小以外,其余的與紙機(jī)有關(guān)的指標(biāo)幾 乎都與壓榨裝置有關(guān),尤其是紙機(jī)生產(chǎn)的經(jīng)濟(jì)性、抄造率、紙張強(qiáng)度指標(biāo)和表面性能指標(biāo)、紙病產(chǎn)生等。國產(chǎn)造紙機(jī)壓榨技術(shù)最近十多年來取得了很大的進(jìn)步，已基本能滿足國產(chǎn)大中型紙 機(jī)的需求，但還是有很多不足之處，關(guān)鍵技術(shù)的突破進(jìn)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(rèn)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(dāng)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(jì)性
無數(shù)實(shí)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(jì)的，約只占總成本的12％。
（3)大幅改善紙張各種性能在高強(qiáng)度的壓力作用下，紙張纖維之間的接觸點(diǎn)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(qiáng)度，表現(xiàn)在紙張性能上就是抗張、撕裂 、耐折等強(qiáng)度指標(biāo)大幅提高同時進(jìn)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(qiáng)度、兩面性等。
壓榨的各種作用都是通過壓榨脫水過程來實(shí)現(xiàn)的，因此在壓榨部盡量多地脫水，無論是經(jīng)濟(jì)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(jī)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(shí)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(dá)：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(qiáng)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(jī)的生產(chǎn) 效率和合格率。據(jù)統(tǒng)計(jì)，造紙機(jī)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(jì)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(jī)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(jī)的主流機(jī)型，無論是文化紙機(jī)還是紙板機(jī)工作車速均達(dá)到了700～900m/min,且能穩(wěn)定生產(chǎn),壓榨技術(shù)的巨大進(jìn)步對紙機(jī) 裝備的責(zé)獻(xiàn)非常大。
2.1 壓榨形式及布置
目前國產(chǎn)紙機(jī)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(fēng)險。對于各類造紙機(jī)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(jī)
目前在線生產(chǎn)的國產(chǎn)文化紙機(jī)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(jī)，且應(yīng)用廣泛、運(yùn)行穩(wěn)定。
2.1.2 紙扳機(jī)
紙板機(jī)主要包括二層及以上的多層成型的疊網(wǎng)紙機(jī)，產(chǎn)品定量較大，是目前國產(chǎn)各類紙機(jī)發(fā)展最快應(yīng)用最廣泛的紙機(jī)。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(dá)800m/min。
2..31 高速衛(wèi)生紙機(jī)
高速衛(wèi)生紙機(jī)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(jī)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(jìn)步，完全能滿足中小型紙機(jī)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(jī)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(yán)重滯后，還有蒸汽箱技術(shù)，幾乎是空白。從這一點(diǎn)上看，國產(chǎn)壓榨技術(shù)的進(jìn)步并沒有取得突破性進(jìn)展。
3.現(xiàn)代先進(jìn)壓榨技術(shù)的特點(diǎn)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(jìn)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(jī)的壓榨布置有了很大變化，其特點(diǎn) 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(jī)和紙板機(jī)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(jī)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?yàn)檫@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(dá)到紙頁脫水的全部要求那將是多么理想。事實(shí)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(dá)220mm、線壓力800～1000KPa/M,其壓力脈沖可達(dá)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(dāng)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(jìn)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(jī)必須要解決的、不可替代的壓榨最核心的技術(shù)。
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