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【专题】造纸机施胶压榨和干燥部的演进

来源:中华纸业传媒 编辑:都津馨 时间:2019-08-03
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造纸机表面施胶压榨装置和干燥部也在不断地更新并应用了诸多新技术。本文拟对造纸机中的施胶压榨和干燥部的演进及最新技术动向作如下介绍。
1 施胶压榨装置的种类和演进
表面施胶处理纸页表面从初始实现提高印刷适性,多用于印刷用纸等普通高级纸以来发展至今已广泛用于多种文化用纸、技术用纸、产业用纸,近年来又普及于新闻用纸、纸板乃至瓦楞原纸。施胶压榨装置也从初始的槽式施胶压榨发展至门辊式,进而计量棒式;此外,非接触涂布方式的喷射式表面施胶也得到了应用。根据纸产品用途的需要,应用表面施胶充分提高了纸页的表面强度、层间强度、抗张强度、挺度。从而表面施胶装置已成为纸机广泛配置的设备。
1.1槽式施胶压榨
始于二十世纪初期,其适用车速限于950m/min以下。
1.2辊式计量施胶压榨
以门辊式为代表的辊式计量施胶压榨。该装置的中间双辊称为上胶辊,其外侧的辊为计量辊,更外侧的辊称为底辊。计量辊和底辊之间构成胶液槽,在辊面上形成胶液膜,上胶辊将其转印至纸页表面,形成胶膜,达到表面施胶的目的。
其典型的涂布量范围是0.1~2.0g/㎡,涂布液的浓度为3%~20%,抄速最高可达1200m/min。
门辊式施胶也存在一些问题,其一,因胶液不易渗透到纸页内部,难以实现低浓度、高涂布量作业,不便应用于要求层间强度较高的品种;车速一旦超过1200m/min,不可避免地会从多个辊间压区处发生雾汽,造成不良作业环境;另外,在机械结构方面也表现出一些问题:辊筒多、占用的空间大、更换辊筒需较长时间。
1.3涂布头施胶压榨
可用于超过1200m/min的新施胶压榨装置。该装置没有改变辊面上的施胶液转印到纸页上的基本理念,而为在辊面上产生被膜,在装置本体上设置了上胶刮棒涂布头,从而诞生了刮棒涂布头计量施胶压榨。  
涂布范围0.1~4.0g/㎡,施胶液浓度3%~20%,车速50~2000m/min以上。
1.4喷射式施胶压榨
喷射式表面施胶就是由沿幅向一定间隔配置的喷嘴将其喷射出的涂布液微粒喷射到纸页或纸板表面上的非接触式均一涂布作业。涂布液无回程循环并且不会从湿纸页上滴落下来。该喷射式施胶压榨装置呈密闭结构而且端部施以密封,雾汽回收效果良好,并且不扩散到机外。
喷射后胶液被纸页实时吸收并立即进入双棍压区而被压入纸页。涂布量可通过变更喷嘴尺寸规格、调节压辊压力来控制。近年来其主要用途之一是对瓦楞原纸和箱纸板进行淀粉涂布,以提高其强度。
2 干燥部干燥装置的种类和演进
抄纸机的速度近20年约提高了50%,伴之应用了众多新技术,确保车速大幅提高,不久的将来设计车速有望达到2000~2500m/min。
特别是近年来为与抄纸机高速运转相匹配,采用了单干网烘缸运行(通常也称单排烘缸)的干燥部。一方面伴随抄纸机车速的大幅度提高,干燥部的长度成比例的增长,已出现仅干燥部的长度近达100m的抄纸机。不久的将来,设计速度达2400m/min的抄纸机干燥部的长度会进一步增长50% ,这无论从建筑成本还是从生产作业、设备维护方面考虑,对节省空间占位的要求将更加强烈。
2.1辊筒烘缸的配置
传统抄纸机使用辊筒烘缸以蒸汽为能源蒸发纸页水分、双帆布(现为干网)烘缸干燥配置。该方式随着车速的提高,烘缸间的开放式引纸部分(自由干燥区)纸页会发生颤动而产生皱纹纸病,成为阻碍速度提高的一个重要原因。
为解决该问题,开发出了干燥部无开放式引纸部分的单干网运行进行干燥,干网实时承托着纸页并渐次地通过全部烘缸。在该技术开发之初仅在一个烘缸组实现无开放式引纸。而现在,全部烘缸组都采用单干网运行、无开放式引纸的配置方式已成为当代抄纸机的主流。
2.2 VacRoll(真空吸引辊),吹风箱
将不直接接触纸页的烘缸(下排),改为辊筒,并在其表面上开设沟纹,以使空气逃逸的方式和在辊面上加工孔穴,由辊筒内部抽吸真空吸引纸页的方式。特别是在抄纸机的车速超过1200m/min时必须使用该真空吸引辊。此时,与使用该真空吸引辊的同时在烘缸间也设置了吹风箱,使干网对纸页的承托更牢靠。
进入1990年代抄纸机开始采用将烘缸各组都采用单干网运行方式。但是,小径真空辊的圆周速度与纸的运行速度差导致出现皱纹纸病和断纸现象。于是,又通过采用大径背辊和改进干网的措施而得以解决。
单干网运行烘缸干燥(单排烘缸)不仅应对了抄纸机的高速化,而且大幅度提高了纸张的质量。干网约束了纸页在干燥过程中的伸缩变形,于是和以往传统状态相比,尺寸稳定性优良、幅向均一。
吹风箱在纸页从烘缸表面剥离处的干网背面吹风对纸幅产生高负压,防止纸幅从干网表面剥离,确保纸机高速运行。
2.3 节省空间型的干燥部
单干网运行干燥部可提高抄纸机车速、纸张质量也优良,但是,干燥部变长了、占有空间位置比传统型多;也因此难以实现采用该方式对现有纸机进行改造。近代开发出的有划时代意义的采用穿透干燥方式(impingement drying)的立式干燥机—纸幅垂直方向运行、用燃烧天然气产生的热风均一地喷射纸幅,干燥能力飞跃提高。纸机内置天然气燃烧炉产生高温空气热风喷射到纸幅上进行干燥。装置内的导纸辊间配置吹风箱,纸页运行稳定。该干燥方式可充分有效地进行热回收,能源效果达80%以上。而且排气的50%以上热焓量可通过热回收良好地进行回收——即排气(包含已被加热的湿气)被用于气-气盘管加热燃烧用的气体和补充气体,过程水用气-水盘管加热。为提高现有抄纸机的车速采用优化立式干燥进行改造时,因为纸页纵向运行干燥,从而不需要在纸机运行方向增加新空间位置。
水平型和直立型相组合的双重优化干燥(OptiDry Twin)和水平型的穿透干燥。与烘缸的加热面是纸页背面的状况相反,水平型穿透干燥是对纸页的表面进行加热,从而纸页表面和背面的干燥水平达到平衡。前穿透干燥设置在压榨与第一个烘缸之间,可保持纸幅在较小牵引力的状态下运行,消除高速运行断纸的风险。而水平型穿透干燥设置在后干燥部的尾部,又可调节纸幅的翘曲变形。运行实例:生产高级纸达到24h保持1808m/min。
3 结语
伴随着抄纸技术的发展不停顿地进步,这无论对新设计纸机还是对纸机改造、以及对改进生产作业、提高生产性能和效率、节省能源、改进纸产品质量等方面会有较大贡献,期待着这些技术广泛应用并发挥更佳效果。

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