造纸原理电子教案

1、造纸原理电子教案 第一节概述 一、纸的抄造方式、方法和设备分类 二、造纸机的系列化 三、造纸机生产能力 造纸原理电子教案 纸的抄造方式、方法和设备分类 录像 按纸的抄造方式可以分为手工纸和机 制纸, 纸的抄造方法以往分湿法和干法两种。 湿法抄纸设备按网部的不同结构,分为长网 造纸机、圆网造纸机和夹网造纸机三大类。 国外造纸工业发达国家抄纸的主要品种如 新闻纸、纸袋纸等大都是用大型、高速的 长网造纸机。 本书选用了三种长网多缸造纸机和一 种双网双缸圆网造纸机作为代表(参阅图3-l、 3-2、3-3、3-4、3-5和3-6)。 返回 造纸原理电子教案 造纸机的系列化 净纸宽为1092mm的纸机 适

2、用于1092平板或卷筒纸 净纸宽为1575mm的纸机 适用于平板纸 (2X787=l574)或卷筒纸 净纸宽为1780mm的纸机 适用于平板纸 (2880=l760)或卷筒纸 净纸宽为2l00mm的纸机 适用于草纸板(1220+880) 净纸宽为2382mm的纸机 适用于平板纸 (378722381)或卷筒纸品 净纸宽为2640mm的纸机 适用于平板纸 (388022640或卷简纸净纸宽为3150mm的纸机 适 用于平板纸(4787=3l48)或卷筒纸 净纸宽为3520mm的纸机 适用于平板纸 (4880=3520)或卷筒纸 表3-l列举了造纸机系列及其有关的规格和用途 返回 造纸原理电子教案

3、 造纸机生产能力 (一)造纸机车速 l.抄纸车速，简称抄速,指造纸机上卷纸的线速度 (m/min)。 2.工作车速，是指造纸机在生产不同纸种时生产操作 速度的范围。 3.抄纸最高车速， 在各项优化条件下，造纸机所能达 到的最高车速,一放来讲,它是在工作车速的基础上还可 挖出约20%潜力的车速。 4.设计车速，这种车速并不考虑生产的工艺条件,而是 从机械设计和零构件强度角度来考虑造纸机所能达到的 最大工作车速。 5.爬行车速， 为了满足抄纸生产操作上和维护检修的 需要,一般造纸机的爬行车速只有l025m/min。 造纸原理电子教案 (二)抄纸宽度 抄纸宽度简称抄宽,又名纸幅毛宽,指卷纸机 上实际

4、生产出来纸的宽度,以别于下面所讲的净 纸宽宽。 净纸宽度即生产出来的成品纸的宽度(mm), 它们两者之间的关系如下： 抄宽=净纸宽度+纸卷两边切去的宽度=净纸 宽度+(22025mm) (三)抄造率 抄造率指卷纸机生产出来的纸卷总重量与纸 卷重量和损纸的总重量之比,以百分率表示之。 (四)成品率 成品率是合格品产量与抄造量之比，以百分 率表示之 造纸原理电子教案 纸的横向收缩是湿纸幅在抄造过程中的总横向 收缩量,以百分率表示之。 纸的横向收缩大小与纸的品种、纸浆类别、打 浆程度以及抄纸过程中纸的纵向张力等都有关 系。 表3-3为不同浆类的纸种在不同打浆度情况下的 总横向收缩率(%)。 (五)轨

5、距 轨距指的是安装造纸机械主机之机架底轨 或底板的中心距离。我国、系列造纸机标 准零件审查会议决定纸机轨距、幅宽如下: 1.系列(定型系统) 长网纸机湿部和干部的轨距分别定为 1800mm和1900mm 造纸原理电子教案 2.幅宽相同的长网纸机和圆网纸机的轨距 系列 长网多缸纸机的轨距,湿部为1800mm,干部为 1900mm。 系列中幅宽为1575mm的圆网造纸机轨距仍为 2400mm;幅宽为1760mm的长网多缸造纸机轨距仍为 2600mm;幅宽为l880mm的长网多缸造纸机的轨距仍为 2700mm。 如果两侧所用的底轨或底板是双排长槽或双排螺栓 的,则一般以两长槽或两排螺栓之间的中心线为

6、准,两侧 的这两条中心线之间的距离作为轨距。 (六)纸机传动方位 纸机按它传动装置的方位可分左手和右手两类纸机。 观察者站在卷纸机之后,面向湿部望去,如果纸机的传动 装置是在观察者的右边,称为右手纸机,反之,则称左手纸 机(Z型纸机)。国外有些国家(例如北欧各国)确定左、 右手纸机的办法却恰恰和我们相反. 返回 造纸原理电子教案 第二节抄纸前纸料的处理 一、纸料的稀释 二、纸料的净化和筛选 三、纸料的脱气 造纸原理电子教案 一、纸料的稀释 一般调浆箱的作用是调节来料量。而采用调浆 箱内稀释法时,是将经调节的一定量纸料在箱内 与一定量的白水混合,稀释到规定的浓度。所以 又把这种调浆箱称为混合箱。

7、 在生产过程中,必须严密地监视纸料浓度的变化, 及时调节调浆箱的来料量,使其浓度稳定。现代 化的纸机,一般用自动化仪表,一方面自动调节 调浆箱的来浆浓度,另一方面根据纸页定量的变 化和流浆箱中纸料浓度变化,自动调节调浆箱的 来料量,使稀释后纸料浓度保持稳定。 返回 造纸原理电子教案 二、纸料的净化和筛选 净化的目的在于除掉纸料中相对密度大的 杂质,如砂粒、金属屑、煤渣等。因此净化设备 的原理,都是利用重度差来选分杂质的。 筛选的目的在于除掉纸料中相对密度小而 体积大的杂质,如浆团、纤维束、草屑等。因此 筛选设备的原理,都是利用几何尺寸及形状的差 异来选分杂质的。 根据这两种操作特点,一般都将净

8、化与筛选 组合成同一个系统,以发挥更好的效果,即既能 除掉那些小而重的杂质,又能除掉大而轻的杂质, 使浆料净化。另外,相对密度大而体积小的杂质, 大多比较坚硬,对设备有磨损,所以都把净化放 在筛选之前,以延长筛板的寿命。 造纸原理电子教案 (一)纸料的净化 净化设备有重力沉降型和离心沉降型两种, 前者主要指沉砂盘,而后者则包括各种涡旋除砂 器及离心除砂机。沉砂盘实质上是一个流浆的 沟道,在流动过程中将杂质沉淀分离。由于除砂 效率低,占地面积大,现在已被淘汰,仅在一些小 厂尚有保留。 涡旋除渣器 涡旋除渣器的主流是锥形除渣器,它是一种 高效率的净化设备。其生产能力大,占地面积小, 维护管理方便,

9、加上种类和型号较多,适应性强, 所以是纸机前净化操作中应用最为广泛,也是最 重要的设备。 造纸原理电子教案 (二)纸料的筛选 筛选目的是除去纸料中的浆团和纤维束(粗 渣),并使纤维均匀分散。其工作原理是利用浆 团、纤维束与良好纸料中纤维的尺寸大小差别, 借筛选办法使之分开。 1.外内流圆筛 2.压力筛 压力筛又名旋翼筛,但也有的人称它为立筛。 压力筛又有下列四种基本类型,即单鼓外流式压 力筛图3-l5(a)、单鼓内流式压力筛图3- 15(b)图(C)和双鼓式压力筛图3- 15(d)。 返回 造纸原理电子教案 三、纸料的脱气 纸料中常常带有空气,空气存在于纸料中会使抄纸 过程产生许多问题。纸料中

10、的空气以两种状态存在,一 种是游离状态的空气,另一种则是结合状态的空气。 游离在纸料悬浮液中的空气气泡,存在于纤维之间, 附着在纤维面上或存在于细胞腔内的空气统称为游离 状态的空气,而结合状态的空气则指溶解于水和吸附在 纤维上的空气。两种状态的空气中又以游离状态的空 气影响最大,它既改变了纸料的相对密度,使浆料纤维浮 了起来产生泡沫,又影响纸料的可压缩性和滤水性。游 离状态的空气泡存在于纤维和纤维之间或附着在纤维 之上,还有的是在细胞腔内。在纤维与纤维之间或附着 在纤维之上的空气气泡,是产生泡沫的主要原因,而存在 于细胞腔内的空气,则使纤维相对密度减轻,成为浮浆的 主要原因。 返回 造纸原理电

11、子教案 第三节纸料的流送和上网 一、纸料的流体特性及其对流送和上 网的影响 二、流浆箱 造纸原理电子教案 一、纸料的流体特性及其对流送 和上 网的影响 从造纸车间接受制浆车间送来的纸浆开始, 至造纸机网部形成湿纸页为止,所处理的纸料都 是以纤维悬浮液的状态存在的,因而纸料的流体 特性,对于这一个过程中的每一个操作单元以至 造纸机的抄造性能和纸张的性质,都有重大的影 响。 纸料的流动机理 返回 造纸原理电子教案 二、流浆箱 录像 (一)流浆箱的作用和要求 流浆箱被称为现代纸机的关键部位,是现代 纸机上发展最快的部件之一。 l.沿纸机横向均匀的分布纸料 2.能有效的分散纤维 3.喷浆稳定 4.流浆

12、箱其他要求 (二)流浆箱的发展和类型随着纸机抄速和抄宽的 提高,流浆箱的结构和类型也不断的进行更新, 出现了各种各样的流浆箱。按其发展的进程和 结构的基本特点,可以归纳为敞开式、封闭式、 敛流式、敛流气垫结合式四大类型。参看示意 图的图3-39、图3-40、图3-41、图3-42。 造纸原理电子教案 (三)流浆箱的基本组成和主要元部件 流浆箱有若干种类型,其基本组成是相同的, 均由布浆器(纸料的分布装置)、堰池(纸料的整 流装置)和堰板(纸料的上网装置)等三个部分所 组成。如图3-43所示。 l.布浆器，布浆器是纸料的流送和分布装 置,它的作用是将上网纸料沿网全宽均匀地分布 到堰池中。 2.堰

13、池，堰池是流浆箱的主体部分。堰池 的作用是根据造纸机车速的要求,提供与网速相 适应的静压头(靠浆位高度或气垫压力)。并借 助整流元件(如隔板、匀浆辊、孔板、阶梯扩散 器、管束、导流片等)对纸料进行整流并产生适 当的湍动。 堰板 返回 造纸原理电子教案 第四节 纸页的成形与脱水 一、造纸机网部的任务和要求 二、长网部 三、圆网部 四、夹网部 造纸原理电子教案 一、造纸机网部的任务和要求 录像 网部是造纸机的主要部分。网部的主要任务 是使纸料脱除水分,形成纸页。纸料在纸机网部脱 水的同时,纤维逐步沉积到网上,要求纤维(包括填 料、胶料等)均匀分散,纵横交错,使全幅纸页的定 量、厚度、匀度等均匀一致

14、,为形成一张质量良好 的纸张打好基础。纸料在网部成形时,要求纤维适 当扰动,分散均匀,使所成的纸页匀度良好,全幅一 致。 返回 造纸原理电子教案 二、长网部 (一)长网部纸页的脱水和成形 1.长网部纸页脱水和成形的要求与控 制在网部的整个脱水和纸页成形的过程中, 首先应保证纸页成形良好,在此前提下逐步加强 脱水的能力,以求尽快的脱除水分。湿纸进入伏 辊时水分不能太大,否则湿纸会压溃产生压花, 甚至断头。湿纸出伏辊时应有一定的干度,使湿 纸具有一定的湿强度,能将湿纸顺利的引入压榨 部。 根据纸页在长网网部成形和脱水的特点和 要求,按纸料上网的顺序,可将长网网部划分为 三段,即“上网段”,“成形脱

15、水段”和“高压差 脱水段”。如图3-58所示。 造纸原理电子教案 2.不同纸种的脱水要求与控制 网部的脱水应根据浆料的特性和不同纸种的脱水 要求,在保证成形质量的前题下选用不同的脱水元件,控 制好纸页的脱水。 (l)一般纸种的脱水要求和控制: (2)高游离浆纸种的脱水要求和控制 (3)高粘状浆纸种的脱水要求和控制 (二)上网纸料的喷射和纸页的脱水与成形 1.概述2.纸料的喷射距离 3.成形板和成形箱 为了控制上网段的脱水量和防止过多的脱水,在胸 辊和第一支案辊之间常常设置成形板或成形箱,其作用 是控制脱水量,改善纸页的脱水和成形,消除跳浆现象,提 高纸页的匀度,并起到支承铜网的作用。成形板的板

16、面 或成形箱的箱面,有多种结构。板面要求平滑、耐磨,常 用硬橡胶复面(硬度90肖氏),现在则改用高分子点、 高密度聚乙烯板条。成形板应具有足够的刚性,保证不 变形,使板面与网能平稳的接触。 造纸原理电子教案 4.纸料着网点与胸辊和成形板的相对位置纸料 着网点的位置应随纸机的情况进行调节,其范围 从胸辊中心线开始直到成形板这一区间内均可 以,成形板的前端距胸辊越近,胸辊的脱水量越 少。为了改善纸页的匀度,近年来倾向于缩小成 形板与胸辊间的距离。如能控制住胸辊的脱水 量和延缓在成形板上的脱水,可以使纸页的匀度 获得极大的改善,若纸料喷到成形板的网面上, 使胸辊不脱水,由铜网带走过量的水分。 5.着

17、网点的调节与控制 着网点的位置是靠调节堰板、控制喷射角 的大小来控制的。喷射角是指纸料自堰板喷浆 口喷出后,由于受到重力变成抛物线的浆流,浆 流的喷射轨迹与堰板下唇板之间的夹角称为喷 射角。如图3-63所示。 造纸原理电子教案 6.浆速与网速之关系 浆速与网速的关系可用下列公式表示 Vm=Vc 式中 Vm上网纸料的速度(m/min) 浆网速比 浆网速比值对纸页的成形、脱水和成纸 的质量均有密切的关系。 (三)成形脱水段的扰动和纸页的脱水与成形 1.长网网部纸料的扰动、脱水与成形 网部在纸页定形以前进行扰动对纤维的分 散与絮聚有极其重要的关系,它直接影响到纸页 的成形质量和脱水量。 2.案辊和沟

18、纹案辊 (l)案辊的结构和作用 造纸原理电子教案 案辊一般是用无缝钢管制成的薄壁管辊, 外包硬橡胶,硬度为98士2肖氏度,包跤可以 减少网的磨损。案辊的作用是促使纸料脱水并 产生扰动,使纤维分散,改善纸页的成形并支承 网子,使网案平整,案辊是由网拖动的,所以要求 案辊的重量轻、转动灵活,有足够的刚度,不发 生弯曲变形。 (2)案辊的脱水过程和脱水机理 案棍的脱水过程和脱水机理如图3-64所示。 (3)案棍的脉动作用与压力分布和脱水量 从案棍的脱水过程已知,在案辊与网接触点 A前后,案辊对网产生压力和真空抽吸力,其脉动 作用的压力分布如图3-65所示。 (4)案辊对纸料的扰动和纸页脱水和成形之

19、关系 造纸原理电子教案 对低速纸机,这种扰动比较缓和,能使纸料 中的纤维产生快速而微小的移动,可以促使纤维 分散,减少纤维絮聚,提高纸页的匀度,对纸页的 成形有利,对高速纸机来说，随着车速的提高, 扰动和不稳定性显著增加,案辊脉冲作用所产生 的扰动过于剧烈,形成强烈的洗出作用,对纸页 的脱水和成形不利。为了克服这种缺陷,常采用 沟纹案辊和案板能取得良好的效果。 (5)沟纹案辊对纸料的扰动和纸页脱水与成 形的关系 沟纹案辊的结构与普通案辊相似,只是辊面 上有沟槽,网与沟槽接触时，在沟槽的上方因没 在脉冲作用,网上的浆层也不会经受压力和抽吸 力,减少了案辊的脱水作用,改善了纸页的成形。 造纸原理电

20、子教案 3.案板 (1)案板的结构和作用 案板又称脱水板或刮水板,其结构型式很多, 尺寸各异。 (2)案板的脱水过程与脱水机理和对纸料的扰 动与纸页成形脱水的关系 案板的压力脉动与案辊相比有两个特点: 一是没有明显的压力最高点。另一个特点是案 板的真空抽吸区比较长,真空度也比较低，这是 由于案板有固定不动的斜面和较小的斜角所造 成。 (3)案板与案棍的性能分析比较 案板的脱水量大而缓和 案板能改善纸页的组织提高成纸的质量 造纸原理电子教案 案板易于调节,能精确的控制脱水量和脉 动强度,有利于提高产品的产质量案板能 延长网的寿命，便于推广塑料网 (4)案板材料 要求案板的材料耐磨、刚性和化学稳定

21、性 好,长期使用不变形,摩擦系数低,对网的磨损要 小,另外还要求便于加工、制作成本低廉。 4.其他脱水成形元件和装置 (1)网案的摇振装置 网案的摇振装置是将胸棍和部分网案用偏 心机构进行摇振。网案摇振响目的是为了克服 网上纤维再絮聚现象,降低纤维排列的方向性和 促进脱水,以达到提高纸页匀度,改善纸页成形 的目的。影响摇振效果的因素很多,如浆料的粘 度、浆层厚度、纤维的形态、纤维的挺度和纤 维的排列等。 造纸原理电子教案 (2)整饰辊 整饰辊的作用不在于脱水,而在于梳理纤维、 整饰纸面占整饰辊使浆层受压后产生纵向剪切 力,使纤维分散消除絮聚,使纸页的厚薄一致,减 少两面差,提高纸面的结合强度,

22、还可以给某些 特殊纸种(如钞票纸、烟纸、高级书写纸等)提 供需要的水印图案;整饰辊是改善纸页匀度的有 力措施,成纸显得格外细腻,具有均匀透光的感 觉,这是用其他方法很难达到的。 (3)网案的倾斜 中低速纸机的网案可具有一定的倾斜度,以 调整浆料在网上的流动速度,改进网部脱水作用。 (四)高压差脱水段纸页的脱水与成形 1.真空箱和湿真空箱 (1)真空箱的结构和作用 造纸原理电子教案 (2)真空箱的脱水机理和脱水量与真空度及 脱水面积的关系 (3)真空箱的排列和真空度的控制 (4)真空箱对网的磨损 (5)湿真空箱 湿真空箱是用于长网成形段的脱水元件。 如图3-71所示。 2伏辊和真空伏 辊伏辊的结

23、构分普通伏辊和真空伏辊两大 类 。 (1)普通伏辊 (2)真空伏辊 (3)伏辊压榨 返回 造纸原理电子教案 三、圆网部 （一）概述（一）概述 （二）圆网部的分类和组成（二）圆网部的分类和组成 1.老式圆网纸机网部 圆网部由网笼、网槽和伏辊三部分所组成。 (l)网笼 (2)网槽，网槽是由流浆箱和圆网槽组成。 几种常用的网槽的结构示意图如图3-75所示。 (3)伏辊 伏辊的作用是将毛毯紧压在网笼上带动网 笼转动,对湿纸加压脱水,增加湿纸页的紧度和 湿强度。 2.新型圆网造纸机新型的困网造纸机发展很快, 种类繁多,现选其典型的几种简介如下: 造纸原理电子教案 (l)真空圆网示意图如图3-76、图3-

24、77所示(2)加 压式圆网 (3)离心夹网式圆网 近年来发展了多种离心夹网式圆网，如埃 斯圆网和Cedeco薄页成形器等。 埃斯圆网由气垫流浆箱、网笼和外网所组 成,其结构示意图见图3-79，Cedeco薄页成形器, 其结构示意图如图3-80所示 (三)影响圆网纸机纸页的脱水和成形的基本因素 1.网内外压差和脱水弧长对纸页脱水和成 形的影响: 2.浆速与网速的关系 3.选分作用和洗刷作用 4.圆网的转速和临界速度 造纸原理电子教案 (四)我国圃网纸机的发展和改造 我国对圆网纸机的改造,主要精力虽 放在仿制国外新型圆网纸机上,但广大纸 厂也作了大量改造工作。对国内现有的 广大老式圆网纸机,当务之

25、急是改进更新, 这是我国造纸工业非常紧迫的重大任务。 引进新型高速圆网和立足于国内老机的 改造,这两条路对我国圆网纸机的发展都 是不可缺少的。 返回 造纸原理电子教案 四、夹网部 (一)概述 (二)叠网成形器叠网成形器(参阅图3-82)可以说 是现代夹网成形器的先驱,或者说是前身。 (三)突网成形器 1.夹网成形器的成形原理 夹网成形器和普通长网纸机比较起来,显然 具有以下的一些优点: (1)完全消除纸料悬浮液与空气之间的自由表面； (2)成形区短,纸中的纤维结构形状与纸料离开 流浆箱堰嘴时的网状结构状态非常相近; (3)由于上下双向同时脱水,所以得以改善纸的 两面性。 (四)一般常用的夹网成

26、形器 造纸原理电子教案 1.立式夹网成形器 (1)I型立式夹网成形器 图3-85表示Black Clawson公司生产的第一代I型 立式夹网成形器(Verti-For-maI)。 (2)J型立式夹网成形器(Verti-Forma J) (图3-87) (3)J型两层立式夹网纸(Two-ply Verti-Forma) (图 3-88) (4)V型立式夹网成形器(Verti-Forma V) (图3-90) 2.弧形夹网成形器 (l)I型弧形夹网成形器(见图3-91) (2)II型弧形夹网成形器(图3-93) 3.帕普里夹网成形器(Papriformer) （1）多式S型帕普里夹网成形器(图3-l00) 造纸原理电子教案 多式S形夹网成形器的优点是:脱水压力 较低,有利于纸的成形质量;由于没有固定脱 水元件,因而不会产生脉动作用;纸张很少掉 毛;因为无固定表面,磨损作用不大,维修工作 量少;纸机结构紧凑,网部长