5.与传统的流浆箱比较,稀释水流浆箱在哪些方面取得了重要突破和创新? 稀释水浓度控制(调节)技术发展概况
? 流浆箱浓度控制(调节)技术创造性的提出了浓度控制(调节)的新概念。
? 它突破了传统的通过唇口弯曲变形的调节纸机横幅定量偏差的方法,以一种全新的概念达到了良
好的纸机横幅定量控制(调节),消除了传统调节方法产生的偏流和横流现象,以及由此带来的对纤维定向的影响
6.流浆箱的堰板有哪几种形式?各自有何特点?
堰板传统上可以分为收敛式堰板、垂直式堰板和结合式堰板三种。
7.纸页成形的目的和作用是什么?成形部的任务和要求是什么? (一) 纸页成形的目的
纸页成形的目的是通过合理控制纸料在网上的留着和滤水工艺,使上网的纸料形成具有优良匀度和物理性能的湿纸幅。
(二)成形部的任务和要求
主要任务:使纸料尽量地保留在网上,较多地脱除水分并形成全幅结构均匀的湿纸幅。
要求:纸料在网上应该均匀分散,使全幅纸页的定量、厚度、匀度等均匀一致,为形成一张质量良好的湿纸幅打下基础。湿纸幅经网部脱水后应具有一定的物理强度,以便将湿纸幅传递到压榨部。 8.造纸过程中如何处理纸页成形和纸料脱水这一对矛盾的统一体?
9.纸页成形的基本过程是什么?成形机理是什么?(重点)
纸页成形过程是指纸浆悬浮液在成形网上脱出大部分水分而形成湿纸幅的过程。其基本过程包括滤水、定向剪切和湍动。
(1)滤水是指成形过程中的纤维悬浮液中的水分借重力、离心力和真空吸力等排出的过程。滤水是水通过网或筛的流动,其方向主要是(但不完全是)垂直于网面的,其特征是流速往往会随时间起变化。滤水的主要作用是纤维悬浮体的脱水,使悬浮体中的纤维沉积到网上成为沉积层。滤水的包含两种机理:过滤与浓缩。
(2)定向剪切是在未滤水的纤维悬浮体中具有可清楚识别形态的剪切流动。它以流动的方向性以及平均速度梯度为特征。定向剪切具有分散作用,定向作用和浓集作用。
(3)湍动从理想意义上来说,就是在未滤水的纤维悬浮液中流速的无定向波动。实际上,在纸页的成形过程中,湍动扰动可列为湍动流型者,并非真是无定向的。只不过他不足以产生显著的定向剪切,因此对纸页结构的影响近似真正的湍流。湍动的主要作用是:分散纤维网络,并在有限的程度上使纤维在悬浮体中易动,从而降低悬浮体的絮聚程度,以及作为定向剪切衰减的手段。 10.纸页成形的结构情况如何? 纸页成形结构
? 纸页的成形过程主要是一个浆料脱水形成湿纸幅的过程,而脱水的形式主要有浓缩和过滤两种。
当浆料较浓时,纸料的脱水主要以浓缩为主;而当浆料充分稀释时,纸料的脱水则以过滤为主。 ? 浓缩——由于纸浆纤维来不及分散舒展就已成形,纸页的结构为杂乱无章三维结构;
? 过滤——由于纤维得以充分分散,则以逐层沉积的方式成形,从而得到纤维以二维分布为主的层
状结构。
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? 导致纸页产生层状结构的原因之一,是纸料以过滤为主的方式脱水。 11.长网成形器由哪些主要部件组成?它们的结构特点和作用如何?
胸辊、成形板、案辊、刮水板(又称为案板)、湿真空箱、干真空箱、伏辊、封闭引纸装置、成形网 (1)胸辊
? 胸辊是一个大直径的、硬质橡胶包覆的转动辊。胸辊由成形网驱动,其工作位置在流浆箱堰口处。 (2)成形板
? 成形板一般由一组刮水板组成 (3~20个),安装在堰口浆流 的着网点上。
? 作用:使上网纸料缓和地脱水。缓和的脱水可保证纸页的成形质量,减少细小组分的流失,使纸
页中的细小纤维和填料的分布更加均匀。
(3)案辊
? 目的:支撑成形网,脱水。 (4)刮水板(又称为案板)
? 案板所产生的脉冲和真空抽吸力较为平缓,所以对网上成形纸页的干扰很少。 (5)湿真空箱
* 水线以前的真空箱,脱除刮水板后穿过成形网的水分。
* 水线:从网部上面观察时,可在长网上看到一条明显的分界线(通常在第二真空箱附近),它相当于浆料面上不再呈现镜面的地方。纸页在水线处的干度为7%左右。 (6)干真空箱
* 水线以后的真空箱,属高压差脱水。 (7)伏辊
? 伏辊的功能:
? 作为纸机网部主要的驱动辊,带动成形网运行,在没有驱网辊的纸机中,这是唯一的驱网辊; ? 作为纸机网部的最后一个脱水元件,使纸幅从12%~18%的干度,达到进入压榨部前18%~25%
的干度。
(8)封闭引纸装置
? 纸幅从网部有依托地引入到压榨部的操作,被称为纸机的封闭引纸。
? 为了防止高定量纸页在转移过程中从吸移辊上脱出,高定量纸机的吸移辊中配置了真空室。 (9)成形网
? 成形网的主要参数有定量、目数、支数、厚度、每层的织法、开孔面积率、成形网靠近纸页面的
每平方厘米的铰接点数、成形网的透气度、纵向和横向的伸缩率等。
12.纸页的成型和脱水过程情况如何? 纸页成形与纸料脱水
纸料在网部的脱水和纸页成形是一对矛盾的统一体,两者同时存在又不可分割。纸料在脱水过程中形成纸页,纸页在成形过程中也不断地脱水,而脱水与成形又相互制约。
纸页成形既需要脱除大量的水分,但是也不能脱水太快,如果脱水太急或太快,则纸料纤维在网上来不及均匀分布就已经成形,难以形成良好质量的纸页;而另一方面,如果脱水太过缓慢,则会引起已经分散的纤维重新絮聚,影响纸页的质量,同时还会在出伏辊时达不到纸页所需的干度和湿强度,从而影响造纸生产。
13.案辊,案板的脱水机理及其比较(脱水过程、成形与扰动的关系)(重点)
案辊脱水机理p206 + 案辊对纸页扰动与纸页的脱水和成形:湿纸经过案辊时,经受了两次垂直方向的脉冲变化,使纸料产生扰动,这对纸页的成形和脱水有重要影响。
a. 对低速纸机,这种扰动比较缓和,可以促使纤维分散,减少纤维絮聚,对纸页成形有利;b. 对高速纸
机,案辊脉冲作用所产生的扰动过于强烈,形成强烈的洗出作用,对纸页的脱水和成形不利。
案板脱水机理p208 + 在案板的脱水过程中,从网面到案板的斜面之间由于各层水膜的速度不同,使水膜内部产生剪切力,并由此形成很多小的涡流,给网上的纸料产生相应的扰动,有助于改善纸页成形,并形成了案板的压力脉冲;
案板与案辊压力脉冲相比:
a. 与案辊相比案板的压力脉动没有明显的压力最高点;
b. 案板的真空抽吸区比较长,真空度也较低,抽吸力量小;案板脱水较为缓和; c、案板的块数多,频率高,真空区长,总脱水量大于案辊。
14.流浆箱堰板的喷射点和着网点的概念是什么?如何确定?有什么影响? 流浆箱堰板的喷射角和着网点
? 要求:全幅纸料的喷射角、喷射速度(浆速)、喷射距离和喷浆的厚度等保持一致;喷射方向与纸
机中心线应平行,不混入空气,不产生大的湍动干扰和跳浆。
? 生产上的控制:纸料的配比、车速、堰池的水位、冲浆泵的压头、进出伏辊湿纸的水分;浆料上
网的着网点,水线的位置和形状。
(1)喷射角——纸料自堰板喷浆口喷出之后,其喷射轨迹与堰板下唇之间的夹角(见图4-40)。 (2)着网点——堰板喷射口喷出的纸料与成形网的接触点。
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(3) 着网点的位置(如图3-62)
对高速纸机,成型板应距离胸辊由适当的距离,浆料的着网点在成型板前沿稍前一点,使浆流与胸辊间有一定空隙,让浆流、胸辊和网间狭区内的空气穿过网排出,并使浆料能很好地进入成型板,保证纸页获得良好的成型
(4) 着网点与喷射角的调节与控制
? 着网点靠调节堰板、控制喷射角的大小来控制。
? 喷射角越大,着网点就越靠近堰板喷浆口,网案上网段的脱水就越强烈;反之,喷射角越小,则
浆流喷射距离越远,网案上网段的脱水就较为缓和。
15.什么是浆网速比?浆网速比对纸页成形质量有何影响?
浆速与网速的关系一般用浆网速比表示,该速比是指纸机流浆箱唇口喷浆速度和纸机成形网运行速度的比率。VM= ?VC,? 为浆网速比, ?值对纸页的成型、脱水和成纸质量均有密切的关系。 ? =1,网对纸料无剪切力,纸料着网时扰动小,纤维在网上容易絮聚,成纸匀度差。夹网造纸机,?取1。 ?大于1时,浆速大于网速,但过大的速度差,容易出现浆料翻滚、纤维卷曲;对滤水快的游离状料, ?过大,会造成“浆道子”。
?小于1,形成的纸页有较好的匀度。但过小,会使纤维的纵向排列加强,导致纵横拉力比增加。同时纸张的多孔性和柔软性也变差。
16.网部有哪些主要脱水原件?分别说明它们的功能和作用原理。 脱水元件
(1)案辊:无缝钢管制成的薄壁管辊,外包硬橡胶。
①作用:促使纸料脱水并产生扰动,使纤维分散,改善纸页的成性并支撑网子。 ②脱水机理:(图3-64)
③ 案辊的脉动作用与压力分布(图3-65)
④ 案辊对纸页扰动与纸页的脱水和成形:湿纸经过案辊时,经受了两次垂直方向的脉冲变化,使纸料产生扰动,这对纸页的成形和脱水有重要影响。
a. 对低速纸机,这种扰动比较缓和,可以促使纤维分散,减少纤维絮聚,对纸页成形有利;
b. 对高速纸机,案辊脉冲作用所产生的扰动过于强烈,形成强烈的洗出作用,对纸页的脱水和成形不利。
(2)案板(又称刮水板) ①案板的脱水过程和脱水机理
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②对纸料的扰动与纸页的脱水和成形
? 在案板的脱水过程中,从网面到案板的斜面之间由于各层水膜的速度不同,使水膜内部产生剪切
力,并由此形成很多小的涡流,给网上的纸料产生相应的扰动,有助于改善纸页成形,并形成了案板的压力脉冲; 与案辊压力脉冲相比: a. 没有明显的压力最高点;
b. 案板的真空抽吸区比较长,真空度也较低;
案板的脉动强度与纸机网速的平方、斜角的大小成正比。 ③案板与案辊的脱水性能比较
a. 案板的脱水量大而缓和,抽吸力量小,但块数多,频率高,真空区长,总脱水量大于案辊。
b. 案板能改善纸页组织,提高成纸的质量;案板脉动平缓,后夹区抽吸力小,细小纤维,填率留着率高,成纸细密,纸页两面差小。
c. 案板易于调节,能精确的控制脱水量和脉动强度 。 d. 案板能延长网的寿命,便于推广塑料网。 3)其它脱水成形元件和装置
(1)网案的摇振装置:将胸辊和部分网案用偏心机构进行摇振。
? 目的: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,提高纸页匀度,改善纸页
成形。
(2)整饰辊:是一空心网辊,要装在水线即将消失之前的两组真空箱之间,此处浆层的干度约6%,脱水已接近完成,而湿纸上还有一层水膜。
? 作用:不在于脱水,而在于梳理纤维、整饰纸面;还可以给某些特殊纸种提供需要的水印图案。 17.园网部的组成和结构特点是怎样的?
传统式圆网造纸机的网部由网笼、网槽和伏辊构成。
网笼:网笼的直径在900~2000mm之间。网笼的直径越大,越有利于提高抄造速度;网笼的转速越慢,则有利于改善纸页的成形。
网槽:网槽是由流浆箱和圆网槽组成。 伏辊:毛毯伏辊和橡胶伏辊
18.传统圆网机网槽有哪几种典型结构?
纸料的上网形式:a. 顺流式;b. 逆流式;c. 侧流式。 19.圆网成形器纸页成形和脱水机理是什么?
成形原理:靠圆网内外的水位差所产生的过滤作用,使纤维在脱水过程中被吸附在网面上形成网页。
20.圆网成形器的极限车速受什么因素影响?如何适当提高圆网成形器的车速?
临界速度V:当圆网转动所产生的离心力与湿纸页在网上的重力相等时,圆网的转速称为圆网纸机的“临界速度”,即圆网纸机的最大车速。
* 临界速度与网笼半径成正比,并与网槽中湿纸层出口浆位的高低有关。随着网笼直径的加大,浆位角θ的增加,临界速度可以增大,从而增大了圆网纸机的极限车速。但是网笼的直径增加是有限的,若只靠增大直径来提高纸机的极限车速是不行的。因此必须依靠外加压力△p来抵御车速增加后离心力对湿纸页的作用。其中包括通过网内减压(如真空圆网或抽气圆网)和网外加压(如压力圆网)来增加△p等方法。 V={rg(sinθ+ ΔP·a)}1/2
21夹网造纸机和多层造纸机在结构和纸页成形上有什么特点? 夹网成形器的成形特性
? 纸幅在成形过程中可以进行两面脱水,相当于每一张网形成一层纸幅然后再复合在一起。与单网
脱水相比,双面脱水可使脱水率增加4倍。这是由于每一层纸幅的定量和流体阻力仅仅是单面脱水时纸层的一半。
? 封闭成形,悬浮体在成形器内不存在暴露空气的自由表面,而这种自由表面会形成波纹以及其他
搅动现象。
? 从流浆箱喷出的浆流进入面网形成的楔形区,然后进入成形区。成形区短,强烈快速脱水,应采
用高效能流浆箱;
22顶网(上网)成形器是在什么基础上发展起来的,其与夹网成形器有什么差别?p226-227
23.高浓成形与普通成形是如何区分的?试述纸页高浓成形的技术特点和主要用途 主要根据纸浆上网的浓度进行区分。普通成形的纸浆上网浓度一般在0.1%~1.0%;
高浓成形:一般将上网浓度大于1.5%的成形操作。意义:高浓成形可节省大量的造纸用稀释水,并由于纸浆流量减少而节省了大量的输送能量。同时,高浓成形的特殊成形方式,使得纸页中填料和微细组分的留着率增加,并赋予纸页以特殊的结构和强度特性。
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高浓成形技术主要用在制造高级纸、瓦楞纸、折叠箱板纸、浆板等
第五章 纸页的压榨与干燥
1.压榨工艺对纸页结构和强度分别产生了哪些影响,其影响的趋势如何? 压榨脱水过程对纸页的“固化”作用
? 纸页强度理论认为,纸页的强度来自于植物纤维间的氢键结合,而其结合的前提是纤维素分子之
间的距离足够近(0.28nm以内)。
? 在纸页固形物含量为10%~25%时,植物纤维间的氢键开始形成。
? 当纸页的干度在25%左右时,湿纸幅强度总可见到一个明显的拐点(见图5-1),这是纸页强度由表
面张力控制开始向氢键结合形成的转变点。
? 还有学者持不同观点,认为氢键结合在湿纸幅干度为40%以上时才开始发生(见图5-2)。
? 经过压榨后,湿纸幅的干度约从20%提高到40%左右(现代纸机可提高到约50%),湿纸幅的强度
也大大提高,这一过程称为对纸页的固化作用(consolidation),即通过进一步脱水使湿纸页定形并具有较高的强度。
压榨对纸页结构性能的影响
? 压榨可以增加纸页纤维间的接触,促进纤维间更多的氢键结合,同时增加纤维间的结合面积,从
而提高纸页纤维的结合强度。
? 打浆时纤维的细纤维化为增进纤维间的结合奠定了基础,而压榨时压辊对湿纸幅的压榨作用使纤
维间的结合得以实现,从而完成了纸页三维结构的定形,产生了所谓纸页的“固化”现象。 ? 压榨可增加纤维间的接触及结合面积,因而能提高受纤维结合影响为主的各项强度性质。 1)耐破因子:在任何打浆度下,随压榨力升高而提高;
2)紧度:随压榨力提高而增加;松厚度:随压榨力的增加而降低;
3)抗张强度:随压榨力提高而增加;抗张强度随纤维间结合力的变化而变化,因此增加压榨力,可提高纸的抗张强度
4)撕裂度:主要决定于纤维长度和纤维本身强度,提高压榨力,撕裂强度影响不大。
5)耐折度:是纸的单根纤维柔曲性的一项量度;随着压榨力提高,耐破度有所增大。如果浆料的打浆度越高,压榨力又越大,则纸张的耐折强度增长速度也越快。 6)气孔率:随着压榨力提高而升高; 7)不透明度:随着压榨力提高而降低。
2.如何理解压榨工艺对纸页的所谓“固化”作用?
纸页强度理论认为,纸页的强度来自于植物纤维间的氢键结合,而其结合的前提是纤维素分子之间的距离足够近(0.28nm以内)。
在纸页固形物含量为10%~25%时,植物纤维间的氢键开始形成。
当纸页的干度在25%左右时,湿纸幅强度总可见到一个明显的拐点,这是纸页强度由表面张力控制开始向氢键结合形成的转变点。
还有学者持不同观点,认为氢键结合在湿纸幅干度为40%以上时才开始发生。经过压榨后,湿纸幅的干度约从20%提高到40%左右(现代纸机可提高到约50%),湿纸幅的强度也大大提高,这一过程称为对纸页的固化作用(consolidation),即通过进一步脱水使湿纸页定形并具有较高的强度。 3.什么是压榨辊的中高度和偏心距?
中高度:压辊中高指的是上下压辊的中部直径较大,沿两侧直径逐渐减小的特性。 偏心距:上下两压辊的中垂线之间有一定的距离,两辊中心线之间的距离称为偏心距 4.压榨辊的主要类型有哪几种,试述其结构特点和主要功能。
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