因為無論從漿料懸浮液的噴漿、網(wǎng)上的組織成型、機械脫水的壓干,都是造紙工藝很重要的組成部分,它們要確保紙料能均勻噴出,紙幅能夠均勻成型,而且在離開成型部、壓榨部時,濕紙幅要達到所需的預定干度。
要不然,設想提高紙機的抄造速度,便成為一句空話。
唯獨紙機干燥部的改革與創(chuàng)新相對來說,技術進步的步伐稍為緩慢一些。
紙頁進入干燥部的初期,就已經(jīng)有了一定的干度,相應具有某種程度的拉伸強度。
因此,工廠在進行紙機技術改造時,一般都只是對干燥部的設備與工藝作相應的變動與調(diào)整。
但是,隨著紙機運行速度不斷的、大幅度攀升,傳統(tǒng)那些具有長距離、開式引紙形式的雙層排列烘缸裝置,便成為紙機提速與高速造紙機操作的瓶頸,達到非迫切解決不可的程度。
盡管現(xiàn)代已出現(xiàn)有閃急干燥、紅外線干燥、脈沖干燥、高溫熱風(氣流)干燥等多種新干燥工藝可供選擇時參考。
這些新工藝的共同特點是:能夠在單位時間內(nèi)給濕紙頁傳輸更多的能量。
這些新技術的采用快速脫除紙頁的水分含量是絕對沒有問題的,但是,卻會引起了紙張其他物理性能的變化:直接影響產(chǎn)品質(zhì)量,特別是紙張的表面性能。
1.雙層烘缸排列
紙機干燥部的結構形式,由鋼鐵結構機架支承的傳統(tǒng)蒸汽烘缸排列,是采用上、下兩層的排列方式。
把通過壓榨部之后的紙頁,導入引紙缸,再經(jīng)上、下排列的各個烘缸組,烘缸通入蒸汽,蒸汽的熱量通過烘缸鑄鐵外殼再傳遞給紙頁加熱。
上、下排列各個烘缸組,每組均有一張棉織的或合成纖維的編織物(帆布或干網(wǎng))套在各個烘缸上,用于將紙頁緊壓在烘缸的表面,降低存在于它們之間的空氣膜厚度,使紙頁與烘缸有更好地接觸,提高熱量的傳遞效率。
這種雙層烘缸排列方式,安裝在普通長網(wǎng)造紙機的干燥部中,當紙機在抄速為500m/min以下時,正常運行已有相當漫長的歷史。
2.單層烘缸排列
紙機運行速度提高至550m/min以上,烘缸轉(zhuǎn)動引起產(chǎn)生的負壓,會使空氣流動速度增快,造成在開式引紙的操作中,紙頁顫動(Flutter)加劇,斷頭增加;剛剛入缸紙頁的含水量較高,紙質(zhì)甚為脆弱,在上、下層烘缸之間需要有干網(wǎng)的有效支撐;又濕又熱的斷頭濕紙會停留或堵塞在下烘缸刮刀表面,操作甚困難;烘缸表面粘有紙頁帶來的紙毛、紙屑、損紙,會有引起火災發(fā)生的可能性,這些論點在造紙界已獲得廣泛的認同。
但是,這種單層烘缸排列的干網(wǎng)結構,其主要缺點是:干燥編織物(干網(wǎng))被夾在烘缸表面與紙頁之間,防礙烘缸表面熱能對紙頁的傳導,損失了下烘缸的干燥能力。
紙頁在進入下烘缸時,是處在干網(wǎng)的外面,加熱的下烘缸只能用來干燥干網(wǎng)。而現(xiàn)代化造紙機已采用合成纖維織物,不需要設有干燥干網(wǎng)的裝置。
于是,使用Beloit公司技術的Enertec公司就干脆把下烘缸改為直徑φ0.6m的真空網(wǎng)輥,以降低干燥部的拖動負荷。
其后三菱、Beloit公司、Voith公司、維美德公司經(jīng)研究,都一致認為,真空網(wǎng)輥的直徑太小,并不合適,應予適當加大。
前面兩公司真空網(wǎng)輥的直徑為φ1.2m,而維美德公司則為φ1.5m。
廣州造紙有限公司在把普通長網(wǎng)造紙機提速至550m/min以上的技術改造中,包括兩臺國產(chǎn)3150紙機(紙機幅寬為3150mm)在內(nèi),已全部在干燥部第一組烘缸采用單層烘缸排列形式,只是把原來的直徑為φ1.5m的烘缸作了適當調(diào)整,而其它各組烘缸,則繼續(xù)保持原來的上、下雙層排列烘缸方式,在生產(chǎn)上已取得明顯的良好效果。
3.干燥部全部單層烘缸排列
新型夾網(wǎng)造紙機(車速1600m/min、1800m/min),干燥部的烘缸排列配置,是全部用單層缸排列方式。這種全單層(Single-tier)烘缸排列方式,能夠高效地保證紙機在高速運行的操作,紙幅是在全支撐的條件下通過干燥全過程,消除紙頁的顫動和最大限度地減少紙頁在干燥部的斷頭。
還有,在造紙機高速運行操作中,能夠做到不用帶紙繩引紙,實現(xiàn)紙頁引紙自動化。
更重要的是:它能更有效地確保生產(chǎn)紙張的質(zhì)量。
單層烘缸排列的干燥部,紙頁基本上是在干網(wǎng)張力的壓力和真空網(wǎng)輥負壓下運行,它緊貼在干網(wǎng)上。
干燥過程中,紙張橫幅的彈性特性受到限制(Restraint),例如紙張橫向收縮率、抗張強度、彈性模數(shù)的變化降到最低的程度。
它們有利于減少紙張的橫向起皺(Cockle)和縱向條紋(Graininess),生產(chǎn)出尺寸更穩(wěn)定的紙張來。
在干燥部全部單層烘缸排列方式中,維美德公司真空網(wǎng)輥(Vac)Roll)的直徑是采用φ1.5m,其理由是:在同一車速、烘缸直徑的條件下,網(wǎng)輥的直徑大,則其轉(zhuǎn)速要比直徑小的慢一些,相應紙頁承受到的振動力要小些,紙張運行速度更為穩(wěn)定;網(wǎng)輥直徑大,增加出烘缸紙頁的行程,延長蒸發(fā)水分的長度;網(wǎng)輥直徑大,輥子本身扭曲和振動相應也較少。
此外,還有利于真空網(wǎng)輥輥面的溝紋與鉆孔的加工。因為在溝紋的溝底設有為數(shù)不多的孔眼,以保持一定的負壓,吸牢紙頁。
4.紙張卷曲問題
當紙機車速提高至某一程度,需全部烘缸采用單層排列布置時,紙頁單面干燥,就會出現(xiàn)卷曲問題,不易消除。
三菱、Beloit公司在二十世紀末開發(fā)的/完整BelChamp是一種結構新穎的單層排列烘缸形式。
據(jù)稱,這種結構形式的干燥部,能夠克服干燥后期紙頁卷曲問題。但其構思仍是出自雙層烘缸排列,紙頁斷頭較多,帶紙困難,清理損紙不便等。
后來,世界上大部分造紙機械制造商都改為一列式的單層烘缸排列,為了解決卷曲問題,采用在兩道軟壓光之間增設蒸汽箱向紙頁的底面噴蒸汽的辦法。
紙機烘缸排列的變革,是造紙機械技術進步的一個反映。









