因為無(wú)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(kāi)成型部、壓榨部時(shí),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(huà)。
唯獨紙機干燥部的改革與創(chuàng )新相對來(lái)說(shuō),技術(shù)進(jìn)步的步伐稍為緩慢一些。
紙頁(yè)進(jìn)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(chǎng)在進(jìn)行紙機技術(shù)改造時(shí),一般都只是對干燥部的設備與工藝作相應的變動(dòng)與調整。
但是,隨著(zhù)紙機運行速度不斷的、大幅度攀升,傳統那些具有長(cháng)距離、開(kāi)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。
盡管現代已出現有閃急干燥、紅外線(xiàn)干燥、脈沖干燥、高溫熱風(fēng)(氣流)干燥等多種新干燥工藝可供選擇時(shí)參考。
這些新工藝的共同特點(diǎn)是:能夠在單位時(shí)間內給濕紙頁(yè)傳輸更多的能量。
這些新技術(shù)的采用快速脫除紙頁(yè)的水分含量是絕對沒(méi)有問(wèn)題的,但是,卻會(huì )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蒸汽烘缸排列,是采用上、下兩層的排列方式。
把通過(guò)壓榨部之后的紙頁(yè),導入引紙缸,再經(jīng)上、下排列的各個(gè)烘缸組,烘缸通入蒸汽,蒸汽的熱量通過(guò)烘缸鑄鐵外殼再傳遞給紙頁(yè)加熱。
上、下排列各個(gè)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(gè)烘缸上,用于將紙頁(yè)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(yè)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(cháng)網(wǎng)造紙機的干燥部中,當紙機在抄速為500m/min以下時(shí),正常運行已有相當漫長(cháng)的歷史。
2.單層烘缸排列
紙機運行速度提高至550m/min以上,烘缸轉動(dòng)引起產(chǎn)生的負壓,會(huì )使空氣流動(dòng)速度增快,造成在開(kāi)式引紙的操作中,紙頁(yè)顫動(dòng)(Flutter)加劇,斷頭增加;剛剛入缸紙頁(yè)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(huì )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(yè)帶來(lái)的紙毛、紙屑、損紙,會(huì )有引起火災發(fā)生的可能性,這些論點(diǎn)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(diǎn)是:干燥編織物(干網(wǎng))被夾在烘缸表面與紙頁(yè)之間,防礙烘缸表面熱能對紙頁(yè)的傳導,損失了下烘缸的干燥能力。
紙頁(yè)在進(jìn)入下烘缸時(shí),是處在干網(wǎng)的外面,加熱的下烘缸只能用來(lái)干燥干網(wǎng)。而現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(shù)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(dòng)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(cháng)網(wǎng)造紙機提速至550m/min以上的技術(shù)改造中,包括兩臺國產(chǎn)3150紙機(紙機幅寬為3150mm)在內,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(lái)的直徑為φ1.5m的烘缸作了適當調整,而其它各組烘缸,則繼續保持原來(lái)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(chē)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(guò)干燥全過(guò)程,消除紙頁(yè)的顫動(dòng)和最大限度地減少紙頁(yè)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(shí)現紙頁(yè)引紙自動(dòng)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(yè)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(guò)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)出尺寸更穩定的紙張來(lái)。
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(chē)速、烘缸直徑的條件下,網(wǎng)輥的直徑大,則其轉速要比直徑小的慢一些,相應紙頁(yè)承受到的振動(dòng)力要小些,紙張運行速度更為穩定;網(wǎng)輥直徑大,增加出烘缸紙頁(yè)的行程,延長(cháng)蒸發(fā)水分的長(cháng)度;網(wǎng)輥直徑大,輥子本身扭曲和振動(dòng)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不多的孔眼,以保持一定的負壓,吸牢紙頁(yè)。
4.紙張卷曲問(wèn)題
當紙機車(chē)速提高至某一程度,需全部烘缸采用單層排列布置時(shí),紙頁(yè)單面干燥,就會(huì )出現卷曲問(wèn)題,不易消除。
三菱、Beloit公司在二十世紀末開(kāi)發(fā)的/完整BelChamp是一種結構新穎的單層排列烘缸形式。
據稱(chēng),這種結構形式的干燥部,能夠克服干燥后期紙頁(yè)卷曲問(wèn)題。但其構思仍是出自雙層烘缸排列,紙頁(yè)斷頭較多,帶紙困難,清理?yè)p紙不便等。
后來(lái),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(wèn)題,采用在兩道軟壓光之間增設蒸汽箱向紙頁(yè)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(shù)進(jìn)步的一個(gè)反映。