造紙機(jī)的原理與結(jié)構(gòu)課件

造紙機(jī)的原理與結(jié)構(gòu)1制漿造紙流程整個(gè)制漿造紙流程可以分為備料→制漿→打漿→抄紙→完成→復(fù)卷→整飾→分切打包等2造紙機(jī)的抄造方式造紙機(jī)分為濕法和干法兩種濕法是將纖維分散在水中成為懸浮液進(jìn)行抄紙干法是用空氣作為介質(zhì)使之成為懸浮體進(jìn)行抄紙我們現(xiàn)在主要講濕法造紙3造紙機(jī)的類型濕法造紙機(jī)根據(jù)網(wǎng)部的結(jié)構(gòu)分為圓網(wǎng)造紙機(jī)，長(zhǎng)網(wǎng)造紙機(jī)，夾網(wǎng)造紙機(jī)，斜網(wǎng)造紙機(jī)四大類。我們目前主要以長(zhǎng)網(wǎng)為主。4造紙機(jī)的主要參數(shù)1.造紙機(jī)的生產(chǎn)能力

Q=0.06vBmqk1k2k3/1000Bm—卷紙機(jī)上紙寬度

Q—生產(chǎn)能力q—紙的定量，

k1—抄造率k2—成品率

k3—造紙機(jī)的利用率u—工作速度5造紙機(jī)的主要參數(shù)2.造紙機(jī)的車速抄紙車速：以卷紙機(jī)卷取車速（衛(wèi)生紙除外）設(shè)計(jì)車速（結(jié)構(gòu)車速）爬行車速網(wǎng)寬軌距傳動(dòng)方位6造紙機(jī)的組成典型的造紙機(jī)由流漿箱，成型部（網(wǎng)部），壓榨部，干燥部，施膠部，壓光部，卷紙部，傳動(dòng)部，電器控制部，氣動(dòng)部，潤(rùn)滑部，液壓部等組成的一個(gè)復(fù)雜的系統(tǒng)。7漿料的勻整（流漿箱）如前所述，漿料在成型之前必須保持良好的湍流狀態(tài)。才能保證良好的上網(wǎng)狀態(tài)。流漿箱就是為完成此項(xiàng)功能而設(shè)計(jì)的。典型的流漿箱形式有：敞開式，氣墊式，水力式，半水力式等。8流漿箱的作用及要求沿紙機(jī)橫向均勻的分布漿料能有效的分散纖維噴漿穩(wěn)定足夠的剛性便于清洗、操作及維修不生銹，流道平滑，不掛漿及時(shí)排除紙料中的空氣及泡沫。生產(chǎn)的適應(yīng)性強(qiáng)。9流漿箱的組成流漿箱主要由進(jìn)漿母管，管束或者階擴(kuò)，混合室，高湍流發(fā)生器，上、下唇板，溢流裝置氣墊室，上唇板水平調(diào)節(jié)裝置，上唇板上、下開啟調(diào)節(jié)裝置，上唇口微調(diào)裝置，上唇口變形補(bǔ)償裝置，噴水管，照明燈，箱體，后蓋及其開閉液壓裝置，走臺(tái)控制系統(tǒng)組成10紙頁(yè)的成型與脫水（網(wǎng)部）網(wǎng)部的任務(wù)：脫水，形成濕紙頁(yè)。網(wǎng)部脫水量占紙機(jī)總脫水量的90％以上。結(jié)合水與自由水：結(jié)合水指與纖維內(nèi)外表面的羥基緊密結(jié)合在一起的那部分水，不能流動(dòng)與傳遞液壓，其含量取決于細(xì)纖化程度紙頁(yè)成型的機(jī)理（Parker理論）：紙頁(yè)成型是脫水、定向、與湍動(dòng)三個(gè)同步發(fā)生的基本水力學(xué)過(guò)程的綜合11濕紙頁(yè)過(guò)濾沉積過(guò)程12紙頁(yè)的成型與脫水1.1長(zhǎng)網(wǎng)紙機(jī)網(wǎng)部脫水的要求與控制紙料上網(wǎng)初期，對(duì)紙頁(yè)的脫水和成型的控制要求嚴(yán)格，要控制脫水的速率，根據(jù)脫水的速率，逐步增強(qiáng)脫水的能力，紙頁(yè)定型后，再進(jìn)行強(qiáng)制脫水，在保證紙頁(yè)良好成型的前提下，逐步加強(qiáng)脫水能力，盡量提高濕紙進(jìn)入伏輥的干度與強(qiáng)度。1.2長(zhǎng)網(wǎng)紙機(jī)濕部成型與脫水的三階段上網(wǎng)段、成型脫水段、高壓差脫水段13長(zhǎng)網(wǎng)造紙機(jī)濕部示意圖14長(zhǎng)網(wǎng)部紙頁(yè)成型和脫水過(guò)程15紙頁(yè)的成型與脫水2.不同紙料的脫水要求與控制2.1長(zhǎng)網(wǎng)紙機(jī)網(wǎng)部脫水的要求與控制（1）一般紙種的脫水要求與控制：網(wǎng)部前端，要求緩慢均勻的脫水，實(shí)施適當(dāng)?shù)臄_動(dòng)（2）高游離度紙漿：低濃度、強(qiáng)脫水（3）高粘狀紙漿：緩慢脫水，持續(xù)保持?jǐn)_動(dòng)2.2上網(wǎng)紙料的噴射要求：全幅紙料的噴射角、噴射速度（漿速）、噴射距離和噴漿的厚度等保持一致；噴射方向與紙機(jī)中心線應(yīng)平行，不混入空氣，不產(chǎn)生大的湍動(dòng)干擾和跳漿。16紙頁(yè)的成型與脫水2.不同紙料的脫水要求與控制2.2上網(wǎng)紙料的噴射

生產(chǎn)上的控制：紙料的配比、車速、堰池的水位、沖漿泵的壓頭、進(jìn)出伏輥濕紙的水分；漿料上網(wǎng)的著網(wǎng)點(diǎn)，水線的位置和形狀2.2.1水線

從網(wǎng)部上面觀察時(shí)，可在長(zhǎng)網(wǎng)上看到一條明顯的分界線（通常在第二真空箱附近），它相當(dāng)于漿料面上不再呈現(xiàn)鏡面的地方。17紙頁(yè)的成型與脫水2.不同紙料的脫水要求與控制2.2上網(wǎng)紙料的噴射2.2.2噴射距離－著網(wǎng)點(diǎn)距胸輥軸向中心線的距離，與流漿箱的結(jié)構(gòu)、操作參數(shù)等有關(guān)2.2.3成型板（或成型箱）－設(shè)于胸輥和第一支案輥或案板間，用于控制漿料的初始脫水量，改善成型，消除跳漿，同時(shí)，支撐成型網(wǎng)成型板（或成型箱）結(jié)構(gòu)：無(wú)孔平板、鉆孔平板、板條式成型板（常用類型）常用條式成型板：總寬度400～600mm，由1～5塊板條組成，第1塊寬，100～200mm，其余窄些，65～100mm，間距40～50mm，板面硬橡膠覆面，現(xiàn)用PE板;成型板末端邊緣低于成型網(wǎng)0.75mm～1.5mm

18紙頁(yè)的成型與脫水2.不同紙料的脫水要求與控制2.2上網(wǎng)紙料的噴射2.2.4著網(wǎng)點(diǎn)的位置(如圖3-62)隨紙機(jī)的情況而定，對(duì)高速紙機(jī)，成型板應(yīng)距離胸輥由適當(dāng)?shù)木嚯x，漿料的著網(wǎng)點(diǎn)在成型板前沿稍前一點(diǎn)，使?jié){流與胸輥間有一定空隙，讓漿流、胸輥和網(wǎng)間狹區(qū)內(nèi)的空氣穿過(guò)網(wǎng)排出，并使?jié){料能很好地進(jìn)入成型板，保證紙頁(yè)獲得良好的成型。192.2.5著網(wǎng)點(diǎn)與噴射角的調(diào)節(jié)與控制噴射角——（見圖3-63）紙料從堰板噴出后，重力作用下變成拋物線的漿流，漿流的噴射軌跡與下唇板間的夾角著網(wǎng)點(diǎn)靠調(diào)節(jié)堰板、控制噴射角的大小來(lái)控制20合理的上漿位置21噴射角示意圖222.2.6噴射角的調(diào)節(jié)與控制

降低X/Y,加大噴射角，降低著網(wǎng)點(diǎn)，脫水加劇，噴射角太大，會(huì)產(chǎn)生成紙兩面差、跳漿。細(xì)纖維流失增加，成紙兩面性大，且影響到其它物理強(qiáng)度；

若太小，著網(wǎng)點(diǎn)過(guò)遠(yuǎn)，上網(wǎng)段的脫水量太小，也會(huì)影響成紙質(zhì)量；

噴射角的調(diào)節(jié)通過(guò)變化堰板的X/Y來(lái)實(shí)現(xiàn)，不同的漿料，適合的噴射角不同，粘狀漿脫水困難，大些，游離漿易脫水，應(yīng)調(diào)小些，X/Y一般取0.7～2.0。23紙頁(yè)的成型與脫水2.3漿速與網(wǎng)速的關(guān)系

VM=?VC，

?為漿網(wǎng)速比，?值對(duì)紙頁(yè)的成型、脫水和成紙質(zhì)量均有密切的關(guān)系。

?＝1，網(wǎng)對(duì)紙料沒有剪切力，紙料著網(wǎng)時(shí)擾動(dòng)小，纖維在網(wǎng)上容易絮聚，成紙勻度差。夾網(wǎng)造紙機(jī)，?取1。

?大于1時(shí)，漿速大于網(wǎng)速，但過(guò)大的速度差，容易出現(xiàn)漿料翻滾、纖維卷曲；對(duì)濾水快的游離狀料，24

?過(guò)大，會(huì)造成“漿道子”，一般來(lái)講，對(duì)粘狀漿料，要求成紙的伸縮性大，?值取大于1，如卷煙紙、電容器紙?

取1.06-1.14。網(wǎng)速大于漿速時(shí)，在網(wǎng)對(duì)漿料牽引力的作用下，可促進(jìn)纖維分散，減少絮聚，成紙勻度好。但?過(guò)小，導(dǎo)致縱橫向強(qiáng)度比大，成紙多孔性和柔軟性比較差。對(duì)一般書寫紙取?

取0.83-0.93

；紙袋紙?取0.95-0.98；紙繩紙?取0.79-0.8025壓榨部1概述現(xiàn)代新式造紙機(jī)，紙張抄造過(guò)程水脫出情況：98.3％在網(wǎng)部脫掉，1.1%在壓榨部脫掉，0.6％在烘缸部脫去；網(wǎng)部、壓榨部、烘缸部脫去相同重量水的成本比較：1：70：330；改進(jìn)壓輥材料、結(jié)構(gòu)、合理的壓榨組合和毛毯設(shè)計(jì)新式復(fù)合壓榨、靴型壓榨26壓榨部2壓榨部的作用和組成目的和作用：脫水并使紙幅固結(jié)；提高平滑度、降低松厚度、提高濕紙幅強(qiáng)度；將濕紙頁(yè)傳遞到干燥部27壓榨部

3濕紙頁(yè)壓榨過(guò)程描述

第1階段：紙頁(yè)和毛毯開始?jí)嚎s，空氣流出直至水分達(dá)到飽和，紙頁(yè)中尚未形成脫水的推動(dòng)力；第2階段：紙頁(yè)內(nèi)壓力上升，水由紙頁(yè)轉(zhuǎn)入毛毯，當(dāng)毛毯達(dá)到飽和時(shí)，水從毛毯排出。28第3階段：壓區(qū)開始擴(kuò)大，直至紙頁(yè)中水壓力為零，相當(dāng)于紙頁(yè)干度的最高點(diǎn)第4階段：紙頁(yè)和毛毯開始擴(kuò)張，紙頁(yè)變成不飽和狀態(tài)，紙頁(yè)重新從毛毯吸收水分，紙頁(yè)回濕。29壓榨部影響濕紙頁(yè)壓榨部脫水的因素（1）壓榨部的壓區(qū)數(shù)、壓輥形式及其壓榨組合方式等；（2）線壓力、壓輥直徑、壓區(qū)結(jié)構(gòu)、壓輥硬度、毛毯特性、濕紙的可壓縮性；（3）壓榨脫水溫度等。30壓榨部壓榨的對(duì)紙張性質(zhì)的影響紙的耐破強(qiáng)度隨壓榨力的增加而增加,因紙頁(yè)結(jié)合強(qiáng)度;抗張強(qiáng)度隨纖維間結(jié)合力的變化而變化,因此增加壓榨力,可提高紙的抗張強(qiáng)度;松厚度隨壓榨力的增加而降低;壓榨力對(duì)撕裂度有一定的影響,主要取決于漿料打漿的程度;31紙的氣孔率隨壓榨力的增加而呈線性增長(zhǎng);紙的不透明度隨壓榨力的增加而下降,因使紙的反射系數(shù)降低;改善紙頁(yè)的兩面性;壓榨造成纖維角質(zhì)化,降低潤(rùn)脹能力,保水值下降,

尤其對(duì)硫酸鹽木漿;32壓榨部

濕紙頁(yè)從伏輥到壓榨部的傳遞方式開放式引紙和封閉式引紙(包括粘舐引紙/真空引紙)引紙方式的選擇主要考慮紙機(jī)的車速和產(chǎn)品定量開放式引紙適合于中低速紙機(jī);紙頁(yè)的剝離點(diǎn)、剝離角；高速紙機(jī)和超高速薄頁(yè)紙機(jī)采用真空引紙33剝離角（take-ofangle）——是紙幅從網(wǎng)、毯或滾筒上被揭離時(shí)紙幅與網(wǎng)、毯或剝離點(diǎn)處滾筒切線之間的夾角。最佳的剝離角在很大程度上取決于漿料的特性，剝離角與濕紙頁(yè)剝離時(shí)的張力與應(yīng)變密切相關(guān)，長(zhǎng)網(wǎng)造紙機(jī)一般在35～50°。34壓榨部

濕紙頁(yè)從伏輥到壓榨部的傳遞方式35干燥部1.概述干燥部占造紙機(jī)總設(shè)備投資和運(yùn)行費(fèi)用的一半以上合理設(shè)計(jì)的重要性（蒸汽和冷凝水系統(tǒng)，通風(fēng)，干網(wǎng)）干燥速率和蒸汽消耗量是評(píng)價(jià)干燥部性能的兩個(gè)重要指標(biāo)典型蒸汽消耗量為每kg水1.3kg蒸汽保證紙機(jī)橫向有均勻一致的蒸發(fā)36干燥部2.干燥部的作用和組成目的和作用：脫除濕紙頁(yè)中的水分，同時(shí)提高紙的強(qiáng)度，增加紙的平滑度，完成紙的施膠組成：因紙機(jī)生產(chǎn)品種的不同而有較大的差異37干燥部3濕紙頁(yè)從壓榨部到干燥部的傳遞影響濕紙頁(yè)傳遞的因素：橫幅定量的均勻性，濕紙頁(yè)的固有強(qiáng)度，濕紙頁(yè)被支撐的情況（影響到濕紙頁(yè)的張力和施加到濕紙頁(yè)的應(yīng)力）傳遞的方式：（1）毫無(wú)支撐的開放式引紙（圖2），70年代主導(dǎo)方式，容易斷頭。（2）將干網(wǎng)延伸到引紙輥，干網(wǎng)支撐保護(hù)著濕紙、改善以前長(zhǎng)距離開放遞紙過(guò)程的顫動(dòng)（圖3），但高速紙機(jī)干網(wǎng)帶來(lái)的界面空氣，又會(huì)使?jié)窦堩?yè)顫動(dòng)和延長(zhǎng)，當(dāng)濕紙頁(yè)與干網(wǎng)分離，濕紙被干網(wǎng)壓在烘缸上時(shí)，常常出現(xiàn)皺褶。（3）八十年代改進(jìn)的干燥部引紙方式（圖4），特點(diǎn)：干網(wǎng)支撐段的上方安裝有傳遞真空箱（采用低真空，75～125Pa）（4）用干網(wǎng)代替真空箱，濕紙頁(yè)由兩床干網(wǎng)夾著傳遞到干燥部38干燥部4.干燥過(guò)程及其原理4.1干燥過(guò)程(1)干燥部描述

多數(shù)紙機(jī)有3～5個(gè)單獨(dú)套有干毯干燥區(qū)，每個(gè)區(qū)有獨(dú)立的速度控制以維持區(qū)間的張力、調(diào)整紙頁(yè)的收縮。所有上下干毯運(yùn)行均配有張緊輥和定位輥。通常也可分成3～5個(gè)獨(dú)立控制蒸汽壓力的區(qū)，蒸汽壓力分區(qū)可以與干毯分區(qū)相同，也可不同。39毫無(wú)支撐的干燥部開放式引紙40干燥部(2)烘缸干燥區(qū)

四個(gè)不同的干燥區(qū)：ab區(qū)，濕紙頁(yè)從烘缸表面吸熱；

bc區(qū)，壓紙干燥區(qū)，該區(qū)熱量傳遞最多，蒸發(fā)水量對(duì)低速紙機(jī)和高速紙機(jī)分別達(dá)80～85％和60～65％；

cd區(qū)，也是貼缸干燥區(qū)，濕紙?jiān)诤愣囟认逻M(jìn)行單面自由蒸發(fā)；de區(qū)，雙面自由蒸發(fā)干燥區(qū)，紙頁(yè)在該區(qū)溫度下降（高速紙機(jī)達(dá)12～15度）。紙的干燥都有一個(gè)升溫、降溫、再升溫的循環(huán)過(guò)程。41有真空輥、傳遞真空箱的干燥部引紙方式42干燥部4.2干燥原理(1)干燥方式和干燥過(guò)程的階段性紙?jiān)诟稍锊坑袃煞N干燥方式：對(duì)流干燥與接觸干燥，紙機(jī)干燥部的主要干燥方式是接觸干燥。對(duì)流干燥在烘缸間雙面自由蒸發(fā)區(qū)（de區(qū)，袋區(qū)）和低溫烘缸上進(jìn)行，其干燥過(guò)程分為恒速和降速兩個(gè)階段，濕紙經(jīng)烘缸加熱到外界空氣的濕球溫度后，開始恒速干燥，此時(shí)，水從紙頁(yè)內(nèi)部擴(kuò)散到紙面的速度大于紙面水分蒸發(fā)的速度，濕紙穩(wěn)定接近空氣濕球穩(wěn)定。當(dāng)濕紙溫度降低到一定數(shù)值后，水從紙頁(yè)內(nèi)部擴(kuò)散到紙頁(yè)表面的速度<紙面蒸發(fā)水分的速度，降低階段開始，這時(shí)，干燥速率下降而紙的溫度上升。對(duì)流干燥的速率服從道而頓方程。43干燥部(2)干燥方式和干燥過(guò)程的階段性

接觸干燥過(guò)程可以分為升溫、恒速和降速三個(gè)階段。升溫階段時(shí)間很短，紙的水分變化不大，但濕紙的溫度和干燥速率增長(zhǎng)很快。恒速階段紙的溫度和干燥速度基本不變，干燥時(shí)間占紙機(jī)全部干燥時(shí)間的50%~65%。降速階段又可分成兩個(gè)階段，第一降速階段，干燥速率幾乎呈直線下降，紙的溫度降低，第二降速階段，干燥速度劇減，紙的溫度回升，紙頁(yè)內(nèi)部和表面的溫差接近零。恒速階段去除游離水，降速第一階段去除毛細(xì)管水和結(jié)合水，第二降速段則僅去除結(jié)合水。44干燥部(3)干燥方式和干燥過(guò)程的階段性

紙頁(yè)接觸干燥三個(gè)階段的機(jī)理一般引用對(duì)流干燥的原理加以解釋，恒速階段的干燥速率決定于外部擴(kuò)散，而降速階段的干燥速率取決于內(nèi)部擴(kuò)散?？偟膩?lái)講，濕紙頁(yè)在干燥部干燥過(guò)程中，既有接觸干燥，又有對(duì)流干燥，每個(gè)烘缸不僅又四個(gè)不同特性的干燥區(qū)，而且整個(gè)干燥部各烘缸的溫度控制也不相同，紙頁(yè)的干燥速率決定于干燥過(guò)程傳質(zhì)和傳熱的復(fù)雜平衡。45干燥部干燥過(guò)程熱力學(xué)計(jì)算

干燥部的熱量消耗計(jì)算、烘缸面積、烘缸數(shù)和烘缸部的出力計(jì)算一般揚(yáng)克紙機(jī)大徑烘缸干燥出力可達(dá)50～60kg水/（m2.h），一般薄頁(yè)紙機(jī)烘缸干燥出力在10～40kg水/（m2.h）間。46壓光(Calendering)作用：提高紙張的平滑度、光澤度、改善紙張厚度等參數(shù)的橫向均一性，獲得光滑的印刷表面；操作：用輥?zhàn)舆M(jìn)行碾壓，借施更大的壓力和（或）剪切力和借加熱或潤(rùn)濕纖維，使它們更柔韌而加以強(qiáng)化。好比用熨斗熨平一件布襯衫。47.機(jī)內(nèi)壓光與機(jī)外壓光出于成本和效果的原因，大多數(shù)壓光作業(yè)都是機(jī)內(nèi)進(jìn)行的。機(jī)外壓光成本高，只有當(dāng)機(jī)內(nèi)壓光滿足不了紙張表面整飾要求時(shí)才使用。經(jīng)典的機(jī)外壓光作業(yè)交替使用鐵棍與紙粕輥的超級(jí)壓光機(jī)。48（1）機(jī)內(nèi)壓光機(jī)的型式在傳統(tǒng)的硬壓區(qū)紙機(jī)壓光中，紙幅被碾壓至均一厚度（如右圖）49（2）機(jī)內(nèi)壓光機(jī)的壓輥

壓光輥加熱的方式50（4）紙機(jī)機(jī)內(nèi)壓光機(jī)的型式

在線壓光機(jī)彈性輥采用水冷法去除面層產(chǎn)生的熱量，硬輥配可變中高。特征：輥?zhàn)佣际菃为?dú)驅(qū)動(dòng)的，可以在紙機(jī)速度下打開和封閉壓區(qū)51（5）機(jī)外超級(jí)壓光

特點(diǎn)：通過(guò)軟輥的變形將部分施加的能量轉(zhuǎn)化為熱量。通常約有25％的傳動(dòng)電能使輥?zhàn)影l(fā)熱，這也造成傳統(tǒng)紙粕輥使用壽命的下降。當(dāng)目前新型“控溫輥”的開發(fā)，有可能更好地控制而利用該熱量。超級(jí)壓光重要的一個(gè)方面是選用合適的材料，制成規(guī)定硬度的紙粕輥。目前，由棉花和其它植物纖維材料切制成。北美造紙工業(yè)已在積極開發(fā)超級(jí)壓光軟輥材料的代用品52

53

雙面超級(jí)壓光機(jī)結(jié)構(gòu)543.紙張卷曲

紙張干燥與壓光后，紙張成品必須為隨后的機(jī)外加工集卷成一個(gè)適當(dāng)?shù)男问剑垯C(jī)通常配備有圓筒式卷紙機(jī)。

要求：卷筒松緊均勻，避免兩端松緊不一和卷芯起皺等缺點(diǎn)。