造紙原理與工程4課件

造紙原理與工程42024/3/14造紙原理與工程4

2、紙頁成形的目的和作用P209

目的：通過適當(dāng)?shù)墓に噷⒓埩限D(zhuǎn)化為濕紙幅。作用：通過合理控制紙料在網(wǎng)上的留著和濾水工藝，使形成的濕紙幅有優(yōu)良的勻度和所需的紙頁物理性能。

3、成形部（網(wǎng)部）的任務(wù)和要求任務(wù)：使紙料盡量地保留在網(wǎng)上，較多地脫出水分。網(wǎng)部脫水的特點(diǎn)是脫水量大而集中。要求：形成全幅均勻一致的濕紙幅?！w維（包括填料、膠料等）均勻分散，使全幅紙頁的定量、厚度、勻度等均勻一致。為形成一張質(zhì)量良好的紙張打好基礎(chǔ)。紙料中含水分的形式：結(jié)合水和自由水造紙原理與工程4

（二）紙頁成形過程的紙料留著和脫水P210

1、紙料留著的定義1）首程留著率2）全程留著率2、紙料留著率的意義造紙原理與工程4

3、紙頁成形與紙料脫水P211

“脫水”與“成形”是一對矛盾的統(tǒng)一體。紙料在脫水過程中形成紙頁；紙頁在成形過程中不斷地脫水。

一方面：

紙頁成形既需要脫出大量的水分，但是也不能脫水太快，若脫水太快或太急，則紙料纖維在網(wǎng)上來不及均勻分布就已經(jīng)成形，難于形成良好質(zhì)量的紙頁。

另一方面：

若脫水太過緩慢，則會引起已經(jīng)分散的纖維重新絮聚，還會達(dá)不到所需的干度和濕強(qiáng)度，而影響生產(chǎn)。所以，應(yīng)根據(jù)紙漿配料和生產(chǎn)紙種的不同要求及生產(chǎn)條件進(jìn)行合理權(quán)衡，使脫水與成形相互協(xié)調(diào)和統(tǒng)一，在得到良好紙頁成形的前提下，盡量滿足脫水要求。造紙原理與工程4

（三）紙頁成形器及其發(fā)展概況P211

1、造紙機(jī)發(fā)展的200年2、成形器及其分類（一般可分為三大類）P214（1）圓網(wǎng)成形器包括單圓網(wǎng)和多圓網(wǎng)機(jī)、真空和壓力成形回轉(zhuǎn)式成形器

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（2）長網(wǎng)成形器P214

包括各種單長網(wǎng)造紙機(jī)造紙原理與工程4

（3）多網(wǎng)成形器P214

包括雙網(wǎng)成形器（如頂網(wǎng)成形器和夾網(wǎng)成形器）和雙網(wǎng)以上的多層成形的疊網(wǎng)成形器。頂(上)網(wǎng)成形器夾網(wǎng)成形器疊網(wǎng)成形器造紙原理與工程4

紙頁成形器按成形的方式分為兩大類：P214（1）單層成形器包括單圓網(wǎng)機(jī)、長網(wǎng)機(jī)、上網(wǎng)成形器、夾網(wǎng)成形器等（2）多層成形器包括長網(wǎng)配第二流漿箱、多層流漿箱回轉(zhuǎn)成形器配多層成形器、多圓網(wǎng)成形器疊網(wǎng)成形器、多網(wǎng)成形器紙頁成形器按成形濃度，還可分為兩大類：（1）低濃成形器——上網(wǎng)濃度小于1.5％的成形器（2）高濃成形器——上網(wǎng)濃度大于1.5％的成形器造紙原理與工程4

（四）紙頁成形過程和機(jī)理P215

1、紙頁成形過程的流體動力學(xué)“成形”有兩重含義：其一，指紙頁成形過程（Forming）其二，指紙頁成形勻度（Formation）流體動力學(xué)研究的是紙頁成形過程。

紙頁成形的基本過程，可看作是三種主要的流體動力學(xué)過程的綜合。造紙原理與工程4

2、纖維在網(wǎng)上的過濾與濃縮P215

泄水可按兩種機(jī)理進(jìn)行：過濾和濃縮

過濾是泄水的主要機(jī)理。對纖維有均布作用，有益于改善勻度；但纖維是逐層沉積，表現(xiàn)出紙張的分層結(jié)構(gòu)。

濃縮時，纖維交織穿插，表現(xiàn)出紙張的交織結(jié)構(gòu)。造紙原理與工程4

3、定向剪切P216

定向剪切除了具有分散作用外，還有定向作用和濃集作用。

分散作用有利于改善勻度；

定向作用表現(xiàn)出紙張的方向性；

濃集作用使非均布的強(qiáng)剪切流型成為顯見形態(tài)（如條紋）。所以，定向剪切作為分散纖維網(wǎng)絡(luò)的方法時，只能用到適當(dāng)?shù)某潭取?/p>

4、漿流的湍動

分散纖維網(wǎng)絡(luò)，以及作為定向剪切衰減的手段（削弱定向與濃集作用）。湍動強(qiáng)度不能太大，否則漿流自由表面會有噴濺以及使懸浮體中進(jìn)入空氣。造紙原理與工程4

（五）紙頁成形結(jié)構(gòu)P219

1、紙頁層狀結(jié)構(gòu)的成因（1）漿料抄造濃度：上網(wǎng)濃度低，層狀結(jié)構(gòu)明顯（2）纖維長度：纖維平均長度大，層狀結(jié)構(gòu)明顯2、填料在紙頁層間的分布由于網(wǎng)上漿流的運(yùn)動和湍流和以及網(wǎng)下脫水元件作用，從而形成了填料從頂層向下依次遞減的分布情況。3、紙頁成形對紙頁結(jié)構(gòu)和性質(zhì)的影響（1）紙頁成形對紙頁孔徑分布的影響孔徑分布近似于對平均孔徑的對數(shù)正態(tài)分布，平均孔徑隨成形時絮聚程度的增加而增大。（2）紙頁成形對填料分布的影響隨成形絮聚趨勢的增加，填料分布的不均勻性也增加。（3）紙頁成形對紙頁斷裂強(qiáng)度的影響紙頁斷裂處多數(shù)在局部定量波動較大的地方，這與紙頁成形勻度有直接關(guān)系。造紙原理與工程4

4、纖維在紙頁中的分布P221

（1）纖維的均布與纖維優(yōu)先分布原則在不受干擾和纖維充分分散的前提下，纖維有自動均布的趨勢。（2）纖維絮聚與纖維分布纖維絮聚是纖維均布的對立。當(dāng)絮聚發(fā)生時，是以一個個絮團(tuán)沉積在濾層上。（3）纖維在紙頁中的定向機(jī)制紙的纖維定向分布主要集中在紙機(jī)的縱向原因：一是流漿箱堰口的漿流縱向噴射作用；二是成形網(wǎng)的縱向梳理作用。

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4、纖維在紙頁中的分布P222

（4）紙料流的噴射作用

（5）成形網(wǎng)的“梳理”作用造紙原理與工程4

第二節(jié)紙頁成形和成形部P222

二、長網(wǎng)成形器的主要部件及紙頁成形與脫水（一）長網(wǎng)成形器的主要部件及其作用組成

P223－224：主要部件及其作用造紙原理與工程4

（二）紙頁的成形和脫水P224

1、紙料沿長網(wǎng)成形器網(wǎng)案的脫水：大體分為三個階段造紙原理與工程4P224第一階段：上網(wǎng)段，為保證后續(xù)成形紙頁的均勻性，該段要求噴射網(wǎng)面的紙料是均勻分散的，且應(yīng)最大限度地降低噴射漿流表面的不穩(wěn)定性。第二階段：成形區(qū)，為保證紙頁成形質(zhì)量，減少兩面差和避免跳漿等問題，應(yīng)控制合適的脫水率，脫水量應(yīng)比較均勻，不宜過大；脫水區(qū)，紙頁的成形已基本完成，因而可以大量脫水。第三階段：高壓差脫水段，強(qiáng)脫水。造紙原理與工程4

（二）紙頁的成形和脫水P225

2、網(wǎng)上的湍動和定向剪切

當(dāng)紙料離開流漿箱上網(wǎng)后，原有的能量將會很快消失，如果沒有外加的能量，纖維的絮聚將會加劇。因此必須設(shè)法輸入能量，以建立和保持良好的纖維分布狀態(tài)。輸入能量的方法主要有兩個：湍動和定向剪切。產(chǎn)生湍動的元件：案輥、案板、網(wǎng)案搖振、整飾輥等產(chǎn)生定向剪切的元件：整飾輥、合理配置的刮水板、縱向帶有“凸條”的漿流等造紙原理與工程4

（三）紙料噴射上網(wǎng)與紙頁脫水成形P226

1、流漿箱堰板的噴射角和著網(wǎng)點(diǎn)

2、噴射角和著網(wǎng)點(diǎn)的確定噴射角和著網(wǎng)點(diǎn)可通過公式計算（P226-227）控制噴射角來達(dá)到理想的著網(wǎng)點(diǎn)。造紙原理與工程4P226

著網(wǎng)點(diǎn)分析

原因：

1、著網(wǎng)點(diǎn)若在成形板上，則胸輥不脫水，噴漿沖擊作用較平穩(wěn)，但漿料表面相鄰的漿流互相沖擊會出現(xiàn)“漿道子”（常稱魚鱗皮）的紙??；2、著網(wǎng)點(diǎn)若在胸輥上，則由于胸輥的強(qiáng)烈抽吸作用而大量脫水，紙頁過快成形，成紙網(wǎng)印較重；同時高速噴漿帶入的空氣無法穿過網(wǎng)而進(jìn)入漿層，會擾動紙料或引起跳漿，破壞成形。著網(wǎng)點(diǎn)在一般情況下，應(yīng)在成形板的前緣或前緣附近為宜。造紙原理與工程4P2273、漿速與網(wǎng)速的關(guān)系

（1）漿網(wǎng)速比：R＝漿速/網(wǎng)速（2）漿網(wǎng)速比對成紙質(zhì)量的影響

R>1：漿速大于網(wǎng)速纖維的橫向排列較多。游離漿濾水速度快，易導(dǎo)致紙頁出現(xiàn)波紋狀，不適合；粘狀漿濾水速度慢，有利于提高紙頁勻度，適合。一般卷煙紙、電容器紙等的R值為1.06～1.14。R<

1：漿速小于網(wǎng)速漿料受網(wǎng)子的牽引作用能使纖維分散，減少絮聚，但R值過大，會導(dǎo)致縱橫強(qiáng)度差增加。一般紙張多采用漿速小于網(wǎng)速的工藝。如印刷、書寫紙的R值為0.83～0.93。R＝

1：漿速等于網(wǎng)速漿之間無相對速度，無剪切力，湍動強(qiáng)度小，使已分散的纖維易再絮聚。所以，只適合夾網(wǎng)紙機(jī)。造紙原理與工程4原理：網(wǎng)面先貼輥面運(yùn)動，而后受網(wǎng)的張力于輥面分開，并逐漸形成增大的下游區(qū)間歇，如同氣缸活塞一樣產(chǎn)生一定的抽吸作用，形成負(fù)壓。

（四）網(wǎng)部主要脫水元件的功能與作用原理P228

1、成形脫水段的脫水元件和作用機(jī)理1）案輥產(chǎn)生抽吸力的壓頭差主要取決于網(wǎng)速：造紙原理與工程4

（四）網(wǎng)部主要脫水元件的功能與作用原理P230

1、成形脫水段的脫水元件和作用機(jī)理1）案輥:存在的問題：

對高速紙機(jī)，當(dāng)向上的壓力過大，白水猛烈返回紙頁，產(chǎn)生過大的擾動，甚至引起跳漿，影響成形，嚴(yán)重時會破壞紙頁成形；抽吸力過大，脫水猛烈，細(xì)小纖維和填料流失，白水濃度增高，加大紙頁兩面性，甚至產(chǎn)生網(wǎng)痕、針眼等紙病。所以，出現(xiàn)了溝紋案輥，可緩和壓力和抽吸力。造紙原理與工程4P230

2）案板

原理：案板頂面與成形網(wǎng)接觸被水潤濕產(chǎn)生吸附力，在網(wǎng)與頂面之間形成水膜，當(dāng)網(wǎng)進(jìn)入案板的脫水斜面后，由于斜角和網(wǎng)的張力使網(wǎng)與斜面逐漸分開，形成一個楔形區(qū)，產(chǎn)生負(fù)壓。小部分水在此脫出，大部分水吸附在網(wǎng)下被下一案板的前角刮去。造紙原理與工程4P232

3）案輥與案板脫水與成形性能的分析比較

①與案輥相比，案板沒有明顯的壓力最高點(diǎn)；②與案輥相比，案板脫水量大而緩和；③案板能改善紙頁的組織結(jié)構(gòu)和成形質(zhì)量；④案板易于調(diào)節(jié)和精確控制脫水量和脈動強(qiáng)度；⑤案板能延長成形網(wǎng)的使用壽命。

適合于車速600m/min以下，特別是低于300m/min且生產(chǎn)高定量紙頁時。4）網(wǎng)案搖振裝置造紙原理與工程4P233

5）整飾輥的結(jié)構(gòu)及應(yīng)用

又名“水印輥”。安裝位置：第一吸水箱之后，干度約2％處。原理：改善成形擾動，梳理。造紙原理與工程4P234

2、高壓差脫水段的脫水元件和作用機(jī)理

該段紙頁已基本定形，干度約1.5％～4.0％。主要任務(wù)：強(qiáng)制脫水

1）真空箱的脫水機(jī)理水線前為濕真空箱，后為干真空箱

真空度與脫水面積之關(guān)系：

∴增加脫水面積（箱數(shù)）更為有效真空箱排列和真空度控制問題：以緊密連續(xù)式排列為宜以真空度遞增式效果最好造紙原理與工程4P235

2）真空伏輥脫水

現(xiàn)代紙機(jī)基本采用真空伏輥。依靠真空抽吸力進(jìn)行脫水，脫水能力強(qiáng)。

3）伏輥壓榨

偏心距（五）造紙及網(wǎng)部參數(shù)的測量與控制（P236）——自學(xué)——造紙原理與工程4

第二節(jié)紙頁成形和成形部P238

三、圓網(wǎng)成形器的紙頁成形與脫水

（一）概述圓網(wǎng)紙機(jī)仍然在我國造紙工業(yè)生產(chǎn)中發(fā)揮著重要作用。分為兩大類：傳統(tǒng)式和新型機(jī)1、傳統(tǒng)式圓網(wǎng)紙機(jī)的網(wǎng)部網(wǎng)籠網(wǎng)槽伏輥造紙原理與工程4P239

2、傳統(tǒng)圓網(wǎng)機(jī)網(wǎng)槽的典型結(jié)構(gòu)

（1）順流式（活動弧形板式、順流溢漿式和噴漿式）常用：活動弧形板式和順流溢漿式

造紙原理與工程4P239

2、傳統(tǒng)圓網(wǎng)機(jī)網(wǎng)槽的典型結(jié)構(gòu)

（2）逆流式（特點(diǎn)：P240）

（3）側(cè)流式（特點(diǎn)：P240）造紙原理與工程4P240

3、傳統(tǒng)圓網(wǎng)機(jī)的濕紙頁轉(zhuǎn)移

借助伏輥的彈性，把毛毯均勻地壓在濕紙幅上，利用毛毯的比表面積大于成形網(wǎng)的原理，將濕紙頁從網(wǎng)上揭起粘到毛毯上，轉(zhuǎn)移到壓榨部。

偏心距：150～200mm

作用：對濕紙頁進(jìn)行預(yù)壓，避免壓花現(xiàn)象。造紙原理與工程4P240

2、新型圓網(wǎng)造紙機(jī)

（1）真空圓網(wǎng)

（2）加壓圓網(wǎng)

（3）超成形圓網(wǎng)成形器造紙原理與工程4新型圓網(wǎng)資料圖片：造紙原理與工程4

三、圓網(wǎng)成形器的紙頁成形與脫水

（二）圓網(wǎng)成形器的紙頁成形和脫水過程控制P241

1、脫水壓差和脫水弧長對紙頁脫水和成形的影響

（2-5-20）

延長脫水弧長有利于提高脫水量；增加網(wǎng)籠內(nèi)外壓差有利于提高脫水量；減少脫水阻力有利于提高脫水量。

2、漿速和網(wǎng)速的關(guān)系，一般<0.6，導(dǎo)致嚴(yán)重的縱橫向拉力差

新式機(jī)采用類似長網(wǎng)的噴漿上網(wǎng)方式，以替代傳統(tǒng)的掛漿上網(wǎng)方式。造紙原理與工程4P242

3、選分與洗刷

選分作用——紙料在圓網(wǎng)機(jī)上形成紙頁的過程中，由于紙料各組分具有不同的長度和粗度，使圓網(wǎng)有選擇地進(jìn)行吸附——比較粗長的纖維優(yōu)先吸附。洗刷作用——由于圓網(wǎng)回轉(zhuǎn)與紙料間的摩擦作用，使已經(jīng)吸附于網(wǎng)面的部分紙料又被沖刷下來——比較粗長的纖維易被洗刷。選分與洗刷的結(jié)果：造成紙頁兩面性較大，紙頁表面粗糙，平滑性較差。

4、圓網(wǎng)臨界速度和圓網(wǎng)紙機(jī)極限速度△p——圓網(wǎng)內(nèi)外壓差；a——圓網(wǎng)上單位重量質(zhì)點(diǎn)m所占面積。造紙原理與工程4四、夾網(wǎng)和混合（上網(wǎng)）成形器的紙頁成形與脫水P244

（一）概述

雙網(wǎng)成形器（TwinWireFormer）上網(wǎng)成形器（TopFormer）夾網(wǎng)成形器（GapFormer）

主要特征：濕紙頁成形過程，部分或全部在雙網(wǎng)的夾持下完成。

（二）夾網(wǎng)成形器1、夾網(wǎng)成形器的定義和分類定義：在兩張成形網(wǎng)間完成全

部成形過程的成形器。形式：輥式夾網(wǎng)成形器脫水板式成形器輥/脫水板結(jié)合式成形器造紙原理與工程4P244

2、夾網(wǎng)成形器的脫水原理

3、夾網(wǎng)紙機(jī)漿網(wǎng)速比當(dāng)壓區(qū)形成脫水壓力后，其漿速應(yīng)等于網(wǎng)速。（1）恒定壓力脫水（2）脈沖壓力脫水（3）真空脫水（4）離心力脫水

4、夾網(wǎng)成形器的成形特性雙面脫水；脫水率比單網(wǎng)增加4倍；封閉成形。優(yōu)點(diǎn)：成形質(zhì)量好，兩面差小，掉毛掉粉少，平滑度好，紙頁橫幅定量和水分分布均勻等。造紙原理與工程4P247

5、典型夾網(wǎng)成形器的脫水特性及其脫水分配

1）輥式夾網(wǎng)成形器壓力脫水離心力脫水造紙原理與工程4P248

2）“C”型輥式夾網(wǎng)成形器

3）脫水板式夾網(wǎng)成形器

4）輥/脫水板結(jié)合式夾網(wǎng)成形器造紙原理與工程4

（三）混合（上網(wǎng)）成形器P250

1、概述