книги / Технология производства бумаги

ремнем, движущимся по роликам между поверхностью неподвижных ящиков и сеткой. Подобная конструкция (ротобелт Эванса) представлена на рис. 16. Установка состоит из трех отсасывающих ящиков, укрепленных неподвижно под сеткой.

Рис. 16. РотобелтЭванса: 1 – отсасывающиеящики; 2 – труба; 3 – резиновыйремень; 4 – валики; 5 – сетка

По верхней поверхности ящиков со скоростью сетки движется бесконечная перфорированная резиновая лента с отверстиями, расположенными в поперечных канавках, приводимая в движение от сетки. С обеих сторон ящиков расположены направляющие валики, которые огибает лента. В этой конструкции трение сетки о поверхность ящиков полностью исключается, в результате чего срок службы сетки увеличивается почти вдвое и снижается расход энергии для привода сетки на 30–50 %. Лента из неопрена работает свыше года.

При выработке бумаги из массы садкого помола устанавливают 2–3 ящика, из массы жирного помола − 10–12 ящиков.

Для выравнивания поверхности бумаги, улучшения ее структуры, уменьшения разносторонности и повышения прочности во влажном состоянии после 2–4-го ящика, где сухость полотна 6–7 %, устанавливают эгутер (ровнитель) − полый валик, обтянутый сеткой.

Ровнитель устанавливают либо над двумя регистровыми валиками, либо над низковакуумным отсасывающим ящиком.

31

Эгутер обычно имеет свой привод, и скорость его движения немного опережает скорость движения сетки.

Во избежание прилипания массы номер сетки эгутера на 3–4 единицы меньше номера рабочей сетки. Сетка эгутера может иметь рисунок (накладки из металлических полос) для получения на бумаге рисунка. Диаметр эгутера 400–1100 мм.

Сеточная часть машины заканчивается гауч-валом, на котором происходит обезвоживание полотна до 18–22 % за счет разрежения, создаваемого внутри корпуса вала (рис. 11, 17).

Рис. 17. Схема отсасывающего гауч-вала: а – многокамерного: 1 – рубашка гауч-вала; 2 – отсасывающие камеры; 3 – прижимное устройство; 4 – уплотнитель; 5 – прижимной валик; 6 – бумажное полотно; 7 – сетка; б– двухкамерного; в– трехкамерного

На тихоходных машинах устанавливают однокамерные гаучвалы, на быстроходных гауч-вал имеет 2–4 камеры. Вакуум в камерах увеличивается от 40 кПа в первой до 100 кПа в последней. Диаметр вала до 1,5 м, диаметр перфорации поверхности 6–8 мм с раззенковкой до 15 мм (зенковка предназначена для увеличения площади отсоса). Прижимной валик служит для перемещения влаги из промежутков между отверстиями к отверстиям в рубашке гауч-вала. Линейное давление между прижимным валиком и гауч-валом составляет 1–3 кг/см.

32

По мере повышения сухости полотна упрочняется его структура, что позволяет осуществлять более сильное воздействие на него без опасения раздавления. Этот принцип постепенного усиления воздействия на образующееся бумажное полотно, но без разрушения его структуры сохраняется на всех последовательных участках бумагоделательной машины. Действительно, первоначальное обезвоживание только под влиянием гидростатического столба бумажной массы усиливается в дальнейшем действием регистровых валиков (или гидропланок), затем следует обезвоживание под влиянием повышающейся от ящика к ящику величины вакуума в отсасывающих ящиках и более высокой величины вакуума последовательно в отсасывающих камерах гауч-вала. В прессовой части бумагоделательной машины удельное давление между валами пресса повышается от пресса к прессу и только после того, как дальнейшее обезвоживание полотна механическим путем оказывается уже невозможным, оно происходит путем испарения воды в сушильной части бумагоделательной машины.

6.4.Факторы, влияющие на обезвоживание бумажной массы в сеточной части бумагоделательной машины

Концентрация массы. С повышением степени разбавления улучшается равномерность распределения волокон на сетке. С увеличением концентрации массы повышается хлопьеобразование, которое приводит к ухудшению структуры, просвета, механических и других показателей бумаги. Однако для изготовления конкретных видов бумаги существует определенный оптимум разбавления массы, так как при избытке воды будет ощущаться перегрузка сеточного стола и вакуумной системы, что приведет к ухудшению просвета изготовляемой бумаги.

Хлопьеобразование (флокуляция). Образование хлопьев волокон ведет к ухудшению просвета, следовательно, неравномерности свойств участков полотна и ухудшению качества бумаги. Вероятность хлопьеобразования увеличивается с возрастанием длины

33

волокон; более заметно у тонких волокон, чем у толстых, и у небеленых, чем у беленых. Хлопьеобразование уменьшается при использовании специальных устройств в напорных ящиках, разрушающих хлопья (перфорированные пластины, валики и др.).

Скорость поступления массы на сетку. Если она значи-

тельно меньше скорости движения сетки, то волокна ориентируются преимущественно в машинном направлении (анизотропия). Если скорость массы больше скорости движения сетки, то образуются набегающие потоки, приводящие к образованию поперечных волн и полос.

Степень помола бумажной массы. С увеличением степени помола хлопьеобразование усиливается. Снижение жирности помола бумажной массы облегчает обезвоживание (однако необходимо учитывать снижение механических показателей бумаги).

Температура массы. С повышением температуры уменьшается вязкость воды и увеличивается скорость обезвоживания (однако необходимо учитывать возможность выпадения солей жесткости при использовании жесткой воды). Применение замкнутого цикла использования воды несколько повышает температуру массы, снижает количество промоев, сокращаются удельные расходы воды, волокна и наполнителя.

Химические добавки. Некоторые химикаты, применяемые в производстве бумаги, повышают хлопьеобразование, но в то же время способствуют удержанию мелочи, наполнителя и увеличению скорости обезвоживания (например, полиакриламид, полиэтиленимин и т.п.), другие снижают хлопьеобразование (растительные слизи и камеди, полифосфаты и т.п.), третьи не оказывают заметного влияния на хлопьеобразование (наполнители, оптические отбеливатели).

Химический состав волокон. Способность к обезвожива-

нию возрастает с понижением содержания в технической целлюлозе гемицеллюлоз и с увеличением содержания лигнина.

Действие обезвоживающих элементов сеточного стола.

Обезвоживающее действие регистровых валиков увеличивается

34

пропорционально возрастанию квадрата скорости работы машины. Применение гидропланок вместо регистровых валиков является универсальным средством регулирования степени обезвоживания бумажной массы и интенсификации обезвоживания при увеличении скорости работы машины. Действие поперечной тряски (с учетом ограничения скорости работы машины) улучшает формование полотна. При этом число колебаний тряски необходимо увеличивать с увеличением скорости работы машины и с повышением садкости массы; амплитуду колебаний тряски следует увеличивать с увеличением длины волокон, из которых изготовляется бумага.

Скорость обезвоживания на отсасывающих ящиках и гаучвале возрастает с уменьшением толщины листа, увеличением температуры массы и с повышением вакуума. При этом, однако, лучше увеличивать число ящиков, чем повышать разрежение в них (чрезмерный вакуум приводит к провалу мелкого волокна и наполнителя и повышенной маркировке полотна; возрастает расход энергии на привод).

6.5. Сетка бумагоделательной машины

Сетка относится к одежде бумагоделательной машины и является рабочим конвейером, на котором осуществляется формование и обезвоживание полотна. В сеточной части из массы удаляется 98 % воды, из которых: 80 % − в регистровой части, 16 % − на отсасывающих ящиках и 2 % − на гауч-вале. В прессовой и сушильной частях удаляется по 1 % влаги.

Сетки бывают металлические (бронза, нержавеющая сталь) и синтетические. Сетка состоит из продольных нитей − основы, и поперечных нитей − утка. На нити основы ложится основная доля переменных нагрузок, возникающих от натяжения и изгибания сетки на валиках сеточного стола. Поэтому их изготавливают из фосфористой бронзы (90 % Сu + 6 % Sn + 4 % Р), нити утка – из полутампака (80 % Сu + 20 % Zn).

35

По типу тканей сетки делятся на одинарные (основа из отдельных проволок), двойного и тройного плетения (2–3 нити основы на одну нить утка), крученые (основа из скрученных в канатик тонких проволок).

По способу переплетения сетки подразделяют на: миткалевые –

саржевые –

полусаржевые –

Номер сетки определяет число нитей основы на сантиметр ширины сетки. Выбор номера сетки зависит от вида и массы 1 м2 бумаги.

Бумага высокого качества массой 30–60 г/м2 обезвоживается на сетках № 28 и 32, газетная, писчая, печатная − № 24–28, картон − № 8–16.

Срок службы металлических сеток на быстроходных машинах составляет 7–8 дней (в настоящее время имеют ограниченное применение), срок службы синтетических сеток − 2–6 месяцев в зависимости от условий эксплуатации. Последние в шесть раз легче, но дорогостоящи и имеют низкий коэффициент трения с валами, поэтому для предотвращения проскальзывания ведущих валов необходимо увеличивать натяжение сетки, что приводит к повышению расхода электроэнергии. Натяжение сетки осуществляется с помощью натяжных валиков и регулируется автоматически. Для предотвращения смещения сетки от оси машины устанавливают сеткоправильные валики, которыетакжеработают автоматически.

Из-за отставания скорости напуска массы на сетку от скорости движения сетки волокна ориентируются в машинном направлении, в результате чего бумага в машинном направлении имеет более высокую прочность, чем в поперечном. Для устранения такой ориентации используют тряску сетки в горизонтальном направлении. Амплитуда колебаний при этом составляет 4–12 мм,

36

частота 100–300 мин–1. При садкой массе обычно применяют малую амплитуду (4–6 мм) и высокую частоту (более 200 мин–1), а при жирной массе, наоборот, большую амплитуду (10–12 мм) и низкую частоту (до 100 мин–1). Необходимая частота колебаний зависит от скорости машины, поэтому тряска эффективна при скорости машины до 300 м/мин.

В процессе работы сетка забивается частицами смолы, волокна, наполнителя, что приводит к снижению производительности машины. Для очистки сетки на обратной ветви устанавливают водяные спрыски, смола удаляется продувкой сетки паром.

За основу расчета сеточной части бумагоделательной машины принимают удельный съем воздушно-сухой бумаги с 1 м2 ее площади, кг/м2 .ч: газетная – 120–140, писчая и печатная – 95–110; мешочная –140–160; санитарно-бытовая– 80–100; конденсаторная– 1–10.

6.6. Формование бумажного полотна при двухстороннем обезвоживании

Основным направлением развития процесса формования бумаги в настоящее время является переход от классического отлива бумажного полотна на плоской сетке к двухстороннему обезвоживанию.

Основная причина – необходимость увеличения производительности единичных агрегатов и оптимизации качества продукции с учетом изменений в составе полуфабрикатной базы (увеличения доли полуфабрикатов лиственных пород, макулатуры и различных видов древесных масс).

Формующие устройства с двухсторонним обезвоживанием позволяют производить бумагу широкого ассортимента со скоростью, не достижимой на столовых бумагоделательных машинах. Они занимают меньше площади, менее энергоемки и позволяют получить полотно лучшего качества. Двухсеточные бумагоделательные машины менее чувствительны к колебаниям технологических параметров по сравнению со столовыми машинами.

37

Двухсеточные конструкции открывают новые способы управления процессом формования путем регулирования величины и формы клиновидного зазора, натяжения сеток, соотношения скоростей сеток. Создаются возможности для устранения вторичной флокуляции, расслаивания, регулирования анизотропии бумаги, ее разносторонности ираспределения компонентов по толщинелиста.

К настоящему времени накоплен большой опыт эксплуатации двухсеточных формующих устройств, которые необходимо использовать, решая вопрос о выборе того или иного формующего устройства. Формующие устройства с двухсторонним обезвоживанием имеют следующие преимущества:

–высокую обезвоживающую способность, что позволяет достигнуть высокой скорости или увеличить массу 1 м2 бумаги при такой же скорости;

–более симметричную структуру бумажного полотна, обусловливающую уменьшение разносторонности и скручиваемости листа, улучшение печатных свойств;

–малое содержание наполнителей на поверхности листа при большем их содержании в середине, что создает лучшие условия для офсетной печати;

–высокую равномерность бумажного полотна по массе 1 м2 по длине и ширине при высоких скоростях машины;

–уменьшение производственной площади, занимаемой сеточной частью, что в сочетании с компактной прессовой частью дает возможностьустановкибольшего числа сушильных цилиндров;

–легкость обслуживания, быстроту перехода с одного вида бумаги на другой, возможность регулирования процесса обезвоживания.

В то же время устройства с двухсторонним обезвоживанием имеют и определенные недостатки:

–при низкой массе 1 м2 (менее 30 г/м2) малое удержание наполнителя и высокую пористость;

–наличие минимальной скорости, т.е. такой скорости, ниже которой формование становится невозможным;

38

–относительно высокий расход энергии при средних скоростях машины;

–повышенные колебания поперечного профиля бумаги по толщине и массе 1 м2, что требует высокой точности изготовления диффузора напускного устройства и точной установки выпускной щели;

–большую опасность загрязнения сетки, особенно внутренней, при использовании макулатуры;

–опасность чрезмерной маркировки от сеток на обеих сторонах бумаги.

Ориентация волокон в машинном направлении в бумаге, получаемой на двухсеточных формующих устройствах, сильнее выражена в середине бумажного полотна, волокна в наружных слоях ориентированы в меньшей степени. Распределение волокон и наполнителя по толщине полотна при двухстороннем обезвоживании более симметрично, чем на плоскосеточных бумагоделательных машинах.

Значительной разницы в удержании компонентов бумажной массы на плоской сетке и на двухстороннем формующем устройстве не наблюдается.

Сопротивление расслаиванию бумаги, сформированной между двумя сетками, как правило, несколько ниже, чем бумаги, полученной на плоскосеточной машине.

Бумага двухсеточного формования по сравнению с бумагой, полученной на плоской сетке, имеет меньшую склонность к пылению при офсетной печати.

Гибридные формующие устройства для бумаги

Широкое распространение получили так называемые гибридные формующие устройства, в которых в первый период идет обычное одностороннее обезвоживание через сетку, во второй период имеет место двухстороннее обезвоживание с использованием специального формующего башмака.

39

Гибридные формующие устройства обеспечивают:

–формование бумажного полотна, обладающего хорошей структурной симметрией и однородными характеристиками обеих сторон листа;

–равномерность просвета и возможность регулирования пористости;

–возможность регулирования механических характеристик бумаги в продольном и поперечном направлениях и внутреннюю прочность листа;

–минимальную маркировку от сеток;

–высокое удержание мелкого волокна и наполнителей при выработке тонких видов бумаги с древесной массой или без нее и

сиспользованием в композиции коротковолокнистых полуфабрикатов (например, целлюлозы из лиственных пород древесины или багассы, разных видов наполнителей, а также макулатуры);

–уменьшение массы 1 м2 газетной и других видов тонкой печатной бумаги;

–использование термомеханической древесной массы с целью сокращения количества целлюлозы в композиции бумаги.

Наиболее известное гибридное формующее устройство Sim Former выпускается фирмой Valmet. В новом поколении формующих устройств этого типа перед формующим башмаком установлен формующий вал (рис. 18). Такое решение обеспечивает более эффективное удаление воды и лучшую симметричность структуры бумаги.

Пример гибридного формующего устройства для бумаги приведен на рис. 18.

Комбинированное формование позволяет обеспечить на хорошем уровне удержание на сетке. Благодаря тонкой настройке формующего механизма, состоящего из вала и формующего башмака, формование бумаги значительно улучшилось, сократилось количество пор и уменьшилась общая пористость бумаги.

Улучшенное формование достигнуто за счет поддержания вакуума в формующем башмаке и применения дефлекторных

40