造纸脱水机械
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造纸脱水器材的基本常识
造纸机械是包括原料准备、制浆、造纸、直到制成卷筒或平张成品,以及加工纸和纸板的机械。造纸脱水器材是在造纸脱水中用到的必不可少的元件。
纸是中国古代四大发明之一。早在公元105年,蔡伦就总结了西汉以来用麻质纤维造纸的经验,改进了造纸术,采用树皮、麻头、破布、旧渔网为原料造纸。
造纸术后来传入欧洲。到18世纪初出现了荷兰式打浆机,改变了捣捶成浆的工艺,这是造纸过程走向机械化的重要一步;1798年法国人罗贝特取得手摇无端网造纸机的专利,后经英国人福郡尼尔兄弟资助,1803年英国技师唐金经改进制成能连续形成纸张的长网造纸机,并于1805年成功造出纸张;1809年英国人迪金森试制成功圆网造纸机。
在备料制浆方面,1839年德国的皮特开始用蒸煮锅蒸煮破旧棉布制浆;1843年德国的克勒尔发明剥离木材纤维的磨木法制浆,并经弗尔特尔费时十年改进而获得成功;1851年英国的伯格斯和美国的瓦特发明烧碱法木材制浆;1857年美国的蒂尔曼发明亚硫酸盐木材制浆技术;1884年德国化学家达尔又发明硫酸盐木材制浆技术。这些发明开辟了以木材作为造纸主要原料的道路,到了20世纪初期,造纸机械已成为大型高产的产业机械。
二十世纪50年代以后,造纸机械又有许多发展和创新。如在备料制浆设备方面,出现了立式连续蒸煮器、置换洗涤器、热磨机、新型压力筛和除渣
器等;在造纸机方面出现了新型流浆箱、夹网、复合压榨、聚脂成型网等。 60年代以后,直流电动机的可控硅稳速调速系统开始广泛应用于造纸机,电子技术用于检测、控制和记录造纸过程的参数,如机器的速度,物料的浓度、温度、流量,纸幅的干度、定量、厚度、紧度和强度等。到了80年代,大型的立式连续蒸煮器能日产纸浆1350吨;造纸机的门幅可达10米,车速在1000米/分以上,日产量超过500吨。
按制浆造纸的工艺流程,造纸机械可以分为备料制浆设备、造纸机和整饰加工机械三大类。
备料设备是造纸原料在蒸煮或磨浆前,按蒸煮或磨浆工艺要求进行预处理和加工的设备,分为非木材纤维备料设备和木材纤维备料设备。前者有切草机、切苇机和甘蔗除髓机等,后者有剥皮机、削片机等。
制浆设备是将植物原料分离成纤维过程所用的设备。制浆方法可分为化学法、机械法和化学机械法,相应制浆设备包括蒸煮器、磨木机、热磨机、洗浆机、漂浆机打浆机和废液回收设备等。
削片机是将生产木浆所需的原木削成一定规格的木片的机器,分为盘式和鼓式两类;蒸煮器是将造纸原料中的木素溶于蒸煮液,使造纸原料分离为纤维的设备,分为间歇式和连续式两类;磨木机是生产磨木浆的设备,按生产方式可分为间歇式和连续式两类,按原木的加压方式又可分为水力加压式和机械加压式两类.
将木材切片经蒸汽预热后,再在高压状态磨解的浆料称为热木片磨木浆,制造热木片磨木浆的机器就是热磨机,热磨机耗电量很大,所以充分利用磨
浆过程中的热能是热磨机的关键问题;洗浆机是将蒸煮后的纸浆与黑液分离的机械设备,按黑液提取率分,有高浓度和低浓度提取两大类。
纸浆漂白的目的是除去蒸煮后浆料内残留的木质素和色素,提高浆料的纯度,使纸浆具有洁白的色泽。漂浆机是普遍应用的一种漂白设备,它由漂浆池螺旋推进器、洗鼓等部件组成。浆料和漂白剂放在池中并不断加入洗涤水,借助螺旋推进器的作用在池中循环流动,完成混合和化学反应的过程。带有漂白生成物和残余漂液的水通过洗鼓内腔排出,使得到洁白的纸浆。
造纸机是使纸浆形成纸幅的分部联动的全套设备,包括流浆箱、网部、压榨部、烘干部、压光机、卷纸机,以及传动部等主机和汽、水、真空、润滑、热回收等辅助系统。形成湿纸幅的网部是造纸机的核心,所以造纸机按网部的结构又可分为长网造纸机,夹网造纸机和圆网造纸机。
流浆箱是把适当浓度的浆料通过布浆器、整流装置、堰池、堰板喷口等部件均匀稳定地送到网上的设备,又称网前箱;浆料从流浆箱喷射到铜网上之后,在网部上形成湿纸页并进行脱水;之后是压榨,即用机械方法挤出由网部出来的湿纸页的水分,提高纸页的干度,同时改善纸页的表面性质,消除网痕和增加平滑度、紧度和强度;然后进入烘干部,使经过压榨后的湿纸页进一步脱水,使纸页收缩,纤维结合紧密和增加强度。
由烘干部出来的纸页经压光机压光后,可以提高纸页的平滑度、光泽度和紧度,使纸页全幅厚度一致,并减少透气度;最后由卷纸机将纸幅卷成纸卷,即完成了造纸的主要过程。为适应以后不同的需要,在造纸车间卷纸机后还设有超级压光机、复卷机、切纸机等。
造纸工业会消耗大量的原料、水、电和化工药品,并产生大量的废水和废渣。因此造纸机械的未来将向使用适应广泛的造纸原料,减少造纸过程的材料和能源消耗、减少环境污染等方面发展。
中国造纸脱水器材工业起步于上个世纪50年代初期,在沈阳建立了第一家造纸网生产企业,至上世纪八十年代相继建立了七家铜网制造企业和三家工业用呢制造企业。那时中国正处在计划经济时期,造纸网、造纸毯生产企业所需材料的进口、生产计划的制定和产品的流向分配均由当时的国家轻工业部统一安排管理。上世纪八十年代全国约5000家造纸厂所需的脱水器材绝大部分是由这10家企业生产供应。除当时仅有的两台日产200T的进口造纸机需要少量进口另外生产的脱水器材外,中国的造纸脱水器材工业基本上保持着生产与销售的平衡。也就是说,上世纪八十年代前的中国造纸脱水器材处于自给状态。近年特别是进入二十一世纪以来,中国造纸工业随着中国经济的腾飞而高速发展,纸和纸板总产量已由1986年的年产1000万吨,上升到2006年的6500万吨,居世界第二位。现在年产100万吨以上的造纸企业已有近10家,世界上大型高速纸机持续不断地在中国境内安装。这种形势打破了造纸工业与为其配套的原有的脱水器材工业的供需平衡。从上世纪八十年代中后期起中国不得不小规模地进口高档次的脱水器材产品,而到了九十年代中后期中国也开始了脱水器材产品的出口。可以预期,随着全球经济一体化的进展,中国造纸脱水器材产品的进出口规模还会逐年递增。
应该说:“造纸脱水器材行业”是在我国计划经济时期约定俗成的一个特有的专业术语,它特指三大类产品:造纸网、造纸毯和帮助网毯脱水的功能配件如真空面板等。目前中国企业已几乎可以生产造纸工业应用的各类脱水器材产品。