不同浓度磨浆时的纤维作用规律_刘士亮

论文与综述

不同浓度磨浆时的纤维作用规律

刘士亮

(华南理工大学,广东广州510640)

[摘 要] 叙述了不同浓度磨浆时,磨浆机磨盘间的纤维运行轨迹和纤维的磨浆规律的差异,研究表明:在磨浆浓度比较低时(小于6%),磨浆对纤维的切断作用较强,磨浆浓度较高时(大于12%),磨浆对纤维的切断作用比较弱,纤维之间的内部作用增强。

[关键词] 磨浆;浓度;纤维

磨浆是造纸工业的一个重要工段,国内的传统磨浆方式一般是采用低浓(一般在6%以下)的磨浆方式,但在长期的生产使用中,人们也逐渐发现低浓磨浆所存在的诸多弊病,例如:磨浆过程中对纸浆纤维切断比较多、成浆质量不均匀、磨浆能耗比较高等等,上述弊病造成企业生产成本较高,产品质量提升困难,非常不利于企业的市场竞争力。鉴于传统低浓磨浆的缺陷,近年来国内研究开发出中高浓磨浆(一般在10%以上)技术和设备,在国内的一些造纸企业逐步得到了推广和生产应用,与传统的低浓磨浆相比,中高浓磨浆处理纸浆纤维在生产上取得了降低磨浆能耗和提高产品质量的效果,但为了更好地推广中高浓磨浆技术,有必要对其磨浆作用规律有更加深入的认识,以便于优化磨浆工艺和参数,因此,对不同浓度磨浆时的纤维作用规律进行了初步的分析和探讨。

1 低浓磨区纸浆纤维的作用规律

在对盘磨磨浆的研究中,人们常常利用快速摄影装置来观察盘磨磨区内浆料的运动规律和发生的一些现象,希望通过对浆料运动状态的观察来推断其运动规律和磨浆机理。

通过采用高速摄影装置,观察了低浓磨浆(小于6%)过程磨区的浆料分布状态。可以看出:低浓时,磨盘磨区间的纸浆纤维层较薄,纤维在纤维絮团中容易滑动,纤维絮聚层所占磨区面积比例较小,如图1。

从图1可以看出,在低浓状态下磨浆时,纸浆纤维在磨盘间的分布是断续的,分布在磨齿上的纤维根数比较少,则单根纤维承受磨齿的机械剪切力很大,故纤维被切断比例较大,细碎成分较

收稿日期:2011-01-27多,纤维的固有强度损伤严重,而且由于磨区纤维分布的零散性,也必然导致磨浆无效负荷的增加,使得单位磨浆能耗比较高。

图1 浓度较低磨浆时纤维的分布

2 中高浓磨浆纤维作用规律

采用摄影装置对中高浓磨浆(大于12%)磨区内纤维层的分布与运动规律进行了观测和描述。就磨浆区来看:磨盘间的纤维网络层较厚,纤维数目较多,浆料纤维网络絮聚层运动表面上来看是沿着动盘圆周运动方向排列,如图2,但这种表面现象带有一定的欺骗性,在絮聚层内部,纤维的总体排列与磨齿齿面的方向是平行的,如图3,该现象说明在中高浓磨浆纤维网络絮聚层并不是一种简单的平面运动,而是呈现复杂的三维运动,如图4,在磨盘动齿齿槽间浆料运动是沿着齿槽向外离心运动呈甩出运动状态,而定齿齿槽内纤维的运动则沿齿槽向内运动呈吸入运动状态,而夹在动齿、定齿齿面的纤维层有些随磨齿圆周剪切力而呈圆周运动,这种运动方向的复杂性和不一致性必然导致各小纤维网络体之间的互相作用大大增强,构成纤维的外围和内部的纤维受到较强的摩擦、压缩、拉伸和扭曲等作用。另一方面,从对中高浓磨浆后浆料出口处的纸浆絮聚状态来看:发现从浆料出口处收集到的浆料一部分类似

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2011年 第2期 黑 龙 江 造 纸

绳索状(图5),而且随着磨浆浓度的增加,呈现绳

索状的比例增加。

从图中可以推断:在中高浓磨浆时,磨区纸浆纤维的分布受两个作用力的作用,即离心力和磨齿的剪切力,离心力有使纤维排列与磨齿平行的运动方向,而受剪切力的作用则有使纤维沿着圆周方向排列的趋势,如图2、图3,这两种作用使得纤维絮聚团由齿槽向齿面移动时,齿面上无序分布的纤维就与磨齿平行的纤维之间发生内部的摩擦等作用,当纸浆浓度进一步增加时,纤维就会互相缠绕在一起,形成绳索状絮聚,如图5。

对中高浓磨浆纤维运行轨迹进行系统地分析后,认为:磨浆时采用过高的磨浆浓度对成浆抄造性质未必有利,虽然这种绳索状絮聚使得纤维免受切断而保留了纤维的长度,但包裹在绳索状内部的纤维所受到的分丝、帚化作用就比较微弱;另外,在较高浓度下磨浆时,由于纸浆中呈自由游离状态的水含量很少,纤维之间发生的绳索状包裹使得纤维不仅磨浆作用减弱,而且不能很好地吸水润胀,从而造成成浆抄造性能的下降,从这个角度来讲,过高的磨浆浓度显然是不适宜的。

对于国内的短纤维浆种中高浓磨浆,由于纤维较短、磨浆浓度不是太高时(一般在10%~15%),小纤维网络体虽然有卷曲成绳索状的趋势,但较短的纤维长度很难形成长的绳索状絮聚体,所以对于国内的大部分浆种而言,10%~15%的浓度下进行中高浓磨浆是比较适宜的。3 结语

中高浓制浆造纸技术是制浆造纸行业未来的发展趋势,而中高浓磨浆技术是国内研究且推广比较早的该类技术之一,从现有的推广应用效果来看,中高浓磨浆较之于传统的低浓磨浆技术,不仅能显著提高纸页的物理强度指标,而且节能效果也比较明显,从不同浓度磨浆纸浆纤维磨区作用规律来看,比较适宜的中高浓磨浆浓度为10%~15%,浓度太低的时候不利于纤维长度的保留,浓度太高的话也容易导致纸浆纤维的缠绕而影响纸浆纤维的分丝帚化和吸水润胀。

信息

远东国际租赁造纸企业投融资交流会 在上海举行

由上海市造纸咨询服务中心和远东国际租赁有限公司共同主办的 远东国际租赁造纸行业投融资交流会 于2011年4月14日在远东国际租赁有限公司上海总部金茂大厦举行。中国造纸行业资深专家暨上海市造纸咨询服务中心主任蒋荣祺、华东地区主流设备厂商江苏华东造纸机械有限公司、上海轻良实业有限公司、杭州美辰纸业技术有限公司和上海及周边纸厂、设备厂的负责人,以及浙江造纸学会的领导悉数到场。远东国际租赁印刷系统事业部总经理李建成先生率领纸厂经营部及相关人员出席了此次交流会。

与会人员相互通报并交流了关于造纸行业 十二五 规划的相关内容,内容涵盖纸品信息、设备厂家信息、上下游竞争环境、企业经营状况,以及对未来市场趋势和展望等有价值的数据。在此基础上,远东国际租赁的各位同仁和与会者就相关问题进行了充分的交流与互动,涉及到诸如特种纸企业特征、纸种区域性分布及特点、生活用纸发展趋势等。(韩志诚)

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