Мокрое прессование

Категория:
Полуфабрикаты из бумаги


Мокрое прессование

Влажность бумаги легкого веса, вырабатываемой на быстроходных машинах (459 м/мин), после гауча составляет около 18—22%, а при выработке плотного крафт-картона со скоростью около 400 м/мин — 20—22%. Последующее уменьшение содержания влаги без ухудшения качества бумаги достигается мокрым прессованием.

Удаление влаги прессованием может рассматриваться как продолжение обезвоживания, которое начинается на сетке бумагоделательной машины.

Типы мокрых прессов

На длинносеточных машинах влажная бумага обычно проходит через один или два прямых пресса, затем она переворачивается и проходит через обратный пресс. Для того чтобы постепенно усилить прессование перед основными мокрыми прессами, на кругло-сеточной машине устанавливают небольшие легкие пресса, называемые малыми прессами, или форпрессами. При прессовании полотно бумаги расширяется в поперечном направлении.

На мокрых прессах обычно применяются сукна, которые поддерживают бумагу и в качестве адсорбирующей среды способствуют удалению воды. Для быстрого удаления воды сукна должны быть достаточно пористыми, но не настолько, чтобы это сделало их недостаточно прочными. Тяжелые, плотного тканья, сукна оказывают большее давление на лист, чем пористые. Сукна для изготовления высокосортной бумаги плотнее по текстуре и мягче, чем сукна для грубой бумаги. Все сукна должны быть однородными по текстуре и не должны подвергаться излишним напряжениям во избежание неровного их износа. Схема движения сукна на первой прессовой секции цилиндрической машины является очень важной. Сукна могут огибать верхний и нижний валы пресса, или верхний прессовой вал может оставаться не покрытым сукном. При второй схеме получается лист более высокой отделки, но с пониженной прочностью, при этом возможно раздавливание листа.

В прессах старых конструкций вода отжималась из листа под давлением обычных валов. При этом вода стекала назад по листу и проходила сквозь него, так что лист при своем поступлении в пресс проходил через поток воды, отжимавшейся прессом. В таких прессах верхний вал обычно деревянный, либо гранитный, бронзовый или покрытый твердой резиной, тогда как нижний вал обычно покрывается резиной. Обрезиненный вал обладает тем преимуществом, что дает возможность увеличивать ширину зоны прессования, уменьшает удельное давление, но увеличивает продолжительность прессования. Этот эффект выражен тем сильнее, чем мягче резина. Таким образом, твердость применяемой резины является важным фактором прессования.

В последнее время получили всеобщее применение отсасывающие прессы. Они состоят из верхнего цельного прессового вала и нижнего, работающего под вакуумом. Поверхность нижнего прессового полого вала, который часто покрывается резиной, перфорирована; диаметр отверстий обычно около 4 мм. Через эти отверстия отсасывается вода. При таком устройстве удаление воды из листа происходит в более или менее вертикальном направлении, что позволяет удалять большое количество воды без нарушения структуры листа. Отсасывающие прессовые валы предохраняют сукна от забивания.

Прессовые валы бомбируют, т. е. им придают такую форму, при которой их диаметр в средней части больше, чем по концам. Бомбировка валов компенсирует их прогиб. В некоторых случаях бомбировку прессовых валов производят так, чтобы обеспечить меньшее давление на края полотна бумаги; при этом на сушку поступает больше влаги, что компенсирует более быструю сушку кромок полотна бумаги. Бомбируется или верхний, или нижний, или оба вала. Величина и равномерность бомбировки должны проверяться по отпечатку, оставляемому валами при опускании их на лист бумаги с наложенным на него листом карбоновой бумаги. Величина необходимой бомбировки зависит от диаметра и ширины прессовых валов. На величину бомбировки влияет и толщина резиновой рубашки: валы с мягкой и толстой резиновой рубашкой требуют значительно большей бомбировки, чем валы с твердой и тонкой резиновой рубашкой . Недавно появились непрогибающиеся прессовые валы, которые не требуют бомбировки .

Факторы, влияющие на прессование

Давление при мокром прессовании преодолевает легкое сопротивление волокон деформации, а также сопротивление прохождению воды через тонкие капилляры влажного волокнистого материала. Таким образом, часть давления и пользуется для уплотнения листа, а часть расходуется на отжатие жидкости, причем эта часть значительно больше первой. По мере сжатия влажной бумаги сопротивление прохождению жидкости возрастает вследствие уменьшения размеров пор в бумаге.

Степень отжатия воды прессами определяется:
1) давлением, приложенным на единицу площади контакта;
2) продолжительностью прессования;
3) числом прессов;
4) типом прессов (отсасывающие или простые);
5) адсорбционной способностью прессовых сукон. Кэмпбелл установил, что в большом пределе концентраций (свыше 12%) сухость полотна бумаги при прессовании возрастает примерно пропорционально давлению и продолжительности прессования и обратно пропорционально квадрату веса 1 м2 полотна, квадрату удельной поверхности массы и вязкости воды. Таким образом, влияние этих факторов на содержание сухого вещества в бумаге может быть выражено отношением:

Давление может быть выражено:
1) общей величиной действующей силы при прессовании;
2) линейным давлением (давлением, приходящимся на единицу длины по линии прессования);
3) удельным давлением (давлением, приходящимся на единицу площади прессования).

Общее давление равно сумме веса верхнего вала и дополнительного прижима, сообщаемого механическими средствами (посредством грузов и рычагов или путем пневматического прижима). Линейное давление прессования равно общей силе прессования, отнесенной к длине прессования по образующей вала. Применяются все эти методы выражения давления, но наиболее важным из них является удельное давление, т. е. давление, приходящееся на единицу площади прессования. Оно колеблется от максимума в центре зоны воздействия до нуля в начале и конце зоны воздействия. Но средняя величина давления на единицу площади воздействия может быть определена по общему давлению на 1 пог. см, и ширине зоны воздействия. Ширину зоны воздействия определить нелегко, так как она изменяется прямо пропорционально квадратному корню из линейного (в кг/см) давления, степени пластичности и толщине рубашки вала . Она изменяется также прямо пропорционально диаметру валов, если оба вала одинакового диаметра, но такой зависимости нет при валах различных диаметров.

Продолжительность прессования прямо пропорциональна ширине зоны воздействия и обратно пропорциональна скорости движения бумаги. Таким образом, если скорость машины удваивается, давление на единицу площади контакта (или сама площадь контакта) должно быть удвоено или каждый из этих показателей должен быть пропорционально увеличен. Результаты опытов Джана и сотрудников показали, что количество воды, которое удерживается влажной бумагой, изготовленной из размолотой целлюлозы, при любой постоянной продолжительности прессования в пределах давления до 215 кг/см2 во многом зависит от прижима. В этих опытах было установлено, что равновесное содержание влаги в целлюлозном слое колебалось примерно от 78% влажности при давлении 32 кг/см2 до влажности 35% при давлении 215 кг/см2. Это равновесие содержания влаги (35%) при давлении 215 кг/см2 очень близко к точке насыщения волокна. Однако равновесие содержания влаги при прессовании влажного листа на бумагоделательной машине никогда не достигается, так как для этого требуется более продолжительное время. Например, Белл определил, что для установления равновесия потребовалось 14 дней, когда бумага из размолотой целлюлозы подвергалась давлению 14,3 кг/см2. Джан и сотрудники установили, что для наступления равновесного состояния потребовалось 4 часа при давлении 286 кг/см2. Из хорошо размолотой массы вода удаляется медленнее, чем из садкой или неразмолотой; следовательно, после прессов влажность бумаги из хорошо размолотой массы обычно несколько выше.

Чем выше температура воды, тем ниже ее вязкость и, следовательно, тем легче она отжимается из бумаги. Повышение температуры на Г увеличивает ее текучесть примерно на 2,5%. Согласно Штамму, при повышении температуры влажной бумаги во время прессования от 37 до 67° влагосодержание бумаги понижается на 2—3%. Для интенсификации удаления воды на некоторых фабриках пропускают бумагу через два-три сушильных цилиндра, установленных между вторым и третьим прессами.

Влияние прессования на свойства бумаги

Прессование вызывает сдвиг волокон с утолщенных частей листа на более тонкие, оказывая сглаживающее действие. Это увеличение гладкости бумаги частично уничтожает маркировку сетки и сукна.

Чем влажнее бумага, тем сильнее сглаживающий эффект. Усиление размола увеличивает содержание воды в бумаге во время прессования и увеличивает гибкость волокон. Оба эти явления усиливают сглаживающее влияние, оказываемое прессованием.

Чрезмерное прессование недопустимо, так как при этом происходит раздавливание листа. Раздавливание, или дробление, является результатом гидравлического давления, которое слишком велико при той скорости, с которой вода покидает лист. Раздавливание может быть ослаблено при постепенно повышающемся давлении. При этом уменьшается удаляемое количество воды и под влиянием давления волокна не так легко разъединяются. По мере удаления воды бумага становится все более прочной и может выдерживать все большее давление. Постепенное прессование особенно важно для картонов с большим весом 1 м2, поскольку опасность раздавливания возрастает по мере увеличения веса 1 м2. Прессование многослойных картонов приводит к их расслаиванию и раздавливанию.

Мокрое прессование усиливает сцепление волокон и, следовательно, прочность бумаги. Чем больше давление, тем плотнее готовая бумага. Кларк установил, что при мокром прессовании толщина бумаги уменьшается пропорционально 1/3 возрастания силы давления и что спрессованная бумага восстанавливает свою толщину пропорционально 1/10 величины силы остающегося на ней давления. Эти данные показывают, что одна и та же сухость достигается при одном и том же давлении независимо от степени помола данной массы. Однако скорость, с которой давление может быть приложено к различным массам, различна, поэтому различно и время, необходимое для достижения равновесия.

Промышленные сорта волокнистых полуфабрикатов обладают различной способностью сжиматься и восстанавливать свою начальную форму после прекращения прессования. Это различие сжимаемости влияет на сухость и прочность бумаги . По сравнению с сульфатной целлюлозой древесные массы заметно менее сжимаемы, но после прекращения сжатия они в меньшей степени восстанавливают исходную форму. В порядке возрастания способности восстанавливать первоначальную форму за древесной массой следует сульфитная целлюлоза, а затем крафт-целлюлоза. По Кэмпбеллу , размол относительно мало влияет на сжимаемость крафт-целлюлозы, но Бэрд и сотрудники установили, что размол заметно ослабляет восстановительную способность всех видов массы. По данным Джана и сотрудников , для преодоления жесткости неразмолотых волокон требуется давление 215 кг/см2, а для размолотых волокон — значительно меньшее. После сжатия хорошо проваренная целлюлоза восстанавливается меньше, чем недоваренная, костричная. Способность целлюлозы восстанавливать исходную форму уменьшается по мере уменьшения поверхностного натяжения, увеличения температуры, повышения содержания весенних волокон и мелочи.


Реклама:



Читать далее:



Статьи по теме:


Главная → Справочник → Статьи → Блог → Форум