--由800 m/min 提高到1,500 m/min
在过去的几年里，Voith的合作方与造纸生产者已实现了什么呢? 由于坚定不移、创新和Voith 的不知疲倦的团队工作，成绩卓越! 例如: 利用100% 回收纸、在低定量瓦楞纸机上、生产速度达到了1,500m/min。
Voith 衷心祝贺Saica 的9# 纸机创造了新的世界纪录 — 在纸机车速1,460m/min情况下生产定量为75g/m2 纸产品。
过去的20 年中，在高速 (现已达到1,460m/min)、高效和低成本生产条件下，生产低定量的包装纸产品实现了一个又一个辉煌的里程碑。本文概述了生产包装纸取得的进展，即将纸机车速提高近1 倍 (车速由800m/min 提高到1,500m/min)。
浆料制备
纸机车速的提高和原纸定量的逐步降低不仅对纸页湿强度提出了更高的要求，而且要求配用的二次纤维浆料的洁净度很高。纸机灵敏度，特别是对胶黏物，随着车速和产量的提高而提高。目前的浆料处理设备还不能完全解决这个问题 — 必须重新评估整条浆料制备线和控制系统。此外，也需考虑到造纸过程中以下条件的改变:
·回用纸中较高的杂质含量;
·回用纸中较高的灰分含量;
·清水用量的降低;
·对回用残留物的控制。
不可否认的是强韧箱纸板和瓦楞纸板是按价格销售的批量产品。二次纤维浆料的添加从成本效率上分析是纸厂获利的一个非常重要的因素。新式的强韧箱纸板原纸和瓦楞原纸浆料制备系统的平面图如图1 所示。Voith 已经供应了多台该种型号或类似型号的浆料制备系统，但如今在许多纸厂仍能够看到图1 中上方较旧的系统。
图1: 浆料制备系统 上图: 过去; 下图: 现在
新旧系统的主要区别在于以下方面:
制浆: 几乎所有生产包装纸制品的二次纤维浆料制备生产线仍使用连续低浓 (浆浓4%-5%) 碎浆机，其配有机外杂质卸料系统。然而，目前在欧洲有3 台Voith 提供的TwinDrum 碎浆系统（见图2），其操作浆浓为25%，这可确保利用纤维与纤维间的摩擦缓和、高效地分离纤维。实际上在制浆阶段能够完全分离纤维和离解出最少量的杂质正是TwinDrum 碎浆机许多优点中的两个优点。
图2: TwinDrum 碎浆系统 左: 碎浆辊筒 右: 筛辊
高浓净化: 目前在高浓净化时常采用可提高重杂质去除效率的两段Protector 系统。这有利于将后序设备的磨损程度降至最低。
粗筛: 与传统系统相比，TwinDrum 碎浆机的使用表明粗筛可采用两段式设计，以便节省大量的能耗。
筛分: 如今细缝筛已代替过去常使用的孔筛。细缝筛不仅可以有效分离纤维，而且还可以提供非常洁净的短纤维浆料。
离心式净化: 净化系统已由流送系统转移至浆料制备系统，以防止筛板、分散器和磨浆机过度磨损。这也使造纸工作者无需考虑纸机状况就可在最优配置条件下长久使用净化器。
长纤维的筛选: 如今为了提高杂质的去除效率，将长纤维浆料筛选的筛缝宽度控制在0.15-0.20mm之间。与以往的筛板相比，现在的良浆已不需要细的薄片，而过去这是分散和磨浆过程中必不可少的疏解装置。目前这些薄片用在筛渣中，在尾筛前对浆料进行轻度疏解，这样可以解离纤维束而不会分解筛渣。
浓缩: 用圆盘过滤机替代旧的槽式浓缩机可实现水回路的良好分离及降低细小组分的再循环。
分散: 分散装置仍像过去一样被沿用，但如今的使用目的与以往不同。过去的筛选技术不像现在这样先进，以往分散装置只是用于改善纸页的光学性能，而如今，其主要用于缩小胶黏物的尺寸，以降低胶黏物在纸机沉积的危险性。
磨浆: 分散的长纤维浆料的打浆度大约为25-30 SR，这就存在提高纸页强度的潜能。为进一步提高长纤维浆料的强度性能，通常需将其磨至35-40 SR。同时，实验结果也表明，在高质量的配料情况下，短纤维组分通过磨浆虽然降低了浆料游离度，但浆料的强度性能能够得到进一步提高。
流送系统 (先进的湿部过程) : 以往浆料均在相对较大的混合槽和纸机贮浆池内混合均匀，且停留时间较长，但对目前的高速纸机而言，这种方式已无法满足生产的需要。如果为满足纸机车速将浆槽尺寸线性地扩大，则浆料混合将是极其不经济的。鉴于此方面原因，Voith 采用了相反的策略 (见图3) — 在小容积的静态混合槽内混合所有必须的浆料。在2 个连续的、较小的混合槽内可以消除单一浆流产生的低频定性的波动。当纸机车速超过1,000 m/min 时，必须对浆料进行除气操作，以满足产品质量的需求。图4 显示了新式的Voith流送系统，其配有C o m M i x (浆料混合)、HydrMix (浆料与水混合)、VoithVac (除气装置) 和MSA 筛 (水力最适宜的、最小程度的脉冲)。应用该系统的实验结果见图5。
图3: 在先进的湿部过程中用ComMix 进行浆料组分的混合
— 快速水力混合
— 2 槽,平滑、波动小
— 体积减少超过50%
图4: 用于顶层和ModuleJet 的先进的湿部过程
图5: 采用先进的湿部过程生产瓦楞原纸和强韧纸板其纵向定量稳定性的比较
传统方法（优化后），经过8 年运行之后
早先的基准，经过4 年运行之后
先进的湿部过程，经过5 个月运行之后
稳定的生产参数＝最佳转换
EcoProcess: 与浆料制备类似的考虑导致了EcoProcess 的开发。这实际上去掉了泵与贮存槽之间所有的槽。浆料和浆料与水的混合物通过特制的冲浆泵或混合元件如EcoJet 进行泵送。采用EcoProcess，可以精确地设定每个操作点的运行条件。开机和停机程序包括系统清洗可以完全自动化地进行，且只需几分钟就能完成。
造纸机
流浆箱: 纸机高速运行关键要求之一就是浆料有良好的横幅分布。安装堰唇横向调节装置的流浆箱目前已由安装ModulJet稀释横向调节的流浆箱所替代。Voith 优秀的ModulJet 横向调节技术目前已在世界范围内275 套安装使用上得到证实。
分层成形技术: 为了通过增加剪切力而提高微湍流，引入了分层成形技术 (在流浆箱产生的每列湍流之间分层) (见图6 )。分层成形技术可使MD/CD 性能比降低约0.3%。这意味着横向强度如短距压缩强度(SCT)、环压强度 (RCT) 以及抗张能量吸收 (TEA) 可以得到优化和改善，或淀粉的用量可以降低。
分层成形技术的其他优点如下: 在喷嘴“老虎条纹”处没有分层可以被看作为就像以一定角度入射的光线光泽度差异一样。是由于冲击点的横向流动，使得在纸幅表面由局部不均匀的纤维定向而产生的。
图6: 分层湍流发生器
MasterJet G 和M2: 从20 世纪90 年代流浆箱的M2-SD设计首次安装和1994 年M2-W 设计在Visy 纸业安装开始，Voith 又开发了与SD和W二者优势相结合的Master-Jet 流浆箱。带有分层技术与ModuleJet 相结合的MasterJet G，首次于1999 年安装在Saica 3 的9# 机上(见图7)。流浆箱技术最新的发展是M a s t e r J e t M 2 ，于2 0 0 2 年，ModuleJet 首次安装在Eerbeek 的5# 机上，然后，于2005 年，先后安装在Varel 的5#机、Schwarza 的1# 机和Nogent 的1# 机上。
图7: MasterJet M2
MasterJet M2: 多层成形技术应用于包装纸品种的生产，具有只在一个成形元件上生产叠层纸页的优势。采用该技术，不同的配料可以按规定放在二层纸的表面和底面，硬质刚性分离元件具有可交换的尖端。由于这种硬质的元件，可以较高的喷射速度使浆料喷在外层而以较低的速度喷在内层。外层的喷射速度高于内层有助于在2 个形成层实现相同的Z 向纤维定向，这样可提高结合强度。
EdgeModule: EdgeModule 是用来优化纸页结构均一性的最新创举之一。从高浓侧管到湍流产生器各个位置的分离管的阀门可使流送在流浆箱的边缘得到优化。该系统最容易在边缘控制和优化纤维定向、并可在干燥部降低起皱。
成形部: GapFormer 技术是包装纸种实现高速生产所必不可少的技术。第一套水平的GapFormer CFD 于20 世纪90 年代中期，安装在Zülpich 的6# 机、Visy 纸业的6#机和8#机上。安装之后不久，1,000m/min的屏障被CFD GapFormer 所打破。最近，Zülpich 的 6# 机已得到提升，但Visy 的6#机和8# 机的运行一如既往，而最重要的是已经超过设计能力。
下一代GapFormer 已按照可在更高速下操作的目标设计开发出来。GapFormer底部和GapFormer 顶部是2 种设计概念，特别按照包装纸种来设计。完美的调节辊筒式刮刀脱水与现代化的流浆箱结合在一起，可保证高度灵敏地调节所要求的抗张比 (见图8)。
图8: DuoFormer 底部
最近，很多强韧箱纸板和瓦楞原纸通常在相同的纸机上生产，因此，重要的是用相同的成形装置使MD/CD的比值范围更广。这就是D u o B a s e 所能提供的。使用DuoBase 成形器，对于长纤维来说，MD/CD的比值可由2 增加到3.5 或4，可很容易地调节成形装置，达到所要求的CD 或MD强度。
DuoBase 成形器和DuoTop 成形器的组合带来了多层成形技术和高操作速度双重优势。1999 年，Voith 首先在Lawton 造纸厂 (美国的Oklahoma) 安装了双缝隙成形器装置。对于在高速下的多层成形，该设计概念提供了无限的可能性。
压榨部: 在压榨部提高速度的关键是减少直至消除开放式引纸。不带开放式引纸的第一个设计使用Jumbo 压榨，在第二压区用靴式压榨。然而在Zülpich 6# 机上，第一压区先安装靴式压榨，在第二压区也安装靴式压榨，顶部安装单面毯，这样集中了高脱水性和良好的单面平滑度的双重优点。
图9: DuoCentri NipcoFlex
很明显，提高压榨后的干度是Voith公司所努力追求的目标之一。DuoCentriNipcoFlex (见图9) 是低定量包装纸压榨部技术方面目前最完美的设计概念。它已在世界纪录的Saica 9# 机和许多新闻纸机上得以证实。
三压区设计与Voith Fabrics 毛毯设计的专业技术和提供高干度的沟纹QualiFlex包辊结合在一起，可提高纸的IWWS。
对于需要抄造定量从100g/m2 到高于200g/m2这么大范围的造纸者来说，TandemNipcoFlex借助于压榨部抽吸真空辊的安装将提供高干度值和完美的运行性能 (见图10)。
图10: Tandem NipcoFlex 压榨部
干燥部: 在20 世纪90 年代中期，干燥部是单排、固定和双排组的一种混合 (见图11)。为了提高速度，在有些段其整幅必须支撑在一个单排构型上。经过了大量的努力、计算和模拟试验才获得了今天干燥烘缸与匀浆辊之间这种现代化的几何条件，为了同时具有易于开放检修，Voith 还对构型进行了特别的设计。
图11: 单行排列
通过S 稳定装置和Duo 稳定装置引入纸幅稳定，使得在高速和低定量下的高运行能力向前迈进了一大步。干燥部纸幅稳定的最新发展是ProRelease 箱，目前ProRelease 箱安装在许多造纸机上 (见图12)。借助于ProRelease+，造纸机的总牵引力可明显降低 (降低量可达总牵引的0.5%) ，尤其在前2 组干燥。具有降低纸幅应力从而减少边缘裂缝风险的优点，作为结论，这有助于在高速和低定量下实现高效率。
图12: ProRelease+ 稳定器的功能
引纸绳引纸: 由于采用全幅支撑和良好的Fibron 技术，无绳引纸是目前快速和安全的方式。ProRelease 箱的引纸绳比较稳定，而ProRelease+ 的引纸绳极其稳定，表现为没有任何起皱或折子的迹象。
袋区通风调节: 通过多孔刮刀来处理对最终产品质量起重要作用的干燥部袋区通风，从而保证横向全幅水分均匀。由于采用这种送风技术，刮刀体在纸机横幅上温度均匀，从而避免刮刀在任何点的升起。
干燥部的卷曲控制和横向调节: 就纸机的运行性而言，带有全幅支撑的单排设计具有明显的优点，但也还有一个缺点，即单面干燥生产的纸页明显带有严重的卷曲。在随后的过程中，太多的卷曲会引起运行问题。增加干燥部纸幅水分含量对控制卷曲有较好的作用。可由ModulePro 喷嘴型增湿器来增加干燥部纸幅的水分含量(见图13 和图14)。
图13: ModulePro 喷嘴型增湿器
图14:用增湿器控制翘曲
CM 127,960 m/min
干毯清洗: 胶黏物和树脂是最大的问
题，为了实现较高的效率，我们必须解决这个问题。
我们首先开发了DuoCleaner，然后，DuoCleaner Express 与综合性的浆料筛选(见浆料制备部分) 相结合，确实可有助于干毯表面的清洁，同时还可以维持这些织物的空气渗透性。
施胶压榨/薄膜压榨: 美国于1953年、欧洲于1956 年以来，已开始将施胶压榨这种现代化的技术应用于表面施胶。施胶压榨的最大操作速度取决于辊的直径和淀粉添加量，为1,000~1,100m/min。到目前为止，世界上运行速度最快的3 套施胶压榨均是Voith 所提供的。为了克服这个局限性，有必要使用不带任何贮存池的系统，以避免在压区产生喷溅，并控制淀粉的使用量。
世界范围内第一套Voith 单面施胶装置系统于1986年安装在瑞士Biberist的6#机现有的施胶压榨上。第一套SpeedSizer 于1987 年提供给奥地利Gratkorn 的9 # 机。1994 年，第一套用于包装纸种的SpeedSizer在西班牙Saica 的8# 机上开机使用。
车速达1,500m/min、定量低于90g/m2的高速造纸机下一步的发展不可能使用普遍的施胶压榨。表面施胶后，为了控制纸幅的张力，必须使用计量施胶压榨和AirTurn。带有Krieger AirTurn 的SpeedSizer是目前最现代化的设备，其世界记录由Saica 创造，在纸机车速1,460m/min 下生产出定量为75g/m2 的产品。
卷取技术 高速纸机的发展趋势促使卷取技术的进一步发展。Voith 的Sirius 可提供最大卷筒直径达4.5m 的卷取操作。因此，对于第二卷取的极限限制可得到显著提升，且可避免较大的投资。还有，许多纸可在复卷机上进行处理，少量有纸病的损纸送去回抄。这有助于提高整个纸机的效率。
总结
从浆料制备到卷筒纸包装技术，无论是单个设备的开发还是整条生产线的提供，Voith 已证实了其在各个方面的优势。从前的梦想如今已变成最现代化的现实。
但是，我们不能满足于现状而停滞不前，我们的客户要求具有极大可靠性的更高的纸机速度。我们以Voith 的全部工程专门技术、综合的试验设施以及R&D 的努力来迎接这些挑战。(end)
|
