优化打浆磨片材质齿型 提高衬垫纸指标

【摘要】结合思特雷斯公司不锈钢板垫纸生产实践，介绍与南通华严磨片研究中心共同探索，分析进口针叶木浆特性，优化双盘磨浆机磨片的齿型、材质及打浆工艺，改善纸浆纤维结合力，进一步提高成纸物理指标。

关键词：磨片材质；齿型；分丝帚化；打浆度

不锈钢板衬垫纸及多金属板带用衬垫纸是一种应用于金属板带行业的特种工业用纸，主要用在衬垫在不锈钢等金属板带之间以防止层间磨擦而造成划痕，垫纸保护板材在制造、加工过程中避免高速运转、高张力、高温、板材层间滑移等不利因素的影响，垫纸需具有耐热、高强度、高平滑度等物理化学指标。原纸生产打浆过程中，如何选择适合既定浆种和指标的打浆磨片，达到抄造适配性和稳定性，提高纤维间结合强度和成纸的各项物理指标，常常困扰着打浆工序，并影响后道工序的生产及成纸品质[1]。本文简述优化磨片改善打浆、成纸指标和降低电耗的实践情况，仅供行业内的交流与参考。

1背景

思特雷斯纸业进口针叶木浆打浆系统，三台22寸（550mm）双圆盘磨浆机加一台JC-01锥形磨浆机串联打浆，投产初期盘磨原机配置为079/080型（见图1）、143/144型、541/542型及MF型磨片，先后使用过不锈钢和高铬合金材质。不锈钢磨片韧性较好，因材质较软，使用一段周期后磨损较快且齿面钝化出现磨损不均的锯齿形状和“蓬头”现象（见图2）；高铬合金铸铁磨片耐磨性能好，但是抗冲击性能较差，常出现意外断齿现象（见图3），影响打浆生产的连续性，且因磨损不均影响成浆指标，并造成打浆电耗较高。为了进一步改善纸浆性能及提高成纸品质，思特雷斯纸业与南通华严磨片研究中心协作开展了磨片材质和齿型优化。

图1：投产初期079/080型磨片

图2：不锈钢磨片锯齿状磨损和“蓬头”现象

图3：高铬合金铸铁磨片意外断齿

 
2实践

2.1磨片材质的选择

一些特种纸工厂在纤维打浆中采用表面粗糙的砂轮磨片或者玄武岩磨片，磨齿表面的粗粒或“微小磨齿”可以很好的提高纤维帚化现象，但是因为强度问题使用受到一定限制。鉴于要提高纤维分丝帚化效果，选择南通华严铸造有限公司表面带粗粒的多元合金磨片，打浆过程中的摩擦力促进了纤维的分丝起毛和结合力，多元合金磨片经过特殊处理具有较高硬度和抗冲击韧性，杜绝了断齿、不耐磨等制约生产的问题，且消除了“锯齿状”磨损和“蓬头”现象，大幅度提高了磨片使用寿命，减少了停机更换磨片的几率，为保证造纸各工段的正常运行奠定了良好基础，并降低了易损件支出成本。

2.2针对浆种选择合适打浆方式

进口针叶木浆打浆时不仅要充分帚化而且要适当的切断，适当切断后的长纤维更有利于两端起毛帚化，并降低打浆电耗，因此需根据不同的原料和指标要求，设计与选择适宜不同浆种纤维打浆的磨片。我们充分研究磨浆机打浆机理，将“比刀缘负荷” 及“比表面负荷”两种理论有机结合，应用到磨片设计中,有研究表明后者较前者更具实际意义[2]。

2.3磨片齿型优化

对不同克重成纸的打浆指标进行缜密地分析，认为磨齿的宽窄、沟槽深度、浆档、倾角分布、粗磨区锥度，破碎区以及精磨区的分区比率和斜度大小是影响打浆机理的关键。并借鉴南通华严对奥地利Andritz、日本Aikawa、台湾清来等厂家磨浆机的磨片优化的案例，重新调整打浆能量分配曲线，分别选择了适合快速处理针叶浆纤维的HY Cut fin切断鳍550-E15#齿型磨片（见图4）和HY Broom fin扫帚鳍550-L3#齿型磨片（见图5）。

图4： 华严HY Cut fin切断鳍550-E15#齿型磨片示意图

图5：华严HY Broom fin扫帚鳍550-L3#齿型磨片示意图

2.4 Cut fin切断鳍550-E15#齿型特征与功能

为三分区设计，设置匀浆环，打浆强度高，有利于针叶木浆长纤维匀度的快速提高，可通过开机台数及电流设置来满足不同湿重指标，不必刻意以降低浆浓度方式满足降湿重的要求，与常规磨片相比可消耗更少能量来提高打浆度或降低游离度。

2.5 Broom fin扫帚鳍550-L3#齿型特征与功能

是一款经典的适宜于偏粘状打浆磨片的改型磨片，设有浆档的弯折齿，可以较快地提高打浆度。笔者经过计算将齿沟宽比及齿高作了合理调整，结合“流变效应”观点[3]，在磨片齿纹延外径线速度最高区域增强“湍流”作用，避免了“生浆”直接甩出，使纤维在流体作用力和离心作用力条件下得到更充分的磨解，交汇角增大纤维横行切断减弱，而分丝起毛和帚化的现象得以加强。有效改善了纤维结合强度，相同打浆度条件下降低打浆电耗。

2.6优化前后比较

优化磨片前的生产过程中，为了提高打浆度，必须加大磨浆功率，造成磨浆切断作用过度，分丝帚化不足，磨浆间隙波动大，增加了磨片直接碰撞的可能性，加之磨片材质问题导致出现断齿和、“锯齿状”磨损和“蓬头”现象，也造成打浆电流波动。打浆工段是造纸企业的耗电主体，磨片齿型和材质优化后，磨片磨损面较均匀平缓，减少了电流波动，降低了打浆电耗（见表1），纤维由原来过度切断、基本无分丝帚化变为切断减少、纤维表面起毛现象增加，在不耗费更多电耗来提高打浆度的前提下，纤维分丝帚化与结合强度得到进一步提高，成纸物理指标也得到改善（见表2）。

表1 磨片优化前后打浆电流变化

表2：改型前后打浆参数与成纸指标对比

3 小结

通过对磨片材质和齿型的实质性优化和效果总结，充分证实了“比刀缘负荷理论”非孤立性及其与“比磨浆能量(SRE)” [4]及“流变效应” [5]的相关性，对特种纸打浆实现磨片优化提供了理论依据，并将磨浆元件的优化理论应用到实际生产，在保证木浆纤维质量、打浆效率和原纸物理指标的同时，大幅度降低动力消耗。

作者单位：袁麟——沈阳思特雷斯纸业有限责任公司，辽宁沈阳，110027；蒋小军——南通华严铸造有限公司，江苏南通，226403

参考文献

[1] 王奇峰、黄所新、蒋小军．优化打浆磨片 改善阔叶木纤维品质，[C]中国造纸学报．北京．中国造纸学会． VOL．24（2009）：169

[2] 乔马.吉.米路纳，锥形磨浆机与盘磨机操作模式之比较， [J]．纸和造纸，1998(2)：20

[3] 陈奇峰，陈克复，杨仁党等．三盘动盘磨机磨片结构对纸浆纤维特性的影响，[J]．中国造纸，2004，23(6)：12

[4]  杨劲松，张伯元，陈辉，邓荣文，优化打浆磨片 改善成纸质量，[J]中华纸业， 2010，（2）：75-76

[5]  韩四喜、王旭东、孙春凤、蒋小军，调整LBKP磨片齿型  降低打浆电耗，[C]全国第五届特种纸年会论文集．北京．造纸工业生产力促进中心特种纸委员会．2010：199-202