Способ формирования бумажного полотна Советский патент 1990 года по МПК D21F1/00 

Изобретение относится к способу.пред- назначенному для производства бумаги и картона с одинаковыми прочностными свойствами по их толщине, и может найти применение в бумажной промышленности.

Цель изобретения - увеличение прочности гголотна и снижение энергозатрат.

На чертеже изображено устройство для реализации предлагаемого способа.

Устройство содержит сетку 1. на которой формуется волокнистый слой 2, форсунки 3-5 и вакуумную камеру 6. разделенную перегородками на отсеки 7, имеющие индивидуальный подвод вакуума. Со стороны форсунки имеется камера 8 давления с нагнетательными вентиляторами 9. Форсунки 3 и 4 связаны каждая с индивидуальным коллектором (не показан), а форсунка 5 связана с воздухопроводом (не показан) и снабжена распределительной камерой 10.

Способ осуществляют следующим образом.

Напыление через форсунки 3 и 4 на движущееся полотно ведут наполнителем, имеющим в своем составе мелкое волокно (мельштоф, активный ил, шламлигнин и др.) размером 0,02-1 мм.

При выработке бумаг, к которым не предъявляются высокие требования по прочности, наполнитель, подаваемый в форсунки 3,4 и в распределительную камеру 10, имеет одинаковую концентрацию в пределах 0,8-60%. Концентрация не может быть меньше 0,8%, так как начальный участок напыления находится в конце регистровой части на границе перехода формуемого полотна из двухфазного состояния в трехфазное. Следовательно, волокнистый слой на участке напыления содержит жидкость и воду. Сухость полотна после регистровой части достигает 0,8-4% в зависимости от характера массы. Поэтому во избежание излишних энергозатрат на удаление избыточной влаги концентрация наполнителя должна быть выше или равна концентрации волокнистого слоя.

В отсеки вакуумной камеры подается вакуум, степень разрежения которого увеON О

,тЛ

ю о о

личивается по ходу движения полотна от 0,09 до 1 кгс/см . Под воздействием вакуума на начальном участке напыления частицы волокносодержащего наполнителя, попавшие в воду, находящуюся в верхних слоях формуемого полотна, устремляются потоками фильтруемой в ламинарном режиме жидкости в нижние слои. У стенок капилляров скорость движения жидкости равна нулю, а в центре, под воздействием сил вакуума, достигает таких значений, что мелкие волокна ориентируются вдоль капилляров и вместе с фильтруемой жидкостью устремляются в нижниие слои полотна. Благодаря малой толщине частиц и продольному расположению волокна вдоль капилляров исключается забивание последних частицами наполнителя, что позволяет им беспрепятственно пройти в нижние слои полотна,

Поскольку по ходу полотна количество напыляемого волокносодержащего наполнителя увеличивается в единицу времени и увеличивается тем самым сопротивление обезвоживанию формуемого полотна, уровень вакуума в отсеках постепенно повышают. Величина вакуума определяется свойствами формуемого полотна и наполнителя.

Вакуум меньше 0,09 кгс/см не обеспечивает транспортировки волокон в нижние слои полотна и их ориентации, так как полотно уже прошло образование вакуума на мокрых отсасывающих ящиках, где уровень. вакуума 0,06-0,08 кгс/см . Вакуума, превышающего 1 кгс/см , создать невозможно.

При выработке бумаг, к которым предъявляются высокие требования по прочности, наполнитель на формуемое полотно из форсунок 3, 4 и распределительной камеры 10 подается из автономных коллекторов с последовательным по ходу полотна повышением концентрации. При этом концентрация наполнителя равна средней концентрации формуемого слоя на данной стадии напыления. Это необходимо по следующей причине. По ходу полотна из нижних слоев отводится вода, объем которой заполняется мелким волокном наполнителя. При этом средняя концентрация волокнистого слоя возрастает. При подаче наполнителя с концентрацией, равной средней концентрации волокнистого слоя, на данном участке исключается подача вместе с наполнителем излишней влаги в уже сформованный слой.

Концентрация наполнителя не должна превышать 60%, поскольку при большей концентрации воздух содержится уже внутри волокна, что приводит к всплыванию волокон в верхние слои. Для того, чтобы

смочить волокна, сухость которых превышает 60%, требуются затраты времени, непроизводительные при быстропротекающем процессе формования бумажного полотна.

Камера 10с воздушной форсункой 5 служит для подачи наполнителя с максимальной концентрацией.

При необходимости формования толстых слоев, например, картона, а также полотна,изготавливаемогоиз

труднообезвоживаемой массы, полотно со стороны напыления подвергается воздействию избыточного давления от 0,1 до 1 кгс/см .

Пример1. Получение мешочной бумаги с использованием в качестве наполнителя избыточного активного ила от биологической очистки промстоков. Суспензию ила с частицами размером 0,05 мм концентрацией 2,5% с помощью форсунок 3-5 и камеры 10 напыляют на формуемое полотно мешочной бумаги, композицию которой составляет сульфатная небеленая хвойная целлюлоза, проклеивающие агенты: клей и

осадитель. Масса 1м 80 г. Концентрация волокнистого слоя в начале участка напыления составляет 2,5%. В отсеки 7 вакуумной камеры подается вакуум, увеличивающийся по ходу движения полотна от отсека к отсеку

соответственно 0,09 до 1 кгс/см (при 5 отсеках).

После выхода из зоны напыления получается мешочная бумага, соотношение компонентов в которой следующее, мас.%:

Сульфатная небеленая

целлюлоза 94,7

Активный ил2,5

Проклеивающий агент (канифольный клей)0,4

Осадитель (глинозем)2,4

Мешочная бумага обеспечивает равномерность распределения наполнителя по толщине полотна, удержание ила составляет 91%. При наполнении бумажной массы

илом согласно известному способу, т.е. введении ила в массу перед формованием волокнистого слоя, удержание активного ила в бумаге не превышает 40%.

П р и м е р 2. Получение коробочного картона с использованием в качестве наполнителя активного ила.

Суспензию ила концентрацией 6,3% напыляют на формуемый с помощью форсунок .

3-5 и камеры 10 из макулатурной массы картон (масса 1 м 400 г). Концентрация волокнистого слоя в начале участка напыления составляет 5,5%. В отсеки 7 вакуумной камеры подаётся вакуум соответственно от 0,09 до 1 кгс/см . Для увеличения скорости

наполнения картона илом по толщине воздействуют на волокнистый слой избыточным давлением, равным 0,2 кг/см.

После выхода из зоны напыления соотношение компонентов в картоне следующее, мас.%:

Макулатура94

Активный ил6

Предел прочности такого картона составляет 17,6 Н, излом 56.

Примерз. Получение тарного картона высокой прочности.

Суспензию ила концентрацией 9% напыляют из форсунки 3 на начальный участок напыления. Формируемый волокнистый слой состоит из сульфатной целлюлозы, про клеивающего агента и осадителя. Масса 1 м картона 200 г. Концентрация волокнистого слоя картона на начальном участке напыления составляет9%.

В отсеки 7 подается вакуум соответственно от 0.6 до 1 кгс/см. Для увеличения скорости наполнения картона илом по толщине воздействуют на волокнистый слой избыточным давлением, равным 0,4 г/см,

По ходу движения полотна при заполнении его пор мелким волокном его средняя концентрация меняется от 9 до 60%. По мере возрастания средней концентрации полотна возрастает концентрация подаваемого в форсунки наполнителя. Так, в фор- сунку 4 подается наполнитель

концентрацией 25%, а в камеру 10 - концентрацией 60%.

При подаче наполнителя из распределительной камеры 10 он распыляется посредством воздушной форсунки 5. По выходе из зоны напыления получают картон со следующим соотношением компонентов, мас.%:

Сульфатная небеленая

целлюлоза90,5

Активный ил6,0

Канифольный клейi,o

Глинозем2,5

10

5

0

5

Сопротивление продавливанию составляет 1601 кПа, кольцевая опорная жесткость 256 Н.

Качественные показатели отдельных видов продукции, получаемых по предлагаемому и известному способам, приведены в таблице,..

По сравнению с известным способом, в устройстве для реализации которого после регистровой части установлена сосунная часть, предлагаемый способ имеет Следую- щие преимущества.

При обычном формовании полотна по достижении сухости 0,8-4% дальнейшее 15 обезвоживание осуществляется за счет прососов воздуха на отсасывающих ящиках при непрерывно возрастающем сопротивлении фильтрации, вызываемом уплотнением волокнистого слоя в результате прососа воздуха через волокнистый слой. По предлагаемому способу при сухости свыше 0,8-4,0% полотно поступает на участок напыления наполнителя, где мелкие волокна, содержащиеся в наполнителе, попадают в верхние слои полотна, ориентируются вдоль капилляров и с помощью сил вакуума распределяются равномерно по толщине полотна.

После прохождения участка напыления наполнителем, заполнившим вместо воды поры волокнистого материала, сухость полотна достигает высоких значений. Поскольку поры волокнистого материала заполнены наполнителем, прочность сформованного полотна возрастает настолько, что его можно направить в прессовую часть для механического отжима воды и уплотнения. Увеличение прочности сформованного полотна позволяет, во избежание потерь мелкого волокна наполнителя, исключить операцию обезвоживания полотна за счет прососа воздуха на отсасывающих ящиках. Кроме того, резко снижаются энергозатраты на формование полотна по этим же причинам.

20

25

30

Продолжение таблицы