三、垂直脫水
垂直脫水理論是在水平脫水理論的基礎上發展起來的。隨著社會生產力的發展,造紙機的生產效率也在不斷提高,而提高車速是增加造紙機生產效率的最佳途徑。加強壓榨部脫水,提高濕紙頁出壓榨的幹度,從而達到提高車速的目的。采用垂直脫水理論代替水平脫水理論是加強壓榨部脫水的一項重要突破。
20世紀30年代後期,真空壓榨輥的發明給造紙機壓榨部的技術改進帶來了嶄新的一頁。隨後產生了不同型式的垂直脫水壓榨輥,諸如:襯網壓榨輥、套網麵壓榨輥、溝紋輥、真空溝紋輥、真空盲孔輥等。
垂直脫水理論與水平脫水理論的根本區別在於:濕紙頁中的水分在壓力的作用下首先被擠壓到毛毯中,由於壓榨下輥為溝紋輥、盲孔輥、真空輥,以及下輥麵采用襯(套)網等形式,濕紙頁中的水分在壓區中壓力差將被增大,一部分水分仍然留在毛毯中被毛毯帶走,另一部分水分在壓力差的作用下,則較容易透過毛毯做垂直位移進入到溝縫、盲孔眼、真空眼或襯(套)網眼中被轉移出去,壓區進口已經看不到水流出的現象。
1969年Walstorm發表了脫水理論,此理論與現在的垂直脫水理論相近。下麵就此脫水機理作詳盡的分析,其理論如下。
經過壓區的受壓脫水情況大致分為4個分區。
第一分區:濕紙頁進入壓區時,所受的線壓力由零開始升高,升至與第二相交界處時,濕紙頁呈飽和含水狀態。在這一相中,空氣是從濕紙頁及毛毯中流出去的,此時沒有流體壓力產生,而在相內毛毯與濕紙頁的水分含量是不飽和的,水的移動是靠毛細管作用力及空氣與水之間的兩相流動所產生的。
第二分區:此相為自濕紙頁的飽和含水點到壓區的中心附近,就是到達壓力的最高點。此相中濕紙頁的含水量均在飽和狀態,同時流體壓力增大,被壓出的水自濕紙頁流入毛毯,假如毛毯中的水分達到飽和時,流體壓力會使水從毛毯下麵流出進入真空箱體中、溝紋縫中或盲眼孔中,水分的流向基本上是垂直走向。在此過程中,加在濕紙頁和毛毯上的壓力都會逐漸增大,直到壓力最大點。如果濕紙頁中的水分不能順利排出,濕紙頁中纖維排布很容易被破壞,紙頁“壓(潰)花”便由此產生。
第三分區:此相為自壓區壓力的最高點,到濕紙頁的最幹處(水分含量最小)。這一部分是毛毯在壓區中的膨脹部分,在膨脹過程中,毛毯會變成不飽和狀態,這樣就形成反向的流體壓力,導致部分空氣和水分自毛毯下麵被反吸進毛毯中。
第四分區:此相是從濕紙頁的最幹處到壓區的出口處,濕紙頁和毛毯均存在壓力釋放的過程,此時,濕紙頁中所形成的真空度要比毛毯中所形成的真空度大,且濕紙頁中的毛細管要比毛毯中的毛細管小得多,空氣與水的兩相流動,導致部分水分通過毛毯又回到紙頁中去,這就是所說的“回濕”現象。影響回濕程度主要存在3種因素:①濕紙頁與毛毯間的水膜(水量);②濕紙頁中的負壓大於毛毯負壓的量;③濕紙頁的毛細管與毛毯的毛細管的差別量。