磨浆机磨片齿形对成纸质量的影响

陈红军

(河南银鸽实业投资股份有限公司，河南漯河，462000)

松厚度、不透明度、表面强度和耐折度是轻型纸最重要的性能指标，只有这些性能指标良好的轻型纸才具有很好的印刷适性，可适应现代商业轮转印刷。而这些性能指标的好坏取决于生产过程中的打浆工艺。打浆工艺直接决定了纤维质量和成纸质量，而双盘磨是打浆过程中最重要的设备，磨片是双盘磨对浆料纤维进行处理的核心元件，因此磨片的齿形和打浆工艺对浆料的质量起着至关重要的作用。因此在生产实践中选择合适的磨片、采用合适的打浆工艺才能得到优良的纤维，并降低打浆能耗和提高成纸性能。笔者在生产实践中通过改进磨片齿形和打浆工艺，改善了浆料的纤维品质，提高了成纸物理性能［1］，同时降低了打浆能耗［2］。本文就优化组合磨片齿形以生产60 g/m2轻型纸为例做简要介绍，以供同行参考。

1 生产情况简介

1.1 浆料种类

针叶木浆:太平洋牌，产自智利;机械浆:昆河牌，产自加拿大;化机浆:瑞丰牌，产自我国。

1.2 打浆设备

针叶木浆:4台 (1号～4号)AWN38型双圆盘磨浆机与2台 (1号、2号)ZDP11Φ450型双圆盘磨浆机串联打浆。

机械浆:4台 (1号～4号)ZDP11Φ450型双圆盘磨浆机串联打浆。

化机浆:4台 (1号～4号)ZDP11Φ450型双圆盘磨浆机串联打浆。

所用磨片:3815型和3816型磨片为丹东鸭绿江磨片有限公司制造;齿形图见图1和图2。4#磨片(HY Cut fin切断鳍齿形)和3#磨片 (HY Broom fin扫帚鳍齿形)为南通华严铸造有限公司制造;齿形图见图3和图4。

1.3 分析与检测设备

ZDJ-100肖伯尔氏打浆度测定仪;MIT式纸张耐折度仪;ZH-4型厚度测定仪;ZPD-10B电子式无汞平滑度测定仪;J-IGT350型印刷适应性测定仪;FQA纤维质量分析仪;Motic-DMB5型多媒体电子显微镜。

2 磨片齿形对浆料性能及打浆能耗的影响［1］

根据产品性能要求，所用的针叶木浆不仅要充分分丝帚化而且要适当的切断，有利于纤维两端起毛帚化，而且能降低打浆能耗。因此在生产实践中应根据不同的浆料和抄造要求，通过研究磨浆机的打浆原理，结合“比刀缘负荷”和“比表面负荷”两种理论来选择适合不同浆料纤维的打浆磨片。

通过对磨片齿形的优化组合，4台AWN-38型双圆盘磨浆机，优化前均用3816型磨片，优化后其中的两台磨浆机改为3815型磨片，另两台磨浆机磨片为3816型磨片保持不变;ZDP11Φ450型双圆盘磨浆机优化组合前为两台磨浆机磨片均为4#磨片，优化组合后均为3#磨片。优化组合后的生产实践结果表明，不仅纤维分丝帚化更好［3］(见图5和图6)，提高了打浆度，同时也保持了未优化组合磨片前的纤维湿重水平，提高了成纸的耐折度 (见表1)，打浆能耗也大大降低［4］(见表2)。

表1 磨片优化组合前后打浆指标与成纸性能对比

表2 两台ZDP11Φ450型双圆盘磨浆机磨片优化组合前后打浆能耗对比

从图5和图6的对比中可以看出，对磨片齿形优化组合后，针叶木浆纤维分丝帚化更好。从表1数据看出，在其他条件不变的情况下，将两台 ZDP11 Φ450型双圆盘磨浆机的磨片由4#磨片换成3#磨片后，打浆度和打浆后成浆的湿重基本没发生大的变化，但成纸的耐折度却明显提高。主要是因为4#磨片切断作用较强，而3#磨片以分丝帚化为主兼有切断的作用，在对纤维进行适当切断后更有利于分丝帚化，这样就使浆料产生更多的细小纤维，而细小纤维的比表面积比长纤维大很多，且细小纤维能够游离出大量的羟基促进了纤维间的结合，而且在纸幅干燥的过程中，细小纤维间能形成桥联来改善纤维间的结合，这样就提高了成纸的强度，从而使得成纸纵横向耐折度明显提高。

从表2数据看出，在其他条件不变的情况下，将两台ZDP111Φ450型双圆盘磨浆机的磨片由4#磨片换成3#磨片后，得到相同打浆度和湿重浆料时，打浆能耗大大降低，主要是因为3#磨片以分丝帚化为主兼有切断的作用，在对纤维进行适当切断后更有利于分丝帚化。

3 打浆工艺的优化对成纸性能的影响［5］

在轻型纸生产过程中，打浆是最关键的环节，打浆不仅要根据浆料选择合适齿形的磨片，为达到抄造的稳定性，提高纤维间结合强度和保证成纸性能指标及节能降耗的目的，打浆工艺的选择尤为重要。工艺改进前，机械浆和化机浆打浆采用的4台磨浆机均是:1号磨、2号磨采用4#磨片，3号磨、4号磨为3#磨片，改进后机械浆的1号、2号、3号磨的磨片均为4#磨片，4号磨为3#磨片;化机浆的1号、3号磨为4#磨片，2号、4号磨为3#磨片，这样加强了对机械浆的切断作用，减弱了对化机浆的切断作用，加强了对化机浆的分丝帚化作用。

通过对机械浆和化机浆打浆过程中切断和分丝帚化程度的改进，改善了原来纤维间的结合程度，提高了成纸的松厚度和不透明度，提高了纤维间的结合强度，从而提高了成纸的表面强度和平滑度。

表3为打浆工艺优化前后成纸的性能对比。从表3数据看出，对打浆工艺优化后，不仅提高了成纸的松厚度和不透明度，且成纸的表面强度、平滑度也有较大幅度提高。主要是因为改进工艺后机械浆中细小纤维增多，提高了纤维间的结合强度，从而提高了成纸的表面强度、不透明度及平滑度。

表3 打浆工艺优化前后成纸性能对比

4 结论

4.1 对针叶木浆使用的双盘磨磨片齿形改进后，对打浆后的针叶木浆进行形态分析发现，大量纤维经过适当切断后更易发生分丝帚化，处理后细小纤维明显增多，改善了成纸纤维间的结合强度，成纸耐折度明显提高。

4.2 重新调整不同磨片间的组合，重新分配打浆能量曲线，将4#(HY Cut fin切断鳍齿形)和3#(HY Broom fin扫帚鳍齿形)磨片重新组合使用，不仅能使化机浆得到了较高的打浆度和保持了一定的湿重，改善了纤维间的结合，提高了成纸的表面强度、不透明度及平滑度，而且这种低强度的打浆方式降低了打浆能耗。

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