ViscoNip软靴压<br/>——传统干法起皱卫生纸机中灵活的压榨方式

ViscoNip软靴压
——传统干法起皱卫生纸机中灵活的压榨方式

2014-02-22AndersLeandersson维美德

生活用纸 2014年19期

Anders Leandersson 维美德

ViscoNip软靴压
——传统干法起皱卫生纸机中灵活的压榨方式

Anders Leandersson 维美德

ViscoNipTM软靴压技术在2006年引入市场，经过持续研发，目前已经开始使用第三代技术，市场上已有超过20台的运行案例。ViscoNip软靴压是传统干法起皱卫生纸机中最灵活的压榨方式，可在较宽的范围内改变线压力大小，并使纸机横幅保持均匀的压力分布。在不同的线压力条件下，都能获得均匀的横幅水分。

如今干燥能耗变得非常重要，将来会更凸显。ViscoNip能够在不同压榨强度下灵活运行，优化产品质量和生产成本。对于要求高松厚度、高柔软度的高品质纸种，可通过提高加载压力从而减少干燥能耗来降低生产成本。

本文简要介绍了ViscoNip软靴压技术，并使用商业纸机上的运行数据阐述了如何利用软靴压的灵活性。

ViscoNip软靴压概述

ViscoNip软靴压配置（见图1）包括贴合扬克缸的靴压辊和一个脱水用的真空辊。它可用于新建项目或改造项目，目前国内的应用全部是新建项目。软靴压的优点在于其压榨的线压力范围大，不管扬克缸如何变形，也能保持均匀的横幅压力曲线。

靴压内部通过压缩空气加压起到两个作用：保证靴套的圆度，同时也能在低车速下防止润滑油在排空点处泄漏。当ViscoNip软靴压开始加载时，大多数润滑油将从压区前的托盘处流出，被喷射到靴套内表面。

图1 ViscoNip软靴压配置

ViscoNip软靴压单元包括带有液压加载腔的聚氨酯靴板，使靴辊对扬克缸表面的加压十分均匀。这些加载腔沿纸机横向平行布置。ViscoNip软靴压能够完整贴合扬克缸壳体表面（图2），制造均匀的宽压区，通常在80～150 kN/m之间，不存在任何中高问题。如果采用传统真空辊或传统的硬靴压，则必须要在特定的线压力下运行。

图2 软靴压与扬克缸的贴合

如图3所示，真空辊的峰值压力一般在2.5MPa左右，而软靴压辊可以自由调节，峰值压力2.5～4.5MPa。因此使用软靴压技术，提高线压力可持续提高压后干度，较普通真空辊纸页干度提高40%。不同纸种可以进行不同的设定，操作人员只需要在纸机操作窗口改变运行参数就可以调节线压力和峰值压力。有的纸不需要高松厚度，其出压榨干度就可以设得高一些，以节省干燥能源。

图3 ViscoNip和真空辊峰值压力与纸页干度的关系

图4是ViscoNip靴辊的横截面，演示了两腔设计的ViscoNip软靴压在加载和卸载的情况，左边是未加压的状态。线压力由靴板向扬克缸方向膨胀产生，线压力的大小，由靴板内的液压油决定。这两个腔之间的油压比，可以自由调节，取决于纸页需要获得的物理特性。通过改变结合在操作系统中的自动化控制参数就能实现。

线压力是靴板压向扬克缸的全部作用力，也是压力曲线中的全部作用力。使用ViscoNip软靴压，可以在压力曲线的末端获得高峰值压力，也可以获得很高的压力降以减少纸页回湿。生产低定量纸张如生活用纸时，压区内的峰值压力是影响压后干度的重要因素。

图4 软靴压的多腔运行原理

高线压力和更高的二号腔液压力，可获得高峰值压力。在某一固定的线压力下，加载腔之间压力分布和加载比例都可以通过改变参数进行调节，从而微调压力曲线，优化纸页质量和干燥能耗。图5演示了150kN/m和90kN/m两种线压力的情况，每种线压力有3种不同的压力分布曲线。峰值压力从2～5MPa不等。这种不同的曲线都可在操作过程中方便地调整。而真空辊的峰值压力一般设定在2.5MPa左右。

图5 压力分布曲线

ViscoNip软靴压的发展

发展ViscoNip软靴压的一个动力是解决传统靴压应用的问题同时保持靴压的优势。硬靴压技术在ViscoNip软靴压之前的几年就引入到生产中。同真空辊相比，硬靴压的压后干度提高，干燥能耗下降，但松厚度有损失。带金属靴板的普通硬靴压刚度高，和扬克缸的贴合有限。由于压区不均衡，运行过程中通常伴随有毛毯和靴套寿命低等问题。

而在几个ViscoNip软靴压应用中，都能看到非常均匀的横幅压区，因此横幅出压榨干度和横幅卷取水分非常均匀，这对提高纸机运行性能和效率非常重要。由ViscoNip软靴压创造的良好压榨条件带来了均匀的喷涂效果和起皱效果。喷涂和起皱工艺对于产品质量很重要，这些因素都可以提高松厚度和柔软度。均匀的压榨还将延长毛毯的使用寿命。

ViscoNip软靴压的进一步发展，将更多地集中在提高压后干度以降低干燥能耗方面。能耗问题目前已经是大多数客户的头等大事。升级后的ViscoNip软靴压在2013年春季投入市场。根据市场反馈，有的客户需要在第二个靴腔处获得更高的峰值压力，来提高出压榨干度，所以我们使用这种两腔的设计比三腔的设计更容易达到高峰值压力。两腔设计的软靴压，压区长度比三腔软靴压更短，它们加载的原理相同，但靴板的设计和材料略有不同。

压后干度主要取决于压榨区间内的峰值压力。使用两腔ViscoNip软靴压，可在相同的线压力下获得更高的峰值压力，与早期技术相比，可获得更高的压后干度。在操作工作中，可通过调节线压力和加载比例，平衡能耗和纸张质量，优化产品。

案例分析

● 干度和节能

配有两腔ViscoNip软靴压的商业纸机在实际运行中，验证了中试纸机上的压后干度数值。图6中的数据采自2013年春季开机的DCT200型卫生纸机，生产定量14.7g/m2、起皱率为18%的卫生纸，车速为1,800m/min，在150kN/m的线压力下，压后干度可达到47%；当调整软靴压和扬克缸之间的线压力至130kN/m时，横幅压后干度曲线仍能保持非常均匀的状态，压后干度高于45%，与传统真空辊的典型压后干度40%相比，使用软靴压后干度可提高约5～7个百分点。

图7所示为卷取纸幅所测的水分变化，纸机运行速度为1,900m/min，纸页定量为16g/m2，从实际检测数据可以看到横幅水分均匀分布在5.5%～6.5%之间，上下浮动不超过0.8%，能够保证良好的运行性能和纸页质量。

图6 ViscoNip不同压榨条件对成纸干度的影响

图7 卷取处横幅水分

● 抗张指数

大多数卫生纸机能够生产各种生活用纸原纸，从标准产品到优质产品。对于优质产品，纸页质量很重要；对于更多的标准产品，产能和成本更重要。而无论哪种产品，生产商最关注的是以最经济的方式进行生产。成本构成的两个主要方面是纤维和能源。ViscoNip软靴压就是以灵活的压榨方式优化生产的成本和效率。

随着压榨强度的提高，不仅纸张干度提高，纸页质量也会受影响。生活用纸生产商都清楚，提高线压力会降低松厚度，提高抗张强度。

如下数据采集自DCT200卫生纸机的实际使用案例，生产定量14.8g/m2，起皱率23%的卫生纸，车速1,850m/min。试验进行了5h，以100kN/m、125kN/m、150kN/m的线压力分别生产了2个原纸母卷，一共6个母卷。

唯一的调整是在气罩的干燥上，以保持卷取处水分为7%。图8－9表明了线压力对抗张指数、松厚度以及干度的影响。

图8可以看到，线压力从100kN/m增加到150kN/m，这部分增加的线压力使纵横向乘积抗张指数提高了8%，这是有益的，意味着在达到相同的强度要求下，通过提高线压力可以节约磨浆能耗。

● 松厚度

从图9可以看到，线压力从100kN/m提高到150kN/m，压后干度从41%提高到超过45%，而如果使用普通真空辊，最终的压后干度可以提高5%。再看看松厚度的变化，将线压力提高到125kN/m，带来的仅仅是微小的松厚度的损失。甚至将线压力提高到150kN/m，最终松厚度指标也会和90kN/m普通真空辊压榨时的松厚度值一样或更高。

图8 不同线压力对抗张指数平方的影响

● 节能

节能效果可以用减少的蒸发水量来计算验证。

在毛毯生命周期内，ViscoNip软靴压的平均压后干度为45%，而真空辊为40%，那么以车速为1,900m/min的DCT200卫生纸机为例，生产定量14.8g/m2、起皱率22%的产品，天然气价格为3元/m3，蒸汽价格200元/t，每年开机时间按350天计算，卷取水分为6%。使用普通的真空辊，出压榨干度达到40%，而使用ViscoNip靴压，出压榨干度可以达到45%，更高的出压榨干度意味着每年可少蒸发水1.75万t，也就是节能16,890MWh，相当于每吨纸节约87元，一年可节约549万元。

● 靴套和毛毯的寿命

从多台ViscoNip软靴压纸机的使用经验上，我们已经获得了关于纸机毛毯寿命的知识。均匀的压榨区间是延长靴套和毛毯使用寿命的重要因素。

图9 不同线压力对干度和松厚度的影响

与真空辊相比，软靴压使用的是传统毛毯，使用寿命没有太大差异，在60～70天左右。

当ViscoNip软靴压被引入市场时，靴套的预期寿命是5～6个月。实际情况超出了我们的预期，计算结果表明可以达到10～12个月。绝大多数经验来自Valmet织物和Albany织物的靴套。有一些靴套的运行已经超过了12个月，靴套寿命纪录出现在一台高速DCT200卫生纸机上，为513天，该靴套在一次计划停机中才被换下，它使用的是一套Valmet织物的BlackBeltTM产品。