原纸纸机网部成形

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涂布工作者总想把原纸纤维组织抄匀，原纸整幅的厚度、水分一致，所以原纸纸机的网部成形是关键，ISO对纸成形的定义“纤维在其中分配、布置、混合组成纸的形态”叫做“成形”(Formation)。

1．成形工艺包括

1)混合准备(Mix Preparation)

图3-42包括筛浆，除渣基本上属于成形领域内的混合准备。此外，这还导致纸浆液很多内在循环圈中自身产生的浓度波动及纤维排渣率(reject rates)。混合准备和混合喷管的状态，是引起定量波动的主要根源。大幅度的定量波动常常导致纸机方向(MD)的波动，横向(CD)波动及残余波动(Residual Variance)。小幅度的波动属于成形波动，主要来自悬浮纤维絮凝化趋势引起的，往往在成形中产生强烈的影响。

比较纸页的不同定量，以下可以作为正常公式：

F₀=F·W／W₀

式中 F——W时的质量定型数(Mass Formation number)

F₀——W₀时的相应的实质定型数(Mass Formation number)

W——量出定量

W₀——相应的量出定量

2)混合分配(Mix distribution)(图3-43)

注：混合浓料速度／白水速度顶图1．5，中间图5．3，底图10．8。

流浆箱(headbox)的主要任务是将混合浆管的浆流用极精密的速度及方向变送到细的喷浆管(Jet)直至送到横跨网的开口厚度。流浆箱涉及浆流方面的关系甚广，本工艺包括横跨纸机的分配管，纸浆液压力脉冲衰减(damping)，喷浆管质量，它的入口面积与缩小面积的压缩比；喷出速度、角度、压缩形状以及喷嘴出口厚度等等(图3-44)。

3)混合脱水(Mix dewatering)

本工序为上网段，在此工序，纤维组合形成湿纸幅。这个过程是一种过滤脱水过程。其参数间的相互关系，以Kozeny-Carman公式作为代表：

左：直线网状纤维任意布置(Random) 右：真实纸页

A．1g／m² B．2．5g／m² C．10g／m² D．22．5g／m²

原纸机成形产生纤维絮凝现象，严重影响原纸均匀度。

2．造纸在成形中的不同影响

在研究成形改善纤维网状物均匀组织方面，往往用质量密度变化系数C_v(W)(The coefficent of variation for mass density)作为测定项目的数据代表。对C_v(W)Carte Dodson Herdman等作了早期研究及Dodfson作了近期研究(图3-48、图3-49)，认为质量密度变动系数C_v(W)，作为纤维理想的自由络合网状物关系到纤维长度参数K、纤维粗度C与平均纸页定量W，得出以下公式(1)：

Dodson从通过网状物(network)的巩固改善成形组织的考虑，基本上用他的途径能表示出成形C_v(W)Total。作为纤维网状物及网状物结构的函数，给出公式(2)：

2)流浆箱的设计

均匀的堰刀浆流始于流浆箱的头部，要得到均匀的喷射浆流，设计横向浆流头部上必须采用流体力学的理论。图3-52表示头部有矩形横断面积结果配以近似抛物线状的背壁，从横向浆流头部浆流转90°附有设计成管束的一系列多管进浆成形器，这些管束不但使浆流转向，同时下降低浆流压力，降压促使浆流一致，还有剪切纤维呈悬浮并改进纤维分散，管束也创造均一流速，门幅浓度的一致性和控制湍流(turbulence)。管的进口转90°释放浆流到另一管的断面，全部排列呈现MD方向。图3-53表示这变成管长的函数允许全幅速度的重整和变成对称速度。

扩缩浆管对于这种新式流浆箱采用圆一圆扩散的设计如图3-54，因为这能产生均匀与稳定的门幅速度，当其短距离从阶梯下流的时候，从圆—矩形的扩散已满足不了要求，因它们产生不对称的浆流曲线。如图3-55绘制的是不稳定的浆流曲线到管边，首次再接触变化是很大的，这些浆流曲线紧密随著下游条件而定的。

3)浓度

浓度在突然扩散之际，首先是分散的改善，然后开始遇到再絮聚(Reflocculation)。当絮聚物发生时，低浓区靠近箱壁会产生定量的波状条纹(streaks)，流浆箱的商业化中则有一种分级的管子模型去模糊这种缺点。这里探讨的新设计目的是要避免这些波状条纹的发生，关于纸浆液在流浆箱内纤维的絮聚和系统波状条纹的产生，以至其消除，不少学者发表过专门文献，这里不再著述。图3-56所示为浆流离去中的不同长度的束管，在不出口时测量得的纸浆浓度。

浓度条纹(consistency streak)的发展随著突然扩散后的管子长度而不同，选择合理的管子长度，在浆流扩散后可以使整幅定量均匀，避免产生波纹。

4)管束

在管子出口处，浆流的扩散结果产生浆液的湍流。湍流的强度与湍流运动的长度是与扩散的量有关。当喷管粗糙时在管子出口可能出现大尺码的湍流，紧紧装抱在一起的矩形管将减少浆液的扩散而且造成在喷管(Nozzle)与自由喷嘴(Jet)的浆流的稳定性。新的管束的管子设计如图3-57，在出口有个矩形管子，其周长保持恒定，允许管子横断面积的降低，这能加速浆流及追随浆流的稳定和均一。它同样避免浆流的不对称和不稳定，关于浆流扩散到矩形面积处，同样示如3-54图。

这些管束的管子，无论是内外形规格，所用材料以及加工精度的一致性，捆装一起，从一“池边”(Pondside)到另一池边，形成全幅单位浆液的一致性，如图3-58，即使到箱的边缘，这里无需管子交叉的形状、半管或留大的余地。横向浆流影响纤维排列如图3-59，显示纸机横向纤维排列曲线，它们属于两台类似设计的流浆箱的，其中一台在箱边缘有过剩面积的，那台产生纤维排列的高度差排的曲线，捆装管束从一头到另一头，强烈影响横向浆流的发展和其它性质；对于纤维排列，特别敏感的品种，如图3-60，装有靠边缘浆流的分别调节装置，这可以在运转中调节边缘浆流及其纤维排列。

5)喷射头(the nozzle)

一种叫Concept Ⅳ-MH的流浆箱在喷射区控制自由喷口的湍流特性，喷射头有收聚的横断形面(俗称飘片部)，分成多层通道，每层通道有柔性可飘动的材料片。管束与喷射头在线组合如图3-61，防止浆流的弯曲(Swirling)及散泼(Spreading)。

6)浓度稀释控制门幅定量

降低门幅定量的波动，增加刻度的精确性始终是造纸工作者的目标。堰刀唇的调节装置，调成缝隙，继续降低缝隙意欲达到目标，但是这时堰刀唇板弯曲起来，相反地影响纸机横向的纤维排列曲线，每每降低缝隙造成有效定量难以达到调节意图，因为机械的堰刀唇板弯曲如图3-62，这样在一处调节还影响邻近堰刀唇板间的开口。堰刀唇板的位置改变影响到原来浆流的流淌，这时就改变了浆流的大小和流向(包括纤维)。

这里推荐的新变化就是借增加或减小原来浆流的浓度来控制横向定量，这个方法，堰刀唇口的定量曲线控制已经不需要。新法巧妙的处理原浆流浓度较为简单，同时允许较机械方法更接近的缝隙，这装置是一种非常工具，它很好解决造纸工作者需要的门幅定量要求。图3-63A、B示意浓度控制门幅定量的概念，它用分别的注射管计量的白水加入流浆箱上游的一个邻近流浆箱管中。低浓度的浆流流转180°同时进入邻近管内(图3-64～3-66)，管部的扩散力产生湍流促使流淌及混合。增加或减少注入浆流调节原来浆流，就是定量控制，采用这个方法浓度变化时，浆液量要保持恒数。见图3-63A浓度曲线控制概念。

如果浆流跨机流淌率变化，将发生横向浆流而影响纤维排列，众注射管的占地跨机连接流浆箱管在小至35mm中心点上高度解决浓度控制，这个方法允许浆流率不影响注射率，它导致门幅定量控制与纤维排列相脱离的方式。关于涂布加工纸应用这种流浆箱，有报导在LWC纸种的纸机涂布机的效果是有显著价值的。有两台纸机运转整个门幅包括边缘地方的纸页绝对平整，在一种条件下，标准为27．5g／m²纸，CD全幅定量2个∑，最低者为27．18g／m²，(全幅以150mm小定量测定平均值)，在稀释流浆箱改造以前，这种纸的定量波动范围为63．42～67．8g／m²。两台机的新流浆箱初次投产，在几小时内即行正常。

4．国产气垫式流浆箱(图3-67～3-69)

适合参数：

(1)适应车速范围 160～450m／min

(2)横向定量绝对差 ±1．5%

(3)液位波动 ±3mm

(4)总压波动 ±3mm

1—压力传感器 2液位传感器 3—压力控制气动阀 4—变速浆泵 5—解耦器(电脑)

1—减振器 2—台架 3，8—减振喉 4—电动机 5—传动皮带 6—鼓风机 7—入口消声器 9—出口消声器 10—调节阀 11—排气阀

近年来，除上述纸机流浆箱外可用于原纸生产的宽区压榨，单排单毯带真空小缸的干燥缸排列，薄膜施胶压榨，软辊超压机等新技术还有不少，限于本书篇幅，不予述及。

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