印深圳市步壳印用纸页的成型过程及原理

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1.纸页的成型过程流体动力学
通常在纸机网部水线处的湿纸页干度为5%~7%,纸页的成型过程基本结束了。由于水线后湿纸页中自由水分的消失,湿纸页的纤维易动性也就基本消失了,因此水线可作为成型过程结束的标志。
同时,水线后纸页中纤维的排列和其他固相物质之间的相互位置都基本不再变动了。
纸页成型的基本过程可以看作滤水、定向剪切和湍动三种主要的流体动力过程的综合结果滤水是指成型过程中纤维悬浮液中的水分借重力、离心力和真空吸力等排出的过程。
滤水是水通过网或筛的流动,其方向主要是(但不完全是)垂直于网面的,其特征是流速往往会随时间起变化。
定向剪切是在未滤水的纤维悬浮体中具有可清楚识别形态的剪切流动,它以流动的方向性以及平均速度梯度为特征。
例如,在纸机纵向上,流浆箱的喷浆速度与网速之差和网案摇振时自由悬浮液中诱导的横向速度“摆动”所产生的流型。
湍动是在未滤水的纤维悬浮液中流速的无定向波动。在纸页的成型过程中,湍动扰动可列为湍动流型者,并非真是无定向的。只不过它不足以产生显著的定向剪切,因而对纸页的结构影响近似真正的湍流。

2.纤维在网上的过滤与浓缩
滤水的主要作用是纤维悬浮液的脱水,使悬浮体中的纤维沉积到网上成为沉积层。按照未滤水的悬浮液中纤维的易动状态滤水可按两种机理进行,即过滤与浓缩。
如果悬浮液的纤维是易动的或互相间可以无干涉地自由运动的,就会发生过滤。此时沉积在网上的积层与靠近它的稀薄的悬浮液之间有着清楚的边界,在积层以上的未滤水的悬浮液的浓度基本上保持着常值。如果悬浮液中的纤维是不易动的而且成为互相交缠的网络,就会发生浓缩。
纤维网络是可压缩的固态结构,它在浓缩过程中不断地被溃散。浓缩在积层与悬浮液之间没有清楚的边界,而悬浮液的浓度越靠近积层越大。
在这种情况下,悬浮液中的网络表现得与积层一样,发生全部网络的逐渐压紧。实际上这两种脱水机理都必然发生,但从抄造出来纸页的结构来分析,在纸页的成型过程中,过滤是滤水的主要机理。
纸页中的纤维絮聚表现出在小尺寸范围内均匀地分布,这对改善纸页成型匀度是有益的。由过滤而沉积的积层是由单体的纤维逐层沉积而成的,不是交织穿插的,而由浓缩沉积的积层则有交织纤维。
在纸页的结构中,表现了这种以纤维分层为主的结构组织,这说明过滤机理是起主导作用的。同时由于存在着分层与交织两种组织的混合结构,因此说明过滤与浓缩两者也是同时存在的。

3.定向剪切
定向剪切既具有分散作用,还具有定向作用和浓集作用。
当纤维悬浮液存在着剪切过程时,连贯的网络就必然分散,因为纤维网络不能无限地弹性变形。
纤维网络在剪切场中的分散规律,并不是分散成单体纤维的状态,而是分散成较小的网络,直至纤维絮聚体成形。
纤维絮聚体的大小随剪切率的增强而越来越小。定向剪切的作用是使积层中的沉积纤维顺优势方向排列。
当有滤水过程存在时,在剪切场中的单体纤维或纤维絮聚体就以一端沿泄水方向伸入正在沉积着的纤维积层中,而其易动的另端就顺着未滤水的悬浮液中剪切场方向被拖曳而逐渐定向,直至以此方向沉积于积层之中,这就是定向剪切的定向作用。
当定向剪切场中包括了一种在滤水区域内非均布的强剪切流型时,纤维就会适应这种流型浓集成为显见的形态。
自由表面波来自高度湍动的流型,它沿滤水区一直存在着,导致自由悬浮体深度方向的变化。当悬浮液迅速滤水时,积层的定量足与其上的悬浮液深度成比例的,由此在纸中产生相应于波型的定量变化。
这些剪切流型往往在长网机成型中发生,导致产生沿纸机纵向上纸页定量和纸料配比变化的条纹。这就是定向剪切的浓集作用。浆流的湍动湍动包括真正无定向流的波动和部分定向的波动。
湍动的主要作用是分散纤维网络,并在有限的程度上使纤维在悬浮液中易动,从而降低悬浮液的絮聚程度,以及作为定向剪切衰减的手段。

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