文档介绍：第三章高得率制浆
本章主要内容
磨石磨木浆原理
木片机械磨木浆
热磨木片磨木浆
半化学浆
化学机械浆
第一节磨石磨木浆(SGW-Stone Ground Wood)
磨石磨木浆的磨浆原理
磨木操作及影响因素
一磨石磨木浆的磨浆原理
(一)磨木的过程
如图:装在磨木机料箱内的原木送料机构(工作链条)以很大的压力把原木紧压在快速回转的磨石上面磨成浆,可分为三个阶段:
第一阶段:由于机械作用产生的热能引起胞间层木素塑化;
第二阶段:自木材结构上将纤维分离下来;
第三阶段:分离下来的纤维和纤维束的复磨和精磨。
此三阶段不能截然划分,他们密切相关,相互影响。
(二)磨浆过程中的能量传递
可以设想,磨木是将电动机发出的能量通过回转的磨石表面传递给木材的过程。
(切向摩擦产生的能量)
摩擦能的大小取决于磨石的表面结构,即磨石的表面露出来的磨料粒度的平均值,也与磨碎面积有关。
(径向振动产生的能量)
磨石表面的刻纹在运转过程中越过木材结构的某一点时,就会使表面压力出现一次压力脉冲,或者说在木材表面上受到交替的压缩—膨胀作用,因此,能量又会部分的以脉冲形式通过振动传给木材。
(三)切向摩擦力和径向振动力两者的能量分布对磨木过程的关系
由于木材的弹性和塑性,压力—松弛脉冲会被木材吸收并转化为热,使温度升高,引起木材性质上的变化。木素较纤维素更易软化,而胞间层木素浓度最高,当切向摩擦力升高到木材破裂所必须的力以前,如温度已升高到木素的软化温度,则纤维沿胞间层分离;反之如木素未达到软化,摩擦力已高达引起木材破裂的程度,则木材会在细胞壁任意处破裂,导致木屑和大小不一的木块产生,或是产生了破损的纤维和粉状的细料。
由此可见,切向摩擦力和径向振动力的能量的分布是磨木过程的关键。
(四)影响切向摩擦力和径向振动力的因素
在同一输出功率下,摩擦系数越大,切向作用越大;摩擦系数越小,径向作用越大。而摩擦系数随峰谷上升到峰顶的水量增加而降低,这一水量取决于磨石表面谷部的水量,峰侧的弧度,把水抛向木材的离心力及木材对它的阻力。
振动能的大小,取决于磨石表面的磨粒峰部施于木材的压力以及压力脉冲的间歇时间,即振动的频率。而后者与磨石表面的线速,磨石表面峰部和谷部的分布情况有关,即与磨石磨层材料性能和刻石情况有关。
(五)磨石过程中纤维离解进程
1. 比磨碎时间
磨石转动一个磨纹间距的时间, 即
ts =a/vn
  ts -比磨碎时间(s)
a-相邻两磨纹间距(mm)
vn -磨石圆周速度(mm/s)
(ds)
指在比磨碎时间内的喂料厚度。
设喂料速度为vH , 则
ds=vH *ts =vH ×a/vn
当喂料速度、磨石圆周速度及磨石刻纹间距在极限值以内时,~,而云杉管胞直径为20~40μm,则磨石转动一个刻纹间距木材向磨石喂送的料层厚度,只有一根纤维直径的1/600~1/100。换言之,要使喂料的厚度达到一根纤维的直径,则磨石要转动100~600个刻纹间距的距离,即一根纤维要受到100~600个刻纹的作用。
已知ts =5×10-2~20×10-2ms时,则一根纤维从木材结构上分离的延续时间为:
5×10-2×100~20×10-2×600(ms)
即 5~~
当喂料速度vH提高7倍(如:由10mm/min提高到70mm/min)时,ds也增加7倍,即纤维离解加快,获得的浆粗糙,细纤维化程度不大的较长纤维。
当磨石圆周速度vn减少6倍(如30m/s减少到5m/s时) 由ts =a/vn知:ts增加6倍,而ds=ts ×vH也增加6倍,即磨石转速变慢,磨出的浆质量较粗, 纤维束多。