第三章高得率制浆
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
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
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
磨石磨木浆的磨浆原理
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。 图3-2链式磨木机 1-磨石2-料箱3-链条4-浆坑5刻石装置6-链条传动装置
（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。 >1.一部分变成摩擦能(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。 2.一部分变为振动能(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一膨胀作用,因此,能量又会部 分的以脉冲形式通过振动传给木材
（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。 ► 1.一部分变成摩擦能（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。 ► 2.一部分变为振动能（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,压力一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
（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
（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 t.=a/ t。-比磨碎时间(s) a-相邻两磨纹间距(mm) vn-磨石圆周速度(mm/s) >2.比磨层厚度(ds) 指在比磨碎时间内的喂料厚度 设喂料速度为v,则 ds=v米t=m×aNs
（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 t s =a／vn t s -比磨碎时间（s） a-相邻两磨纹间距（mm） vn -磨石圆周速度（mm/s） ► 2．比磨层厚度(ds) 指在比磨碎时间内的喂料厚度。 设喂料速度为vH , 则 ds=vH *t s =vH ×a/vn
>3.纤维的离解过程以及与喂料速度及圆周速度的关系 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,ds介于0.07~0.2m之间,而云杉管胞直径为20~40um, 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 根纤维直径的1600~1/100。换言之,要使喂料的厚度达 到一根纤维的直径,则磨右要转动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t=5×102~20×102ms时,则一根纤维从木材结构 上分离的延续时间为 5×102×100~20×102×600(ms) 即5~120ms或0.005~0.125 当喂料速度v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v减少6倍(如30m/s减少到5m/s时)由 a/v知:t增加6倍,而ds=t×vn也增加6倍,即磨石转 速变慢,磨出的浆质量较粗,纤维束多
► 3．纤维的离解过程以及与喂料速度及圆周速度的关系 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，ds介于0.07~0.2μm之间，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t s =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 5~120ms或0.005~0.12s 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 t s =a/vn知：t s增加6倍，而ds=t s ×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