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電絕緣紙闆熱壓曲線的控制

發布時間:2018-12-01 17:48:13 已浏覽:1138次

       本公司自開始生産電絕緣紙闆,是國内最早的電絕緣紙闆生産企業之一,至今已有50年的生産曆史,對電絕緣紙闆的生産控制及各種紙病的處理積累了豐富的經驗。

       電絕緣紙闆,最初是用冷壓方法生産的,由于生産的局限性,存在着規格小、厚度公差大、翹曲不平等缺點。随着電力工業的發展及大容量變壓器的出現,冷壓方法生産的電絕緣紙闆已無法滿足電力工業的需要,從而使進口紙闆量逐年增加。1979年,公司由德國引進了一台當時具有國際先進水平的大型熱壓紙闆生産線,開始了利用熱壓方法生産電絕緣紙闆的生産曆史。

       在這台生産線中,長4m 、寬2m 的大型熱壓機是生産的關鍵設備,對它的控制,決定了電絕緣紙闆生産的質量。而熱壓機在整個生産過程中是通過熱壓曲線來控制的,因而對熱壓曲線及其操作方法的合理運用和控制在整個電絕緣紙闆的生産中是十分重要的。

1 熱壓曲線的制定

       所謂熱壓曲線就是指某一溫度下壓力随時間變化而改變的一條反映壓力變化的曲線。熱壓曲線作為絕緣紙闆熱壓過程工藝控制的主要因素,對它的控制,既要求其能發揮出設備的最佳功能,又要求其能滿足壓後紙闆的質量要求。

       熱壓過程是由四個階段來完成的:合闆升壓、保壓、降壓緩壓、降壓啟闆,這四個階段是自動進行的。壓力曲線就是要反映出這四個階段中壓力随不同階段的時間的變化而改變的情況。其控制的關鍵在于各時間段長短的确定和各時間段中壓力大小的确定以及溫度的确定。其制定的必要性在于反映最佳生産狀況以指揮日常的生産。

2 最初熱壓曲線的應用

   最初的熱壓曲線是這樣制定的,以2.0 mm 紙闆為例:

   合闆升壓:30s 保壓:43min

   降壓緩壓:5min 降壓啟闆:1min

   最高表壓:16 MPa 最低表壓:13 MPa

   壓後水分:8% 全程時間:49.5min

3 對熱壓曲線的分析

3.1 熱壓過程紙闆的變化

3.1.1 水分的變化

   進入熱壓機的濕紙闆水分一般在75%~ 8O% 之間,升壓合闆過程,濕紙闆靠機械的壓力排掉約4O的水分;在其餘三個過程中,再靠熱壓闆的熱量蒸發掉其餘的水分。為了便于脫水,濕紙闆兩面襯上40目的銅網,這樣,濕紙闆中的水分開始是以液态狀況被擠出來的,很快轉入汽化混合狀态,最後轉入完全汽化狀态。因此,在熱壓曲線的控制中,水分經過:液态排水→排水蒸發→蒸發逸散三個階段。

3.1.2 熱量的消耗

   濕紙闆在熱壓過程水分經過三個變化階段的同時,熱量的消耗也經曆了三個階段的變化— — 熱消耗的高峰期、不穩定吸熱的暫時潛伏期和熱傳導穩定期。濕紙闆在升壓時大量排水的同時,帶走了大量的熱量,熱壓闆的溫度急劇下降,消耗了大量的熱量,形成了一個熱量消耗的高峰。轉入蒸發階段時熱消耗趨于緩和,熱壓闆溫度開始上升,曲線進行到後期,即紙闆水分6% ~ 8% 時,紙闆的溫度接近于熱壓闆的溫度,溫差很小,熱消耗處于平穩階段。

3.1.3 纖維的變化

   濕紙闆在熱壓過程中,最明顯的現象就是它的收縮,在加壓及升溫的作用下,當水分降到67 左右濕紙頁就開始緩慢地收縮,此時濕紙闆還處于升壓階段。這時去掉的主要是纖維之間的非結合水,而且主要是以液态形式靠機械力擠掉的,随着濕紙中水分的逐漸減少,水的表面張力牽引纖維,造成紙的收縮,但收縮速率較小。當水分降到42% 以後,濕紙闆基本上進人保壓階段,這時水分開始大量蒸發,蒸發掉的是纖維細胞壁内部的結合水,纖維本身徑向開始收縮,造成紙闆的收縮速率急劇上升,直到水分降到15% 左右,收縮才又緩慢下來。收縮對于紙頁,最重要的意義就在于使纖維之間産生了結合力,即形成了氫鍵,使紙闆具有了各項物理強度,同時,提高了紙闆的緊度和伸長率。

3.2 熱壓的影響因素及其關系的協調

      溫度、壓力和時間是熱壓曲線控制中必不可少的三個因素,在整個熱壓曲線的控制中三者必須相互協調、适應。

      在曲線開始,靠機械壓力大量脫水期,對壓力的控制顯然更重要一些,壓力的大小是由紙闆的厚度、緊度、強度決定的,适當的壓力有助于紙闆的脫水,也是形成紙闆最佳物理性能的重要因素。

      熱壓闆的溫度是決定熱壓闆的熱壓效果和熱壓周期的重要條件,盡管在熱壓曲線的圖形上沒有直觀的顯示,但在壓力曲線的控制中它的作用與壓力和時間是同等重要的。紙闆内部溫度的傳遞速度與紙闆含水量有關,當熱壓的壓力适當時,提高熱壓闆的溫度就會縮短熱壓周期。即熱壓周期是由壓力、溫度及濕紙闆的水分決定的,當然所有因素的最佳值的選取都取決于成紙的最佳物理性能。那麼,一個合理的熱壓曲線,其壓力、溫度、時間一定是相協調相适應的,并要保證熱壓機的最高效率。

3.3 熱壓主要因素對紙闆質量的影響

      濕紙闆由于兩相鄰纖維羟基之間距離較大,不能形成氫鍵,因而強度很低。而在熱壓脫水的過程中,随着水分的蒸發,水的表面張力使纖維與纖維之間的距離減小,形成了氫鍵,提高了紙闆的強度。适當的溫度和壓力有助于纖維之間氫鍵的形成,但是,如果壓力過大,使纖維受壓變形,就會破壞纖維之間氫鍵的結合;同樣,當溫度過高,紙闆表面焦化,也會破壞纖維的交織和氫鍵的結合,使紙闆的物理強度下降。因此,熱壓階段是成紙質量形成的關鍵時期,必須掌握最佳的溫度、壓力以及時間周期,制定最佳的熱壓曲線以指導生産,産出高質量的紙闆。

4 熱壓曲線的修改

      最初制定的熱壓曲線在使用一段時間之後,發現熱壓後紙闆翹曲不平,經過理論分析及多次試驗,對熱壓曲線進行了修改,将原控制幹後水分8% 修改為1% ,為此相應改變了熱壓條件。同時,設計了紙闆加濕機,使幹後紙闆在均勻加濕之後再進行養生,解決了紙闆的翹曲問題。

       一個合理的能夠正确指導生産的熱壓曲線,不是固定不的,它是随着紙闆的生産和質量情況的變化而改變的。而它所不變的是,就是要永遠反映出最佳的生産和質量狀況,以适應生産的需要。


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