压榨辊是压榨装置的主要构件。压榨辊的种类很多,老式纸机的压榨部多使用平压辊,随着纸机车速的提高,开始使用真空压辊,接着又研制出沟纹压榨辊,20世纪70年代研究开发了盲孔压辊和可控中高辊等形式。
在吸收了真空压辊、沟纹辊和盲孔辊的长处后,随后又出现了其他若干种新型压辊。80年代至90年代又开发了高速纸机用的宽压区压榨和靴式压榨。直至目前,研究人员一直没有停止过对新型压榨辊的开发,开发新型压榨辊的目的是提高脱水效率、改善纸页的质量、降低压榨给纸业带来的不利影响。
真空压榨
真空压榨多用于中、高速纸机。真空压榨的上压辊为石辊,下压辊为真空压辊。真空压辊的构造与真空伏辊基本相同,辊壳由青铜或不锈钢铸成,辊壳的厚度由需要的刚度和强度来决定。纸机的其他工作参数如车速、真空度等不变,辊壳愈厚,脱水能力愈小。高速抄纸时,毛毯和湿纸的水分被吸出之后,经过辊上眼孔,几乎来不及达到真空室中便转过真空吸水区,然后被辊子的离心力抛入白水盘。真空室的作用仅用来抽吸壳眼孔中的空气,辊壳越厚,抽吸空气的体积越多。所以,采用高强金属制成辊壳较薄的真空压辊,有利于提高压榨脱水效率。
真空压辊辊壳上包有厚度为30~40mm的橡胶。包胶的好处是使压力分布均匀,减少毛毯的磨损,提高压榨线压力。
生产实践表明,真空压辊上孔眼的轴向和周向中心距小些,眼孔数目多些,可以显著提高真空压辊的脱水作用,从而有效地消除压花现象,延长毛毯的使用寿命。真空压辊眼孔直径应妥为选择,既保证辊子有足够大的脱水量,又要考虑到开孔会影响辊子强度和在纸上留下“影痕”。真空压辊的眼孔直径一般为4mm左右。
沟纹压榨
尽管真空压榨有许多优点,但存在设备投资大,生产费用高的问题,且寿命并不长。现在也有许多纸机已改用沟纹压榨辊代替真空压榨辊。
沟纹压辊是在20世纪50年代末开发出来的一种改进型压榨辊。
沟纹压榨结构形式也是上辊为石辊,下辊为胶辊。包胶辊胶层上用合金钢刀切出宽为0.5~0.6mm、深1.0~3.5mm、沟纹距约为3.0~3.6mm的螺旋型沟纹,沟纹的开口率是影响脱水的重要参数。开口率指的是沟纹开口面积的百分率。研究证明:沟纹的开口率不应太大,若开口率太大,脱水效果反而不好。沟宽而扣多的沟纹辊,压榨时接触面积太小,很难形成将水从毛毯压入沟纹所必需的压力。而窄沟有利于减少从沟中返回到毛毯中的水量。通常认为开口率以16%较好。沟纹的面积从一压到三压应逐步降低,以适应生产需要。
使用普通针刺毛毯,压辊的沟纹宜窄且深,否则纸中容易出现压痕。底网针刺毛毯比较硬挺,不易出现压痕,沟纹的加工宜宽且浅。生产高级纸时,大多采用矩形沟纹。
早期的沟纹压榨,多用在二、三压上,现在一压也可以使用沟纹压榨。圆网纸机压榨胶辊改为沟纹辊后,增加了线压而无压花现象,同时出压榨纸页的水分下降,提高了纸机车速,取得了较好的效果。不锈钢沟纹辊因不易变形而获得广泛使用。但需要防止产生压榨振动或纸上沟印太明显等问题。
盲孔压榨
盲孔压辊是20世纪70年代在沟纹压辊的基础上开发的另一种改进型压辊。盲孔压辊也是在铁辊芯上挂橡胶或聚氨酯。包胶面上钻有孔径为2mm、深为12~15mm的盲孔。也可钻出深浅不同、两排相间的盲孔,盲孔压辊的开孔率约为25%~30%,其眼孔容积比沟纹压辊约大5倍,因此可以容纳更多的压榨水。盲孔压辊的实心部分不像沟纹压辊那样容易损坏,因此辊子可包覆较软的胶层,约为70~90肖氏硬度。其结果一是可以减轻毛毯的磨损,二是可以提供较宽的压区,有利于提高压区线压力。15mm深度的盲孔与2.5mm沟深的沟纹压辊相比,在重新挂胶以前,可以比沟纹压辊多磨许多次。
在双毯压榨中上、下两个压榨辊都可以使用盲孔压榨,以便实现两面对称排水,这是有别于沟纹压榨的独特优势。考虑到高线压压榨的需要,两个盲孔压辊的胶层硬度一般在90肖氏硬度左右。
宽压区压榨
宽压区压榨是一种广泛采用的新型压榨技术。宽压区压榨由压脚顶着压辊形成压区,压区宽度可达250mm,因此可相应延长湿纸页在压区内的受压时间,压榨线压力可提高到约1 700kN/m。与普通压榨相比,生产挂面纸板时,宽压区压榨可节约干燥纸板的能耗约25%~30%,纸板的耐破度提高25%。宽压区压榨生产定量为340g/m2的挂面纸板,出压榨纸幅的干度最高可达47%,而普通压榨只能达到40%~42%干度。
靴式压榨
近年来,随着造纸技术的不断发展,造纸机在幅宽和速度上得到了很大的提高,已有多台幅宽超过10米、速度超过2 000 m/min的造纸机在造纸发达的国家和地区得以应用。这些宽幅高速造纸机的压榨部普遍采用大辊径、宽压区的压榨方式。这种宽压区压榨的辊经一般在1 300~1 500mm、压区宽度一般在100~300mm之间