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電絕緣紙板熱壓曲線的控制

發布時間:2018-12-01 17:48:13 已瀏覽:954次

       本公司自開始生產電絕緣紙板,是國內最早的電絕緣紙板生產企業之一,至今已有50年的生產歷史,對電絕緣紙板的生產控制及各種紙病的處理積累了豐富的經驗。

       電絕緣紙板,最初是用冷壓方法生產的,由于生產的局限性,存在著規格小、厚度公差大、翹曲不平等缺點。隨著電力工業的發展及大容量變壓器的出現,冷壓方法生產的電絕緣紙板已無法滿足電力工業的需要,從而使進口紙板量逐年增加。1979年,公司由德國引進了一臺當時具有國際先進水平的大型熱壓紙板生產線,開始了利用熱壓方法生產電絕緣紙板的生產歷史。

       在這臺生產線中,長4m 、寬2m 的大型熱壓機是生產的關鍵設備,對它的控制,決定了電絕緣紙板生產的質量。而熱壓機在整個生產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板的生產中是十分重要的。

1 熱壓曲線的制定

       所謂熱壓曲線就是指某一溫度下壓力隨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板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,又要求其能滿足壓后紙板的質量要求。

       熱壓過程是由四個階段來完成的:合板升壓、保壓、降壓緩壓、降壓啟板,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隨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確定和各時間段中壓力大小的確定以及溫度的確定。其制定的必要性在于反映最佳生產狀況以指揮日常的生產。

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 紙板為例:

   合板升壓:30s 保壓:43min

   降壓緩壓:5min 降壓啟板:1min

   最高表壓:16 MPa 最低表壓:13 MPa

   壓后水分:8% 全程時間:49.5min

3 對熱壓曲線的分析

3.1 熱壓過程紙板的變化

3.1.1 水分的變化

   進入熱壓機的濕紙板水分一般在75%~ 8O% 之間,升壓合板過程,濕紙板靠機械的壓力排掉約4O的水分;在其余三個過程中,再靠熱壓板的熱量蒸發掉其余的水分。為了便于脫水,濕紙板兩面襯上40目的銅網,這樣,濕紙板中的水分開始是以液態狀況被擠出來的,很快轉入汽化混合狀態,最后轉入完全汽化狀態。因此,在熱壓曲線的控制中,水分經過:液態排水→排水蒸發→蒸發逸散三個階段。

3.1.2 熱量的消耗

   濕紙板在熱壓過程水分經過三個變化階段的同時,熱量的消耗也經歷了三個階段的變化— — 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。濕紙板在升壓時大量排水的同時,帶走了大量的熱量,熱壓板的溫度急劇下降,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,熱壓板溫度開始上升,曲線進行到后期,即紙板水分6% ~ 8% 時,紙板的溫度接近于熱壓板的溫度,溫差很小,熱消耗處于平穩階段。

3.1.3 纖維的變化

   濕紙板在熱壓過程中,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,此時濕紙板還處于升壓階段。這時去掉的主要是纖維之間的非結合水,而且主要是以液態形式靠機械力擠掉的,隨著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% 以后,濕紙板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內部的結合水,纖維本身徑向開始收縮,造成紙板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產生了結合力,即形成了氫鍵,使紙板具有了各項物理強度,同時,提高了紙板的緊度和伸長率。

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、適應。

      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,壓力的大小是由紙板的厚度、緊度、強度決定的,適當的壓力有助于紙板的脫水,也是形成紙板最佳物理性能的重要因素。

      熱壓板的溫度是決定熱壓板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。紙板內部溫度的傳遞速度與紙板含水量有關,當熱壓的壓力適當時,提高熱壓板的溫度就會縮短熱壓周期。即熱壓周期是由壓力、溫度及濕紙板的水分決定的,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。那么,一個合理的熱壓曲線,其壓力、溫度、時間一定是相協調相適應的,并要保證熱壓機的最高效率。

3.3 熱壓主要因素對紙板質量的影響

      濕紙板由于兩相鄰纖維羥基之間距離較大,不能形成氫鍵,因而強度很低。而在熱壓脫水的過程中,隨著水分的蒸發,水的表面張力使纖維與纖維之間的距離減小,形成了氫鍵,提高了紙板的強度。適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,紙板表面焦化,也會破壞纖維的交織和氫鍵的結合,使紙板的物理強度下降。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產,產出高質量的紙板。

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后,發現熱壓后紙板翹曲不平,經過理論分析及多次試驗,對熱壓曲線進行了修改,將原控制干后水分8% 修改為1% ,為此相應改變了熱壓條件。同時,設計了紙板加濕機,使干后紙板在均勻加濕之后再進行養生,解決了紙板的翹曲問題。

       一個合理的能夠正確指導生產的熱壓曲線,不是固定不的,它是隨著紙板的生產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產和質量狀況,以適應生產的需要。


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