造紙機紙幅成形的機理

造紙機紙幅成形的機理：

造紙機紙幅的成形過程即是纖維懸浮液在成形網面上脫水和沉積的過程，其主要是一個流體力學的過程；化學力和膠體化學作用力也有一定的影響，尤其是對紙料中微細物質的影響是比較顯著的。其流體動力過程主要包括三個過程：泄水、定向剪切和湍動。

泄水過程：

泄水即是水通過成形網的流動，水流的方向基本是但不完全是垂直于網平面，其特征是流速隨時間而變化。泄水所起的主要作用是纖維懸浮體脫水而使紙漿中的纖維沉積到成形網上成為積層。

泄水按兩種機理來進行：過濾和濃縮。當懸浮體中的纖維是易動的或可以互相無干涉地自由運動時，就發生過濾。在過濾的機理下泄水時，沉積的纖維積層與接近積層的稀薄的懸浮體之間有著清楚的邊界，積層上未泄水的懸浮體濃度基本上是常值。

1、過濾機理的泄水對紙的成形有兩種作用：勻布作用和逐層沉積作用。

因為泄水流動總是在阻力最小的途徑上有最大的流量，從而把較多的易動的纖維帶到這阻力最小、也就是纖維積層較薄的地方去，這就使積層有均勻增長的趨勢，這就是勻布作用。

由于過濾機理的泄水把主要是呈單體狀態的纖維一層層地沉積在成形網上，故積層的結構中纖維的交織、穿插相對地較少，層次性比較明顯。這就是逐層沉積作用。

2、當懸浮體中的纖維成為互相交纏連綿的網絡狀態、纖維不易動時，就發生濃縮。此時積層與懸浮體之間沒有清楚的界限，懸浮體的濃度在越靠近積層之處越大。懸浮體中的纖維網絡與積層一樣，隨著濃縮的過程而被逐漸地壓緊。懸浮體泄水的主要機理是過濾。但過濾與濃縮這兩種泄水機理實際上也是同時存在的，只是按濃縮機理進行的泄水帶局部性和暫時性。

在泄水中纖維受到成形網的機械阻攔而積留在網上，由此產生了積層，并使積層隨著泄水的進程增長并受到壓緊。在積層中的纖維之間和纖維與成形網之間的摩擦在泄水過程中逐漸增大，從而使積層的纖維結構穩定下來，能夠抵抗積層上方未泄水的懸浮體中的流動擾動和來自成形網下方的水的反沖。積層的增長和壓緊使纖維和細微物質的積留增加。

定向剪切過程：

定向剪切是在尚未泄水的纖維懸浮體中的剪切流，它的特征是有清楚可見的流動方向和平均流速的梯度。定向剪切具有分散作用、定向作用和濃集作用。

1、定向剪切的分散作用即是由于其流速梯度的存在，使懸浮體中的纖維網絡受到剪切力的作用而發生變形，以致最后被分散。

2、定向剪切的定向作用即是由于定向剪切表現出明顯的流動方向性，使積層中沉積的纖維多沿著該優勢的剪切方向排列。

3、在泄水范圍內包含有非勻布的強剪切流型時，纖維表現出相應于剪切場模式的濃集趨勢，這就是定向剪切的濃集作用。這種作用是成形中不希望有的，所以要用高強度小尺度的湍動來抑制它。

湍動過程：

在成形中，湍動從理論上說就是在未泄水的自由懸浮體中的流速的無定向波動。但實際上自由懸浮體中湍動的流型并不是真正無定向的，但它還不足以產生顯著的定向剪切，它對紙的結構的影響與真正的流速無定向波動所起的效應很近似。這是一種擬湍動的流型。它也是流動方向性很高的流動緩和時的自然結果。

湍動在成形過程中的主要作用是分散纖維網絡，在有限的程度上使纖維在懸浮體中易動從而降低其絮聚程度，以及作為使定向剪切衰減的手段。

定向剪切和湍動都是剪切的過程，其區別僅在于：在給定的尺度(與單體纖維的長度尺寸相比足夠大的尺度)范圍內方向性的程度不同。在任何成形器中，上述三種流體動力過程都是同時發生和存在的，而且它們在時間上和空間上都不是均勻分布的，彼此也都不是完全獨立的。