造紙工業(yè)是資本密集型行業(yè)。造紙機(jī)是其中投資最大的設(shè)備，其電力和蒸汽消耗（包括打漿和調(diào)料）超過制漿工段，也是最大的，而且還決定生產(chǎn)效率和最終產(chǎn)品的質(zhì)量，因此，人們不斷進(jìn)行造紙機(jī)技術(shù)的研究開發(fā)。　　

　　1、造紙機(jī)的車速和幅寬　　

　　從歷史上來看，造紙機(jī)車速每年增加2.5%。如果照此發(fā)展，到2000年，薄頁紙機(jī)車速將達(dá)到2450m/min，新聞紙機(jī)車速將達(dá)到1800m/min，高級紙機(jī)車速將達(dá)到1525m/min。對于掛面紙板機(jī)，現(xiàn)在抄造定量42磅（204.8g/m2）的最高車速為760m/min，如果抄更低量的，車速可達(dá)1000m/min，甚至是1100m/min。　　

　　雖然預(yù)測紙機(jī)的車速會進(jìn)一步提高，但從經(jīng)濟(jì)角度看，其抄寬已達(dá)到了界限。這是由于輥的撓度與輥的長度4次方成正比，隨著抄寬的增大，為了降低撓度，紙幅輥、案輥、毛布輥的直徑必須大大增加，使設(shè)備投資過大?！　?/p>

　　據(jù)Beloit公司的Skaugen先生預(yù)測，下世紀(jì)新聞紙機(jī)網(wǎng)寬為10.8m，紙幅寬為9.78m。另外，高級紙、中檔低定量涂布紙及板紙機(jī)的幅寬都約為10m。同樣，有報告指出，印刷用紙紙機(jī)在車速一定的情況下，當(dāng)幅寬在其極限10m以內(nèi)時，設(shè)備投資額與年生產(chǎn)能力（t）的比值隨幅寬增加而降低?！　?/p>

　　2、流漿箱　　

　　流漿箱最初為敞開式的，隨后出現(xiàn)了封閉加壓整流輥式流漿箱，此后，又發(fā)展成能在流漿箱內(nèi)產(chǎn)生無數(shù)微小的湍流、防止纖維絮聚的液壓（hydraulic）型（或湍流型）流漿箱。近年來，為了適應(yīng)廢紙利用，又開發(fā)出了多層流漿箱，也就是在流漿箱內(nèi)按纖維種類分層，噴出上網(wǎng)，制造出具有多層的紙。例如，用二次纖維作芯層，一次纖維作面層，使紙的折度和平滑度達(dá)到最佳，減少了紙粉的產(chǎn)生，改善了紙的外觀，使雜質(zhì)對紙幅運(yùn)行性的影響降到最低?！　?/p>

　　多層流漿箱也可以使全部使用一次纖維的紙的質(zhì)量達(dá)到最佳，如用于薄頁紙的生產(chǎn)，可以制造出具有優(yōu)良柔軟度的紙。多層流漿箱也可以用于板紙，包括在使用部分廢紙的掛面紙板機(jī)中采用。人們均希望將其用于印刷紙。　　

　　紙的發(fā)布（定量、水分的橫幅分布）的控制可以說是最重要的控制。多年來，一直是通過調(diào)整流漿箱的堰唇開度來實(shí)現(xiàn)的。但這不僅僅是改變流量，還存在著改變纖維方向性的問題?！　?/p>

　　最近，開發(fā)出了調(diào)整橫幅方向漿料濃度來控制分布的濃度調(diào)整型流漿箱，正逐步趨于實(shí)用化。常見的是指導(dǎo)總管來的漿料（濃度較高）送到集管后，集管分出的許多細(xì)管送入流漿箱，另外還有一個細(xì)的集管，用于稀的漿料和白水輸送，它上面的許多細(xì)管分別與濃漿料集管上的細(xì)管相連，即通過添加低濃度的漿料和白水來調(diào)節(jié)濃漿料的濃度。與以前的調(diào)整方式相比，減小了橫幅方向的定量變動，控制的范圍也增大的，適應(yīng)工藝條件變動后時間縮短。但是，這種方式的設(shè)備復(fù)雜，投資也大，僅限于質(zhì)量要求非常嚴(yán)格的紙種。　　

　　3、網(wǎng)部--夾網(wǎng)型將占統(tǒng)治地位　　

　　現(xiàn)在世界上有幾千臺單長網(wǎng)造紙機(jī)，許多專家預(yù)測，在幾十年內(nèi)，它們將迅速成為歷史產(chǎn)物。目前使用的混合型（hydridfomer也稱為預(yù)網(wǎng)造紙機(jī)），也會很快繼單長網(wǎng)造紙機(jī)之后落后于時代，夾網(wǎng)紙機(jī)將在21世紀(jì)占主導(dǎo)地位?！　?/p>

　　普通單長網(wǎng)和混合型造紙機(jī)具有自由漿料表面，因此，存在不穩(wěn)定的問題，車速越高就越明顯，當(dāng)車速達(dá)到1200-1300m/min時，定量波動已相當(dāng)大，影響產(chǎn)品的質(zhì)量。夾網(wǎng)紙機(jī)沒有自由漿料面，所以，不存在車速界限問題。此外，它的脫水能力大，設(shè)備緊湊，網(wǎng)部長度幾乎減小了一半，有占地少的優(yōu)點(diǎn)，網(wǎng)部的動力消耗約減少10%?，F(xiàn)在夾網(wǎng)紙機(jī)已成為新聞紙和薄頁紙的標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備，預(yù)計將來也會普遍用于其它紙種。由于使用夾網(wǎng)紙機(jī)，使新聞紙、低定量涂布紙，超壓紙的紙機(jī)車速有可能提高到1500m/min以上，網(wǎng)部對進(jìn)一步提高車速不存在任何影響。夾網(wǎng)紙機(jī)被開發(fā)后的長時間內(nèi)，僅限于抄造新聞紙和薄頁，用于抄造高級印刷紙和箱板紙原紙只是在最近才成為可能，但發(fā)展十分迅速，這似乎說明上述的預(yù)測是正確的，但也有人認(rèn)為，單長網(wǎng)紙機(jī)和混合型長網(wǎng)紙機(jī)在某些特定紙種上，還是有存在的必要。例如用于抄造紙板的雙層抄紙機(jī)和在單長網(wǎng)紙機(jī)基礎(chǔ)上進(jìn)行。包括夾崗型在內(nèi)各種組合的造紙機(jī)。　　

　　4、壓榨部-靴形壓榨　　

　　4.1靴形壓榨的發(fā)展　　

　　人們對壓榨部抱有很大希望的是靴形壓榨技術(shù)。1980年，美國的一家公司最先采用了靴形壓榨技術(shù)，最初是敝開式的，此后很大時間內(nèi)，僅在箱板原紙上得到了廣泛應(yīng)用。八十年代末開始，在松厚度高的紙容器用板紙中也開始采用。94年，在新聞紙中也得到了就用，隨后是用于高級印刷紙。敝開式的容易出現(xiàn)漏油和臟污的現(xiàn)象。此后開發(fā)了封閉式的，現(xiàn)在正在向封閉式的轉(zhuǎn)變?！　?/p>

　　4.2靴形壓榨的優(yōu)點(diǎn)　　

　　靴化壓榨的優(yōu)點(diǎn)，第一是脫水能力大。以前的輥式壓榨中，壓區(qū)窄（20-50mm），作用于紙的峰形壓力過高，容易出現(xiàn)紙幅壓潰，所以必須控制低的加壓負(fù)荷?！　?/p>

　　靴形壓榨的壓區(qū)寬度較寬（210-310mm）可以避免高的峰壓，同時，可以加大負(fù)荷，強(qiáng)化脫水。因此，紙的壓榨出口水分比輥工壓榨約降低5%，可以了省20%的干燥蒸汽?！　?/p>

　　靴形壓榨的第二個優(yōu)點(diǎn)是增加紙的強(qiáng)度。紙的水分每減少1%，濕紙幅的抗張強(qiáng)度提高7%，所以，靴形壓榨可以改善紙機(jī)的運(yùn)行性，提高紙機(jī)的效率。另外，對箱板紙原紙，在不損傷紙幅的情況下，可以提高紙的密度，使環(huán)壓強(qiáng)度、耐破度等諸多強(qiáng)度特性得到改善提高?！　?/p>

　　靴形壓榨還可以制造比輥式壓榨松厚度高的紙。如果采用靴形壓榨，可以在降低定量要求使用廉價的纖維原料情況下制造出與輥式壓榨挺度相同的紙，還可以提高車速和節(jié)省蒸汽等?！　?/p>

　　靴形壓榨與輥式壓榨相比，電耗小，有報告指出，在實(shí)際生產(chǎn)中，壓榨部的電耗減少13%，設(shè)備緊湊，還有可能減少占地，這也是它的一個優(yōu)點(diǎn)?！　?/p>

　　5、干燥部　　

　　5.1單層烘缸　　

　　隨著車速提高愿望的增強(qiáng)，干燥部的開放引紙部分越來越不適應(yīng)，為了解決這個問題，進(jìn)行了各種各樣的研究。一種方法是使用單層毛毯，首先是在紙的水分高，強(qiáng)度差的干燥部前一段采用了這項(xiàng)技術(shù)，然而，這樣一來，兩層烘缸中的一半就失去了作用，隨著高速化的發(fā)展，出現(xiàn)了干燥部越來越長的問題。進(jìn)入九十年代，特別是對于高速紙機(jī)，開始采用單缸，在兩個烘缺之間設(shè)有真空轉(zhuǎn)向里輥，這輥要盡可能做成大徑的，以增大紙的烘缸上的包角，提高干燥效率。紙運(yùn)行的全過程都貼著毛毯，減少了斷頭?！　?/p>

　　這種干燥方式的更大優(yōu)點(diǎn)是提高了紙的質(zhì)量。如果干燥部有開放引紙部分，紙幅會在橫幅方向收縮，越靠近兩邊，收縮越大。因此，為了抄造橫幅方向發(fā)布一致的紙，必須減少流漿箱兩端流出的漿量，這會導(dǎo)致斷頭增加，纖維的方向性變差。如果把紙箱一直牢牢貼附于毛毯，就不會出現(xiàn)上述現(xiàn)象，減少褶子提高尺寸穩(wěn)定性。　　

　　5.2縮短干燥部長度的挑戰(zhàn)--熱風(fēng)罩的研究　　

　　為了縮短干燥部進(jìn)行了各種研究，最有可能實(shí)用的是高速薄頁紙機(jī)使用的具有高速吹人高濕空氣的干燥方式，即所謂的揚(yáng)克罩?！　?/p>

　　這是溫度達(dá)300℃的高溫空氣以60-100m/sec的高速吹向紙面,熱風(fēng)經(jīng)過紙，過入大徑的真空吸輥，其干燥能力是通常烘缸（單位面積蒸發(fā)量20-40kg/m2/h）?！　?/p>

　　根據(jù)試驗(yàn)型設(shè)備的結(jié)果，只要不將紙過長時間置于高溫中，高溫對紙質(zhì)量沒有影響?！　?/p>

　　另外，從下面兩點(diǎn)可以看出，能量利用效率等同于或高于普通的烘缸干燥?！　　?/p>

　　(1)熱風(fēng)罩是密閉循環(huán)系統(tǒng)，所需空氣量比烘缸干燥少得多，因?yàn)橐愿鼭窀叩臏囟扰欧?，有利于熱回收。　?/p>

　　(2)因?yàn)椴恍韬芏嗟暮娓捉M電機(jī)和換氣，所以動力設(shè)備的功率消耗幾乎不變。       

　　由于采用這種熱風(fēng)罩干燥，以2000m/min的速度抄造45g/m2的新聞紙的紙機(jī)，其長度從79m縮短為50m，約縮短40%。現(xiàn)在紙機(jī)如改造成這種方式，可以提高干燥能力。前半部分是單層烘缸，后半部分是雙層烘缸的現(xiàn)有造紙機(jī)，如果僅將后半部改造成這種方式，干燥能力提高25%，如果僅改造前半部分，干燥能力也提高25%。      

　　以新聞紙機(jī)為例，66年最高車速914m/min，造紙機(jī)全長110m，此后30年，最高車速增加了一倍。由于干燥部效率的提高，造紙機(jī)的全長幾乎沒有變化。預(yù)計到2000年，新聞紙機(jī)的車速將達(dá)2010m/min，那時的造紙機(jī)全長由于引人熱風(fēng)罩，預(yù)計只剩下現(xiàn)在的一半54m。   　

　　干燥部變化不會太大，在將來的高速紙機(jī)上，干燥部最重要的是其運(yùn)行性能。傳統(tǒng)的紙機(jī)壓榨部到干燥部的傳遞通常是開式引紙，烘缸與烘缸之間紙頁往往也是開式引紙，而且紙頁在烘缸之間是懸空的，只有在與烘缸接觸部分才由缸毯支撐。這樣在紙機(jī)快速運(yùn)行時很容易發(fā)生斷頭。新式紙機(jī)在干燥部分用一整張缸毯來傳送紙頁，紙頁在整個干燥部都有缸毯來支撐住，不再需要靠紙的幅的張力來維持紙頁的穩(wěn)定性，這就提高了紙機(jī)的運(yùn)行性能，使紙機(jī)發(fā)生斷頭的機(jī)會大大減少，而且紙張的質(zhì)量也會有所提高，目前國外已有幾臺紙機(jī)，采用這一技術(shù)。      

　　隨著車速的不斷提高，干燥用的烘缸數(shù)量勢必增加，這就增加了投資及操作費(fèi)用，并使紙機(jī)變得更加龐大，為了解決這一問題Beloit公司又開發(fā)了一種新的技術(shù)，即采用吹過熱空氣的方法來干燥紙頁。在機(jī)罩里面熱空氣以很高的速度迎著紙頁運(yùn)行方向吹，機(jī)罩則位于一個大直徑的真空輥上，紙頁經(jīng)這一段干燥后再進(jìn)入烘缸干燥。預(yù)計利用熱空氣和烘缸干燥相結(jié)合的干燥技術(shù)將成為新一代造紙機(jī)干燥技術(shù)的主流?！　?/p>

　　6、壓光　　

　　軟輥壓光機(jī)的開發(fā)和應(yīng)用是80年代造紙技術(shù)的一大發(fā)展，西德Kuster公司率先開發(fā)成功，從而實(shí)現(xiàn)了造紙業(yè)采用機(jī)內(nèi)軟壓光達(dá)到高速飾作用的愿望。　　

　　軟輥壓光可以使紙頁在達(dá)到很高的平滑度、光澤度、亮度等性能的同時保留高的松厚度、挺度、不透明度和強(qiáng)度。世界上目前已有好幾百臺軟輥壓光機(jī)投入運(yùn)行，并大多用在機(jī)內(nèi)進(jìn)行壓光整飾且使用效果很好，它被廣泛用于新聞紙、印刷紙、字典紙、牛皮紙、濾紙、無碳復(fù)寫紙、高級文件紙等紙種的壓光。目前有好幾家造紙機(jī)械公司都在生產(chǎn)軟輥壓光機(jī)，如：Kleinewefers、Valmt、NB、Allibe、H&Escher、Wyss等?！　?/p>

　　7、復(fù)卷　　

　　復(fù)卷機(jī)或機(jī)外涂布機(jī)的速度對于造紙機(jī)的生產(chǎn)效率來說也是非常重要的部分，在復(fù)卷機(jī)中主要解決的問題是如何減少斷頭、減少邊上的缺陷和表面刮傷并提高復(fù)卷速度，不要讓它制約機(jī)車速的提高?！　?/p>

　　總的來說，21世紀(jì)新一代的造紙機(jī)應(yīng)該是高速、大型化的并且運(yùn)行性能良好、成紙質(zhì)量高的紙機(jī)。紙頁將是分層成型，并具有良好的外觀和性能，壓榨部出口干度可以達(dá)到55%或更高此。干燥部將會在長度上縮短，紙頁在干燥部全部有缸毯支撐將是提高紙機(jī)運(yùn)行性和紙的質(zhì)量。高溫、軟輥壓光技術(shù)將改善紙的適印性、提高光澤度和減少掉毛。