课程性质与特点
本课程为制浆造纸专业的主干专业课程。这是一门理论与实践结合十分紧密的课程,内容涵盖了造纸过程的基本理论
和造纸工程的主要工艺过程。课程内容设置的特点是按照造纸生产过程来安排的,包括绪论、打浆、添料、纸的抄造、
纸板的生产、纸张的结构与性质、加工纸和非植物纤维纸。在内容上既反映了当代造纸学科的先进水平,又兼顾了我国
制浆造纸工业的实际情况,做到学以致用。本课程的另一个特点是综合性较强,应注意与其他相关课程的联系。
学习内容提要
概 论
一. 纸的历史
二. 造纸工业在国民经济中的地位
三.国内外造纸工业的现状和发展
(一)世界纸及纸板的总产量、增长率、主要品种结构及地区分布
(二)世界纸浆的总产量、增长率及主要品种结构
(三)纸及纸板消费
(四)当前世界造纸工业的一些特点
1. 产量虽有增长,但由于纸价下降,总体经济效益却没有相应的增长,部分企业经济效益有所下降。
2. 纸及纸板消耗的原浆量不断下降
3. 纸及纸板产量的增长,既有新增生产能力,也依靠设备运转率的提高;纸浆增长则主要依靠运转率的提高。
4. 企业间的合并、收购事件不断增加,企业规模日益扩大。
(五)中国造纸工业现状及发展
1、基本情况
纸和纸板年产量居世界第二位。
纸和纸板消费总量居世界第二位。
中国人均消费:30 KG。
世界人均消费:56KG。
2、我国造纸工业面临的挑战
3、近年来的成绩
4.存在的主要问题
木浆比重小、企业规模小、中高档纸生产能力小;环境污染大。
5. 中国造纸工业的发展前景十分乐观,原因是:
� 国民经济持续稳定发展,造纸工业相应发展。
� 各项改革的继续和深化,以及组织结构、产业结构、产品结构的调整,市场经济日趋成熟。造纸企业的产品、品种、
档次必将会逐步适应市场需求,实际上这个过程正在发生,也正在逐步显效。
� 世界造纸工业的科技进步和结构调整,形成了造纸工业国际化的世界格局,今后国际竞争全球化的趋势会更加明显。
中国市场潜力巨大,吸引国际资本和技术向中国转移,提供了发展机遇,同时激烈的竞争,又给中国的造纸工业带来了
严峻的挑战和压力。
6. 中国造纸工业的发展目标
(1) 从实际出发,2010 年产量规划为 4000-4500 万吨,平均年增长 3-4%,品种、档次有明显提高。
(2) 据预测:2010 年达 5000-6000 万吨,年增长率 %,人均消费量 36-43 公斤/年.人。
7. 为实现上述目标,要开展以下工作:
(1) 加快国有造纸企业的机制转换与制度创新,在本世纪末初步建立起现代企业制度。
A. 向企业集团方向发展。
B. 形成规模效益型制造业。
C. 调整、改组、改造现有小型制浆造纸企业,上规模、减污染。
D. 关停并转一些产品质量差、市场滞销、污染严重的小企业。
(2) 建设一批具有世界先进水平的现代化造纸企业。
A. 鼓励外商在境内外合资、合作建设大型纸厂。
B. 充分利用国外木材、木浆资源,继续保持木片、木浆、废纸及纸和纸板的适当进口。
C. 中外合资、合作项目应建立在新技术和高效率管理基础上,以利于提高企业的生产技术、管理水平和参与国际市场
的竞争能力。
(3) 通过技术进步,促进新产品开发与老产品更新换代工作。
A. 纸及纸板产品应向薄型化、上质量、上档次、多品种方向发展。
B. 大力发展彩色胶印新闻纸、彩色胶印书刊纸、低定量涂布纸、信息用纸、生活用纸、涂料白纸板、强韧纸板等。
(4) 逐步增加木材纤维比重,合理配比非木材纤维和积极扩大废纸回收利用。
(5) 基本建设项目需采用国内外先进可行的制浆造纸及环保新工艺、新设备,充分体现科技进步,实施清洁生产,采
用节能降耗新技术装备,发展高得率制浆生产线,高起点、高效率。
8. 我国林业的发展已具备大力发展木浆造纸的资源条件:
A. 近 20 年来,人工林发展快,1993 年面积已超过 3400 万公顷( 亿亩)。
B. 可供加工利用的中小径材和加工剩余物等木纤维资源十分丰富。
C. 发展木浆造纸主要利用人工林、培育速生丰产林以及天然林抚育下来的次小芯材和加工剩余物,与天然林资源的保
护并不矛盾,相反,会促进天然林及生态环境的保护及改善。
四.纸和纸板的分类及用途
纸的定义:从悬浮液中将植物纤维、矿物纤维、动物纤维、化学纤维或这些纤维的混合物沉积到适当的成形设备上经干
燥制成的一页均匀的薄片。
纸板定义:一层或多层厚的较高定量的纸页,利用纤维之间的结合力或多层之间的粘合剂,把单层纸页互相坚固地粘合
成多层纸页。
设备的发展,纸种的增加。
(一)纸和纸板的分类
手工纸
机制纸(1)干法�植物纤维
�矿物纤维
�动物纤维
�合成纤维
(2)湿法
合成纸 特种纸(消毒纸)
按用途可分为:
纸:文化用纸,工农业技术用纸,包装用纸,生活用纸
纸板:包装用纸板,工业技术用纸板,建筑用纸板,印刷与装饰用纸板
(二)规格和尺寸:印刷纸 ,制图,描图,地图,晒图纸
五、纸和纸板的质量
(一)纸和纸板的质量标准
1.外观
2.物理性能、吸收、光学、表面、适印
物理性能:
�定量:纸或纸板每平方米的质量(g/m )
G=g/F
�厚度:纸或纸板在两测量板之间在一定压力下直接测量的厚度(mm)
�抗张力:纸或纸板所承受的最大张力(KN/m)
裂断长:一定宽度的试样依靠纸的自重裂断时的长度()
抗张指数:抗张强度除以定量(
�紧度:指 1 立方厘米的纸或纸板的质量.g/cm3
D=G/d×1000
�耐折度:纸或纸板在受一定的张力作用下所能经受往复 180 ゜的折叠的次数,以往复折叠的次数表示。
�耐破度:纸和纸板在单位面积上所能承受的均匀地增加的最大压力,其结果以 Kpa 。kg/cm2
耐破指数:绝对耐破度除以定量:KPm2/g。
�撕裂度:撕破预先切口的纸和纸板至一定长度所需要的力。N,mN
�伸长率:纸条受张力至断裂时所增加的长度对原试样长度的百分率。%
�透气度:单位时间和单位压差下,单位面积试样通过的空气量。Μm/(),(ml/min)一定体积的空气通过试样所需要
的时间。
3.吸收性能
4.光学性能
5.表面性能
6.特殊质量要求
化学性能,水容性,水不容性,电气性能,燃烧性能等。
(二)纸和纸板的适印性能
六、纸张与纸板的抄制
(一)纸浆种类和配浆比率的选定
经济合理,技术可行。(纸浆的选择原则)
各种浆种配合使用的目的:
1.改进纸张的质量。
2.节约长纤维原料。
3.降低纸张成本。
4.改善抄造性能。
5.增加初始湿强度。
(三)纸和纸板的抄造过程
第一章 打 浆
第一节 概述
一. 打浆的定义
简义:在特定设备中,浆料中的纤维受到剪切力的作用,即称为打浆。
另义:在特定设备中,利用物理方法(如机械剪切、摩擦、水力冲击等作用)处理悬浮于水中的纸浆纤维,(即对纤维
进行疏解、切断、压溃、细纤维化及纵向分裂等作用),使其具有适应造纸机生产上要求的特性,从而获得预期的纸张
质量,这一过程称为打浆。Beating
精浆:在上网之前对纤维打浆度进行调整。Refining
2.为什么纸浆经过打浆才能造纸
由于从制浆工段送来的纸浆纤维挺硬而有弹性,这样纤维在网上难以取得均匀分布,成纸强度低。另外,未经打浆的
纸浆尚含有未离解的纤维束,这些纤维束光滑挺硬,有的太长,有的太粗,缺乏必要的切断和分丝,如用其抄纸,则所
得产品显得疏松、多孔、表面粗糙,不能满足一般的要求。
二.打浆的任务
1. 利用物理方法,对纸浆纤维进行机械或流体处理,改善纸张的性质,特别是机械强度和物理性质,以便适应纸张产
品质量的要求。
2. 适应纸机抄造的要求,控制纸料在罔 上的成型和滤水性能(匀度、强度)。
三、打浆的简要术语
打浆度:又称叩解度。反映浆料脱水的难易程度,综合表示纤维被切断、分裂、润胀和水化等打浆作用的效果。但是,
单凭此一指标不能完全代表纸料的性质。
游离度:Canadian Standard Freeness
保水值:在标准状态下,用高速离心机甩出纸料中的游离水和毛细管水,使纤维中只含结合水,由此计算出的 WRV 指
标可间接说明纤维的润胀程度、细纤维化程度以及纤维之间结合力的大小。
方法:取相当于 ()的浆料,在 3000G 重力加速度的条件下以 6000rpm 的高速离心处理 15min。
保水值(%)=(离心处理后湿浆重—干浆重)/干浆重×100
在打浆程度不是很高的情况下,WRV 与浆张的物理性质和机械强度有近于线性的关系。不一定是真正的结合水,但具
有可比性。
湿重:框架法测定。间接表示纤维长度,某一工厂针对某一浆料,可以说明问题。
第二节 打浆理论
打浆中无化学变化。
一. 纤维细胞壁结构的回顾
胞间层 M、初生壁 P、次生壁 S1 S2 S3
1. 木材纤维
2. 草类纤维
植物纤维细胞壁可分为胞间层、初生壁和次生壁。植物纤维细胞壁的各层,并不是单一的结构,而是由很多的微细层
次所组成,各层是由细纤维以不同的排列所构成,细纤维是由微纤维所组成,微纤维又由次微纤维所组成,次微纤维可
进一步水解为原细纤维,原细纤维又由纤维素微晶体所组成,纤维素微晶体又由葡萄糖基经氧桥联结所构成。
二、打浆对纤维的作用
1. 细胞壁的位移和变形
由于纤维在打浆过程中受到机械作用力,使次生壁中层一定位置上的微纤维产生弯曲变形,微纤维之间空隙有所增加,
这就为纤维吸收更多的水创造了条件。开始,这个变形是很小的,以后逐步变大。虽然由于此时初生壁和次生壁外层还
没有去除,对次生壁中层的位移和进一步润胀受到限制,但吸水变形可使纤维变的柔软,对去除初生壁和次生壁外层具
有重要作用。
2. 初生壁和次生壁外层的破除
为了利于纤维的润胀和细纤维化,在打浆过程中需要借助于机械作用把初生壁和次生壁外层破坏脱除。
对于不同的纸浆,初生壁和次生壁外层破除的难易程度不同。亚硫酸盐浆比硫酸盐浆的初生壁和次生壁外层容易破除。
3. 切断
在打浆过程中,切断主要发生在纤维的横向切断,横向切断有时是必要的,有时是不希望的。对于长纤维浆而言,适
当切断对于提高纸张的组织均匀性和平滑度有利。但过分的切断,纸的强度会降低。纤维的切断与纤维的润胀程度有关。
4. 润胀
润胀是指高分子化合物在吸收液体的过程中,伴随体积膨胀的一种物理现象。
植物纤维之所以具有润胀能力是由于纤维带有羟基,在极性液中与极性液形成氢键或吸收极性液。
润胀的程度与纸浆的组成有关。半纤维素含量高的亚硫酸盐浆较容易润胀。漂后浆的润胀能力有所改善。
润胀程度的测定:保水值。
5. 细纤维化
细纤维化是在 P 层和 S1 层破除后开始的。
外部细纤维化:在打浆过程中,由于受机械作用使纤维获得纵向分裂、两端帚化、表面分丝起毛等,并分离出细纤维、
微细纤维等。结果导致增加了纤维的外比表面积,游离出更多的极性羟基,又促进了纤维的润胀和纤维之间的氢键结合。
内部细纤维化:指在打浆过程中,纤维细胞壁的变化,实际上是指破坏纤维细胞壁同心层间的连接的过程。结果导致
纤维变得柔软、可塑,使纤维之间能得到更好的接触。
内外细纤维化均有利于纤维的结合和纸张强度、紧度和匀度的提高。
内外部细纤维化各自的重要性:
外部细纤维化可提高交织能力,并能增加纤维的外表面积,有利于提高纸张强度。
内部细纤维化使纤维变得柔软可塑,可增加纤维之间的结合面,从而可以提高纸张的强度。
纤维的细纤维化和纤维的润胀是互相促进的。吸水润胀为纤维的吸纤维化创造条件;反之,纤维的细纤维化又能促进
纤维更进一步的吸水润胀。
6. 变形
弹性变形:纤维受到外力作用时,细胞壁同心层变形,当应力消失后,纤维将恢复其原始状态。
塑性变形:由于外力作用,细胞壁同心层间的侧链断裂,水分子进入,产生滑动、位移,细胞壁变形达到某一平衡状
态。当外力消失后,恢复不到原始状态。这样造成了同心层间氢键更多的破裂,从而进一步引起纤维的润胀。
纤维经过打浆处理后,希望得到更多的塑性变形。
三.纤维结合力
(一) 纤维结合理论
1. 化学学说
认为打浆后发生了化学变化,生成一种胶状化合物,这种具有粘胶性质的水化物质包在纤维表面,干燥时将纤维结合
在一起,因而导致纸张强度的增加。
研究表明:打浆过程中纤维吸收水份,是物理性的结合而不是化学性的结合。(无化学变化)
2.氢键结合
氢键学说认为:打浆使纤维吸水润胀,变得柔软可塑,细纤维化增加了纤维的外表面积,游离出了大量羟基,湿纸形
成后,在纤维与纤维之间形成水桥。干燥时,在水分被蒸发的同时,借助于水的表面张力将纤维互相拉拨,紧密接触
( 内),这样相邻纤维间的羟基通过氢键互相作用,使纸张具有强度。
干、湿纸的差别。
(二)影响纤维结合力的因素
1.原料的影响
化学木浆>棉浆>草浆>机械木浆
棉浆的结合力虽不是最大,但由于其本身强度高,纤维长,故成纸强度较高,纸页的撕裂度特别好。
2.半纤维素的影响
半纤维素的含量高对纤维结合有利。这是因为半纤维素有很多支链排列不整齐,没有结晶区,其亲水性强。
但不易太高,半纤维素含量高,纸的透明度也高。
3.纤维素的影响
纤维素含量高聚合度大的纤维,成纸强度也高。
4.木素的影响
木素含量低,成纸强度高,木素含量高,成纸强度差。
5.纤维长度的影响
纤维长度在一定范围内,对纤维间的结合显得更为重要。
6.添加剂的影响
亲水性的物质对纤维间的结合有利;疏水性物质对纤维间的结合不利。
四.打浆与纸张性质的关系
(一)纤维结合力与打浆的关系
纤维间的结合力最初是随着打浆度的增加而增大的,但达到一定数值后趋于平缓。
(二)裂断长
由于影响裂断长的主要因素是纤维间的结合力和纤维长度。所以裂断长是随着打浆度增加而快速增大的,但而后趋于平
缓,最后发生转折而下降。
(三)耐破度
其变化曲线与裂断长相似。
(四)耐破度
影响耐破度的因素是纤维的平均长度,纤维的结合力,纤维在纸页中的排列,纤维本身的强度和弹性等。
由于纤维的平均长度对耐破度的影响很大,所以耐折度曲线的转折点比裂断长出现要早。
(五)撕裂度
撕裂度主要受纤维平均长度、纤维间的结合力、纤维排列方向、纤维强度和纤维交织情况的影响。
撕裂度最初随打浆度的增加而增加,但随后发生转折,并早于其他强度指标。这主要是因为纤维平均长度的降低和纤维
间结合力增加所致。
(六)紧度
紧度随打浆度的增加而增加。
(七)不透明度
随打浆度增加不透明度降低。
(八)伸长率和伸缩性
打浆度越高,成纸的伸长率和伸缩性越大。另外,与纸机操作有密切关系。
(九)吸收性和透气度
吸收性和透气度是随着打浆度的增加而降低的。
(十)脆性
在打浆初期,脆性随打浆度的增加而有所下降,但随打浆度进一步提高,纸张的脆性又有所上升。
第三节 打浆工艺(technique of beating )
一. 打浆方式(way of beating)
(一)游离打浆和粘状打浆
根据纤维在打浆中受到不同的切断、润胀及细纤维化的作用,将打浆方式分为四种类型:1.长纤维游离状打浆 2.短纤维
游离打浆 3.长纤维粘状打浆 4.短纤维粘状打浆。
游离打浆:以横向切断纤维为主,或疏解和离解纤维束的打浆。
游离打浆,打出来的浆在网上滤水快,成纸相对来说是疏松多孔的。
粘状打浆:以纵向分裂纤维,纤维吸水润胀和细纤维化为主的打浆。
此浆料在网上脱水慢,成纸紧度大,透气性小,透明性大,吸收性差。
长纤维打浆:尽可能保留纸浆中纤维长度的打浆。
短纤维打浆:尽可能将纤维切断的打浆。
但在实际生产中四种打浆方式不可能截然分开。
(二)四种打浆方式浆料的特性
1.长纤维游离打浆
是将纤维束离解成单根纤维为主,只是适当切断纤维,打浆时间较短。故此浆料上网易脱水,成纸组织匀度欠佳,缺乏
透明性,表面较粗糙,但机械强度较高。
2.长纤维粘状打浆
将纤维高度分裂,吸水润胀,细纤维化,使纤维变得柔软可塑,而尽可能使纤维避免横向切断。此类浆料一般打浆度高。
脱水困难,上网后易絮聚,影响成纸的匀度,需采用低浓上网。成纸强度大,吸收性小。
3. 短纤维游离打浆
在离解纤维束的同时,高度切断纤维。这种纸料上网脱水较容易,但纤维交织力相当差。成纸组织较均匀,纸质较疏松,
强度较低,但吸收性强。
4. 短纤维粘状打浆
在纤维高度分裂和细纤维化的同时对纤维适当切断。此浆料上网脱水困难,成纸紧度大,透气性小,透明性大,吸收性
差。
在实际生产中,纸料的种类不能明确地分为上述四种。
(三)打浆方式
(四)打浆方式的检查
有人提出用增粘系数检查打浆方式。
所谓增粘系数是同一打浆阶段内纸料打浆度的增加(以�°SR 表示)与纤维平均长度的减小(占原有纤维长度的%表示)
两者之间的比值。
二.影响打浆的因素
(一)打浆比压和刀间距
单位打浆面积上受到的压力,称为打浆比压。
(二)打浆浓度
低浓 10%以下;中浓 10-20%;高浓 20-30%或更高。
1. 低浓打浆
2. 高浓打浆
(1) 高浓打浆的原理
(2) 高浓打浆浆料的特性
3. 中浓打浆
木浆采用中浓打浆,效果并不理想。
草浆采取中浓打浆后可取得好的效果。
(三)打浆时间和打浆曲线
(四)打浆温度
通常打浆温度要求不超过 45�。
打浆温度高,施胶效果差,树胶障碍严重,打浆时间长,纸张强度低,吸收性高,透气度大。
这主要是较高的温度易引起纸料的脱水作用,使纤维与纤维之间一些氢键破裂,纸料中纤维润胀程度大大降低,在打浆
过程中机械切断作用增强,最终引起纸张中纤维结合力的降低。
(五)刀片厚度和切片材质
游离打浆宜于采用薄刀;反之,粘状打浆则以采用厚刀较为合适。厚刀比较不易切断纤维,而较易对纤维进行分丝细纤
维化。石刀适于高粘度打浆。
(六)纸料种类和组成的影响
α-纤维素含量高,半纤维素含量低,木素含量高,纤维不易润胀和细纤维化。纸张物理强度难以得到发展,但纸张的松
厚度、多孔型和吸收性能则有较大增长。
碱法制浆所得的浆比亚硫酸盐法浆难于打浆。
落叶松浆比红松浆难于打浆,因为红松早材多。棉浆纤维难于细纤维化。
(七)pH 值对打浆的影响
(八)碱法条件下打浆对成纸有利。
三.打浆质量的检查
(一)打浆度
(二)纤维长度 卡基尼纤维分析仪
(三)水化度和保水值
(四)筛分析
(五)紧度
第四节 草浆打浆
一 .草浆打浆的特点
草浆打浆帚化困难,即草浆打浆不易实现外部细纤维化。
草浆打浆难于细纤维化的原因有:
(1)草类原料的胞腔小。S1 层较厚,S1 层和 S2 层之间粘结紧密,S1 层的细纤维是交叉螺栓形的纤维的横向排列,象
一个筒把 S2 层紧紧的包扎住,限制了 S2 层的的润胀,打浆时 S2 层不易破除,难于润胀,因此草浆纵向分裂帚化困难。
(2)草类原料的细胞壁是多层结构的微纤维薄层,各层微纤维的排列方向往往不一样。
(3)微纤维的缠绕角度过大。
(4)微纤维的异向性。
二.草浆游离打浆
充分疏解,轻度打浆。
由于草浆纤维短,打浆中应尽量保留纤维的长度,草浆纤维难于帚化,需要采用不同木浆的打浆方法。
第五节 打浆设备
一. 间歇式打浆机
按作用分:半浆机,打浆机
槽式打浆机的优缺点:
缺点:占地面积大,电耗高,打浆效率低,间歇作用,操作不方便,劳动强度大。
优点:具有很强的适应性能,能处理各种不同性质的浆料,尤其适宜于处理棉、麻、破布等长纤维浆料,并能灵活改变
工艺操作条件,获得不同性质的纸料,无论打高粘状浆或高游离浆都比较容易掌握。此外,还可以处理半浆,并兼做洗
涤、浓缩、填料等用。
槽式打浆机在主要由浆槽、飞刀辊、底刀、罩盖、刀辊升降装置等组成。
二. 连续打浆设备
连续打浆设备的优点是:占地面积小,打浆效率高,能耗低,便于高浓化、专用化和集中自动控制,操作方便,劳动强
度低。
(一)锥形磨浆机
(二)圆柱磨浆机
(三)圆盘磨浆机
1.概述
圆盘磨浆机也称盘磨机。盘磨机在我国发展很快,现已广泛使用。这主要是由于盘磨机打浆质量均一、稳定,性能好,
电耗低、产量高、效率高,且能实现高浓打浆。
我国使用的规格有 Φ300、Φ330、Φ350、Φ360、Φ380、Φ400、Φ450、Φ500Φ600、Φ800、Φ915、Φ1250、等。以
Φ300、Φ450 用的较为广泛。
2.盘磨机的类型和结构
按旋转磨盘分为:单盘磨、双盘磨、三盘磨 (双圆盘磨)
3.盘磨机打浆的原理
盘磨打浆是依靠转盘高速旋转产生的离心力及磨盘间的机械作用力使纤维受到摩擦力、冲击力、揉搓力、扭曲力、剪切
力和水力等多种力的综合作用,并使纤维受热润胀和软化,使纤维的初生壁和次生壁外层破除,使纤维纵向分裂、切断、
分丝帚化,从而达到打浆的目的。
4.盘磨的结构和齿形
盘磨的结构和齿形主要包括齿宽、齿沟宽及深度、磨盘梯度、磨齿交角、挡坝等。
以疏解纤维、轻微打浆为主的,采用细沟细齿和浅齿;以切断为主的,采用较小的齿宽;以帚化为主的,采用较大的齿
宽;对浓度较高的浆料,采用窄的齿纹和浅齿,以减少浆料在齿沟中沉积和堵塞。
5.盘磨的材质
国外多使用合金钢磨盘,还有用陶瓷烧结的磨盘。
国内有灰口铁、冷激铸铁等。
新型塑料。
(四)高浓打浆设备
高浓盘磨 20%以上 优点
三.打浆设备的性能指标及其计算
(一)打浆转速与线速
转速越快,线速越大,打浆能力越强。
V=(*Dn)/60(m/s)
(二)打浆比压和刀距
单位打浆面积上纸浆所受的压力,即为打浆比压。
比压大,切断作用强。
刀距在 ㎜ 之间,对纤维主要起切断作用。
刀距在 ㎜之间对纤维主要起挤压,摩擦与撕裂的作用。
在 以上只起搅动和混合作用。
(三)刀口比载荷及对纤维的切断和撕裂
(四)打浆能耗与打浆效率
四.打浆辅助设备
(一)碎解设备
1. 水力碎浆机
立式、卧式、高浓、打浆机、(半浆机)
2. 疏解设备
齿盘、孔盘、锥形、阶梯形
(二)纸浆浓度调节器
1.春拜式浓度调节器
-22K 形浓度调节器
3.刀式浓度调节器
(三) 贮浆池
五.不同纸种的打浆特性
(一)新闻纸
机木浆 70-90% ㎜
化木浆 10-30% csf100ml 左右 25-30°SR
提高初始湿强度,改善抄造性能。
(二)凸版印刷纸
要求具有一定的强度外,主要要求有良好的印刷性能。
用草类浆配用少量木浆(10%)或 100%的草浆生产。
如用草类浆生产凸版纸,要注意草类浆及其打浆特性。由于杂细胞多,半纤维素含量高,如果不经适当处理,抄成的纸
张就含有紧度大,透明度高、印刷性能差,脆性大、浆料滤水困难等缺点。所以,在纸浆过程中要加强浆料的洗涤和净
化,适当的除去浆料中的杂细胞和细小纤维,合理地控制浆料的硬度和化学组成。打浆时要采用疏解的方式,轻度打浆,
避免纤维的切断。否则,浆料过粘,抄造时滤水困难。一般打浆度控制在 29-35°SR 为宜,但也有的高达 50°SR,有些工
厂原浆硬度低,经洗漂后打浆度已达 40°SR 以上,不经打浆直接送去打浆,但必须加强纤维的筛选净化工序。
(三)有光纸
供一般书写用。要求有一定的强度,纤维组织紧密均匀,厚薄一致,纸面平整,不许有砂眼,条痕,折子。
100%化学浆 半游离半粘状打浆 成浆打浆度 40°SR 左右。
18-22g/㎡,对于薄的有光纸,配用部分化木浆或棉浆,采用粘状打浆,打浆度在 60°SR 左右。
(四)书写纸
供两面书写。要求组织均匀,两面光滑,不透明度高。
化木浆与化草浆配用(各 50%)
3# 60g/㎡ 木浆(50%)38-42°SR 草浆(50%)36-40°SR
2# 80g/㎡破布浆(50%) 55-60°SR 草浆(50%)40-45°SR
(五)胶版印刷纸
用于套色印刷。要求有较小的湿变形。单面用化草浆生产,双面配用部分木浆。打浆度一般在 35-45°SR。
第一章 复习题
1、 什么是纤维的内部细纤维化?
2、 什么是外部细纤维化?
3、 什么是粘状打浆?
4、 什么是打浆比压?
5、 什么是游离打浆?
6、 什么是纤维湿重?
7、 什么是刃口比载荷?
8、 简述打浆对纤维的作用。
9、 何谓打浆能力?
10、试述打浆与成纸裂断长的关系? 为什么?
����11、试述打浆与成纸撕裂度的关系? 为什么?
12、试述纸中纤维间结合力的性质与形成过程?
第二章 添料
打浆后的浆料,在抄纸之前还要经过添料(调料)这一过程。添料一词是施胶、加填、染色、和添加其它助剂等工艺过
程的总称。但,并不是一切纸张都要经过所有这些生产过程。
调料的目的是从不同的角度来改进纸张的性质,提高纸张的质量和使用性能,或者同时提高各种添加剂的利用效率。
施胶的目的是使纸张获得抗流体渗透能力。
加填的目的是改善纸张的某些物理性能(如不透明性、平滑度等)机械性能(如柔软性)光学性能(白度)和适印性能。
染色的目的是为了提高纸张的白度和色相、赋予纸页所需的色泽。
加入干、湿强度剂的目的是增加纸页的干、湿强度;加入助留剂是提高各种添加剂在纸页中的留着率;助滤剂的目的是
增加纸料的滤水速度。
第一节 施胶
一.概述
(一)施胶的目的、分类和方法
因为用植物纤维生产的纸张,纤维之间尚存在着许多毛细孔,再加上纤维具有亲水性,所以有吸水性。因而,在未施胶
的纸上书写,墨水就会很快的扩散开来,造成字迹模糊不清,甚至不能书写。为了使纸张在一定程度上不为水或水溶液
所浸润,就需要在生产某些纸张的浆料中加入一些抗水性的胶体物质,这就是胶料。施加胶料的生产过程称为纸张的施
胶。
由此可见,施胶的目的就是使纸张或纸板获得抗拒液体渗透能力。
由施胶的目的我们可以推知并不是所有的纸都需要施胶。有些纸料是不需要施胶的。要求施胶的纸料,称施胶纸,大致
包括下列九大类:(1)包装纸和纸板(2)纸袋纸(3)书写纸(4)制图纸(5)印刷纸(特别是胶版印刷纸,这是因
为在胶版印刷过程中,纸张要与润湿的包胶辊接触,因此胶版纸必须具有一定的抗水性能。纸张的抗水性能在凸版和凹
版印刷工艺上并没有很大意义。有些凸版印刷纸和凹版印刷纸也采取轻施胶处理,其目的是为了调整纸张表面的吸墨性
能。(6)建筑用纸和纸板(例如糊墙纸、建筑纸板等)(7)瓦楞纸板等。不需要施胶的纸,称为不施胶纸,包括要求
具有一定吸滤性能的纸料,例如卫生纸、滤纸、浸渍加工原纸(蜡纸、 纸等)变性加工原纸等(羊皮纸、钢纸原纸等)
另外,也包括大多数电器绝缘纸(例如电缆纸、电话纸、电容器纸等)以及卷烟纸等。
抗拒流体渗透性能包括抗水(例如包括用纸和纸板)性能、抗墨水(例如书写纸)性能、抗油(例如食品包装纸)性能、
抗拒印刷油墨(如印刷纸)性能、抗拒水蒸汽(纸袋纸)性能、抗血(例如鲜肉包装纸)性能等。
根据施胶度的大小纸张可分为:重施胶纸、中等施胶纸、轻施胶纸和不施胶纸。
同是施胶纸,但由于纸种不同,为了取得不同的施胶效果,可采用不同的施胶方法。目前应用的施胶方法有内部施胶和
表面施胶两种方法。
在纸浆中加胶料,再抄成具有憎液性能的纸和纸板,称为表面施胶或纸面施胶。
早期手工纸生产多采用表面施胶,直至十九世纪初,随着造纸工业机械化的实现,才被内部施胶所取代。现在,表面施
胶已逐渐演变成为提高施胶效果的一个重要手段,但也有以其作为取得某些特殊施胶效果(例如抗拒水蒸气的性能)的
必要加工程序,可以直接对没有经过内部施胶处理,抄成纸或纸板后,再进一步作表面施胶加工。
(二)施胶和施胶剂的发展
胶料的种类很多,用于内部施胶的施胶剂有:白色松香胶,强化松香胶,分散松香胶和合成胶等。用于表面施胶的施胶
剂有:氧化淀粉、聚乙烯醇、羧甲基纤维素、动物胶、合成树脂等。
目前的动向是推广分散松香胶、向中性施胶发展。AKD、ASA
二.纸内施胶
(一)松香胶体系
1.松香
松香是一种有机酸,是由松香酸海松酸等多种酸性物质的异构体所组成的混合物,而不是单一的有机化合物,其实验式
为:C19H29COOH。
松香的酸值、松香的皂化值
2.皂化松香胶
(1)皂化松香胶的熬制
(2)皂化松香胶得分类和皂化用碱量的计算
(3)熬胶工艺操作要点
(4)胶料的乳化
3.施胶理论
(1)施胶效果的产生——接触角理论
(2)矾土的水解作用
(3)松香胶沉淀物的形成和化学组成
(4)松香胶沉淀物与纤维的附着
�配位理论
�界面动电势学说
(5)施胶效应的完成
4.影响施胶的因素
(1)浆料的性质
磨木浆>竹浆、草浆>未漂 KP 木浆、蔗渣浆>未漂化学浆>人造丝浆>棉浆
(2)PH 值
(3)阳离子
(4)阴离子
(5)施胶温度
(6)松香胶粒的影响
(7)打浆对施胶的影响
(8)加填对施胶的影响
(9)胶体稳定剂的影响
(10)网部稳定剂的影响
(11)干燥和压光对施胶的影响
5.强化松香胶
(1)马来松香
(2)马来松香胶施胶
6.分散松香胶
(1)分散松香胶的制备 a.乳化剂的选择及制备
b.乳化搅拌速度
c.乳化温度和浓度
d.分散松香胶的特征
(2)分散松香胶的施胶机理
a.松香与铅离子的反应
b.胶料在纤维上的留着和矾土的消耗
c.胶料在纤维上的分布及对纸页强度的影响
d.胶膜的稳定性
e.胶料的脱水性
f.胶料的熔融温度和施胶度
7.石蜡松香胶
(二)合成胶
1. 中性施胶与中性造纸
2. 中性施胶的分类
3. 烷基烯酮二聚物
(1)烷基烯酮二聚物的结构,性质和应用
(2)烷基烯酮二聚物的施胶机理
(3)烷基烯酮二聚物施胶的影响
a. PH 值的影响
b. 温度的影响
c. 填料的影响
d. 湿纸水分的影响
三.纸面施胶
(一)纸面施胶的目的和用途
目的:1.提高纸和纸板的憎液性能和适印性能;
2.提高纸和纸板的物理强度和表面性能;
3.减小纸页的两面差和变性;
4.减少胶料的流失;
多用于质量要求较高和用途特殊的纸料。
(二)纸面施胶的方法
1. 辊式纸面施胶
(1)水平辊式纸面施胶
(2)垂直辊式纸面施胶 特点
(3)倾斜辊式纸面施胶 特点
2. 槽式纸面施胶
3. 其它纸面施胶
(1)烘缸纸面施胶
(2)压辊纸面施胶
(3)压光机纸面施胶
(三)纸面施胶剂
1. 淀粉和改性淀粉
(1)氧化淀粉
(2)阳离子淀粉
(3)酶转化淀粉
(4)羟烷基淀粉
(5)阴离子淀粉
2. 纤维素衍生物
(1)羧甲基纤维素 CMC carboxgmethyl cellulose
(2)甲基纤维素和羟乙基纤维素 methyl cellulose hydroxyethyl cellulose
3. 聚乙烯醇(PVA)polyvinyl alcohol
聚醋酸乙烯 polyvinyl acetate
4. 动物胶
5. 其它纸面施胶剂
第二节 加填
一. 加填的目的和作用
(一)加填的目的
1.改变纸的光学性质
2.改性纸的物理性能和印刷性能
3.满足纸张某些特殊性能
4.节省纤维原料降低生产成本
不是所有的纸和纸板都要加填。
(二)加填的作用
1. 能改善纸张的光学性能(即提高纸的不透明度、白度和亮度),由于加填后的纸张存在空气、纤维和填料三种界面。
2. 提高纸的平滑度,改善纸的适印性。
3. 能克服树脂障碍。
4. 降低纸页的机械强度和施胶度。
二.填料的调制和使用
调制:分散后过滤
使用:填料的填加位置
三.填料的选用与性质
(一) 填料的选用
(二) 填料的种类和性质
1.滑石粉和高岭土
2.碳酸钙
3.二氧化钛
4.合成硅铝填料
四.填料留着率
(一)纸张填料留着率
(二)填料留着机理及影响留着的因素
填料的留着是机械截流和胶体吸附的综合作用结果,并以吸附作用为主。
机械截流学说认为,颗粒较大的填料(例如滑石粉、瓷土等)不易随同白水流失,留着率较高。纸张定量较大,纤维拼
成较厚滤层,过滤速度较低,填料留着也就较多。
这一学说能够在某些方面解释填料的留着,但无法解释颗粒细小的填料留着,也无法解释助留剂的作用。
胶体学说认为,填料颗粒在水中带负电荷,吸附带正电荷的电解质,变为带正电荷,并沉积于带负电荷的纤维上。
影响填料留着的因素。
第三节 染色
一. 染色和调色的目的
纸张的染色是指在纸浆中或纸张上使用某些色料,使其具有某些希望的色相,这样的工艺过程和操作称为纸张的染色。
调色是指在纸浆中加入少量色料,使其具有某些希望的色相。
目的:赋予纸页某种色相,或使纸的白度提高。
二.色相的调制校正原理
色相调配图
原色:黄 、红 、蓝
间色:两种原色混合即得间色
复色:两种间色混合即得复色
补色:某原色与它对应的间色互为补色
调色:染色过深,可加与其相对应的色相(补色)使色泽变浅,如染红色过深,可加绿色使之变浅。因为相对色相具有
互相吸收发射光谱的作用。
染色过淡或带杂色,加用与其相邻的色相,如消除红中带紫,加橙色,消除绿中带黄加兰色。
三.色料的分类和性质
色料可分为颜料和染料两大类。
颜料:大多数是无机化合物,如碳黑、群青、铬黄。一般不溶于水,与纤维无亲和力,而是依靠矾土类的作用吸附在纤
维表面,耐光性、耐酸、耐碱性强。用颜料染色,易于导致纸张染色的两面性。
染料:分天然的和合成的两类。天然的着色力较差。合成染料能溶于水,着色力强,价格低廉。合成染料又分:碱性染
料、酸性染料和直接染料三大类。
(一)碱性染料(Basic dyestuffs)
(二)酸性染料(acid dyestuffs)
(三)直接染料(Direct dyestuffs)
(四)荧光增白剂
四.染色操作及影响染色的因素
(一)染色操作
1 .浆内染色 2.压光染色 3.浸渍染色 5. 涂布上色
(二)影响染色的因素
1.纸浆的性质
2.打浆
3.胶料与矾土
4.填料
值
6.温度
7.其它化学药剂 氧起氧化作用影响着色
8.染色两面性
第四节 助剂
一. 概述
这里的助剂是指造纸化学助剂,是指在生产中除使用施胶、加填、染色等填加剂之外其它非纤维性的化学填加剂的统称。
二. 使用助剂的目的和作用
(一)提高生产效率
(二)改进质量赋予纸张特殊的性能
(三)减少流失节约原材料的消耗
(四)消除生产障碍
(五)改进生产操作
三.干强剂
能够提高纸张的下列强度性能:(纸张的强度性能随附加纤维间结合力的增加而增加):
1.抗张强度(裂断应力、裂断长)
2.韧性(破裂时的应力-应变功)
3.耐破强度
4.耐折度
5.横向抗张力(内部结合强度)
6.挺度(纸页厚度恒定)
7.表面抗磨性能
8.表面抗粘性能
随附加纤维间的结合力的增加而降低:
1.撕裂度(一种理论认为)
2.压缩性
3.弯曲柔软性(厚度恒定)
干强剂增强机理:(略)
(一)聚丙烯酰胺
聚丙烯酰胺是一种线状的非离子型聚合物,其分子量可以从几千到一千万,不溶于有机溶剂,但是可以溶于水形成清澈、
透明粘状的液体。
聚丙烯酰胺可以丙烯胺为初始原料,经改性水解生成丙烯酰胺,丙烯酰胺单体在催化剂的作用下聚合就可以生成非离子
型的聚丙烯酰胺。由于非离子型的聚丙烯酰胺在纸浆中的留着率很低,很少直接加入到纸浆中使用,而是改性成阴离子
型或阳离子型聚丙烯胺后使用。
阴离子聚丙烯胺可以用两种方法合成:共聚和水解。共聚聚丙烯酰胺是以一定比例的丙烯酰胺和丙烯酸为原料,在一定
条件下,通过共聚反应得到。控制二者的比例及其它条件,可以得到不同分子量和电荷密度的阴离子聚丙烯酰胺。用做
干强剂的阴离子聚丙烯酰胺分子量为 40-60 万,羧基含量为 5%-10%。
众所周知,纤维也带负电荷,因此 APAM 不能直接被纤维吸附,需要在明矾的作用下()才能发挥其最大效益。
继生产了阴离子聚丙烯酰胺以后,又发展了阳离子聚丙烯酰胺;与阴离子聚丙烯酰胺相比,CPAM 具有较宽的 PH 值适
用范围,在酸性、中性或碱性条件下,加不加硫酸铝均能提高纸张干强度。
1 万以下作分散剂。
50-100 万作干强剂。
200-1500 万作絮凝剂。
(二)淀粉及其衍生物:
原淀粉、氧化淀粉、阴离子淀粉、阳离子淀粉、两性淀粉
四. 湿强剂
湿强剂的作用机理:
通常的湿强剂除了能溶于水外,他们至少还必须具有以下两个特征:�他们必须具有正电荷,能有效的吸附到浆料中带
负电的纤维和细小纤维上;�他们能够相互交织,通常是热固性的。树脂以两种形式赋予纸页湿强度,其一是树脂与纤
维分之间形成化学键。在湿纸页成形和压榨的机械作用下,可以引起加入的聚合物分子与纤维表面聚合物分子(半、纤
维素的 形区、木素残余物等)的相互交联作用,这种交联形式,我们称之为的聚合物分子与纤维表面分子间的共交联。
其二是树脂分子链相互交联(不和纤维分子链发生反应)来保护纤维与纤维间的结合。称之为加入的聚合物分子间的均
交联。
依据以上两种交联形式发展起了两种湿强机理:
一种增强理论认为,所加入浆料中的树脂有部分沉积与纤维之间或吸附于纤维表面,当纸页干燥时,这些树脂相互交联
成固状结构,并且具有持久不变且不溶于水的性质。当纸页重新润湿以后,这些树脂的网状结构限制了纤维间的润胀和
吸水,使纸张具有湿强度。同时纤维和树脂交联形成的网状结构也起到了保持纸页原有干强度的作用。
另一种理论主张,湿强树脂的初期聚合物是一种低分子量而能溶于水的树脂,加入纸浆中能渗透到纤维的表面和内部,
与纤维分子发生有效的交联。在干态下,这种纤维——树脂——纤维的新链使纸页增强。如果它们是共价键,那么在纤
维素
、半纤维素的氢键被水破坏以后,这些新键将保护纸页,使其具有一定的湿强度。
五.助留剂和助滤剂
助留、助滤剂一般均为聚合电解质,能使细小纤维、填料与颗粒集结在纤维表面周围,提高添加剂的留着率,并使纤维
间仍保持较多孔隙,以利滤水。
在造纸过程中加入助留剂,可以得到许多好处,主要一条使可用相同的原料,生产更多的产品。助留剂具有使浆料絮聚
的作用。使细小纤维和填料充分留着,减少流失。浆料在絮聚状态下,缩小纤维间的动力表面积,使水流通过时阻力减
小,加速脱水,降低湿纸页的水分,有利于减少湿部的纸页断头。可提高车速,节约原辅料、降低成本。
使用助留剂后,悬浮在白水中的细小纤维、填料量都有减少,相应的也减少了纸机湿部系统和管道内的结构和沉积物,
使铜网、毛布易于保持清洁,有利于纸机正常运行和停机清洗。
由于白水内悬浮物的减少,既易于澄清,也可提高白水回收设备效率,减轻对江河的污染。
使用助留剂改善了浆料的滤水性,同时提高了胶料、填料留着率,纸质均匀。紧度、白度、不透明度和印刷性能均有提
高。还可以改进施胶度、减轻纸的两面性。
因此造纸过程中使用助留剂很重要。
常用的助留助滤剂有以下几种:
阳离子聚丙烯酰胺、 聚丙烯酰胺、 阳离子淀粉、 两性淀粉、聚丙烯亚胺、聚胺-酰胺。
聚丙烯酰胺的分子量在 100 万以上,离子化度 50%,用量在 %。
阳离子淀粉的取代度在 %之间作为干强剂, 以上作为助留助滤剂,用量 %以下。
助留助滤机理:(略)
六. 消泡剂
泡沫无论在制浆还是在造纸过程中,都会带来很多麻烦。使用消泡剂可以有效的消除泡沫,使生产顺利进行。
普通的消泡剂有:烃油、硅酮油(有机硅氧烷油)憎水固体(二氧化硅、皂土、氧化铝、细分散度的聚合物)脂肪酸及
其盐(动物脂、硬脂酸钙、镁、铝)脂肪酸脂和脂肪醇、石油磺酸盐和烷基磺酸盐(钙、镁)蓖麻油及其衍生物。
七.防腐剂
防霉剂大都含有:有机溴、硫化基、氰基。
防霉包装纸所用的防霉剂大多是有机酸及其酯类和盐类,其中以山梨酸,去氢醋酸和对羟基苯甲酸的酯类和盐类为最多。
八.树脂障碍清除剂
1.磷酸三钠加入量为 %,直接加入浆料当中。
2.纯碱和滑石粉
纯碱 %
滑石粉 %
两者搅拌均匀后,可加入精浆机中入口处。
九.水处理絮凝剂
无机絮凝剂、有机絮凝剂、有机高分子絮凝剂:
十.废纸脱墨剂
第二章 复习题
1、 什么是松香的酸值?
2、 松香的皂化值?
3、 填料留着率?
4、 什么是施胶度?
5、 简述分散松香胶。
6、 简述白色松香胶、褐色松香胶和马来松香胶。
7、 常用的纸面施胶剂有哪些?
8、 表面施胶常用施胶剂及设备类型?
9、 合成施胶剂AKD在纤维上的留着机理?
10、 碳酸钙是酸性填料吗?应用时要注意什么?
11、 简述填料的留着机理。
12、 松香胶中游离松香含量不同,熬胶时用水量应如何掌握?
13、 理解公式 A=OM2(100-C)%/M1P 中各项指标的意义。
14、 提高打浆度会如何影响施胶效果?
15、 加填是否会影响文化用纸的光学性质?
16、 什么是原色、间色、补色?
17、 常用的助留剂、助滤剂、干强剂、湿强剂有哪些?
第三章 纸的抄造
第一节 概述
一. 纸的抄造方法和设备分类
抄造方法:手工纸,机制纸
机制纸:干法,湿法
设备分类:长网;园网;夹网;顶网;叠网;超成形……
二. 造纸机的系列和规范
造纸机的结构组成原则:
“功能”“可运行性”“安全性”三者的总和或统一。
(一)造纸机的定义
基本定义:造纸机(包括纸板机)是把经过调制、合乎抄造要求的原料纸浆抄制成为符合一定工艺要求的纸或纸板的机
器。
广义的定义:造纸机是一个机组或系统,它包括原料纸浆的调制、处理和纸或纸板的抄造及应有的产品处理,还包括在
生产过程中由机组或系统中产生的白水、损纸等的回收再用,以及为以上作业所必须的辅助设备、装置、系统等。
狭义的定义:从流浆箱起至卷纸机止,由同一变速总轴或多电机系统所驱动的造纸机本体。
适中的定义:造纸机是把纸浆抄制成原纸的机器以及必需辅助装备与系统的总和。
(二)造纸机的基本结构
造纸机本体:流送部分;成形部分;压榨;干燥;压光;卷取;机械传动部分;电气控制部分。
主要辅助配套装备、系统:机内整饰;机上及在线检测调控;白水;真空;压缩空气;润滑;供汽;供排水;排风及热
回收;损纸处理等。
(三)造纸机的生产能力
理论产量: Q 理 = (公斤纸 / 小时)
实际产量: Q = Q 理 K1K2K3 / 1000 (吨纸 / 日)
(四)造纸机的速度
车速、工作车速、最高车速、设计车速、爬行车速
(五)造纸机的宽度
抄宽、公称净纸宽、总横缩率、轨距
(六)造纸机的传动方位
左右手纸机及其判别方法。
三. 造纸车间的“三率”
抄造率、成品率、合格率————造纸车间的主要技术经济指标。
一等品率 = 一等品量 / 合格产品量 × 100%
第二节 抄纸前纸料的处理
纸料在上网前,要进行相应的处理,一般流程的了解。
一. 纸料的稀释
有利于净化、筛选及均匀分散,一般采用网部浓白水,可回收物料和水,减少污染,降低成本。
1. 稀释方法
调浆箱内稀释法;调浆箱外稀释法
2.影响稀释后纸料浓度的因素
(1) 进入调浆箱的纸料浓度发生变化。
(2) 净化筛选系统的浆渣,经处理后又随白水返回系统。
二.纸料的净化和筛选
目的:(1)清除浆料中的尘埃和杂质,保证成浆质量。包括制浆过程中漏网的非纤维杂物,及在打浆、贮浆过程中混
入的泥砂、尘埃等,打浆刀片磨损的金属屑,各处脱下来的浆块等。
(2)进一步均化纸料。
净化设备:利用比重的不同除去杂质,常用锥形除渣器。
筛选设备:利用形状不同除去杂质,常用旋翼筛。
在纸机前,多结合起来使用。
锥形除渣器的工作原理……
锥形除渣器的排列与组合:
多级排列为良浆再处理,提高良浆质量,但动力消耗大,纤维流失多。
多段排列为浆渣再处理,降低流失。
综合质量和经济性,多采用“一级三段”排列方式。
先净化,后筛选,有利于保护筛板。
若旋翼筛渣量大,可采用二级筛回收好纤维。
锥形除渣器进出口压力差 ~ / cm2 为宜。
进浆压力一般为 3 ~ Kg / cm2。
旋翼筛筛鼓内外压力差 ~ Kg / cm2 为宜。
有内流式、外流式
三. 纸料的脱气
目的:纸料中存在气泡,会影响纸料的流动状态,阻碍脱水,导致纸或纸板脱层、鼓泡。
脱气方法:
1. 防止带入空气。
各设备密封,设计敞口白水池等,浆或水管插至液面以下。
2.化学法除气
添加助剂,降低空气泡的表面张力,使其破坏或合并而排除;或降低气泡对纤维的亲和力,纸料中 75~80%的气泡可由
化学法除去。此方法简单可行,不必改变流程,并可提高车速。
第三节 纸料的流送和上网
一.纸料的流体特性及其对流送和上网的影响
纸料悬浮液中存在纤维、填料、胶粒、水、空气等,是一种三相分散体系,其浓度、速度不同,流体特性不同。
临界浓度在 %以下,与水相同。
临界浓度在 %以上,易出现絮聚、结团。
三种基本流动状态:栓流、混合流、湍流。
在纸料流送过程中,希望纤维均匀分散而不结团,故以湍流形式较理想。
高强微湍动:单根纤维运动的距离很短而强度又很大,杂乱无章。
湍动可抑制絮聚。
纸料浓度越高,要达到同一分散程度所需的流速也越高。
相同纸料浓度,速度越高,则分散程度越好,但要适宜。
提高湍动强度和降低湍动规模,有利于降低絮聚的程度。
强度高、波长大(规模大)的湍动,会使定量不均匀。
二. 流浆箱
(一)流浆箱的作用和要求
(1) 把纸浆沿造纸机横向展开到适当宽度,以矩形截面形状把浆流均匀地分布到成形网上。
(2) 沿截面全宽、全高,浆流的流速均匀分布。
(3) 有效地分散纤维,防止絮聚,基本上实现并保持纤维的无定向排列状态。
(4) 在要求的流速范围内,保证上网浆流平均流速稳定,并调节方便。
(5) 流道平滑、不挂浆、无死角,便于清洗。
(6) 有适当的灵活性和适用范围。
(二)流浆箱的发展和类型
敞开式——封闭式——满流式——满流气垫结合式
(三)流浆箱的基本组成和主要元部件
1.布浆器
(1) 要求:
A. 沿造纸机全宽分布纸料压力相等、稳定。
B. 来料量的波动不影响或很少影响上箱浆量的稳定性。
C. 不挂浆,便于清洗。
(2) 组成: 总管 + 均布元件
(3) 型式:见 P145
(4) 布浆器总管:
应用较多的是单程进浆锥形总管。
方锥总管:设计、制造简单,较精确,对布浆器的适应能力较强。一般总管流速 1 ~ 3 m/s。
初始断面尺寸决定于最大纸料流量和浆流速度。末端断面尺寸决定于最大回流量。过渡管长度 850mm 左右。
必须有回流,目的:压力稳定,防止空气、纤维束等聚集在末端。改变回流量,可改变总管的压力和均布元件后的速度
分布,一般回流量 5 ~ 15%。
(5)均布元件
作用:在横向上均匀地分布纸料。
型式:多管、孔板、阶梯扩散器、管束等。
2.堰池
作用:(1)保持静压头(使浆速和网速相适应)。
(2)均匀分散纸料,均匀分布速度。
(1)造纸机车速与堰池静压头的关系:
H = ( KCKTV ) 2/ 2gμ2 (米)
式中:H ——堰池内纸料高度 (m)
V ——造纸机车速 (计算时代入 m/s)
KC ——网速对车速的滞后系数
KT——浆速对网速的滞后系数
g——重力加速度 (
μ——出唇系数
式中: VT = KCKTV (VT 为浆速)
则: VT =μ(2gH)1/2
可见:纸机车速提高,要求堰池提供的静压头成平方的关系增加。
(2)整流和整流元件
借助整流元件产生的适当湍动,分散絮聚物,稳定流速。
保证上网纸料的均匀分散和速度的均匀分布。
要求:要能产生高强度小规模的微湍动。
型式:挡板、匀浆辊、孔板、阶梯扩散器、管束、飘片等。
挡板(隔板)适用于低车速的敞开式流箱。
匀浆辊应用较广泛,位置较灵活,但产生的湍动强度和规模都较大,整流效果较差;需要传动,只用于敞开式或封闭气
垫式流箱。
后几中元件产生的湍动规模小、强度大,整流效果好,无传动。
阶扩可用于各种类型的流箱;管束结构较复杂,只适用于较高速的纸机。
飘片效果也很好,可消除横流现象,减少横幅定量差。一般和其他类型配合使用。
(3)堰池溢流
目的:稳定浆位,除气、消泡。
敞开式、封闭式、满流气垫结合式均设有溢流装置,送入网下白水池。溢流量 5%左右。溢流位置:最好设在前壁,若
有困难,可设在后壁。
3.堰板
(1)作用和要求
作用:喷出均匀、平直、浓度一致的纸料流到造纸网上。
控制喷射角和着网点。
要求:
A. 开度可全幅调节,控制出唇浆速与网速相适应。
B. 开度可局部微调,保证纸机横幅全宽均匀地分布纸料。
(2)型式: 喷浆式、垂直式、结合式
(3)堰板喷唇宽度:
BS = (B+2e)×100 / (100—ξ) + 2S (mm)
式中:B —— 公称净纸宽度 (mm)
e ——复卷机处单侧切边宽度 (mm)
ξ——总横缩率 (%)
S ——网部水针单侧滴边宽度 (mm)
堰板喷唇开度: a = Q / BSVT (m)
式中: Q ——上网浆量 (m3/s)
BS ——喷唇宽度 (m)
VT ——上网浆速(喷口浆速) (m/s)
另:纤维留着率:
R = 伏辊处绝干纤维重(A)/ 上网绝干重(B)
式中:
1. 留着率 = 1—漏网率(m);即 R=1—m
2. 上网绝干重 B=上网浆量 Q×上网浆浓 TK
3. 理论计算上,可忽略压榨损失等,则有 A = Q 理绝干
Q 理绝干 = Q 理×成纸干度(%)
利用上列各式及堰池静压头公式及浆速与网速的关系即可进行流浆箱的有关计算。
第四节 纸页的成形与脱水
一、造纸机网部的任务和要求(掌握)
二、长网部
(一)长网部纸页的脱水和成形(重点掌握)
1.长网部纸页脱水和成形的要求与控制
2.不同纸种的脱水要求与控制
(二)上网纸料的喷射和纸页的脱水与成形(重点掌握)
1.概述
上网纸料的喷射应做到全幅纸料的喷射角、喷射速度(浆速)、喷射距离和喷射浆的厚度等保持一致。另外,喷射方向
与纸机中心线应平行。
要保证良好的脱水和成形,要做到 “五稳” 和 “两个一致” 。
2.浆料的喷射距离
不同的纸料,不同的设备,纸料的喷射距离不同。纸料在达到膨胀极限以前必须着网,以防止混入纸料空气。
3.成形板和成形箱
成形板和成形箱的作用是控制脱水量,改善纸页的脱水和成形,消除跳浆现象,提高 纸页的匀度,并起到支承网子的
作用。
整块平板成形板,其面板宽度约为 150~250mm 见图 3-60。
条板式成形板,其总宽度为 400~600mm,由 1~5 块条板组成,第一块较宽的约为 100~200mm,其余的条板较窄约为
65~100mm,各板条间缝宽为 40~50mm。
4.纸料着网点与胸辊和成形板的相对位置
纸料着网点应落在从胸辊中心线开始到成形板这一区间内。着网点随纸料不同,设备不同,位置也不同。
5.着网点的调节与控制
喷射角是指纸料自堰板喷浆口喷出后,由于受重力变成抛物线的浆流,浆流的喷射轨迹与堰板下唇板之间的夹角称为喷
射角。
着网点的位置是靠调节堰板,控制喷射角的大小灰控制的。
见课本图 3-63,X/Y 值大时,喷射角 α 小,从而使网点的距离远离胸辊,可以减少纸料的脱水量。反之,当降低 X/Y 的
比值,可增加纸料的脱水量。
X/Y 的比值常控制在 ~2 之间。
粘状浆,α 大,游离状浆,α 小。
6.浆速与网速之间的关系
VM=фVC
式中:VM—上网纸料的速度(m/min)
VC—造纸机的网速(m/min)
ф—浆网速比
当 ф=1 时,即浆速与网速相等,浆网之间没有速差。网对纸料没有剪切力,纸料着网时扰动小,使已经分散了的纤维在
网上容易发生再絮聚,成纸的匀度较差,甚至在纸页上产生云彩花等纸病。但夹网纸机的 ф 值应等于 1。
当 ф>1 时,由于浆速大于网速,纸料上网时浆往前涌而紧贴网面的一层纸料受网的拖动而减速,沿纸料厚度出现纵向速
度差,从而对纸料产生剪切力,有利于防止纤维絮聚。当用粘状浆料抄某些薄纸,或伸长率大的纸张,取 ф>1。
当 ф<1 时,由于 网速大于浆速,纸料着网时浆受到网子的牵引力能促使纤维分散,可以减小纤维絮聚,纸幅的匀度较
好,所以一般纸多控制在 ф<1。
(三)成形脱水段的扰动和纸页的脱水与成形(重点掌握)
1.长网网部纸料的扰动、脱水与成形
纸料上网后,在网部定形前必须进行扰动,以防止纤维再絮聚,保证纸页的成形质量。长网网部的 “成形脱水段” 是湿
纸页成形和脱水的主要阶段。网部的脱水段和扰动主要靠成形脱水段的各种脱水成形元件(如案辊、沟纹案辊、案板等)
和整饰辊及摇振装置等所产生。
2.案辊和沟纹案辊
(1)案辊的结构和作用
(2)案辊的脱水过程和脱水机理
(3)案辊的脉动作用与压力分布及脱水量
(4)案辊对纸料的扰动与纸页脱水和成形之间的关系
(5)沟纹案辊对纸料的扰动和纸页脱水与成形的关系
3.案板
(1)案板的结构和作用
(2)案板的脱水过程与脱水机理和对纸料的扰动与纸页成形脱水的关系
(3)案板与案辊的性能分析比较
(4)案板材料
4.其它脱水成形元件和装置
(1)网案的摇振装置
(2)整饰辊
(3)网案的倾斜
(四)高压差脱水段纸页的脱水与成形(重点掌握)
1.真空箱和湿真空箱
(1)直空箱的结构和作用
(2)真空箱的脱水机理和脱水量与真空度及脱水面积的关系
(3)真空箱的排列和真空度的控制
(4)真空箱对网子的磨损
(5)湿真空箱
2.伏辊和真空伏辊
(1)普通伏辊(2)真空伏辊(3)伏辊压榨
三、圆网部(掌握)
(一)概述
(二)圆网部的分类和组成
1.老式圆网纸机的网部
(1)网笼(2)网槽(3)伏辊
2.新型圆网造纸机
(1)真空圆网(2)加压式圆网(3)离心夹网式圆网
(三)影响圆网纸机纸页成形和脱水的基本因素
1.网内外压差和脱水弧长对纸页和成形的影响
2.浆速与网速的关系
3.选分作用和洗涮作用
4.圆网的转速和临界速度
(四)我国圆网纸机的发展和改造
四、夹网部
(一)概述
(二)叠网成形器
(三)夹网面形器
(四)一般常用的夹网成形器
1.立式夹网成形器 2.弧形夹网成形器 3.帕普里夹网成形器 4.佩里夹网成形器
5.杜奥夹网成形器 6.塞姆夹网成形器 7.超成形器 8.阿库成形器
五、造纸网(了解)
造纸网可分为金属网和塑料网两大类型。铜网,塑料网。
第五节 白水回收及纸机白水封闭循环
一、白水的循环方式(掌握)
(一)第一级循环
(二)第二级循环
(三)第三级循环
二、白水回收的方法及设备
(一)沉淀法及所用设备
(二)气浮法及所用设备
(三)过滤法及所用设备
第六节 压榨部
一、压榨部的作用及其组成(重点掌握)
1.作用
2.组成
二、压榨对纸张性质的影响(重点掌握)
1.压榨对纸张耐破因子的影响
2.压榨对纸张松厚度的影响
3.压榨对抗张力的影响
4.压榨对撕裂因子的影响
5.压榨对耐折度的影响
6.压榨对气孔率的影响
7.压榨对不透明度的影响
8.压榨对纸张两面性的影响
9.压榨对角质化的影响
三、湿纸页的传递
1.开式引纸
2.粘舐引纸
3.真空引纸
四、压榨辊形式及构造
五、压辊的组合形式及其发展
六、压榨脱水原理
七、压榨毛毯
八、影响压榨脱水的因素
九、强化压榨脱水的途经和措施
十、圆网造纸机的压榨部
第七节 干燥部
一、干燥部的组成和作用
二、干燥与纸张性质的关系
三、湿纸从压榨部到干燥部的传递
四、干燥过程原理
五、烘缸及冷凝水的排除
六、烘缸干燥曲线
七、冷缸
八、干布和干网
九、干燥部的通风
十、强化烘缸脱水的途经和措施
第八节 纸的压光、卷取、完成整理及纸机传动
一、压光
二、卷取
三、特殊造纸机
(一)单面光纸机
(二)自动引纸纸机
(三)无纺布纸生产设备
(四)合成纸
四、造纸机的传动
(一)纸机传动的要求和速比
(二)单电机传动
(三)多电机传动
(四)纸机传动的比较和发展
(五)纸机传动的功率消耗
五、纸的完成整理
第三章 复习题
1.什么是成品率、抄造率、合格率?
2. 什么是造纸机工作车速、车速?
3.什么是造纸机的轨距、抄宽?
4.什么是喷射角、着网点?
5.什么是左手纸机与右手纸机?
6.简述高强微湍流。
7.简述布浆器的类型和作用。
8.抄纸时一般如何调节纸的横幅定量或纵向定量?
9.流浆箱的作用是什么?
10.简述流浆箱的基本组成和它们的作用。
11.某长网造纸机采用敞开式压力流浆箱,车速为 200 米/分,喷浆湍流系数,浆速对网速和网速对车速的滞后系数均
为 ,浆料从堰唇喷出的湍流系数为 ,试计算该流浆箱堰池内纸料的静压头应为多少?
12.某长网造纸机敞开式压力流浆箱, 堰池内纸料静压头为 511 毫米, 喷浆湍流系数,浆速对网速和网速对车速的滞后
系数均为 , 问车速应为多少?
13.某长网造纸机采用气垫流浆箱,车速为 600 米/分,假设保持流浆箱堰池溢流水位高度为 1 米水柱, 喷浆湍流系数,
浆速对网速和网速对车速滞后系数均为 ,试计算所需气垫压力?
14.某长网造纸机气垫流浆箱, 堰池溢流水位高度为 1 米水柱, 气垫压力为 米水柱, 喷浆湍流系数,浆速对网速和
网速对车速滞后系数均为 ,问车速应为多少?
15.造纸网部的主要任务是什么?
16.长网部通常划分为几段?
17.什么是“五稳”和“两个”一致?
18.成形板的作用是什么?
19.什么是着网点,什么是喷射角?
20.简述案辊及案板的脱水原理?
21.简述浆速与网速对成纸性能有影响?
22.案板是由哪几部分组成的?
23.制作案板常用的材料有哪些?
24.真空箱脱水的机理是什么,水线前后有什么不同?
25.圆网部主要由哪几部分组成?
26.简述选分作用和洗刷作用?
27.夹网造纸机有哪些优点?
28.什么叫白水封闭循环?
29.白水回收常用哪些方法?分别用什么设备?并简述自的作用原理。
30.压榨部的作用有哪些?
31.简述压榨对纸张性能的影响?
32.湿纸页的传递有哪些方式?
33.压榨辊有哪些种类,通常压辊有哪些组合形式?
34.复合压榨有哪些优点?
35.简述压榨脱水原理。
36.压榨毛毯有什么作用?
37.压榨毛毯应有哪些性质?
38.压榨毛毯有哪些种类?
39.强化压榨有哪些途经和措施?
40.干燥部有什么作用?
41.干燥对纸张性质是如何影响的?
42.干燥部的冷缸起什么作用?
43.简述三段通汽过程。
44.干布和干网有什么作用?
45.强化烘缸脱水的途经和措施有哪些?
46.压光的目的是什么?
47.干燥部为什么要通风?
48.单网干燥有什么优点?
49.纸机传动分哪两大类?
50.超级压光机与普通压光机有什么不同?
51.影响超级压光的因素有哪些?
第四章 纸板的生产
(Paper board making)
第一节 概述
一、纸板的定义及分类
二、纸板包装的优越性
第二节 纸板的生产过程和方法
(Processes and Methods of Paperboard Making)
一、生产方法
二、连续式纸板机生产
三、间歇式(压榨纸板)和半连续式纸板生产方法
四、纸板的特点与质量控制
(一)纸板的特点
(二)纸板质量的控制
1.浆料的选用和配比
2.加强对纸板浆料的洗涤、净化和筛选
3.合理打浆
4.合理控制抄造条件
5.除气与消泡
6.采取措施防止纸板 “脱层”
第三节 连续式纸板机发展情况与趋势
一、连续或纸板机发展情况
二、几种具有代表性的纸板成形器示例
重点解述下列两种成形器
1.控流成形器(Control-flow former)
2.双网上成形器(Dupley Former, Secondary Former)
第四章 复习题
1.纸板作为包装材料有哪些优越性?
2.纸板生产的特点是什么?
3.为保证纸板质量要控制哪些因素?
4.如何防止纸板脱层?
第五章 纸张结构及性质
第一节 纸张的结构
一、 概述
(一)纸张结构的概念
(二)纸张的功能性质
(三)纸张(纸板)的结构特点
二、 纸张(纸板)的三维结构
(一) 纸张(纸板)纵向和横向
(二) 纸张和纸板的竖向(Z)向(纸和纸板的厚度方向)
三、 纸的匀度
(一) 纸的匀度概念
(二) 纸匀度的测定
(三) 影响纸张匀度的主要因素
(四) 匀度对纸张性质质量的影响
四、 纸张的两面性
(一) 纸张的两面性
(二) 造成纸张两面性的主要原因
(三) 改善纸张两面差的途经
第二节 纸的性能
一、 概述
(一) 物理性能
(二) 光学性能
(三) 印刷性能
(四) 电气性能
(五) 化学性能
二、 紧度、多孔性和透气性
(一) 紧度
(二) 多孔性和透气度
三、 纸的机械强度
(一) 纸的静态强度
(二) 纸的动态强度
四、 伸缩性(尺寸稳定性)
五、 脆性
(一) 纸脆性的概念
(二) 影响纸张脆性的主要因素
六、 纸表面结合强度
七、 纸的不透明度
八、 纸的透明度
第五章 复习题
1.什么是纸张的功能性质?
2.纸张的纵向、横向和 Z 向是如何定义的?
3.如何提高纸张和纸板的 Z 向强度?
4.影响纸张匀度的主要因素有哪些?
5.匀度对纸张性质和质量有何影响?
6.什么是纸张的两面差?
7.造成纸张两面差的主要原因是什么?
8.改善纸张两面差的途经有哪些?
9.纸和纸板主要有哪些性能?
10.什么是纸张的伸缩性?
第六章 加工纸和非植物纤维纸
第一节 概述
一、 加工纸
(一) 加工纸的定义
(二) 纸加工的目的
(三) 加工纸的分类及其物性
二、 非植物纤维纸
(一) 非植物纤维纸的定义
(二) 采用非植物纤维造纸的目的
(三) 百植物纤维纸的分类
三、 发展前景
第二节 涂布加工纸
一、 涂布加工纸的分类及其物点
(一) 颜料涂布纸
(二) 树脂涂布纸
(三) 其它特种涂布纸
二、 颜料涂布纸
(一) 颜料涂布纸的组成
(二) 涂料液的调制
第六章 复习题
1.什么是加工纸?
2.纸加工的目的是什么?
3.加工纸有哪些类型?
4.非植物纤维纸分几类?
5.简述颜料涂布纸的加工过程。