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造纸原理与工程

2024-05-10 08:34:30来源:火狐体育亚洲官网 作者:火狐体育注册登录网站
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  过成形、压榨、干燥、压光、考取、复卷或截切、包装、入库。见P17 图0-14

  1.什么是打浆:利用物理方法使浆料中的纤维产生切断、压溃、润胀和细纤维化作用。

  2.为什么要打浆:未经打浆的浆料中含有很多纤维束,且纤维太常太粗,表面十分光滑而富有弹性,纤维比表面积小又缺乏结合性能,不能够满足草纸的要求。

  3.打浆的任务:通过一些机械作用给于纸料一些特殊的性质,(机械强度、物理性质、胶体性质),借于保证抄成纸或纸板后能取得预期的质量。并控制纸料在网上的滤水性能;是纸叶获得良好的成形。

  1.打浆度;Degree Schopper Riegler:“0SR”:也叫“叩解度”,只表示纸浆的滤水性,0SR愈高,滤水性愈差,用肖氏打浆仪测定。

  2.Canada标准有力度(Canada Standard Freeness):游离度与打浆度不同的只是测定表示方法的不同(C·S·f)。C·S·f愈大,0SR愈小,滤水速度越快。北美和日本使用C·S·f,

  3.湿重:间接地表示了纤维的平均长度。测定多采用框架法,纤维平均长度越长,框架上挂住的纤维越多,则湿重越大。

  4.保水值(%):纤维间的润胀水,及少量纤维表面水和纤维之间的水保水值指针可以说明纤维的润胀程度,从而反映出细纤维化程度,说明了纤维之间的结合力。

  3、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。纸浆纤维之所以有润胀能力,主要是由于纤维和半纤维分子结构中所含有的极性羟基与水分子产生吸引。使水分子进入无定形区而发生润胀,纤维润胀后,其内聚力下降,组织架构变得松弛,其比表面积和比容量增大,有利于细纤维化。

  4、细纤维化:细纤维化作用是指在打浆过程中,打浆设备的机械物理作用使纤维获得纵向分离,并分离出细纤维,而且使纤维产生起毛现象。

  原因:(1)打浆设备的的剪切作用。(2)打浆比压相当大。正常的情况下,在打浆过程中不希望过度的切断纤维,因为过度切断纤维,就会使纸张的强度大大降低。

  含半纤维素多的纸浆易打浆,抄成的纸张强度也高。半纤维素含量多的纸料,打浆时易吸水润胀,增加了纤维的比表面积和结合面积,因此提高了纸张强度。

  纤维素含量和聚合度(DP)高的纤维强度好,打浆时不易切断,而润长和细纤维化程度高,所以纸张强度也高。

  纤维长度与纸张的强度有重要关系(尤其是对撕裂度),当决定纸张强度的纤维结合力增长到某些特定的程度时,纤维长度就显示出它的重要性。对于机械浆,纤维长度非常重要。

  低浓打浆时,刀片直接与纤维作用,而高浓打浆时,靠纤维之间的相互摩擦作用进行打浆,

  a.更多的保留了纤维的长度和强度,很少增加细小纤维的组分,成浆的撕裂度很高。

  b.纤维多是扭曲和卷曲状,纤维具备极高的收缩能力,能大幅度的提升纸张的收缩率和韧性,

  c.不足:设备复杂,动耗大,(成纸紧度大,不透明度达)尺寸的稳定性、纸的刚性和挺度

  一)打浆度:打浆度值反映浆料脱水的难易程度,综合的表示纤维被切断、分裂、润胀和水化程度。打浆度= 1000-斜管排出的水量(ml)/ 100RS

  三)水化度保水值(WRV):纤维保留水分的能力,测量浆料的保水值是为了测定纸浆打浆后纤维吸水润胀的程度。见P43

  四)筛分析(筛分):通过筛分析使纤维长度得到分级,测出各级纤维的长度和百分率。见P44

  2.草浆的非纤维细胞含量高,在打浆过程中,由于其易破碎而使打浆度上升很快,大幅度提升草浆的滤水困难。

  以疏解纤维,轻微打浆,切断作用为主的采用细沟、细齿和浅齿;以分丝帚化为主的,采用较大的齿宽;对浓度较高的浆料,采用窄的齿纹和浅齿,以减少浆料在齿忠沉积和堵塞。

  2)粗磨区:浆料入口处,盘间间隙大,采用浅齿沟和宽的齿纹,能促进浆料迅速疏解,并使浆料均匀进入精磨区。

  优点:疏解能力强,占地面极少,产量大,效率高,电耗低,对纤维没有切断作用。

  特点:在高浓下,浆料互相摩擦,转子对浆料七四类作用,单位能耗低50%以上,化学药品生20% ,流程简单。

  原理:在机械力、水利和超声波的作用下,纤维素或纸片受到强烈的疏解,被分解成单根纤维。

  在纸浆中加入添料,改变纸张的性质,更好的满足使用的需要,这一生产过程称为加添。

  2.目的:提高纸的质量,增加产量,改进操作,减少流失,见低成本。见P67

  4、阳离子:见P77:络合能力Cl-<SO42-<CH3COO-<草酸根<OH-

  1、松香胶起施胶作用的官能基是(COOH),若能设法增加松香的羧基数量,则可望提高松香的施胶效能——制备强化松香胶的理论依据。

  1、制备方法——逆转乳化法:其特征是:随着水的加入,松香液由水/油型,逆转为油/水型,制成稳定的松香分散体。

  合成胶的种类反应型:在碱性条件下,胶料直接与纤维反应,使胶料固着在纤维上。

  一般情况:定量在50g/m2以上的印刷纸,加用廉价的滑石粉,40g/m2以下薄型字典纸,需

  一)纸张填料留着率:是指纸张中所含的填料量A与加入纸料中填料量B的百分比:

  b)机械载流系统:认为,填料由于机械过滤作用,使填料不能通过滤层而留在纸内。P97。

  c)胶体吸附学说:填料在水中带负电荷,当加入矾土后,因有水和离子产生,填料离子吸附铝离子

  纸张的染色是指在浆料中加入某一色料,使其有选择性吸收部分可见光,反射我们所要求的色泽光谱,这一生产过程称为染色和调色。P98 图2-16 P99 表2-4

  颜料:有色的填料耐光性较强,不溶于水,与纤维无亲合力。染色性能不如染料。

  ii.压光染色(纸面染色):在压光辊上使纸张与染料液接触。多用于纸板和原纸染色;用量少,颜色鲜艳,耐光强;易脱落。

  iii.浸渍染色:使原纸通过色料槽而着色。常用于皱纹色纸及其它薄型色纸。

  i.纸浆性质:不同浆料对染料有不同的亲合力。木素对碱性染料;纤维对直接染料有较大亲合

  ii.打浆:提高打浆度有利于纤维的染色,能使染色加深。打浆度高,纤维分丝帚化好,有利于染料与纤维的结合。

  iii.胶料与矾土:松香胶对纤维着色有阻碍作用,而矾土对染料起媒染剂作用。

  iv.填料:由于填料与纤维争夺染料而有碍纤维着色。大多数填料对染料有较强的亲合力。

  二.干强剂——增强剂:在纸浆中加用适当的添加剂,来提高纸张的(物理质量)干强度。(P124)1.淀粉与植物胶:能提高纸张的强度,匀度,改进纸张的耐磨性、挺度和掉毛、掉粉现象。

  2.水溶性纤维素衍生物:MC,CMC,HEC均能提高纸张的干强度。P105

  阳离子型:无论在酸、中或碱性条件,加不加矾土,均可提高纸张强度,并有一定的施胶度。

  PH纸的高低会影响树脂的留着率,加树脂前PH = 5~5.5%,加树脂后PH = 4~5。

  1.助留剂:用来提高纸料中的细小纤维和填料的留着率;主要用阳离子型高分子聚合物:聚丙

  高分子聚合物使纤维(或粒子)产生絮凝的机理,不仅是表面电荷的中和,还包括有桥联合嵌镶结合的作用。

  2.助滤剂:使细小纤维和填料与纤维絮凝,一方面提高细料的留着率,而同时加快了滤水速率。

  1. 存在形式:1)游离状态空气;存在于纤维间或附着在纤维之上,在纤维细胞腔。

  1)浆泵密封性差;2)不适当的搅拌;3)输浆管喷入浆料时带入空气;4)浆板不好打浆时带入空气;5)白水回收,细小纤维带入空气。

  1)结合态空气对纸料性质影响不大,除非纤维吸附了CO2,改变了纤维的极性而造成凝聚。

  2)游离状态空气能(1)改变纤维的比重和浆料的可压缩性、脱水性;(2)产生泡沫;(3)使纤维的比重减轻,产生浮浆,造成在网上出现纤维团和定量不均。

  1)必要性:脱气后,a.提高纸料脱水能力;b.使纸强度提高,强度得到一定的改善;c.节省蒸汽用量;

  a.化学除气(如加表面活性剂):用物化的方法除去纸料中的空气,浆添加剂加入到纸料和白

  一.纸机的组成:整台造纸机是一种持续工作的联动机,(挂图或胶片)从流浆箱进浆总管道卷纸机。

  白水、湿纸边、湿损纸、白水坑、干损池、水利碎浆机等。是独立的,但又是造纸工艺过程不

  纸料悬浮液的组成:是一种以水为介质的纤维悬浮液,它是固体(纤维、填料、胶料)、液体(水)、气体(空气)三相混合体。

  a)湍动:当流体的雷诺数超过一定数值时,流体的流动状态称为湍动,这时流道内每

  ii.高强微湍动能分散纤维絮聚物,但湍动与纤维絮聚有一定平衡关系,“纤维尺

  1. 布浆器:作用:将净化筛选系统送来的纸料均匀地分布倒流浆箱的堰池中。

  作用:根据纸机速的要求,依靠浆位高度或气垫压力,提供与网速相适应的静压头,并借助整流元件对纸料进行整流并产生适当的湍动,消除泡沫。

  1)隔板:适于纸速敞开式:隔板分5~7格。产生的湍动规模大,整流效果差,易絮聚。

  2)匀浆辊:是一根有较大刚性,辊面上由若干小孔的中空薄壁辊筒,是一般流浆箱应用最广的

  作用:消除浆中的涡流和横流,对纸料进行整流,防止纤维絮聚和沉降。提高浆流的湍动强度,分散纤维,提高成纸的匀度。

  b.浆流中的横流、偏流和大湍动,由于受导流片的阻滞而逐步消失,使大湍动衰减为稳定的微湍动,

  1.堰板:使纸料加速并均匀地以一定角度喷射到网面上,在网上形成均匀的湿纸页。

  a.闸板式堰板:可调垂直式闸板:唇板开度可全幅调节或局部微调。可用于中、高、低速纸机。结构

  b.敛唇式堰板:喷浆(鸭嘴)式堰板:中、低速纸机。浆流加速比缓和,上网纸料的喷射角、着网点

  c.直立唇缘式堰板:结合(鹰嘴)式堰板:中高速纸机。具有上述二种装置的优点Ⅰ使浆流保持微

  结合水:(干燥部)不能在重力和机械作用下脱出,而在干燥部受热低可以脱出。游离浆含自由水多,易脱水。粘状浆含结合水多难脱水。

  1.任务:使纸料脱出水分,形成纸页,(出伏辊干度15~25%),其脱水特点:脱水量大而集中(占纸机总脱水量的90%以上)。

  2.要求:纸料在网部成形时,要求纤维适当扰动,分散均匀。使抄成的纸页匀度良好,全副一致。二.长网部:

  ii.压差脱水段:包括真空箱和伏辊:本段湿纸已经成形,可采用较高的压差加速脱水。

  1. 要求:“五稳”:纸料的配比稳,车速稳,堰池的水位稳,送浆泵的水泵的压头稳,进出伏辊湿纸的水分稳。“二个一致”:全副纸料上网一致,湿纸水线的长短一致。理想:喷射角、浆速、喷射距离、喷浆的厚度保持一致。

  2、伏辊和线)普通伏辊:脱水效率低,网的磨损消耗大,操作麻烦,出事故多等缺点,只适用于旧式纸速长网纸机。

  作用:使纸页紧贴伏辊,提高脱水效果,消除压花,减少纸页继头,提高湿纸页强度,方便引纸操作。

  成形原理:靠圆网内外的水位差所产生的过滤作用,使纤维在脱水过程中被吸附在网面上形成网页。

  a.顺流式:纸料流动的方向与圆网转动的方向相同。脱水能力强,纸张匀度好,白水浓度低,

  b.逆流式:纸料流动方向与圆网转动方向相反。上网浓度高,白水浓度大,纤维流失大——抄

  c.侧流式:纸料流动的方向与圆网转动的方向构成900。成纸纵横拉力比小,适于长纤维抄造薄

  从网部来的湿纸页(含水80%左右),需要在压榨部利用机械压榨作用进一步脱水提高干度的同时,增加纸的紧度及强度。

  压区中主要的压力梯度是存在于和压区相垂直的,因此从湿纸中压出的水是沿着水平方向流动。

  特点:垂直方向压力梯度大,脱水路径短,脱水快,对压榨效果决定作用的是流体压力梯度,机械压力是条件。

  牵引力大——刚性强——裂断长高——耐破度下降——纵向伸长率下降——横向伸长率提高——横向裂断下降——耐破度——撕裂度P282

  b.恒速阶段:纸的温度和干燥速度不变,内部水分扩散>外部,蒸发去掉的是游离水。

  1.单段通气:管线)设有蒸汽循环,需定期排不冷凝气;2)排气阻阀门太多;3)阀门出故障时,蒸汽会流失。

  2)分段通气是依靠各段烘缸之间的压力差,或者借助于连接在最后一段的真空泵产生负压进行。

  一.压光:一般长网纸机压部之后装有一台压光机,用以提高纸的平滑度,光泽度和厚度均匀性。

  2.压光棍个数增加,裂断长、撕裂度会降低,厚度成直线下降;部透明度变化不大,平滑度有显著提高,纸的紧度提高,吸墨性下降。

  3.增加纸的水分,纤维塑性增加,紧度、强度、光泽度、抗油性提高,拜读和部透明度降低;

  辊式卷纸机:适合于各种车速纸机,纸卷紧度好,对纸页张力小。注意:纸在卷成卷筒的过程中;卷筒直径持续不断的增加,但其圆周速度却须固定不变——需调节转速。

  1)与普通压光相比:辊数较多(8~12),车速较快(600m/min),线压大,有纸粘辊。

  2)超级压光的作用:主要是靠压光棍间的摩擦和压力作用。压力作用提高纸的紧度,降低厚度。摩擦作用是以提高光泽度为主,提高平滑度主要靠纸辊。

  12、试比较水平方向脱水和垂直方向脱水机理,并说明为什么垂直压榨脱水量大。

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