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1、精选优质文档-倾情为你奉上特种纸的制造与加工是怎样的目录：l 特种纸制造采用的原料l 我国造纸所用植物纤维原料的品种分为六大类l 介绍和分析：木材纤维、草类纤维、无机纤维、合成纤维、碳素纤维、金属纤维、动物纤维等l 原纸：为加工特种纸而确定的原纸l 关于原纸抄造l 关于造纸白色颜料的基本特性“四高五低”l 对特种纸的填料无机类的化合物：高岭土(瓷土)、碳酸钙、硫酸钡、硅藻土、钛白(二氧化钛)、锌白、三羟基铝等介绍。l 关于后加工工艺 特种纸制造采用的原料简述特种纸制造时所采用的原料虽说有很多，而且存在有不同的分类方法。但是，从原则上讲，属于植物纤维原料的，主要有针叶材化学浆、棉浆、麻浆、精制浆
2、等。也可适当地掺用一些阔叶材化学浆、部分化学竹浆。为确保产品质量，尽量不用机械木浆和低质量的草浆。其次是无机纤维原料，有玻璃纤维、陶瓷纤维、云母纤维、石棉纤维等。这类纤维的特性是耐高温性好、抗腐蚀性佳。不过，石棉纤维的粉尘具有致癌性，这种纤维现在已被限制使用。再次是合成纤维原料，石油化工的发展。为社会提供了大量而廉价的聚合物(树脂)，如聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯及其衍生物。这样，就为特种纸的生产创造了极为丰厚的有利条件。但世界上贮藏的石油资源日渐减少，同时产品对环境也会产生不良的影响。又次是碳素纤维，以有机纤维或沥青或木素(1lgnin)为原料，在含有惰性气体的空间中进行高温碳化处理后而制得的一
3、种黑色纤维，它具有密度较小、导电性高、耐热性好等许多优点，其应用比较广泛。复次是金属纤维，即利用金属及其合金制取的纤维材料。因其种类、制法、几何形态等不同，而随之产生不同的热、电、磁性等有差异，故在制造特种纸时应特别留心，否则事倍功半。临末是动物纤维，动物纤维的种类也不少。在造纸上使用的有羊毛、蚕丝和鸡毛等，一般来说，在使用这些纤维时还可配用部分植物纤维，以利于纸的成形和抄造。 植物纤维造纸原料是发展造纸业的物质基础。目前，在同际上的造纸原料主要是植物纤维，一些经济发达国家所采用的针叶树或阔叶树木材占总用量的95以上。 在我国，造纸所用的植物纤维原料的品种比较多而杂，分为六大类：一是针叶树木材
4、，如落叶松、红松、沙松、马尾松、云南松、樟子松等；二是阔叶树木材，如杨木、桦木、桉木等；三是草类植物，如芦苇、竹子、芒秆、麦草、稻草、龙须草、高梁秆、蔗渣等；四是韧皮纤维类，如亚麻、黄麻、洋麻、檀树皮、桑皮、棉秆皮等；五是种毛纤维类，如棉花、棉短绒、棉破布；六是废纸纤维类，按照我国的习惯划为：一等废纸(未经印刷从工厂或有关单位挑出的白纸边、残破纸)；二等废纸(经过印刷的废旧书刊、报纸)；三等废纸(除了以上两种以外的一切废纸、旧纸板、破纸箱)等。在植物纤维中，对普通造纸而言，针叶树木材是堪称优良者，次之为阔叶树木材，再次之为草类植物。但对于制造特种纸来讲，棉麻浆当然名列首选，再就是针叶树木浆，故
5、它们时有配用。(1)木材纤维 首选的是针叶树木材，属于裸子植物，如松树、云杉、冷杉等。长年砍伐，所剩不太多了。而阔叶树木材，属于被子植物，如杨树、自桦、椴木等。其生长较快，储蓄量较多。针叶树木材或称针叶材，又叫软木(softwood，因质地较软而得名)。生长期长达几十年甚至上百年才能成材。其中的纤维含量(即管胞)约占木材总体积的90以上，其纤维的平均长度35mm，宽度005mm，长宽比70。适宜生产优质纸浆，可以抄造多种特种纸。该原料的主要产地是福建、广东、广西、湖南、吉林、黑龙江等。阔叶树木材或称阔叶材，又叫硬木(hardwood，因质地较硬而得名)。生长期较短，大约十多年即可伐用。其中有术
6、纤维和导管。其纤维含量约为78左右。木纤维的平均长度较短，只有12mm，宽度O018mm，长宽比66。适宜配比或制造某些特种纸。该原料全国各地广为分布，如我国南方出产的桉木，北方出产的杨木、桦木等。(2)草类纤维芦苇(还有与荻混牛，故称苇获)：我国芦苇的种类有白苇、黄苇、高苇、裁苇等。芦苇的纤维短细，且较僵直，纤维含量约62，平均长度0.9mm，宽度0.009mm，长宽比100。其中还夹杂有一层“苇膜”。抄成纸后会在纸面留下小亮点，影响印刷效果。竹子：品种有毛竹、淡竹、苦竹、慈竹、水竹、刚竹、紫竹、白夹竹等。竹纤维细而长，纤维含量68，平均长度1.8mm，宽度0.02mm，长宽比90。纤维的柔
7、顺性好，滤水性佳，有条件制造高级纸张。 麦草：为一年生草本植物，纤维含量60，有秆状薄壁细胞，还有少量的杂细胞，纤维平均长度1.1mm，宽度0.01mm，长宽比110。稻草：稻也是一年生草本植物，稻草纤维含量为45，其平均长度0.9mm，宽度0.008mm，长宽比112。含有多量的杂细胞等。芒秆：有不同的俗名，如巴茅草、巴芒、刨高草。芒秆的皮部纤维接近竹纤维，纤维含量48，秆茎内髓细胞约占25，纤维的平均长度1.7mm，宽度0.016mm，长宽比100。 龙须草：本系多年野生草本植物，纤维含量约70，平均长度1.9mm，宽度0.01mm，长宽比190。纤维特别细长，且柔软。 红麻：又称洋麻、关
8、麻或槿麻，是木质化茎秆一年生的草本植物。纤维含量为53，其平均长度10mm，宽度0.03mm，长宽比33。 棉秆：主要是棉秆皮，茎秆中有髓，多为杂细胞。棉秆的纤维含量约70，皮纤维的平均长度2.2mm，宽度0.02mm，长宽比110。 甘蔗渣：经过榨糖汁之后剩下的甘蔗渣。蔗渣纤维的含量为64，平均长度1.1mm宽度0.022mm，长宽比50。 高粱秆：高梁系一年生草本植物，其纤维含量约48，平均长度1.1mm，宽度0.012mm，长宽比92。纤维细胞壁较厚，还含有多量的髓细胞。玉米秆：玉米(玉蜀黍)是一年生草本作物，又通称包谷、棒子、包米、玉茭。其纤维含量为30，平均长度0.8mm，宽度0.0
9、13mm，长宽比6l。以上原料一般不适合抄造特种纸，如果另想一些办法(如加以改性或添加少量)也并非完全不可以。(3)棉、麻纤维尤其是棉属于天然的纯纤维素。一般栽培的品种有草棉(又称小棉)、中棉、陆地棉、海岛棉、桉树棉等。棉纤维是棉籽之单细胞种毛纤维。它的长度约为28mm，宽度为20m，单纤维强度为4.5g。其密度为1458gcm3。依成熟度不同，棉纤维的扭曲状不同。棉纤维中含木素少，处理比较容易。同时棉纤维强度大、韧性高，亲水性好，耐磨性也不错，它可以用来抄造高级纸和特种纸。麻的种类很多，属于草本植物的有大麻、亚麻、苎麻、黄麻(苘麻)、红麻(洋麻)、青麻、剑麻、蕉麻(马尼拉麻)和罗布麻等。麻纤
10、维最大的特征是纤维细长，细胞壁上有“横节”。其中含有的杂细胞随浆料处理和净化情况而异，或少或无。利用麻纤维的强韧性，可以抄造某些特种纸。但是应当指出：制特种纸时，一般是采用原生麻，而不是麻制品的废料。无机纤维无机纤维原料有天然的和人造的两大类天然的主要是矿物纤维，如石棉、石英、云母等；人造的主要是玻璃纤维(丝)、陶瓷纤维(晶须)等。现分别介绍如下。(1)玻璃纤维按其组成与性能，分成普通玻璃纤维和特种玻璃纤维两大类。普通玻璃纤维的主要成分是铝硼类硅酸盐和钙钠类硅酸盐。又依其中所含碱金属氧化物数量的多少分为无碱、低碱和中碱玻璃纤维等三种，它们的化学成分如下。无碱玻璃纤维，含SiO2 53.3；A1
11、0O3 15.3；Fe203微最；CaO163；MgO4.5；Na2O 0.05。中碱玻璃纤维，含SiO2 67.3；AL2O3 7.0；Fe2O3微量；CaO 9.5；MgO 4.2；Na2O 12O。低碱玻璃纤维，含SiO2 644；A12O3 25.0；Fe2O3 021；CaO 0.01；MgO 10.27；Na2O 0.3。此可知，上述三种玻璃纤维中，含有的碱金属氧化物的数量依次增多。而特种玻璃纤维的组成、性质和用途与普通玻璃纤维有较大的不同，比如由纯铝镁硅组成的高强玻璃纤维，其强度是后者的几十甚至百倍以上。玻璃纤维(图2-1)在性质上的特点是：外形为光滑的圆柱体;具有高的疏水性；其
12、尺寸稳定性好；不燃烧，在高温下保持性质不变；抗张强度大，且随纤维直径减小，该强度反而增加；伸长率小，弹性模数低；电绝缘性佳；抗化学力强，玻璃纤维对碱和大多数酸溶液不发生化学作用。在造纸工业和特种纸生产中常用的是无碱玻璃纤维，它的物理指标是：相对密度2.55；比热容7.59l02J(kgK)；伸长率35；抗张强度3.1l3.44109Nm；弹性模数6.5371 21010Pa；热导率1.34106w(mK)；膨胀系数5.0106/；耐热温度300；折射率1.548;介电常数56。上述玻璃纤维分为玻璃丝和玻璃棉，以玻璃球(由二氧化硅、氧化钙和氧化钠等组成的非晶态固体)为主要原料，将熔融状的玻璃加以
13、拉伸或吹制而成细丝状，直径为几微米至几十微米，长度为几厘米以上者为玻璃丝；长度为几厚米以下者叫玻璃棉。玻璃纤维的制法主要有两种。抽丝法(图2-2)。将不同种类的玻璃球，先在电炉内加热熔融，然后强制使其熔体由底部的许多漏孔连续不断地流出，即成长丝。在抽丝过程中通过高速度抽出和急速地冷却，使单丝聚集成束。再进行上胶处理，以便于丝束卷曲而不受损伤。最后由缠绕管收取。此法生产的玻璃纤维，其直径约为510m，长度为几百千米。吹丝法(图2-3)。是将玻璃球在电炉内熔融后由嘴流出。随后，用高压热气流将其强制吹出，使其分散成为微细的絮丝状，此法生产的玻璃纤维，其直径约为0.53mm，长度般为几毫米。在拟定抄造
14、特种纸时，可以根据实际需要来选用不同性质和长度的玻璃纤维。(2)陶瓷纤维 又名陶瓷品须或称晶体纤维，它是由陶瓷耐火材料加工而成的。其化学组成为金属氧化物和二氧化硅等，含量在90以上。例如，钛矿石纤维，含SiO2 44；A12O3 43；TiO27.6；其他5.4。义如，铝土纤维，含SiO227；A12O3 68；TiO2 2.7；其他23。陶瓷纤维的特性是： 绝热性能好，可反射、阻抗红外线辐照； 耐高温，在11002200的条件下，仍保持稳定状态； 不吸水，在潮湿环境中不产生任何变化； 抗腐蚀，不怕酸性或碱性溶液的攻击、侵蚀； 非导电体，绝缘性能优良。陶瓷纤维的制法有三种：即抽丝法、吹丝法和纺
15、丝法。前两种的制造工艺与玻璃纤维的制法基本相同。而纺丝法是将熔融状的混合原料，在惰性气体的压力下以细流状态喷向高速旋转的圆盘之周边表面。在圆盘高速转动的拉力下，将其纺成细丝缠绕在圆盘上，而得到几微米的陶瓷纤维。用于造纸的陶瓷纤维，必须经过净化处理把不合格的非纤维状的陶瓷颗粒除去。然后采用打浆机对其纤维长度进行适当调整，务使纤维的长宽比等于10以上。在流送过程中应保持陶瓷纤维呈悬浮、分散状态。可在常规的长网、圆网、斜网等造纸机上抄造完成。根据产品的用途，抄纸前可向浆料中加入黏合剂，也可不加。(3)石棉(图2-4) 是一种可以剥裂为柔韧细长纤维的镁硅酸盐矿物，它分为蛇纹石石棉(或称温石棉)和角闪石
16、石棉(或称透闪石石棉)两大类。蛇纹石石棉呈白色至黄绿色，化学组成为3MgO2SiO22H2O，其中氧化镁(MgO)含量43，二氧化硅(SiO2)44，水(H20)13。还混有氧化铁、三氧化二铁等杂质。温石棉纤维比其他石棉矿物坚韧，具有更高的拉伸强度，但是它的耐酸性不及角闪石石棉。通过扫描电子显微镜的观察，发现温石棉纤维内部呈空心管状，并且结构上是以螺旋的方式卷起来。而螺旋管与填充质之间的结合力较弱，所以温石棉纤维很容易被分剥出来，拉成较长的细丝(纤维)，一般是几厘米至十几厘米，最长者可达近lm。柔性较好，硬度不大，约为24之间(胶蛇纹石2，蛇纹石23，普通蛇纹石253，叶蛇纹石354)，其相对
17、密度为2528，手摸有光滑感。同时，石棉纤维又具有良好的保温性、绝缘性、防火性、耐酸性、耐腐蚀性和比表面积大等特点，故其应用十分广泛。温石棉纤维能制成石棉绳、石棉带、石棉瓦、石棉板、石棉管等材料，故抄造纸张应无困难。同时，也可用作过滤介质、油漆填充物等。此外，由于石棉纤维的摩擦系数为0.4-0.5，比玻璃纤维高(01)，因此又用来制作刹车片、机动车闸瓦等。不过，细小的石棉纤维会污染大气和水域，如被人体吸入肺内后会蓄积下来，已确认有致癌作用，故使用时要十分小心。有的国家规定，生产环境中石棉纤维粉尘的最大允许浓度是，每1cm3空间不得超过1根石棉纤维丝。所谓的1根，即长度为58m、直径在1.5m以
18、下的石棉纤维丝。而且角闪石石棉纤维比温石棉纤维危险性更大。(4)石英是一种分布很广的造岩矿物。它的晶体品种甚多，不透明的叫石英砂(主要成分有二氧化硅、氧化铁等)；无色透明的叫水晶(rock crystal)；有颜色并呈环带状的叫玛瑙(agate)；血红色的叫鸡血石(bloodstone)等。若以石英砂为原料，用电阻炉进行一般熔制；或以水晶为原料，用高频炉进行真空熔制，均可得到石英纤维。石英纤维有很多优良的性能，比如硬度高，达到莫氏七级；具有良好的透过紫外线性能，折射率为1.458；耐高温；耐热震性好；膨胀系数低；电绝缘性较大；化学稳定性佳，可抗拒浓酸的侵蚀(氢氟酸和热磷酸除外)。石英纤维与其他
19、纤维混合后，多用作耐高温、耐腐蚀的特种纸。(5)云母(图2-5)是复杂的硅酸盐类化合物，具有多种晶体形态，呈柱形、板形和鳞片形。云母是分布很广的造岩矿物，常见于火成岩、沉积岩和变质岩中。云母分为白云母、黑云母、金云母、锂云母、锂铁云母、绢云母、钛云母、水云母等。具体地说，白云母，分子式KAL2(ALSI3O10)(OH,F)2为白色、淡黄色、淡棕色或粉红色，薄片透明，硬度2.02.5，相对密度2.763.lO。黑云母，分子式K(Mg，Fe)3(AlSi3Ol0)(OH)2。为黑色、深棕色或深绿色，硬度2.53.0，相对密度2.83.2。金云母，也称镁云母，分子式KMg3(A1sSi3O10)(
20、OH)2，黄色至深棕色，硬度2.53.0，相对密度2.86。锂云母，又称鳞云母和红云母，分子式Klj1.5 A11.5Alsi3O10(OH，F)2。由于白云母和金云母具有良好绝缘性能、介电性能、耐高温性能和耐酸碱性能，因此常用来生产供电力和电子工业上使用的电云母纸(简称云母纸)。黑云母可作填充剂，锂云母用于炼制锂盐。合成纤维合成纤维是化学纤维中的一大类(另一类是人造纤维)，以合成高分子化合物为原料制成的纤维之统称。普通合成纤维分为六种，即聚酯纤维(涤纶)、聚酰胺纤维(俗称尼龙、锦纶)、聚丙烯腈纤维(臆纶)、丙纶、聚乙烯醇甲醛纤维(维尼纶、维纶)、氯纶。此外，还有众多的特种合成纤维，如高温耐腐
21、蚀纤维(氟纶)、耐辐射纤维(聚酰亚胺纤维)、防火纤维(维氯纶聚乙烯醇一氯乙烯接枝共聚纤维)、弹性纤维(氨纶)、耐高温纤维(芳纶芳香族聚酰胺纤维)等。合成纤维最大的强项是可以制成各种异形纤维(图2-6)，它们具有非凡的特性。以上这些合成纤维可以单独或与植物纤维配抄各种性能的特种纸。图2 6异形纤维截面及其喷丝板孔形图碳素纤维碳素纤维又称碳纤维(图2-7)最初起于20世纪50年代初，由美国碳化物联合公司(union carbideco)开发出来的。它足一种高强度、高模量、耐高温的无机高分子纤维。制取它的原料有黏胶(人造丝)、聚丙烯腈、沥青、木素等。将上述原丝在空气中加热至300的高温进行预氧化，然
22、后在惰性气体保护下经过高温碳化，再经表面处理等工序后而制成的。碳素纤维视碳化温度的高低而分为三种：在300400下制得的叫做耐火纤维；5001800下制得的叫做碳化纤维；20003000C下制得的叫做石墨(化)纤维。前一种又称为低性能碳素纤维；后两种统称高性能碳素纤维。1969年约翰逊(Johnson)根据X射线衍射和电子显微镜的研究结果，提出了碳素纤维的多晶模型(图28)。并指出：碳素纤维是以石墨层片为基本的结构单兀，并由这些单元组成的“乱层石墨微晶”，彼此首尾连接而形成的。后来，福尔都茨(Fourdaux)又有了另一种看法，他认为：碳素纤维是由长度有几千埃的缅长带状石墨层片沿着纤维轴向堆叠
23、而成的。这便是带状模型-图29)。目前，从理论上讲，它们都能解释一些现象，但却没有被普遍接受。碳素纤维为无毒之黑色物质，含碳量在8095以上，其直径一般为78m，密度约为1.52.0gcm3。，比金属纤维和无机纤维都小许多，故其单位质量的强度和弹性均较其他纤维更优越。碳素纤维的电阻率为31510-3，导电性好；热导率为1020kcal(mh)，耐热性高；而线膨胀系数为0.210-6，故耐滑动性极好。就化学稳定性而言，除了浓硫酸(96以上)、浓硝酸、氢氟酸等之外，对普通化学品邯很安定。不过，碳素纤维也存在有三个缺点：一个是抗氧化性较差，在高温炉中弄不好可能被氧化成二氧化碳跑掉了；另一个是，其耐冲
24、击性较差，很容易被拉断；第三个是表面光滑，给制造复合材料带来困难，故一般不单独使用。当然，碳素纤维常与树脂、陶瓷、金属等纤维混合，制成高性能的复合材料，也可与植物纤维等配比抄造特种纸。金属纤维金属纤维一般为多晶纤维、晶须纤维等，它与钢丝、铝丝、铜丝、铁丝等的主要区别是其直径仅为515m，比后者等的直径要细得多。金属纤维的特性是：质地坚硬、相对密度大、不吸湿、有抗水作用，但也容易被酸性物质侵蚀。金属纤维的制法一般有切削法、拉伸法、挤丝法和电化法等。造纸上利用这种纤维配抄相应的金属纤维纸，以使成纸具有不同的导热、导电、电磁屏蔽等作用。切削法，又称机械切削法，它是最常见、最简单的一种方法。主要是利用
25、机床上安装的锯齿形刀具，对金属板材进行切削加工，生产出具有一定尺寸的金属纤维。纤维的细度取决于刀齿的规格，单位长度内的刀齿数目越多，切削出来的金属纤维越细；反之，金属纤维越粗。另外一种方法是，使用车床或刨床把金属材料压制成扁平的金箔状，再通过切削而加工成金属纤维。拉伸法，又叫热拉伸法，一般分为两种：一种是把金属棒加热，当达到软化点时，对其进行“拉伸、冷却、再拉伸、再冷却”，反复多次，直至变成所需要细度的金属丝为止，然后将它切短到620mm的长度，即为金属纤维。另一种是把粗金属丝，在一定拉伸力的作用下，通过一个加热辊，使该粗金属丝软化，进一步延伸、拉细，使其变成具有一定细度的金属丝，再经切短，即
26、为金属纤维。该金属纤维的细度取决于加热辊的温度及拉力的大小；而加热辊的温度越高，拉力越大。则制得的金属纤维的直径越细。挤丝法的工艺原理是，把金属原料熔化后，采用惰性气体以一定的压力将其从喷嘴挤出成丝；或者利用高速的惰性气流把金属熔体由喷嘴吹出成丝。可以由气体压力或气流速度来控制所形成的金属纤维的细度。气体压力或气流速度越大，所制成的金属纤维越细；相反，则金属纤维越粗。电化法是将金属化合物在反应炉内加热，在加入某些化学物质后促成发生还原反应，使还原产生的金属单质，在晶核的存在下生长为晶须，于是便得到_r晶须纤维。不过，此法的成本昂贵，难以推广。动物纤维(1)羊毛，这是最先用于造纸的动物纤维，羊毛
27、的主要成分是岔硫的蛋白质，有多层结构(图2-10)，其直径为1070m。同一根羊毛的粗度呈不均匀状态，容易扭曲或卷圈，纤维断面多数近于圆形。羊毛纤维的耐酸性好、亲水性较好；但其耐碱性差、耐热性也较差。羊毛纤维之间的结合力甚弱，故不宜采用100羊毛造纸。比如用作超级压光机和轧花机的配件的纸辊，其原纸是以80的硫酸盐木浆和20的羊毛纤维配抄而成的。这样便增加了纸辊的弹性和抗变形性，保证了压光或轧花的效果。(2)蚕丝，也是一种蛋白质纤维，它是由丝素和包覆在丝素外围的丝胶组成。丝素是蚕丝纤维的主体部分，每根蚕丝含有两根丝素(单丝，brin)，每根单丝由9001400根直径为0.204m的原纤(fibr
28、il)组成，而l根原纤又是由800900根直径为l0nm的微原纤(microfibril)构成的，原纤和微原纤之问存在有空隙。蚕丝纤维具有亲水性，在水中的分散性良好，吸水润胀后内聚力降低，经打浆能显著增加纤维的比表面积，有利于纤维问的交织、结合。由于蚕丝纤维的大分子链中含有羟基、氨基等极性基团，因此这种纤维之间可以形成氢键而成为蚕丝纤维纸。(3)鸡毛，还有鸭毛，都是鸟类动物的羽毛，它的结构特点是：组织疏松、带有“中空”，故相对密度很小，遇风飘扬，且都具有保护体肤、御寒保暖的能力。生活在南极的企鹅与家禽鸡鸭之间羽毛上的区别是：前者的羽毛是空心的，后者的羽毛部分是实心的。从传热学的观点来看，空心的
29、羽毛或纤维要比实心的有更大的热阻，即具有更好的保温性能。在航天技术中广泛应用的隔热、保温材料有钛酸钾纤维，它的每根纤维中含有大量的微孔，因此这种纤维的保温性能极好。鸡毛的收集难度较大，还柏带病菌等其他问题，所以，现在人们倾向于不直接利用它。l 原纸：为加工特种纸而确定的原纸简述前已述及，特种纸是由加工纸延伸而来的，因此特种纸与加工纸既有类似之处，也有不同之点，前者必然带有后者某“胎记”(工艺痕迹)。加工纸是以原纸为基础，经过涂布、变性、复合等加工后，改善原有的性能或外观所得到的一类纸种。而特种纸有时也需要利用某些特别的原纸(纸基)，对它进行再次加工才能达到目的。因此，本节所讨论的原纸是指为加工
30、特种纸而确定的。所以，要弄明白加工纸所用的原纸与特种纸所用的原纸并不是完全一样的。另外，如果有时不直接使用原纸，而使用塑料薄膜、玻璃纸和箔片等来代替的，则另当别论。原纸对制造不同品种的特种纸，有不同的要求，不能一概而论。但是，与同制造加工纸一样，比如涂布纸就有了统一的国家质量标准。原纸的强度是一项很重要的指标。而原纸的强度取决于浆料的组合结果。众所周知，当前造纸工业考虑到原料来源和生产成本等问题，改变了过去所采用单一原料的做法，而是以两种(或更多)配比来落实，故在生产工艺上要求更高。由于制造特种纸时要采取多次加工，因此对原纸的原料配用不宜按通常的方式来处理。对于制造特种纸的原纸来说，一般是以7
31、0以上的化学木浆，再根据设备等硬件条件，相应地提高或降低针叶木浆的配比量。如果有可能配用少量的棉浆或短绒浆，自然更能改善原纸的强度，使加工过程顺理成章。在某些情况下，适量地掺人少部分的漂白机械木浆，也是可以的。但是，生产实践表明，在原纸生产中过多地配用草浆是不适宜的，这不仅会影响原纸的强度，而且在加工时出现一些料想不到的问题，从而带来负面效果。原纸抄造造纸行业内有句俗语：一是“纸的制造，首在于料”；二是“纸是打浆机里打出来的”。不论生产何种纸 普通纸或者特种纸，在制造前首先应确定原料及其配比，“好料出好纸，次料出次纸”。一般是采用木浆或棉麻浆，或非植物纤维浆；其次是掌握好打浆状况(何种打浆方式
32、、打浆度是多少)；第三才是制定相应的抄纸工艺规程。以便能够顺利地把符合质量要求的原纸“拉”出来。 按照纸的生产流程，其工序大体上一样。不过，为了使后加工能够达到要求，对工艺条件的细节尤为小心，以便使抄出的原纸符合质量标准。各类特种纸原纸的具体指标，将在以后分别叙述，这里只在原则问题上略加点评。如上所述，特种纸的质量与原纸的质量关系密切，而原纸的质量又取决于原纸的原料一包括浆料和添料等，其中浆料的影响面量大。所以说，在生产特种纸之前，慎重地选择浆料是十分重要的。此外，对浆料的处理打浆，也是要必须处理好的。打浆主要有游离状打浆和黏状打浆，游离状打浆(free beating)是指打浆时以纤维切断为
33、主的打浆方式，浆料易与水相分离，此时的打浆度较低(约为300SR以下)。成纸的不透明性较好，但强度较差。黏状打浆(slow beating)，是与游离状打浆相反的另一种打浆方式，浆料与水难分离，其滤水缓慢，此时的打浆度较高(850SR以上，对于特种纸较少采用)，成纸的透明性高，强度亦大。这是一般说法。对于特种纸的生产，当然要考虑不同的打浆方式。造纸机的类型对于原纸的质量也有一定的影响。通常，使用长网造纸机比较合适，但也不排斥圆网造纸机。主要是要拟定有正确的、行之有效的抄造工艺。这样才能抄出理想的特种纸的原纸。质量要求原纸是进行特种纸后加工的重要基础。因此，必须按照加工条件和对成品的质量指标，对
34、原纸提出以下各项原则性的要求。(1)对原纸的静态性能的要求根据加工不同的特种纸，对原纸的定量大小要仔细地确定。一般误差不应超过12gm2，原纸的纸面应平整、组织均匀，厚薄一致、无皱折、孔眼、凹坑等纸诵。纸的内在强度，包括拉力、耐折、耐破等指标均能适应加工过程，同时对z向强度、湿强度也有一定的要求。（2)对原纸的动态性能的要求考虑到所使用的原纸会遇到各种加工条件，因此原纸的变形性越小越好，即尺寸稳定性高。当遇到外力作用时，具有良好的适应能力，以对原纸不会产生损坏为度。原纸的吸水能力要适中，不过大也不过小。原纸的水分太多，不易加工；太少也有困难。原纸成品的水分含量一般不超过7-8。过大的含水量在加
35、工过程中，有时会产生一些“障碍”。(3)对原纸的电学性能的要求 原纸的电学性能表现在导电性、介电性、绝缘性和静电性等方面。以植物纤维原纸为例，在一定的电压下，电流会随纸张水分而变化，显示一个衰减过程。介电性依纸内含有的金属离子多少而升高或降低。击穿电压和相对湿度有关，当RH为5060时，击穿电区为最低点。原纸之间发生摩擦即产生静电，它也与含水量有关。含水量高时不易发生静电，反之就有可能出现。(4)对原纸的适应性能的要求 原纸的性能将因后续加工过程的不同而具有不同的要求，比如复合加工时，各种基材材料的透气度应保持适当的范围，不可太大或过小，以免造成加工“障碍”。总之，用于特种纸生产的原纸应该具备
36、良好的适应性，以确保其经过后加工之后能够具备特殊的性能或功能而成为特种纸，并具有相应的质量和使用性能。化学品简述在制造特种纸时，通常要在浆料准备阶段或成纸加工过程中，向纸浆或纸页内施加某些化学品、添加剂(或化学助剂)，赋予产品所需要的性能，使之能够满足某些特别的用途。这些化学品的使用量虽不多，却能收到明显的实际效果。 造纸化学品或添加剂的品种繁多。而且往往因生产厂家和制造方法不同而牌号各异，其质量更是良莠难分，故选购时应多加注意。从大的方面来说，主要有填料、胶料、正料、助剂，它们都可以统称为造纸化学品或添加料。 填料定义所谓填料，即化工过程中因某种目的需要填充的物料。它是一种混合体，其中主要部
37、分是不溶于介质(如水、油等)的白色颜料或其他颜料。因此，这里所说的填料，即填充物与颜料是同义语。措纸工艺上把向浆料中加入某些颜料的操作叫做加填。一般加填的目的是为了提高纸的白度和不透明度、改善其平滑度和印刷性、减少纤维量和降低生产成本。而特种纸的加填，远不止这么简单，它要求赋予更多的性能。比如，增加纸的阻燃性、隔热性和绝缘性等。 特性造纸上常用的白色颜料，其基本特性是“四高五低”。白度高，颜料是组成涂料或填料的“主骨”，因此颜料的白度十分重要。一般要求颜料的白度在95以上，最低不得小于90。折射率高，一般是1.492.70，白土的折射率是1.551.56。而纤维素的折射率为1.531.60。折
38、射率越接近，对光的反射能力越相同，则不透明性会大大提高。不透明度高，即光线通过颜料时穿行的速度减慢，故它的遮盖力较大。化学稳定性高，不溶于稀酸和碱性溶液，与各种化学助剂不起反应。相对密度低1.52.6，易于分散，有较好的流动性。吸水量低，颗粒表面没有裸露的羟基(OH)，有很强的疏水性。磨损率低，即颗粒的硬度要小，含砂量少，精加工时损失也小。耗胶量低，因颗粒的比表面积不太大，故需要的用胶量相应较少。价格低，即相对地比较便宜。而对于特种纸所使用的颜料，则有更多更新的要求。选择合适的粒度和形状，并不是所有的颜料都有细匀的粒度。而其形状有针形、球形、锥体形等。什么样的才适合加工，什么样的不行，均需进行
39、比较，再行择定。具有一定的密度和硬度。与其他组分有较好的相容性。各种颜料的品质不同，它们之间或与黏胶剂等是否“相容”得好，对加工过程、成品质量影响颇大。分类根据来源不同可分为天然颜料和合成颜料两大类。天然颜料有：矿物类的如朱砂、雄黄、铜绿等；动植物类的如藤黄、胭脂虫红等。合成颜料的种类有：无机类的如钛白、锌白、铁蓝等；有机类的如各种色淀、酞菁等。 特种纸常用的颜料(填料)基本上是无机类的化合物虽然填料的来源很多，对于造纸工业而言，制造特种纸常用的颜料(填料)基本上是无机类的化合物，它们是高岭土(瓷土)、碳酸钙、硫酸钡、硅藻土、钛白(二氧化钛)、锌白、三羟基铝等。(1)高岭土 高岭土(clay)
40、又称瓷土、白土，是一种白色的矿物颜料。因早年在被誉为“中国瓷都”的江西省景德镇附近的高岭山地区被发现而得名，故称为“高岭土”(Kaolinite)，当地老表叫它“观音土”。其化学组成是A12O32SiO22H20是各种结晶岩(花岗岩、片麻岩等)破坏后的产物，纯净的呈白色，含杂质的呈淡黄或灰色。高岭土按成因来划分有三大类型：风化型，这是由于地质在风化作用的过程中，大量的硅、铝组分随水介质的迁移到适宜的成矿环境下沉积而形成的。此类矿的品质较高。2沉积型这是原生的高岭土、黏土岩，通过地表水的搬运作用，沉积于水盆地后经分选、富集而形成的。此类矿的品质中等。热液型这是岩浆侵入、火山喷发作用于矿原岩而形成
41、的。此类矿常与某些金属矿伴生，品质不理想。高岭土既是一种天然的矿物。故其中必伴生有某些杂质。而且随产地不同，其性质差别甚大。故使用前必须把它们除去，进行“精制”加工成纯品，方有利于应用。精制的方法是，先将高岭土矿用沉淀法去掉粗粒，然后经高速离心机进一步分级、除砂、精选。必要时进行化学漂白，再通过压滤机脱去大量的水分。并加以千燥进而精磨成粉状高岭土。高岭土的微粒，以直径为2m的占有率90以上、晶体为六角片状较佳。由于分子内部的原子排列的缘故，使高岭土的微粒之侧面带正电荷，表面带负电荷。这样在制备悬浮液时，必定引起微粒之间发生相互的吸引作用，极易形成絮状体。为了打破或避免这种作用，往往需要向其中加
42、入一些阴离子分散剂，以便达到预期的目的。与高岭土相类似的矿物，还有阿土(attapul)、陶土、黏土、蒙脱石(土)等。它们在造纸上的使用远比高岭土少，此处不再复述。(2)碳酸钙 用于造纸填料的碳酸钙(calcium carbonates)有两种。一种是用天然碳酸钙研磨制成的，称为重质碳酸钙。它的粒子平均直径约0.52.0m，白度为95，相对密度2.7，折射率1.481.05。另一种是用二氧化碳通人石灰乳发生化学反应的方法制成的，叫做沉淀碳酸钙或者轻质碳酸钙。其粒子平均直径约0.10.3m，白度为98，相对密度2.6，折射率1.66。碳酸钙用于填料中的作用是：提高纸的白度，提高不透明度，改善纸面
43、的pH值，改善油墨的吸收性，降低纸面的光泽度，降低纸的强度。碳酸钙一般不单独使用，常与高岭土配用，用量约为520。由于它的光泽度欠佳，耗胶量较多，故使用量受到限制。(3)硫酸钡 硫酸钡(barium salfate)又称钡盐，由天然重晶石研磨的钡盐，这种硫酸钡因粒度大、白度低而很少使用。特种兰氏制造中常用的是另一种叫做沉淀硫酸钡。它是由氯化钡与芒硝作用（或碳酸钡用盐酸溶解生成氯化钡，再与硫酸反应)而生成的，分为三个等级，其BaSO4，含量均为98以上，粒度为0.52.0m，白度为9598，相对密度4.34.6(较大，易沉淀），折射率1.64。 沉淀硫酸钡的特性是：白度高，化学稳定性好，不溶于稀
44、酸和碱液，对各种化学助剂安定，粒度细，可改善涂料的流动性。但是，它的遮盖力较差，对薄层的低定量纸不宜采用。(4)钛白 钛白即二氧化钛TiO2(titanium dioxide)，又称钛白粉，是钛矿经过处理而制得的表面粗糙的球状微粒。根据晶体类型可将它分为两类：金红石矿和锐钛矿。金红石矿含有的TiO2为90，多用于造纸加填；而锐钛矿含有的TiO2只有50%，其他为铁和别的金属氧化物，故使用很少。金红石型TiO2具有白度高、粒度小、光泽度好、对光的反射指数大等诸多优点，其缺点是价格昂贵，而且必须使用六偏磷酸钠和阿拉伯树胶作为分散荆，才能在水中均匀地制成涂料。锐钛矿型TiO2则易分散于水，可以调制高
45、浓涂料，但其他性质不如前者。在工业上制备TiO2的方法有硫酸盐法和氯化物法。前一种方法广泛地用来生产金红石TiO2，它是先把精磨过的钛矿用硫酸处理，铁离子以硫酸盐的形式沉淀出来。而钛的硫酸盐是可溶于水的。受热后水解，形成了无定形的钛氧化物沉淀。再放入800l000的转炉中煅烧，水和硫酸在高温下挥发除去，结果便得到了金红石型TiO2。后一种方法是，利用c12来处理钛矿，生成了钛、铁的氯化物，再将两者分离、洗涤，用氧气或预热空气氧化，生成了TiO2和C12，冷却后使之分开，即得TiO2成品。(5)硅藻土 硅藻土(diatomaceous earth)是一种白色或浅黄色粉状的硅质岩石，由硅藻遗体构成
46、。硅藻土的主要成分为蛋白石，常混有碳酸盐和黏土物质。其硅藻，质轻而松软，含二氧化硅达88，相对密度1.902.35，孔隙度大，高达90，吸附力很强，吸水量可达自身质量的1.54.0倍也能大量吸油，是热、声、电的绝缘体。一般不溶于酸(氢氟酸除外)，易溶于碱。可作为特种纸的填料，增加纸的松厚度提高过滤性能，改善纸的匀度和绝缘性。(6)海泡石海泡石(sepiolite)是一组具有链层状结构的富镁黏土矿物，为单斜或斜方晶系。呈以光滑致密的土块状，白至灰或浅黄色。硬度为2.02.5，相对密度2.2，湿时变柔软，具有可塑性耐高温(15001700)，热稳定性好(350时晶体结构无变化)。收缩率低，不易开裂
47、等特性。可作为特种填料、吸附剂和离子交换剂等。(7)三羟基铝 三羟基铝(trihydroxy aluminium)是以铝土矿和氢氧化钠进行化学反应后所生成的产品。通常分为研磨三羟基铝和沉淀三羟基铝两种。前者是用纯度高的铝土矿，在球磨中与氢氧化钠溶液混合，经过磨碎、分离、净化制得的；后者则用普通铝十矿先行磨碎，再送入高压锅内与氢氧化钠混合，加温至200以上压力为20MPa，尽量使其完全溶解。然后把部分不溶的残渣滤去，经冷却再加人种晶，使三羟基铝在沉积槽中发生沉淀。把这一部分沉淀物进行洗涤、过滤、干燥，最终才得到的。三羟基铝具有很高的白度、光泽性和平滑性。粒径很小约为0.51.0m，可以成为TiO2的代用品，价格要便宜得多。两种三羟基铝的物理指标列入表2-l中。2-l两种三羟基铝的物理指标性质研研三羟基铝沉淀三羟基铝反射指数密度/（g/cm3）白度（Tappi）/%比表面积/(/g)磨蚀量Einlehner/mg平均粒径/m粒径（球形当量直径）2m1.57