造纸工艺及技术课件.ppt

《造纸工艺及技术课件.ppt》由会员分享，可在线阅读，更多相关《造纸工艺及技术课件.ppt（64页珍藏版）》请在taowenge.com淘文阁网|工程机械CAD图纸|机械工程制图|CAD装配图下载|SolidWorks_CaTia_CAD_UG_PROE_设计图分享下载上搜索。

1、造纸工艺及技术 纸是如何制造出来的，其基本工艺流程如 何？纸与纸板的区别，常见的有那些？纸或纸板有那些基本的性能？如何根据用途来确定其质量要求？第一章 绪论造纸工业在国民经济中的地位 是与国民经济发展和人类文明建设息息相关的重要基础原材料产业；纸的消费是衡量国家现代化水平和文明建设的重要标志。国内外造纸工业的现状及发展趋势国内外造纸工业的现状及发展趋势 1、纸和纸板总产量及人均消费量 世界总产量：近4亿吨（07年）中国总产量：0.839亿吨（08年，居世界第一位）世界人均消费量：56.3kg/（人年）（08年）发达国家人均消费量：300kg/（人年）中国人均消费量：50kg/（人年）（预计20

2、10年达世界人均）湖北省08年产量超100万吨，国内排名13位2、国内造纸工业现状 已基本建立比较完整的造纸工业技术研究开发、人才培养、装备制造、产品生产和市场销售等体系。国际造纸跨国公司的进入和我国造纸工业大力引进国际先进技术，有力地推动我国造纸工业的发展。目前我国已具备从造纸生产和消费大国向世界造纸强国转变的现实基础。3、现代造纸工业的特点和发展趋势 是资金密集型、技术密集型、能源密集型和大规模型产业。具有生产连续性强、工艺流程复杂、能源消耗高、原材料处理量大、污染负荷重、投资大的特点。生产规模大型化、产品高档化、技术装备现代化、生产清洁化和水资源的节约利用是当今世界造纸工业发展的主要趋势

3、。4、国内造纸工业存在的主要问题 造纸原料结构不合理，木浆比重低 纸和纸板总量不足，产品结构不合理 企业规模小 技术装备落后 水资源消耗大 环境污染严重 造纸领域的发展主要表现 纸的品种 种类多 打浆方面 连续打浆；高浓打浆 造纸助剂方面 种类增加 抄纸方面 低定量；中性造纸；中性施胶 纸机装备方面 大型化、高速化 白水回用方面 白水循环进一步封闭P2 一、纸和纸板的分类 1.纸和纸板的概念 纸是一种特殊的材料，由纤维（主要是植物纤维）和其 他固体颗粒物质（如胶料、填料、助剂等非纤维添加物质）交织结合而成的、具有多孔性网状物性的特殊薄张材料。纸和纸板的区别：在于它的定量和厚度。我国：一般定量2

4、00g/m2以下，厚度500m 以下称纸；国际标准化组织推荐标准：定量超过250g/m2称为纸板。P3 2.2.不同的分类方法 不同的分类方法 原料 植物纤维纸、合成纤维纸、矿物纤维纸和金属纤维纸 抄造方式 手工纸、机制纸 整理包装方式 平板纸、卷筒纸、盘卷纸 定量和厚度 纸和纸板 纸面的光滑程度 毛面纸、半有光纸、有光纸 用途 文化用纸、包装用纸、技术用纸、装饰用纸P4T5另外根据现实应用要求再补充以下方面内容：五、纸和纸板的规格（一）原纸尺寸（卷筒纸和平板纸）T6（二）纸的幅面尺寸 国家标准：A、B、C 三组 国际标准：为国家标准A 组06组号（A0A6）规 则：（1）各组内每号尺寸可对折

5、成邻近号尺寸（2）各组内的用纸幅面均为相似形（三）纸的偏斜度 一般不超过3 mm。T7 六、印刷与纸和纸板（一）印刷方法的分类和特点 印刷方法分为 压印式印刷法非压印式印刷法凸版印刷凹版印刷平版印刷（胶版、石版）如喷墨印刷、静电复印等T8（二）印刷对造纸工业发展的要求 适应印刷机运转速度提高的要求 进一步提高纸张强度（抗张强度、撕裂强度）和匀度。适应印刷品质量和档次提高的要求 进一步提高印刷纸的档次和质量，如匀度及定量、厚 度、松密度和水分的均匀性，表面结合强度、平滑度 和印刷适性等，同时降低纸张的定量。适应新的印刷方法、印刷油墨、印刷工艺和印刷设备 的要求 不断研究和开发新产品和提高现有产品

6、对上述要求的 适应性。T8 七、包装与纸和纸板 在塑料、金属、玻璃及纸和纸板四大包装材料中，纸和纸板是最主要的包装材料，用量最多。当前包装纸材料的发展情况：开发适于绿色包装需求的纸、纸板和纸制品发展高档次、高质量包装纸和纸板包装用纸和纸板低定量化和发展重型化包装纸箱二、纸和纸板的性质和质量要求二、纸和纸板的性质和质量要求外观质量物理性质光学性质印刷性能电气性质P5（一）外观质量（一）外观质量尘埃、针眼、破洞、透明点半透明点、皱纹、褶子条痕、筋道泡泡纱、网印、毯印、斑点浆疙瘩、裂口色泽（二）物理性质（二）物理性质 1.1.一般性质 一般性质 水分 水分 灰分 灰分 定量 定量 厚度 厚度 紧度或

7、松厚度 紧度或松厚度 纵横向 纵横向 正反面 正反面 2.2.吸收功能 吸收功能 施胶度 施胶度 抗水性 抗水性 透气度 透气度 3.3.表面性质 表面性质 平滑度 平滑度 耐磨性 耐磨性 掉毛、掉粉 掉毛、掉粉 4.4.机械强度性质 机械强度性质 抗张强度 抗张强度 裂断长 裂断长 伸长率 伸长率 耐破度 耐破度 耐折度 耐折度 撕裂度 撕裂度 纸板环压强度 纸板环压强度 纸板压缩弹性 纸板压缩弹性（三）光学性质（三）光学性质 白度 白度 亮度 亮度 光泽度 光泽度 透明度及不透明度 透明度及不透明度（四）印刷性能 平滑度 平滑度 施胶度 施胶度 可压缩性 可压缩性 尺寸稳定性 尺寸稳定性

8、吸油性 吸油性 表面强度 表面强度 挺度 挺度（五）电气性质（五）电气性质 相对介电常数 相对介电常数 耐电压强度 耐电压强度 介质损失角 介质损失角 导电质点 导电质点 三、纸与纸板的生产方法及流程 湿法造纸和干法造纸湿法造纸和干法造纸贮浆池打浆贮浆池添料净 化、脱气筛浆流浆箱网部压榨部干燥部压光部卷取胶料、填料、助剂等超级压光包装纤维回收回收纤维回收白水水力碎浆机损纸损纸损纸第二章 打浆 第一节 打浆的任务 打浆的概念纸料纤维受到剪切力的作用剪切力：来自机械的作用 和 流体的作用打 浆：源自间歇式槽式打浆机磨 浆：源自连续式盘磨打浆机 打浆的任务1）改变纤维形态2）控制纸料在网上的滤水性能

9、P10 第二节 打浆理论 一、纤维细胞壁的结构（一）纤维细胞壁的结构P11 二、纤维在打浆中的变化二、纤维在打浆中的变化 揉搓、疏解浆料 揉搓、疏解浆料 细胞壁产生位移和变形、细胞壁产生位移和变形、P P 层和 层和S1 S1 层的破除、纤维 层的破除、纤维的切断 的切断 纤维的吸水润胀和细纤维化 纤维的吸水润胀和细纤维化 产生纤维碎片、卷曲、压缩和伸长 产生纤维碎片、卷曲、压缩和伸长P121.1.细胞壁的位移和变形细胞壁的位移和变形SS22层中的细纤维同心层发生位移与变形层中的细纤维同心层发生位移与变形纤维之间的间隙增大，水容易进入纤维之间的间隙增大，水容易进入纤维吸水润胀，纤维柔软纤维吸水

10、润胀，纤维柔软2.2.初生壁和次生壁的破除初生壁和次生壁的破除打浆的机械作用和纤维之间的相互摩擦打浆的机械作用和纤维之间的相互摩擦3.3.切断和变形切断和变形纤维横向断裂纤维横向断裂分丝化分丝化4.4.吸水润胀吸水润胀润胀润胀内部组织松弛，有利于细纤维化，增加内部组织松弛，有利于细纤维化，增加纤维间接触面积，提高成纸强度，降低纤维间接触面积，提高成纸强度，降低透气度透气度5.5.细纤维化细纤维化外部细纤维化外部细纤维化内部细纤维化内部细纤维化6.6.纤维的其他变化纤维的其他变化纤维碎片纤维碎片纤维扭曲、卷曲、压缩和伸长纤维扭曲、卷曲、压缩和伸长T35 其剪切力来自：机械作用和流体作用四、磨（打

11、）浆机理打浆前打浆后 三、纤维结合力三、纤维结合力 纸页强度 纸页强度 纤维自身的强度、纤维自身的强度、纤维的结合力 纤维的结合力、纤维的平均长度、纸中、纤维的平均长度、纸中纤维的分布和排列 纤维的分布和排列（一）氢键理论（一）氢键理论打浆的机械作用 打浆的机械作用增加了纤维的比 增加了纤维的比表面积 表面积游离出大量的游离 游离出大量的游离羟基 羟基在纤维间形成水 在纤维间形成水桥 桥水蒸发后，纤维靠 水蒸发后，纤维靠拢 拢氢氧原子形成氢键 氢氧原子形成氢键P14T62 一、纤维结合力（四种）氢键结合力化学主价键力纤维素分子链葡萄糖基之间的键力极性键吸引力范德华吸引力表面交织力（一）纤维与纤

12、维之间的氢键结合 步骤一：通过水分子形成的水桥连接0.52的羟基形成氢键结合；98以上的羟基在纤维内部形成氢键。步骤二：单层水分子形成的氢键结合 当纸料在网上滤水后，经过压榨 进一步脱出水分，使两纤维间的距离 靠拢，在纤维间形成了比较有规则的 单层水分子连接的氢键结合。步骤三：过程完成，形成氢键结合 纸页经加热干燥进一步脱除水分，水分蒸发时，纤维受水的表面张力作 用，使纸页收缩，纤维进一步靠拢，从而使纤维素分子间的羟基距离小于 2.8，最终形成了氢键结合。（二）影响纤维结合力的因素（二）影响纤维结合力的因素 1.1.打浆的影响 打浆的影响 吸水溶胀、细纤维化，提高纤维的柔软性和可塑性，吸水溶胀

13、、细纤维化，提高纤维的柔软性和可塑性，增加了纤维的比表面积，增加了氢键的数量，提高结 增加了纤维的比表面积，增加了氢键的数量，提高结合力 合力 2.2.纸浆种类的影响 纸浆种类的影响 化学木浆、棉浆、草浆、机械浆依次变差 化学木浆、棉浆、草浆、机械浆依次变差 3.3.纤维化学组成和形态的影响 纤维化学组成和形态的影响 半纤维素 半纤维素 木浆含量 木浆含量 纤维素的聚合度 纤维素的聚合度 纤维长度 纤维长度 4.4.添加剂的影响 添加剂的影响 亲水性物质，增加结合力 亲水性物质，增加结合力 疏水性物质，降低结合力 疏水性物质，降低结合力P15 四、打浆过程质量控制四、打浆过程质量控制打浆质量的

14、检查打浆质量的检查浆料浓度、打浆度、湿重浆料浓度、打浆度、湿重纤维长度、水化度、保水值和筛分析纤维长度、水化度、保水值和筛分析1.1.打浆度打浆度表示纸浆脱水难易程度。表示纸浆脱水难易程度。反映纤维被切断、分裂、润胀和细纤维反映纤维被切断、分裂、润胀和细纤维化等打浆作用的效果化等打浆作用的效果肖伯尔打浆度仪肖伯尔打浆度仪2.2.纤维长度纤维长度 显微镜法显微镜法 直接表示直接表示 框架法（湿重框架法（湿重gg）间接表示间接表示P163.保水值和筛分析 保水值表示纤维打浆后的水化及润胀的程度。纸张的紧度、裂断长、耐破度、耐折度等随着保水值的增加而直线上升。筛分析使纤维按长度得到分级，测出各级纤维

15、的长度和所占百分率。保水值（湿浆重干浆重）100干浆重 五、打浆与纸张性质的关系 裂断长 耐破度 耐折度 撕裂度 紧度 其他P17第三节 打浆工艺 一、打浆方式 长纤维游离状打浆、短纤维游离状打浆、长纤维黏状 长纤维游离状打浆、短纤维游离状打浆、长纤维黏状打浆、短纤维黏状打浆 打浆、短纤维黏状打浆长纤维游离磨（打）浆 长纤维粘状磨（打）浆短纤维游离磨（打）浆短纤维粘状磨（打）浆P19一般：一般：打浆度小于30o SR 称为高度游离浆 打浆度为3050o SR 称为游离浆或中等浆 打浆度为5070o SR 称为粘状浆 打浆度为7085o SR 称为高粘状浆 或大于85o SR 所以，游离浆(或粘

16、状浆)和 游离打浆(或粘状打浆)概念不同表示打浆的程度 表示打浆作用的方向 式 11、长纤维游离磨（打）浆、长纤维游离磨（打）浆 以疏解为主，要求将纤维分散成单纤维，只需适当的加以切断，尽量保持纤维长，不要求过多的细纤维化。浆料特性：浆料脱水性好，成纸吸收性好，透气度大，因纤维长，匀度、平滑度差，不透明度高，耐破和撕裂强度较好，尺寸稳定性好，变形性小。这种浆料多用于生产有较高强度的纸张。例：牛皮包装纸 定量 40110 g/m2 原料 未漂 KP 浆 纤维平均长度 1.82.4mm 打浆度 2240 o SR 22、长纤维粘状磨（打）浆、长纤维粘状磨（打）浆 要求纤维高度细纤维化，良好的润胀水

17、化，使纤维柔软可塑，有滑腻性，并尽可能地避免纤维切断，使纤维保持一定的长度。浆料特性：浆料特性：因打浆度高，脱水困难；纤维长上网时容易絮聚，影响成纸的匀度，需采用低浓上网；成纸强度大，吸收性小，可用来生产高级薄型纸。例如：仿羊皮纸（机械零件包装纸）描图纸（中等长纤维粘状浆）定量 55 g/m2 定量 50 g/m2 原料 未漂亚硫酸盐木浆 原料 漂白亚硫酸盐木浆 打浆度 90 o SR 纤维平均长度 1.2 1.6mm 打浆度 85 90 o SRP44 又如：纸袋纸 定量 80 g/m2 纤维平均长 2.02.4mm 打浆度 2025 o SR 为什么纸袋纸会是这样？因为纸袋纸有两个重要质量

18、要求：很高的强度（耐破度、撕裂度）良好的透气度 为保证透气度和上网脱水良好 打浆度不能高（属游离浆）但又不能采用游离打浆，否则：切断纤维不利撕裂度不能很好细纤维化不利耐破度 纸袋纸打浆度虽低，但仍采用长纤维粘状打浆方式3、短纤维游离磨（打）浆 要求纤维有较多的切断，避免纸浆纤维润胀和细纤维化 浆料特性：脱水容易，纸的组织均匀纸页较松软，强度不大，吸收性强例：吸墨纸 定量 100 g/m2 原料 棉浆或掺部分木浆 纤维长度 0.7 1.0mm 打浆度 20 30 o SR4、短纤维粘状磨（打）浆 要求纤维高度细纤维化，润胀水化并适当切断，使纤维柔软可塑有滑腻感 浆料特性：脱水困难，成纸均匀好有较

19、大的强度例：卷烟纸 定量 22 g/m2 纤维长度 0.9 1.4mm 打浆度 88 92 o SR 原料 麻浆或木浆T44 游离浆与粘状浆的磨（打）浆方法 游离浆 打浆时间短，浓度低，压力大，刀片薄，以一次下重刀为宜。粘状浆 打浆时间长，浓度高，刀片厚，先轻刀疏解，再分几次下刀，逐步加重压力。二、影响打浆的因素（一）打浆比压和刀间距（一）打浆比压和刀间距 打浆比压：单位面积上浆料所收的压力。决定打浆 打浆比压：单位面积上浆料所收的压力。决定打浆效率。与刀间距关系密切。效率。与刀间距关系密切。刀间距越小，比压越大，纤维的切断作用大，打浆 刀间距越小，比压越大，纤维的切断作用大，打浆度上升快。度

20、上升快。刀间距大，比压小，切断少，纤维润胀好，分丝帚 刀间距大，比压小，切断少，纤维润胀好，分丝帚化多。化多。比压的控制以调整打浆浓度、刀间距等因素实现。比压的控制以调整打浆浓度、刀间距等因素实现。P20（二）打浆浓度（二）打浆浓度分为低浓、中浓和高浓打浆。分为低浓、中浓和高浓打浆。1.1.低浓打浆低浓打浆打浆浓度对打浆方式和质量有重要影响。打浆浓度对打浆方式和质量有重要影响。打浆浓度高，纤维切断作用小，分丝帚打浆浓度高，纤维切断作用小，分丝帚化好，提高产量，降低能耗。反之，恰化好，提高产量，降低能耗。反之，恰好相反。好相反。游离打浆浆浓：游离打浆浆浓：3%4%3%4%黏状打浆浆浓：黏状打浆浆

21、浓：5%5%P21 2.2.高浓打浆 高浓打浆 依靠纤维间的摩擦、挤压、揉搓和扭曲，产生 依靠纤维间的摩擦、挤压、揉搓和扭曲，产生大量的热，使浆料软化，有利于浆料的离解。大量的热，使浆料软化，有利于浆料的离解。纤维长度变化不大，短纤维和细小纤维碎片减 纤维长度变化不大，短纤维和细小纤维碎片减少，纤维呈扭曲状，成纸撕裂度、收缩率、韧 少，纤维呈扭曲状，成纸撕裂度、收缩率、韧性、紧度和不透明度提高。性、紧度和不透明度提高。不适于长纤维打浆，是与草类和阔叶木打浆。不适于长纤维打浆，是与草类和阔叶木打浆。3.3.中浓打浆 中浓打浆 原理和高浓打浆相似 原理和高浓打浆相似 草浆中浓打浆效果好 草浆中浓打

22、浆效果好 木浆中浓打浆 木浆中浓打浆（三）通过量和时间（三）通过量和时间 间歇式打浆，打浆时间控制通过量 间歇式打浆，打浆时间控制通过量 连续打浆，可通过量控制打浆度 连续打浆，可通过量控制打浆度 打浆效率 打浆效率=通过浆量（通过浆量（kg/h kg/h）SR SR（四）打浆温度（四）打浆温度 过高的温度导致纤维的结合力和强度及施胶度下降 过高的温度导致纤维的结合力和强度及施胶度下降 打浆温度不超多 打浆温度不超多45 45，打高粘度浆不超过，打高粘度浆不超过60 60（五）刀片厚度和材质（五）刀片厚度和材质 刀片薄，比压大，有利于纤维的切断，适于打游离 刀片薄，比压大，有利于纤维的切断，适

23、于打游离浆，反之，适于打黏状浆。浆，反之，适于打黏状浆。钢刀打游离浆，高粘度浆采用石刀。钢刀打游离浆，高粘度浆采用石刀。（六）纸料种类和组成（六）纸料种类和组成 纤维细长，长宽比大的，打浆纤维结合面大，强度 纤维细长，长宽比大的，打浆纤维结合面大，强度高。高。纸浆中半纤维素含量高，木素含量低，打浆性能良 纸浆中半纤维素含量高，木素含量低，打浆性能良好。好。三、各种浆料的打浆性能 棉麻浆 长度长，采用切断能力强的半浆机先打半浆，切断，然后再打成浆的设备。针叶木浆 根据需要进行切断 阔叶木 避免切断 草浆 保持纤维长度，轻打、快打第四节 打浆设备 一、打浆机 间歇式和连续式打浆设备 间歇式：槽式打

24、浆机 连续式 锥形磨浆机 圆柱精浆机 盘磨机 二、连续打浆设备 效率高、能耗低、设备外形小、占地小，便于高浓化、专用化和集中管理，应用广泛1.锥形磨浆机2 圆柱精浆机3 圆盘磨浆机 1 盘磨机的类型和结构 立式、卧式 单盘磨、双盘磨、三盘磨 单流式、双流式2.盘磨机打浆的原理 离心力使盘磨盘齿面形成浆膜。浆料从中心进入，在高速回转的盘磨带动下，沿螺旋渐开线走向圆周。过程中，浆料纤维经受离心力、扭转力、剪切力、拉压力和水力冲击等作用，结果引起浆料纤维的疏解分离、横向切断、纵向分裂、吸水润胀和细纤维化等变 化。浆料虽在盘磨间停留几秒钟，就能完成浆料的磨（打）浆作用。盘磨两盘间的特殊机械作用，使浆料

25、纤维具有切断少，分丝帚化多的特点。3.盘磨机的选择和使用（1）直径和转速（2）磨盘的结构和齿形的选择（3）磨齿材质的选择（4）磨浆电流的控制P28T49 齿型分为：疏解型和帚化型。一般：以疏解纤维、轻微打浆为主的采用细沟细齿和浅齿；以切断作用为主的采用较小的齿宽；以帚化为主的采用较大的齿宽。同一磨盘上可分为：粗磨区 精磨区挡坝（封闭圈）防止浆料“短路”工程塑料磨盘（3）磨齿材质的选择（4）磨浆电流的控制 三、打浆辅助设备（一）水力碎浆机（一）水力碎浆机 1.1.作用及特点 作用及特点 用于浆板、废纸和损纸的处理，为打浆做准备 用于浆板、废纸和损纸的处理，为打浆做准备 疏解能力强、占地小、产量大

26、、效率高，不切断纤维 疏解能力强、占地小、产量大、效率高，不切断纤维 2.2.类型、结构及工作原理 类型、结构及工作原理 立式、卧式；单转盘、双转盘和多转盘；间歇式、连续式 立式、卧式；单转盘、双转盘和多转盘；间歇式、连续式 由转盘和槽体组成 由转盘和槽体组成 转盘的产生的离心力，使浆料或废纸受到强烈的冲击和水 转盘的产生的离心力，使浆料或废纸受到强烈的冲击和水力剪切作用，受到刀片的机械作用和浆料之间的摩擦，使 力剪切作用，受到刀片的机械作用和浆料之间的摩擦，使浆料碎解，纤维分散 浆料碎解，纤维分散P30 3.3.水力碎浆机生产中的控制因素 水力碎浆机生产中的控制因素 转盘转速 转盘转速 温度 温度 浆浓 浆浓 碎解时间 碎解时间 pH pH（二）高频疏解机（二）高频疏解机 疏解草浆、木浆、棉短绒浆和废纸浆 疏解草浆、木浆、棉短绒浆和废纸浆 对纤维的切断作用小 对纤维的切断作用小 齿盘式、空盘式等 齿盘式、空盘式等1、纸张机械强度性质有那些?、影响纤维结合力的因素?、打浆方式有那些及各种方式有那些特点?、连续打浆设备有那些，并简单介绍其特点？