09造纸原理与工程思考题Word下载.doc

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泛指商品包装用的纸和纸板。

c.技术用纸（technicalpaper）：

主要是指工业生产和科研领域用的纸品。

d.生活用纸（domesticpaper）：

主要包括日常生活中使用的一次性纸品、医药卫生用纸品等。

3.简述造纸生产流程及任务

打浆——添料——纸料前处理和流送——纸的抄造和整理

a、打浆：

对纸浆纤维进行必要的切短和细纤维化处理，以便取得生产纸或纸板所要求的物理性质和机械强度等性能。

b、添料：

添加色料、填料、胶料、助剂等；

为了减少墨水对纸的浸渍、改善纸的白度、不透明度和印刷性能、改变纸的颜色或色调以及赋予纸张特定的性质（例如提高干、湿强度等），需要在打浆的同时或在打浆后的贮浆池中加入胶料、填料、色料和其它助剂进行添料。

c、纸料前处理和流送：

净化、精选、流浆箱中的布浆、整流、上网；

打浆、添料后的纸料中难免混入金属或非金属杂质、纤维束或浆团和空气，需要对纸料进行净化、筛选、脱气等前处理，以免影响成品纸的质量和给造纸过程带来困难。

纸料的流体特性，使得纸料很容易输送到各个工段。

d、纸（纸板）的抄造和整理：

净化、筛选、脱了气的纸料流送进入流浆箱，均匀分布在造纸机网部脱水，首先抄成湿纸，接着经过压榨→干燥→压光→卷取→切纸→选纸或复卷→打包→入库。

第一章打浆

1．什么叫打浆？

打浆——利用物理方法处理悬浮于水中的纸浆纤维，使其具有适应纸机生产上要求的特性，并使所生产纸张能达到预期的质量。

2．打浆的目的和任务是什么？

打浆前后浆料性质有什么变化？

打浆的主要任务：

（一）改变纤维的形态，使纸浆获得某些特性（如机械强度、物理性能和胶体性质），以保证纸页的抄造质量。

（二）通过打浆调节和控制纸料在网上的滤水性能，以适应造纸机生产的需要，使纸页获得良好的成形，改善纸页的匀度和强度指标。

打浆作用的性质：

打浆是物理变化，打浆作用对纸浆产生的纤维结构和胶体性质的变化，都属于物理变化，并不引起纤维的化学变化或产生新的物质。

注：

打浆作用会使纤维表面暴露一些新的基团，但这是纤维本身原有的，与化学变化无关。

3．打浆对纤维的作用原理是什么？

六种主要作用：

（一）细胞壁的位移和变形；

（二）初生壁和次生壁外层的破除；

（三）吸水润胀；

（四）细纤维化；

（五）横向切断或变形；

（六）产生碎纤维片

4．纤维结合力有哪几种？

试用氢键理论解释纸页的强度是如何获得的？

（重点）

纸的强度取决于①成纸中纤维间的结合力②纤维本身的强度③纸中纤维的分布和排列方向，而最终决定纸页强度的，是成纸中纤维间的结合力。

纤维的结合力有四种：

氢键结合力；

化学主价键力；

极性键吸引力；

表面交织力

其中，氢键的结合力最重要，与打浆的关系最密切。

打浆的主要目的之一就是增加氢键结合力，从而提高成纸的强度。

纤维间氢键的形成过程（I）----通过水分子形成的水桥连接

氢键理论认为，水与羟基极易形成氢键。

经过打浆的纸料纤维，可以通过偶极性水分子与纤维形成纤维-水-水-纤维的松散连接的氢键结合。

纤维间氢键的形成过程（II）----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，即纤维-水-纤维的氢键结合。

纤维间氢键的形成过程（III）----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2.8Å

，最终形成了氢键结合，即纤维-纤维间的氢键结合

Ø

氢键理论认为，打浆过程的机械作用增大了纤维的外表面，游离出大量极性羟基

（-OH+）,水与羟基极易形成氢键结合，形成极性水分子的胶体膜，当水分子蒸发时，相邻纤维间的羟基通过相面结合，从而将纤维结合在一起。

这就是纸张强度增加的主要原因。

氢键形成的条件：

①有游离羟基的存在；

两羟基之间的距离在2.8Å

以内。

②纤维的吸水润胀和细纤维化，都会使纤维的游离羟基增加，促进纤维间的氢键结合，从而提高纸页的物理强度。

5.草类浆纤维打浆过程中的特性是什么？

为什么说草类浆打浆比较困难？

原因是什么？

（1）特性：

①草浆打浆分丝帚化困难，即草浆不易实现外部细纤维化。

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，大大增加草浆的滤水困难。

③草浆打浆的目的是使纤维疏解分散，表面稍稍起毛活化，使纸页有足够的允度和强度。

草浆打浆应以“充分疏解，轻度打浆”较为合理。

（2）草浆打浆难以细纤维化的原因：

①草浆纤维的胞腔小，S1层较厚，不易破除。

且S1层与S2层之间黏结紧密，S1层的细纤维呈交叉螺旋形沿纤维横向排列，象一个套筒把S2层紧紧包住，限制了S2层的润胀。

②草浆纤维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致。

横向排列多层的微纤维层限制了轴向排列的微纤维层的分丝和润胀。

③草浆纤维的微纤维缠绕角过大。

④微纤维的异向性。

6.纤维在打浆过程中的作用机理是什么？

（一）纤维润胀的原因是由于纤维素和半纤维素分子结构中所含极性羟基与水分子产生极性吸引，使水分子进入纤维素的无定形区，使纤维素分子链之间距离增大，引起纤维变形。

（二）纤维润胀的意义：

（1）纤维润胀后，其内聚力下降，纤维内部组织结构变得更为松弛。

纤维比容和比表面积增加，纤维直径可以膨胀增大2—3倍。

（2）有利于纤维的细纤维化，增加纤维间的接触面积，提高成纸强度，降低透气度。

（三）纤维润胀的影响因素：

（1）原料的组成----木素是疏水性物质，因此木素含量高的原料纸浆，不易润胀。

（2）半纤维素含量----草类纤维的半纤维素含量高，含有较多的游离羟基，比纤维素有更大的亲水性，容易吸水润胀。

（3）制浆方法----不同的制浆方法使纸浆的木素、纤维素和半纤维素的含量不同，因此也影响到纤维的润胀程度。

7．目前打浆设备分为哪几种类型？

间歇式主要是槽式打浆机；

连续式主要有锥形磨浆机、圆柱磨浆机、圆盘磨浆机

8．打浆有哪几方式？

各种打浆方式的浆料有什么特征？

木浆和草类浆的打浆有什么不同的特性？

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：

长纤维游离状打浆、短纤维游离状打浆、长纤维粘状打浆、短纤维粘状打浆。

（1）长纤维游离状打浆特性：

浆料脱水性好，成纸吸收性好，透气度大，不透明度高，撕裂度和耐破度较好，尺寸稳定性好，变形性小，但匀度欠佳，平滑度差。

（2）长纤维粘状打浆特性：

浆料脱水困难，纤维长上网时容易絮聚，但成纸强度大，吸收性小。

（3）短纤维游离状打浆特性：

浆料脱水容易，纸的组织均匀，纸质较松软，强度不大，吸收性强。

（4）短纤维粘状打浆特性：

浆料脱水困难，成纸匀度好，吸收性小，有较大的强度。

9．什么叫打浆浓度？

如何区分低浓、中浓和高浓打浆？

低浓打浆和高浓磨浆的原理是什么？

它们对打浆质量、能耗有什么不同的影响？

（一）打浆浓度分为低浓（10%以下）、中浓（10-20%）和高浓（20-30%或更高）。

低浓打浆：

主要靠刀片直接对纤维进行冲击、剪切、压溃和摩擦。

高浓打浆原理：

与低浓打浆相比，高浓打浆作用不是靠磨盘直接作用于纤维，而是依靠磨盘间高浓浆料间的相互摩擦、挤压、揉搓和扭曲等作用使纤维受到磨浆，同时产生大量的摩擦热，使浆料软化，有利于浆料的解离。

（二）高浓打浆的浆料特性

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，纤维具有很高的收缩能力，能大大提高纸张的收缩率和韧性，纸张强、韧、耐破度高。

（对于水泥袋纸、卷烟纸、高速轮印刷纸非常重要）

C.不足：

设备复杂，动耗大，（成纸紧度大，不透明度大）尺寸的稳定性、纸的刚性和挺度均较差。

10.影响打浆的主要因素有哪些？

（一）打浆比压；

（二）打浆浓度；

（三）浆料通过量和打浆效率；

（四）打浆温度；

（五）设备特性；

（六）纸料种类和组成的影响；

（七）pH值及添加物对打浆的影响。

11．什么叫打浆度？

如何测定？

有哪几种表示方法？

（一）打浆度，反映浆料脱水的难易程度，综合的表示纤维被切断、分裂、润胀和水化等打浆作用的效果。

（二）常用检测仪器有肖氏打浆度仪，加拿大游离度仪等

12.如何测定纤维的长度和保水值？

如何测定浆料浓度？

纤维长度的测定：

（1）显微镜法：

将纤维染色稀释后制片，用显微镜在显微测微尺下测量纤维的长度。

——Kajaani纤维分析仪、FQA纤维质量分析仪、Paptech纤维分析仪；

（2）湿重法：

它是利用纤维越长，在框架上挂住的纤维越多，称重越大的原理，以质量间接的表示纤维的长度，单位用克（g）表示。

保水值的测定：

保水值=（湿浆质量-干浆质量）×

100／干浆质量

（3）浆料浓度的测定:

烘箱干燥法、红外线干燥法、离心分离法、手拧干法

浆料浓度是每100mL（或g）液体浆料所含有绝干浆的克数，通常用百分数表示。

13．打浆对纸张性质有什么影响？

为什么强度（裂断长，撕裂度，耐折度，耐破度）曲线随着打浆度升高出现转折现象？

（1）打浆对纸页性质

a）打浆性能曲线逐步上升（如纤维的结合力、紧度和收缩率）；

b）与结合力成正比的强度指标，都是先升后降（各种强度曲线）；

c）与纸页致密程度有关的指标，均随打浆程度加深而下降（如纤维平均长度、透气度和吸收性）。

（2）打浆存在一组基本矛盾：

就是纤维的结合力和纤维的平均长度。

随着打浆度的提高，纤维的结合力不断上升，并有利于提高纸页的各种强度。

但另一方面，随着打浆度的继续提高，纤维的长度不断减短，使纸页的各种指标下降。

（3）打浆与纤维结合力的关系：

随着打浆度的增加，纤维润胀和细纤维化增加，纤维的比表面积增大，游离出更多的羟基，促进纤维间的氢键结合，使纤维结合力不断上升。

曲线特征：

初期上升很快，逐渐缓慢达到最高点。

（一）裂断长

主要受纤维间结合力和纤维平均长度的影响。

同时与纤维的交织排列和纤维自身的强度等也有关。

初期上升很快，中期缓慢并达到最高点，后期下降。

（二）撕裂度：

主要受纤维平均长度的影响，其次是纤维结合力、纤维排列方向、纤维强度和纤维交织情况等。

（比耐折度下降要早）

（三）耐破度（BurstingStrength）----纸页所能承受的最大压力。

初期上升很快，中期缓慢并达到最高点，后期下降。

比裂断长的曲线下降早一些，因为纸张在破裂时，不仅受到拉力，同时也受到撕力作

用的影响。

（四）耐折度---纸页在一定的张力下承受180度往复折叠的次数。

主要受纤维平均长度、纤维间结合力、纤维在纸页中的排列，纤维本身的强度和弹性等。

（与耐破度曲