现代造纸工艺流程教案资料.docx

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现代造纸工艺流程教案资料

现代的造纸程序可分为制浆、调制、抄造、加工等主要步骤：

1.制浆的过程制浆为造纸的第一步，一般将木材转变成纸浆的方法有机械制浆法、化学制浆法和半化学制浆法等三种。

2.调制过程纸料的调制为造纸的另一重点，纸张完成后的强度、色调、印刷性的优劣、纸张保存期限的长短直接与它有关。

一般常见的调制过程大致可分为以下三步骤：

a.散浆b.打浆c.加胶与充填

3.抄造过程抄纸部门的主要工作为将稀的纸料，使其均匀的交织和脱水，再经干燥、压光、卷纸、裁切、选别、包装，故一般常见之流程如下：

a.纸料的筛选b.网部c.压榨部d.压光e.卷纸g.裁切、选别包装

打浆与配浆

经过蒸煮或机械磨解、洗涤、筛选和漂白以后的纸浆，还不能直接用来抄纸。

因为纸浆中的纤维缺乏必要的柔曲性，纤维与纤维间的连接性能欠佳，如果用它抄纸，纸张会疏松、多孔、表面粗糙、强度低，不能满足使用的要求。

打浆就是利用机械方法处理纸浆中的纤维使其帚化和适度切断，可增加纤维与纤维之间的氢键结合，更重要的是纤维在打浆时吸水润胀，使之具有较高的弹性和塑性，满足造纸机生产的要求，以使生产的纸张能达到预期的质量指标。

纸页抄造时，为了改善纸页的某些特性、满足造纸机抄造性能或节省优质纤维原料的需要，常常把两种或两种以上的纸浆以及抄造过程中产生的损纸调配起来使用的过程称为配浆。

配浆或混合的方法有间歇式和连续式两种。

纸料的筛选与净化

为了提高生产出的纸品的质量、抄造效率以及成纸的使用和后加工性能，需要进一步（大家还记得在制浆的工艺流程中也有筛选和净化的工序吧）除去纸料中残余的杂质，在纸料上网前对其进行净化和筛选是最后一道的把关。

纸料中的杂质主要分为纤维性杂质和非纤维性杂质两大类，非纤维性杂质可分为金属性杂质和非金属性杂质两类。

纤维性杂质主要来自于损纸（所谓损纸，就是抄造过程中由于生产或质量原因而需要重新抄造不合格的半成品或成品纸）处理系统的碎片、浆团和其他杂质；金属性杂质则主要来源于设备管道的腐蚀磨耗和生产过程中混入的金属碎屑和微粒；非金属杂质主要生产过程中带来的沙粒、尘土和各种胶黏性物质（如粘结物、热熔物和胶料等）。

纸料的净化用的是涡旋除渣器，涡旋除渣器大部分结构形式为锥形除渣器，锥形除渣器又可分为重质（多用来除去密度比纤维重的杂质如沙粒、金属屑等）除渣器，轻质（多用来除去密度比纤维轻的杂质，如塑料片等）除渣器。

其工作原理为：

纸料从柱体上部以切线方向进入除渣器内旋着向下运动，杂质在离心力的作用下被抛向器壁，纸料向下旋至锥体下端后改变旋转方向良浆（也就是抛出杂质后的浆）从内层上升至顶部排出，杂质则在重力的作用下沿内壁下沉至下部的排渣口排出。

辅料的添加

为什么要添加辅料呢？

辅料是指为满足纸张的不同使用性能而添加到纸张中的各种助剂。

辅料由填料、胶料、色料和其他化学助剂组成纸浆在经过漂白浆是白色，本色浆多为黄色或褐色。

但是我们生活中往往需要五颜六色的纸品，这当然需要靠辅料（色料）帮助。

此外用于书写或印刷的纸还需要叫胶料的帮助（如果不用则书写时字迹会浸渍的很厉害，相信很多人都有过这样的经历，比如没有施胶纸巾纸就不能书写）。

一些填料（多为矿物填料，如碳酸钙、滑石粉等）能改进纸张的平滑度和不透明度。

其他化学助剂可改变纸张的性质，以提供纸张某些特殊用途。

施胶

施胶的目的主要是使纸和纸板具有抗拒液体（特别是水和水溶液）扩散和渗透的能力，以适宜于书写或防潮抗湿。

纸页的施胶具有悠久的历史，几乎一发明了造纸就对纸页进行了施胶，古时候施胶的方法是将抄好的纸浸没入装有淀粉胶料的器皿中提起晾干，这其实就是一种简易的表面施胶，这种施胶方法一直到1807年发明了松香胶浆内施胶后才被取代。

此后的一百多年的时间内基本上都是采用松香胶料作为施胶剂，采用硫酸铝作为沉淀剂，在pH值4～5的酸性条件下进行施胶。

松香胶价廉而且易于制备，施胶容易控制且废纸容易处理，至今任然作为造纸工业常用的施胶剂。

但酸性条件下施胶对设备的腐蚀较大，而且对纸张的白度、强度及脆性带来不良影响。

目前来看，中（碱）性施胶（也就是pH值不低于7的情况下）可改善纸张的质量和耐久性，减轻设备腐蚀和废水污染，充分利用碳酸钙填料，降低生产成本已成为未来发展的方向。

施胶剂分为松香型和非松香型两大类。

松香型主要包括褐色松香胶、白色松香胶和高分散体松香胶。

非松香型施胶剂目前常用的主要包括烷基烯酮二聚物（AKD）、烯基琥珀酸酐（ASA）等。

染色和调色

纸的染色是指在纸浆或纸张中加入某些色料使纸具有选择性地吸收可见光中的大部分光谱，不吸收并反射出所需要色泽的光谱，染色是对色纸而言。

纸的调色是指在漂白纸浆中加入少量的蓝色、紫蓝色或紫红色，使与漂白纸浆中相应呈现的淡橙、浅黄或呈黄色其互补的作用而显出白色。

染色的目的是生产色纸，调色的目的是提高纸张白度。

常用的染料主要为合成染料，主要有以下几类：

碱性染料，含氨基碱性基团的可溶于水的有机化合物，如盐基金黄、盐基品蓝等；酸性染料，含磺酸基团或苯羟基团的酸性有机化合物，如酸性皂黄、酸性品蓝等；直接染料，含有磺酸基的偶氮化合物，如直接品蓝、直接大红等。

加填

所谓的加填，就是在纸料的纤维悬浮液中加入不溶于水或微溶于水的矿物（通常为白色）质微细颜料，使制得的纸张具有不加填时难以具备的性质，如更好的纸页的光学性能和印刷性能；满足一些特殊性能的需要，如卷烟纸加碳酸钙可以改善透气性，调节燃烧速度；可替代部分纤维，节省原料降低成本。

常用的填料主要有滑石粉、碳酸钙（沉淀碳酸钙和研磨碳酸钙）、高岭土以及二氧化钛（用于某些特殊用途的高档纸张）。

此外，还有一些合成填料，如合成硅酸钙等。

助留、助滤和分散剂

助留是通过将细小纤维和填料集结成较大的絮聚物，并粘附与纤维表面，提高填料和细小纤维的留着，助滤是改善滤水性能，提高脱水速度，多数情况下助滤与助留是同时进行的，成为助留助滤作用。

常用的助留助滤剂主要为多为阳离子高分子聚合物，如阳离子聚丙烯酰胺（CPAM）等。

能使纤维在水中分散而不絮聚的添加剂称为分散剂。

常用的有聚氧化乙烯PEO和高分子量阴离子型部分水解聚丙烯酰胺（PHP）等。

增强剂

可分为增湿强度剂和增干强度剂两类。

湿强剂：

一张纸完全被水浸透后，就几乎失去了强度。

未经施胶的纸只能保留原有干强度的2%～7%，经高度施胶的纸也只能保留10%～12%的强度。

纸的湿强度是指干燥后的纸张即使完全被水浸湿或被饱和后，仍能够保持一定的强度。

如照相原纸，可在冲洗时长时间浸泡于水中而能保持不变形。

此外，军用地图纸、海图纸以及钞票等都要求具有一定的湿强度。

这需要添加某些特殊的化学添加剂来增加纸张的湿强度，该种化学添加剂称为增湿强剂或湿强剂。

常用的主要有阳离子脲醛树脂、三聚氰胺甲醛树脂、聚乙烯亚胺以及聚酰环氧树脂（PAE）等热固性树脂。

干强剂：

不同的纸张有不同的特性要求，其中干强度是最主要的一项指标，在纤维原料一定的情况下，纸的干强度一般依赖于打浆，通过改变纤维的结合力来实现。

强度要求越高，往往所需的打浆度也越高，这样会导致动力消耗大，纸机网部脱水和干燥困难，而且高打浆度虽能提高抗张强度，但同时也会降低撕裂度、透气度、不透明度以及纸页的形稳性，不能兼得。

因此为了提高干纸抗张强度，又不降低其他性能，必须借助于化学添加剂。

通过添加化学助剂来提高纸页干强度的方法称为增干强，所添加的化学助剂成为增干强剂或干强剂。

常用的有淀粉类（原淀粉、变性淀粉、阳离子淀粉等）、羧甲基纤维素（CMC）、低分子量的聚丙烯酰胺等。

纸料上网

纸料的上网系统的作用是按照造纸机的车速和产品质量的要求，将纸料流送系统送来的大股纸料流，经上网系统处理，均匀、稳定地沿着造纸机的横幅全宽流送上网。

纸料的上网主要是通过一个关键的设备——流浆箱来完成的。

流浆箱的主要任务是沿着纸机的横幅全宽均匀、稳定地分布纸料，保证压力均布、速度均布、流量均布、浓度均不和纤维定向的可控性和均匀性，并将上网喷射纸料流一最适当的角度送到成形部最合适的位置；有效分散纤维，防止絮聚；按照工艺的要求，提供和保持稳定的上网纸料流的压头和浆网速关系，并且便于调节和控制。

流浆箱在结构上要有足够的刚度，箱内各侧边要平滑，没有挂浆现象，而且要便于操作、清洁、维护和控制。

其主要由三部分组成：

布浆装置、整流装置和上网装置。

布浆装置又称布浆器是由布浆总管、布浆元件以及稀释水浓度调节系统三部分组成，主要作用是沿着造纸机横幅全宽提供压力、速度、流量和上网固体物质绝干量均匀一致的上网纸料流。

整流装置又称整流部，整流装置主要起到产生适当规模和强度的湍流，有效分散纤维，防止絮聚，使上网纸料均匀分散，并尽可能保持纸料纤维的无定向排列程度。

对于敞开式流浆箱（多见于低速造纸机）或封闭式流浆箱（气垫式和真空抽吸式），其整流装置主要包括堰池及其配用的布浆整流元件（如匀浆棍等）。

对于水力式流浆箱来说整流装置包括整流元件和湍流发生元件，也有的水力式流浆箱采用的是布整一体结构的布浆整流模块（阶梯扩散模块、管束块等）。

当然，有的敞开式或封闭式的流浆箱也采用了一个布浆整流模块。

上网装置又称堰板，其作用是使纸料流以最适当角度喷射到成形部的最合适位置，并且控制纸料流上网的速度使之适应造纸机车速的变化和要求。

纸页成形

纸页成形就是通过纸料在网上滤水而形成湿纸幅。

我国古代造纸术的伟大发明，其中最重要的成就之一就是发明了纸页成形的方法。

中国古代的手工抄纸是采用竹篾编织的网，在盛满纸料的浆池中捞纸，而现代的造纸工艺则将纸料送至用金属丝或化学纤维编织的成形网上，进行机械化的连续抄造。

成形的目的就是将纸料通过适当的工艺转化为湿纸幅。

成形的作用就是通过合理控制纸料在网上的留着和滤水工艺，使形成的湿纸幅有优良的匀度和所需要的物理性能。

纸页的成形主要是通过成形网来完成的，所以造纸机的网部又称为成形部。

成形器是成形部的主要组成部分根据其结构形式的不同可以分为圆网成形器、长网成形器和多网成形器（顶网成形器和夹网成形器）。

目前应用较广泛的为长网成形器和夹网成形器。

传统的圆网成形器主要由网笼、网槽和伏辊三部分组成，根据纸料流动的方向和网笼转动方向的不同可以分为顺流式网槽和逆流式网槽两类。

近年来出现了采用真空式网笼、加压式网笼以及采用喷浆上网的超级圆网成形器的圆网纸机。

长网成形器主要包括胸辊、成形板、案辊（较多用在低速纸机）、刮水板、湿真空箱、干真空箱、伏辊、成形网等。

夹网成形器是指在两张成形网间完成全部（顶网成形器则是部分）成形过程的成形器。

夹网成形器与上述两种成形器的最大不同在于湿纸幅的成形过程中是在双网的夹持下完成的。

夹网成形器的出现解决了长网造纸机和圆网造纸机存在的纸页两面性差严重、微观匀度差和纸页的Z向结构分布不均一等问题，双网的夹持成形克服了“自由网面”的不稳定性，使纸机的车速得到了很大的提高，已成为造纸工业界的主流成形装备。

夹网成形器根据其脱水的原理不同可分为三种形式：

辊式夹网成形器、脱水板式夹网成形器和辊/脱水板结合式夹网成形器。

压榨脱水

湿纸幅从网部的伏辊处引出来后，通常含有80%左右的水分，强度也不高，如果直接送到干燥部去干燥，不仅会消耗大量的蒸汽，而且因为湿纸幅的强度差，容易在干燥部造成断头，同时这样干燥出来的纸纸质疏松，表面粗糙，强度差。

利用机械压榨作用进一步脱水提高纸幅干度。

同时增加纸的紧度及纸的强度，改善纸的表面性质（如平滑度）。

机械压榨脱水在经济上是比较合算的。

纸机压榨部多提高1%干度。

烘缸部蒸汽消耗量减少5%。

从这个意义上来讲，压榨部应尽可能低脱掉水分。

采用新式复合压榨，湿纸页出压榨部的干度可达48—50%。

所以从网部来的湿纸幅必须在压榨部经过机械压榨，然后送到干燥部。

压榨是指湿纸幅在毛毯的承托下进入两个压榨元件（常见的为压辊）之间的压区，并在压力作用下进行脱水。

压榨部的作用包括如下几点：

脱除纸页中的水分；增加纸幅中纤维的结合力；将来自网部的湿纸幅传递到干燥部。

早期的压榨部多为2～4组压榨辊组成。

新型的造纸机压