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现代高速新闻纸机的配置与工艺研究 摘要 本文根据南平造纸厂建设五号新闻纸机的项目实践，分析了现代 高速新闻纸机的设备选型及优化配置的具体思路；结合该纸机的运 行实践经验，详细了阐述了网前箱、网部、压榨部、干燥部、压光 部、卷取部的设备特征和抄造工艺。 南平纸厂五号新闻纸机采用o p t i 全新概念设计，其配置是：白 水稀释网前箱o p t i f l o 、立式夹网成形器o p t i f o r m e r 、四辊二压区靴 形压榨o p t i p r e s s 、单排烘缸干燥o p t i d r y 、四辊二压区软压光 o p t i s o f t 、卧式卷取缸o p t i r e e lp l u s ，是一条高度自动化和现代化的 生产线。先进的白水稀释网前箱保证了成纸的匀度；夹网成型器进 行双面脱水，脱水效率高，纸页成形质量好；靴形压榨提高了纸页 出压榨干度，提高了纸页的运行性能；单排烘缸排列和s y m r u m 吹 风箱的应用提高了干燥部的引纸速度，采用三段通蒸汽降低了蒸汽 用量；软压光技术的应用改善了纸页的表面性能；卧式卷取缸 o p t i r r e e lp l u s 保证了母卷的紧度均匀一致。 纸机湿部化学品的优化配置是确保现代高速新闻纸机稳定运行 的重要手段，是纸机抄造工艺中的重要组成部分。通过添加适量的 阳离子淀粉，可以显著提高纸页的裂断长及表面强度。适当提高加 填量可以改善纸页的光学性质、物理性能和印刷性能，降低吨纸成 本，还能满足某些特殊性能的要求。选用三元助留助滤系统对于含 有大量阴离子垃圾的浆料是有效的，其作用是稳定可靠的。选择恰 当的消泡剂添加点可以直接影响消泡的效果，对夹网纸机有着重大 的影响。加入杀菌剂可以有效的防止腐浆的发生，延长纸机的清洗 周期，减少喷淋管喷嘴堵塞的几率，减少纸病的发生。加入适量的 碱性紫和品兰可以将成纸的色度控制在规定的范围之内。当纸页的 白度达不到要求时，一般可以考虑加入荧光增白剂来提高纸页白度。 关键词：高速纸机，新闻纸，配置，工艺 s t u d yo nt h es c h e m ea n dp r o c e s so f h i g hs p e e dn e w s p r i n tm a c h i n e a b s t r a c t a c c o r d i n gt ot h ep r a c t i c eo fn a n p i n gp a p e rm i l l s 群5n e w s p r i n t m a c h i n ep r o j e c t ，t h i sp a p e ri n t r o d u c e sh o wt os c h e m et h e h i g h s p e e d n e w s p r i n tm a c h i n e ；a n da c c o r d i n gt ot h em a c h i n e sr u n n i n gp r a c t i c e e x p e r i e n c e ，i n t r o d u c e sp a r t i c u l a r l yt h e e q u i p m e n ta n dp r o c e s so f h e a d b o x ，w i r es e c t i o n ，p r e s ss e c t i o n ，d r ys e c t i o n ，c a l e n d e r i n gs e c t i o n a n dr e e ls e c t i o n n a n p i n gp a p e rm i l l s 撑5 n e w s p r i n tm a c h i n ew a sd e s i g n e do n o p t i 。c o n c e p t ，i t ss c h e m ei s ：o p t i f l o ，o p t i f o r m e r , o p t i p r e s s ，o p t i d r y , o p t i s o f t ，o p t i r e e lp l u s i ti sah i g h l ya u t o m a t i cm o d e r np r o d u c tl i n e t h ea d v a n c e do p t i f l op r o m i s e st h ef o r m a t i o no f s h e e t ：t h eo p t i f o r m e r d e w a t e r sf r o mt o ws i d e ，a n ds u p p l y sh i g hr a t eo f d e w a t e r i n g ，a n dm a k e s g o o df o r m a t i o no fs h e e t ；t h eo p t i p r e s si n c r e a s e st h ed r y n e s so fs h e e t o u tf r o mp r e s ss e c t i o n ，a n di m p r o v e st h er u n n i n ga b i l i t yo f s h e e t ；t h e o p t i d r ya n ds y m r u nb l o w e ri m p r o v e st h es p e e do ft a i ls p r e a d i n g ，a n d t h r e es t a g e ss t e a ms y s t e mr e d u c e sc o n s u m i n go fs t e a m ；t h eo p t i s o f t i m p r o v e st h es u r f a c ea b i l i t yo fs h e e t ；t h eo p t i r r e e lp l u sp r o m i s e st h e c l o s e n e s so fs h e e tu n i f o r m i t y t h eo p t i m i z es c h e m eo fw e ts e c t i o nc h e m i c a l si st h em a i n l ym e a n s t ok e e pp a p e rm a c h i n er u n n i n gs t e a d i l y ，i ti sam a i n l y c o m p o n e n to ft h e h i g h s p e e dn e w s p r i n tm a c h i n e sp r o c e s s a d d i n gc a t i o n i cs t a r c hc a n i m p r o v et h ep a p e r sb r e a k i n gl e n g t ha n ds u r f a c e s t r e n g t h i n c r e a s i n g r i g h ta m o u n to ff i l l e rm a yi m p r o v et h ep a p e r so p t i c a l q u a l i t y ，p h y s i c a l p e r f o r m a n c ea n dp r i n t i n gp e r f o r m a n c e ，r e d u c et h et o np a p e rc o s t ，b u t i l a l s oc a ns a t i s f yc e r t a i n s p e c i a lr e q u e s t r i g h t l yc h o o s e st h ea d d i n g p o i n to ft h ed e f o a m i n ga g e n tm a yd i r e c t l ya f f e c tt h ee f f e c to fd e f o a m i n g t h a th a ss i g n i f i c a n ti n f l u e n c et ot h eh i g h - s p e e dp a p e r m a k i n gm a c h i n e a d d i n gb a c t e r i c i d em a yk e e pt h ep u l pf r o mr o t t e n i n g ，a n de x t e n d i n tt h e c y c l eo fc l e a n i n gt h ep a p e rm a c h i n e ，a n dr e d u c et h et h et i m e so fs p r a y n o z z l eb e e ns t o p p e du p ，a n dr e d u c et h ep a p e r sp r o b l e m f l u o r e s c e n c e b r i g h t e n i n ga g e n tm a n yb ec o n s i d e r e dw h e nt h ep a p e r sw h i t e n e s si st o o 1 0 w k e yw o r d s ：h i g h s p e e dp a p e rm a c h i n e ，n e w s p r i n t ，s c h e m e ，p r o c e s s 1 1 1 现代高速新闻纸机的配置与工艺研究 原创性声明及关于学位论文使用授权的声明 原创性声明 本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下，独 立进行研究所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本论文 不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的科研成果。对本文 的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文申以明确方式标明。 本人完全意识到本声明的法律责任由本人承担。 论文作者签名：e l 期：2 q q ! 生旦 关于学位论文使用授权的声明 本人完全了解陕西科技大学有关保留、使用学位论文的规定， 同意学校保留或向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子 版，允许论文被查阅和借阅；本人授权陕西科技大学可以将本学位 论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、 缩印或其他复制手段保存论文和汇编本学位论文。 ( 保密论文在解密后应遵守此规定) 论文作者签名：丛堕蠹导师签名：趣日 期：! qqz 生 笪 现代高速新闻纸机的配置与工艺研究 1 文献综述 1 1 新闻纸的生产现状及发展趋势 1 1 1 新闻纸的生产现状 新闻纸作为一种战略物资，历来受到中国政府的高度重视和关注，近年来 发展迅速，不仅产能大幅增长，而且品质提升较快。1 9 9 8 年我国取得了新闻纸 反倾销胜利，为国内新闻纸业赢得了宝贵的发展机会，不少新闻纸企业抓住了 这一发展良机，引进了国际一流的先进技术和装备，大大缩小了国产新闻纸与 进口新闻纸的差距，部分企业已经具备了参与国际市场竞争的条件和能力1 1 1 据中国造纸协会统计f 2 1 ，2 0 0 6 年我国新闻纸的产量为3 4 4 万吨，比2 0 0 3 年增长了6 6 1 8 ，比1 9 9 6 年增加了2 5 4 万吨，年平均增产2 5 4 万吨，年均递 增率为2 8 2 2 ；2 0 0 6 年我国新闻纸消费量为3 2 3 万吨，比2 0 0 3 年增长了 3 4 0 2 ，比1 9 9 6 年增加了2 2 8 万吨，年平均增长2 2 8 万吨，年均递增率为 2 4 o ；近几年来，我国新闻纸的生产量与消费量整体呈现出两位数的增长势 头，大大快于同期g d p 的增长速度。表l 一1 1 2 1 是过去十年问我国新闻纸行业 生产量与消费量情况。 表l l过去十年间中国新闻纸行业生产量与消费量情况 t a b l ei 一1p r o d u c t i o nv o l u m ea n dc o n s u m p t i o no fn e w s p r i n ti np a s tt e ny e a r s 计划经济时期，我国新闻纸的产量与需求量增长缓慢pj ，新闻纸主要生产 企业仅9 家，生产装备以国产3 1 5 0 m m 纸机为主，设计车速不超过5 5 0 m m i n ， 产品定量为5 1 9 m 2 。“九五”以来，随着我国经济的快速发展和新闻出版事 业的不断繁荣，国内新闻纸市场出现了强劲增长势头，消费量逐年大幅上升， 许多生产企业和投资商看准了这一机遇，纷纷投巨资加入新闻纸项目的建设之 中。新加盟新闻纸行业且年产能力在5 万吨以上的企业有：新加坡泛亚纸业( 上 陕西科技大学硕士学位论文 海泛亚潜力和河北泛亚龙腾) 、山东华泰、武汉晨鸣、杭州锦江、福建龙岩、 广西劲达兴等。这些新企业的加入彻底改变了我国新闻纸的生产结构和供求关 系。外资和民间资本进入了新闻纸生产行业，地域、范围已扩大了一倍。传统 的九大新闻纸厂分布在8 个省，而现在的1 8 家新闻纸主要生产企业分布于1 6 个省市，再加上为数众多的再生新闻纸厂，几乎已遍及全国各地。 从1 9 9 8 年到2 0 0 5 年，我国共引进了年产1 0 万吨以上的新闻纸生产线1 1 条，新增高档新闻纸产能1 9 5 万吨。在引进的1 1 条新闻纸生产线中，有7 台 年产1 8 万吨以上的纸机配有稀释水流浆箱、靴形压榨、单排烘缸、软辊压光 及d c s 、q c s 在线质量检测与控制系统等先进设备，工作车速均在1 4 0 0 m m i n 以上，产品质量完全能够满足高速彩印轮转印报机( 1 5 1 7 万份h ) 的要求。 从2 0 世纪9 0 年代末期开始，我国新闻纸行业的主要生产装备已朝自动化、规 模化、大型化方向发展【4 】。据业内人士预测【5 1 ，在未来的3 5 年内，国产的 3 1 5 0 m m 纸机以及传统的长网纸机将逐步退出新闻纸生产。 除上述1 8 家主要新闻纸企业外，还有一批数量不少由生产书写印刷等文 化纸改产再生新闻纸的中小企业。据业内人士估算【”，这类企业数量不少于1 0 0 家，总产能约7 0 万吨，大多数集中于山东、河北等地。这些企业生产的新闻 纸因受到地方保护，价格低廉，主要用于地( 市) 、县级报纸的印刷，在一定 时期内还有其生存空间。 至2 0 0 5 年上半年，我国新闻纸生产能力达到3 8 0 万吨左右【6 1 ，其中：高 档新闻纸占5 1 3 ；中档新闻纸占3 0 3 ；低档新闻纸占1 8 4 。 1 1 2 新闻纸的发展趋势 1 1 2 1 纸机车速与宽幅 以往新闻纸机大都是国产的，车速低，幅宽窄，因而单机产量低，从国外 购入的二手纸机车速也达不到1 0 0 0 m m i n 。福建南纸在国内引进第一台先进的 新闻纸机，最高设计车速达到18 0 0 m m i n ，幅宽为5 5 9 米，目前车速在 1 6 0 0 m m i n 左右，日产量达到6 0 0 吨。之后河北泛亚龙腾从芬兰m e t s o 公司 引进了日产1 0 0 0 吨的新闻纸机，最高车速达到2 0 0 0 m m i n ，纸幅宽为8 米。 v o i t h 公司生产的h f i r t h 一号纸机于2 0 0 3 年3 月2 1 日创造了新闻纸的世界 新纪录。该纸机的最高设计车速为2 2 0 0 m m i n ，实际平均运行车速为 1 8 0 0 m m i n 。该纸机在3 0 小时内以1 9 1 2 m m i n 的车速生产4 2 5 克g m 2 的1 0 0 2 现代高速新闻纸机的配置与工艺研究 废纸原料的新闻纸，并保持7 小时连续运行无断纸。 据专家预测【 ，新闻纸机的网宽可达到1 0 8 m ，纸幅宽为9 7 8 m ，车速还 可以进一步地提高。但纸机的幅宽已达到了极限，因为辊子的挠度与辊子的长 度4 次方成正比，随着幅宽的增加，为了减少挠度，伏辊、案辊和毛布辊的直 径必须大大增加，如此会大大增加设备的投资。 1 1 2 2 原料结构调整 以往新闻纸的生产原料都是以磨石磨木浆为主搭配一些长纤维的化 学浆，而且以针叶木如云杉、冷杉、落叶松和马尾松居多i s l 。由于针叶木 资源的匮乏，后来开发出杨木和桦木等阔叶木为原料生产t m p 或c t m p 抄造新闻纸。 随着森林资源的减少，对环境保护的要求日益提高。随着印刷科学技 术的发展，出现了胶印、凹印、柔性版印刷工艺设备，新闻纸可以根据需 要添加填料。随着废纸脱墨技术的发展，有了先进废纸脱墨工艺和设备， 开始利用废报纸o n p 和废杂志纸o m g 作为原料，生产出符合现代印刷要 求的彩色胶印新闻纸。在初始阶段只参入一定比例的废纸浆，但随着脱墨 技术和纸机抄造技术的发展，废纸浆比例可以达到9 0 以上，国外有些纸 厂已经做到用1 0 0 的废纸浆抄造新闻纸1 9 】。 目前我国已经改变了以木浆为主要原料生产新闻纸的状况，调整了原 料结构，废纸脱墨浆所占的比例正在逐步提高，除了上海泛亚潜力基本上 以废纸为原料生产新闻纸外，福建南纸、华泰集团、广州造纸、白麓纸业 等大型造纸企业都引进了废纸脱墨浆生产线，用废纸脱墨浆加机械木浆生 产出高质量的新闻纸。 但由于我国以草浆和废纸浆居多，木浆占的比例很少，因此废纸的质 量难以保证，也难以制定废纸质量标准【l0 1 。所以目前许多造纸企业引进先 进的废纸脱墨设备后，还必须大量从欧美等国家进口o n p 和o m g 生产 d i p ，同时用先进的纸机抄造新闻纸，才能够满足报纸印刷要求。 1 1 2 3 新闻纸低定量化 当今国际上十分重视低定量新闻纸的开发、生产和使用i 。日本是最 早开发和研究低定量新闻纸的国家，目前已经在生产和使用4 3g m 2 新闻 纸。同时正在着手4 0g m 2 超低量新闻纸的开发和研究，走在了世界的前 陕西科技大学硕士学位论文 列。 我国早期新闻纸技术标准要求新闻纸的定量是5 l g m 2 。由于新闻纸的 低定量可以带来以下好处：减少森林资源消耗、减少产品运输和储存量、 降低生产成本以及提高报社的出报率。1 9 8 1 年石岘造纸厂首次生产4 9 g m 2 低定量新闻纸，并获得轻工业部1 9 8 2 年优秀新产品奖。1 9 8 9 年颁布 了4 9g m 2 新闻纸标准后，大部分新闻纸企业将定量降低到4 9g m 2 。2 0 0 1 年9 月，福建南纸率先生产出4 5g m 2 的低定量新闻纸并投入市场后，华 泰集团、武汉晨鸣、泰格林纸等也相继生产出4 5g m 2 低定量新闻纸。2 0 0 3 年福建南纸开发研究和试生产4 2g m 2 低定量新闻纸，华泰集团也同时正 在研究4 0g m 2 超低定量新闻纸。但是，新闻纸的定量不可能无限制地降 低，因为它首先必须满足报社印刷要求，新闻纸的定量太低，其表面强度、 吸墨性、不透明度等质量指标就会受到很大的影响，也许很难生产出4 0 g m 2 以下的超低定量新闻纸。 1 1 2 4 新闻纸品种多样化 ( 1 ) 超级压光纸 超级压光纸( s o 纸) 是芬兰纸业首先开发的一种以机械木浆为原料，添 加高比例填料，并经过超级压光的非涂布高级新闻纸。s c 纸的定量在6 0 g m 2 左右。在欧洲市场上，s c 纸和低定量涂布纸( l w c 纸) 之间的竞争 非常激烈。芬兰纸业认为，s c 纸的性能质量可以赶上l w c 纸。目前，国 内的吉林石砚白麓纸业和福建省龙岩造纸实业公司已经各自建立了一条 s c 纸生产线，分别用b c t m p 浆和a p m p 浆生产优质新闻纸。 此外，经过添加填料和进行表面处理的精制新闻纸( i n 纸) 和高级 新闻纸( s i n 纸) ，不仅可以改善纸页的光学性能和印刷性能，还可以提高 纸页的白度，克服因使用再生纸浆而出现白度低的问题。表面处理超级压 光纸( s t s c 纸) ，是用预计量施胶压榨进行表面处理，并通过软压光整饰 的s c 纸。s t s c 纸有良好的平滑度、光泽度和光泽度反差。 ( 2 ) 彩色新闻纸 彩色新闻纸分为粉红、黄、绿等几种颜色，其物理性能与标准新闻纸 相似。根据报社的需求可以在浆料中添加颜料生产彩色新闻纸：如经济类 报纸喜欢用橙色，庆贺类报刊适合印刷红色，通讯类常用黄色，而环保类 4 现代高速新闻纸机的配置与工艺研究 用绿色较多。根据用户的要求，也可以生产适合广告或专版等其它颜色的 新闻纸。国外彩色新闻纸用得较多，国内已经有不少新闻纸厂根据客户需 求生产批量的彩色新闻纸。目前彩色新闻纸的产量不多，因为生产过程带 颜色的纸机白水和废旧彩色新闻纸很难回收利用，不利于环境保护。 ( 3 ) 微涂新闻纸 涂布纸是在原纸的表面涂上一层以颜料、胶粘剂、增粘剂、荧光剂、 润滑剂等辅助溶剂为主要成分的涂布液，干燥后再进行平滑处理。涂布纸 在色彩再现方面具备优良的性能。所谓微涂纸就是涂布量非常低的纸。国 外已用微涂纸作新闻纸了：一是在新闻纸机上加装薄膜施胶机和两区软压 光机生产机内整饰涂布纸( m f c ) ，涂布量很低，可以填补纸张表面的间 隙，提高纸张白度和平滑度：二是生产适合冷固胶印刷技术的微涂新闻纸， 主要用于报刊插页和广告增页，目前尚未得到广泛应用。 随着印刷技术的迅速发展，大量的彩色报刊都有采用微涂新闻纸印刷 的倾向，因为其印刷的彩色效果比原有的新闻纸好，但生产成本比一般的 新闻纸有所提高。目前山东晨鸣纸业、河北泛亚龙腾、鸭绿江造纸厂和湖 南泰格林纸业都能生产微涂新闻纸。 ( 4 ) 高填料新闻纸 在新闻纸中添加滑石粉等填料可以使纸页表面细腻，提高印刷质量， 但加入太多会使纸页的表面强度降低，印刷过程中会产生掉粉掉毛现象。 因此新闻纸的加填量一般不超过6 8 。如何增加新闻纸填料的比例， 降低生产成本，是大家所关注的问题。 填料是无机物，与纤维只能机械的混合，无法形成牢固的整体，加入 过多的填料会使纤维之间的氢键结合力减弱，造成新闻纸的印刷性能全面 下降。因此添加一种特殊的两性表面活性剂，使填料和纤维之间以化学键 结合，才能确保新闻纸的印刷性能。填料的比例增加到1 0 2 0 时，不 仅大大降低了生产成本，而且极大改善了新闻纸的印刷性能，彩色胶印效 果显著。 1 2 新闻纸的质量指标 新闻纸主要用于印刷报纸和杂志，因此必须具有良好的印刷性能和印 陕西科技大学硕士学位论文 刷适性。纸张的印刷性能，即达到正常印刷所要求的纸张性能，概括起来 不外乎两方面：一是保证印刷生产的正常进行，称之为纸张的印刷运行性 能；二是要获得预期的印刷效果，也即纸张的印刷适性。所谓的正常印刷 生产，是指纸张能无故障顺利通过印刷机，印刷出合乎要求的印刷品。由 此可见纸张的印刷运行性能是印刷对纸张最基本的要求，它是纸张的外观 质量、强度和吸湿性等基本性质的综合表现。所谓预期印刷效果，是指能 否得到与所使用纸张质量等级相适应的印刷品质量。因此，纸张的印刷适 性也是指直接影响印刷品质量的质量性能的总称。 纸张印刷性能的评价基本有下面几种方法： ( 1 ) 实际印刷法 即通过实际印刷机印刷后，以印刷效果来评价纸张的印刷性能。该方 法耗费大，不适于科学研究。 ( 2 ) 间接测试法 该方法通过测试纸张的一些基本性质，如平滑度、吸收性等，来间接 预测纸张的印刷性能。由于常规性能指标的测定条件与实际印刷差距较 大，因而测量结果并不精确。 ( 3 ) 模拟印刷适性仪测试法 这是近代发展起来的一种新方法，它模拟印刷机的条件和印刷方法， 并能调节印刷压力、墨量和印刷速度，进行各种印刷试验来评价纸张的印 刷性能。在三种方法中这种方法是较为科学的方法，并由于所用仪器体积 小、操作方便，已经得到广泛应用。 为确保新闻纸具有良好的印刷性能和印刷适性，在生产过程中必须控 制好以下几个主要质量指标。 ( 1 ) 定量 定量是指纸张单位面积的质量，以g m 2 表示。在技术方面，定量是进 行纸张各种技术指标( 如强度) 评价时的基本条件；在经济方面，它是每 公斤单价与总价格相关的基本因素。纸张是按面积大小使用的商品，然而 纸张的销售是按质量进行计价的，因此从经济的观点考虑，应尽可能使用 定量低的纸张。目前国外为节约原料，新闻纸的定量己降到4 5 9 m 2 4 2 9 m 2 。 6 现代高速新闻纸机的配置与工艺研究 ( 2 ) 厚度 厚度是指纸样在测量板间经受一定压力所测得的纸样两面之间的垂 直距离，其结果以m m 表示。厚度能影响纸张的很多性能，它是许多纸种 如印刷纸、电容器纸、浸渍纸等的一项重要使用条件，因此要求同一批产 品的纸张厚度应当趋于一致，同一张纸不同部位之间的厚度亦应一致，以 保证使用效果。 ( 3 ) 紧度和松厚度 紧度是指每立方厘米纸张的质量，以g m 3 表示。国际上更多的是测量 纸张的松厚度。松厚度是紧度的倒数，是指l g 重的纸张的体积有多大， 用c m 3 g 表示。一般来说，紧度与纸张的抗张强度成正比，与撕裂度成反 比。另外，纸张的紧度还会影响纸张的吸墨性和不透明度：紧度愈大，吸 收速度愈慢，纸张的不透明度随紧度的增加而减小。 ( 4 ) 横向变异系数 纸张的横向变异系数是纸张定量的横向差异。横向变异系数是实际生 产中经常测量的参数。其数值越大，纸张定量越不均匀；数值越小，纸张 定量越均匀。横向变异系数过大，会使卷筒纸两边松紧不一致，印刷时在 轮转印刷机上受力不均匀，绷紧的一边往往先撕裂而造成断头。只有较低 的横向变异系数，才能保证正常的印刷要求。 o ( 5 ) 水份 新闻纸的水分含量对印刷质量的影响很大，尤其是在彩色套印时，水 分含量必须适当，并且分布均匀，否则印出的彩色画面容易出现“重影” 现象，严重影响了印刷质量。 ( 6 ) 平滑度 平滑度是指纸张表面平整光滑的程度，它取决于纸张的表面状况。表 面的折皱、纤维束、硬质块、尘埃、压花、毛毯痕和网痕都会影响纸张的 平滑度。由于纸张平滑度的测量受到纸张透气度和空隙率的影响，因此也 常用粗糙度表示纸张的平整程度。 平滑度是许多纸种的重要性能指标，尤其对印刷纸和书写纸更为重 要，它直接影响印刷和书写效果。为了获得良好的印刷品，要求墨层均匀、 印迹清晰，必须使着墨印版或橡皮布与印刷纸张接触良好。印刷平滑度是 7 陕西科技大学硕+ 学位论文 在纸张上获得忠实于原稿印刷品的首要条件，它决定了在压印瞬间，纸张 表面与着墨印版或橡皮布表面接触的程度是影响油墨转移率、图文清晰度 的重要因素。同时，纸张平滑度高是获得高质网点必不可少的条件，尤其 是对彩报印刷来说更为重要。平滑度高的纸张，着墨均匀，印刷压力一致， 油墨转移性好，墨层厚薄一致，能得到较高的实地密度，网点扩大率小， 色彩再现较为理想。 ( 7 ) 白度 纸张的白度，其实是一个光学范畴上的问题。这是因为纸张是由纤维 素、填料和空气所组成的，为此形成了纤维一填料、纤维一空气和填料一 空气的许多界面。当一束光线照射到纸面时，发生了三种现象；( 1 ) 反射 ( 散射) ，( 2 ) 透射，( 3 ) 吸收。就是说，一束光线照射到纸张以后，一 部分光线反射回来，而进入纸张内部的那部分光线除一部分被纤维吸收 外，只有一小部分透射到达纸张的反面。反射( 包括散射) 回来的这部分 光，就是我们平时所说的形成了纸张的白度。 现在国内的报社对新闻纸的白度要求较高，一般都要求白度达到5 8 0 i s o 以上，有少数的用户甚至要求白度达到6 0 0 i s o 以上。 ( 8 ) 色度 纸张的色度是指纸张表面所表现的其它颜色。纸张的色度有多种表示 方式，但最常用的是国际照明委员会在1 9 7 6 年提出了c i e l 9 7 6 l * a * b * 均匀 颜色空间表色系统。l 为1 0 0 时，表示对光完全反射的漫射体；l 为0 时， 表示对光完全吸收的黑体。a 为正值表示偏红程度；a 为负值表示偏绿程 度。b 为正值表示偏黄程度；b 为负值表示偏蓝程度。 由于新闻纸的特殊性，通常在生产过程中加入少量的品蓝，使之略显 蓝色，这样可以减轻人们在阅读报纸时的眼睛疲劳度。因此，新闻纸的 l a b 值一般应控制在以下范围内： a + 值：- 1 5 一2 5 ；b + 值：3 0 ；l + 值：8 0 0 ( 9 ) 不透明度 纸张的不透明度是由总透射光量决定的，通常用反差率来描述。印刷 不透明度为单张纸张背衬黑体时的反射率与背衬足够层数相同纸张的反 射率的比率。 现代高速新闻纸机的配置与工艺研究 纸张的不透明度对于新闻纸来说是非常重要的质量指标，只有纸张具 有一定的不透明度才能够防止纸张透显现象，以保证印刷质量。影响纸张 不透明度的因素很多，主要取决于浆料种类、填料与纸页的成型结构。另 外不透明度随着纸张定量的增大而升高，随纸张紧度的增高而降低。可见， 影响不透明度的因素不是单一的，而是由几个因素相互制约、相互影响的。 ( 1 0 ) 正反面差异 由于纸张在成形、压榨、干燥的过程中，纸张的正面和反面所接触的 物体表面情况不一样，因此不可避免地造成了纸张正反面的差异。由于报 纸和杂志往往都是双面印刷，因此纸张的正反面差异不能太大，否则就会 影响纸张的印刷性能和印刷适性。对新闻纸而言，一般来说正反面差异应 控制在1 5 以内。 ( 1 1 ) 抗张强度 抗张强度是指纸或纸板在一定条件下所能承受的最大张力。以宽度为 l5 r a m 的标准试样钡4 得纸样断裂时的荷重来表示。测量结果通常以下面几 种方式表示： a 、抗张强度 一定宽度的试样断裂时所承受的张力，k n m 。 b 、裂断长 裂断长是一种假定的强度概念，它表示纸条长度达到不能承受本身的 重量时自行断裂时的长度，它与厚度无关，适用于比较不同定量的纸或纸 板的抗张性能。 作为高速轮转印刷机的印刷用纸，新闻纸的抗张强度是十分重要的， 因为纸张在整个印刷过程中均处在张紧的状态，纸张的纵向受到一定的拉 力作用。如果纸张的抗张强度低于纸张在运行时所受的拉力，那么在印刷 过程中就会经常出现纸张断裂现象，所以为了保证印刷工艺的正常进行， 一般要求新闻纸的纵向裂断长不小于3 4 0 0 m 。 ( 1 2 ) 撕裂度 撕裂度多指内撕裂度，即撕裂预先切有切口的试样至一定距离所需要 的力。为消除定量的影响，通常用撕裂指数表示撕裂度。撕裂指数是由平 均撕裂度除以定量得到的。与纸张的抗张强度相似，纸张的撕裂度对于高 9 陕西科技大学硕士学位论文 速轮转印刷的新闻纸来说是同样重要的，一般要求横向撕裂度不小于 2 3 0 0 m n 。 ( 1 3 ) 表面强度 表面强度是指纸张表面纤维、胶料、填料间或纸张表面涂料粒子问及 涂层与纸基之间的结合强度。它表示了纸张在印刷过程中抗油墨中黏合剂 黏结分离力的能力。当纸面与着墨的印版或橡皮布分离，油墨的分离力大 于纸面粒子的结合力时，纸面便会产生肉眼可见的破裂现象，在破裂的纸 面出现不连续或连续的未着墨区域的现象称为拉毛，因此又常把纸张的表 面强度称为拉毛阻力。由于拉毛现象被油墨拉下的纸面纤维、填料或涂料 堆积在橡皮布和印版表面，沾污橡皮布和印版，轻者需要印刷工人及时擦 去，严重时会引起糊版，无法进行正常印刷。 在胶印中，图文的转移要在极短的瞬间内来完成。也正是在这一瞬间， 油墨和纸张之间存在极其复杂的机械力的相互作用。随着机器速度的不断 提高，力系中惯性力的影响相对增大，要使油墨能较理想地转印到纸张上， 就要求纸张具有一定的表面强度。 ( 1 4 ) 吸收性 纸张的吸收性主要包括纸张的吸墨性、尺寸稳定性和吸水变形：目前 新闻纸印刷多采用渗透干燥的方式，因此要求其有较强的油墨吸收性才能 保证快速印刷的需要，防止出现背面蹭脏。新闻纸纸质松软，吸水性能好， 水分会引起纸张变形，导致套印不准等现象，严重影响印刷效果。只有具 有良好的尺寸稳定性、较小的吸湿变形性、很强的油墨吸收性的新闻纸才 适合当前的多色高速胶印。 a 吸墨性 纸张的吸墨性即纸张的油墨吸收性，是指纸张对油墨的吸收能力，或 者说油墨对纸张的渗透能力。其测量方法主要有二甲苯吸收性以及k & n 油墨吸收法。对于新闻纸来说，其印刷油墨以渗透干燥为主，印速快，要 求纸张有较强的吸墨能力，多采用二甲苯的吸收速度来衡量纸张的的油墨 吸收性。 油墨的吸收性实际上是纸张和油墨两方面固有特性在一定印刷条件 下的综合反映。就纸张来说，它与纸张的疏松程度，纸张纤维的表面性质、 现代高速新闻纸机的配置与工艺研究 填料、胶料含量等因素有关。 b 尺寸稳定性 纸张的尺寸稳定性是指纸张含水量变化引起的形变。众所周知，纸张 含水量改变不仅是导致纸张的膨胀或收缩，而且由于含水量变化，使得纸 张局部尺寸变化，从而形成其它形式的形变，诸如卷曲，皱褶、形成波浪 形等等。这种变形一部分是可逆的，也有一部分是不可逆的永久变形，影 响印品质量。 纸张的尺寸稳定性不仅和环境的温湿变化情况有关，也与原料纸浆的 品种和纯度有关，一般来说，半纤维素比纤维素的吸湿量大。 c 吸湿变形 纸张吸水后纤维润胀，尺寸伸展，干燥脱水后又会引起尺寸收缩，加 之水分在纤维间渗透或失去，使纤维之间产生位移，致使尺寸发生变化。 这一性质对印刷工艺产生一定的影响，特别是多色胶印，虽然车间的温度 和湿度可以控制，但是由于润湿液的使用，导致每印一色时纸张的含水量 都有所增加，这给获得准确的套印精度带来一定的困难，因此这个问题是 不可忽略的。 衡量纸张吸湿变形的性质通常以伸缩率表示。纸张本身是有方向性 的，在其纵横两个方向上吸湿变形是不相同的。对单根纤维来说，单根干 纤维完全润湿后，其直径可增加3 0 ，而其长度方向只能增另l 2 。 因此，测量并控制新闻纸的横向吸湿变形显得更为重要。 ( 15 ) 尘埃度 尘埃来源于生产所用的原料、生产工艺过程及周围环境，它的存在会 影响新闻纸的外观质量及其印刷质量。因此，必须引以注意，在生产过程 中采取措施，将其控制在最低的限度。对于新闻纸而言，一般控制标准为： o 5 4 o m m 2 不多于6 4 个m 2 ，其中1 5 4 o m m 2 不多于4 个；大于4 o m m 2 不许有。 ( 1 6 ) 灰份 灰份是指纸与纸板按规定的温度( 9 2 5 2 5 ) 进行灼烧后残渣的质 量与原绝干试样的质量之比，用百分数表示。一般来说，提高灰份，可 以减少纤维的用量，成本就能降低，但灰份也不能太大，否则会降低纸张 陕西科技大学硕士学位论文 表面强度，造成掉粉掉毛现象。一般新闻纸的灰份可控制在8 1 2 。 1 3 利用废纸脱墨浆生产新闻纸的必要性 由于当今世界环境日趋恶化，人们的环保意识也日益增强，为了节约 能源，减少污染负荷，减少森林砍伐，养息森林，废纸的回收利用已引起 了人们越来越大的重视。据估算【1 2 】，回收1 吨办公类废纸，可生产o 8 吨再生纸，节约2 4 立方米木材。如果把世界上所有办公纸张的一半加 以回收利用，就能满足新闻纸需求量的7 5 ，相当于8 0 0 万公顷森林免遭 砍伐。 现在，废纸回收纤维已成为当代造纸工业的三大发展趋势之一，它将 成为造纸工业的主要纤维原料资源【1 0 】。利用废纸即二次纤维造纸已受到 全球范围的认可。与使用一次纤维木浆相比，使用二次纤维造纸具有投资 省、速度快、成本低、效益好、节省能源和木材资源，以及减轻环境污染 等优点，因此受到了世界各国的普遍重视。一些发达国家甚至立法增加再 生纸的生产，如再生纸免税或减税，鼓励其发展；也有一些国家和地区己 有法律规定，部分纸种中必须含有一定比例的二次纤维，如美国的一些州 规定新闻纸必须配用2 0 4 0 的废纸脱墨浆( d i p ) 。二次纤维己成为全 世界重要的造纸资源，而且在今后其比重还将进一步提高。而中国作为世 界第二纸张消费大国，废纸回收利用率还达不到3 0 。因此，加强我国废 纸的回收利用，做好废纸的回收工作，以废纸为原料，解决新闻纸厂原料 短缺问题有着广阔的前景。 1 4 利用废纸脱墨浆生产新闻纸的可行性 1 4 1 废纸脱墨原理 印刷油墨主要有两类基本成分组成：油墨中含有颜料或染料使其具 有颜色、不透明性及油墨的可流动性。油墨还应含有载色体，它们起着 夹带颜料的作用，并把它们携带到纸页上，使其在纸面上凝固下来。载色 体一般为植物油、矿物分馏液、树脂、可溶性塑料或挥发性溶剂。除了上 述基本成分外，印刷油墨中还含有一些其他成分，如黏合剂、溶剂、催干 剂、润湿剂和蜡质等。 油墨是由色料、连接料、填料等材料均匀分散混合而成的稳定的浆状 1 2 现代高速新闻纸机的配置与工艺研究 胶体。新闻纸吸收性较强，印刷时多采用渗透干燥型油墨。当油墨转移到 纸张上时，纸张纤维空隙的毛细管便开始吸收油墨中的连接料，随之油墨 成分与流动特性改变，颜料粒子之间的内聚力增大，进而呈现固体状态附 着在纸张上。 我们所说的脱墨，就是把呈现固体状态的油墨，包括颜料、连接料、 填料与纤维分离。理论上说，废纸脱墨的原理就是先将废纸原料分散成一 根一根的纤维，然后加入脱墨剂把纤维以外的杂质( 主要是油墨) 除去即 可，但实际生产中却不是这样简单。 1 4 2 常用的废纸脱墨方法和工艺 1 4 2 1 浮选法脱墨 目前最常用的脱墨方法是浮选法脱墨。这是一种化学方法，即用化学 药剂减低油墨粒子的表面张力，使之乳化并从纤维表面剥落下来后，再将 其除去的方法。一般来说其工艺可分为碎解、除杂质、脱墨、漂白等。 碎解的主要目的是使废纸碎解，尽可能的将原先交织成纸页的纤维分 散成单根。碎解时需在碎浆机中加入化学药品。典型的脱墨配方为：氢氧 化钠约1 ，过氧化氢约1 ，e d t a 或d t p a 0 2 o 3 ，硅酸钠2 3 ， 同时可加入少量的表面活性剂。氢氧化钠是用于调节碎浆机内废纸的p h 值，并使油墨中的连结料产生皂化或水解，同时保证过氧化氢的效率；过 氧化氢主要是对有色物质进行脱色；加入螯合剂e d t a 或d t p a 是与重金 属离子形成水溶性络合物，防止这些金属离子对过氧化氢的分解；硅酸钠 的作用是有助于油墨颗粒的分散作用，并防止分散后的油墨粒子重新沉积 在纤维表面；表面活性剂能有效与油墨、油脂和杂质结合在一起，使其易 于除去。碎浆所使用的碎浆机有连续式和间歇式两种，目前常用的是连续 式碎浆机。碎解纸浆浓度多采用高浓度，一般在1 2 以上为好，因为高浓 碎解可增加纤维之间的摩擦，使油墨与纤维更易分离，同时又不会使杂质 破碎，易于把杂质除去。 碎解后须将浆料在储浆槽中存放3 0 6 0 分钟，使纤维充分润胀，并 通过筛选净化除去纸片、纤维束及其它杂质。这些杂质比重大于1 5 和小 于o 9 的可用除砂器除去，而比重在o 9 1 5 之间的与纤维比重相差不多， 只能用筛选法达到净化。 陕西科技大学硕士学位论文 脱墨是把己与纤维脱离的油墨从纤维悬浊液中分离出来。浮选法和洗 涤法都能脱出油墨，但两者相结合则脱墨效果更好，一般是先浮选后洗涤。 浮选利用空气形成的气泡来把油墨粒子带走。其过程是先加入适量的空气 产生适当大小的空气泡，再充分混合，使油墨粒子与气泡相撞的频率加到 最大，最后使附着油墨粒子的气泡快速上升到液面并予以除去。现在，传 统的浮选槽已渐渐地被新型的压力式浮选槽所取代。 一般来说，脱墨后仍会存在一定的残余油墨，因此脱墨后的浆料白度 会有所下降，需经漂白才能恢复到原有的白度。漂白可与脱墨同时进行， 也可在脱墨后单独进行。常用的漂白剂有过氧化氢、次氯酸盐、连二亚硫 酸钠，二氧化硫脲等。 1 4 2 2 洗涤法脱墨 洗涤法脱墨是一个水力分离的过程，其基本原理是通过筛板或筛网对 纸浆悬浮液进筛选，水夹带着油墨颗粒被除去。为了获得良好的脱墨效果， 洗涤法工艺要求油墨颗粒的尺寸越小越好。通常适用范围为粒径小于 1 0 p m ，但粒径在5 1 t m 以下的油墨颗粒去除效果最佳。实际生产中去除油 墨的粒径范围还取决于筛网网目的尺寸及不同洗涤器上形成的纤维层的 厚度。另外，还要求油墨颗粒应具有高度亲水性能，这样才能很好地与水 一起除去。 1 4 2 3 溶胶法脱墨 印刷后超过6 个月的o n p ( o l dn e w s p a p e r ) 由于老化使树脂交联，油 墨难以用传统的方法脱除。经研究发现，利用水溶胶新工艺对这种o n p 进行脱墨是一种行之有效的方法。 由于胶印油墨是亲油性物质，易溶于有机溶剂。水溶胶法脱墨就是利 用这一原理脱出油墨的。其工艺是先将o n p 浸泡在规定温度和p h 值的阴 离子表面活性剂( 如十二酰基苯磺酸脂和十二烷基硫酸脂) 中，一段时间 后加入阳离子表面活性剂( 如n 十六烷基n n n 三铵溴化物) 。表面活性 剂能使油墨粒子与纤维有效地分离，之后再加入不溶于水的有机溶剂( 如 二甲苯) 并加以轻微的搅拌。有机溶剂是油墨的提取剂，倾析出溶剂层， 则可除去油墨。如有必要，可重复上述操作二到三次，最后用细筛除去大 量的水。 1 4 现代高速新闻纸机的配置与工艺研究 1 4 。2 4 生物酶法脱墨 生物酶法脱墨是近年来脱墨工艺研究的一个热点，主要是因为这种方 法有脱墨效果好、成本低、环境污染小、适应范围广等多种优点。当前， 新闻纸印刷已向彩色化迈进，油墨中含有大量的颜料、填充剂等成分，传 统的浮选、洗涤等脱墨法都不能够达到理想的脱墨效果，而生物酶法脱墨 能够较好地解决这一难题。 目前使用的生物酶大多是纤维素酶。酶法脱墨是通过机械作用与酶作 用相结合的结果，即纤维素酶通过水解纤维表面上的细小纤维或其它细小 物质而引发剥皮作用。剥皮作用使纤维表面更光滑，油墨暴露更明显，从 而利用机械作用使油墨与纤维分离。 利用纤维素酶法脱墨工艺也分为碎浆和浮选等阶段。碎浆时需在碎浆 机中加入纤维素酶及阴离子表面活性剂，保持一定的机械作用力，以保证 酶与纤维充分接触，而且适当的机械作用有助于油墨粒子的去除，之后再 进行浮选处理。处理方法与浮选法脱墨基本相同。 由于酶的活性及其与二次纤维间的生物化学反应对外界环境因素比 较敏感，因此酶法脱墨过程中诸因素的控制和优化显得非常重要。 1 4 3 用于生产新闻纸的废纸脱墨浆技术发展趋势