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含机械浆纸典型质量问题的研究 摘要 研究报告中，对泰格林纸集团岳阳股份公司的二十万吨技改项目及公司总 体概况进行了简单介绍。 研究报告对岳阳纸业股份公司生产含机械纸遇到的典型质量问题进行了 较为详细的分析，主要是对意杨a p m p 配抄的胶版印刷纸的印刷跑标、起皱的 问题、含机械浆未涂布纸表面强度的问题、新闻纸的孔眼、破洞类纸病的问题、 磨石磨木浆在叠网长网纸机上配抄新闻纸的两面性问题及意杨a p m p 配抄轻 型印刷纸质量改进及其印刷适性问题，用理论与实际相结合的方法进行了研究 和认证。岳阳纸业股份有限公司是一个生产含机械浆印刷纸的企业，对这些典 型质量问题的研究，并在研究的基础上提出了如何解决这些质量问题的措施与 对策，这对岳阳纸业及其它生产含机械浆纸的企业有重要的指导意义。 通过本课题的研究、跟踪和调研，并提出改进措施，岳阳纸业在生产含机 械浆纸的过程中已被采纳这些建议，这些典型的质量问题已得到控制和缓解， 已使纸机效率、产量及产品质量有所提高，提高产品的市场竞争力。当然，有 的质量问题如纸洞、两面差也较大的问题仍然存在。如何解决好这两个问题， 是我们下一步要解决的主要问题。 关键词：机械浆、含机械浆纸、典型质量 r e s e a r c ha b o u tt y p i c a lq u a l i t y p r o b l e m so fp a p e rw i t h m e c h a n i c a lp u l p a b s t r a c t t h i sa r t i c l ei n t r o d u c e st h et w oh u n d r e dt h o u s a n d st o nt e c h n i q u e r e c o n s t r u c t i o np r o j e c ta n dt h ec o m p a n y sp r o f i l es i m p l y t h i sa r t i c l ea n a l y z e ds o m et y p i c a lq u a l i t yp r o b l e m s ，w h i c h p r o d u c e dp a p e rw i t hm e c h a n i c a lp u l pi nt i g e rf o r e s t & p a p e rg r o u p c o ，l t d f o re x a m p l e ，p a p e rw i l lc o r r u g a t e ，i fa p m pm a k eo fo f f s e t p a p e r t h ep r o b l e m i ss u r f a c e s t r e n g t h o f a n c o a t i n gp a p e rw i t h m e c h a n i c a lp u l p t h ep r o b l e mi sp a p e rs p e c k so nn e w sp a p e r , s u c ha s e y e l e ta n dh o l e t h ep r o b l e mi s t o ws i d e d n e s s ，w h e ns g pm a k e so f n e w sp a p e ro nf o u r d r i n i e rm a c h i n e t h ep r o b l e mi st h a ti m p r o v e s p r i n t i n ga b i l i t ya n dq u a l i t yo fl i g h t - p r i n t i n gp a p e rw i t ha p m p t h e c o m b i n a t i o no ft h e o r i e sw i t hp r a c t i c ei st h em a i nr e s e a r c hm e t h o d t i g e rf o r e s t & p a p e rg r o u pc o l t d p r o d u c e sp r i n t i n gp a p e rw i t h m e c h a n i c a lp u l p t h i sa r t i c l er e s e a r c h e dt h e s et y p i c a lq u a l i t yp r o b l e m s a n dp r e s e n t e dt h em e t h o d so fs o l v i n gt h e m i tw i l l b e i m p o r t a n t d i r e c t i o ns i g n i f i c a n c ef o ry u e y a n ga n do t h e re n t e r p r i s e st h a tp r o d u c e p r i n t i n gp a p e r w i t hm e c h a n i c a lp u l p t i g e rf o r e s t & p a p e rg r o u pc o l t d h a v ea d o p t e dt h e s es u g g e s t s t h r o u g hr e s e a r c h i n g ，f o l l o w i n g a n d i n v e s t i g a t i n g a n dt h e n ，t h e r e f o r m a t i v em e a s u r e sh a v eb e e np u t t h e s et y p i c a l q u a l i t yp r o b l e m s h a v eb e e nc o n t r o l l e da n dr e l e a s e d p a p e rm a c h i n e se f f i c i e n c y ，y i e l d a n dm a n u f a c t u r eq u a l i t yh a v eb e e ni m p r o v e d ，a n di tw i l le n h a n c et h e m a r k e tc o m p e t i t i v ep o w e r o fc o u r s e ，s o m eq u a l i t yp r o b l e m ss t i l le x i s t ， s u c ha sh o l ea n dt o ws i d e d n e s s n e x t ，w ew i l ls o l v et h et w op r o b l e m s k e yw o r d s ：m e c h a n i c a lp u l p ，p a p e rw i t hm e c h a n i c a lp u l p ，t y p i c a l q u a l i t yp r o b l e m s 1 1 陕西科技大学硕士学位论文 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，均已在文中以明确方 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：! 兰茧垒 日 期：2 q q l 生 5 5m 2 k g 一松厚度 2 2c m 3 g 一总得率8 5 。 生产线主要有以下特点： 一化学预处理采用两段挤压，两段预浸， 长了化学反应时间，使木片能得到充分软化； 一机械处理方面采用了两段压力磨磨浆， 加上一台渣浆磨单独处理渣浆，磨浆能耗充足， 理想； 增加了木片挤压处理效果，延 辅以后段低浓双盘磨磨浆，再 机械处理充分，纤维细纤维化， 一一段磨磨浆后浆料不进行稀释，而在高浓塔内继续反应( p r c ) ，使 化学药液能够充分发挥效能，并迅速使浆料白度上升至要求水平，后段不用再 次进行漂白； 一采用了多级筛选，用三台压力筛层层筛选，保证筛选质量： 一热回收系统和废液回收能确保热能充分利用，减少环境污染； 一药品制备系统采用自动连续配药方式，计量泵能根据生产需要调节转 速； 一生产控制系统采用d c s 控制系统，操作简捷，生产联锁保护严密； 一配有单独的密封水和冷却水处理系统。 化机浆项目投产后，很快就生产出了合格的纸浆，为8 聋机顺利生产出l w c 提供了有力的保证。 1 3 2 岳阳m e t s o 新脱墨线介绍 利用废纸生产脱墨浆具有投资省，成本低等方面的好处，为了进一步改善 5 - 陕西科技大学硕士学位论文 原料结构，使8 # 机产品更具竞争力，公司决策层在经过充分调研、论证的基 础上决定引进一条3 0 0 吨，日脱墨浆生产线，生产l w c 纸和新闻纸用浆。 脱墨浆生产线主体设备从芬兰m e t s o 引进，整条生产线设备先进，工艺先 进、成熟，自动化程度高，通过改变废纸品种、配比和生产工艺，该生产线既 可生产高质量l w c 纸用浆又可生产高质量新闻纸用浆。 该系统设计的基本思路是采用温和的处理方法，使纤维和杂质分离，并且 降解程度最小，从而生产出高强度、高清洁度的浆料。该工艺从转鼓碎浆机开 始，利用很温和的碎浆工艺，使废纸疏解成纤维、油墨从纤维上剥离并且废杂 物破碎较小，为后续工艺创造了良好的条件。碎浆机之后配有低强度的筛选设 备，保持筛选的低浓度，可降低转速和能耗。该系统流程见图3 - 1 1 3 3 二十万吨纸机项目简介 o p t i c o n c e p tp a p e rm a c h i n e ” y u e y a n gp a p e rc o 。，l t d 图卜4 新概念纸机纵览1 f i g l - 4t h en e wc o n c e p tp a p e rm a c h i n e 如图l 一6 所示，岳阳林纸集团的新概念纸机采用芬兰的m e t s o 公司最先进的 设备、工艺和自动控制技术，以及德国西门子公司的传动技术，具有国际一流 水平，是目前国内外最先进的文化纸机之一。整个生产线拥有世界一流的设备 和最先进的在线控制手段，可为印刷行业提供品质一流的产品。它的设计理念 是最优化概念( o p t i c o n c e p t ) 设计，其抄宽接近7 米，车速可以达到1 6 0 0 m m i n ， 日产纸可达到7 0 0 吨以上。现将其主要工艺特点介绍如下。 6 含机械浆纸生产中典型质量问题的研究 1 3 3 1o p t i f e e d 湿部系统 o p t i f e e d 概念是一个集成的湿部系统，它能满足不同纸种的需要而设计。 使用先进的造纸和自控技术，根据用户需要设定相应的系统，能获得高质量的 上网纸料和纸机运行的稳定性。概括来说，o p t i f e e d 是整个最优化概念纸机中 的核心部分。 整个o p t i f e e d 系统由以下四个部分组成： 图卜5o p t i f e e d 浆料制备和上浆系统 fig1 5o p t i f e e ds y s t e mo fs l u r r yp r e p a r a t i o na n ds i z i n gp r o c e s s 曩损纸处理 涂布和未涂布损纸有一条单独的处理流程。损纸加入的比例可以通过对流 量的控制来调节，并在涂布损纸线中应用了高频疏解机。 b 备浆流程 o p t i f e e d 备浆流线能迅速消除干扰，相对于只控制浆料的浓度，基于流量 和浓度的新型浓度控制更高效和敏捷。o p t i f i n e r 磨浆机能用自动化系统调节， 为造纸提供最优化的磨浆工艺。o p t i f e e d 能提供极其精确的配浆，包括定量控 制和调浆。纤维和灰分等组分都分别单独控制，浆料中的各种组分都分离地进 入纸机的上浆系统。系统中不再需要混合箱和高位箱。纤维长度的测量能控制 - 7 一 陕西科技大学硕士学位论文 长纤维和短纤维的比率。最后l o b e m i x 能迅速准确地混合浆料中的各组分和稀 释水。 c 上浆系统 上浆系统简化，并且体积将减小。纸机的备料系统中用离心除砂器来去除 沙砾、颜料或填料附聚物。随着越来越高的上浆浓度和l 段与2 段除砂良浆的 合流，离心除砂器的容积能缩小并且能耗更低。第二个l o b e m i x 混合过离心除 砂器良浆、循环浆料流股和稀释水，使在冲浆泵前保持恒压。纸机主筛 o p t i s c r e e nm s 采用轴向进料的模式，筛子电机的设计可以使得水力脉冲最小。 这种卧式筛能耗低，同时还可以起到泵送浆料的作用。一个大型独立的主筛使 得上浆管道中流体动力学的最优化。渣浆筛可以不需要浆池和泵，它的良浆可 以回流到流浆箱泵前或泵后。 ，d 白水回收 自水处理系统包括纸机网下白水和机外白水的循环。与传统工艺相比，除 气装置被安置在更前面( 在接收网部白水的阶段) 。o p t i a i rf l u m e 利用重力可 除去大量的气泡，再用o p t i a i rv a c 除气罐进行彻底地去除气泡。这样当系统 设定好以后，空气将不会影响泵送过程，并且整个系统可保持洁净。经水处理 系统的除气水大量回到上浆系统和用于备浆系统的浓调。这样就减少了进入白 水回收系统的固形物含量和水量，使得白水回收装置的规模较小多盘过滤也 保持稳定，进入多盘的白水的流量保持恒定。整个白水回收系统只有一个白水 塔用来储存过滤白水，并使得废水的排放量保持恒定的低超滤后的清液可用 作纸机的喷淋水，整个系统可以达到高度的白水封闭循环。 e 主要设备特点 1 ) l o b e m i x 混合器 不稳定的混合工艺导致了浓度频繁地改变，并且由于变化的频率太快仅仅 依靠完善控制系统是很难进行补偿的。因此o p t i f e e d 技术特别重视在浓浆稀释 和混合其它流股的过程中稳定和高效的混合，经过不断深入地研究，l o b e m i x 作为一种新型的混合器诞生 从纸张结构的分析结果可以看出纸料更好混合的功效。与传统的混合工艺 相比，在任何速比下新型的l o b e m i x 明显地减少了纸页中絮聚物的尺寸，并且 混合器的规模也比传统的混合箱要小得多。在流浆箱前必须稳定絮聚物尺寸的 范围。 l o b e m i x 也是填料、染料和其它助剂良好的加入点。l o b e m i x 还可以用来 对传统的机外白水槽进行改造，以提高现有系统的稳定性。 含机械浆纸生产中典型质量问题的研究 2 ) r e t a m i x 混合器 新创造的r e t a m i x 是特别为最优化助留剂的加入混合而设计的，特点如下： 管道内产生湍流 通常的位置在纸机筛后，流浆箱前 可用白水稀释 减少助留剂消耗 更好的横向灰分分布和纵向稳定性 改善纸页匀度和纸机的抄造性能 3 1o p t i a i rf l u m e 溜槽 与传统的机外白水池相比，o p t i a i r f l u m e 最大特点在于从传统的可产生大 量气泡的垂直流改为平流，这对气泡的去除非常有利。另外o p t i a i rf l u m e 有 很大的除气面积，这样可以保证有良好的去除气泡。体积只有传统的机外白水 池的1 3 ，可安装在纸机基础板上，节省了底层的空间。另外理想的流送设计 可以使表面保持洁净。 4 ) o p t i a i rv a c 除气罐 o p t i a i r v a c 用来彻底去除白水中的气泡，也可以去除上网浆的气泡。为了 保持洁净，要让分配头在液面以下。用出口处的衰减地带来保持出口压力的恒 定。 5 ) 0 p t i s c r e e nf s 压力筛 o p t i s c r e e nf s 是一组组合的筛选流程，包括一段预筛和2 3 段筛。整个装 置可以减少浆池、管道的长度和泵送的距离。通过狭窄的筛缝框来实现良好的 渣浆分离。另外可以改善纸机的抄造性能。 6 ) o p t i s c r e e nm s 纸机筛 o p t i s c r e e nm s 是一台单个的大纸机筛，作用是确保上浆管道中浆流的稳定和 流浆箱中浆料横向分布的均匀。轴向进料使能耗低，锥形的转子和偏心的叶片 使整个筛板区域都能发挥良好的功能。整个筛的脉冲低。 7 ) o p t i f i n e r 磨浆机 o p t i f i n e r 能耗低，能对纤维进行最优化处理，能通过温和的磨浆改善废纸脱墨 浆和损纸的强度。具有稳定的操作和性质均一的浆料的输出。 1 3 3 2o p t i f l 0 流浆箱 o p t i f l o 是新一代的稀释水流浆箱。 影响纸机性能的最关键的组件是流浆箱。众所周知，好的横幅分布和纤维 定向是设计流浆箱时需要重点考虑的。为了适应对纸机车速、质量和运行效率 9 陕西科技大学硕士学位论文 更高的要求，诞生了新一代的稀释水流浆箱o p t i f l o 。 新型的流浆箱在机械设计上非常严谨，特别是重点考虑设备内外表面的洁 净度和方便保养维修工作。为了降低清水的消耗，并出于环境保护和降低成本 的需要，使用白水做稀释水是最佳的唯一选择。由于o p t i f l o 流浆箱具有良好 的使用性能、较少的维修和出色的结构，使纸机能最大限度满足高效率地生产 高质量的纸张的需求。 o p t i f l o 流浆箱一些细节的设计都是为了便于流浆箱的维护或获得需要的 对纸张质量的要求。例如边流控制就是o p t i f l o 流浆箱一项独特的并有专利权 的技术。边流提供了一个简单、程序化的方法来帮助最优化纤维定向，获得更 理想的纸张质量。 o p t i f l o 流浆箱是为了适合高速夹网成型的需要而设计，即所谓的 o p t i f o r m e r 成型工艺。美卓公司根据每个工厂设计的纸机车速，上网浆流量范 围、浆料配比情况和其它一些对纸张质量的特殊要求来具体制造适合的流浆 箱。新一代的o p t i f l o 流浆箱在自动软件包里嵌入了稀释水分布、边流和湍动 水平控制的模块。这些功能的引入使得流浆箱能有比较良好的运行性能。 1 3 3 3 0 p t i f o r m e r 成形部 o p t i f o r m e r 出众的机械设计制造保证了其优秀的运行性能。o p t f o r m e r 具 有低的支架结构，使得成形辊的位置可以较低，整个结构坚硬，能抵抗纸机纵 向和横向的振动。这项新的设计使得o p t i f o r m e r 成形部在可靠性和维护性能方 面走入了一个新的纪元。 o p t i f o r m e r 的威力在于能根据不同的纸种来定制。通过成形区模块化结构 应用关于成形过程的经验，能保证各纸种的纸张出众的质量。通过最优化和高 效的脱水来获得良好的匀度和所要求的纤维、填料和化学添加剂的分布状况。 o p t i f o r m e r 成形部有很大的灵活性，可以根据需要进行改造以满足不同场合的 需要。比如可根据需要增加加载刮刀或重新安排脱水元件，都可以改善成形和 脱水的效率。 1 3 3 4 o p t i p r e s s 压榨部 生产文化与印刷用纸纸机中靴形压榨的引入极大地提高了现有纸机和新 纸机的生产能力。根据生产的纸的品种的不同，纸页在压榨后的干度一般能提 高3 - 7 。为了进一步提高纸机的生产效率，纸机的车速逐步要提高到 2 0 0 0 m r a i n 以上。在高车速下要保持纸机良好的运行性能，这就迫使在纸机的 压榨部要采用一些新的技术和工艺，o p t i p r e s s 压榨技术就是其中具有代表性的 技术之一。 1 0 含机械浆纸生产中典型质量问题的研究 o p t i p r e s s 中由于s y m b l e t 靴有很大的脱水能力，所以整个o p t i p r e s s 只有 两个压区就能满足生产的需要。o p t i p r e s s 具有最佳的运行性能归功于全封闭引 纸的理念。o p t i p r e s s 有全幅自动引纸装置，这样能改善纸机操作者的安全状况 并且使引纸时间能降到一个绝对的最小值。 o p t i p r e s s 显示没有速度限制，能在纸页高的干度下抄造质量更好的纸张。 例如实验表明，在生产新闻纸时候，o p t i p r e s s 能在很宽的车速范围内赋予纸张 良好的干度，并且纸页平滑度和吸水性的两面差都很小。 o p t i p r e s s 是由三床毛布加一个传送带组成。这样可以使压榨部的运行性 能最佳，纸页出压榨部的干度最好，并且不受生产品种的限制。o p t i p r e s s 通过 对称的和温和的脱水来达到最优化的脱水过程。 高的松厚度可以通过s y m b e l t 靴形压榨来实现。o p t i p r e s s 的第一压区是沟 纹压榨，第二压区是s y m b e l t 靴形压榨。 1 3 3 5 o p t i s i z e r 施胶涂布 o p t i s i z e r 是一种膜转移涂布方式。膜计量转移涂布是在计量辊的表面形成 一个薄的施胶剂或涂布颜料的涂层，然后再通过转移辊把涂层转移到纸页上完 成涂布。膜转移涂布方式具有良好的运行性能，即使在很低的涂布量情况下， 膜转移涂布也能使涂层具有好的覆盖性和均一性。 o p t i s i z e r 的应用范围很广，可用来生产各种施胶或涂布的纸种。o p t i s i z e r 具体来说有很多种应用模式，除了传统的沟纹辊涂布工艺，还可以使用光辊涂 布，光辊涂布可以使用高固含量和高粘度的涂料。o p t i s i z e r 的应用越来越广泛， 既可以机内涂布使用，也可以机外涂布使用。 完整的一套o p t i s i z e r 还包括纸机涂料循环系统、t u r n d r y 无接触红外干 燥、i q 质量测量装置和f o i l f o r c e 引纸装置。o p t i s i z e r 结构紧凑，能便于在线 实现两面涂布，涂布梁非常平直，保证了o p t i s i z e r 优良的膜的横向转移效果。 横幅涂布量的均匀性是保证整个纸机效率高的一个重要因素，特别是在更 换辊子和断纸后。i q c o a t m a t i c 是调节自动计量涂布量分布的最好的方法。它 可以最快地调节涂布量分布情况，可以在换辊或断纸后减少损纸量。因此，能 达到非常高的涂布量而不以牺牲涂层分布质量为代价。 o p t i s i z e r 专注于对纸机更高车速的永无止境的追求。在生产高质量的涂布 纸时o p t i s i z e r 不断地打破原有车速的纪录。生产费用o p t i s i z e r 比其它涂布方 式要低，具体体现在维护费用和人工费用，还包括由于太多断纸造成的其它费 用。o p t i s i z e r 一年内计划的停机时间可以非常少，在一条纸机生产线上机内安 装o p t i s i z e r 是非常高效率的，有很高的实用价值。另外o p t i s i z e r 在环保和改 陕西科技大学硕士学位论文 造方面所需的费用也很低。 1 3 3 6o p t i d r y 干燥部 o p t i d r y 的s y m r u n 是当今高速单排排列烘缸最具有代表性的干燥部。 o p t i d r y 使用的是冲击干燥技术，拥有专利权的v a c r o l l 和b l o w b o x 保证了 s y m r u n 出众了运行性能和高效率，并且还提供了控制纸页卷曲的装置，这样 就打破了传统的烘缸双层布局。适合于生产任何纸种的高速纸机。o p t i d r y 缩 短了传统的干燥部的长度，可节约大量的投资。 1 3 3 7o p t i h a r d 硬压光和o p t i l o a d 软压光 o p t i h a r d 分区可控，能保证纸页横幅厚度一致，另外经过o p t i h a r d 硬压 光处理，使涂层更均匀，成纸印刷光泽度高。 o p t i l o a d 在线多压区软压光由热辊和聚合物辊组成。每个压区的线压可 调，并有辊自重补偿，热辊表面温度较高。 1 3 3 8 o p t i r e e l 卷取 o p t i r e c l 卷纸辊直径大，底辊的纸浪费少。卷取参数优化控制线压力、纸 页张力和中心扭距。具有纸轴自动喂送系统，配有压缩空气喷嘴的卷取缸刮刀。 因此o p t i r e e l 具有很高的生产效率 1 3 3 9w i n b e l t 复卷 w i n b e l t 复卷能灵活控制复卷的全过程，能以正确的方式伸展纸页，降低 由于厚度变化造成的直径差和压区负荷差，因此w i n b e l t 复卷速度快，运行平 稳、高效。 1 4 本课题目标和研究内容 1 4 1 本课题的研究目标和方法 本课题的研究目标是根据机械浆的性能和特点，对用机械浆配抄新闻纸、 胶版印刷纸和轻型印刷纸等的过程中，所出现的典型的质量问题，用化学和物 理方法进行深入的研究，并提出解决问题的方法指导实际生产，进而提高成纸 的质量和纸机的抄造效率。 本课题遵循经典的造纸理论，并借鉴国内外此研究领域中最新的研究成 果，应用当今一些典型的湿部化学品，并依托先进的化学分析仪器和工艺控制 技术，因此本研究具有可行性，研究的结果具有代表性和可信度。 1 4 2 本课题研究的主要内容 根据本课题的研究目的并结合当前生产中机械浆纸存在的典型质量问题， 如含机械浆胶版印刷纸的印刷跑标、起皱；新闻纸的孔眼、破洞类纸病；用磨 石磨木浆在叠网长网纸机上配抄新闻纸的两面性问题、意杨a p m p 配抄轻型印 含机械浆纸生产中典型质量问题的研究 刷纸质量改进及含机械浆纸表面强度问题等等，本课题的研究内容包括以下几 个方面： 1 4 2 1 意杨a p m p 配抄的胶版印刷纸的印刷跑标、起皱的研究 纸张在印刷过程中会发生跑标、起折( 套不准、起皱) 的现象。多色轮转 机套色不准，粗分有两方面的原因。一是纸张形稳性不良导致印刷时出现套不 准、起皱的现象。二是纸张质量较好，而印刷工艺机械控制不当而出现跑标、 起皱。本研究结合公司实际，对用意杨a p m p 在长网纸机上配抄的胶版印刷纸 的印刷跑标、起折等的纸张形稳性问题进行研究。 1 4 2 2 新闻纸的孔眼，破洞类纸病研究 纸张在生产过程中会出现各种纸病。纸页上的孔眼、破洞是常见的纸病之 一。孔眼、破洞系指纸页上完全穿通的点子，易于在反射光线下凭肉眼看出， 小者称孔眼，大者叫破洞。孔眼、破洞的出现，不仅严重影响产品质量，还会 带来一定的经济损失，影响产成品率。因此，生产中必须尽可能排除这种纸病。 本人结合岳阳纸业3 9 4 0 m m 纸机的实际情况，就孔眼、破洞类纸病产生的根源 及预防措施等进行研究。 1 4 2 3 磨石磨木浆在叠网长网纸机上配抄新闻纸的两面性问题的研究 纸张有两个表面，对一般的长网机抄造的纸而言，贴向造纸网的一面为反 面，另一面为正面。对叠网纸机如岳阳纸业3 9 4 0 m m 叠网纸机来说，由于受湿 部化学因素、配抄用的浆料尤其是磨木浆以及其它抄造过程的影响，纸张两面 的平滑度、表面强度、吸收性等总是有一定的差别，导致纸的两面性很大。因 此，本人结合岳阳纸业3 9 4 0 m m 纸机的实际情况，就如何通过工艺优化及设备 的改进减少用机械磨木浆配抄新闻纸两面性问题进行了研究。 1 4 2 4 意杨a p m p 配抄轻型印刷纸质量改进及其印刷适性的研究 轻型印刷纸又称蒙肯纸，其实蒙肯纸是芬兰s t o r ae n s o 公司所产轻量印 刷纸的一个品牌，中国最早引进的轻量印刷纸为该品牌，故人们习惯称之为蒙 肯纸，其真正的名称应为轻型印刷纸。其在同样的印刷面积下所使用的重量比 较轻，它是以1 0 0 木材纤维精制而成，具有纸质松厚、不透明度高、表面细 腻而无光泽、色彩柔和、纯朴自然的特点。岳阳纸业以市场为向导，及时进行这 一新产品的开发研制工作，本人是主要研究人员，就用意杨a p m p 配抄轻型印 刷纸质量质量改进及其印刷适性方面进行了研究。 1 4 3 课题的来源 本课题是根据陕西科技大学硕士研究生培养计划并结合湖南岳阳林纸集 团实际情况提出的项目，课题的研究得到了上述两单位的资助。 一1 3 含机械浆纸生产中典型质量问题的研究 2 意杨a p m p 配抄的胶版印刷纸的形稳性的研究 纸张在印刷过程中会发生跑标、起折( 套不准、起皱) 的现象。多色轮转 机套色不准，粗分有两方面的原因。一是纸张形稳性不良导致印刷时出现套不 准、起皱的现象。二是纸张质量较好，而印刷工艺机械控制不当而出现跑标、 起皱。本文结合公司实际，探讨用意杨a p m p 在长网纸机上配抄的胶版印刷纸 的印刷跑标、起折等的纸张形稳性问题。 2 1 纸的形稳性及对印刷质量的影响 在生产实践中，印刷工人常常用纸的伸缩性衡量形稳性。实际上，伸缩性 仅反应纸的尺寸变化，它是指预先在标准大气中平衡后的纸张浸于水中后，纸 张纵向或横向长度的伸长和浸水后再风干的纸张的纵向或横向长度收缩，一般 以百分率表示。纸的形稳性是指纸张尺寸、形状的稳定性。当外界的湿度发生 变化时其尺寸也随之发生的变化。一般来说，湿度增加，其尺寸有所伸长，湿 度降低，其尺寸有所缩短。如果纸张正反两面的结构非常均匀，则湿度的变化 只会导致厚度、长度、宽度的改变，如果纸张正反两面的结构和组成不一样， 就会导致两面尺寸的不稳定性在程度和方向上均有所差别，其结果是纸张的平 整度受到破坏，出现卷曲现象，当然纸张匀度差或局部水分不一致也会导致纸 页起皱、卷曲、卷边等现象。 胶版印刷对纸的伸缩性的要求较高，在产品标准中把伸缩率列为重缺陷， 规定不得大于2 2 ( 横向，a 等品) 。这是因为胶版印刷纸在胶印机上进行多次 套色印刷，每套印一次颜色时由于印版是被水湿润着的，当印版与橡胶布接触 的时候，油墨和水都有会被传到它的表面上，随着又传到纸面上，连续要套印 四、五次。如果纸张伸缩性大，套印就无法准确即跑标，这样就导致印出来的 画面模糊、轮廓不清晰、字迹笔锋不秀丽，严重影响印刷质量。 2 2 影响形稳性的因素 纸的形稳性是一个非常复杂的问题，影响因素很多，原料种类及制浆方法、 打浆工艺、上网浆科的纤维定向、施胶加填、压榨、干燥工艺、纸页匀度及水 分含量，干燥通风等均对纸的形稳性有影响。 2 2 i 原料种类及制浆方法 生产实践表明，棉纤维抄的纸形稳性最好，木材纤维的次之，草类纤维的 最差。就制浆方法来说，各种浆抄的纸形稳性顺序为：g p t m p c t m p c p 。 用磨木浆制成的纸页，当湿度发生变化时，能保持尺寸的稳定性，这是因为磨 木浆纤维挺直、柔软性差，且含有较多的木素，对纤维内部的收缩起到抑制作 1 5 陕西科技大学硕士学位论文 用。另外，磨木浆纤维的结合面积相对讲较小，纸页结构比较疏松，单根纤维 润胀填满纸页内空隙，尺寸变化较小。高得率特性接近磨木浆，它的稳定性也 较好。 我公司生产胶版纸时所用原料为k p 针叶木浆、杨木a p m p 浆及k p 苇浆。 从理论上来说，这三种纤维的形稳性应是杨木a p m p 浆的最好，k p 针叶木浆 的次之，k p 苇浆的最差。但手抄片实际情况并非如此。见表2 - 1 ： 表2 - 1 三种浆料手抄片伸缩率测定结果 抄片2 天后 测定( 浸水抄片3 天后测定( 浸水3 0 r a i n ) 抄片4 天后进行测定( 浸水 1 0 m i n ) 1 0 m l n ) a k d 用a k d 用a k d 用a x d 用a k d 用a k d 用 未施胶 量 量量量量量 1 o 1 5 2 o 1 0 1 5 2 0 化苇浆0 8 4 0 8 l o 6 3 o 6 7 o 6 7 o 6 9 0 6 9 化木浆 1 0 10 9 40 9 40 7 0o 8 50 9 10 7 9 杨木无法测无法测 无法测量 0 9 61 2 2 1 0 3o 8 6 a p m p量量 注：浆料取自泰格林纸集团3 机 从表中数据来看，杨木浆配抄的手抄片的伸缩率最大。这说明杨木a p m p 对纸张形稳性的影响较大，据分析，有两方面的原因：一方面，杨木a p m p 制 浆及漂白均处在高碱度，尤其是为提高a p m p 抗张强度，漂白时用碱量较高， 使得半纤维素得以充分润胀，在干燥时，产生较大的收缩而导致形稳性差。另一 方面杨木a p m p 制浆过程中产生较多的阴离子垃圾，如半纤维素脱乙酰基形成 的乙酸、酸性半纤维素、亲脂性抽提物、酸性木素降解产品等。生产上为控制 成本，制浆过程基本上不排掉白水，甚至连含有较多阴离子垃圾的压榨滤液也 全部进行了回用，这样a p m p 中积聚的阴离子垃圾较多( 从阳离子需求量可以 佐证这一点) ，而这些阴离子垃圾及细小纤维会导致a k d 施胶效果不理想，使 得杨木a p m p 的抗水性差导致伸缩率大，则形稳性较差。 2 2 2 打浆工艺 纸的伸缩性随着打浆度的增加而增加，用游离打浆处理的浆料抄的纸张的 伸缩率低于用粘状处理的浆料抄的纸的收缩率。 目前3 群机苇浆的打浆工艺条件为浓度3 0 4 5 ，叩解度2 0 一2 5 0 s r ；化木 含机械浆纸生产中典型质量问题的研究 浆打浆工艺条件为浓度2 0 3 8 ，叩解度2 8 3 2 0 s r ，湿重1 4 2 2 9 。二者均属于 游离打浆方式。因此，就打浆工艺而言，对形稳性的影响不大。 2 2 3 施胶、加填 2 2 3 1 施胶 施胶对纸张形稳性的影响因施胶剂种类的不同而造成不同的后果。用疏水 性强的胶料如松香胶施胶，则纸的变形小，相应的形稳性较好。如用松香、石 蜡施胶的纸张形稳性比用淀粉等亲水性大的施胶剂施胶的纸的好。但当要求较 高的抗水性或需要抵抗某些液体如碱液时，用松香施胶往往达不到要求，而采 用a k d 施胶。用a k d 施胶，可用c a c 0 3 加填，并改善纸的强度。但它的施 胶反应是相当慢的。对高速纸机来说，a k d 熟化速度太慢，难满足抄造要求， a s a 反应速度快，更有吸引力。国内已有常熟亚太、镇江金东纸业和宁波中华 纸业采用a s a 施胶剂生产印刷书写纸和纸板。 表面施胶处理可改善纸的形稳性。这是因为纸的伸缩变形并不是完全可逆 的，由于湿度升高而膨胀伸长的纸并不会因为降到原来的湿度而收缩到原来的 长度，而是比原长度稍长。同理，用干燥过的浆板、损纸、废纸等抄造的纸其 形稳性优于新制得的液体浆抄的纸。 3 群机采用a k d 内施胶，施胶效果不是很好，主要表现在施胶剂用量较大， 最高用量达到0 1 5 ，在a k d 施胶工艺中，这一用量是较高的。施胶效果不理 想，这有很多原因。 首先，影响a k d 施胶的因素很多，例如浆料参数、p h 、填料类型和用量、 细小纤维量、纤维种类、干扰物( 阴离子“垃圾”) 和干燥温度等。 ap h 的影响 采用a k d 施胶时，p h 应控制在6 - 9 之间。最有效的p h 为8 - 9 ，总碱度 在1 5 0 2 5 0 m g l 时，a k d 施胶性能最好。必要时，可向纸料中加入适量的 n a h c 0 3 或n a 2 c 0 3 。三抄因用c a c 0 3 加填，p h 值一般在8 1 8 5 之间，较合 理。 b 细小纤维的影响 细小纤维多，比表面积高，会消耗较多a k d ，在a k d 相同的情况下，细 小纤维含量愈高，施胶效果愈差。3 静机生产含机械浆配抄胶版纸时，配料中苇 浆和a p m p 部总量占比例达6 0 - 6 5 ，细小纤维含量是较多的。 c 浆料种类对a k d 施胶的影响 一般来说，未漂浆比漂白浆容易施胶，高a 一纤维素含量的漂白浆要达到 一定施胶度需要更多的a k d 量。从这一观点出发，a p m p 中没有阴离子垃圾 1 7 陕西科技大学硕士学位论文 影响时是较好施胶的。 d 添加剂对a k d 施胶的影响 其影响有正反两方面。有些有利于施胶，有些不利于施胶。添加助留剂、 阳离子淀等有利于施胶。而消泡剂、油、乳化油和润滑剂、树脂分散剂、湿润 ；f ! l 、柔软剂，毛毯清洗剂、氧化剂、阴离子染料和其它阴离子物质( 阴离子垃 圾) 等，对施胶是不利的。这里，再次说明除去浆料中阴离子垃圾的重要性。 也说明优化涂料工艺是非常重要的。生产中过多使用消泡剂也是很不利的。 e 干燥温度对a k d 施胶效果影响 图2 1 a k d 施胶理想干燥曲线 f i g2 - 1p e r f e c td r y i n gc u r v eo fa k ds i z i n g 为改善a k d 旅胶效果，干燥时需要快速升温使a k d 高于其熔点温度 ( 5 0 6 0 ) 而快速熔融扩散到纤维上，从而加速a k d 与纤维的反应。理想干 燥曲线见图2 - 1 。从图2 - 1 得知，其最高温度达到1 3 0 。三抄实际干燥曲线与 这一理想曲线图有较大差别见图2 - 2 。对a k d 施胶来说，实际温度偏低。但温 度的提高受到纸页横向收缩的限制，为改善a k d 施胶效果，可在表面施胶剂中 加一定的a k d 。 1 8 含机械浆纸生产中典型质量问题的研究 图2 - 23 # 机烘缸曲线 f i g2 - 2d r y e r sc u r v eo f3 # p a p e rm a c h i n e 其次，用a k d 施胶，测定纸张吸水性时，考虑到其熟化较慢，下纸后将 纸样放入1 0 5 烘箱烘烤一定时间后再进行的测定。当烘过纸样的施胶度 ( c o b b ) 合格时，卷筒纸的抗水性不一定合格。这是因为在烘箱中加热时，增 加纤维表面的胶料的分散和迁移，改善施胶的两面性。而自然熟化时，由于温 度较低，纸页内不会发生胶料的分散和迁移，这样就会出现正面的抗水性比反 面的好，或者出现局部抗水性较弱的情况，从而造成纸印刷时变形，出现跑标 的现象，当局部变形较大时还会发生皱折现象。 第三，公司生产产品是按企业标准进行的，c o b b 值的要求没有达到国家 标准的要求( 达不到国家标准水平) ，这说明公司产品抗水性本身不是很好。 实际上，国标在制定过程中，充分考虑了各个厂的技术水平，各质量技术指标 是最低的要求，如果达不到国标，说明质量有待改进。 2 2 3 2 填料 填料对a k d 施胶有影响，因其比表面积高，容易吸附a k d 。填料尺寸较 小，不容易留着，故影响a k d 的施胶效率。但另一方面，填料颗粒分布在纤 维的周围或纤维之间的空隙内，它防碍了纤维间的结合，使纸页疏松多孔，提 高纸的松厚度，从而纸的吸湿变形小，形稳性得到改善。当强调纸的形稳性时， 应适当多加填料。 2 2 4 压榨 压榨对纸张形稳性的影响与打浆作用的影响有点类似。压榨过程中，对网 1 9 陕西科技大学硕士学位论文 状物的压缩，可把纤维细胞腔压扁，纸页变得更为密实，使纤维更紧密的接触， 从而促进键接作用，生产的纸张结合强度增加，纸形稳性变差。压榨对纸的形 稳性影响因所用浆料是化学浆还是高得率浆而有所不同。另外，出压榨千度对 形稳性也有一定的影响。这是因为湿纸干度越低，干燥部要蒸发水量就越多， 纸干燥就愈强烈，纸收缩率就愈大，形稳性变差。 目前，3 撑机出压榨湿纸页干度较低，一般在3 5 3 7 之间( 见表2 2 ) ，这 有两方面原因，一是压榨部脱水效率不高；二是出网部湿纸页干度偏低。这说 明湿部和压榨工艺需要进一步优化。 表2 - 23 # 机出压榨纸页干度( ) 韶岔 传动侧中间 操作侧 襻屠号 13 6 43 6 3 3 5 4 23 7 23 7 1 93 7 3 9 2 2 s 干燥工艺 干燥工艺对纸的形稳性影响很大纸辊边包普遍比中间的包更容易发生皱 折和跑标，产生问题的原因可能很多，如纤维定向等，但与干燥工艺有很大关 系。 纸页是一种网状结构，在干燥期间不加以限制( 自由干燥) ，纸幅将会产 生收缩，收缩率的大小取决于浆料种类和纤维形态、制浆方法及打浆工艺。纤 维细胞壁被水润胀愈好，干燥时纤维的横向收缩愈大。如果纤维间结合键较强， 则随着各单个纤维的收缩，纸幅收缩量将较大。若润胀了的纤维，其键结合较 弱，在于燥时这些键会裂开，使收缩减少，并使纸页较脆弱。润胀性小的纤维， 不管内结合强度如何，都将使纸页收缩减少。 收缩大小也受其它因素的强烈影响。例如，纤维取向值高而又分布不均， 纸页在横向的收缩要比纵向大得多。 在生产实践中，纸幅并不是真正“自由地”干燥，一般是压在烘缸面上干 燥，可起到横向阻遏收缩的作用。为使纸幅通过干燥部，开放引纸时，因泊松 压缩效应纸会产生若干收缩。这些效应共同作用在纸幅的任一处上，就产生局 部的干燥“限制”。干燥时，纸纵向一直受到牵引作用，纵向收缩受到极大限 制。横向则不同，纸幅对烘缸表面的粘附以及干网的的张力仅构成一定的作用， 只能起到有限的“限制”，由于泊松压缩效应，而使横向收缩较大，特别是靠 含机械浆纸生产中典型质最问题的研究 近边缘处的收缩较大。此外，由于干燥时，烘缸两边的温度较高，也使得两边 收缩较大。如果纸页干燥的初期温度过高，升温过快，纸页收缩过猛，还会引 起起泡、起皱和卷曲等纸病。因此，要求干燥较缓和。这里要求的干燥曲线与 a k d 施胶要求的矛盾，我们认为应着重考虑对纸形稳性的影响。施胶效果可 通过其它途径来改善。 要严格控制进后干燥的牵引力。表面施胶润胀的纸页受的牵引太大，对物 理强度不利。牵引力太小，则可引起打褶、起皱或边缘起皱等。 3 # 机实际干燥曲线不太理想( 见图2 2 ) ，一是干燥初期部分烘缸温度偏高， 大于6 0 ，有的达到7 0 ；二是温度波动大，相邻两烘缸温差接近2 5 ，且 3 9 # 缸温度太高，这对纸质量会不利