天津科技大学造纸原理与工程学习指导.doc

课程性质与特点本课程为制浆造纸专业的主干专业课程。这是一门理论与实践结合十分紧密的课程，内容涵盖了造纸过程的基本理论和造纸工程的主要工艺过程。课程内容设置的特点是按照造纸生产过程来安排的，包括绪论、打浆、添料、纸的抄造、纸板的生产、纸张的结构与性质、加工纸和非植物纤维纸。在内容上既反映了当代造纸学科的先进水平，又兼顾了我国制浆造纸工业的实际情况，做到学以致用。本课程的另一个特点是综合性较强，应注意与其他相关课程的联系。学习内容提要概 论一 纸的历史二 造纸工业在国民经济中的地位三国内外造纸工业的现状和发展（一）世界纸及纸板的总产量、增长率、主要品种结构及地区分布（二）世界纸浆的总产量、增长率及主要品种结构（三）纸及纸板消费（四）当前世界造纸工业的一些特点1 产量虽有增长，但由于纸价下降，总体经济效益却没有相应的增长，部分企业经济效益有所下降。2 纸及纸板消耗的原浆量不断下降3 纸及纸板产量的增长，既有新增生产能力，也依靠设备运转率的提高；纸浆增长则主要依靠运转率的提高。 4 企业间的合并、收购事件不断增加，企业规模日益扩大。（五）中国造纸工业现状及发展1、基本情况纸和纸板年产量居世界第二位。纸和纸板消费总量居世界第二位。中国人均消费：30 KG。世界人均消费：56KG。2、我国造纸工业面临的挑战3、近年来的成绩4存在的主要问题 木浆比重小、企业规模小、中高档纸生产能力小；环境污染大。5 中国造纸工业的发展前景十分乐观，原因是： 国民经济持续稳定发展，造纸工业相应发展。 各项改革的继续和深化，以及组织结构、产业结构、产品结构的调整，市场经济日趋成熟。造纸企业的产品、品种、档次必将会逐步适应市场需求，实际上这个过程正在发生，也正在逐步显效。 世界造纸工业的科技进步和结构调整，形成了造纸工业国际化的世界格局，今后国际竞争全球化的趋势会更加明显。中国市场潜力巨大，吸引国际资本和技术向中国转移，提供了发展机遇，同时激烈的竞争，又给中国的造纸工业带来了严峻的挑战和压力。6 中国造纸工业的发展目标（1） 从实际出发，2010年产量规划为4000-4500万吨，平均年增长3-4%，品种、档次有明显提高。（2） 据预测：2010年达5000-6000万吨，年增长率4-5.8%，人均消费量36-43公斤/年.人。7 为实现上述目标，要开展以下工作：（1） 加快国有造纸企业的机制转换与制度创新，在本世纪末初步建立起现代企业制度。A. 向企业集团方向发展。B. 形成规模效益型制造业。C. 调整、改组、改造现有小型制浆造纸企业，上规模、减污染。D. 关停并转一些产品质量差、市场滞销、污染严重的小企业。（2） 建设一批具有世界先进水平的现代化造纸企业。A. 鼓励外商在境内外合资、合作建设大型纸厂。B. 充分利用国外木材、木浆资源，继续保持木片、木浆、废纸及纸和纸板的适当进口。C. 中外合资、合作项目应建立在新技术和高效率管理基础上，以利于提高企业的生产技术、管理水平和参与国际市场的竞争能力。（3） 通过技术进步，促进新产品开发与老产品更新换代工作。A. 纸及纸板产品应向薄型化、上质量、上档次、多品种方向发展。B. 大力发展彩色胶印新闻纸、彩色胶印书刊纸、低定量涂布纸、信息用纸、生活用纸、涂料白纸板、强韧纸板等。（4） 逐步增加木材纤维比重，合理配比非木材纤维和积极扩大废纸回收利用。（5） 基本建设项目需采用国内外先进可行的制浆造纸及环保新工艺、新设备，充分体现科技进步，实施清洁生产，采用节能降耗新技术装备，发展高得率制浆生产线，高起点、高效率。8 我国林业的发展已具备大力发展木浆造纸的资源条件：A. 近20年来，人工林发展快，1993年面积已超过3400万公顷（5.1亿亩）。B. 可供加工利用的中小径材和加工剩余物等木纤维资源十分丰富。C. 发展木浆造纸主要利用人工林、培育速生丰产林以及天然林抚育下来的次小芯材和加工剩余物，与天然林资源的保护并不矛盾，相反，会促进天然林及生态环境的保护及改善。四纸和纸板的分类及用途纸的定义：从悬浮液中将植物纤维、矿物纤维、动物纤维、化学纤维或这些纤维的混合物沉积到适当的成形设备上经干燥制成的一页均匀的薄片。纸板定义：一层或多层厚的较高定量的纸页，利用纤维之间的结合力或多层之间的粘合剂，把单层纸页互相坚固地粘合成多层纸页。设备的发展，纸种的增加。（一）纸和纸板的分类手工纸机制纸（1）干法植物纤维矿物纤维动物纤维合成纤维（2）湿法合成纸 特种纸（消毒纸）按用途可分为：纸：文化用纸，工农业技术用纸，包装用纸，生活用纸纸板：包装用纸板，工业技术用纸板，建筑用纸板，印刷与装饰用纸板（二）规格和尺寸：印刷纸 ，制图，描图，地图，晒图纸五、纸和纸板的质量（一）纸和纸板的质量标准1.外观 2.物理性能、吸收、光学、表面、适印物理性能：定量：纸或纸板每平方米的质量（g/m ）G=g/F厚度：纸或纸板在两测量板之间在一定压力下直接测量的厚度（mm）抗张力：纸或纸板所承受的最大张力（KN/m）裂断长：一定宽度的试样依靠纸的自重裂断时的长度（m.km）抗张指数：抗张强度除以定量（N.m/g）紧度：指1立方厘米的纸或纸板的质量.g/cm3 D=G/d1000耐折度：纸或纸板在受一定的张力作用下所能经受往复180的折叠的次数，以往复折叠的次数表示。耐破度：纸和纸板在单位面积上所能承受的均匀地增加的最大压力，其结果以Kpa 。kg/cm2耐破指数：绝对耐破度除以定量：KPm2/g。撕裂度：撕破预先切口的纸和纸板至一定长度所需要的力。N，mN伸长率：纸条受张力至断裂时所增加的长度对原试样长度的百分率。%透气度：单位时间和单位压差下，单位面积试样通过的空气量。m/（pa.s）,(ml/min)一定体积的空气通过试样所需要的时间。3.吸收性能 4.光学性能 5.表面性能6.特殊质量要求化学性能，水容性，水不容性，电气性能，燃烧性能等。（二）纸和纸板的适印性能六、纸张与纸板的抄制（一）纸浆种类和配浆比率的选定经济合理，技术可行。（纸浆的选择原则） 各种浆种配合使用的目的：1.改进纸张的质量。2.节约长纤维原料。3.降低纸张成本。4.改善抄造性能。5.增加初始湿强度。（三）纸和纸板的抄造过程第一章 打 浆第一节 概述一 打浆的定义简义：在特定设备中，浆料中的纤维受到剪切力的作用，即称为打浆。另义：在特定设备中，利用物理方法（如机械剪切、摩擦、水力冲击等作用）处理悬浮于水中的纸浆纤维，（即对纤维进行疏解、切断、压溃、细纤维化及纵向分裂等作用），使其具有适应造纸机生产上要求的特性，从而获得预期的纸张质量，这一过程称为打浆。Beating精浆：在上网之前对纤维打浆度进行调整。Refining2为什么纸浆经过打浆才能造纸由于从制浆工段送来的纸浆纤维挺硬而有弹性，这样纤维在网上难以取得均匀分布，成纸强度低。另外，未经打浆的纸浆尚含有未离解的纤维束，这些纤维束光滑挺硬，有的太长，有的太粗，缺乏必要的切断和分丝，如用其抄纸，则所得产品显得疏松、多孔、表面粗糙，不能满足一般的要求。二打浆的任务1 利用物理方法，对纸浆纤维进行机械或流体处理，改善纸张的性质，特别是机械强度和物理性质，以便适应纸张产品质量的要求。2 适应纸机抄造的要求，控制纸料在罔 上的成型和滤水性能（匀度、强度）。三、打浆的简要术语 打浆度：又称叩解度。反映浆料脱水的难易程度，综合表示纤维被切断、分裂、润胀和水化等打浆作用的效果。但是，单凭此一指标不能完全代表纸料的性质。游离度：Canadian Standard Freeness保水值：在标准状态下，用高速离心机甩出纸料中的游离水和毛细管水，使纤维中只含结合水，由此计算出的WRV指标可间接说明纤维的润胀程度、细纤维化程度以及纤维之间结合力的大小。方法：取相当于0.15g(O.D)的浆料，在3000G重力加速度的条件下以6000rpm的高速离心处理15min。保水值（%）=（离心处理后湿浆重干浆重）/干浆重100在打浆程度不是很高的情况下，WRV与浆张的物理性质和机械强度有近于线性的关系。不一定是真正的结合水，但具有可比性。湿重：框架法测定。间接表示纤维长度，某一工厂针对某一浆料，可以说明问题。第二节 打浆理论打浆中无化学变化。一 纤维细胞壁结构的回顾胞间层M、初生壁P、次生壁S1 S2 S31 木材纤维2 草类纤维植物纤维细胞壁可分为胞间层、初生壁和次生壁。植物纤维细胞壁的各层，并不是单一的结构，而是由很多的微细层次所组成，各层是由细纤维以不同的排列所构成，细纤维是由微纤维所组成，微纤维又由次微纤维所组成，次微纤维可进一步水解为原细纤维，原细纤维又由纤维素微晶体所组成，纤维素微晶体又由葡萄糖基经氧桥联结所构成。二、打浆对纤维的作用1 细胞壁的位移和变形由于纤维在打浆过程中受到机械作用力，使次生壁中层一定位置上的微纤维产生弯曲变形，微纤维之间空隙有所增加，这就为纤维吸收更多的水创造了条件。开始，这个变形是很小的，以后逐步变大。虽然由于此时初生壁和次生壁外层还没有去除，对次生壁中层的位移和进一步润胀受到限制，但吸水变形可使纤维变的柔软，对去除初生壁和次生壁外层具有重要作用。2 初生壁和次生壁外层的破除为了利于纤维的润胀和细纤维化，在打浆过程中需要借助于机械作用把初生壁和次生壁外层破坏脱除。对于不同的纸浆，初生壁和次生壁外层破除的难易程度不同。亚硫酸盐浆比硫酸盐浆的初生壁和次生壁外层容易破除。3 切断在打浆过程中，切断主要发生在纤维的横向切断，横向切断有时是必要的，有时是不希望的。对于长纤维浆而言，适当切断对于提高纸张的组织均匀性和平滑度有利。但过分的切断，纸的强度会降低。纤维的切断与纤维的润胀程度有关。4 润胀润胀是指高分子化合物在吸收液体的过程中，伴随体积膨胀的一种物理现象。植物纤维之所以具有润胀能力是由于纤维带有羟基，在极性液中与极性液形成氢键或吸收极性液。润胀的程度与纸浆的组成有关。半纤维素含量高的亚硫酸盐浆较容易润胀。漂后浆的润胀能力有所改善。润胀程度的测定：保水值。5 细纤维化细纤维化是在P层和S1层破除后开始的。外部细纤维化：在打浆过程中，由于受机械作用使纤维获得纵向分裂、两端帚化、表面分丝起毛等，并分离出细纤维、微细纤维等。结果导致增加了纤维的外比表面积，游离出更多的极性羟基，又促进了纤维的润胀和纤维之间的氢键结合。内部细纤维化：指在打浆过程中，纤维细胞壁的变化，实际上是指破坏纤维细胞壁同心层间的连接的过程。结果导致纤维变得柔软、可塑，使纤维之间能得到更好的接触。内外细纤维化均有利于纤维的结合和纸张强度、紧度和匀度的提高。内外部细纤维化各自的重要性：外部细纤维化可提高交织能力，并能增加纤维的外表面积，有利于提高纸张强度。内部细纤维化使纤维变得柔软可塑，可增加纤维之间的结合面，从而可以提高纸张的强度。纤维的细纤维化和纤维的润胀是互相促进的。吸水润胀为纤维的吸纤维化创造条件；反之，纤维的细纤维化又能促进纤维更进一步的吸水润胀。6 变形弹性变形：纤维受到外力作用时，细胞壁同心层变形，当应力消失后，纤维将恢复其原始状态。塑性变形：由于外力作用，细胞壁同心层间的侧链断裂，水分子进入，产生滑动、位移，细胞壁变形达到某一平衡状态。当外力消失后，恢复不到原始状态。这样造成了同心层间氢键更多的破裂，从而进一步引起纤维的润胀。纤维经过打浆处理后，希望得到更多的塑性变形。三纤维结合力（一） 纤维结合理论1 化学学说认为打浆后发生了化学变化，生成一种胶状化合物，这种具有粘胶性质的水化物质包在纤维表面，干燥时将纤维结合在一起，因而导致纸张强度的增加。研究表明：打浆过程中纤维吸收水份，是物理性的结合而不是化学性的结合。（无化学变化）2氢键结合氢键学说认为：打浆使纤维吸水润胀，变得柔软可塑，细纤维化增加了纤维的外表面积，游离出了大量羟基，湿纸形成后，在纤维与纤维之间形成水桥。干燥时，在水分被蒸发的同时，借助于水的表面张力将纤维互相拉拨，紧密接触（2.8A内），这样相邻纤维间的羟基通过氢键互相作用，使纸张具有强度。干、湿纸的差别。（二）影响纤维结合力的因素1.原料的影响化学木浆棉浆草浆机械木浆棉浆的结合力虽不是最大，但由于其本身强度高，纤维长，故成纸强度较高，纸页的撕裂度特别好。2.半纤维素的影响半纤维素的含量高对纤维结合有利。这是因为半纤维素有很多支链排列不整齐，没有结晶区，其亲水性强。但不易太高，半纤维素含量高，纸的透明度也高。3.纤维素的影响纤维素含量高聚合度大的纤维，成纸强度也高。4.木素的影响木素含量低，成纸强度高，木素含量高，成纸强度差。5.纤维长度的影响纤维长度在一定范围内，对纤维间的结合显得更为重要。6.添加剂的影响亲水性的物质对纤维间的结合有利；疏水性物质对纤维间的结合不利。四.打浆与纸张性质的关系（一）纤维结合力与打浆的关系纤维间的结合力最初是随着打浆度的增加而增大的，但达到一定数值后趋于平缓。（二）裂断长由于影响裂断长的主要因素是纤维间的结合力和纤维长度。所以裂断长是随着打浆度增加而快速增大的，但而后趋于平缓，最后发生转折而下降。（三）耐破度其变化曲线与裂断长相似。（四）耐破度影响耐破度的因素是纤维的平均长度，纤维的结合力，纤维在纸页中的排列，纤维本身的强度和弹性等。由于纤维的平均长度对耐破度的影响很大，所以耐折度曲线的转折点比裂断长出现要早。 （五）撕裂度撕裂度主要受纤维平均长度、纤维间的结合力、纤维排列方向、纤维强度和纤维交织情况的影响。撕裂度最初随打浆度的增加而增加，但随后发生转折，并早于其他强度指标。这主要是因为纤维平均长度的降低和纤维间结合力增加所致。（六）紧度紧度随打浆度的增加而增加。（七）不透明度随打浆度增加不透明度降低。（八）伸长率和伸缩性打浆度越高，成纸的伸长率和伸缩性越大。另外，与纸机操作有密切关系。（九）吸收性和透气度吸收性和透气度是随着打浆度的增加而降低的。（十）脆性在打浆初期，脆性随打浆度的增加而有所下降，但随打浆度进一步提高，纸张的脆性又有所上升。第三节 打浆工艺（technique of beating ）一. 打浆方式（way of beating）（一）游离打浆和粘状打浆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：1.长纤维游离状打浆2.短纤维游离打浆3.长纤维粘状打浆4.短纤维粘状打浆。游离打浆：以横向切断纤维为主，或疏解和离解纤维束的打浆。游离打浆，打出来的浆在网上滤水快，成纸相对来说是疏松多孔的。粘状打浆：以纵向分裂纤维，纤维吸水润胀和细纤维化为主的打浆。此浆料在网上脱水慢，成纸紧度大，透气性小，透明性大，吸收性差。长纤维打浆：尽可能保留纸浆中纤维长度的打浆。短纤维打浆：尽可能将纤维切断的打浆。但在实际生产中四种打浆方式不可能截然分开。（二）四种打浆方式浆料的特性1.长纤维游离打浆是将纤维束离解成单根纤维为主，只是适当切断纤维，打浆时间较短。故此浆料上网易脱水，成纸组织匀度欠佳，缺乏透明性，表面较粗糙，但机械强度较高。2.长纤维粘状打浆 将纤维高度分裂，吸水润胀，细纤维化，使纤维变得柔软可塑，而尽可能使纤维避免横向切断。此类浆料一般打浆度高。脱水困难，上网后易絮聚，影响成纸的匀度，需采用低浓上网。成纸强度大，吸收性小。3. 短纤维游离打浆在离解纤维束的同时，高度切断纤维。这种纸料上网脱水较容易，但纤维交织力相当差。成纸组织较均匀，纸质较疏松，强度较低，但吸收性强。4. 短纤维粘状打浆在纤维高度分裂和细纤维化的同时对纤维适当切断。此浆料上网脱水困难，成纸紧度大，透气性小，透明性大，吸收性差。在实际生产中，纸料的种类不能明确地分为上述四种。 （三）打浆方式（四）打浆方式的检查有人提出用增粘系数检查打浆方式。所谓增粘系数是同一打浆阶段内纸料打浆度的增加（以SR表示）与纤维平均长度的减小（占原有纤维长度的%表示）两者之间的比值。二.影响打浆的因素（一）打浆比压和刀间距单位打浆面积上受到的压力，称为打浆比压。（二）打浆浓度低浓10%以下；中浓10-20%；高浓20-30%或更高。1. 低浓打浆2. 高浓打浆（1） 高浓打浆的原理（2） 高浓打浆浆料的特性3. 中浓打浆木浆采用中浓打浆，效果并不理想。草浆采取中浓打浆后可取得好的效果。（三）打浆时间和打浆曲线（四）打浆温度通常打浆温度要求不超过45。打浆温度高，施胶效果差，树胶障碍严重，打浆时间长，纸张强度低，吸收性高，透气度大。这主要是较高的温度易引起纸料的脱水作用，使纤维与纤维之间一些氢键破裂，纸料中纤维润胀程度大大降低，在打浆过程中机械切断作用增强，最终引起纸张中纤维结合力的降低。（五）刀片厚度和切片材质游离打浆宜于采用薄刀；反之，粘状打浆则以采用厚刀较为合适。厚刀比较不易切断纤维，而较易对纤维进行分丝细纤维化。石刀适于高粘度打浆。（六）纸料种类和组成的影响-纤维素含量高，半纤维素含量低，木素含量高，纤维不易润胀和细纤维化。纸张物理强度难以得到发展，但纸张的松厚度、多孔型和吸收性能则有较大增长。碱法制浆所得的浆比亚硫酸盐法浆难于打浆。落叶松浆比红松浆难于打浆，因为红松早材多。棉浆纤维难于细纤维化。（七）pH值对打浆的影响（八）碱法条件下打浆对成纸有利。三.打浆质量的检查（一）打浆度（二）纤维长度 卡基尼纤维分析仪（三）水化度和保水值（四）筛分析（五）紧度第四节 草浆打浆一 .草浆打浆的特点草浆打浆帚化困难，即草浆打浆不易实现外部细纤维化。 草浆打浆难于细纤维化的原因有：（1）草类原料的胞腔小。S1层较厚，S1层和S2层之间粘结紧密，S1层的细纤维是交叉螺栓形的纤维的横向排列，象一个筒把S2层紧紧的包扎住，限制了S2层的的润胀，打浆时S2层不易破除，难于润胀，因此草浆纵向分裂帚化困难。（2）草类原料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样。（3）微纤维的缠绕角度过大。（4）微纤维的异向性。二.草浆游离打浆充分疏解，轻度打浆。由于草浆纤维短，打浆中应尽量保留纤维的长度，草浆纤维难于帚化，需要采用不同木浆的打浆方法。第五节 打浆设备一. 间歇式打浆机按作用分：半浆机，打浆机槽式打浆机的优缺点：缺点：占地面积大，电耗高，打浆效率低，间歇作用，操作不方便，劳动强度大。优点：具有很强的适应性能，能处理各种不同性质的浆料，尤其适宜于处理棉、麻、破布等长纤维浆料，并能灵活改变工艺操作条件，获得不同性质的纸料，无论打高粘状浆或高游离浆都比较容易掌握。此外，还可以处理半浆，并兼做洗涤、浓缩、填料等用。槽式打浆机在主要由浆槽、飞刀辊、底刀、罩盖、刀辊升降装置等组成。二 连续打浆设备连续打浆设备的优点是：占地面积小，打浆效率高，能耗低，便于高浓化、专用化和集中自动控制，操作方便，劳动强度低。（一）锥形磨浆机（二）圆柱磨浆机（三）圆盘磨浆机1概述圆盘磨浆机也称盘磨机。盘磨机在我国发展很快，现已广泛使用。这主要是由于盘磨机打浆质量均一、稳定，性能好，电耗低、产量高、效率高，且能实现高浓打浆。我国使用的规格有300、330、350、360、380、400、450、500600、800、915、1250、等。以300、450用的较为广泛。2.盘磨机的类型和结构按旋转磨盘分为：单盘磨、双盘磨、三盘磨 （双圆盘磨）3.盘磨机打浆的原理盘磨打浆是依靠转盘高速旋转产生的离心力及磨盘间的机械作用力使纤维受到摩擦力、冲击力、揉搓力、扭曲力、剪切力和水力等多种力的综合作用，并使纤维受热润胀和软化，使纤维的初生壁和次生壁外层破除，使纤维纵向分裂、切断、分丝帚化，从而达到打浆的目的。4.盘磨的结构和齿形盘磨的结构和齿形主要包括齿宽、齿沟宽及深度、磨盘梯度、磨齿交角、挡坝等。以疏解纤维、轻微打浆为主的，采用细沟细齿和浅齿；以切断为主的，采用较小的齿宽；以帚化为主的，采用较大的齿宽；对浓度较高的浆料，采用窄的齿纹和浅齿，以减少浆料在齿沟中沉积和堵塞。5.盘磨的材质国外多使用合金钢磨盘，还有用陶瓷烧结的磨盘。国内有灰口铁、冷激铸铁等。新型塑料。（四）高浓打浆设备高浓盘磨 20%以上 优点三.打浆设备的性能指标及其计算（一）打浆转速与线速转速越快，线速越大，打浆能力越强。V=（*Dn）/60（m/s）（二）打浆比压和刀距 单位打浆面积上纸浆所受的压力，即为打浆比压。比压大，切断作用强。刀距在0.1-0.08 之间，对纤维主要起切断作用。刀距在0.2-1.0之间对纤维主要起挤压，摩擦与撕裂的作用。在1.0以上只起搅动和混合作用。（三）刀口比载荷及对纤维的切断和撕裂（四）打浆能耗与打浆效率四.打浆辅助设备（一）碎解设备1. 水力碎浆机立式、卧式、高浓、打浆机、（半浆机）2. 疏解设备齿盘、孔盘、锥形、阶梯形（二）纸浆浓度调节器1.春拜式浓度调节器 2.K-22K形浓度调节器 3.刀式浓度调节器 （三） 贮浆池五.不同纸种的打浆特性（一）新闻纸机木浆 70-90% 0.5-1.0化木浆 10-30% csf100ml左右 25-30SR提高初始湿强度，改善抄造性能。（二）凸版印刷纸要求具有一定的强度外，主要要求有良好的印刷性能。用草类浆配用少量木浆（10%）或100%的草浆生产。如用草类浆生产凸版纸，要注意草类浆及其打浆特性。由于杂细胞多，半纤维素含量高，如果不经适当处理，抄成的纸张就含有紧度大，透明度高、印刷性能差，脆性大、浆料滤水困难等缺点。所以，在纸浆过程中要加强浆料的洗涤和净化，适当的除去浆料中的杂细胞和细小纤维，合理地控制浆料的硬度和化学组成。打浆时要采用疏解的方式，轻度打浆，避免纤维的切断。否则，浆料过粘，抄造时滤水困难。一般打浆度控制在29-35SR为宜，但也有的高达50SR，有些工厂原浆硬度低，经洗漂后打浆度已达40SR以上，不经打浆直接送去打浆，但必须加强纤维的筛选净化工序。（三）有光纸供一般书写用。要求有一定的强度，纤维组织紧密均匀，厚薄一致，纸面平整，不许有砂眼，条痕，折子。100%化学浆 半游离半粘状打浆 成浆打浆度40SR左右。18-22g/，对于薄的有光纸，配用部分化木浆或棉浆，采用粘状打浆，打浆度在60SR左右。（四）书写纸供两面书写。要求组织均匀，两面光滑，不透明度高。化木浆与化草浆配用（各50%）3# 60g/ 木浆（50%）38-42SR 草浆（50%）36-40SR2# 80g/破布浆（50%） 55-60SR 草浆（50%）40-45SR（五）胶版印刷纸 用于套色印刷。要求有较小的湿变形。单面用化草浆生产，双面配用部分木浆。打浆度一般在35-45SR。第一章 复习题1、 什么是纤维的内部细纤维化？2、 什么是外部细纤维化？3、 什么是粘状打浆？4、 什么是打浆比压？5、 什么是游离打浆？6、 什么是纤维湿重？7、 什么是刃口比载荷？8、 简述打浆对纤维的作用。9、 何谓打浆能力?10、试述打浆与成纸裂断长的关系? 为什么？11、试述打浆与成纸撕裂度的关系? 为什么?12、试述纸中纤维间结合力的性质与形成过程?第二章 添料打浆后的浆料，在抄纸之前还要经过添料（调料）这一过程。添料一词是施胶、加填、染色、和添加其它助剂等工艺过程的总称。但，并不是一切纸张都要经过所有这些生产过程。调料的目的是从不同的角度来改进纸张的性质，提高纸张的质量和使用性能，或者同时提高各种添加剂的利用效率。施胶的目的是使纸张获得抗流体渗透能力。加填的目的是改善纸张的某些物理性能（如不透明性、平滑度等）机械性能（如柔软性）光学性能（白度）和适印性能。染色的目的是为了提高纸张的白度和色相、赋予纸页所需的色泽。加入干、湿强度剂的目的是增加纸页的干、湿强度；加入助留剂是提高各种添加剂在纸页中的留着率；助滤剂的目的是增加纸料的滤水速度。第一节 施胶一.概述（一）施胶的目的、分类和方法因为用植物纤维生产的纸张，纤维之间尚存在着许多毛细孔，再加上纤维具有亲水性，所以有吸水性。因而，在未施胶的纸上书写，墨水就会很快的扩散开来，造成字迹模糊不清，甚至不能书写。为了使纸张在一定程度上不为水或水溶液所浸润，就需要在生产某些纸张的浆料中加入一些抗水性的胶体物质，这就是胶料。施加胶料的生产过程称为纸张的施胶。由此可见，施胶的目的就是使纸张或纸板获得抗拒液体渗透能力。由施胶的目的我们可以推知并不是所有的纸都需要施胶。有些纸料是不需要施胶的。要求施胶的纸料，称施胶纸，大致包括下列九大类：（1）包装纸和纸板（2）纸袋纸（3）书写纸（4）制图纸（5）印刷纸（特别是胶版印刷纸，这是因为在胶版印刷过程中，纸张要与润湿的包胶辊接触，因此胶版纸必须具有一定的抗水性能。纸张的抗水性能在凸版和凹版印刷工艺上并没有很大意义。有些凸版印刷纸和凹版印刷纸也采取轻施胶处理，其目的是为了调整纸张表面的吸墨性能。（6）建筑用纸和纸板（例如糊墙纸、建筑纸板等）（7）瓦楞纸板等。不需要施胶的纸，称为不施胶纸，包括要求具有一定吸滤性能的纸料，例如卫生纸、滤纸、浸渍加工原纸（蜡纸、 纸等）变性加工原纸等（羊皮纸、钢纸原纸等）另外，也包括大多数电器绝缘纸（例如电缆纸、电话纸、电容器纸等）以及卷烟纸等。抗拒流体渗透性能包括抗水（例如包括用纸和纸板）性能、抗墨水（例如书写纸）性能、抗油（例如食品包装纸）性能、抗拒印刷油墨（如印刷纸）性能、抗拒水蒸汽（纸袋纸）性能、抗血（例如鲜肉包装纸）性能等。根据施胶度的大小纸张可分为：重施胶纸、中等施胶纸、轻施胶纸和不施胶纸。同是施胶纸，但由于纸种不同，为了取得不同的施胶效果，可采用不同的施胶方法。目前应用的施胶方法有内部施胶和表面施胶两种方法。在纸浆中加胶料，再抄成具有憎液性能的纸和纸板，称为表面施胶或纸面施胶。早期手工纸生产多采用表面施胶，直至十九世纪初，随着造纸工业机械化的实现，才被内部施胶所取代。现在，表面施胶已逐渐演变成为提高施胶效果的一个重要手段，但也有以其作为取得某些特殊施胶效果（例如抗拒水蒸气的性能）的必要加工程序，可以直接对没有经过内部施胶处理，抄成纸或纸板后，再进一步作表面施胶加工。（二）施胶和施胶剂的发展胶料的种类很多，用于内部施胶的施胶剂有：白色松香胶，强化松香胶，分散松香胶和合成胶等。用于表面施胶的施胶剂有：氧化淀粉、聚乙烯醇、羧甲基纤维素、动物胶、合成树脂等。目前的动向是推广分散松香胶、向中性施胶发展。AKD、ASA二.纸内施胶（一）松香胶体系1.松香松香是一种有机酸，是由松香酸海松酸等多种酸性物质的异构体所组成的混合物，而不是单一的有机化合物，其实验式为：C19H29COOH。松香的酸值、松香的皂化值2.皂化松香胶 （1）皂化松香胶的熬制（2）皂化松香胶得分类和皂化用碱量的计算（3）熬胶工艺操作要点（4）胶料的乳化3.施胶理论（1）施胶效果的产生接触角理论（2）矾土的水解作用（3）松香胶沉淀物的形成和化学组成（4）松香胶沉淀物与纤维的附着配位理论界面动电势学说（5）施胶效应的完成4.影响施胶的因素（1）浆料的性质磨木浆竹浆、草浆未漂KP木浆、蔗渣浆未漂化学浆人造丝浆棉浆（2）PH值（3）阳离子（4）阴离子（5）施胶温度（6）松香胶粒的影响（7）打浆对施胶的影响（8）加填对施胶的影响（9）胶体稳定剂的影响（10）网部稳定剂的影响（11）干燥和压光对施胶的影响5.强化松香胶 （1）马来松香（2）马来松香胶施胶6.分散松香胶（1）分散松香胶的制备 a.乳化剂的选择及制备b.乳化搅拌速度c.乳化温度和浓度d.分散松香胶的特征（2）分散松香胶的施胶机理a.松香与铅离子的反应b.胶料在纤维上的留着和矾土的消耗c.胶料在纤维上的分布及对纸页强度的影响d.胶膜的稳定性e.胶料的脱水性f.胶料的熔融温度和施胶度7.石蜡松香胶（二）合成胶1. 中性施胶与中性造纸2. 中性施胶的分类3. 烷基烯酮二聚物（1）烷基烯酮二聚物的结构，性质和应用（2）烷基烯酮二聚物的施胶机理（3）烷基烯酮二聚物施胶的影响a. PH值的影响b. 温度的影响c. 填料的影响d. 湿纸水分的影响三.纸面施胶（一）纸面施胶的目的和用途目的：1.提高纸和纸板的憎液性能和适印性能；2.提高纸和纸板的物理强度和表面性能；3.减小纸页的两面差和变性；4.减少胶料的流失；多用于质量要求较高和用途特殊的纸料。（二）纸面施胶的方法1. 辊式纸面施胶（1）水平辊式纸面施胶（2）垂直辊式纸面施胶 特点 （3）倾斜辊式纸面施胶 特点 2. 槽式纸面施胶3. 其它纸面施胶（1）烘缸纸面施胶（2）压辊纸面施胶（3）压光机纸面施胶（三）纸面施胶剂1. 淀粉和改性淀粉（1）氧化淀粉（2）阳离子淀粉（3）酶转化淀粉（4）羟烷基淀粉（5）阴离子淀粉2. 纤维素衍生物（1）羧甲基纤维素 CMC carboxgmethyl cellulose（2）甲基纤维素和羟乙基纤维素 methyl cellulose hydroxyethyl cellulose3. 聚乙烯醇（PVA）polyvinyl alcohol聚醋酸乙烯 polyvinyl acetate4. 动物胶5. 其它纸面施胶剂第二节 加填一. 加填的目的和作用（一）加填的目的1.改变纸的光学性质2.改性纸的物理性能和印刷性能3.满足纸张某些特殊性能4.节省纤维原料降低生产成本不是所有的纸和纸板都要加填。（二）加填的作用1. 能改善纸张的光学性能（即提高纸的不透明度、白度和亮度），由于加填后的纸张存在空气、纤维和填料三种界面。2. 提高纸的平滑度，改善纸的适印性。3. 能克服树脂障碍。 4. 降低纸页的机械强度和施胶度。二.填料的调制和使用调制：分散后过滤使用：填料的填加位置三.填料的选用与性质（一） 填料的选用 （二） 填料的种类和性质1.滑石粉和高岭土2.碳酸钙3.二氧化钛4.合成硅铝填料四.填料留着率（一）纸张填料留着率 （二）填料留着机理及影响留着的因素填料的留着是机械截流和胶体吸附的综合作用结果，并以吸附作用为主。机械截流学说认为，颗粒较大的填料（例如滑石粉、瓷土等）不易随同白水流失，留着率较高。纸张定量较大，纤维拼成较厚滤层，过滤速度较低，填料留着也就较多。这一学说能够在某些方面解释填料的留着，但无法解释颗粒细小的填料留着，也无法解释助留剂的作用。胶体学说认为，填料颗粒在水中带负电荷，吸附带正电荷的电解质，变为带正电荷，并沉积于带负电荷的纤维上。影响填料留着的因素。第三节 染色一. 染色和调色的目的纸张的染色是指在纸浆中或纸张上使用某些色料，使其具有某些希望的色相，这样的工艺过程和操作称为纸张的染色。调色是指在纸浆中加入少量色料，使其具有某些希望的色相。目的：赋予纸页某种色相，或使纸的白度提高。二.色相的调制校正原理色相调配图 原色：黄 、红 、蓝间色：两种原色混合即得间色复色：两种间色混合即得复色 补色：某原色与它对应的间色互为补色调色：染色过深，可加与其相对应的色相（补色）使色泽变浅，如染红色过深，可加绿色使之变浅。因为相对色相具有互相吸收发射光谱的作用。染色过淡或带杂色，加用与其相邻的色相，如消除红中带紫，加橙色，消除绿中带黄加兰色。三.色料的分类和性质色料可分为颜料和染料两大类。颜料：大多数是无机化合物，如碳黑、群青、铬黄。一般不溶于水，与纤维无亲和力，而是依靠矾土类的作用吸附在纤维表面，耐光性、耐酸、耐碱性强。用颜料染色，易于导致纸张染色的两面性。染料：分天然的和合成的两类。天然的着色力较差。合成染料能溶于水，着色力强，价格低廉。合成染料又分：碱性染料、酸性染料和直接染料三大类。（一）碱性染料（Basic dyestuffs）（二）酸性染料（acid dyestuffs）（三）直接染料(Direct dyestuffs)（四）荧光增白剂四.染色操作及影响染色的因素（一）染色操作1 .浆内染色 2.压光染色 3.浸渍染色 5. 涂布上色（二）影响染色的因素1.纸浆的性质2.打浆3.胶料与矾土4.填料5.PH值 6.温度7.其它化学药剂 氧起氧化作用影响着色8.染色两面性第四节 助剂一. 概述这里的助剂是指造纸化学助剂，是指在生产中除使用施胶、加填、染色等填加剂之外其它非纤维性的化学填加剂的统称。二. 使用助剂的目的和作用（一）提高生产效率（二）改进质量赋予纸张特殊的性能（三）减少流失节约原材料的消耗（四）消除生产障碍（五）改进生产操作三.干强剂能够提高纸张的下列强度性能：（纸张的强度性能随附加纤维间结合力的增加而增加）：1.抗张强度（裂断应力、裂断长）2.韧性（破裂时的应力-应变功）3.耐破强度4.耐折度5.横向抗张力（内部结合强度）6.挺度（纸页厚度恒定）7.表面抗磨性能8.表面抗粘性能随附加纤维间的结合力的增加而降低：1.撕裂度（一种理论认为）2.压缩性3.弯曲柔软性（厚度恒定）干强剂增强机理：(略)（一）聚丙烯酰胺聚丙烯酰胺是一种线状的非离子型聚合物，其分子量可以从几千到一千万，不溶于有机溶剂，但是可以溶于水形成清澈、透明粘状的液体。聚丙烯酰胺可以丙烯胺为初始原料，经改性水解生成丙烯酰胺，丙烯酰胺单体在催化剂的作用下聚合就可以生成非离子型的聚丙烯酰胺。由于非离子型的聚丙烯酰胺在纸浆中的留着率很低，很少直接加入到纸浆中使用，而是改性成阴离子型或阳离子型聚丙烯胺后使用。阴离子聚丙烯胺可以用两种方法合成：共聚和水解。共聚聚丙烯酰胺是以一定比例的丙烯酰胺和丙烯酸为原料，在一定条件下，通过共聚反应得到。控制二者的比例及其它条件，可以得到不同分子量和电荷密度的阴离子聚丙烯酰胺。用做干强剂的阴离子聚丙烯酰胺分子量为40-60万，羧基含量为5%-10%。众所周知，纤维也带负电荷，因此APAM不能直接被纤维吸附，需要在明矾的作用下（PH4.5）才能发挥其最大效益。继生产了阴离子聚丙烯酰胺以后，又发展了阳离子聚丙烯酰胺；与阴离子聚丙烯酰胺相比，CPAM具有较宽的PH值适用范围，在酸性、中性或碱性条件下，加不加硫酸铝均能提高纸张干强度。1万以下作分散剂。50-100万作干强剂。200-1500万作絮凝剂。（二）淀粉及其衍生物：原淀粉、氧化淀粉、阴离子淀粉、阳离子淀粉、两性淀粉四. 湿强剂湿强剂的作用机理：通常的湿强剂除了能溶于水外，他们至少还必须具有以下两个特征：他们必须具有正电荷，能有效的吸附到浆料中带负电的纤维和细小纤维上；他们能够相互交织，通常是热固性的。树脂以两种形式赋予纸页湿强度，其一是树脂与纤维分之间形成化学键。在湿纸页成形和压榨的机械作用下，可以引起加入的聚合物分子与纤维表面聚合物分子（半、纤维素的 形区、木素残余物等）的相互交联作用，这种交联形式，我们称之为的聚合物分子与纤维表面分子间的共交联。其二是树脂分子链相互交联（不和纤维分子链发生反应）来保护纤维与纤维间的结合。称之为加入的聚合物分子间的均交联。依据以上两种交联形式发展起了两种湿强机理：一种增强理论认为，所加入浆料中的树脂有部分沉积与纤维之间或吸附于纤维表面，当纸页干燥时，这些树脂相互交联成固状结构，并且具有持久不变且不溶于水的性质。当纸页重新润湿以后，这些树脂的网状结构限制了纤维间的润胀和吸水，使纸张具有湿强度。同时纤维和树脂交联形成的网状结构也起到了保持纸页原有干强度的作用。另一种理论主张，湿强树脂的初期聚合物是一种低分子量而能溶于水的树脂，加入纸浆中能渗透到纤维的表面和内部，与纤维分子发生有效的交联。在干态下，这种纤维树脂纤维的新链使纸页增强。如果它们是共价键，那么在纤维素、半纤维素的氢键被水破坏以后，这些新键将保护纸页，使其具有一定的湿强度。五.助留剂和助滤剂助留、助滤剂一般均为聚合电解质，能使细小纤维、填料与颗粒集结在纤维表面周围，提高添加剂的留着率，并使纤维间仍保持较多孔隙，以利滤水。在造纸过程中加入助留剂，可以得到许多好处，主要一条使可用相同的原料，生产更多的产品。助留剂具有使浆料絮聚的作用。使细小纤维和填料充分留着，减少流失。浆料在絮聚状态下，缩小纤维间的动力表面积，使水流通过时阻力减小，加速脱水，降低湿纸页的水分，有利于减少湿部的纸页断头。可提高车速，节约原辅料、降低成本。使用助留剂后，悬浮在白水中的细小纤维、填料量都有减少，相应的也减少了纸机湿部系统和管道内的结构和沉积物，使铜网、毛布易于保持清洁，有利于纸机正常运行和停机清洗。由于白水内悬浮物的减少，既易于澄清，也可提高白水回收设备效率，减轻对江河的污染。使用助留剂改善了浆料的滤水性，同时提高了胶料、填料留着率，纸质均匀。紧度、白度、不透明度和印刷性能均有提高。还可以改进施胶度、减轻纸的两面性。因此造纸过程中使用助留剂很重要。常用的助留助滤剂有以下几种：阳离子聚丙烯酰胺、 聚丙烯酰胺、 阳离子淀粉、 两性淀粉、聚丙烯亚胺、聚胺-酰胺。聚丙烯酰胺的分子量在100万以上，离子化度50%，用量在0.05%。阳离子淀粉的取代度在0.02-0.03%之间作为干强剂，0.04以上作为助留助滤剂，用量0.5%以下。助留助滤机理：（略）六. 消泡剂泡沫无论在制浆还是在造纸过程中，都会带来很多麻烦。使用消泡剂可以有效的消除泡沫，使生产顺利进行。普通的消泡剂有：烃油、硅酮油（有机硅氧烷油）憎水固体（二氧化硅、皂土、氧化铝、细分散度的聚合物）脂肪酸及其盐（动物脂、硬脂酸钙、镁、铝）脂肪酸脂和脂肪醇、石油磺酸盐和烷基磺酸盐（钙、镁）蓖麻油及其衍生物。七.防腐剂防霉剂大都含有：有机溴、硫化基、氰基。防霉包装纸所用的防霉剂大多是有机酸及其酯类和盐类，其中以山梨酸，去氢醋酸和对羟基苯甲酸的酯类和盐类为最多。八树脂障碍清除剂1.磷酸三钠加入量为0.5-1.3%，直接加入浆料当中。2.纯碱和滑石粉纯碱0.01-0.02%滑石粉1.0-2.5%两者搅拌均匀后，可加入精浆机中入口处。九水处理絮凝剂无机絮凝剂、有机絮凝剂、有机高分子絮凝剂：十废纸脱墨剂第二章 复习题1、 什么是松香的酸值？2、 松香的皂化值？3、 填料留着率？4、 什么是施胶度？5、 简述分散松香胶。6、 简述白色松香胶、褐色松香胶和马来松香胶。7、 常用的纸面施胶剂有哪些？8、 表面施胶常用施胶剂及设备类型？9、 合成施胶剂在纤维上的留着机理？10、 碳酸钙是酸性填料吗？应用时要注意什么？11、 简述填料的留着机理。12、 松香胶中游离松香含量不同，熬胶时用水量应如何掌握？13、 理解公式A=OM2(100-C)%/M1P中各项指标的意义。14、 提高打浆度会如何影响施胶效果？15、 加填是否会影响文化用纸的光学性质？16、 什么是原色、间色、补色？17、 常用的助留剂、助滤剂、干强剂、湿强剂有哪些？第三章 纸的抄造第一节 概述一 纸的抄造方法和设备分类抄造方法：手工纸，机制纸机制纸：干法，湿法设备分类：长网；园网；夹网；顶网；叠网；超成形二 造纸机的系列和规范造纸机的结构组成原则：“功能”“可运行性”“安全性”三者的总和或统一。（一）造纸机的定义基本定义：造纸机（包括纸板机）是把经过调制、合乎抄造要求的原料纸浆抄制成为符合一定工艺要求的纸或纸板的机器。广义的定义：造纸机是一个机组或系统，它包括原料纸浆的调制、处理和纸或纸板的抄造及应有的产品处理，还包括在生产过程中由机组或系统中产生的白水、损纸等的回收再用，以及为以上作业所必须的辅助设备、装置、系统等。狭义的定义：从流浆箱起至卷纸机止，由同一变速总轴或多电机系统所驱动的造纸机本体。适中的定义：造纸机是把纸浆抄制成原纸的机器以及必需辅助装备与系统的总和。（二）造纸机的基本结构造纸机本体：流送部分；成形部分；压榨；干燥；压光；卷取；机械传动部分；电气控制部分。主要辅助配套装备、系统：机内整饰；机上及在线检测调控；白水；真空；压缩空气；润滑；供汽；供排水；排风及热回收；损纸处理等。（三）造纸机的生产能力理论产量： Q理 = 0.06bvg （公斤纸 / 小时）实际产量： Q = Q理 K1K2K3 / 1000 （吨纸 / 日）（四）造纸机的速度车速、工作车速、最高车速、设计车速、爬行车速（五）造纸机的宽度抄宽、公称净纸宽、总横缩率、