重复打浆对纸浆纤维造成的不良影响

重复打浆对纸浆纤维造成的不良影响,重复打浆或者循环打浆是打浆过程中的一种错误习惯，形成这种错误的原因就是对打浆机理不清楚。佟柏在工作期间对几个车间的浆料搜集了一些纤维形态方面的资料，从显微镜照片看，浆料中的细小纤维量比较高。付希尧在公司实习期间，对打浆方式做了经一步分析。本文由付西尧编写，刘丽影修改。本文从打浆机理、打浆过程对纤维形态的影响、产生细小纤维的原因，以及过渡打浆的纤维和打浆不足的纤维对纸页性能的影响做了详细的分析。对改变错误的打浆方式有一定帮助。对长纤维而言，要特别重视通过正确的打浆发挥长纤维的性能，否则就失去了使用长纤维的意义。,为什么需要打浆？,未经打浆的浆料中含有很多纤维束，纤维太粗太长，表面光滑挺硬而富有弹性，纤维的比表面积小而又缺乏结合性能。用它直接抄造，在网上难以获得均匀的分布，成纸疏松多空，表面粗糙容易起毛，结合强度低，纸页性能差，不能满足生产要求。,打浆 浆料中的纤维受到剪切力的作用。 a.打浆刀的机械作用 b.纤维与流体间的速度梯度所产生的剪切力。 打浆前后纸浆性质的变化 打浆过程中，浆料的纤维束被疏解分散成单根纤维，纤维的初生壁和次生壁外层受到破坏，纤维发生了润胀和细纤维化，也有部分纤维被横向切断，纤维的比表面积增加，平均长度降低，纤维变得柔软可塑，因而反映整个浆料滤水性能降低。,打浆与纸张物理性能的关系（1.结合力,2.裂断长,3.耐着度,4.撕裂度,5.纤维平均长度,6.吸收性,7.透气性,8.收缩率,9.紧度）,由图中曲线可以看出： 纤维结合力随打浆度的增加而增加，且在打浆初期增加很快，以后逐渐缓慢下来。同样干纸强度也随打浆度的增加而增加，且同样在打浆初期增加很快，以后逐渐减慢，但增加到一定程度之后反而出现转折，转为下降。并且不同强度指标，其转折点出现的迟早不同。这是由于在打浆过程中，一方面增加了纤维结合力，另一方面降低了纤维的平均长度，使浆料抄纸各种强度指标下降。因此，打浆对于浆料以及后续纸张的性质有重要的影响。,打浆与纤维结合力及纤维长度的关系,A.纤维结合力 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。 B.纤维长度 纤维长度不断减短，会使纸页的各种强度指标下降。,随着打浆度的不断提高，浆料纤维结合力上升和纤维长度下降，两者共同作用，使得纸张的裂断长，耐折度和撕裂度的曲线中出现拐点。,a、 抗张强度 转折点出现最晚。 b、耐折度 打浆度不太高时就发生转折。 c、撕裂度 转折出现最早。 抗撕裂面大 抗撕裂面小 d、耐破度 情况与抗张强度相似。,裂断长-纸页的抗张强度。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。曲线特征： 初期上升很快，中期缓慢并达到最高点，后期下降。因为前期纤维较快的润涨和细纤维化，使纤维的结合力上升，裂断长随之提高，到最大值后继续打浆结合力虽然继续提高，但纤维的平均长度下降，因而产生拐点。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。曲线特征： 初期上升很快，中期缓慢并达到最高点，后期下降。（与耐破度曲线相似）纤维结合力对耐折度的影响不如撕裂度打，但纤维平均长度对其影响却很大，因而耐折度拐点出现较早。 撕裂度-纸页抗撕裂的能力。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。曲线特征： 初期上升很快，中期缓慢并达到最高点，后期下降。（比耐折度下降要早）,吸收性是表示纸张吸收水分或其他液体的能力；透气度是指纸张透过气体的能力。上述指标均随打浆度提高而降低。曲线特征： 随着打浆程度的提高而下降。注：打浆提高了纤维结合力和氢键，减少了纸页中的气孔大小和数量。,通过以上分析得出,1、纤维结合力随打浆上升；2、与结合力成正比的强度指标，都是先升后降；3、与纸页致密程度有关的指标，均随打浆程度而下降。因此，正确的打浆方式对于浆料纤维质量有重要影响，过度反复打浆，不会使纸浆性能继续提高，而是出现拐点，继而性能指标开始下降。,车间打浆流程 A 锥形磨浆机*2 圆盘磨浆机*4 叩前池 叩后池 由图可知在车间打浆流程中，未经打浆的浆料先由叩前池用泵依次输送至2个锥形磨浆机，和4个圆盘磨浆机，经过打浆以后浆料在A处进行性能检测（纤维长度，打浆度，浓度），若浆料合格则被打入叩后池，若不合格则又打入叩前池，与新进的浆料一起重复新的打浆过程。,车间打浆流程实际操作中存在的问题,在车间打浆流程中，未经打浆的浆料先由叩前池用泵依次输送至2个锥形磨浆机，和4个圆盘磨浆机，经过打浆以后浆料在A处进行性能检测（纤维长度，打浆度，浓度），若浆料合格则被打入叩后池，若不合格则又打入叩前池，与新进的浆料一起重复新的打浆过程，直到在A处检验合格。 未曾打浆的新浆料和已经经过一次打浆过程的原有浆料混合在一起。,以下以长纤维木浆举例说明 如图，在打浆前，浆料中长度为1.2mm的纤维所占的百分率最高，以0.8-1.6mm的长纤维为主。因而并不满足抄造需求，需要把浆料通过打浆，切断长纤维制成以0.8mm长度纤维为主。,通过上图可知，浆料通过一遍打浆过程达到要求时，其中的纤维长度分布较为集中，并以抄造最佳的0.8mm长度含量最高，符合抄造需要。而经过多次重复与新浆混合打浆后的浆料中，其纤维长度分布过广（从0.2到1.6mm），短纤维过多，不利于以后的抄造。,0-0.6mm占5%，0.6-1.0mm占20%，1.0-1.2mm占30%，1.2-1.6mm占45%。,0-0.2mm占有5%;0.2-0.6mm占有10%;0.6-1.0占有80%;1.0-1.2mm占有10%.,车间反复打浆是如果在A点测试不合格，则将经过一次打浆的浆料重新打入叩前池，与新进未打浆料混合。假设两者进叩前池的速率一致，经过一次打浆后的浆料 未经打浆的浆料0-0.2 ，5% 0-0.6，5%0.2-0.6，10% 0.6-1.0，20%0.6-1.0，80% 1.0-1.2，30%1.0-1.2，5% 1.2-1.6，45% 第一次混合以后的浆料 0-0.2 ， 2.5% 所得浆料0.2-0.6，7.5% 再经过一次打浆 0-0.2， 10%，0.6-1.0，50% 0.2-0.6，25%1.0-1.2，17.5% 0.6-1.0，62.5%1.2-1.6，22.5% 1.0-1.2，2.5%,经过一次打浆后的浆料 一次混合后重复打浆后的浆料 0-0.2 ，5% 0-0.2， 10%0.2-0.6，10% 0.2-0.6，25% 0.6-1.0，80% 0.6-1.0，62.5% 1.0-1.2，5% 1.0-1.2，2.5% 可以看出只经过一次打浆的浆料中，适合抄纸的0.6-1.0mm长度纤维所占比例较高，而经过一次与新浆混合后重复打浆的浆料中，0.6-1.0mm纤维比重下降。 由于重复打浆是连续进行的，下面将一次混合后打浆后的浆料重新打入叩前池，继续二次混合。,一次混合后重复打浆后的浆料 未经打浆的浆料0-0.2 ，10% 0-0.6，5%0.2-0.6，25% 0.6-1.0，20%0.6-1.0，62.5% 1.0-1.2，30%1.0-1.2，2.5% 1.2-1.6，45% 第二次混合以后的浆料0-0.2 ， 5% 所得浆料0.2-0.6，15% 再经过一次打浆 0-0.2， 20%，0.6-1.0，41.5% 0.2-0.6，21%1.0-1.2，16% 0.6-1.0，56.5%1.2-1.6，22.5% 1.0-1.2，2.5% 由此我们可以看出，0.6-1.0mm的比重继续下降，而细小纤维的含量不断增加，细小纤维的比重增加，会影响后续抄纸。,一次混合重复打浆后的浆料 二次混合重复打浆后的浆料 0-0.2 ，10% 0-0.2， 20%0.2-0.6，25% 0.2-0.6，21% 0.6-1.0，62.5% 0.6-1.0，56.5% 1.0-1.2，2.5% 1.0-1.2，2.5% 从上可看出，经过第二次与新浆混合后重复打浆的浆料中，0.6-1.0mm纤维比重下降，短纤维含量上升。,通过以上可以看出，在这种打浆方式所得到浆料中，即使检验性能合格（纤维的湿重和打浆度只能检测平均值），纤维的长度和纤维打浆度也参差不齐，且两者所跨的范围过大。而且，混合的次数越多，随着反复打浆次数的提高，浆料中的细小纤维含量越高，利于抄纸的纤维（0.6-1.0mm）含量越低。,重复打浆是不对的，为什么所产出浆料依然能检验合格？,这与在A处的对浆料进行的性能检测方法有关。 在A处主要进行湿重（纤维长度），打浆度，浓度的检测，检测的数值只能表征出该浆料的平均指标。在造纸过程中，需要的并不是一个平均值，必须大部分的纤维都抄造符合要求。例如纤维长度，我们需要大部分的纤维长度都在0.8mm左右，而不是一个由0.2到1.6得出的平均数值，因为抄纸过程中会体现出每一根纤维的作用。 下面介绍三种指标的检测方法。,纸浆浓度的测定,纸浆浓度是指在浆料的悬浮液中，绝干纤维的质量与浆料悬浮液质量的百分比。测定方法主要采用快速干燥法，离心脱水法，真空吸滤法，压滤法。也可采用纸浆浓度测定仪（下图）。,（一）打浆度 打浆度值反映浆料脱水的难易程度。 常用检测仪器有肖氏打浆度仪（见右图）。纸浆打浆度仪根据纸浆的叩解度与纸浆悬浮液滤水速度成反比关系这一现象，研究纤维状况和评定浆料打浆程度。因而无法测定单个纤维的长度以及打浆程度。,一般来说，若浆料的打浆度越高，其滤水速度便越低，则流过直管量筒的水就多;反之则流入直管量筒的水就少。肖波尔打浆度的测定正是基于这一原理。 但是，在反复打浆过程中，由于已经打过的浆料和新进的浆料混合在一起，其叩解度会在两种浆料的取值之间。所以无法真实反映反复打浆所得的浆料质量性能。反复打浆所得浆料中，既含有叩解度不足的纤维，又含有多次打浆叩解度过高的纤维，因而浆料质量很难满足抄纸需要。,纤维长度 反映打浆对纤维的作用程度。常用分析方法有： 显微镜法。 湿重法。,主要采用湿重法,纸浆湿重框架使稀释了的纸浆在一定条件下流过框架，在框架上挂住部分纤维的重量（湿重），即可代表纤维的平均长度。与打浆度的测定相同，本方法只能测出一个浆料平均的数值。,反复打浆所得浆料抄纸问题,反复打浆所得浆料中，既含有叩解度不足的纤维，又含有多次打浆叩解度过高的纤维。叩解度不足的浆料纤维会造成纸页在缸面打飘 ，成形不好或纸页在大烘缸上的粘附 ，单面光纸张表面状况不好 ，网部脱水不好和浆料中长纤维含量过多 ，低游离度浆料成纸网痕会更明显的抄纸问题 。,多次打浆的浆料叩解度过高会造成纸页粘附大烘缸（纸页结构太紧 ），松厚度过低 ，水分过多带入沟纹辊下时会引起沟纹压溃 ，卷曲问题