包装材料学--第二章纸张抄造详解PPT课件

.,1,Next,Back,包装材料学,金海霞九江学院机械材料学院,.,2,纸包装材料,.,3,纸张的制造一、造纸的基本原料二、造纸植物纤维的组成三、造纸,Next,Back,包装材料学,纸张的制造,.,4,也叫纤维分离，将植物纤维原料变成适合于造纸的单根纤维的工艺过程。,Next,Back,制浆：,制浆的目的：,将植物纤维原料分离成单根的纤维，增加纤维的比表面积（单位重量纤维的表面积）。,1、制浆过程,纸张的制造,三、造纸,包装材料学,.,5,在纤维尽量不受或少受损失的前提下，消耗较少的动力，将植物纤维分离成单体纤维，使浆料具备一定的比表面积和交织性能，为纤维之间的重新结合创造条件。,以木材制浆为例，制浆的基本过程：,Next,Back,备料,制浆,洗涤,筛选,漂白,纸浆,制浆的要求：,纸张的制造,1、制浆过程,包装材料学,.,6,Next,Back,纸张的制造,1、制浆过程,包装材料学,.,7,指储存的原料经过一定的处理,以满足后续生产需要的过程。,（一）备料,2、去皮:由于树皮的纤维含量低，杂质含量高，会降低蒸煮效率，增加蒸煮药品的消耗，纸浆中尘埃增加，强度降低。因此在生产质量要求较高的纸浆时，一般要求去掉外皮。,Next,Back,1.锯断：原木必须锯成一定的长度，以符合后续工段的要求。削片机要求原木长度2-2.5m，磨木机要求原木长度0.6-1.2m。,纸张的制造,1、制浆过程,包装材料学,.,8,3.除节：为了避免木段磨木时树节对磨石和木浆质量的影响，送去磨木机的木段还需除去树节。,4.削片：为了适应化学木浆蒸煮和满足木片磨木浆的生产需要，原木要进行削片。木片的长短厚薄要一致。木片规格一般为：长15-20mm，厚3-5mm，宽度不限，但要求不超过20mm。木片过大难于软化；木片过小时，被切断的纤维多，纤维本身强度被削减，浆料成型时交织能力差，纸的强度低。,Next,Back,（一）备料,纸张的制造,1、制浆过程,包装材料学,.,9,Next,Back,削片机,（一）备料,纸张的制造,1、制浆过程,包装材料学,.,10,5.木片筛选和再碎：削片时总有一些过大木片和碎屑出现，木片合格率与原料质量、含水率、削片设备、刀片锋利程度等因素有关。碎屑须除掉，木片应进行筛选，否则难以掌握软化程度，从而影响浆料的质量。经筛选的大木片须经再碎，再碎后的木片要重新筛选。,Next,Back,6.磁选：为保证纤维分离设备正常工作，在木片进入料仓前必须经过电磁吸铁装置（磁选器），以清除金属异物。,（一）备料,纸张的制造,1、制浆过程,包装材料学,.,11,7.木片水洗：木片经水洗，清除夹杂在木片中的泥沙、碎石块、金属物、尘埃等，同时可提高木片的含水率。商品木片的含水率较低，且含有泥沙等物，必须进行水洗。,Next,Back,（一）备料,纸张的制造,1、制浆过程,包装材料学,.,12,1、制浆方法的分类,碱法,酸法,磨石磨木法,木片磨木法,制浆方法,化学法,机械法,化学机械法,半化学法,化学机械法,（二）制浆,Next,Back,硫酸盐法,烧碱法,（亚硫酸盐法）,纸张的制造,1、制浆过程,包装材料学,.,13,利用化学药剂在一定的温度与压力下，溶解掉木片中的木素及其它杂质，使纤维分散，成为纸浆。,2、化学法,（1）碱法,碱法制浆包括烧碱法和硫酸盐法，其中硫酸盐法是最主要、应用最广泛的化学制浆方法。,烧碱法：所用的化学药剂主要是NaOH，也有少量的NaCO3。适用于阔叶材与草类原料，不适用于针叶材。烧碱法耗碱量大，漂白困难，得率低。烧碱法纸浆所造的纸张较柔软，不透明度较高。,Next,Back,（二）制浆,纸张的制造,1、制浆过程,包装材料学,.,14,硫酸盐法：所用的化学药剂主要是氢氧化钠和硫化钠，也有少量的碳酸钠、硫酸钠、亚硫酸钠。由于碱回收过程中以廉价的硫酸钠作为补充药品，被称为硫酸盐法。,Next,Back,用Na2S来蒸煮，蒸煮容易而且效果良好，硫酸盐法适用于针叶材、阔叶材与草类原料，废液的碱回收技术成熟等特点，应用比较普遍，是最重要的化学制浆方法。,硫酸盐法所造的纸张，强度较高。但得浆率低，成浆颜色较深，要制成漂白木浆，需采用技术上较复杂的多段漂白。,（二）制浆,纸张的制造,1、制浆过程,包装材料学,.,15,蒸煮原理：,Next,Back,（二）制浆,纸张的制造,1、制浆过程,包装材料学,.,16,燃烧硫磺，生成的二氧化硫与石灰石和水进行反应，生成亚硫酸氢钙与亚硫酸的混合液，把木片与该混合液在高温高压下进行蒸煮，制成纸浆。,（2）亚硫酸盐法,Next,Back,亚硫酸盐法制成的纸浆，色泽较浅，漂白容易，制造的纸张，白度较高。纤维润胀能力大，较硫酸盐法容易打浆，成纸质地柔软，强度较低。,目前，该方法制浆所占比例仅占全部化学浆的5%。,（二）制浆,纸张的制造,1、制浆过程,包装材料学,.,17,蒸煮机理：SO32-或HSO3-和木素发生亲核反应，生成木素磺酸，木素磺酸与溶液中的盐基结合，生成木素磺酸盐，从木片中溶解出来。,Next,Back,（二）制浆,纸张的制造,1、制浆过程,包装材料学,.,18,Next,Back,（二）制浆,纸张的制造,1、制浆过程,包装材料学,.,19,Next,Back,（二）制浆,纸张的制造,1、制浆过程,包装材料学,.,20,将一定长度的原木送入磨木机内，利用原木与高速旋转的磨石之间的摩擦力，在磨石的挤压、剪切和摩擦作用下，使原木离解成单根纤维，再用水把纤维从磨石表面冲刷下来，即成磨木浆。,磨石磨木浆(SGW),Next,Back,（二）制浆,纸张的制造,1、制浆过程,包装材料学,.,21,磨石磨木浆的得率非常高，几乎包含木材的所有组分，一般用于抄制新闻纸或与化学木浆配合生产其它印刷用纸。,Next,Back,（二）制浆,纸张的制造,1、制浆过程,包装材料学,.,22,指木片在两个相对旋转的磨盘间，利用磨盘与木片及木片与木片之间的摩擦力，使木片先被破坏成火柴状，这些火柴状的小木条经过相互间的摩擦而离解成单根纤维制成的纸浆。,木片磨木浆（RMP）,Next,Back,（二）制浆,纸张的制造,1、制浆过程,包装材料学,.,23,Next,Back,（二）制浆,纸张的制造,1、制浆过程,包装材料学,.,24,木片磨木浆的浆料比较均匀，纤维分离度高，损伤较少，浆料的得率高，对原料的适应性强，无论针叶材、阔叶材、造材剩余物、加工剩余物、锯屑、刨花等，均可用木片磨木浆制浆。这种浆的质量优于磨石磨木浆，不透明度高，印刷性能好，除用于抄制新闻纸外，还可用于抄造其它纸或纸板。,Next,Back,（二）制浆,纸张的制造,1、制浆过程,包装材料学,.,25,机械木浆的生产工艺使木材中的非纤维素组分几乎都留在纸浆里，由于木素的存在，制得的纸浆略带黄色，在日光与空气作用下，纸的颜色会进一步变黄；纸的强度较低，不透明度较高，紧度低，平滑度高，吸墨能力强，印刷适应性良好。,Next,Back,（二）制浆,纸张的制造,1、制浆过程,包装材料学,.,26,4、化学机械浆,化学机械浆是在制浆时既用化学方法，又用机械方法生产出来的纸浆，属于两段制浆，包括化学预处理和机械后处理两个阶段。,Next,Back,化学预处理（浸渍）是用化学药剂将原料的非纤维成分溶解掉，实现纤维的软化，使纤维组织松弛，更适于磨浆。化学预处理所用的化学药品是Na2SO3及Ca(HSO3)2。,机械后处理是用机械方法使纤维分离。,（二）制浆,纸张的制造,1、制浆过程,包装材料学,.,27,根据化学预处理程度的不同，有以下品种：,Next,Back,（二）制浆,纸张的制造,1、制浆过程,包装材料学,.,28,化学浆、化学机械浆和机械浆的比较,Next,Back,（二）制浆,纸张的制造,1、制浆过程,包装材料学,.,29,目的：除去化学蒸煮后的废液,洗涤原理,扩散,过滤,挤压,（三）洗涤,Next,Back,洗涤方式：多段洗涤,纸张的制造,1、制浆过程,包装材料学,.,30,Next,Back,纸张的制造,1、制浆过程,（三）洗涤,包装材料学,.,31,净化可除去泥砂、金属等非纤维性杂质，根据杂质和纤维的比重不同，利用离心分离的方式除去。,（四）筛选和净化,筛选可除去纤维束、碎片、木节、杂细胞等纤维性杂质，原理是依据杂质和纤维的大小和形状不同，利用过筛的办法分离。,Next,Back,纸张的制造,1、制浆过程,包装材料学,.,32,（五）漂白,Next,Back,经化学蒸煮或机械磨解等方法制得的纸浆均具有一定的颜色，纸浆的颜色主要来自木素。为了扩大纸浆的用途，提高纸浆的白度，必须对纸浆进行漂白处理。,纸浆中含有的发色基团：羰基及其共轭双键对醌基邻醌基。纸浆中含有的助色基团：醚键酚羟基烷氧基羧基磺酸基。,纸张的制造,1、制浆过程,包装材料学,.,33,Next,Back,常用的漂白方法有两种：,溶出木素式漂白,使用适当漂白剂，通过氧化作用使木素溶出以实现漂白的目的，提高纸浆的纯度与白度；,保留木素式漂白,以还原性漂白剂使木素及有色物质的发色基团变为无色基团，使其脱色。这种方法漂白的浆料损失很小，并保留了浆料的特性。,纸张的制造,1、制浆过程,（五）漂白,包装材料学,.,34,漂白剂种类：,Next,Back,氧化性漂白剂：Cl2、二氧化氯次氯酸盐、H2O2O2臭氧。化学浆用此类方法漂白。,还原性漂白剂：联二亚硫酸盐，此类方法用于高得率浆的漂白。,纸张的制造,1、制浆过程,（五）漂白,包装材料学,.,35,废纸制浆不同于原生纸浆的制造，它主要包括疏解和除杂。,1）、疏解,（六）废纸制浆,Next,Back,纸张的制造,1、制浆过程,包装材料学,.,36,2）、废纸中的杂质包括轻的、重的、油墨等，可以通过筛选、净化和脱墨等手段去除。,Next,Back,（六）废纸制浆,纸张的制造,1、制浆过程,包装材料学,.,37,纸浆在抄纸之前，首先要进行打浆和调料。,打浆是利用物理方法处理纸浆中的纤维，使之能适应造纸机的要求并能生产出符合质量要求的纸和纸板。,使细胞壁纵向分离，细纤维化,（一）打浆,1）、打浆的作用：,使细胞壁发生位移和变形,破除初生壁和次生壁的外层,横向切断纤维,使细胞壁吸水润涨,Next,Back,2、抄纸过程,纸张的制造,包装材料学,.,38,Next,Back,未经打浆的纤维,经过打浆的纤维,纸张的制造,2、抄纸过程,包装材料学,.,39,2）、打浆方法：,Next,Back,游离状打浆是以切断作用为主，纸浆的浓度较低。此方法的打浆机的刀刃较锐利，刀刃的齿距较密，在打浆时纤维容易被切断，所抄造出的纸张表面平滑度较高、不透明度较高、伸缩性小，油墨容易附着。,分为游离打浆和粘状打浆。,纸张的制造,2、抄纸过程,包装材料学,.,40,Next,Back,粘状打浆方法以纵向分离为主，纸浆浓度较高，而打浆机的刀刃较钝，刀刃齿距较稀疏，所抄造出来的纸张的机械强度较高，纸质紧密，纸张的伸缩性较大，对油墨吸收效果较差。,纸张的制造,2、抄纸过程,2）、打浆方法：,包装材料学,.,41,3)、打浆对纸张性能的影响,Next,Back,纸张的制造,2、抄纸过程,包装材料学,.,42,指在纸浆中加入非纤维性物质，以改变纸张的性质，更好的满足使用要求，这一生产过程称为调料。包括施胶、加填、染色、添加助剂等。,常用的施胶剂有松香、石蜡等。,（二）调料,对纸浆、纸或纸板进行处理，使其获得一定的憎液性能。,施胶方法有浆内施胶和表面施胶。,1)、施胶：,Next,Back,纸张的制造,2、抄纸过程,包装材料学,.,43,加填能够提高纸的厚度和重量、不透明度、白度、平滑度、柔软度、改善纸张的吸墨能力。,向纸料中加入白色矿物颜料或合成填料，以改进纸的性能，更好的满足使用要求，节省纸浆，降低成本。,2)、加填：,常用的填料有滑石粉、高岭土、碳酸钙、二氧化钛等。,Next,Back,加填降低了纸张的强度和施胶效果。,纸张的制造,2、抄纸过程,包装材料学,.,44,为了生产色纸，需在纸浆中加入色料，以产生所需颜色。碱性染料、酸性染料和直接染料均可使用。,为了改善生产过程，赋予纸以新的功能，常向纸浆中加入一些化学助剂。如干强剂、湿强剂、助留剂、助滤剂、消泡剂、防腐剂等。,3)、染色：,4)、加添助剂,Next,Back,纸张的制造,2、抄纸过程,包装材料学,.,45,纸机是由网部、压榨部、干燥部和压光卷取部组成。,造纸机的分类：,（三）抄纸,长网造纸机；圆网造纸机；夹网造纸机。,Next,Back,纸张的制造,2、抄纸过程,包装材料学,.,46,1)、网部,作用：纸页成形并初步脱水，网部脱水量占纸机总脱水量的90%以上。,Next,Back,长网造纸机网部,纸张的制造,2、抄纸过程,包装材料学,.,47,圆网造纸机网部,包装材料学,纸张的制造,Next,Back,.,48,作用：利用机械作用进一步脱水，增加纸的紧度和强度，改善纸的表面性质。,压榨作用示意图,2).压榨部,Next,Back,纸张的制造,2、抄纸过程,包装材料学,.,49,作用：蒸发水分，使纸干度达到92-95%，提高强度,增加平滑度。,3)、干燥部,Next,Back,组成：干燥部由若干个烘缸组成，最初1-3个烘缸的温度在60-70，中间的烘缸温度上升到80-100，一般不超过110，然后保持最高温度，干燥部末尾两、三个烘缸温度稍有下降。,干燥初期如果升温过快，温度过高，纸中产生大量的蒸汽，致使纸质疏松，气孔率高，降低了纸的强度。,纸张的制造,2、抄纸过程,包装材料学,.,50,Next,Back,干毯、纸页和烘缸,纸张