制浆造纸培训

1、 纤维类型纤维类型 木材纤维木材纤维 的性质的性质 造纸造纸 纤维纤维 制浆造纸制浆造纸 流程流程 打浆对纤打浆对纤 维的作用维的作用 打浆对成打浆对成 纸性能的纸性能的 影响影响 纤维性质纤维性质 对纸性能对纸性能 的影响的影响 制浆制浆 造纸造纸 技术技术 主要物理主要物理 指标指标 存在问题存在问题 再造再造 烟叶烟叶 产品产品 现状现状 亟需开展亟需开展 的研究？的研究？ 讨论讨论 纤维原料纤维原料 木材纤维木材纤维 原料原料 非木材纤非木材纤 维原料维原料 矿物纤维矿物纤维 化学合成纤维化学合成纤维 动物纤维动物纤维 植物纤维植物纤维 针叶木针叶木 阔叶木阔叶木 裸子植物门松柏纲植物

2、因叶多为针状，裸子植物门松柏纲植物因叶多为针状， 故称为针叶木。商业上称为故称为针叶木。商业上称为软木软木。如：。如： 云杉、冷杉、马尾松、落叶松、红松、云杉、冷杉、马尾松、落叶松、红松、 白松。白松。 被子植物门的木本植物是阔叶的被子植物门的木本植物是阔叶的, ,故称故称 为阔叶材。商业上称为为阔叶材。商业上称为硬木硬木。如：杨。如：杨 木、桦木、枫木、桉木、榉木、槭木、木、桦木、枫木、桉木、榉木、槭木、 相思木等。相思木等。 禾本科纤维原料禾本科纤维原料 韧皮纤维原料韧皮纤维原料 籽毛纤维原料籽毛纤维原料 叶部纤维原料叶部纤维原料 西部铁杉西部铁杉 Tsugaheterophylla 叶部

3、叶部 针叶木针叶木 杨木杨木 洞庭湖湿地出产的洞庭湖湿地出产的芦苇（草类纤维）芦苇（草类纤维） 竹子（竹类纤维）竹子（竹类纤维） 棉花（种毛纤维）棉花（种毛纤维） 木材的木材的 化学成分化学成分 细胞壁细胞壁 的结构的结构 细胞类细胞类 型型 木材细胞木材细胞 纤维素纤维素 由葡萄糖单由葡萄糖单 元连接起来元连接起来 的线型聚合的线型聚合 物（多糖）物（多糖） 半纤维素半纤维素 由木聚糖、葡甘聚由木聚糖、葡甘聚 糖、半乳葡甘聚糖、糖、半乳葡甘聚糖、 阿拉伯半乳聚糖及阿拉伯半乳聚糖及 半乳聚糖构成的多半乳聚糖构成的多 糖聚合物（杂多糖聚合物（杂多 糖）。糖）。增加纤维内增加纤维内 部或之间的结合

4、，部或之间的结合， 对制浆和纸的性质对制浆和纸的性质 是有益的。是有益的。 木素木素 即木材的胶即木材的胶 （与半纤维素（与半纤维素 一起将木材细一起将木材细 胞结合起来），胞结合起来）， 控制着细胞壁控制着细胞壁 内的水分含量。内的水分含量。 抽提物抽提物 主要是树脂酸和脂主要是树脂酸和脂 肪酸以及酯、蜡、肪酸以及酯、蜡、 萜类和酚类成分，萜类和酚类成分， 它们可较容易地在它们可较容易地在 碱性条件下脱除。碱性条件下脱除。 抽提物可干扰漂白抽提物可干扰漂白 过程。过程。 植物纤维植物纤维原料主成分包括纤维素、原料主成分包括纤维素、半纤维素半纤维素和和木素木素三种。次成分包括三种。次成分包括

5、果胶、淀粉、果胶、淀粉、丹宁丹宁、色素、树脂、脂肪、蜡质、色素、树脂、脂肪、蜡质、灰分灰分等。等。 组分组分 木材含量木材含量/%/%硫酸盐浆含量硫酸盐浆含量/%/% 松木松木桦木桦木松木松木桦木桦木 纤维素纤维素3939404073736464 半纤维素半纤维素303037 37 19193232 木素木素272720 20 6 64 4 抽提物抽提物4 43 31 11 1 一般来说，阔叶木纸浆比针叶木纸浆含有较多的半纤维素（一般来说，阔叶木纸浆比针叶木纸浆含有较多的半纤维素（28%-42%28%-42%）和较少）和较少 的木素（的木素（17%-25%17%-25%）。阔叶木中的纤维素含量

6、与针叶木的近似（）。阔叶木中的纤维素含量与针叶木的近似（40%-48%40%-48%）。硫）。硫 酸盐法制浆后，针叶木和阔叶木纸浆的纤维素含量增加，而半纤维素、木素和酸盐法制浆后，针叶木和阔叶木纸浆的纤维素含量增加，而半纤维素、木素和 抽提物的含量减少。抽提物的含量减少。 纤维素链纤维素链 （30-4030-40个）个） 微纤微纤 丝丝 （直径（直径3- 3- 5nm5nm） 纤丝纤丝 （20nm20nm） 或片晶或片晶 无定形半纤维素和木素位于微无定形半纤维素和木素位于微 纤丝之间的空间纤丝之间的空间 细胞壁由嵌在半纤维素和木素细胞壁由嵌在半纤维素和木素 的无定形基质中的纤维素微纤的无定形基

7、质中的纤维素微纤 丝组成。丝组成。 纤维素骨架中的最纤维素骨架中的最 小结构单元小结构单元 葡萄糖葡萄糖 基基 纤维素纤维素 分子链分子链 微纤丝微纤丝纤丝纤丝 细胞细胞 壁壁 物理作物理作 用用 骨架物质骨架物质 （钢筋）（钢筋） 基体物质基体物质 （沙石）（沙石） 结壳物质结壳物质 （水泥）（水泥） 以纤维素的微纤丝状态存在于细以纤维素的微纤丝状态存在于细 胞壁中，赋予细胞拉力强度。在胞壁中，赋予细胞拉力强度。在 细胞壁的各个层次按不同的方向细胞壁的各个层次按不同的方向 排列，起到骨架物质的作用。微排列，起到骨架物质的作用。微 纤丝的排列方向不但决定着木材纤丝的排列方向不但决定着木材 各向

8、异性的特征，而且分出了细各向异性的特征，而且分出了细 胞壁的各个壁层。胞壁的各个壁层。 指半纤维素和其指半纤维素和其 它碳水化合物。它碳水化合物。 渗透于骨架物质，渗透于骨架物质， 增加细胞的刚性。增加细胞的刚性。 木素，遍布于细胞壁之木素，遍布于细胞壁之 中，使细胞获得硬度。中，使细胞获得硬度。 木材纤维的性质木材纤维的性质细胞壁的结构细胞壁的结构 植物纤维构造植物纤维构造外观外观厚度厚度/m/m化学组成化学组成特性特性 初生壁（初生壁（P P） 一层类似塑料的一层类似塑料的 多孔层薄膜，纤多孔层薄膜，纤 维呈网状排列，维呈网状排列， 各向同性各向同性 0.1-0.20.1-0.2木素含量较

9、高木素含量较高 只能透水，不能只能透水，不能 润涨，在打浆时润涨，在打浆时 会限制次生壁中会限制次生壁中 层的润涨层的润涨 次生壁外层（次生壁外层（S1S1） 过渡层，接近过渡层，接近P P层层0.2-0.30.2-0.3接近接近P P层层接近接近P P层层 次生壁中层（次生壁中层（S2S2） 细纤维排列高度细纤维排列高度 各向异性，且与各向异性，且与 纤维的轴向呈一纤维的轴向呈一 定的角度定的角度 1.0-5.0m1.0-5.0m木素含量较低木素含量较低 纤维的纵向结合纤维的纵向结合 强度大，横向的强度大，横向的 结合强度弱，沿结合强度弱，沿 纤维的横向润涨纤维的横向润涨 较为容易较为容易

10、次生壁内层（次生壁内层（S3S3）约约1 1木素含量较低木素含量较低 针叶木针叶木 长的管胞或纤维长的管胞或纤维 （90%-95%）：）： 造纸纤维的基础造纸纤维的基础 射线细胞射线细胞 （10%）：窄）：窄 而短的细胞（长而短的细胞（长 度度0.2mm） 阔叶木阔叶木 纤维管胞和韧性纤纤维管胞和韧性纤 维维 （30%-70%） 导管导管 （15%-40%）:短的短的 （0.3-0.6mm）、大直）、大直 径的（径的（30-130mm）细）细 胞胞 薄壁细胞薄壁细胞 （5%-30%) 木材类型木材类型中文名中文名长度长度/mm宽度宽度/mm细胞壁厚度细胞壁厚度/mm 纤维粗度纤维粗度/ （mg

11、/m） 针叶木针叶木 香脂冷杉香脂冷杉 3-3.528-352.1-30.22-0.25 欧洲赤松欧洲赤松 挪威云杉挪威云杉 黑松黑松 黑云杉黑云杉 白云杉白云杉 火炬松火炬松 3.5-4.235-402.6-4.20.29-0.48 湿地松湿地松 长叶松长叶松 短叶松短叶松 花旗松花旗松 加州铁杉加州铁杉 辐射松辐射松 阔叶木阔叶木桦木桦木1.0-1.218-302-40.08-0.11 山毛榉山毛榉1.0-1.316-293-5约约0.12 桉木桉木0.9-1.011-1330.05-0.08 杨木杨木1.210-35约约4 纤维类型纤维类型 木材纤维木材纤维 的性质的性质 造纸造纸 纤维

12、纤维 制浆制浆 打浆对纤打浆对纤 维的作用维的作用 打浆对成打浆对成 纸性能的纸性能的 影响影响 纤维性质纤维性质 对纸性能对纸性能 的影响的影响 制浆制浆 造纸造纸 技术技术 主要物理主要物理 指标指标 存在问题存在问题 再造再造 烟叶烟叶 产品产品 现状现状 亟需开展亟需开展 的研究？的研究？ 讨论讨论 什么是制浆？什么是制浆？ 将造纸原料分散为单根纤维的过程叫制浆，获得的产品称将造纸原料分散为单根纤维的过程叫制浆，获得的产品称 为纸浆。为纸浆。 制浆目的：制浆目的： 溶出原料中的木素，使原料分离成单根的溶出原料中的木素，使原料分离成单根的 纤维，增加纤维的比表面积（单位重量纤维纤维，增加

13、纤维的比表面积（单位重量纤维 的表面积）。的表面积）。 制浆的基本要求：制浆的基本要求： 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。创造条件。 制浆的基本过程：制浆的基本过程： 备料备料制浆制浆洗涤洗涤筛选筛选 漂白漂白筛选筛选 制浆前把粗长的木制浆前把粗长的木 材、禾草切成小块材、禾草切成小块 的料片并去除杂质的料片并去除杂质 的操作的操作 化学法制浆原理：化

14、学法制浆原理： 用化学药液蒸煮料片，在高温下化学药剂与料片中的木素反应生成水溶物，用化学药液蒸煮料片，在高温下化学药剂与料片中的木素反应生成水溶物， 使纤维分离分散成为浆料。使纤维分离分散成为浆料。 化学浆的特点：化学浆的特点： 这种方法制得的纸浆大致保留了纤维的天然长度，去除了大部分木素，能用这种方法制得的纸浆大致保留了纤维的天然长度，去除了大部分木素，能用 来生产强度高、柔软的高档纸。来生产强度高、柔软的高档纸。 缺点：得率低，污染大。缺点：得率低，污染大。 用物理方法将植物纤维原料分散成纤维，生产过程中用物理方法将植物纤维原料分散成纤维，生产过程中 不使用任何化学药品。不使用任何化学药品

15、。 u原理：通过机械摩擦、剪切、撕裂、切割等作用将原原理：通过机械摩擦、剪切、撕裂、切割等作用将原 料分散成纤维。料分散成纤维。 u特点：得率高、无污染。因保留了所有成分（特点：得率高、无污染。因保留了所有成分（ 杂细胞、杂细胞、 木素）及对纤维的切断，使得用这种浆生产的纸强度低、木素）及对纤维的切断，使得用这种浆生产的纸强度低、 发脆，漂白后发黄等。发脆，漂白后发黄等。 先用温和的化学法处理原料，然后磨解成浆。先用温和的化学法处理原料，然后磨解成浆。 特点：两段制浆，包括化学预处理和机械后处理两个阶段。特点：两段制浆，包括化学预处理和机械后处理两个阶段。 化学预处理（浸渍）是用化学药剂将原料

16、的非纤维成分溶解掉，实现纤维的软化学预处理（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，使纤维组织松弛，更适于磨浆。 以微生物或其制品（酶）对木片进行预处理，然后用机械以微生物或其制品（酶）对木片进行预处理，然后用机械 法或化学机械法制浆。法或化学机械法制浆。 生物处理的目的：有选择性地分解（降解）原料中的木素，生物处理的目的：有选择性地分解（降解）原料中的木素， 尽可能减少碳水化合物的损失。从而降低磨浆能耗，减轻尽可能减少碳水化合物的损失。从而降低磨浆能耗，减轻 废水污染，提高制浆强度。废水污染，提高制浆强度。 又称叩解，凡是浆料中的纤维受到

17、剪切力的作用均称为打浆。利又称叩解，凡是浆料中的纤维受到剪切力的作用均称为打浆。利 用机械作用处理悬浮于水中的纸浆纤维，使其具有适应在造纸机上生用机械作用处理悬浮于水中的纸浆纤维，使其具有适应在造纸机上生 产所要求的特性，并使所生产的纸张能达到预期质量的操作过程。产所要求的特性，并使所生产的纸张能达到预期质量的操作过程。 打浆打浆 分散纤维，改变纤分散纤维，改变纤 维的表面状态维的表面状态 满足同种原料生产满足同种原料生产 多种纸的需要多种纸的需要 满足不同浆种生产满足不同浆种生产 同种纸的需要同种纸的需要 1 1、打浆度、打浆度也叫叩解度。表示纸浆滤水快慢的程度，衡量打浆情况的一个也叫叩解度

18、。表示纸浆滤水快慢的程度，衡量打浆情况的一个 指标。指标。 2 2、纤维长度、纤维长度通常是指纸料中纤维的平均长度。通常是指纸料中纤维的平均长度。 3 3、纤维湿重、纤维湿重是间接表示纤维长度的一个指标。使一定量的稀释纸料通过是间接表示纤维长度的一个指标。使一定量的稀释纸料通过 框架，称量挂在框架上的湿纤维重量即为纤维湿重。框架，称量挂在框架上的湿纤维重量即为纤维湿重。 4 4、纤维帚化率、纤维帚化率是指纸料中经打浆后纤维受到分丝帚化的数目占总纤维数是指纸料中经打浆后纤维受到分丝帚化的数目占总纤维数 目的比率。目的比率。 5 5、保水值、保水值指在一定条件下用高速离心机甩去纸料中的游离水而保留

19、纤维指在一定条件下用高速离心机甩去纸料中的游离水而保留纤维 内的结合水，用以表示纤维润胀和细纤维化的程度，从而间接的衡量纤维之间结内的结合水，用以表示纤维润胀和细纤维化的程度，从而间接的衡量纤维之间结 合力的大小和预计到成纸的强度。用结合水量对绝干纤维量表示，即：合力的大小和预计到成纸的强度。用结合水量对绝干纤维量表示，即： 保水值（保水值（ 甩干后湿浆重绝干重）甩干后湿浆重绝干重）/ /绝干重绝干重100100 纵向分裂纵向分裂 帚化帚化 纤维数量大，打浆过程中，各根纤维所受外力不同，纤维数量大，打浆过程中，各根纤维所受外力不同， 受到摩擦、挤压等力较大的纤维，其初生壁和次生壁外层受到摩擦、

20、挤压等力较大的纤维，其初生壁和次生壁外层 的除去较易些，因而纤维吸水润胀和细纤维化较好；反之，的除去较易些，因而纤维吸水润胀和细纤维化较好；反之， 有的纤维在破除初生壁和次生壁外层之前，就受到较强的有的纤维在破除初生壁和次生壁外层之前，就受到较强的 剪切力作用，纤维受到横间切断的可能性就较大。因此，剪切力作用，纤维受到横间切断的可能性就较大。因此， 在打浆过程中往往出现这样的现象：在打浆初期即有一小在打浆过程中往往出现这样的现象：在打浆初期即有一小 部分纤维吸水润胀并产生细纤维化，而在打浆后期还有的部分纤维吸水润胀并产生细纤维化，而在打浆后期还有的 纤维的初生壁和次生壁外层尚未破除。如果后一现

21、象较多纤维的初生壁和次生壁外层尚未破除。如果后一现象较多 时，即说明打浆很不均匀。因而，在打浆过程中，应尽量时，即说明打浆很不均匀。因而，在打浆过程中，应尽量 采取措施，保证打浆的均匀性。采取措施，保证打浆的均匀性。 打浆度打浆度，纤维润胀和细纤维化，纤维润胀和细纤维化， 比表面积比表面积，游离羟基，游离羟基，结合力不，结合力不 断断。 结合力起始上升快，说明润胀和细结合力起始上升快，说明润胀和细 纤化很快，中期上升渐慢，说明外表纤化很快，中期上升渐慢，说明外表 已暴露，结合面积增加速度越来越慢。已暴露，结合面积增加速度越来越慢。 后期，曲线逐渐平直，说明已高度细后期，曲线逐渐平直，说明已高度

22、细 纤化，再进一步提高结合面积已很困纤化，再进一步提高结合面积已很困 难，结合力达到最高点。难，结合力达到最高点。 纤维平均长度近乎直接下降，其斜纤维平均长度近乎直接下降，其斜 率大小取决于打浆方式，如重落刀，率大小取决于打浆方式，如重落刀， 纤维长度下降快。反之轻落刀，纤维纤维长度下降快。反之轻落刀，纤维 切断少，纤维平均长度下降慢。切断少，纤维平均长度下降慢。 结合力和纤维平均长度是影响其他结合力和纤维平均长度是影响其他 指标的主要因素。指标的主要因素。 n紧度紧度 主要影响因素：打浆度、制浆种类、半纤维素含量、网上脱水情况及主要影响因素：打浆度、制浆种类、半纤维素含量、网上脱水情况及 压

23、榨和压光的压力等。制浆的打浆度越高，半纤维素含量越多，加压越压榨和压光的压力等。制浆的打浆度越高，半纤维素含量越多，加压越 大，成纸的紧度就越大。大，成纸的紧度就越大。 n不透明度不透明度 主要影响因素：纤维结合力。打浆度越高，不透明度越低。主要影响因素：纤维结合力。打浆度越高，不透明度越低。 n伸长率和伸缩性伸长率和伸缩性 伸长率指纸张受到张力至断裂时，伸长的百分率，伸缩性是表示纸伸长率指纸张受到张力至断裂时，伸长的百分率，伸缩性是表示纸 张浸入水中或在不同湿度增湿或减湿时，尺寸的变化。伸长率和伸缩性张浸入水中或在不同湿度增湿或减湿时，尺寸的变化。伸长率和伸缩性 都随打浆度的提高而上升。主要

24、影响因素：打浆方式、制浆种类、纤维都随打浆度的提高而上升。主要影响因素：打浆方式、制浆种类、纤维 素的含量、纤维本身的强度和弹性、纤维的长度和纸页干燥时所受的张素的含量、纤维本身的强度和弹性、纤维的长度和纸页干燥时所受的张 力大小等。力大小等。 n吸收性和透气度吸收性和透气度 吸收性表示纸张吸收水或其他液体的能力，透气度是鉴别纸层中间吸收性表示纸张吸收水或其他液体的能力，透气度是鉴别纸层中间 含有空隙的程度，也是检查纸张防潮能力的指标之一。吸收性、透气度含有空隙的程度，也是检查纸张防潮能力的指标之一。吸收性、透气度 随着打浆度的增加而降低，与结合力曲线相对称。随着打浆度的增加而降低，与结合力曲

25、线相对称。 纤维结合纤维结合 力力 纤维的长纤维的长 度度 随打浆度随打浆度 ，纤维结合力，纤维结合力 ，纸页的紧度、收缩率，纸页的紧度、收缩率 ，纸页的吸，纸页的吸 收性、透气度收性、透气度 ，有利于提高纸页的各种强度；，有利于提高纸页的各种强度； 随打浆度持续随打浆度持续 ，纤维的长度不断变短，纸页的各种强度指标，纤维的长度不断变短，纸页的各种强度指标 。 打浆打浆 纸料种类纸料种类 半纤维素半纤维素 纤维素纤维素木素木素 纤维长度纤维长度 胶料、明胶料、明 胶、填料胶、填料 纤维性质纤维性质 匀度匀度 紧度紧度 抗张抗张 强度强度 耐破耐破 度度 撕裂撕裂 度度 耐折耐折 度度 光散光散

26、 射系射系 数数 粗糙粗糙 度度 纤维越短，越利于成型，纤维越纤维越短，越利于成型，纤维越 细，匀度越好，长纤维易絮聚；细，匀度越好，长纤维易絮聚； 纤维长度和粗度均降低时，纤维纤维长度和粗度均降低时，纤维 有形成一个更加紧凑的网络系统趋有形成一个更加紧凑的网络系统趋 势；势； 抗张强度取决于纤维的长度和纤抗张强度取决于纤维的长度和纤 维的内在强度维的内在强度当纤维结合较弱当纤维结合较弱 时，抗张强度主要受纤维结合的控时，抗张强度主要受纤维结合的控 制，如果纤维结合程度大，抗张强制，如果纤维结合程度大，抗张强 度主要受纤维内在强度的影响；抗度主要受纤维内在强度的影响；抗 张随纤维长度增加而提高

27、，但当纤张随纤维长度增加而提高，但当纤 维长度达到一定程度时，抗张强度维长度达到一定程度时，抗张强度 主要受纤维强度控制，不再受纤维主要受纤维强度控制，不再受纤维 长度的影响。长度的影响。 纤维性质纤维性质 匀度匀度 紧度紧度 抗张抗张 强度强度 耐破耐破 度度 撕裂撕裂 度度 耐折耐折 度度 光散光散 射系射系 数数 粗糙粗糙 度度 纤维越长，结合越好，耐破度越大；纤纤维越长，结合越好，耐破度越大；纤 维粗度越大，松厚度增大，耐破度降低。维粗度越大，松厚度增大，耐破度降低。 纸张撕裂度的变化基于纤维结合的变化，纸张撕裂度的变化基于纤维结合的变化， 最初，随结合程度最初，随结合程度 ，撕裂度，撕裂度 ，当达，当达 到某一最大值后，随结合程度进一步到某一最大值后，随结合程度进一步 ， 撕裂度撕裂度 。 当纤维较长，有足够的结合当纤维较长，有足够的结合 时，撕裂度与纤维强度的平方成正比，如时，撕裂度与纤维强度的平方成正比，如 果纤维较短，结合较差，撕裂度对纤维强果纤维较短，结合较差，撕裂度对纤维强 度的依赖性减弱。度的依赖性减弱。 耐折度随着纤维长度和纸页紧度的增加耐折度随着