包装材料学 §12 纸与纸板的生产过程

§1.2纸与纸板的消费过程纸和纸板的消费过程是将木材或其他植物纤维原料用化学的、机械的、或二者相结合的方法离解成单根的纤维状物料，并将其净化漂白的消费过程，其产品就是纸浆。

是将纤维及辅料的水悬浮液在细目网上脱水堆积，并使纤维间相互交错构成毡状薄张资料的过程。制浆过程:抄纸过程:1/6/2024250-一、制浆过程制浆包括以下根本过程:备料-制浆-洗涤-挑选-漂白。1/6/2024350-1.备料

1)木材原料的备料备料是指储存的原料经过一定要求的处置以满足蒸煮或磨浆需求的过程。1/6/2024450-锯断磨木机要求原木长度为0.6m或1.2m，普通削片机要求原木长度2-2.5m。因此原木需求进展锯断。锯木机分圆锯和带锯等方式。大型浆厂多用由普通圆锯组成的排锯。带锯那么用于大直径原木的纵向劈开。1/6/2024550-剥皮树皮的纤维含量低，杂质含量高，制浆时又多耗蒸煮药液，同时还影响成浆质量，所以普通都要对原木进展剥皮作业。剥皮机械:摩擦式的圆筒剥皮机、装有爪刀的圆环式剥度机、水力式剥皮机以及挤压式的木片去皮机等，目前采用最多的是圆筒剥皮机。1/6/2024650-卡圆筒剥皮机1/6/2024750-除节、劈木为了防止树节对磨石和磨木浆质量的影响，要进展原木的除节。劈木的目的是劈开过大的原木，以利于装入磨木机。1/6/2024850-削片削片：在化学浆及木片机械浆的消费中，要求将原木〔或板皮〕削成一定规格的木片，以顺应制浆工序的需求。木片要求长短厚薄一致、整齐，普通的规格为长15-20mm，厚3-5mm，宽度不限。削片现多采用圆盘削片机。八刀削片机1/6/2024950-挑选用挑选机分选，以除去从削片机出来的木屑和大片，大片需再碎成较小木片。1/6/20241050-2)非木材纤维原料的备料非木材纤维原料由于种类多。特性各不一样因此其备料工艺、运用设备也有很大的区别。常用的禾本科原料除蔗渣外，可用切断、挑选、净化、储存等几个工序来概括。非木材纤维原料的备料方法，又可分为干法备料与湿法备料两种。1/6/20241150-〔1〕干法备料

以稻麦草纤维原料为例切料目的是便于装锅与蒸煮。草片切短后可添加装锅量，可使药液的浸透均匀，并缩短浸透时间，易于蒸煮。挑选、除尘：切断后的料草片经挑选、除尘以除去夹杂在其中的细末、尘土、谷粒等杂物，减小蒸煮药品的耗费，同时提高蒸煮质量。1/6/20241250-〔2〕湿法备料和湿法净化湿法备料是利用特制水力碎草机将整根草秆撕断撕裂，并把草叶撕碎，然后把碎草叶与杂质分别，干净的湿草经脱水后送至蒸煮工序运用。这种方法省去了切草、挑选等过程，并防止了上述过程所产生的飞尘污染。但此法还处于实验中，尚未投人工业运用。1/6/20241350-2.制浆

机械法制浆、化学法制浆以及化学机械法制浆制浆方法不同，浆料性质也不一样。1/6/20241450-(1)机械木浆木片磨木浆磨石磨木浆磨石磨木浆是将木段压在磨石外表上，木段方向与磨石轴平行，利用圆木与高速旋转的磨石间的摩擦力，由旋转的磨石将木材纤维从圆木上分别下来，再用水将其从磨石外表冲洗下来，即制成磨木浆。在各类制浆方法中，磨木浆是一种消费本钱最低，制浆得率最高〔几乎包括木材一切组分〕，环境污染最小的制浆方法。普通用于抄制新闻纸、瓦楞原纸等。木片磨木浆是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，被分别成单根纤维而制成的纸浆。该浆的质量普通比磨石磨木浆好，除了主要用于抄新闻纸以外，还可配抄其他种纸或纸板机械木浆特点：木材中的非纤维素物质几乎都留在纸浆中，制得的纸张略带黄色，在日光和空气的作用下，纸的颜色还会进一步变黄。由于木素等非纤维素物质的存在，纸的强度很低，为了改善这一情况经常在抄纸时配有一定比例的化学浆以消费各种印刷纸。1/6/20241550-(2)化学木浆化学法制浆就是在一定温度和压力下，利用化学溶液(也称蒸煮液)溶解掉木片中的木素和其他杂质，尽且保管纤维素，并使纤维素尽能够免遭破坏，同时适当保管半纤维素。根据所用化学药品的不同又可分为三类:苏打法、硫酸盐法和亚硫酸盐法。苏打法制浆苏打法又称烧碱法。烧碱法蒸煮所用的化学药剂主要是氢氧化钠，也有少量碳酸钠。此法主要适用于稻草、麦草等非木材纤维类原料，也可用于蒸煮阔叶木，普通不适用于针时木，缘由是针叶木木素含量高，用此法碱耗高，漂白困难，得率低。硫酸盐法制浆硫酸盐法制浆所用化学药剂主要是氢氧化钠和硫化钠，也含有少量碳酸钠、硫酸钠和亚硫酸钠等，由于碱回收过程中以廉价的硫酸钠作为补充药品，故称为硫酸盐法。包装用纸与纸板主要是用硫酸盐法制浆和中性亚硫酸盐法制浆。1/6/20241650-硫酸盐法制浆工艺流程图1/6/20241750-硫酸盐法制浆优、缺陷硫酸盐法制浆具有原料顺应性广(对木材剥皮要求低，既适用于针叶木，又适用于阔叶木和草类原料，也可以是木材加工厂的废料)，纸浆强度高，废液的碱回收技术成熟等特点，因此该法已成为最重要的化学制浆方法。在制浆过程中产生的臭气，对环境的污染及人体安康是有害的。另外日前还不能有效地对纤维原料中的木素组分加以利用。与亚硫酸盐法相比得率低，原料耗费高，漂白、打浆等操作较困难，因此本钱相应较高。1/6/20241850-亚硫酸盐法传统的亚硫酸盐法制浆又称酸法制浆,它是将硫磺熄灭，生成的二氧化硫与石灰石和水进展反响，制成亚硫酸氢钙与亚硫酸混合液，把木片与该溶液放进蒸煮锅内在高温离压下蒸煮，蒸煮液中的亚硫酸〔H2S04〕与木素作用，使木素大分子降解，同时生成木素磺酸，木素磺酸与溶液中的盐基结合，生成木素磺酸盐，从木素中溶解出来，从而制成纸浆。木素是贯穿于细胞壁和胞间层的网状大分子，无论是碱法制浆还是酸法制浆，蒸煮不仅除去胞间层木素，使纤维解离，而且还除掉了绝大部分细胞壁中的木素，使纤维变得柔软。在蒸煮过程中，化学药液对纤维素和半纤维素也有不同程度的作用，使纤维素大分子聚合度降低，半纤维素严重降解或溶解。1/6/20241950-(3)半化学浆和化学机械浆半化学浆和化学机械浆属两段制浆法，即制浆时既用化学方法，也用机械方法将植物纤维原料离解成单根纤维状物料的过程。它包括化学预处置和机械后处置两个阶段。由于化学处置比化学制浆法温暖，所以制浆得率依然可高达80%-90%。1/6/20242050-化学处置与机械处置的目的化学处置的目的是实现纤维的软化，有助于提高浆的强度，降低磨浆能耗，节约消费本钱。运用的药品普通是氢氧化钠、碳酸钠、酸性亚硫酸钠、碱性或中性亚硫酸盐、碱性过氧化氢。机械处置主要是利用摩擦产生的热量软化木片，减弱纤维的衔接；离解纤维；实现单根纤维的细纤维化。运用的主要设备是圆盘磨浆机。1/6/20242150-磺化化机浆〔SCMP〕用亚硫酸钠或亚硫酸钠加氢氧化钠在一定温度下预处置木片，那么称为磺化化机浆〔SCMP〕。它利用亚硫酸钠对木素的磺化使木素产生永久性软化，从而添加了纤维的柔软性和结合强度，可以获得较好的“撕裂度/抗张强度〞的关系。SCMP的流程为:木片洗涤器—脱水筛—木片预热器—连蒸器—盘磨机1—盘磨机2—粗浆1/6/20242250-开展半化学浆和化学机械浆的目的一是为了开辟制浆原料的来源，充分利用其他制浆方法不甚适宜或较少运用的阔叶木；二是为了降低消费本钱，以消费得率相当高的纸浆，特别是可以利用阔叶木消费出与针叶木化学浆或机械浆性质相近的纸浆。半化学浆和化学机械浆可用来抄造新闻纸、包装纸及各种包装纸板，经过漂白的半化学浆还可抄造书写纸、杂志纸等。1/6/20242350-3.洗涤和挑选

〔1〕纸浆洗涤。在化学法制浆过程中，纤维从植物原料中分别出来，其他一些组分那么溶解于蒸煮液中，成为蒸煮“废液〞。由于制浆方法不同，“废液〞的色泽与性质也各不一样。普通亚硫酸盐蒸煮废液呈红色，称为“红液〞；硫酸盐法蒸煮废液为黑色，俗称“黑液。蒸煮终了时，纸浆与废液是混杂在一同的，为此纸浆需求进展分别与洗涤。1/6/20242450-洗涤的目的一是对蒸煮后纸浆中的废液进展分别，同时又要使纤维细胞壁、细胞腔中的废液残留物分散出来，把纸浆洗干净，为后续工序〔如漂白〕发明有利条件；二是充分提取废液，在洗净纸浆的同时，要最大限制地提取废液并坚持废液的温度，以便从中回收化学药品〔或综合利用〕、节约能源。1/6/20242550-纸浆洗涤方式主要有三种:置换洗涤、稀释脱水洗涤和压榨洗涤。三种洗涤过程都是利用了分散、过滤、挤压等作用，所不同的只是一种洗涤类型往往是以某一作用为主，其他作用为辅。1/6/20242650-1/6/20242750-〔2〕纸浆挑选与净化挑选是利用纤维与杂质之间尺寸大小的不同，用筛板将杂质分别。净化是利用杂质的比重比纤维大，用重力沉降或离心分别的方式将杂质分别，以减少漂白药品的耗费。1/6/20242850-1/6/20242950-浆料由锥体上部的切线方向带压进入锥体并产生高速旋转，这时，离心力将好浆与杂质分开，好浆质量较轻，由中间负压带上行排出，而杂质较重甩至周围，受器壁阻力而减速下滑至排渣口排出。1/6/20243050-4.纸浆的漂白由于木素的存在，纸浆普通呈现一定的颜色，深的呈暗褐色，浅的呈灰白色。包装纸及纸板除少部分外，大多数用本性浆制造，不需漂白。但随着商品经济的开展，人们对产品的包装、印刷、装潢要求越来越高，这也对包装纸及纸板的质量提出了更高的要求，需求更多的漂白包装纸及纸板以顺应市场需求。1/6/20243150-纸浆的颜色主要来源于纸浆中的木素，而纤维素和半纤维素普通不易转变为有色物质。针对纸浆中木素的性质，漂白方法有两大类:氧化性漂白剂和复原性漂白剂。1/6/20243250-氧化性漂白剂以氧化性的漂白剂氧化破坏木素及有色物质的构造，使其溶解，提高纸浆的纯度和白度；其特点是漂白白度高，漂白稳定性好、耐久，这是目前主要的漂白方法。常用的漂白剂有次氯酸盐、氯气、二氧化氯等氧化型漂白剂。1/6/20243350-复原性漂白剂以复原性的漂白剂使发色物质分子上的发色基团变为无色基团，令其脱色。该方法只破坏纸浆中的发色基团，使纸浆变白。漂白剂不起脱木素作用，只能脱色，对纤维组分不呵斥损害。这种漂白方法得率高，但漂白稳定性差，易返黄。它多用于机械木浆、化学机械浆和半化学浆这类含木素量高的纸浆。常用的漂白剂主要是过氧化物漂白剂如：H2O2、Na2O2。1/6/20243450-二、抄纸过程1.纸料的预备打浆、调料1/6/20243550-为什么打浆经过挑选和净化的纸浆，还不宜直接用于造纸，必需经过打浆、调料等预备阶段。由于纸浆中还含有大量未解离的纤维束，抄出的纸张的纤维间也只需很小的结合力，不仅强度低，而且显得疏松多孔，外表粗糙，不能满足要求。打浆就是把纤维束疏解成单根纤维，并把纤维切成适当的长度，沿纤维方向摩擦分裂，两端帚化发毛，从而添加纤维外表的接触面积，提高纤维的交错才干。经过打浆压溃，使纤维内部渗进水而发生膨胀水化，变得柔软可塑，这样的纸浆方可用于抄纸。1/6/20243650-(1)打浆打浆：利用物理方法处置悬浮于水中的纤维，使其符合造纸机的消费要求，并使所消费的纸能到达预期质量的操作过程。打浆的作用：经过机械作用使纤维产生润胀、细纤维化和切断等景象。1/6/20243750-纤维的润胀纤维的润胀就是纤维在水中(水是极性液体)由于纤维构造中羟基的关系，纤维吸水后，添加了比容，构造松弛，内聚力下降，其直径可添加到原来的两倍。作用：提高了纤维的柔软性和可塑性，更进一步地促进了纤维的细纤维化，使纤维的比外表积和游离的羟基数目添加，在抄造纸页时，添加了纤维间的接触面积，提高了纸页的干强度。纤维的润胀程度与纸料的组成有关，普通地说，半纤维素含量高的浆料容易打浆，成纸强度也好，反之那么打浆困难，但也有例外。木素含最高的浆料那么不易润胀。1/6/20243850-细纤维化分为外部细纤维化与内部细纤维化。外部细纤维化是指纤维外表和两端产生分丝、发毛和帚化等景象；内部细纤维化那么是指次生壁中层的细纤维化，它的影响和作用尚需进一步讨论。1/6/20243950-切断纤维的切断情况与打浆压力、打浆设备的构造以及纸浆硬度等要素有关。适当的切短纤维，对纸张匀度有利，但超越一定限制那么影响成纸强度，所以对纸浆的打浆还必需控制纤维的平均长度。1/6/20244050-打浆与纸张性质的关系

打浆添加了纤维的结合力，但也降低了纤维的平均长度，这些变化对纸张的性质都会产生很大的影响。结合力添加会使纸张的抗张强度、耐破度、耐折度、平滑度、挺度和紧度有所添加，但撕裂度和不透明度却相应降低。打浆使纸张的收缩性添加，吸收性却下降。

1/6/20244150-打浆的类型打浆方式大体上分为两种类型，以切断纤维为主的打浆方式，称游离状打浆；以纵向分裂纤维为主的打浆称粘状打浆。1/6/20244250-(2)调料调料：只经过打浆的纸料，对绝大部分纸种来说还不能适宜于直接抄造，尤其是书写、印刷纸类，还必需参与一定量的辅助化工原资料，以改善纸张的浸透性、适印性等性能，才干完全满足纸张运用要求。造纸任务者把这种参与辅料的工艺过程称为纸料的调制。纸料调制包括施胶，加填、染色和添加助剂等几个工艺环节。调料的主要目的是从不同角度改良纸的某些性质，或者提高各种添加剂的利用效率。1/6/20244350-施胶施胶就是在纸内或纸面参与一种抗水性的胶体物质，使纸张在一定程度上不为水或水溶液所浸透。包括抗水〔如包装用纸板〕、抗磨水〔如书写纸〕、抗油〔如食品包装纸〕、抗油墨〔如印刷纸〕等。内施胶：把胶料参与纸料中，再抄呵斥纸张。外表施胶：假设把胶料用涂布或浸渍等方法施于纸张或纸板外表。1/6/20244450-加填加填就是在纸料内加进一些难溶于水的矿物性填料。其目的在于使纸张具有可塑性和柔软性；纸张经压光后能获得较好的平滑外表；提高纸张的不透明度、亮度和适印性改良纸面的平滑度和均匀程度，使印刷时字迹明晰、丰满、不透印；提高纸张白度、强度；降低纤维耗费量，节约本钱。1/6/20244550-染色染色工