造纸制浆知识培训班课件

造纸制浆知识培训班第一章造纸制浆基础与发展历史造纸术的起源与发展1东汉时期公元105年,蔡伦改进造纸术,使用树皮、麻头、破布、渔网等原料,发明了"蔡侯纸",奠定了现代造纸技术的基础。这一创新使纸张成为可广泛使用的书写材料。2唐宋时期竹纸的发明标志着造纸原料的重大突破。唐宋时期造纸技术不断完善,纸张品质显著提升,出现了宣纸等名品,造纸工艺达到新的高峰。3现代发展造纸工业在国民经济中的地位经济贡献造纸行业是国民经济的重要组成部分,产值规模庞大,提供大量就业岗位。中国是世界最大的纸张生产国和消费国,年产量超过1亿吨,占全球产量的四分之一以上。年产值数千亿元直接就业人口数百万带动林业、化工等上下游产业文化与工业载体纸张是文化传播和知识记录的重要媒介,也是包装、建筑、医疗等领域不可或缺的工业材料。从书籍报刊到包装材料,纸张深入社会生活的方方面面。造纸的基本概念与分类理解纸张的基本定义、分类标准和应用领域,是学习造纸技术的第一步。纸与纸板在厚度、定量和用途上存在明显区别。1纸与纸板的区别纸张定量通常小于225g/m²,厚度较薄,主要用于书写、印刷等;纸板定量大于225g/m²,厚度较大,主要用于包装、建筑等领域。2主要纸种分类新闻纸:用于报纸印刷,要求良好的吸墨性文化纸:包括书写纸、印刷纸、复印纸等包装纸:牛皮纸、箱板纸、瓦楞纸等特种纸:卷烟纸、钞票纸、医疗用纸等3纸张的组成与结构古代手工造纸工艺包括斩竹漂塘、煮楻足火、荡料入帘、覆帘压纸、透火焙干等工序,每道工序都凝聚着古人的智慧与经验。第二章造纸原料与制浆工艺主要植物纤维原料介绍针叶材如松木、云杉等,纤维长度长(3-5mm),强度高,适合制造高强度纸张。纤维柔韧性好,是优质造纸原料,但生长周期较长。阔叶材如桉树、杨木等,纤维较短(1-2mm),纸张平滑度好,适合制造印刷纸。生长速度快,是目前主要的造纸木材来源。非木材纤维包括竹子、稻草、麦秸、甘蔗渣等。中国非木材纤维资源丰富,成本低,但纤维质量参差不齐,需要特殊处理工艺。废纸回收原料的贮存与备料工艺原料贮存管理木材原料需要在通风良好的场地贮存,保持适当湿度,防止霉变和虫害。贮存时间不宜过长,以免纤维品质下降。草类原料易腐烂,需加强防潮措施。木材贮存:露天堆放或棚库存放,定期检查草类原料:密封贮存,控制含水率废纸:分类堆放,防火防潮备料加工工艺原料在制浆前需要经过切片、切碎等预处理。木材需剥皮后切成均匀的木片,草类原料需切成一定长度的碎段,以提高蒸煮渗透性和制浆效率。质量控制要点:原料的清洁度、含水率、尺寸均匀性直接影响制浆效果。木片厚度一般控制在3-5mm,草类碎段长度20-50mm为宜。制浆方法分类根据制浆过程中使用的方法和化学品不同,制浆工艺可分为机械制浆、化学制浆和半化学制浆三大类。不同方法各有优缺点,适用于不同的产品需求。机械制浆利用机械力将原料磨解成浆,纤维得率高(>95%),但纤维损伤较大,强度较低。主要用于生产新闻纸等低档纸张。能耗高是其主要缺点。化学制浆用化学药品溶解木素,分离纤维。纤维强度高,纸浆质量好,但得率较低(45-55%)。碱法制浆(硫酸盐法、烧碱法)应用最广,适合生产高档纸张。半化学制浆结合化学和机械方法,先用化学药品软化原料,再机械磨解。得率介于两者之间(60-85%),适合生产瓦楞原纸等包装用纸。废纸制浆通过碎解、除渣、脱墨等工序将废纸重新制成纸浆。是循环经济的重要环节,技术关键在于有效去除油墨和杂质,提高浆料白度。碱法制浆关键技术碱法制浆是化学制浆的主流工艺,通过碱性蒸煮液在高温高压下溶解木素,使纤维分离。硫酸盐法(又称牛皮纸浆法)因其纸浆强度高、适应性强而应用最广。01蒸煮液配制硫酸盐法使用氢氧化钠和硫化钠的混合液。白液中有效碱含量、硫化度等参数需精确控制,直接影响蒸煮效果和纸浆质量。02高温高压蒸煮将木片与蒸煮液装入蒸煮锅,加热至160-180℃,压力0.8-1.2MPa,保温1-3小时。温度、压力、时间的精确控制是工艺关键。03洗涤与筛选蒸煮后的浆料含有溶出的木素和残余药液,需经多级洗涤去除黑液。筛选工序去除未蒸解的节子和杂质,提高浆料纯净度。04漂白处理为提高纸浆白度,需进行多段漂白。现代环保漂白工艺采用ECF(无元素氯)或TCF(全无氯)技术,使用氧气、过氧化氢等漂白剂。纸浆的质量指标与检测主要质量指标纤维长度:影响纸张强度,针叶浆纤维长,阔叶浆纤维短白度:反映纸浆的洁净程度,高档纸要求白度高杂质含量:包括沙粒、树皮等,需严格控制卡伯值:表示残余木素含量,值越低漂白程度越高粘度:反映纤维素聚合度,与纸浆强度相关浓度与稠度控制纸浆浓度是指单位体积浆料中的纤维含量,通常以百分比表示。稠度控制对输送、配料、抄纸都至关重要。高浓浆(10-15%)用于贮存和输送,低浓浆(0.5-1.5%)用于抄纸。检测技术:实验室检测包括纤维分析仪、白度仪、粘度计等。在线检测系统可实时监控浆料质量,及时调整工艺参数,确保产品稳定性。现代制浆车间配备大型连续蒸煮器和高效洗涤设备,实现了制浆过程的自动化和连续化生产,大幅提高了生产效率和产品质量。第三章造纸工艺流程及设备介绍造纸工艺是将纸浆转化为成品纸的完整过程,涉及调浆、抄造、压榨、干燥等多个环节。本章将系统讲解造纸各工序的技术原理,介绍关键设备的结构与功能,以及现代造纸过程的自动化控制技术,帮助学员深入理解从纸浆到成品纸的转化过程。造纸的基本流程概述制浆与调浆纸浆经疏解、打浆处理,并加入填料、施胶剂等化学助剂,调节浓度和pH值,制成符合抄纸要求的浆料。抄造成型稀释的浆料喷洒到造纸网上,在高速运行中脱水成型,形成湿纸页。纤维的均匀分布和水分的快速去除是关键。压榨脱水湿纸页通过压榨辊挤压脱水,进一步提高干度,增加纸页紧度和强度。压榨后干度可达40-50%。干燥定型纸页在多组烘缸上加热干燥,水分蒸发至最终含水率5-8%。干燥过程影响纸张平滑度和尺寸稳定性。卷取成品干燥后的纸张经压光处理提高平滑度,然后卷成大纸卷。后续根据需要分切、裁切成不同规格的成品。整个流程中的每个环节都有其技术难点和控制要点,需要精确的工艺参数控制和设备协同运行。湿部系统与抄纸机原理湿部系统是造纸机的核心部分,负责将纸浆悬浮液转化为成型的湿纸页。这个过程涉及复杂的流体力学和纤维交织机理。浆料调制与配送将浓浆稀释至0.5-1.5%的低浓度,加入助留剂、助滤剂等化学品,经净化除气后送入流浆箱。浆料的均匀性和流动性至关重要。流浆箱与上网流浆箱将浆料均匀喷洒到高速运行的造纸网上。浆速、网速的匹配,以及浆料分布的均匀性,直接影响纸张的横幅定量和纤维取向。脱水成型过程浆料在造纸网上快速脱水,纤维交织成网状结构。脱水通过重力、真空吸水和挤压等方式实现。成型区的脱水速度和均匀性决定纸张质量。重力脱水:初期自然沉降真空脱水:真空箱抽吸水分挤压脱水:压辊挤出水分纸页压榨与干燥技术压榨脱水原理湿纸页夹在毛毯之间,通过一对或多对辊子挤压,将纸页和毛毯中的水分挤出。压榨线压力通常为100-500kN/m,是影响脱水效果的关键参数。压榨设备类型包括普通压榨、沟纹压榨、靴式压榨等。靴式压榨采用长压区技术,脱水效率高,可使纸页出压榨部干度提高至48-52%,显著降低干燥能耗。干燥系统构成主要采用烘缸干燥,纸页紧贴在蒸汽加热的铸铁烘缸表面,通过热传导蒸发水分。现代造纸机有数十个烘缸,分为多组,温度逐渐升高。干燥过程控制干燥速度、蒸汽压力、烘缸表面温度需精确控制。过快干燥会导致纸张收缩起皱,过慢则影响生产效率。纸张含水率控制在5-8%为宜。纸张后加工工艺1压光处理纸张通过压光机的多道辊子挤压,表面平滑度和光泽度得到显著提升。压光可分为机械压光和超级压光,后者用于生产高档印刷纸。2表面施胶在纸张表面涂布施胶剂,提高纸张的表面强度和抗水性能。施胶剂常用变性淀粉、聚乙烯醇等,通过施胶机辊涂或喷涂。3涂布加工在纸张表面涂布颜料和胶粘剂组成的涂料,制成铜版纸等高档印刷纸。涂布量、涂料配方、干燥条件都影响最终质量。4分切与包装大纸卷经复卷机整理后,由分切机切成所需幅宽。平板纸需经裁切机裁成标准尺寸。成品纸经检验合格后包装入库。造纸关键设备介绍现代造纸生产依赖先进的机械设备。了解关键设备的结构原理和功能特点,是掌握造纸技术的重要环节。制浆设备蒸煮锅是化学制浆的核心设备,分为间歇式和连续式。洗涤机用于黑液和浆料分离,筛选设备去除杂质和未解离纤维束。造纸机类型长网造纸机应用最广,包括流浆箱、网部、压榨部、干燥部等。圆网机用于纸板生产,夹网机(双网机)用于高速文化纸生产。辅助设备系统包括制胶系统(配制施胶剂)、白水回收系统(节约水资源)、压光机(提高平滑度)、复卷机和分切机(后加工设备)等。造纸过程自动化与控制技术分布式控制系统(DCS)现代造纸厂采用DCS实现全流程自动控制。从制浆到成纸,所有关键参数如温度、压力、浓度、车速等都通过传感器实时采集,由中央控制室统一监控和调节。质量在线检测(QCS)质量控制系统在线检测纸张的定量、水分、厚度、白度等指标,并将数据反馈给DCS系统,自动调整工艺参数,确保产品质量稳定。实时数据采集与监控自动反馈调节控制故障预警与诊断生产数据管理与分析节能减排技术:热能回收系统、白水闭路循环、变频调速技术等的应用,使现代造纸厂的能耗和水耗大幅降低,环保性能显著提升。现代高速造纸机运行速度可达1500米/分钟以上,幅宽超过10米,日产量数百吨。自动化控制系统确保了生产的高效率和产品质量的稳定性。第四章纸张性能与质量控制纸张质量是造纸生产的最终目标。本章将详细介绍纸张的物理性能指标、化学性能要求,讲解质量检测方法和标准,探讨造纸化学品的应用,以及造纸行业的环保与可持续发展趋势。全面的质量控制体系是生产优质纸张的保障。纸张的物理性能指标纸张的物理性能决定了其使用特性和应用领域。主要指标包括强度性能、厚度密度和光学性能等。强度指标抗张强度:纸张抵抗拉伸破坏的能力,单位kN/m耐折度:反映纸张的韧性,以往复折叠次数表示撕裂强度:撕裂纸张所需的力,与纤维长度相关耐破度:纸张抵抗垂直压力的能力物理结构定量:单位面积纸张的质量,g/m²厚度:纸张的厚度,单位mm或μm紧度:定量与厚度的比值,反映纸张松紧度体积:紧度的倒数,表示纸张的蓬松程度光学性能白度:纸张的洁白程度,ISO白度常用不透明度:纸张遮盖下层的能力光泽度:纸面反射光线的能力平滑度:纸面的平整程度,影响印刷质量纸张的化学性能与施胶技术施胶原理与作用施胶是在纸张中加入施胶剂,使纸张具有抗水性能。未施胶的纸张吸水快,墨水会洇散,不适合书写和印刷。施胶分为内部施胶(在浆料中添加)和表面施胶(在纸面涂布)。施胶剂类型松香施胶:传统施胶剂,需在酸性条件下使用AKD/ASA:中性施胶剂,适应现代中性造纸表面施胶剂:变性淀粉、聚乙烯醇等印刷适性控制纸张的吸水性、表面强度、平滑度等影响印刷质量。通过调整施胶度、压光度可以优化印刷适性。高档印刷纸要求表面强度高、不掉毛不掉粉。纸张的耐久性和保存性能与纸张的pH值、残留化学品密切相关。档案用纸要求中性或微碱性,以保证长期保存不变质。纸张质量检测方法01取样与样品准备按照标准从纸卷或纸张不同位置取样,样品需在恒温恒湿条件下(23℃,50%RH)平衡24小时后进行测试,以确保结果准确。02物理性能测试使用拉力试验机测定抗张强度和伸长率,耐折度仪测定耐折次数,撕裂度仪和耐破度仪分别测定相应指标。每项测试需多次重复取平均值。03化学性能分析测定纸张的pH值、灰分含量、施胶度等化学指标。特殊用途纸张还需测定重金属含量、荧光增白剂等有害物质。04在线质量监控生产过程中使用QCS系统连续监测纸张定量、水分、厚度等关键指标,自动记录数据并生成质量报告,实现全过程质量追溯。造纸化学品的应用造纸化学品在提高纸张质量、改善生产过程中发挥着重要作用。合理使用化学助剂可以显著提升生产效率和产品性能。填料如碳酸钙、高岭土等无机颜料,填充纸张孔隙,提高纸张不透明度和白度,降低生产成本。填料用量一般为纸张重量的10-30%。助留助滤剂帮助细小纤维和填料留着在纸页上,减少流失,同时加快脱水速度。常用阳离子聚丙烯酰胺等高分子化合物。增强剂如阳离子淀粉、聚酰胺树脂等,增加纤维间结合力,提高纸张干强度和湿强度。特别用于包装纸和擦拭纸生产。表面施胶剂变性淀粉、聚乙烯醇在纸张表面形成保护膜,提高表面强度和抗水性。施胶量根据纸种要求控制在0.5-3g/m²。化学品的精确控制:化学助剂的添加量、添加点和作用条件需要精确控制。过量使用不仅造成浪费,还可能产生负面效果,如纸张发脆、白水污染等。纸张环保与可持续发展趋势造纸行业正在向绿色制造和循环经济转型。环境保护和可持续发展已成为行业发展的重要方向。绿色制浆技术采用低污染制浆工艺,如氧脱木素技术减少漂白化学品用量;黑液提取和燃烧实现能源回收;开发生物制浆等清洁生产技术。废水处理建设完善的废水处理系统,采用生化处理、膜分离等技术,实现废水达标排放。推进白水闭路循环,减少新鲜水消耗。纸张回收利用提高废纸回收率和利用率,发展高效脱墨技术。中国废纸回收率已达50%以上,废纸浆占纸浆总量的60%以上。新材料研发开发环保型纸张材料,如可降解包装纸、食品级安全用纸、功能性特种纸等。探索非木纤维和农业废弃物的高值化利用。造纸行业安全与环保规范生产安全管理造纸生产涉及高温、高压、强腐蚀性化学品和高速运转设备,安