制浆造纸概论1

1、1,绪 论,制浆造纸概论,2,一、纸的发明和造纸工业的发展,(一）纸的发明 纸是我国古代四大发明之一，它对人类的文明和文化的进步是一项巨大的贡献，它充分体现了我国劳动人民的聪明才智，也说明了劳动创造世界这一真理。,古代的记事材料使用最广的是简牍和缣帛 把字写在狭窄的竹片或木条上的叫做竹简或木简；写在较宽的竹茎或木板（块）上的叫做竹牍或木牍。 一篇文章或一部书要用许多竹简按顺序编号排齐，最后用牛皮条或绳子一片片地编串起来叫做策或册 缣帛实际上是一种丝织品，可以剪裁缝制衣服，也能写字绘画，与简牍相比，它柔软平滑，易于运笔和舒巻，又没有散乱后需要清理的麻烦，但是缣帛价格昂贵，不利于普及推广。,3,(

2、二）造纸工业在国民经济中的地位 造纸工业是一种加工工业，但是不能把造纸工业简单化地理解为只是为人民文化和日常生活服务的一种加工工业。 它是一种生产消费资料的工业，也是生产生产资料的工业。 造纸工业生产的产品与国民经济中的各个部分（如机械工业、化学工业、建材工业、纺织工业、印刷工业、电力、电话、医药卫生、农林牧副以及军工、航天等事业）都有着千丝万缕的联系。 纸和纸板的产量、年人均消耗量和国民平均收入有密切的关系。 如：欧洲共同体的各个国家中，60年代到70年代中期的10年中，纸和纸板的年人均消耗量增长为4.0%，而国民生产总值增长率为3.75%，两者基本持平。 造纸工艺水平既是精神文明建设的基础

3、，又是物质文明建设的重要工业。一个国家的造纸工业发达与否，可以反映出人民文化生活和国家经济建设的水平，所以在国外，它有“软钢板”的美称。,4,(三）、国内外造纸工业的现状与发展 1987年，全世界纸和纸板的产量为20313.2万吨 我国同年纸和纸板的产量为1141.1万吨，居世界第四位，仅次于美国、日本和加拿大。 我国造纸工业的纸和纸板的产量虽然已经是全世界的第四造纸大国，但由于我国人口众多，因此按年人均消耗量计算，只有10.1kg/(人.年)，只是世界平均人均消耗量的1/4。 从纸和纸板的品种来看，世界上5000多种 1985年我国能生产纸和纸板的品种只有500种 我国造纸工业的水平，不仅表

4、现在年人均消耗量低、产品种类少，同时生产设备陈旧、劳动生产率低、动力消耗大和污染环境等方面。,5,发展趋势： 世界上造纸工业发达国家的造纸机是往大型化、高速化方向发展； 国外造纸工业生产的纸多向薄型化、轻量化方面发展（为了充分利用和节约纤维原料），如：生产52g/m2新闻纸，改为49g/m2、45g/m2 甚至生产航空版电讯报28g/m2 造纸工业是用水大户，国内一般浆纸联合的造纸厂用水量还很大 200-300m3/t 少的也是在100-150m3/t还大有潜力可挖 造纸工业废水是全国工业最大的污染之一。每年造纸废水排放量30多亿m3，几乎相当于全国工业废水排放量的1/6。废水的厂外处理采用生

5、化处理和絮凝沉淀处理大有发展趋势。,6,二、造纸过程概述 纸张和纸板的生产主要是靠造纸机器生产出来的，从处理植物原料一直到抄成产品等一系列的流水作业，主要是由机械化方式完成的。 一般流程是：原料备料蒸煮（或磨浆）洗选 漂白打浆调料抄纸整理产品,7,或过程如下： 磨浆 原料采贮 备料 蒸煮 洗涤 筛选 漂白 送造纸车间 （抄纸或浆板） 浸渍 磨浆 ( 废纸制浆),8,备料：用来造纸的原料五花八门，要将不同性质的原料变成纸浆，必须对原料进行初步加工，都能满足下一个工序蒸煮的使用要求，这种对原料的初步加工叫做备料。 制浆：在造纸工业中，把从植物原料中分离出纤维的生产过程叫做制浆。制浆的方法有好多种，

6、目前常用的主要有机械法和化学法。,9,机械法制浆：就是利用机械力量把木片等送入急速旋转的磨盘里，使纤维离解出来，即得到机械浆（简称MP）。如果把原木去皮、去节、锯成一定长度的木段，再放入磨木机内，通过刻有纹道的磨石表面，使木段与转动的磨石磨擦生热，把纤维剥离下来，则获得的浆称为磨石磨木浆（SGP）。 化学法制浆：就是利用化学药剂把植物原料中的木素脱去，保留下纤维素纤维，即是纸浆。根据所使用的化学药剂的不同种类，以把它们分成各种制浆法，如石灰法、烧碱法、硫酸盐法和亚硫酸盐法等,10,注意： 化学制浆过程中，最重要的工序是蒸煮。蒸煮作用依不同的化学药剂而异。石灰法的蒸煮剂是石灰乳，对原料中的木素等

7、化学成分的攻击力较小；而亚硫酸盐法蒸煮液因其酸度高，攻击力猛烈；硫酸盐法蒸煮剂是由氢氧化钠和硫化钠两种药品组成的，也有很强的脱木素能力。 蒸煮后的纸浆，其中粘附着蒸煮药液和夹杂着非纤维性杂质，以及纤维性杂质，因此称粗浆。 粗浆不能直接用来造纸，必须经过洗涤、筛选后，除掉上述残留的药液和杂质，获得合格的良浆，都能使生产顺利进行。,11,洗选工段： 至于非纤维性杂质（主要是指砂子、铁屑、煤粒、树脂等），纤维性杂质（主要是指节子、生片、纤维束、杂细胞等）。它们具有不同的几何尺寸和重量，通过不同形式和选别，把杂质与良浆分开，这个过程称为筛选，单纯依靠筛选还不能把所有的杂质完全除掉。对于密度较大的杂质（

8、如砂子、节子）还需采用重力沉降或离心的方法进一步处理，以提高良浆的质量，上述工序，一般简称为洗选工段。,12,漂白： 纸浆的主要组成是纤维素，纯纤维素是白色的（如脱脂棉花），可是经过蒸煮洗选后的纸浆通过仍含有一些残留木素和有色物质，因此使纸浆呈现深褐色，不同制浆方法所得到的纸浆颜色深浅不一。 漂白的方法一般采用的是化学法，它包括有各种漂白剂，如次氯酸盐、二氧化氯、过氧化物等。 分为单段漂白、多段漂白 打浆： 经过漂白后的浆料，色泽变白了，但是不能直接送往造纸机，还需进行打浆。 所谓打浆，就是对纸浆做进一步的加工。 打浆的目的就是改善纤维的亲水性、可塑性，提高其交织力。,13,打浆方法： 游离打

9、浆和粘状打浆 调料： 就是向浆料中加入一定数量的松香胶料和硫酸铝，投入一些滑石粉或碳酸钙，或者放入少许的染料，或荧光增白剂，以及各种化学助剂，如果是生产有色的纸张，还要进行调色等，以确保成纸的实用性能。 调成的浆料还要加以搅拌、稀释、除砂、筛选等准备工序，然后才送往流浆箱，迳直流向造纸机抄纸。 搅拌的目的是使浆料均匀，不至于使所加入的胶料沉淀下去。,14,注意： 打浆时的浆料浓度约为3-5%，但是抄纸是时的浆料浓度为0.3-1.2%，必须加水冲稀，打浆后的浆料中又有一些砂粒、铁屑、纤维束等杂质，可能通过锥形除砂器除去，再经圆筛筛去纤维束等，经过精选、打浆、调成、再精选后的浆料被称为纸料，就可以

10、流送到造纸机上抄纸了。 抄纸： 是采用抄纸机来完成的。造纸机主要有三大类型： 长网造纸机 圆网造纸机 夹网造纸机,15,整理： 抄纸完毕，卷纸机上的纸卷还需要送到整理工段。 整理工段包括：超级压光、复卷、切纸、打包等。 纸张压光的目的是为了提高其平滑度，使纸页厚薄均匀。分二种：一是普通压光，即纸机压光，在造纸机上的压光机上完成；另一是超级压光，又叫整饰，它是对于光泽度要求特别高的纸，采取超级压光机加工完成的。 复卷的目的是使纸卷两端整齐，宽度符合作用，把不合格的纸撕去，将断纸的部位粘接起来，让纸卷的松紧一致等。 切纸就是按规定尺寸把纸由卷筒形变成单张形，切成一定的长度和宽度，常称为平板纸。,1

11、6,三、植物纤维的主要化学成分,植物纤维 (以木材为主),炭水化合物,萜烯 树脂酸 脂肪酸 非皂化物,葡萄糖,苯丙烷 C6-C3,葡萄糖 甘露糖 半乳糖 木糖 阿拉伯糖,木素,纤维素,半纤维素,抽提物,17,18,几种纤维素的概念,综纤维素： 植物纤维被脱除木素后纤维素和半纤维素的总称。 纤维素: 长链的，由单一的葡萄糖构成的高分子聚合物。 半纤维素： 由5种不同的糖类构成的短链聚合，比纤维素易降解物。 半纤维素= 纤维素+纤维素 纤维素：聚合度为 1590 纤维素：聚合度低于15,19,抽提物,特性： 植物中除综纤维素和木素外的物质，大多数溶于水和有机溶剂中 构成: 无机盐，糖类，植物碱，单

12、宁，色素，淀粉，萜烯，树脂酸，脂肪酸，非皂化物等。 含量： 通常树木中的含量较低。个别植物中含量较高。 水抽提物： 有机溶剂抽提物：,20,木材组分化学分析,21,木材成分分析示意图,22,植物纤维中的各种组分（纤维素，半纤维素，木素，灰分）的不同，会影响造纸价值，工艺，综合利用。 纤维素： 木素： 含量；针叶树阔叶树禾本植物 半纤维素： 抽提物： 灰分：,四、常用造纸植物纤维原料的比较,23,五、植物的宏观构造,树木的分类： 属于种子植物；裸子植物（针叶树），被子植物（阔叶树） 组成： 由伸长的细胞构成。 沿树干纵向排列。 细胞间通过纹孔的通道连接。 细胞的功能： 保证植物必要的机械强度，液

13、体传输，养料储存。,24,25,26,27,28,针叶材和阔叶材横切面的显微镜图,Softwood (20X) cross section,Hardwood (20X) cross section,29,细胞的类型,按形状可分为； 锐端细胞：细长，两端较狭的细胞。 薄壁细胞：长方形或圆形的短细胞。 按功能可分为；输导细胞，支持细胞和储藏细胞三类。 输导细胞和支持细胞是空腔中充满水和空气的死细胞。 针叶材中；管胞起着支持和输导的作用。 阔叶材中；输导细胞是导管分子，支持细胞由纤维组成。,30,针叶树的生物结构，细胞类型，含量及形态,针叶材的细胞；管胞（绝大多数），少数的细胞组成。 管胞： 木薄壁

14、组织（木射线）： 树脂道：,31,树脂道,32,针叶材于阔叶材组织结构比较,33,植物细胞特征:具有细胞壁. 细胞壁:在细胞的最外层,使之具有一定的形状。 组成：胞间层+初生壁+次生壁 细胞壁上还有纹孔，胞间联丝等：细胞间水分及物质的输导联通。,植物细胞的结构,34,胞间层,中间层（ML）: 初生壁（P）： 次生壁（S）： S1 S2 S3 瘤层（W）,35,36,37,38,39,40,水在树木中的输导是靠相邻细胞此生壁上凹入的纹孔进行。 相邻细胞腔间水的传输；通过初生壁和细胞间层的纹孔膜进行。 具缘纹孔对： 半具缘纹孔对： 单纹孔对：,缘,纹孔塞,纹孔膜,纹孔室,纹孔,42,Here ar

15、e two bordered pits which were observed with a scanning electron microscope. More detail of the structure can by seen in this picture. The two pits form a pit pair which is cut open so that we can see the inside or pit chamber. Portions of three longitudinal tracheid lumens (dark areas) can be seen here.,Here is another structural view of a softwood bordered pit pair. Two tracheids are connected by the pit pair. The over-arching pit borders are separated by a central pit mem-brane which bisects the pit chamber