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造纸(纸浆)的生产工艺及流程  

2015-02-06 22:37:07|  分类: 默认分类 |  标签: |举报 |字号 订阅

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纸浆是以某些植物为原料加工而成的,它是造纸的基本原料。通常用以制浆原料的植物可分为4大类:茎干纤维类、韧皮纤维类、种毛纤维类和木材纤维类。其中尤以木材纤维类为最重要。目前我国木材资源远不能满足日益发展的制浆造纸工业的需要。为了弥补原料的不足,每年要从国外进口相当数量的纸浆。

  制浆是指利用化学方法、机械方法或两者结合的方法,使植物纤维原料离解变成本色或漂白纸浆的生产过程。

  1.机械木浆(MECHANICALWOOD-PULP)

  机械木浆亦称磨木浆,是利用机械方法磨解纤维原料制成的纸浆。它在造纸工业中占有重要的地位。它的生产成本低,生产过程简单,成纸的吸墨性强,不透明度高,纸张软而平滑。适宜印刷上的要求。但由于纤维短,非纤维素组份含量高,所以成纸强度低。另外由于木材中的木素和其他非纤维素绝大部分未被除去,用其生产的纸张易变黄发脆,不能长期保存。机械木浆通常指白色机械木浆和褐色机械木浆两种。白色机械木浆主要用于生产新闻纸,也可配入其他纸浆中抄制书写纸和印刷纸;褐色机械木浆多用于生产包装纸和纸板,特别是工业用纸板。

  2.硫酸盐木浆(SULPHATEWOODPULP)

  硫酸盐木浆是采用氢氧化钠和硫化钠混合液为蒸煮剂。在蒸煮过程中,因为药液作用比较和缓,纤维未受强烈侵蚀,故强韧有力,所制成的纸,其耐折、耐破和撕裂强度极好。它一般可分为漂白和未漂两种。未漂硫酸盐木浆可供制造牛皮纸、纸袋纸、牛皮箱板纸及一般的包装纸和纸板等。漂白硫酸盐木浆可供制造高级印刷纸、画报纸、胶版纸和书写纸等。

  3.亚硫酸盐木浆(SULPHITEWOODPULP)

  亚硫酸盐木浆是以亚硫酸和酸性亚硫酸盐的混合液为蒸煮剂。该浆的纤维较长,性质柔软,韧性好,强度大,容易漂白,并有极好的交织能力。依其精制程度可分为未漂、半漂和漂白三种。未漂浆因含少量木素和有色杂质,所以呈黄色,纤维也较硬,多用于抄造中等印刷纸、薄包装纸以及半透明纸和防油纸。半漂浆中含有大量的多缩戊糖,因此抄造透明的描图纸和仿羊皮纸等。漂白浆的纤维洁白,质地纯洁而柔软,但由于经过漂白处理,纤维强度低于未漂浆。此种浆多用以抄造各种高级纸。

  4.废纸纸浆(WASTEPAPERPULP)

  废纸纸浆系利用使用过的废纸或印刷厂裁切下的纸边为原料,经过机械力量搅拌并经漂白或脱墨处理而制成的。废纸纸浆的纤维强度和性能,是废纸所用的纸浆种类决定的。但是由于纤维再次遭受药液侵蚀,或受机械力的损伤,所以较原来纤维性质为差。根据废纸纸浆原废纸的质量高低,分别用于抄造印刷纸、书写纸、纸板及较低档的纸张。

  除上述介绍的几种纸浆外,还有稻草浆、苇浆、蔗渣浆、竹浆、棉浆、麻浆及合成纸浆等。

  纸浆成分:纸浆中构成纤维的主要成分为纤维素,另外还有不同程度的半纤维素、木素、树脂、色素、果胶和灰分等物质。其中纤维素和半纤维素是纸浆需要的基本成分,而其它成分均属除掉之列。

  纸浆主要性能指标:纸浆的性能指标甚多,概括起来可分为物理和化学性能两大类。而物理性能是判断纸浆价值的重要指标,其中抗张强度、耐破强度和撕裂强度是进口纸浆的主要考核指标。目前进口量较大的是漂白硫酸盐木浆、未漂硫酸盐木浆、漂白亚硫酸盐木浆和机械木浆。

  检验标准:进口纸浆检验主要包括销售重量检验和物理性能检验,所涉及的检验标准有美国标准(TAPPI)、国际标准(ISO)、北欧标准(SCAN)、澳大利亚标准(APPITA)、加拿大标准(CPPA)等。

  纤维性原料经化学或机械方法处理而制得的纤维状物质,具有相互交织结合或粘结成纸页的特性。常用的纸浆几乎都是用植物原料制造。目前世界纸浆总产量的90%以上是由木材制造的,其余部分主要以各类禾本科植物的基杆如稻草、麦草、竹、芦苇、甘蔗渣以及棉、麻等纤维性原料经化学或机械方法处理而制得的纤维状物质,具有相互交织结合或粘结成纸页的特性。常用的纸浆几乎都是用植物原料制造。目前世界纸浆总产量的90%以上是由木材制造的,其余部分主要以各类禾本科植物的基杆如稻草、麦草、竹、芦苇、甘蔗渣以及棉、麻等为制浆原料,它们的主要成分是纤维素。动物性纤维如羊毛、矿物性纤维如石棉、人造纤维如涤纶经制备成为可用的造纸原料时,也可称为纸浆。纸浆常含有一定水分,通常对水分含量低于20%的称为干浆,水分含量50%左右的称为湿浆,水分含量在90%以上的称为液体浆。

  制浆方法:利用机械磨解、化学处理或化学处理与机械磨解相结合的方法,将植物原料分离为单根纤维形态,并使之达到符合使用要求的洁净程度。

  制浆方法基本上分为三大类:①机械法制浆:以机械磨解(机械离解)为主的分离纤维的方法。制浆得率(即一定原料所制出纸浆的重量百分率)最高,木材原料得率可达95%左右。②化学法制浆:以化学药剂蒸煮植物原料成浆的方法。制浆得率约为40~50%(高得率化学浆也可达65%)。③化学机械法制浆:以化学药剂对制浆原料进行一定程度的化学预处理,再以机械磨解分离成浆的方法。根据化学预处理的程度,纸浆的得率在65~94%之间。习惯上也有将得率为65~84%的制浆方法称为半化学法制浆,而将得率为85~94%的方法称为化学机械法制浆。但两者本质上都是用化学机械法制造的。

  各种制浆方法所制得的纸浆都需经过适当的洗涤、筛选、除杂或进一步漂白与精制以提高质量,满足生产不同品种纸张的质量要求。

  废纸中的纤维也可以经过适当处理,重新制成纸浆再用于造纸,但其工艺原理和流程与上述制浆方法不同(见废纸纤维回用)。

  分类  ①按制造方法分为化学浆(包括烧碱法纸浆、硫酸盐法纸浆、亚硫酸盐法纸浆等)、机械浆(包括磨石磨木浆、盘磨机械浆、热磨机械浆等)和化学机械浆3大类;②按原料品种分为木浆、草浆、竹浆、棉浆、废纸浆等;③按加工深度分为本色浆、半漂浆、漂白浆、精制浆等;④按木浆对木材的得率分为化学浆(得率为40~50%)、高得率化学浆(得率为50~65%)、半化学浆(得率为65~84%)、化学机械浆(得率为85~94%)、机械浆(得率为94~98%);⑤按用途将企业自用的纸浆称为自用浆,作为商品出售的称为商品浆。对于某一种具体品种,则常以几种不同分类方法综合命名,例如漂白硫酸盐针叶木浆、本色亚硫酸盐苇浆、杨木磨木浆等,以便于使用者根据其名称而能大体了解纸浆的性能与用途。

  在各类纸浆中,化学浆仍占有最大比重。1987年世界化学浆总产量达11135万吨,占总浆产量(15586万吨)的71%,机械浆占21%,化学机械浆因发展较晚,相对产量较少,但近年增长速度较快。由于废纸回收利用率不断提高及纸张所用填料和涂料的量相对增加,纸浆用量相对减少,因而纸浆的增长速度一般低于纸及纸板的增长速度。

  质量评价和选择:纸浆的品质主要决定于其纤维形态和纤维的纯净程度。这两方面的性质又主要决定于所使用的原料品种以及制造方法和加工深度。

  在纤维形态方面,主要为纤维的平均长度,纤维胞壁厚度对胞腔直径的比值以及纸浆中非纤维状杂细胞和纤维束的含有量。一般纤维平均长度大,胞壁厚度对胞腔直径比值小,没有或很少非纤维状杂细胞及纤维束的纸浆具有良好的结合强度、脱水与抄造性能,能生产较强韧的纸张,属于较高级的纸浆,如云杉类针叶木浆、棉麻浆等。

  在纤维的纯净程度方面,一般以纤维素含量高而其他组分含量低的纸浆品质为好。这类纸浆具有较高的耐久性,较强的结合力,较高的白度和较好的电气绝缘等优良性能。

  不同用途和不同档次的纸张,对纸浆品质的要求各有侧重,并非都要选择纤维形态最好、纤维纯度最高的纸浆,总的原则是选择既能满足某种纸张的生产和使用质量要求,而价格又最低廉的品种。商业上及生产上常根据不同的使用要求制定各种纸浆的质量检验指标,如纸浆的白度、滤水度、筛分组分、树脂及灰分含量、纤维素含量、硬度(代表木素含量)、浆张的物理强度等影响制成品各项性能的指标。这些指标实际上均系纸浆的纤维形态及其纯净度的具体反映。生产纸张既可选择某一种适宜的纸浆,也可选择两种或两种以上不同品质的纸浆按适当比例配合。

  造纸的工艺流程由如下几个主要环节组成:

  1、制浆段:原料选择→蒸煮分离纤维→洗涤→漂白→洗涤筛选→浓缩或抄成浆片→储存备用。

  2、抄纸段:散浆→除杂质→精浆→打浆→配制各种添加剂→纸料的混合→纸料的流送→头箱→网部→压榨部→干燥部→表面施胶→干燥→压光→卷取成纸。

  3、涂布段:涂布原纸→涂布机涂布→干燥→卷取→再卷→超级压光。

  4、加工段:复卷→裁切平板(或卷筒)→分选包装→入库结束。

  纸浆的制造工艺流程如图所示:
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