打浆工艺概述:影响打浆的因素

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1、打浆的影响因素很多,例如打浆比压、打浆时间、纸料浓度、纸料性质、刀间距离、刀的特 性、打浆温度、纸料PH值以及打浆时添加物料等都足以影响打浆。为了正确考虑打浆的内 在联系,合理地制订打浆工艺规程,打出合乎纸张质量要求的纸料,因此有必要对上述因素 加以讨论。(一)打浆比压单位打浆面积上所受的力称为打浆比压。打浆比压是决定打浆方式的首要因素。也就是 说,打浆究竟是属于游离状打浆或粘状打浆的范畴,先决条件在于打浆比压。正确地决定比 压,也是能否缩短打浆时间,提高纸料质量和节约电耗的关键。在纤维润胀以前迅速落下刀辊,亦即采用较高的打浆比压和较小的刀距,在较低浓度下 将纤维切短,这就是游离的浆;反之,粘

2、状打浆是在较高浓度、较低打浆比压的情况下进行 的。在粘状打浆过程中,纤维获得较充分的润胀,具有一定弹性,因此大部分纤维只受到揉 搓和压挤,仅有小部分被切断。在一般情况,减小打浆比压可以避免过多切断纤维,但是降低比压的结果,又会延长打 浆时间,所以一般打浆都是在尽可能不影响纸料性质的条件下,适当增加比压,因此提高打 浆效率和节省动力消耗。打浆所用的比压大小,决定于纸浆种类和纤维性质。以不同纤维原 料种类生产不同纸张时,所要求的打浆比压范围大体概括如表2-1-5所示。表 2-1-5打浆比压与纸张种类的关系纤维原料种类 类纸张种打浆比压(公斤/厘米2)未漂亚硫酸盐木浆2号及3号书写印刷纸35中等紧度

3、的薄型文化用纸1380100克/米2的打孔卡片纸、书皮纸57漂白亚硫酸盐木浆复写纸类薄纸0.51.01号及2号书写纸、印刷24绘图纸、地图纸、图画纸、吸水516未漂硫酸盐木浆纸电气绝缘48牛皮纸、纸袋1012破布浆 纸吸水38漂白亚硫酸盐苇浆 纸印刷27漂白碱法草浆 纸有光纸、印刷25除了比压大小之外,达到指定打浆比压的时间快慢也很重要。一般说来,如果采用的是 逐步增加打浆比压的办法,其结果是纤维吸水润胀程度大,切断作用小。这种打浆方法适用 于要求强度较高,而伸缩性不占重要地位的纸类。如果延长打浆时间,这种打浆办法适于生 产薄页纸。相反,如果采用迅速增加打浆比压的办法,结果是纤维润胀分裂作用小

4、,切断作 用大,这种办法适用于一般书写纸和印刷纸的打浆。如果打浆一开始,就急速增加比压,打 浆作用以切断纤维占绝对优势,这种打浆办法只能应用在滤纸、吸墨纸等一类要求吸收性能 较好的纸类。一般来说,飞刀与底刀之间比离较大,刀片之间的纤维层较厚,每根纤维所受作用力较 小,即打浆比压较小。所以粘状打浆时,刀间距离不能小于0.08毫米,否则刀片会受到过 多的磨损。(二)打浆浓度纸料的浓度对打浆的质量有很大的影响。根据近年来打浆工艺的发展,打浆浓度可分为 低浓、中浓、高浓三种,有人认为10%以下的浓度称为低浓打浆,1020%的浓度称为中浓 打浆,而高浓打浆的浓度在2030%甚至更高。在低浓打浆的范畴内,

5、打浆浓度较高,则进入飞刀与底刀之间的浆层较厚,纤维数量增 多,有利于促进纤维间的挤压和揉搓作用,有助于纤维分散、润胀和细纤维化。同时,单根 纤维所分担承受的压力也相应减小,从而减少了纤维的切断作用。由此可见,打浆浓度较高, 适合于粘状打浆的要求。例如,某厂生产水泥袋纸在用锥形精浆机进行打浆,将打浆浓度由 原来的34%提高到56%,在同样成浆打浆度情况下,纸的耐破度和撕裂度均有显著提高。 游离状打浆则要求切断纤维,而不希望纤维过多吸水润胀,打浆浓度可控制低一些。总之,在低浓打浆的范畴内,纸料浓度的大小,应根据打浆方式、纸料性质和打浆设备 构造等而决定。对于打浆机来说,在打粘状浆或一般纸料时,浓度

6、也应大一些,但也要考虑 到设备结构的限制,例如旧式打浆机纸料的浓度可达56%,新型打浆机的浓度还可高一些。 而一般连续打浆设备,则多受浆泵和进料操作的限制,不易提高打浆浓度。不应该指出,提 高打浆浓度,既可以提高单位时间的产浆量,降低单位产量的电耗,从而降低生产的成本, 在经济上的合理性是不应忽视的。为此,不论是间歇或连续打浆,在设备条件允许下,根据 生产纸种的质量要求,应尽量保持最大可能的打浆浓度。中浓打浆(浓度1020%)虽能有助于提高纸张强度,但效果既不甚显著,且动力消耗 又高,因此未能在工业生产中获得应用。早在二十多年前,在实验室进行的高浓打浆(2030%)的研究,就已指出,高浓打浆

7、能腻予纸张以较高的撕裂度、伸长率和耐破度等。到了六十年代,随着连续打浆设备结构的 不断发展,高浓打浆设备也渐趋成熟,促进了高浓打浆在工业生产中的实现。高浓打浆目前是采用附有强制喂料装置的盘式磨浆机,以解决浆料浓度大,流动性差等 问题。一般可采用螺旋推进器作为喂料装置,将纸料推进高浓盘磨机中进行打浆。如前述在打浆过程中,纤维受到刀片的冲击、压溃和纤维彼此之间的摩擦作用,其初生 壁和次生壁外层得到破坏,从而促进纤维的吸水润胀和细纤维化。在低浓打浆时,由于大量 的水在纤维间起着润滑作用,因此纤维间的摩擦力很小,对纤维的结构形态不易产生影响。 低浓打浆主要靠底盘刀片的作用,因此要求磨盘刀片之间的缝隙必

8、需保持在单根纤维厚度左 右,务使纤维受到剧烈的摩擦作用。但是由于打浆设备在使用过程中会发生不均匀磨损,致 使整个磨盘刀片间隙不可能完全一致。间隙太小处,纤维受到过度的压溃和切断;间隙过大 处,纤维又得不到必要处理。因此,低浓打浆不易取得均匀的打浆效果。高浓打浆的情况则 与此迥然不同。高浓打浆主要依靠磨盘间纸料的相互摩擦,而不是靠磨盘本身的作用,因此 磨盘间的间隙可以加大,从而避免了纤维的过度压溃和切断。从纤维筛分组成和纤维形态的 观察,可以明显地看出经过高浓打浆和低浓打浆的纸料存在着显著的差别。测定结果表明, 高浓打浆时纤维长度变化不大,而低浓打浆时,长纤维比例大大降低,短纤维和细小纤维比 例

9、显著增加,因而打浆度上升较快,其滤水性能也较差。在纤维形态方面,经过高浓打浆的 纤维细纤维化程度要比低浓打浆的大得多。另外,经过高浓打浓的纤维多呈扭曲状,而低浓 打浆的纤维则呈宽带状。由于高浓打浆能够更多地保持纤维的长度和强度,因此纸浆的撕裂度要比低浓打浆的高 得多。同时,由于经高浓打浆后纤维多呈扭曲状,纤维具有很高的收缩能力,因此纸张的收 缩率得到大大改善,这种情况对水泥袋纸、高速轮转印刷纸等纸种具有重要的意义。基于上 述原因,在造纸机上对纸袋进行干燥时,纸张的收缩率有较大幅度的增加,其结果是纸张韧 性和耐破度得到一定程度的提高,而抗张强度则可能有降低,如表2-1-6所示。综上所述, 由于抗

10、张强度变化不大,而伸长率有着较大幅度的增加,最终表现在纸韧性上在为提高,这 点对纸袋的使用性能是极为重要的。表2-1-6高低浓度不同打浆方式的比较纸张浆性质高浓+低浓打浆低浓打浆高浓打横张)向撕裂150度250(克200/横(%)向6.1伸8.6长率9.5横米)向抗张288力(288克/270厘横向韧性(公斤.米/米2)12.718.720.9耐 破 度 ( 公 斤 / 厘 米2)12.813.213.5对长纤维浆来说单纯采取高浓打浆的处理方式,纤维没有能够得到足够的适当切断作用,不 易保证成纸的匀度,因此,可以考虑采用两段打浆的方法,即在高浓打浆之后,再经过低浓 打浆处理。两段打浆既能体现高

11、浓打浆的优点,又能达到低浓均整和节约用电的目的。只要 高浓和低浓两个阶段取得良好的配合而使纤维受到最小损伤,纸张的强度和质量都会比单独 用高浓打浆或低浓打浆要高得多,此点可由表2-1-6看出。目前用于高浓打浆的几种型式的盘磨机,均要求较高的制造精密度,并且磨盘材料必须 选用优质的,这类盘磨机生产能力较大,电耗也高。总的来看,高浓打浆是个技术方向,特别适用于处理厚壁纤维的马尾松和落叶松等浆料, 而对阔叶木浆和草类纸浆等短纤维,更能发挥其效果,为利用短纤维浆生产高强度纸张开辟 了新途径。但高浓打浆也存有一些问题,例如动力消耗较大,纸张的紧度大,不透明度,尺寸的稳定性 和挺度均较差,这些情况是值得注

12、意的。图2-1-23示出一种高浓盘磨机打浆流程,它适用于 作为生产水泥袋纸的第一段打浆用,而第二段打浆仍用一般的低浓锥形磨浆机。图 2-1-23高浓盘磨机打浆流程1-真空过滤机2-真空过滤机水封池(80米3) 3-真空泵4-消音器5-活底料仓6-送料 器7-喂料器8-高浓盘磨机(23%浓度)9-贮浆池(220米3)(三)打浆温度打浆时,由于纤维与刀片表面以及纤维彼此之间的摩擦作用,产生摩擦热,这些热量积 聚在纸料中,造成浆温上升。打浆时间较长,浆温可能升高较多。温度升高的大小随打浆情 况不同而有差异。游离状打浆处理一般纸料由于打浆时间较短,因此纸料中积聚热不大,温 度上升不大显著。粘浆时间较长

13、,往往易于出现升温较多的现象,例如,电容器纸用浆的打 浆时间长达24小时左右,纸料中积聚热较大,温度上可能上升至60C以上。纸料温度过高,可能产生以下几种副作用:(1)影响纸料施胶效果,导致施胶效果的 下降;(2)从亚硫酸盐木浆中游离出树脂,增加树脂障碍;(3)可能引起纤维产生脱水, 纤维的吸水润胀作用大大降低,致使必须延长打浆时间,以达到要求的打浆度;(4)影响 纸张的物理强度。以亚硫酸盐为例,在20C和60r温度下分别处理纸料,使其打浆最后均 达50。SR,抄成浆张,测定其物理强度,发现在打浆温度为60C时,其裂断长将比20C 打浆时降低22.7%,耐折度低74.3%,耐破度低43.2%,

14、而只有吸水性能和透气度获得提高。 这主要是由于较高的温度易引起纸料的脱水作用,使纤维素与纤维素之间一些氢键破裂,纸 料润胀程度大大降低,在打浆过程中机械的切短作用大大加强,最终引起了纸张中纤维结合 力的降低。在工厂生产过程中,因季节和地区的不同,对打浆效果也是有影响的。通常发现夏季因 温度高而给打浆工序带来一些麻烦,严重时,还需要考虑采用降温措施。冬季温度较低,则 不存在浆温过高的问题。(四)通过量在间歇式打浆操作中,每次处理浆量恒定不变,打浆效果主要取决于打浆比压、打浆浓 度和打浆时间,如前述,打浆时间的长短又决定于打浆方法(比压和浓度),以及对打浆质 量的要求。采取连续打浆操作时,打浆效应

15、则主要决定于打浆比压、打浆浓度、连续打浆设 备的台数以及单位时间纸料的通过量。在其他条件相同的情况下,增加通过量,相应地会缩 短纤维受到打浆处理的时间。如果采取提高浆浓的同时,以增加纸料通过量,那又是另一个 问题。(五)刀质和刀厚游离状打浆宜于采用薄刀;反之,粘状打浆,则以采用厚刀较为适宜。厚刀比较不易切 断纤维,而较易对纤维进行分丝细纤维化。如欲制造高粘状的纸料,则以石刀为最适宜,一 般石刀的厚度比钢刀的大。由于纸料和生产纸种的不同,打浆设备的刀片应根据实际情况选用不同的材料。钢刀切 断纤维作用大,而石刀最适于粘状打浆。选用钢刀或石刀,这也要根据产品质量要求来决定。(六)纸料种类和化学组成的影响各种不同纤维原料,经过不同方式的制浆手段,也会制得化学组成各不相同的纸浆。这 种纤维结构和化学组成的区别,往往导致纸浆的打浆性能的差异。在第二节“打浆理论”中, 已就纸浆的化学组成对打浆的影响,有所阐述。在这里,还应该着重指出,当纸浆中纤 维素含量较多,半纤维素含量较少时,纤维不易取得润胀和细纤维化作用,纸张物理强度难 以得到发展,但纸张的松度、多孔性和吸水性能则有较大增长。

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