造纸原理跟工程

纸浆造纸原理与工程考试整理资料

湖北工业大学09轻化一班

打浆原理：

打浆对纤维的作用：1细胞壁的位移和变形，打浆的机械作用使S2层中的细纤维同心层产生弯曲，发生位移变形，使纤维之间的空隙增大，水分子容易渗入；2初生壁P和次生壁S1外层的破除，蒸煮和漂白后的纤维仍存在一定数量的P层和S1层，影响纤维润胀，需在打浆过程中破除，以利于纤维的润胀和细纤维化；3吸水润胀，经打浆破除P层和S1层后水分子大量渗入纤维素的无定形区，使纤维润胀加快；4细纤维化，纤维的细纤维化在吸水润胀后大量产生，细纤维化包括外部细纤维化和内部细纤维化；5横向切断或变形，切断指纤维横向发生断裂现象，是由于受到打浆设备的剪切力和纤维之间的摩擦力；6产生纤维碎片。

打浆任务：1利用物理方法，使纤维受到剪切力，改变纤维形态，使纸浆获得某些特征（机械强度、物理性能），保证抄造出来的产品取得预期质量要求；2通过打浆，控制纸料在网上的滤水性能，以适用纸机生产需要。

打浆浓度对打浆效果有什么影响？

1低浓打浆（10%以下）：主要靠刀片直接对纤维的冲击、剪切、压溃和摩擦，低浓打浆的均匀性较差，并产生较多切断，当浆料浓度低于10%，适当提高打浆浓度可减少纤维的切断，促进纤维之间的挤压与揉搓作用，有利于纤维的分散、润张和细纤维化，适宜打黏状浆；2

中浓打浆（10%-20%）：纤维之间产生了巨大的内部摩擦力，使纤维初生壁P和次生壁S1外层破除，纤维纵向撕裂，分丝帚化，纤维长度降低减少并获得良好的细纤维化作用，纤维的结合力和成纸强度大幅提升，纸页有较好的裂断长和伸长率，中浓打浆效率高，能耗低；3）高浓打浆（20%以上）：打浆过程中产生的摩擦热使得浆料软化，有利于浆料的离解，打浆过程中打浆度上升较慢，浆料的滤水性能好，成浆的撕裂度较高，但对长纤维来说，高浓打浆过程中纤维不能受到足够的切断，成浆容易絮聚

打浆对纸页的不同性质有什么不同影响？

结合力：上升；裂断长：先上升（打浆度在70°SR（木浆）50°SR （草浆）达到最高）后下降；耐破度；50°SR左右达到最高，之后下降；耐折度：先上升后下降撕裂度：先上升后下降；紧度：上升；不透明度：降低；伸长率和伸缩性：上升；吸收性和透气度：下降；脆性：先下降后上升。

干强湿强的种类：干强剂有淀粉及各种变性淀粉、聚丙烯酰胺、聚酰胺、羟乙基皂荚豆胶、聚丙烯酰胺接枝淀粉等；湿强剂有三聚氰胺甲醛树脂、双醛淀粉、聚乙烯亚胺、聚酰胺多环氧氯丙烷等。

湿强剂的种类与性质：

分类：（通常为两大类）①甲醛树脂类（为酸熟化热固性湿强树脂）②聚酰胺多胺-表氯醇树脂（为碱熟化热固性湿强树脂）湿强剂一般应具备的基本特性：①能增加纸强度，保护纤维间的结合，防止润胀破坏；②阳离子，能与带负电荷的纤维相互吸引而留着；③

水溶性的或在水中能够分散的；④必须能形成化学网络结构（一般经热固化）；⑤生产原料较廉价。聚酰胺多胺-表氯醇树脂（PAE）：PAE是非甲醛类聚合物，水溶性，无毒无味；PAE合成时仅发生部分交联，仍含有较充分的活性基；叔胺和季胺功能基具有阳离子性，在中碱性下能吸附到带负电荷的纤维上；干燥时才发生缩合，其交联导致的树脂熟化延续至下机后7～10天，湿强度才达到最大值；PAE的质量分数通常为10 ～ 20％，pH值3 ～ 4（较稳定）；使用时的最有效 pH值范围： 6 ～8；加入点：打浆后浆内施加，注意避开阴离子助剂加入点；

用量：一般为0.05％～1.0％能提高细小纤维和填料的留着率。三聚氰胺甲醛树脂（MF）：由三聚氰胺与甲醛缩聚、交联而成。用盐酸处理时，能高度阳离子化。MF通常在中性或弱碱性介质中聚合，水溶液形式的MF的通常树脂质量分数为50％，使用前需在树脂中加一定量的盐酸使之溶解成5～10％的浓度，并放置老化至出现蓝色霞雾状现象时，说明MF溶液已具有阳电荷，可充分稀释并能迅速被纤维所吸附、结合。适用于浆内增强，湿强度可高达干强度的 50％，一般用量：1％～3％，MF热固化效率较高，能取得永久性湿强度。脲醛树脂（UF）：由尿素 CO ( NH2)2与甲醛CH2O缩聚而成。UF为非离子型溶液，不能被纤维吸附，多用于表面施加。用量： 1.5％～2.0％增湿强效果不太显著，为半永久性的湿强度。有甲醛析出造成环境污染。

湿强剂增湿强作用机理：1.强化现有的纤维之间的结合。2.保护现有

的纤维结合以免受水影响，湿强树脂的部分高分子聚合物沉积于纤维之间与纤维构成网状结构的无定形交织，限制了纤维的活动。3.形成对水不敏感的共价化学键，湿强剂加入纸浆后能渗透至纤维的表面和内部，再缩聚成高分子化合物。4.形成缠结纤维的聚合物网络。

增干强剂增强作用机理：

一般认为决定纸张干强度的主要因素有：纤维本身的强度；纤维之间的结合强度；纤维间结合的表面积和结合键的分布均匀程度。增干强剂能增加纸页的干强度主要是：干强剂中的羟基、胺基能参与纤维素分子的氢键结合，增补纤维间在结合区域自然形成的氢键数目，有效地增加纤维之间的结合强度。

增干强剂能增加纸页的干强度主要是：干强剂中的羟基、胺基能参与纤维素分子的氢键结合，增补纤维间在结合区域自然形成的氢键数目，有效地增加纤维之间的结合强度。

使用增干强剂的目的和作用：1）可多用短纤维原料（2）可降低纸页定量（3）提高产品档次（4）减少打浆程度，降低电耗，提高车速增干强剂能增加纸页的干强度主要是：

增干强剂的性质：1增干强剂的种类：天然动植物胶（如原淀粉、改性淀粉）；合成树脂（如聚丙烯酰胺）；水溶性纤维素衍生物（如CMC）。常用：淀粉、聚丙烯酰胺和羧甲基纤维素。

2A淀粉：有原淀粉、改性淀粉和淀粉衍生物三种形式。是使用最多的浆内增干强剂，且还用作纸面施胶。淀粉增干强剂能提高纸页干强度，包括抗张、耐破和耐折，能改善纸页的表面性能如平滑度、光泽

度、表面结合强度和吸油墨性，一定程度上也能增加湿纸页的强度。B聚丙烯酰胺（PAM）：作为干强剂，常用阳离子聚丙烯酰胺（CPAM）或阴离子聚丙烯酰胺（APAM）。极性酰胺基能与纤维素分子的羟基形成氢键，其结合强度比普通的纤维素间氢键强得多。

C羧甲基纤维素（CMC）：常用其钠盐，其羧甲基能在纤维间起交联接合作用以增强纤维间得结合力，需加硫酸铝作沉淀剂。也可用作增湿强剂和表面施胶剂。

D其他增干强剂：聚乙烯醇、胶乳和壳聚糖

助留助滤机理：1助留机理：Zeta 电位电荷中和助留；篏镶结合助留；形成桥联物助留2助滤机理：电荷中和改变水分子排列结构助滤，阳离子型助留助滤剂使纤维和填料表面定向排列的，水分子被扰乱，而容易释放出来；凝结与絮聚助滤，阳离子型助留助滤剂能促使纤维和填料絮聚，使纤维或填料的比表面积降低而加速脱水作用。

湿部助留助滤能同时起作用的原因：助流是提高填料和细小纤维的留着，助滤是改善滤水性能，两者在作用机理上并没冲突。细小组分在纸页中通过机械截留和胶体吸附两种机理实现留着。

助留助滤剂的种类：包括电荷中和剂（明矾、PAC）、阳离子聚合电解质（CPAM、PEI、CS、阳离子瓜耳胶）、酶（纤维素酶和半纤维素酶）、阴离子微粒（胶体胶和钠基膨润土）。助留助滤剂大体分三大类：1、无机产品类——如硫酸铝、聚合氯化铝2、改性天然产品类——如阳离子淀粉、阳离子瓜耳胶3、高分子聚合物—阳离子聚丙烯酰胺（用量如 0.02％）