造纸技术(第三版)
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绪论

一、概述

我国古代四大发明之一的造纸术,如今已成为国民经济和社会事业发展关系密切的重要基础原材料产业,它涉及林业、农业、机械制造、化工、电气自动化、交通运输、环保等多个产业。同时,造纸是技术密集型、资金密集型、资源密集型、能源密集型,规模效益显著,连续、高效生产的基础原料工业。

纸及纸板的消费水平是衡量一个国家现代化水平和文明程度的标志。在经济发达国家,纸及纸板消费量增长速度与其国内生产总值增长速度同步。在现代经济中所发挥的作用已越来越多地引起世人瞩目,被国际上公认为“永不衰竭”的工业,在美国、加拿大、日本、芬兰、瑞典等经济发达国家,造纸工业已成为其国民经济十大支柱制造业之一。在产品总量中,80%以上作为生产资料用于新闻、出版、印刷、商品包装和其他工业领域,不足20%用于人们直接消费。造纸产业关联度见表0-1:

(1)感应度系数>1,表明该产业的增长速度高于国民经济平均增长速度。

(2)影响力系数>1,表明该产业对其他产业的带动作用超过平均水平。

表0-1 造纸业的产业关联效应

由表0-1可以看到,造纸行业的增长速度高于国民经济的平均增长速度,并且造纸行业对化学工业、电子及通信设备制造、金属制造、交通运输设备制造等工业均有带动作用。

截至2014年末,我国纸及纸板生产企业约3000家,纸及纸板产量达10470万t,消费量达10071万t,生产量和消费量均居世界第一位,已成为世界造纸工业生产、消费和贸易大国。然而,我国目前的人均耗纸量为76kg/年,比发达国家的人均耗纸量250kg/年来说,还有很大的差距,中国造纸工业在发展产量的同时,更应注重质量的提高。现在正不断调整产业结构,淘汰规模小、污染大、能耗高的小型设备,同时积极投入高车速、大幅宽的新型造纸机。为了适应激烈的市场竞争,实现制浆造纸工业的现代化,在提高经济效益的同时,还要在生产的过程中尽可能地减少污染、降低消耗、保护环境。

二、纸和纸板的分类和规格

(一)纸和纸板的分类

一般把定量小于225g/m2或厚度小于0.1mm的称为纸,定量大于225g/m2或厚度大于0.1mm的称为纸板。

按纸的种类及抄制方法分类,有手工纸和机制纸;按所用原料不同分类,有植物纤维纸、矿物纤维纸、金属纤维纸和合成纤维纸等。

按用途分类:

①纸张大致可分为文化用纸、工农业技术用纸、包装用纸和生活用纸四大类;

②纸板也大体上分为包装用纸板、工业技术用纸板、建筑纸板和印刷与装饰用纸板四大类。

(二)纸和纸板的规格

纸和纸板的规格包括纸张的尺寸和质量。

纸和纸板的尺寸按国际或国家标准均有一定规定,也可以根据用户需求另作安排。对于新闻纸、有光纸、印刷纸、书写纸、打字纸、绘图纸等的印刷纸,尺寸规格分为平板纸和卷筒纸两种。

1.平板纸幅面尺寸

平板纸的幅面尺寸有:800mm×1230mm,900mm×1280mm,1000mm×1400mm,690mm×960mm。纸张幅面允许的偏差为±3mm,符合上述尺寸规格的纸张均为全张纸或全开纸。常用的纸张规格尺寸见表0-2及常用纸张常规开本尺寸见表0-3。

表0-2 常用纸张规格 单位:mm

表0-3 常用纸张常规开本尺寸 单位:mm

2.卷筒纸纸宽尺寸

卷筒纸的宽度尺寸有787mm、850mm、880mm、1092mm、1575mm、1562mm等。卷筒纸宽度允许的偏差为±3mm,长度一般6000m为一卷。

3.纸张的质量

纸张的质量用定量和令重来表示。

定量是单位面积纸张的质量,单位为g/m2,即每平方米的克重。

令重是每令纸张的总质量,单位是kg。1令纸为500张,每张的大小为标准规定的尺寸。

根据纸张的定量和幅面尺寸,可以用下面的公式计算令重。

令重(kg)=纸张的幅面(m2)×500×定量(g/m2

三、纸和纸板的质量要求

纸和纸板的质量要求大致可归纳为下列7个方面。

①外观质量是指尘埃、孔洞、针眼、透明点、半透明点、皱褶、条痕、网印、毛毯痕、斑点、浆疙瘩、裂口、卷边、色泽不一致等肉眼可以观察到的缺陷。

②物理性能主要包括定量、厚度、紧度、抗张强度、裂断长、耐破度、耐折度、伸长率、环压强度、撕裂度、压断弹性、戳穿强度、弯曲性能、伸缩性、可压缩性、透气度(或称气孔度)、挺度、柔软性能等。

③吸收性能包括施胶度、吸水性能、吸墨性能、吸油性能等。

④光学性能是指亮度、白度、色泽、光泽度、透明度、不透明度等。

⑤表面性能包括平滑度、抗磨性能、耐擦性能、黏合性能、瓦楞性能、粗糙度等。

⑥适印性能主要取决于其平滑度、施胶度、可压缩性、不透明度、尺寸稳定性、机械强度、掉毛、掉粉性能等

⑦特殊性能,如防锈包装纸的耐蚀性能、耐碱性能,茶叶袋纸水不溶性能,电气绝缘纸的绝缘性能等。

四、造纸生产流程

从制浆车间来的成浆或商品浆板需要经过打浆、加填、施胶、调色、净化、筛选等一系列加工程序,再进入到造纸机的流浆箱、网部、压榨部、干燥部、表面施胶、干燥、压光、卷取、分切、打包等工序。图0-1是造纸生产过程的基本流程。

图0-1 造纸生产过程的基本流程

来自制浆车间的成浆是不能直接用来造纸的,需要经过打浆处理使纤维切短和细纤维化,以获得纸或纸板所要求的机械和物理强度。

对于印刷与书写纸来说,纸浆中加入填料,以改善纸张的平滑度;加入施胶剂或表面施胶,使纸张具有抗水性;加入增白剂和调色剂以提高纸张的白度;加入染料,以取得理想的色泽。提高纸张干湿强度、提高纸浆滤水性能、提高填料和细小纤维在纸张中的留着分别向浆内添加增干强剂、增湿强剂、助滤剂、助留剂;抄制色纸则又必须加入各种染料以取得所需颜色。

纸浆在送入纸机网部前,还必须进行除砂筛选、除气等前处理,去掉混在纸浆中的金属或非金属杂质、纤维束和空气,减少纸张的尘埃度,提高纸张质量。

纸浆然后被送入流浆箱,均匀分布在造纸机网部脱水,形成湿纸页,通过压榨部压榨脱水,再在干燥部利用热能蒸发掉湿纸中的水分,最后经压光、卷取、切纸、选纸或复卷、打包等整理工序成为平板或卷筒的成品纸或纸板。

思考题

1.我国的造纸工业产量居世界第几位?而人均耗纸量是世界人均耗纸量的多少?由此而说明了什么问题?

2.纸和纸板如何分类?分类的方法有哪些?

3.纸和纸板有何质量要求?纸的质量要求根据什么而定的?

4.造纸的生产流程一般要经过哪些工序?每个工序的作用是什么?