第二节 打浆工艺

一、打浆方式

在打浆过程中，纤维发生了五个方面的变化，打浆条件的不同，这五个方面的变化强弱程度也不同。以横向切断纤维为主的称为游离打浆，而以纤维吸水润胀、细纤维化为主的称为黏状打浆。

经过游离打浆的纸料抄纸时，在网部滤水速度较快，成纸较为疏松多孔。经过黏状打浆的纸料，由于纤维在打浆时细纤维化作用较好，纤维变得柔软可塑和有滑腻的感觉，在抄纸时滤水速度较慢，成纸的紧度较大。

在实际打浆过程中，横向切断和纵向分裂是同时存在的，但根据程度上的差别和要求可分为4种打浆方式：a.长纤维游离打浆；b.短纤维游离打浆；c.长纤维黏状打浆；d.短纤维黏状打浆。图1-11为这四种打浆方式的浆料纤维形态示意图。

1.长纤维游离状打浆

这种打浆方式要求把纸料分散成单根纤维，纤维只是经过适当的切断，不要求过多的细纤维化。打浆时间短，纸料在网上容易脱水。成纸的特性是吸收性好，透气度大。因纤维长，成纸的匀度不太好，透明度差，纸面粗糙，但具有一定的机械强度，纸的透气性好。多用于生产包装纸、水泥袋纸和胶版印刷纸等要求强度好、透气度高和变形性小的纸张。

2.短纤维游离状打浆

这是在分散纤维的基础上，同时高度切断纤维的打浆方式。这种纸料脱水也比较容易，纤维的交织能力很差，但成纸的组织均匀，吸收能力强。这种浆料适于生产滤纸、吸墨纸、钢纸原纸、浸渍绝缘纸等一些要求吸收性强、组织均匀的纸种。

3.长纤维黏状打浆

这是要求高度细纤维化，良好的润胀水化，而尽量避免切断纤维的打浆方式。这种纸料在网上难于脱水，容易形成纤维束，所以在抄纸时上网纸料浓度要低。成纸的拉力大，耐折度好。这种打浆方式适于生产强度好的纸张，如钞票纸、海图纸、描图纸、卷烟纸、电容器纸、电话纸等。

4.短纤维黏状打浆

这是一种高度细纤维化，润胀水化，同时又对纤维进行适当切断的打浆方式。这种纸料有滑腻感，在网上更难脱水，但成纸的组织均匀、吸收性小，并有一定的强度。短纤维黏状打浆适于生产一般证券纸、电缆纸、邮票纸、打字纸等。

上述4种打浆方式只代表4种典型，在实际生产中，要根据纸浆类别和产品的要求及纸机情况等来选择打浆方式。几种不同纸张浆料特性和打浆方式如表1-1所示。

二、影响打浆的因素

不同的打浆方式，需采用不同的打浆工艺条件。影响打浆的工艺参数很多，如打浆比压，刀间距，打浆时间，浆料浓度，浆料性质，刀的特性，打浆温度，纸料pH及添加物等。

（一）打浆比压

单位打浆面积上所受到的压力称为打浆比压。打浆比压是决定打浆效率的主要因素，增加比压有利于纤维的切断，打浆速度加快，切断多、压溃多，整根纤维所占的百分比减少。如表1-2所示。所以打游离状浆应迅速缩小刀距，提高比压，在纤维尚未充分润胀之前，用较高的比压，快速地将纤维切断。反之打黏状浆，应逐步缩小刀距，逐步提高比压，以较长的时间、较低的压力，使纤维获得充分的润胀和细纤维化。在打浆机的操作中，对于需要达到必要切短程度的纤维，必须在打浆开始时就下重刀将纤维切短，否则会造成后来切短难的困难。

在一定范围内增加打浆比压，虽然动力消耗加大，但可以缩短打浆时间（间歇打浆），或增加打浆的通过量（连续打浆），从而增加产量，使单位产量的动力消耗下降。因此生产中在保证打浆质量的前提下，应让设备满负荷运行，充分发挥设备的能力，以降低能耗。打浆比压范围大致如表1-3所示。

生产中，比压可通过加压机构的间隙指示装置，气压、油压或电机电流的大小间接地判断。例如，电机电流大则表示比压大。

（二）打浆浓度

浆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打浆、中浓打浆和高浓打浆。打浆时，浆料浓度在10%以下的称为低浓打浆，浆料浓度在10%～20%的称为中浓打浆，浆料浓度在20%～30%甚至更高的称为高浓打浆。

1.低浓打浆

在低浓打浆范围内，提高打浆浓度，进入飞刀与底刀间的浆层加厚，每根纤维所承受的压力相应减少，从而减少了纤维的切断作用，促进了纤维间的挤压和揉搓作用，有助于纤维的分散、润胀和细纤维化。所以提高打浆浓度，适宜于打黏状浆。反之，降低打浆浓度，有利于纤维的切断，适合于打游离状浆。

打浆浓度根据纸种、打浆方式和打浆设备的性能来决定。通常游离状打浆应采用3%～5%的浓度，黏状打浆应采用6%～8%的浓度。提高打浆浓度，可以提高产浆量，降低每吨浆的动力消耗，从而降低生产成本。所以在设备允许和达到纸种质量要求的前提下，应尽量提高打浆浓度。

几种纸种不同的打浆方式与打浆浓度的关系如表1-4所示。

2.中浓打浆

中浓打浆（10%～20%），虽有助于提高纸的强度，但效果不显著，且动力消耗高，因此在工业上未获得广泛应用。中浓打浆的原理与高浓打浆相似。

3.高浓打浆

高浓打浆原理与低浓打浆区别很大。高浓打浆不仅能保留纤维长度，并能有效和均匀地进行打浆，能赋予纸张优良的特性，如有较高的撕裂度、伸长率和耐破度等。因此高浓打浆适用于处理马尾松、落叶松等厚壁纤维和短纤维的阔叶木浆及草浆，为利用短纤维浆料、提高质量、生产高强度的纸开辟了新的途径。

①高浓打浆的原理 低浓打浆时刀片与纤维直接作用，而高浓打浆是靠纤维之间的相互摩擦作用，这是高浓打浆与低浓打浆的主要区别。高浓打浆与低浓打浆相比，纤维长度下降不大，短纤维和细小纤维碎片减少。

②高浓打浆浆料的特性 高浓打浆能更多的保留纤维的长度和强度，因此成纸的撕裂度比低浓打浆高得多。如表1-5所示，高浓打浆的纤维多呈扭曲和卷曲状，具有良好的收缩性能，能大大地提高成纸的收缩率和韧性。这对水泥袋纸、卷烟纸、高速轮转印刷纸等要求韧性大的纸种，具有重要的意义。

对于长纤维来说，如单独采用高浓打浆，纤维不能受到足够的切断，成纸时纤维容易絮聚，不易保证成纸的匀度。因此在生产中多采用两段打浆的方法，即在高浓打浆之后再经低浓打浆处理。这样，除撕裂度稍有降低之外，其他各项指标都比单独的高浓打浆有所提高。

高浓打浆也存在一些问题，如设备较复杂，动力消耗大，成纸紧度大，不透明度大，尺寸的稳定性和挺度较差。因此，对于要求这些指标高的纸种则不适于用高浓打浆处理。

图1-12示出一种高浓盘磨机打浆流程图，它适用于作为生产水泥袋纸的第一段打浆，而第二段打浆仍用一般的低浓打浆设备。

（三）打浆温度

打浆时由于浆料和刀片的摩擦，以及纤维间的摩擦作用而产生热量，引起浆料的温度上升，尤其是打高黏状浆，打浆时间长时浆料温度可达到60℃以上。如浆料的温度过高，会引起纸料脱水，纤维的润胀作用下降，使切断作用加大，分丝作用下降，最终影响到纤维的结合力和纸的强度。打浆温度过高还会影响施胶效果，对亚硫酸盐木浆来说，会引起树脂游离，产生树脂障碍。一般要求打浆温度不超过45℃，温度过高时应考虑采取降温措施。

（四）通过量

打浆设备串联的台数一定时，控制纸浆的通过量，可以在一定程度上控制打浆的作用。当通过量大时，表示纸浆的流过速度高，纤维停留在磨区的时间短，因而降低了打浆作用，使成浆的打浆度降低。因此，通过量是连续打浆设备控制打浆质量的因素之一。

（五）纤维性质和纸料化学组成

不同种类的纤维原料，经不同制浆方法的处理，其纤维的物理性质、结构形态和化学组成均不相同，打浆的难易和成纸的性质也各有差异。

一般认为，纤维细而长，长宽比值大，打浆后纤维有较大的结合面积，成纸强度高。

纤维细胞的壁腔比是衡量纤维优劣的另一指标。纤维细胞腔大，细胞壁薄者，即壁腔比小者，纤维柔软，打浆时易被压溃，易细纤维化，成纸强度高。反之纤维细胞壁厚，壁腔比大者，则纤维显得僵硬，打浆时难于细纤维化，纤维结合力低，成纸强度差。

纸料组成中长短纤维的配比，也是影响打浆和成纸强度的一个因素。在长纤维纸料中配入一部分短纤维纸料，能提高打浆度，增加纤维间的结合力和纸的匀度及强度。当然短纤维的配比不应过高。

浆料中α—纤维素含量越高或半纤维素含量越低，木素含量越高，打浆越困难。因为这种浆料不易水化润胀，制成的纸强度低，吸收性强，脆性和硬度较大。

三、各种纸浆的打浆特性

1.针叶木浆与阔叶木浆的打浆

针叶木浆的纤维平均长度为2～3mm，当用来生产水泥袋纸等一类的纸，并不希望切断纤维。而用来生产某些薄纸，如打字纸、邮封纸一类，为保证抄得的纸组织均匀，必须对纤维切短至0.6～1.5mm。针叶木浆也易于细纤维化，成纸的强度较高。

阔叶木纤维的平均长度仅为0.8～1.1mm。与针叶木纤维相比，如杨木、桦木的次生壁外层比针叶木的厚，为此对机械或化学作用的抵抗力较强，打浆时不容易分丝细纤维化。

对于同一种制浆方法，阔叶木浆比针叶木浆需要打到更高的打浆度，才能取得相近的成纸物理强度。但是由于阔叶木浆的纤维较短，既要提高打浆度，又要尽量避免过多的切短，这是不容易做到的。因此，对于阔叶木浆大多只进行轻度打浆，不应强求太高的物理强度。一般阔叶木浆不宜单独用来抄造较高质量的纸，通常与针叶木浆或棉麻浆配合进行抄纸。

2.棉麻浆的打浆

棉浆纤维的平均长度为30～40mm，棉浆纤维细胞壁的细纤维与纤维主轴的夹角较大，呈螺旋交叉排列。而麻浆纤维细胞壁中细纤维与纤维轴向近于平行排列，并含有部分半纤维素和果胶。因此，棉浆纤维打浆时发生润胀和纵向分裂细纤维化较困难，麻浆则较为容易。

棉、麻浆纤维都较长，需要将纤维大力切短。它们的打浆分为半浆打浆和成浆打浆两个阶段进行。半浆打浆多采用切断能力强的半浆打浆机，打好的半浆纤维长度为2mm左右。然后再用适于打成浆的打浆设备打成浆，使纤维获得适当的分裂和细纤维化。

3.草类浆的打浆

草类原料与木材原料在纤维结构形态和化学组成上有很大的区别。反映在打浆上的突出特点是：草类打浆难于细纤维化。只有通过长时间的打浆，打浆度达到80～90°SR时才会有明显的细纤维化发生。产生这种现象的原因，一般认为，这是由于草浆纤维的次生壁外层较厚，其细纤维呈交叉螺旋状排列，就像一个套筒把次生壁中层紧紧地裹住，而且次生壁外层又与次生壁中层黏结较紧，故在打浆过程中难以除去，外部细纤维化就难于实现。

草类纤维较短，在打浆中不宜再受到过多的切断作用。如为了追求草浆的细纤维化而加重打浆处理和延长打浆时间，就必然造成过多切断，影响纸的强度。另一方面草浆含有大量的杂细胞，在打浆过程中很易破碎，引起打浆度的迅速升高，从而造成抄纸时的滤水困难。

综上所述，草类打浆以充分疏解、轻度打浆为宜，使其润胀柔软，纤维表面稍加活化，打浆度以控制在30～40°SR即可。草浆经这样打浆处理后，可以满足生产一般文化用纸的要求。