制浆造纸培训27688.pptx
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1、1 1 1 1造纸制浆基础知识培训造纸制浆基础知识培训2 2 2 2主要内容主要内容主要内容主要内容纤维类纤维类型型木材纤维木材纤维的性质的性质造纸造纸纤维纤维制浆造纸制浆造纸流程流程打浆对纤打浆对纤维的作用维的作用打浆对成打浆对成纸性能的纸性能的影响影响纤维性质纤维性质对纸性能对纸性能的影响的影响制浆制浆造纸造纸技术技术主要物主要物理指标理指标存在问存在问题题再造烟再造烟叶产品叶产品现状现状亟需开展亟需开展的研究?的研究?讨论讨论3 3 3 3造纸纤维类型造纸纤维类型造纸纤维类型造纸纤维类型纤维原料纤维原料木材纤维木材纤维原料原料非木材纤非木材纤维原料维原料矿物纤维矿物纤维化学合成纤维化学合
2、成纤维动物纤维动物纤维植物纤维植物纤维针叶木针叶木阔叶木阔叶木裸子植物门松柏纲植物因叶多为针状,裸子植物门松柏纲植物因叶多为针状,故称为针叶木。商业上称为故称为针叶木。商业上称为软木软木。如:。如:云杉、冷杉、马尾松、落叶松、红松、云杉、冷杉、马尾松、落叶松、红松、白松。白松。被子植物门的木本植物是阔叶的被子植物门的木本植物是阔叶的,故称故称为阔叶材。商业上称为为阔叶材。商业上称为硬木硬木。如:杨。如:杨木、桦木、枫木、桉木、榉木、槭木、木、桦木、枫木、桉木、榉木、槭木、相思木等。相思木等。禾本科纤维原料禾本科纤维原料韧皮纤维原料韧皮纤维原料籽毛纤维原料籽毛纤维原料叶部纤维原料叶部纤维原料4
3、4 4 4针叶木针叶木针叶木针叶木西部铁杉西部铁杉Tsugaheterophylla叶部叶部针叶木针叶木5 5 5 5阔叶木阔叶木阔叶木阔叶木杨木杨木6 6 6 6植物纤维植物纤维植物纤维植物纤维洞庭湖湿地出产的洞庭湖湿地出产的芦苇(草类纤维)芦苇(草类纤维)竹子(竹类纤维)竹子(竹类纤维)棉花(种毛纤维)棉花(种毛纤维)7 7 7 7木材纤维的性质木材纤维的性质木材纤维的性质木材纤维的性质木材的木材的化学成分化学成分细胞壁细胞壁的结构的结构细胞类细胞类型型8 8 8 8木材的化学成分木材的化学成分木材的化学成分木材的化学成分木材细胞木材细胞纤维素纤维素由葡萄糖单由葡萄糖单元连接起来元连接起来
4、的线型聚合的线型聚合物(多糖)物(多糖)半纤维素半纤维素由木聚糖、葡甘聚由木聚糖、葡甘聚糖、半乳葡甘聚糖、糖、半乳葡甘聚糖、阿拉伯半乳聚糖及阿拉伯半乳聚糖及半乳聚糖构成的多半乳聚糖构成的多糖聚合物(杂多糖)。糖聚合物(杂多糖)。增加纤维内部或之增加纤维内部或之间的结合,对制浆间的结合,对制浆和纸的性质是有益和纸的性质是有益的。的。木素木素即木材的胶即木材的胶(与半纤维素(与半纤维素一起将木材细一起将木材细胞结合起来),胞结合起来),控制着细胞壁控制着细胞壁内的水分含量。内的水分含量。抽提物抽提物主要是树脂酸和脂主要是树脂酸和脂肪酸以及酯、蜡、肪酸以及酯、蜡、萜类和酚类成分,萜类和酚类成分,它们
5、可较容易地在它们可较容易地在碱性条件下脱除。碱性条件下脱除。抽提物可干扰漂白抽提物可干扰漂白过程。过程。植物纤维植物纤维原料主成分包括纤维素、原料主成分包括纤维素、半纤维素半纤维素和和木素木素三种。次成分包括三种。次成分包括果胶、淀粉、果胶、淀粉、丹宁丹宁、色素、树脂、脂肪、蜡质、色素、树脂、脂肪、蜡质、灰分灰分等。等。9 9 9 9组分组分木材含量木材含量/%/%硫酸盐浆含量硫酸盐浆含量/%/%松木松木桦木桦木松木松木桦木桦木纤维素纤维素3939404073736464半纤维素半纤维素303037 37 19193232木素木素272720 20 6 64 4抽提物抽提物4 43 31 11
6、 1一般来说,阔叶木纸浆比针叶木纸浆含有较多的半纤维素(一般来说,阔叶木纸浆比针叶木纸浆含有较多的半纤维素(28%-42%28%-42%)和较少)和较少的木素(的木素(17%-25%17%-25%)。阔叶木中的纤维素含量与针叶木的近似()。阔叶木中的纤维素含量与针叶木的近似(40%-48%40%-48%)。硫)。硫酸盐法制浆后,针叶木和阔叶木纸浆的纤维素含量增加,而半纤维素、木素和酸盐法制浆后,针叶木和阔叶木纸浆的纤维素含量增加,而半纤维素、木素和抽提物的含量减少。抽提物的含量减少。10101010n n纤维素存在于一切植物的细胞壁内,是植物纤维的主要成分,约占纤维素存在于一切植物的细胞壁内,
7、是植物纤维的主要成分,约占纤维素存在于一切植物的细胞壁内,是植物纤维的主要成分,约占纤维素存在于一切植物的细胞壁内,是植物纤维的主要成分,约占40-9840-9840-9840-98,它是在制浆过程中应极力设法保留的部分。,它是在制浆过程中应极力设法保留的部分。,它是在制浆过程中应极力设法保留的部分。,它是在制浆过程中应极力设法保留的部分。n n半纤维素是非纤维素的半纤维素是非纤维素的半纤维素是非纤维素的半纤维素是非纤维素的碳水化合碳水化合碳水化合碳水化合物物物物,半纤维素的结构疏松无定形,易于,半纤维素的结构疏松无定形,易于,半纤维素的结构疏松无定形,易于,半纤维素的结构疏松无定形,易于吸水
8、润胀,易溶于稀碱液。半纤维素也是在制浆过程中应该极力保留的吸水润胀,易溶于稀碱液。半纤维素也是在制浆过程中应该极力保留的吸水润胀,易溶于稀碱液。半纤维素也是在制浆过程中应该极力保留的吸水润胀,易溶于稀碱液。半纤维素也是在制浆过程中应该极力保留的部分。部分。部分。部分。n n木素是由苯丙烷结构单元构成的芳香族的木素是由苯丙烷结构单元构成的芳香族的木素是由苯丙烷结构单元构成的芳香族的木素是由苯丙烷结构单元构成的芳香族的天然高分子化合物天然高分子化合物天然高分子化合物天然高分子化合物,不是单一,不是单一,不是单一,不是单一的物质,是这一类性质相似物质的总称,是一种无定形结构的物质,原的物质,是这一类
9、性质相似物质的总称,是一种无定形结构的物质,原的物质,是这一类性质相似物质的总称,是一种无定形结构的物质,原的物质,是这一类性质相似物质的总称,是一种无定形结构的物质,原料中含木素愈多,则制浆愈困难,因木素使纤维互相粘在一起。化学制料中含木素愈多,则制浆愈困难,因木素使纤维互相粘在一起。化学制料中含木素愈多,则制浆愈困难,因木素使纤维互相粘在一起。化学制料中含木素愈多,则制浆愈困难,因木素使纤维互相粘在一起。化学制浆就是用化学药品使纤维原料中的木素溶出,使纤维互相分离成浆。浆就是用化学药品使纤维原料中的木素溶出,使纤维互相分离成浆。浆就是用化学药品使纤维原料中的木素溶出,使纤维互相分离成浆。浆
10、就是用化学药品使纤维原料中的木素溶出,使纤维互相分离成浆。11111111细胞壁的结构组成细胞壁的结构组成细胞壁的结构组成细胞壁的结构组成纤维素链纤维素链(30-4030-40个)个)微纤丝微纤丝(直径(直径3-3-5nm5nm)纤丝纤丝(20nm20nm)或片)或片晶晶无定形半纤维素和木素位于微无定形半纤维素和木素位于微纤丝之间的空间纤丝之间的空间细胞壁由嵌在半纤维素和木素细胞壁由嵌在半纤维素和木素的无定形基质中的纤维素微纤的无定形基质中的纤维素微纤丝组成。丝组成。纤维素骨架中的最纤维素骨架中的最小结构单元小结构单元葡萄糖葡萄糖基基纤维素纤维素分子链分子链微纤丝微纤丝纤丝纤丝细胞细胞壁壁12
11、121212物理作物理作用用骨架物质骨架物质(钢筋)(钢筋)基体物质基体物质(沙石)(沙石)结壳物质结壳物质(水泥)(水泥)以纤维素的微纤丝状态存在于细以纤维素的微纤丝状态存在于细胞壁中,赋予细胞拉力强度。在胞壁中,赋予细胞拉力强度。在细胞壁的各个层次按不同的方向细胞壁的各个层次按不同的方向排列,起到骨架物质的作用。微排列,起到骨架物质的作用。微纤丝的排列方向不但决定着木材纤丝的排列方向不但决定着木材各向异性的特征,而且分出了细各向异性的特征,而且分出了细胞壁的各个壁层。胞壁的各个壁层。指半纤维素和其指半纤维素和其它碳水化合物。它碳水化合物。渗透于骨架物质,渗透于骨架物质,增加细胞的刚性。增加
12、细胞的刚性。木素,遍布于细胞壁之木素,遍布于细胞壁之中,使细胞获得硬度。中,使细胞获得硬度。13131313木材纤维的性质木材纤维的性质细胞壁的结构细胞壁的结构14141414细胞壁各层的理化结构细胞壁各层的理化结构细胞壁各层的理化结构细胞壁各层的理化结构植物纤维构造植物纤维构造外观外观厚度厚度/m/m化学组成化学组成特性特性初生壁(初生壁(P P)一层类似塑料的一层类似塑料的多孔层薄膜,纤多孔层薄膜,纤维呈网状排列,维呈网状排列,各向同性各向同性0.1-0.20.1-0.2木素含量较高木素含量较高只能透水,不能只能透水,不能润涨,在打浆时润涨,在打浆时会限制次生壁中会限制次生壁中层的润涨层的
13、润涨次生壁外层次生壁外层(S1S1)过渡层,接近过渡层,接近P P层层0.2-0.30.2-0.3接近接近P P层层接近接近P P层层次生壁中层次生壁中层(S2S2)细纤维排列高度细纤维排列高度各向异性,且与各向异性,且与纤维的轴向呈一纤维的轴向呈一定的角度定的角度1.0-5.0m1.0-5.0m木素含量较低木素含量较低纤维的纵向结合纤维的纵向结合强度大,横向的强度大,横向的结合强度弱,沿结合强度弱,沿纤维的横向润涨纤维的横向润涨较为容易较为容易次生壁内层次生壁内层(S3S3)约约1 1木素含量较低木素含量较低15151515细胞类型细胞类型细胞类型细胞类型针叶木叶木长的管胞或的管胞或纤维(9
14、0%-95%):):造造纸纤维的基的基础射射线细胞胞(10%):窄):窄而短的而短的细胞(胞(长度度0.2mm)阔叶木叶木纤维管胞和管胞和韧性性纤维(30%-70%)导管管(15%-40%):短的短的(0.3-0.6mm)、大)、大直径的(直径的(30-130mm)细胞胞薄壁薄壁细胞胞(5%-30%)16161616典型纸浆纤维的一些形态学性质典型纸浆纤维的一些形态学性质典型纸浆纤维的一些形态学性质典型纸浆纤维的一些形态学性质木材木材类型型中文名中文名长度度/mm宽度度/mm细胞壁厚度胞壁厚度/mm纤维粗度粗度/(mg/m)针叶木叶木香脂冷杉香脂冷杉3-3.528-352.1-30.22-0.
15、25欧洲赤松欧洲赤松挪威云杉挪威云杉黑松黑松黑云杉黑云杉白云杉白云杉火炬松火炬松3.5-4.235-402.6-4.20.29-0.48湿地松湿地松长叶松叶松短叶松短叶松花旗松花旗松加州加州铁杉杉辐射松射松阔叶木阔叶木桦木木1.0-1.218-302-40.08-0.11山毛山毛榉1.0-1.316-293-5约0.12桉木桉木0.9-1.011-1330.05-0.08杨木木1.210-35约417171717主要内容主要内容主要内容主要内容纤维类纤维类型型木材纤维木材纤维的性质的性质造纸造纸纤维纤维制浆制浆打浆对纤打浆对纤维的作用维的作用打浆对成打浆对成纸性能的纸性能的影响影响纤维性质纤维
16、性质对纸性能对纸性能的影响的影响制浆制浆造纸造纸技术技术主要物主要物理指标理指标存在问存在问题题再造烟再造烟叶产品叶产品现状现状亟需开展亟需开展的研究?的研究?讨论讨论18181818制浆造纸技术制浆造纸技术制浆造纸技术制浆造纸技术19191919制浆制浆制浆制浆什么是制浆?什么是制浆?将造纸原料分散为单根纤维的过程叫制浆,获得的产品称将造纸原料分散为单根纤维的过程叫制浆,获得的产品称为纸浆。为纸浆。制浆目的:制浆目的:溶出原料中的木素,使原料分离成单根的溶出原料中的木素,使原料分离成单根的纤维,增加纤维的比表面积(单位重量纤维纤维,增加纤维的比表面积(单位重量纤维的表面积)。的表面积)。20
17、202020制浆制浆制浆制浆制浆的基本要求:制浆的基本要求:在纤维尽量不受或少受损失的前提下,消耗较少的动力,将植物纤维分离在纤维尽量不受或少受损失的前提下,消耗较少的动力,将植物纤维分离成单体纤维,使浆料具备一定的比表面积和交织性能,为纤维之间的重新结合成单体纤维,使浆料具备一定的比表面积和交织性能,为纤维之间的重新结合创造条件。创造条件。制浆的基本过程:制浆的基本过程:备料备料制浆制浆洗涤洗涤筛选筛选漂白漂白筛选筛选制浆前把粗长的木制浆前把粗长的木材、禾草切成小块材、禾草切成小块的料片并去除杂质的料片并去除杂质的操作的操作21212121制浆方法制浆方法制浆方法制浆方法22222222化学
18、法制浆化学法制浆化学法制浆化学法制浆化学法制浆原理:化学法制浆原理:用化学药液蒸煮料片,在高温下化学药剂与料片中的木素反应生成水溶物,用化学药液蒸煮料片,在高温下化学药剂与料片中的木素反应生成水溶物,使纤维分离分散成为浆料。使纤维分离分散成为浆料。化学浆的特点:化学浆的特点:这种方法制得的纸浆大致保留了纤维的天然长度,去除了大部分木素,能用这种方法制得的纸浆大致保留了纤维的天然长度,去除了大部分木素,能用来生产强度高、柔软的高档纸。来生产强度高、柔软的高档纸。缺点:得率低,污染大。缺点:得率低,污染大。23232323机械法制浆机械法制浆机械法制浆机械法制浆 用物理方法将植物纤维原料分散成纤维
19、,生产过程中用物理方法将植物纤维原料分散成纤维,生产过程中不使用任何化学药品。不使用任何化学药品。u原理:通过机械摩擦、剪切、撕裂、切割等作用将原料原理:通过机械摩擦、剪切、撕裂、切割等作用将原料分散成纤维。分散成纤维。u特点:得率高、无污染。因保留了所有成分(特点:得率高、无污染。因保留了所有成分(杂细胞、杂细胞、木素)及对纤维的切断,使得用这种浆生产的纸强度低、木素)及对纤维的切断,使得用这种浆生产的纸强度低、发脆,漂白后发黄等。发脆,漂白后发黄等。24242424化学机械法制浆化学机械法制浆化学机械法制浆化学机械法制浆先用温和的化学法处理原料,然后磨解成浆。先用温和的化学法处理原料,然后
20、磨解成浆。特点:两段制浆,包括化学预处理和机械后处理两个阶段。特点:两段制浆,包括化学预处理和机械后处理两个阶段。化学预处理(浸渍)是用化学药剂将原料的非纤维成分溶解掉,实现纤维的软化学预处理(浸渍)是用化学药剂将原料的非纤维成分溶解掉,实现纤维的软化,使纤维组织松弛,更适于磨浆。化,使纤维组织松弛,更适于磨浆。25252525生物法制浆生物法制浆生物法制浆生物法制浆以微生物或其制品(酶)对木片进行预处理,然后用机械以微生物或其制品(酶)对木片进行预处理,然后用机械法或化学机械法制浆。法或化学机械法制浆。生物处理的目的:有选择性地分解(降解)原料中的木素,生物处理的目的:有选择性地分解(降解)
21、原料中的木素,尽可能减少碳水化合物的损失。从而降低磨浆能耗,减轻尽可能减少碳水化合物的损失。从而降低磨浆能耗,减轻废水污染,提高制浆强度。废水污染,提高制浆强度。26262626制浆纤维机械改性制浆纤维机械改性制浆纤维机械改性制浆纤维机械改性 又称叩解,凡是浆料中的纤维受到剪切力的作用均称为打浆。利又称叩解,凡是浆料中的纤维受到剪切力的作用均称为打浆。利用机械作用处理悬浮于水中的纸浆纤维,使其具有适应在造纸机上生用机械作用处理悬浮于水中的纸浆纤维,使其具有适应在造纸机上生产所要求的特性,并使所生产的纸张能达到预期质量的操作过程。产所要求的特性,并使所生产的纸张能达到预期质量的操作过程。打浆打浆
22、27272727打浆的目的和意义打浆的目的和意义打浆的目的和意义打浆的目的和意义分散纤维,改变纤维分散纤维,改变纤维的表面状态的表面状态满足同种原料生产多满足同种原料生产多种纸的需要种纸的需要满足不同浆种生产同满足不同浆种生产同种纸的需要种纸的需要28282828打浆术语打浆术语打浆术语打浆术语 1 1、打打浆浆度度也也叫叫叩叩解解度度。表表示示纸纸浆浆滤滤水水快快慢慢的的程程度度,衡衡量量打打浆浆情情况况的的一一个个指标。指标。2 2、纤维长度、纤维长度通常是指纸料中纤维的平均长度。通常是指纸料中纤维的平均长度。3 3、纤纤维维湿湿重重是是间间接接表表示示纤纤维维长长度度的的一一个个指指标标
23、。使使一一定定量量的的稀稀释释纸纸料料通通过过框架,称量挂在框架上的湿纤维重量即为纤维湿重。框架,称量挂在框架上的湿纤维重量即为纤维湿重。4 4、纤纤维维帚帚化化率率是是指指纸纸料料中中经经打打浆浆后后纤纤维维受受到到分分丝丝帚帚化化的的数数目目占占总总纤纤维维数数目的比率。目的比率。5 5、保保水水值值指指在在一一定定条条件件下下用用高高速速离离心心机机甩甩去去纸纸料料中中的的游游离离水水而而保保留留纤纤维维内内的的结结合合水水,用用以以表表示示纤纤维维润润胀胀和和细细纤纤维维化化的的程程度度,从从而而间间接接的的衡衡量量纤纤维维之之间间结结合力的大小和预计到成纸的强度。用结合水量对绝干纤维
24、量表示,即:合力的大小和预计到成纸的强度。用结合水量对绝干纤维量表示,即:保水值(保水值(甩干后湿浆重绝干重)甩干后湿浆重绝干重)/绝干重绝干重10010029292929(一)打浆对纤维的作用(一)打浆对纤维的作用(一)打浆对纤维的作用(一)打浆对纤维的作用n n细胞壁的位移和变形细胞壁的位移和变形细胞壁的位移和变形细胞壁的位移和变形 打浆的机械作用是次生壁中层的细纤维同心层发生位移和变形,使细纤打浆的机械作用是次生壁中层的细纤维同心层发生位移和变形,使细纤打浆的机械作用是次生壁中层的细纤维同心层发生位移和变形,使细纤打浆的机械作用是次生壁中层的细纤维同心层发生位移和变形,使细纤维之间的间隙
25、增大,水分子更容易渗入,为纤维的润涨创造了有利条件,使维之间的间隙增大,水分子更容易渗入,为纤维的润涨创造了有利条件,使维之间的间隙增大,水分子更容易渗入,为纤维的润涨创造了有利条件,使维之间的间隙增大,水分子更容易渗入,为纤维的润涨创造了有利条件,使纤维变得柔软,对初生壁和次生壁外层的破除起到了重要的促进作用。纤维变得柔软,对初生壁和次生壁外层的破除起到了重要的促进作用。纤维变得柔软,对初生壁和次生壁外层的破除起到了重要的促进作用。纤维变得柔软,对初生壁和次生壁外层的破除起到了重要的促进作用。30303030n n初生壁和次生壁外层的破除初生壁和次生壁外层的破除初生壁和次生壁外层的破除初生壁
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