第二章磨打漿節(jié)

第二章磨打漿節(jié)第一頁，共六十八頁，編輯于2023年，星期五第四節(jié)、磨（打）漿工藝根據(jù)紙的質量要求、纖維原料的性質以及打漿設備的型式和材質等，制訂合理的打漿工藝和操作方法，正確地控制打漿的影響因素，這是充分發(fā)揮打漿效能的重要環(huán)節(jié)。第二頁，共六十八頁，編輯于2023年，星期五一、磨（打）漿方式（一）、游離打漿和粘狀打漿游離打漿是以橫向切斷纖維為主的一種打漿方式，粘狀打漿是以纖維吸水潤脹、細纖維化為主的打漿方式。長纖維打漿是指盡可能的保留紙漿中纖維的長度。短纖維打漿是指對纖維進行切斷的打漿方式。必須指出，生產中四種打漿方式不可能截然劃分。第三頁，共六十八頁，編輯于2023年，星期五打漿方式只表明打漿過程中打漿的方向和打漿的主要作用，并不表示打漿的程度。打漿的程度主要是用打漿度來衡量。我國通常將打漿度低于30°SR以下的漿料稱為游離漿，打漿度高于70°SR的漿料稱為粘狀漿，而介于30～70°SR之間的漿料稱為半游離半粘狀漿。第四頁，共六十八頁，編輯于2023年，星期五（二）、四種類型

磨（打）漿方式漿料的特性磨(打)漿方式分為四種類型：長纖維游離狀磨(打)漿短纖維游離狀磨(打)漿長纖維粘狀磨(打)漿、短纖維粘狀磨(打)漿。第五頁，共六十八頁，編輯于2023年，星期五長纖維游離狀打漿:適當切斷纖維，盡可能保持纖維長度。紙料在網(wǎng)上容易脫水，成紙強度大、透氣性好和變形小、勻度不太好，表面粗糙，多用來抄造紙袋紙、牛皮包裝紙等。短纖維游離狀打漿:要求高度切斷纖維，避免紙漿的潤脹和細纖維化。這種紙料脫水容易，紙的組織均勻，紙質松軟，強度不大，吸收性好。適于抄造濾紙、吸墨紙等組織均勻要求高的紙。第六頁，共六十八頁，編輯于2023年，星期五長纖維粘狀打漿：要求纖維高度細纖維化，良好的潤脹水化，盡量避免切斷纖維。這種紙料因打漿度高，脫水困難，纖維長上網(wǎng)時容易絮聚，影響成紙勻度，需采用低濃上網(wǎng)。成紙強度大，吸收性小，可用來生產高級薄頁紙如仿羊皮紙、字典紙等。短纖維粘狀打漿：要求纖維高度細纖維化，潤脹水化，并進行適當?shù)那袛?。這種紙料上網(wǎng)脫水困難，成紙勻度好，吸收性小，有較大的強度，適合于抄造電容器紙和證券紙等。第七頁，共六十八頁，編輯于2023年，星期五表1-2-4幾種不同紙張的漿料打漿特性和打漿方式紙種定量(g/m2)纖維平均長度(mm)打漿度(°SR)打漿方式紙袋紙牛皮紙濾紙吸墨紙描圖紙防油紙電容器紙卷煙紙書寫紙印刷紙打字紙8040～110100100508～10μm228052282．0～2．41．8～2．41．2～1．50．7～1．01．2～1．61．5～2．01．1～1．40．9～1．41．5～1．81．5～1．80．95～1．120～2522～4025～3020～3085～9065～7592～9680～9248～5530～4056～60長纖維粘狀長纖維游離狀中等長游離狀短纖維游離狀中等長粘狀長纖維粘狀短纖維高粘狀短纖維粘狀中等長半粘狀中等長半游離短纖維半粘狀第八頁，共六十八頁，編輯于2023年，星期五二、低濃打漿、中濃打漿和高濃打漿按打漿濃度可分為低濃打漿、中濃打漿和高濃打漿。一般認為：10%以下的稱為低濃打漿，10%～20%時稱為中濃打漿，20%～30%甚至更高者稱為高濃打漿。第九頁，共六十八頁，編輯于2023年，星期五（一）低濃（打）磨漿打漿濃度對打漿方式和質量有重要的影響。打漿濃度高，進入打漿刀間的纖維層加厚，纖維所承受的壓力降低，減少了纖維的切斷作用，同時纖維受到強烈地揉搓和擠壓作用，分絲帚化好。而且可以提高產量，降低噸漿的動力消耗。打漿濃度低，則相反，纖維切斷多。提高打漿濃度，對打漿有利，但濃度的提高受到打漿設備和輸送設備的限制游離打漿應采用3%～4%的低濃度，粘狀打漿應采用5%以上的濃度。第十頁，共六十八頁，編輯于2023年，星期五（二）高濃磨漿技術及其對磨漿質量、能耗的影響高濃打漿主要是靠纖維間的相互摩擦、擠壓、揉搓、扭曲等作用，使纖維受到打漿作用，與此同時產生大量的摩擦熱，使?jié){料軟化，有利于漿料的離解。所以高濃打漿與低濃打漿相比，纖維長度變化不大，短纖維和細小纖維碎片減少，纖維呈扭曲狀，成紙的撕裂度、收縮率、韌性、緊度、不透明度有較大的提高，但尺寸穩(wěn)定性、剛性和挺度較差。高濃打漿由于切斷作用小，不適合于長纖維的打漿，比較適合于草類原料和闊葉木的打漿。由于高濃打漿動力消耗較大，實際生產中多采用高-低濃兩段打漿。第十一頁，共六十八頁，編輯于2023年，星期五高濃磨(打)漿的流程有濃縮設備有喂料設備第十二頁，共六十八頁，編輯于2023年，星期五（三）中濃磨漿技術及其對磨漿質量、能耗的影響中濃打漿原理與高濃打漿相似，但對紙張強度的提高效果木漿和草漿不相同。研究發(fā)現(xiàn)，草漿中濃打漿效果較好，濃度為12%時效果最佳，打漿的能耗較低，抄片的收縮率較小。草漿中濃打漿的優(yōu)點：纖維的長度降低很少，并能破除纖維的S1層，使纖維獲得良好的細纖維化，紙的結合力、裂斷長、耐破度、耐折度大幅度提高，并能改善紙頁的脆性，但撕裂度反而下降。木漿中濃打漿后，裂斷長稍有下降，耐破度略微上升，紙頁的緊度下降，而撕裂度上升。另外，木漿中濃打漿能耗增大，而草漿中濃打漿能耗比低濃打漿少。第十三頁，共六十八頁，編輯于2023年，星期五三、影響打漿的因素（一）漿料性能的影響不同種類的纖維原料，由于其物理結構和化學成分不同，打漿難易和成紙的性質也各有差異。一般認為：纖維細長、長寬比大的，打漿時纖維結合面積大，強度高。紙漿中半纖維素含量高，木素含量低，打漿性能良好。但半纖維素含量過高，會影響紙的強度。第十四頁，共六十八頁，編輯于2023年，星期五亞硫酸鹽漿較硫酸鹽漿易打漿

P層、S1層破壞較大，纖維素、半纖維素降解大半纖維素含量高、易吸水潤脹壁腔比小，易打漿S1層為微細纖維夾角小，易細纖維化第十五頁，共六十八頁，編輯于2023年，星期五（二）設備特征的影響設備的類型和特點刀片的厚度：刀片的厚度直接影響到打漿的比壓。刀片薄，比壓大，有利于纖維的切斷，適于打游離漿。反之，厚刀片適于打粘狀漿。刀片的材質：傳統(tǒng)的打漿機用鋼刀打游離漿，打高粘狀漿則采用石刀。第十六頁，共六十八頁，編輯于2023年，星期五磨盤的齒型：齒寬：4-10mm齒溝深度：2-8mm磨盤梯度：磨齒交角：磨齒與磨盤的夾角15°-20°擋壩：延長漿料停留時間第十七頁，共六十八頁，編輯于2023年，星期五延長漿料停留時間第十八頁，共六十八頁，編輯于2023年，星期五延長漿料停留時間第十九頁，共六十八頁，編輯于2023年，星期五（三）過程控制參數(shù)的影響1、磨(打)漿的電流負荷：間接反映磨盤的間隙和比壓的大小，控制方便實際反映比壓的大小第二十頁，共六十八頁，編輯于2023年，星期五打漿的比壓打漿比壓（定義）：單位面積上漿料所受到的壓力。它是決定打漿效率的主要因素。打漿比壓的大小與刀間距有密切的關系。一般刀間距越小，比壓越大，纖維的切斷作用大，打漿度上升快。刀間距大，比壓小，切斷少，纖維潤脹好，分絲帚化多。所以打游離漿應采用小的刀間距，大的比壓。在纖維充分潤脹前，用較大的壓力，將纖維快速切斷。打粘狀漿，應逐步縮小刀間距，逐步提高比壓，以較長的時間，較低的壓力，使纖維獲得充分的潤脹和細纖維化。打漿的刀間距：0.05-0.08mm第二十一頁，共六十八頁，編輯于2023年，星期五打漿比壓與刀間距的關系打漿比壓刀距(mm)下刀方式極小小小小中大＞1O．6～1．0O．5～0．60．2～0．4O．1～0．2＜0．1攪動混合輕刀疏解重刀疏解輕刀打漿中等刀打漿重刀打漿第二十二頁，共六十八頁，編輯于2023年，星期五2、通過量和時間在間歇式的打漿機中，控制打漿時間。在連續(xù)打漿設備中，控制通過量。通過量大，漿料在打漿設備中停留的時間短，降低打漿效果，使成漿打漿度降低，因此生產中可通過控制通過量來控制打漿度。第二十三頁，共六十八頁，編輯于2023年，星期五打漿效率主要取決于打漿時間、打漿比壓和紙漿的濃度。所謂打漿效率是指單位時間內處理的漿料量與打漿前后所提高打漿度數(shù)的乘積，即：打漿效率=通過漿量（kg/h）×Δ°SR第二十四頁，共六十八頁，編輯于2023年，星期五3、磨漿濃度打漿濃度高，進入打漿刀間的纖維層加厚，纖維所承受的壓力降低，減少了纖維的切斷作用，同時纖維受到強烈地揉搓和擠壓作用，分絲帚化好。而且可以提高產量，降低噸漿的動力消耗。打漿濃度低，則相反，纖維切斷多。第二十五頁，共六十八頁，編輯于2023年，星期五4、磨漿溫度打漿溫度過高，會引起紙料脫水，纖維的潤脹作用下降，導致已帚化纖維的“脫毛”現(xiàn)象，使纖維的結合力和強度下降。過高的溫度還會導致施膠度下降，打漿時間延長，動力消耗增加。通常要求打漿溫度不超過45℃，打高粘狀漿不超過60℃。第二十六頁，共六十八頁，編輯于2023年，星期五四、磨(打)漿過程質量檢查為了掌握漿料在打漿過程中的變化情況，控制好成漿質量，必須對打漿質量進行檢查。在生產中檢查的項目一般是漿料的濃度、打漿度和濕重。為了進一步的實驗研究，常檢查纖維的長度、水化度、保水值、篩分等。第二十七頁，共六十八頁，編輯于2023年，星期五（一）打漿度打漿度：oSR(Schopper-Riegler)2g絕干漿，稀釋到1000ml，在20℃，用打漿度儀測定。生產上，方便、靈活打漿度：表示紙漿脫水難易的程度。它綜合反映了纖維被切斷、分裂、潤脹和細纖維化等打漿作用的效果。打漿度通常用肖伯爾打漿度儀進行測定。國外尚有普遍用游離度表示打漿程度的，打漿度越高，漿料的游離度則越小。打漿度：化學漿，中國，北歐游離度：C.S.F(CanadaStandardFreeness)

高得率漿，美國，加拿大第二十八頁，共六十八頁，編輯于2023年，星期五（二）纖維長度測定平均長度的方法主要有顯微鏡法和濕重法兩種。顯微鏡法比較復雜且速度較慢，200根的平均長度。生產中多用濕重法。它是稀釋的漿料在測定打漿度的同時流過框架，框架上掛住的濕纖維的重量即濕重。它以重量間接的表示纖維的平均長度，通常濕重越大，纖維越長。纖維特性分析儀FS-200、測纖維粗度、扭角等纖維特性自動分析儀FQA(FiberQualityAnalyzer)第二十九頁，共六十八頁，編輯于2023年，星期五（三）保水值保水值表示纖維打漿后水化及潤脹程度，用以反映細纖維化程度及可塑性，同時紙張的緊度、裂斷長、耐破度、耐折度等物理指標隨保水值的增加而直線上升。保水值=（濕漿重-干漿重）/干漿重離心甩干：0.15g絕干漿，6000轉/分

15分鐘實驗室用第三十頁，共六十八頁，編輯于2023年，星期五（四）篩分析纖維長度是衡量漿料質量的一個重要指標，除了測量纖維的平均長度外，還通過篩分析，使纖維按長度得到分級，測出各級纖維的長度和所占的百分率。保水值和篩分析測定所用的時間較長，不適于生產中使用，多用于研究中。主要高得率漿BZF-1鮑爾式紙漿纖維篩分儀第三十一頁，共六十八頁，編輯于2023年，星期五(五)比表面的測定紙的性能研究的課題水銀法滲透壓法第三十二頁，共六十八頁，編輯于2023年，星期五（六）、漿料濃度的測定定義：每100g液體漿料中含絕干漿的克數(shù)重量百分比：1%以上體積百分比：1%以下第三十三頁，共六十八頁，編輯于2023年，星期五五、各種漿料的磨(打)漿特性（一）、化學木漿針葉木漿，當用來生產水泥袋等一類的紙張時，不希望切斷纖維，但當生產某些薄紙時需適當?shù)那袛啵蕴岣呒埖膭蚨?。對闊葉木漿，纖維較短，在打漿中應盡量避免纖維的切斷。第三十四頁，共六十八頁，編輯于2023年，星期五（二）、草類漿草漿纖維較短，應盡量保持纖維的長度；雜細胞含量較高，在打漿中容易破碎引起打漿度的升高，造成抄紙時的濾水困難；且草漿難以帚化，若要求過多的帚化，必然造成切斷過多，故草漿的打漿應輕打、快打，避免過度吸水潤脹，使其表面稍加活化即可。采用草漿生產文化紙時打漿度一般控制在30～50°SR為宜。第三十五頁，共六十八頁，編輯于2023年，星期五第三十六頁，共六十八頁，編輯于2023年，星期五第五節(jié)、磨（打漿）

與紙張性質的關系打漿改變纖維的性質→改變紙的性質第三十七頁，共六十八頁，編輯于2023年，星期五一、纖維結合力纖維結合力有四種：氫鍵結合力、化學主價鍵力、分子間的范德華吸引力和表面交織力。其中氫鍵結合力與打漿關系密切。第三十八頁，共六十八頁，編輯于2023年，星期五幾種作用力的比較化合物作用力（kJ/mol）范德華力H2O0.155O﹣H…OH2O15O﹣H…O纖維素﹣OH28O﹣H460C﹣C347第三十九頁，共六十八頁，編輯于2023年，星期五纖維素分子ab氫鍵范德華力纖維素分子纖維素分子纖維素分子纖維素分子纖維素大分子間的氫鍵與范德華力第四十頁，共六十八頁，編輯于2023年，星期五（一）、纖維與纖維之間的氫鍵結合1、氫鍵的定義當H以其主價鍵與負電性很強的原子結合后，再以副價鍵與另一個負電性很強的原子相連接所形成的鍵。第四十一頁，共六十八頁，編輯于2023年，星期五

2、氫鍵的形成條件:

①必須要有H；

②必須要有電負性很強的原子，且有孤 對電子；

③H原子和電負性很強的原子之間的距 離在0.28-0.3nm。只有滿足上述條 件才可能形成氫鍵。第四十二頁，共六十八頁，編輯于2023年，星期五3、氫鍵具有方向性和飽和性。方向性：外來氧原子接近氫原子的方向與-OH鍵的方向一致。

飽和性：進攻氧原子受到的原有氧原子排斥力大于氫原子的吸引力。

氫鍵的鍵能：20.9-33.5KJ/mol

氫鍵>范德華力氫鍵<化學鍵第四十三頁，共六十八頁，編輯于2023年，星期五4、結晶區(qū)氫鍵和無定形區(qū)氫鍵的區(qū)別

結晶區(qū)：所有羥基均形成氫鍵，因此結晶區(qū)分子間的結合力強，即氫鍵結合力強，水分子不易進入，形成永久結合點。

無定形區(qū)：只有部分羥基形成氫鍵，另一部分羥基呈游離狀況，結合力較弱，氫鍵始終處于結合→破裂→再結合的過程中，水分子進入無定形區(qū)與纖維素形成氫鍵水橋，產生潤脹作用，形成暫時結合點。第四十四頁，共六十八頁，編輯于2023年，星期五5、纖維與纖維間的氫鍵結合

的原因

氫鍵是纖維素中比較重要的一種鍵型，對制漿造紙過程有著重要的影響。纖維素大分子間，纖維素和水分子之間，或者纖維素和含羥基化合物都可以形成氫鍵，這是由于纖維素的葡萄糖單元在2、3、6位有游離羥基，羥基中的氧具有很強的電負性，而H原子半徑很小，允許電負性強的氧原子接近它從而形成氫鍵。

第四十五頁，共六十八頁，編輯于2023年，星期五6、抄紙中紙的氫鍵形成的過程

紙的強度的來源纖維之間單分子水膜和游離水

網(wǎng)部脫去第四十六頁，共六十八頁，編輯于2023年，星期五

壓榨的作用纖維素與水單分子水橋纖維素纖維素第四十七頁，共六十八頁，編輯于2023年，星期五水橋與氫鍵結合結構示意圖

水橋結構示意圖氫鍵結合結構示意圖

干燥的作用

第四十八頁，共六十八頁，編輯于2023年，星期五7、氫鍵理論氫鍵理論認為：打漿的機械作用增加了纖維的比表面積，纖維表面游離出大量的羥基，促進了纖維表面的吸水潤脹，在纖維表面形成單分子水膜，在紙的抄造過程中，網(wǎng)部脫去纖維間游離水，壓榨是纖維間的距離靠攏達到形成氫鍵的條件，當水被蒸發(fā)時，由于水的表面張力，使紙頁收縮，纖維進一步靠攏。纖維素分子中羥基的氫原子與相鄰纖維羥基中的氧原子產生了O-H…O形式的氫鍵結合。使紙頁產生強度。氫鍵理論說明了纖維結合力的形成。它能較準確的說明和解釋為什么強度大的纖維原料，成紙的強度不一定大，而只有經(jīng)過良好打漿的紙料才能抄出強度大的紙；為什么濕紙頁的強度低于干紙的強度等問題。第四十九頁，共六十八頁，編輯于2023年，星期五（二）影響纖維結合力的因素

1．紙漿種類的影響化學木漿的結合力最大，棉漿次之，草漿較差，機械木漿最差。

2．纖維化學成分的影響以半纖維素為最大。半纖維素含量高，打漿時易水化、潤脹和細纖維化，增加了表面積，游離出更多的羥基，有利于提高紙張的強度。但也不能理解為紙漿含半纖維素越多越好，因為半纖維素含量太多，紙透明發(fā)脆，強度下降。第五十頁，共六十八頁，編輯于2023年，星期五3．纖維素的影響纖維素含量高，聚合度高，強度高（本質）4、木素含量高的紙漿親水性很差，妨礙了纖維的吸水潤脹和細纖維化，不易打漿，纖維間的結合力也低，成紙緊度小，強度差，但剛度大。纖維素聚合度高的纖維抗張強度大。5、纖維長度：紙張的撕裂度，隨纖維長度的增加而增加。但過長紙頁的勻度不好。第五十一頁，共六十八頁，編輯于2023年，星期五6．添加劑的影響在紙漿中加入親水性的物質，如淀粉、蛋白質、羧甲基纖維素等，會增加纖維的結合力。在漿中加入松香、石蠟和填料等疏水性的物質，則會影響纖維間的結合力，降低紙張的強度。第五十二頁，共六十八頁，編輯于2023年，星期五二、磨(打)漿與紙張性質的關系隨著打漿的進行，發(fā)生著兩個基本變化即纖維結合力的不斷增長和平均長度的不斷下降。造成了紙張的一系列性質隨著發(fā)生改變。其變化規(guī)律可以分為三大類：一類是打漿性能曲線是逐步上升如結合力、緊度和收縮率等曲線；第二類曲線是逐步下降如纖維平均長度、透氣度和吸收性等曲線；第三類曲線是打漿前期曲線上升并逐漸緩慢，然后出現(xiàn)轉折和下降如各種強度曲線。圖2－3表示打漿與紙張物理性質的關系。1—結合力2—裂斷長3—耐折度4—撕裂度5—纖維平均長度6—吸收性7—透氣度8—收縮率9—緊度第五十三頁，共六十八頁，編輯于2023年，星期五（一）纖維結合力纖維平均長度↓纖維自身強度、纖維的性質：比表面增加↑柔軟性增加↑氫鍵再分布↑細胞壁內部和表面增加了纖維的結合力拐點：90oSR左右第五十四頁，共六十八頁，編輯于2023年，星期五（二）裂斷長裂斷長主要是由纖維結合力、纖維平均長度和纖維自身強度、纖維交織排列等因素決定。在打漿初期裂斷長上升很快，以后上升緩慢，到了一定數(shù)值后，反而產生下降的現(xiàn)象。這是由于打漿初期主要影響它的是纖維結合力，而后期主要是纖維的平均長度。隨著打漿的進行，纖維的結合力在不斷提高，但纖維的平均長度在不斷下降，當后者的影響大于前者的影響時，便出現(xiàn)了轉折。轉折現(xiàn)象出現(xiàn)的早晚與打漿的方式有關。拐點：70oSR左右第五十五頁，共六十八頁，編輯于2023年，星期五（三）耐破度耐破度的變化曲線與裂斷長的相似，但由于紙張在破裂時不僅受到拉力，同時也受到撕力的作用，所以在打漿度較高時，隨著平均長度的下降，耐破度下降大于紙的裂斷長。第五十六頁，共六十八頁，編輯于2023年，星期五（四）耐折度影響耐折度的因素有纖維平均長度和纖維結合力，結合力對耐折度的影響不如對裂斷長的大，所以耐折度曲線的轉折點比裂斷長出現(xiàn)要早。此外，還與纖維的彈性有關，而彈性與紙張的水分有關，在一定的范圍內，耐折度隨著含水量的增加而增加，但當水分含量達到一定限度后，因結合力下降過多，耐折度開始下降。50oSR左右第五十七頁，共六十八頁，編輯于2023年，星期五（五）撕裂度影響撕裂度的主要因素是纖維的平均長度，其次是纖維的結合力、纖維排列方向、纖維本身強度等。在打漿初期由于纖維結合力的提高、纖維長度下降不多，撕裂度顯著上升；隨后由于纖維長度的下降，造成撕裂度迅速下降。撕裂度的轉折點在20oSR左右強度類性質：最大值后下降，打漿提高紙的強度是有限度的，加化學助劑第五十八頁，共六十八頁，編輯于2023年，星期五(六)緊度紙張的緊度隨打漿度的上升、纖維結合力的增加而不斷提高。影響緊度的因素很多，主要是打漿度、紙料的種類、半纖維素含量、網(wǎng)上脫水情況、壓榨和壓光的壓力等。（七）不透明度影響紙張的不透明度的因素主要是纖維的結合力，隨著打漿度的提高，纖維結合緊密，使紙對光線的散射減少，紙的透明性增加，不透明性降低。透印性增加，對印刷紙不利。增加不透明度，加填料第五十九頁，共六十八頁，編輯于2023年，星期五(八)紙張的伸長率和伸縮性隨著打漿度的提高而上升。其主要影響因素有打漿方式、紙漿的種類、半纖維素