2020-04-27 18:37:43

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打浆(beating)又称叩解。是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。

利用物理方法,对水中纸浆纤维进行机械或流体处理,使纤维受到剪切力,改变纤维的形态,使纸浆获得某些特性,以保证抄成的纸达到预期的质量要求,这一过程就称之为"打浆"。

打浆过程中纤维除了受机件的剪切揉搓梳理等作用外,同时纤维的细胞壁还发生位移、变形与破裂等现象而吸水润胀,产生细纤维化,使纸浆具有柔软性、可塑性,也使纤维素分子链中的羟基增加与氢链结合机会,提高了纤维间的结合力。按打浆作用,可分为黏状打浆和游离打浆。按生产方式,可分为间歇打浆和连续打浆。

基本信息

  • 中文名

    打浆

  • 外文名

    beating

折叠 编辑本段 打浆原因

由于纸浆纤维挺而有弹性,如不加任何处理就用来抄纸,则在网上成形时难以分布均匀,抄出的纸张硬度很低。另外,未经打浆的纸浆,尚含有未分离的纤维束,这些纤维束挺硬,有的太长,有的太粗,缺乏必要的切短和分离,如用其抄纸,则所得产品疏松、多孔,表面粗糙、强度很低,不能满足使用要求。经过打浆处理的纸浆生产的纸,则组织紧密均匀,强度较大。

折叠 打浆方法

主要分为游离打浆和黏状打浆。

游离打浆是以切断作用为主,纸浆的浓度较低。此方法的打浆机的刀刃较锐利,刀刃的齿距较密,在打浆时纤维容易被切断,使所抄造出的纸张会出现密度小而膨松、不透明、伸缩性小,油墨容易附着等特性。不过,此方法所抄造出来的纸张,其表面平滑度较低,并容易起毛。

黏状式打浆方法是用破裂磨溃等原理。其所用的纸浆浓度较高,而打浆机的刀刃较钝,刀刃齿距较稀疏,切断纤维时容易产生长短不一的现象,使所抄造出来的纸张拥有的物理特性较强,纸质紧密,纸张表面平滑度佳,透明度较高且不易起挠等特性。但纸张的伸缩性较大,对油墨吸收效果较差。

折叠 打浆历史

中国古代,人们使用棍棒、石臼等工具来舂捣桑皮和竹麻等原料,来获得所需要的纸浆。

古代埃及人用木棍捶打莎草和芦苇,使纤维表面产生天然半纤维素胶粘剂,来强化纤维结合力和物理强度。

折叠 编辑本段 纤维变化过程

打浆对纤维的作用和纤维的变化除压溃、揉搓、疏解以外,主要分为以下五部分:细胞壁的位移和变形,初生壁和次生壁外层的破除,吸水润胀,细纤维化和横向切断等。但这几种作用不是截然分开,而是互相交错进行的,现分述如下:

折叠 位移和变形

用偏光显微镜可以观察到纤维上的亮点,即微纤维的位移。未打浆的纤维有位移,而开始打浆后出现了新的位移点,随着打浆过程的进行,位移点逐步扩大并变得更清晰。

产生位移的原因是由于纤维在打浆过程中受到机械作用力,使次生壁中层一定位置上的微纤维产生弯曲变形,微纤维之间空隙有所增加,这就为纤维吸收更多的水创造了条件。开始这个变形是很小的,以后逐步变大。虽然由于初生壁和次生壁外层还没有去除,对次生壁中层的位移和进一步润胀受到限制,但吸水变形可使纤维变得柔软,对去除初生壁和次生壁外层具有重要作用。

折叠 破除

初生壁在蒸煮和漂白的过程中去掉一部分,但仍存有相当数量。未去掉初生壁的纤维,显得光滑、挺硬,不易吸水润胀。这是由于初生壁中含有较多木素,并呈网状的结构,它虽然能吸水,但润胀程度很低。初生壁的外层很薄,它紧紧地包围着能够很好润胀的初生壁中层,因此,也必须在打浆中将其除去,使次生壁中层的细纤维分离出来,才能达到纤维的充分润胀和细纤维化作用。

初生壁和次生壁外层的破除,是利用打浆设备的机械作用力和纤维之间的相互摩擦,呈膜状或碎片的形式除掉的。当然,打浆过程中不可能将每根纤维的初生壁次生壁外层彻底去除,根据打浆程度的不同,去除的多少也不同。不同种类的纤维初生壁及次生壁外层的除去难易程度也不相同,如草浆比木浆去除要困难,硫酸盐木浆比亚硫酸盐木浆的去除要困难,因而造成打浆时细纤维化的难易程度不同。

折叠 纤维吸水润胀

在初生壁未打破之前,纤维的吸水润胀程度较慢。随着打浆的进行,初生壁及次生壁外层不断被打破,纤维的吸水润胀加快,纤维直径可迅速润胀到原来直径的两倍。吸水润胀后的纤维变得柔软可塑,外表面积增大,内部组织结构松弛,分子间内聚力下降,有利于细纤维化的进行。

纤维在打浆过程中所以能发生吸水润胀,是由于纤维素和半纤维素分子结构中存在有无定形区和大量羟基,与水分子发生极性吸引,水分子进入无定形区,使纤维素分子链间距离增大、纤维外表面积增大,从而引起吸水润胀。一般半纤维素含量多的纤维易吸水润胀,木素含量高的纤维不易吸水润胀,因此,漂白后的纸浆纤维较未漂浆吸水润胀好。

折叠 细纤维化

纤维在打浆的过程中受到打浆设备的机械作用而产生纤维的纵向分裂,表面分离出细小纤维,纤维两端帚化起毛的现象,称为细纤维化。

一般认为,纤维的细纤维化是在纤维吸水润胀以后开始的。由于吸水润胀,致使内聚力减小,次生壁的层与层之间产生滑动,使纤维变得柔软可塑,称为内部细纤维化。而纤维表面的分丝帚化,分离出大量细小纤维,增加了纤维的外表面积,称为外部细纤维化。

纤维的细纤维化,主要是次生壁中层产生,因为细纤维在它上面的排列多是近似平行的,易于润胀和分裂帚化。但必须是在次生壁外层完全除掉或部分除掉的情况下,才能产生较好的细纤维化。纤维的细纤维化和纤维的吸水润胀是相互促进的。吸水润胀为纤维的细纤维化创造了有利条件;反之,纤维的细纤维化又能促进纤维更进一步的吸水润胀。

折叠 横向切断

打浆过程中,由于打浆设备的刀片或磨齿间的剪切作用,使纤维受到切断。同时在打浆压力较大、浓度较高的情况下,纤维之间相互摩擦,也会造成纤维的横向切断。

长纤维经适当地切断,可以提高纸张的组织均匀性和平滑性。但过分受到切断,纸的强度就会降低。通常对棉浆、麻浆等长纤维浆料,在打浆时要求有较多的切断;对针叶木浆(纤维平均长度为2~3毫米)在打浆时,应根据纸张物理性能要求,将纤维切断到必要的程度,对较短的阔叶木浆和草类浆(纤维平均长度为0.7~1.1毫米),则不希望有过多的切断。

在同一打浆条件下,吸水润胀得很好,纤维具有良好的柔软性和可塑性,就不容易受到切断,而易于分丝帚化。反之吸水润胀不好,纤维挺硬,则容易受到切断。

折叠 总结

上述五个方面的作用是指单根纤维而言的,即指一根纤维在打浆过程中可能受到的集中作用。在实际生产中,打浆处理的纤维数量是无法估量的,由于打浆中各种条件的限制,每根纤维受到的作用不可能完全一致。如有一部分纤维在打浆时可能吸水润胀和细纤维化作用都较好,而另一部分纤维可能受到较严重的切断作用;也可能有一部分纤维在打浆初期初生壁和次生壁外层就破裂,而另一部分纤维直至打浆后期尚未破裂。如果这种现象严重,就说明打浆作用不良,必须采取有效措施,力求把浆打得均匀一些。

折叠 编辑本段 打浆元件

折叠 简介

经过蒸煮或机械磨解、筛选和漂白以后的纸浆,还不能直接用来抄纸。因为纸浆中的纤维缺乏必要的柔韧性,纤维与纤维间的结合力还不够理想,如果用它抄纸,纸张会疏松多孔、表面粗糙、强度低,不能满足使用的要求。磨片是磨浆机的"心脏",直接对纸浆纤维产生剪切、压溃、拉伸、摩擦等作用力来改变纤维形态,满足抄造适配性。

折叠 工作原理

"三分造纸,七分打浆",打浆就是利用磨片齿纹机械作用方法处理纸浆中的纤维,使其疏解、适度切断和分丝帚化;更重要的是纤维在打浆时吸水润胀,使之具有较高的弹性和塑性,满足造纸机生产的要求,以使生产的纸张能达到预期的质量指标。

磨片设计一直沿袭比刀缘负荷(SEL)理论,我国南通华严磨片研究中心和奥地利安德里兹等机构的研究实践案例表明要充分考虑比表面负荷及流变效应等因素。比刀缘负荷理论是以磨浆机转刀齿与定刀齿齿缘交会单位长度上冲击剪切絮聚纤维的有效负荷来描述和表征打浆特性。具体是由磨浆机的有效功率(净功率)N、转速 n以及磨片每转切断长L三个方面决定的。

折叠 编辑本段 甘蔗渣打浆

甘蔗渣属于纤维长度较短的一种草类原料,在我国广西、广东、云南等地产量丰富,它是在甘蔗经榨糖后以化学方法处理的浆种,叩解度一般在18~22°SR,湿重指标在2.4~2.7之间,特别适于生活用纸的抄造,要求上网叩解度在28~32°SR之间,湿重在2.0~2.5之间最佳。因此甘蔗渣浆打浆必须使用粘状打浆,打浆浓度在10~20%之间,使用高浓磨浆机设备,配以合适的无空磨磨片,则成浆质量高,并且匀度好,节电效果明显。

折叠 磨片分类

锥形磨片、圆盘磨片、热磨机磨片、疏解机磨片、热分散磨片等。

每个规格的磨片分别有数种到数十种齿型。

造纸磨片现有HYCut fin 、Broom fin 、Soft fin 、Ease fin 四大类别。

折叠 优化磨片作用

我国南通华严磨片研究中心对打浆工段进行磨片优化实践,在数百例实践生产中,不同的浆料、不同的纸种,不同的工艺和不同的指标,选用不同的磨片齿型。优化后的磨片齿形更能适应具体工艺需要,有利于提高纤维品质、成纸品质及降低打浆电耗。

折叠 磨片材质

磨片设计选用合适的齿型以达到既定的打浆参数,还必须具有良好的耐磨性能和抗冲击韧性。纵观100多年来,全球范围的磨片制造和使用的发展中,石材、灰口铁、镍硬白口铁、高铬铸铁、镍铬合金、多元合金、不锈钢、碳化钨、高分子聚乙烯、改性尼龙、陶瓷、金刚砂等材料都得到过采用,鉴于耐磨性和经济性考虑,目前多元合金磨片和高铬铸铁磨片因良好的耐磨性能处于主导地位。具有表面粗粒的多元合金磨片倾向于对纤维更好的分丝帚化作用;特钢磨片倾向于纤维更剧烈的切断作用。

折叠 磨片选型

南通华严多元合金磨片四大系列

HY Cut fin

切割鳍系列

适宜偏游离状打浆,较低动力消耗状态下快速降低长纤维湿重,利于提高匀度。

HY Soft fin

软鳍系列

适宜于短纤维浆种,切断作用较弱,保持纤维长度,利于减少湿重流失。

HY Ease fin

疏解鳍系列

适宜于多浆种,疏解与泵送能力强,降低电耗,利于提高出率 。

HY Broom fin

扫帚鳍系列

适宜于偏粘状打浆,对纤维分丝帚化作用较强,利于打浆度的提升。

正大轻科无空磨磨片特别针对目前国内特色原料浆种对叩解度和湿重的要求,满足高叩解度同时不降低湿重指标具有特别明显的效果,在甘蔗渣打浆、杨木打浆、桉木打浆、竹浆打浆等领域适用性强,还具有大幅降低吨浆耗电量的优势,据应用统计分析,该磨片应用在上述领域较传统磨片节电40~60%。

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