制浆造纸技术讲座优秀课件.ppt

单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,制浆造纸技术讲座,1,讲座内容,第一章 植物纤维原料,第二章 化学法制浆,第三章 打浆,第四章 施胶,第五章 造纸原理与工程,2,第一章 造纸植物纤维原料,3,1,、纤维素、,2,、半纤维素,纤维素和半纤维素皆由碳水化合物组成木素。,3,、木素,木素则为芳香族化合物。,4,纤维素是不溶于水的均一聚糖。它是由,D-,葡萄糖基构成的线状高分子化合物。纤维素大分子中的,D-,葡萄糖基之间按照纤维素二糖联接的方式联接（,1,4-,苷键）。,5,纤维素大分子的两个末端基的性质是不同。,6,纤维素的碱性降解,纤维素的配糖键在一般情况下对碱是比较稳定,的，但在高温条件下，纤维素也会受到碱性水解。,与酸性水解一样，碱性水解使纤维素的配糖键部,分断裂。,7,剥皮反应,在碱的影响下，纤维素具有还原性末端基的葡萄糖基会逐个掉下来。,在碱性溶液中，即使在很温和的条件下纤维素也能发生剥皮反应。,8,半纤维素是指植物纤维原料中除纤维素以外的全部碳水化合物（少量的果胶质和淀粉除外），即非纤维素的碳水化合物。,9,构成半纤维素的糖基,木糖,(Xylose),、阿拉伯糖,(Arabinose),、,甘露糖,(Mannose),、葡萄糖,(Glucose),、,半乳糖,(Galactose),、,4-0-,甲基葡萄糖醛酸,(4-0-Methyl-Glucuronic,Acid),、,半乳糖醛酸,(Galacturonic Acid),、,葡萄糖醛酸,(Glucuronic Acid),。,鼠李糖,(Rhammose),和岩藻糖,(Fucose),。,10,半纤维素的碱性降解,半纤维素在碱性条件下可以降解，碱性降解包括碱性水解与剥皮反应。例如在,5%NaOH,溶液中，,170,时，半纤维素苷键可被水解裂开，即发生了碱性水解。在较温和的碱性条件下，也发生剥皮反应。,11,剥 皮 反 应,半纤维素的剥皮反应从聚糖的还原性末端基开始逐个、逐个糖基进行。但是由于半纤维素是由多种糖基构成的不均聚糖，所以半纤维素的还原性末端基有各种糖基，而且还有枝链，故其剥皮反应更复杂。,12,半纤维素对纸浆及纸张性质的影响,（一）半纤维素对溶解浆的影响,溶解浆是生产粘胶纤维、玻璃纸或者其它纤维素,衍生物的原料。半纤维素的存在对溶解浆的使用会产生不利影响。,13,半纤维素对纸浆卡伯值和漂白的影响,14,半纤维素对纸浆打浆行为的影响,纸浆中存留的半纤维素有利于纸浆的打浆，这是因为半纤维素比纤维素更容易水化润胀。,纸浆中存留的半纤维素聚糖的种类与结构比半纤维素的含量对打浆的影响更大。,15,半纤维素含量对纸张性质影响,半纤维素有利于纸浆的打浆，有利于纤维的细纤维化，大量研究结果表明，凡是通过打浆能获得较高强度纸张的纸浆都有较高的半纤维素含量。,半纤维素含量高有利于纤维的结合，所以对提高纸张的裂断长、耐破度和耐折度等有利。,半纤维素含量低，有利于一些与纤维结合力无关的纸张性质，如不透明度和撕裂度等。,16,随着半纤维素含量的增加，相对地降低了,-,纤维素的含量，即减少了保证纤维本身强度的纤维素的含量，所以半纤维素在增加纤维结合上的积极影响在某种程度上会被纤维本身强度降低的不利影响所降低或抵消，反之亦然。,17,18,19,20,木素在植物内的作用,在木材中木素作为一种填充和粘结物质，在木材细胞壁中能以物理或化学的方式使纤维素纤维之间粘结和加固，增加木材的机械强度和抵抗微生物侵蚀的能力，使木化植物直立挺拔和不易腐朽。,21,木素的含量,针叶木,(,裸子植物,),中，木素含量,25%35%,；,阔叶木,(,被子植物中的双子叶植物,),木素含量达,20%25%,；,单子叶植物中禾本科植物一般含,15%,25%,。,22,木材中木素含量最高的部位在复合胞间层；,次生壁的木素含量较低，但由于次生壁比复合胞间层厚得多，所以木素大部分分布于次生壁。,23,木素的结构单元,24,25,26,1,、,-,芳基醚和,-,烷基醚结构基团的反应,27,28,29,30,31,32,33,34,35,5,、少量（次要）成分,（一）抽出物（,Extractives,）,水抽出物,(,冷、热水）,稀碱抽出物（,1%NaOH),有机溶剂抽出物,灰 分,-,植物纤维原料都含有一定量的矿物质、燃烧后产,生灰分（温度一般在,57525,）草类原料的灰分与组成,n,含量：,1.2%10%(2%,以上,),，叶部的灰分甚至高达,23.1%,。化学组成：灰分中,60%,以上是,SiO2,尤其是叶部和梢部,36,灰分对纸浆生产的影响,草类原料中的,SiO2,，在碱法制浆过程中形成,Na2SiO3,，溶于废液中，使废液粘度升高，洗涤时黑液提取率降低，对,黑液的蒸发、燃烧、苛化、白泥回收等过程都带来麻烦，即所谓的“硅干扰”。,37,38,39,40,41,42,43,44,45,46,47,48,49,50,51,52,53,54,55,56,57,58,59,60,61,62,63,64,65,66,67,68,69,70,71,72,73,74,75,76,77,78,79,80,81,82,83,84,85,86,87,88,89,90,91,92,93,94,95,96,97,98,99,100,101,102,103,104,105,106,107,108,109,110,第三章 打浆,111,112,113,114,115,116,117,118,119,120,121,122,123,124,125,126,127,128,129,130,131,132,133,134,135,136,137,138,139,140,141,142,143,144,145,146,147,148,149,150,151,152,153,154,155,156,157,158,159,160,161,162,163,164,165,第四章,AKD,中性施胶剂的应用,166,AKD,是烷基烯酮二聚体的简称，是与植物纤维能起化学反应的中性施胶剂。其化学结构式为,:,一、,AKD,施胶剂性质与性能,AKD,是一种低熔点（一般在,4355,之间）的浅黄色蜡状固体，不溶于水，通常是将其熔化后加入乳化剂进行高压乳化，得到水包油型的,AKD,乳液,。,1.1 AKD,性质,167,AKD,施胶剂需用改性淀粉或合成聚合物作为稳定剂，以防,止,AKD,微粒凝聚，并且决定悬浮液离子带电性能。,AKD,施胶剂,通常为阳离子型使用不同的稳定剂，就有不同的,AKD,施胶剂种,类，但其活性组分,(ACTIVE COMPO-NENT),都是一样的。其代,表为,KEYDIMEC222,，它以淀粉作为稳定剂，并含有铝盐。,性能如下,:,外观乳白色，固形物含量,18.5,士,1.0%,，密度,(20)1010,士,10g/l,，粘度,(BROOKFIELD,，,20C)l00MPS,，,pH(,分散液,)2.5,4.5,，贮存稳定性,(20)30,天。,1.2 AKD,化学及物理性能,168,2.1,不需稀释,(,否则会水解,),即可使用。在稍后的位置,(,如混,合泵或以后,),加入，只要松香微粒能均匀吸附到纤维表面,即可。,2.2,适宜于在中性或碱性条件下施胶，最理想的,pH,值为,6.8,8.5,。可加,NaHCO,3,，平衡碱性。,2.3,纸页干度达到,80%,时，胶料才发生反应，因而它与松,香胶料不同，允许前段烘缸有较高的干燥温度。,三、,AKD,施胶剂应用要点,169,2.4,填料种类及用量很大程度上影响胶料用量。由于相同重,量填料的表面积比纤维表面积大得多，因而填料量越高，需,要覆盖的表面积越多，胶料量也就越多。,Ti02,的比表面积很,大，因此消耗的胶料量较高。,2.5,由于胶料自身的,pH,值低，可能对皮肤及眼睛有刺激，因,而在操作时应该使用橡胶或,PVC,安全防护镜及手套。,2.6,用不锈钢、耐酸钢、玻璃纤维加强聚酩及其它塑料制品,贮存。保持凉爽，但不冻结。,170,三、影响,AKD,施胶的因素,3.1 AKD,的用量,无论是哪种类型的,AKD,，用量小于,0.1%,时，几乎没有施胶效果；但是当用量超过,0.4%,时，纸页的施胶度不但不会增加，,AKD,的保留率还会明显下降，富集在白水中的,AKD,在白水循环过程中大量水解，生成的双烷基酮沉积在网部，造成粘辊、糊网。一般,AKD,的用量在,0.1%HD0.25%,之间；重施胶时用量在,0.25%HD0.35%,之间。,171,3.2,助留体系,AKD,中性施胶所用的助留体系可分为单元助留体系和双元助留体系。,常用的单元助留体系主要有：阳离子淀粉（,CS,）、阴,/,阳离子聚丙烯酰胺（,APAM/CPAM,）、壳聚糖等；常用的双元助留体系主要有,CS+APAM,、,CS+CPAM,等。,在生产中发现，使用单组分助留剂，体系的留着率一般较低，为了提高留着率现在越来越倾向于使用双元助留体系。目前国内多用,CS+APAM,组成的双元助留体系，只要控制好原料的质量、用量和加入点，这种体系对,AKD,有良好的助留效果。,172,3.3,施胶促进剂,聚酰胺多胺环氧氯丙烷树脂（简称,PPE,或,PAE,树脂）在造纸中是一种高效湿强剂，能明显改善,AKD,的施胶效果。,经验表明，助剂的添加顺序对,AKD,的施胶效果影响很大。特别是在草浆配比高或含有,PCC,填料的难施胶体系中，助剂的添加顺序就显得愈加重要。,3.4,助剂添加顺序,173,AKD,的施胶性能与系统,PH,值的关系很大，一般认为只有在中,/,碱性条件下，,AKD,的内酯环才能打开与纤维素上的羟基反应。,实验证明，当,PH,值,8,值时，施胶度的上升速度开始减慢。,因此实际生产中,PH,值一般,控制在,7.58.5,之间。,3.5 PH,值和碱度,174,AKD,的保留率和施胶效率受浆料动电性质的影,响很大。一般认为，浆料的,电位在,-35V,之间有利,于浆料中各组分的相互吸附和絮聚，并能改善纸浆的,滤水性能。如果,电位偏正，说明阳离子助剂用量过,剩，会导致生产成本增加；如果,电位偏负，说明阳离,子助剂用量不足。,在实际生产中流浆箱中浆料的,电位应略小于,0,。,3.6,电位,175,3.7,填料,由于填料具有较大的比表面积和独特的表面化学性质，能够吸附纸浆中添加的大部分,AKD,，而减少,AKD,在长纤维上的保留。,为减少填料对,AKD,施胶的不利影响，,AKD,的添加点应远离填料的添加点，以减少,AKD,被填料表面吸附。,人们已经发现不同的纸浆种类对,AKD,施胶的响应是不同的：木浆好于草浆；阔叶木浆好于针叶木浆；化学浆好于机械浆。要使纸页施胶良好，,AKD,在纸页纤维表面的覆盖率必须达到一定的值，一般在,4%15%,之间。,3.8,浆料种类对,AKD,施胶的影响,176,四、,AKD,中性施胶实例,（,1,）浆料配比,:,自产蔗渣竹芒混合浆,:,85%-55%,漂白针叶木浆,:,15%-45%,（,2,）生产纸种,:,书写纸、双胶纸、静电复印纸、,电脑原纸等高 白度文化用纸。,4.1,生产原材料及施胶工艺流程,:,某造纸厂原用酸性施胶工艺抄纸,存在以下几个缺陷,:,成纸不透明度低、易脆、易返黄、造纸废水污染负荷高等问题。在使用中性施胶工艺后,纸页质量得到明显改善,克服了以往纸页透印、紧度大、纸脆等纸病,又降低了生产成本。,177,（,4,）中性施胶工艺流程和助剂加入位置,:,（,3,）使用助剂,:,铵型阳离子淀粉,聚丙烯酰胺助留剂,施胶剂,填料,:,轻质碳酸钙,178,（,1,）阳离子淀粉,:30%,浓度糊化至,90,95,后,加入清水烯 释至,2%,浓度,过筛后在高位处加入,加入量为,0.8%-1.3%(,对成纸,),。,（,2,）施胶剂,:,按,0.6%-1.0%,用量,(,以原液浓度,15%,计,),将原液或稀释液用计量泵定量在高位箱处加入。,（,3,）聚丙烯酰胺,:,用清水搅拌溶解,每槽,(1,3),溶解,0.5kg,聚丙酰胺,搅拌,2,3,后,在稳浆箱连续加入,加入量,100-150,。,（,4,）轻质碳酸钙,:,以,8%,溶解浓度,过筛后在稳浆箱处连续加入,加入量为,15%-20%(,对成纸,),。,4.2,助剂使用及加入方法,179,1.,光学性能,由于使用施胶,填料由滑石粉改为轻质碳酸钙后,使,60,/,成纸不透明度从,76.2%,上升至,80.4%,接近酸性施胶,75,80,/,纸的不透明度,达到级书写纸的要求。,2.,物理强度,改用轻质碳酸钙,成纸厚度也有上升,而平滑度并不下降,从生产报表看却有上升,改善了纸的松厚度。另外,由于加入阳离子淀粉,具有增强作用,成纸耐折度明显上升,从原来,30,次上升至,46,次,裂断长有不同程度的提高。,由酸性施胶改为中性施胶后，,成纸物理强度、光学性,能、不透明度等均有很大变化,4.3,使用效果,2,2,180,3.,留着率,:,从上表看出,加入聚丙烯酰胺和阳离子淀粉,具有助留作用,成纸填料留着率从,38.2%,上升至,60.73%,提高了,22.5%,大大节约纤维原料。,施胶时,在上网浓度接近的情况下,聚丙烯酰胺的加入使网下白水浓度降低,27.8%,比酸性施胶时降低约,50%,外排白水浓度的降低,减少了环境污染。,4.,网下白水浓度,:,181,4.4,经济效益分析,1.,经济效益比较,182,从上表可看出,中性施胶比酸性施胶多,56.40,元,/,吨纸,但每吨纸可节约纤维,34,按现浆料,2500,元,/,吨计,则可节约浆成本,85,元,扣除中性施胶增加成本的,56.40,元,/,吨纸,总成本还下降了,20,多元,/,吨纸,而且减少设备腐蚀。,2.,结论,183,第一节 绪论,第五章 制浆原理与工程,184,185,186,187,188,189,190,191,192,193,194,195,196,197,198,199,第二节 纸页的抄造,200,201,202,203,204,205,206,207,208,209,210,211,212,213,214,215,216,217,218,219,220,221,供浆系统和白水系统,222,223,224,225,226,227,228,229,230,231,232,233,234,235,236,237,238,白水系统和造纸用水封闭循环,239,240,241,242,243,244,245,246,纸的抄造,247,248,249,250,251,252,253,254,255,256,257,258,259,260,261,262,263,264,265,266,267,268,269,270,271,272,273,274,275,276,第三节 纸页成形部,277,278,279,280,281,282,283,284,285,286,287,288,289,290,291,292,293,294,295,296,297,298,299,300,301,302,303,304,305,306,307,308,309,310,311,312,313,314,315,316,317,318,319,320,321,322,323,324,325,326,327,328,329,330,331,332,333,334,335,336,337,338,339,340,341,342,343,344,345,346,347,第四节 压榨部,348,349,350,351,352,353,354,355,356,357,358,359,360,361,362,363,364,365,366,367,368,369,370,371,372,373,374,375,376,377,378,379,380,381,382,383,384,385,386,387,388,389,390,391,392,393,394,395,396,397,398,399,400,401,402,403,404,405,406,407,408,409,410,411,412,413,414,415,416,417,418,419,420,421,422,423,424,425,426,427,428,429,430,431,432,433,434,435,436,437,438,439,440,441,442,443,444,445,446,447,448,449,450,451,452,453,454,455,456,457,458,459,460,461,462,463,464,465,466,467,468,469,470,471,472,473,474,475,476,477,478,479,480,481,482,483,484,485,486,487,488,489,490,491,492,493,494,495,496,497,498,499,500,501,502,503,504,505,506,507,508,509,510,511,512,513,514,第五节 纸页的干燥,515,516,517,518,519,520,521,522,523,524,525,526,527,528,529,530,531,532,533,534,535,536,537,538,539,540,541,542,543,544,545,546,547,548,549,550,551,552,553,554,555,556,557,558,559,560,561,562,563,564,565,566,567,568,569,570,571,572,573,574,575,576,577,578,579,580,第六节 压光、卷取、完成,581,582,583,584,585,586,587,588,589,590,591,592,593,594,595,596,597,598,599,600,601,602,603,604,605,606,Thank You!,607,