年产45万吨双胶纸造纸车间初步设计—本科毕业设计

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1、摘 要 主要进行了年产45万吨（70g/m2）胶版纸造纸车间的初步设计。设计的内容包括工艺论证、设备论证、一些关键设备的选型计算，浆水平衡计算。绘制完成工艺流程图、车间平面布置图和厂房立面图。 设计中采用了voith-ditifomer夹网纸机，设计车速为2000m/min，幅宽为9770mm。 造纸车间采用了两层布置方式。浆料配比采用了20%BCTMP、70%阔叶浆和10%针叶浆三种原料进行抄造。打浆设备有锥形磨浆机和盘磨机。还使用了HYDROMIX高浓混合设备。 采用了AKD中性施胶和表面施胶（MSP），AKD用量为0.16%0.25%；表面施胶剂用量为0.002%-0.003% ；加填物

2、GCC用量为15%；助留剂CPAM和膨润土添加量分别为300ppm和3000ppm等。关键词：双胶纸 造纸车间 工艺平衡计算 车间平面布置Abstract Mainly has carried on the annual output of 450000 tons (70 g/m2) for preliminary design of offset paper papermaking workshop. Design content including technology demonstration demonstration, some key equipment selection, e

3、quipment, water balance calculation. Mapped process flow diagram, workshop floor plan and elevation. Voith is adopted in design - ditifomer net machine, the design speed of 2000 m/min, width is 9770 mm. Papermaking workshop uses two layers of arrangement. Ratio of slurry used 20% BCTMP, 70% 10% of t

4、he hardwood pulp and softwood pulp three kinds of raw materials to manufacture paper with pulp. Beating equipment have tapered pulping machine and plate mill. Also used the HYDROMIX high consistency mixing equipment. Adopted the AKD neutral sizing and surface sizing (MSP), dosage of AKD was 0.16% -

5、0.25%; Surface sizing agent is 0.002% - 0.003%; Loading content GCC dosage is 15%; CPAM retention agent and bentonite added quantity to 300 parts per million and 3000 PPM, respectively.Keywords: ShuangJiaoPaper papermaking workshop process balance calculation workshop layout 目 录1.总论81.1设计范围81.2设计指导思

6、想82.工艺论证92.1技术指标要求92.2国内外双胶纸的情况102.3原料选择及其配比132.4 打浆工艺142.5造 纸 助 剂182.5.1施胶剂的选择182.5.2干强剂的选择202.5.3助留剂的选择222.5.4填料的选择242.5.5调色剂的选择252.5.6消泡剂262.5.7防腐杀菌剂272.5.8湿部化学品添加工艺272.6供浆系统282.6.1浆料混合292.6.2浆料贮存292.6.3冲浆稀释292.6.4浆料净化筛选302.6.5流送上网312.7白水流程论证322.8损纸的处理342.9 蒸汽流程352.10表面施胶383.设备选型论证413.1打浆设备论证413.

7、2供浆系统设备论证433.3 流浆箱论证473.4 压榨设备论证483.5 单排烘缸503.6 压光部论证513.7 纸机论证534.浆水平衡564.1注意事项及工艺参数564.2 浆水平衡计算564.3 浆水平衡收支总表755.关键设备的选型和计算765.1供浆系统的关键设备765.2 纸机选型计算786.车间布置设计796.1车间设备布置原则796.2生产设备布置设计的步骤与注意事项79步骤79注意事项796.3 车间跨度及高度的确定80确定的原则80跨度与高度80总结81致谢81参考文献82 前 言 随着经济的快速发展，书刊需求量急增，印刷工业为改变落后面貌，大力推广应用胶印印书新工艺（

8、平印）以代替传统的铅印（凸印），这将是我国印刷工业提高出书速度和书刊印刷质量的转折。由于胶印印书工艺可以应用电子计算机技术或采用照相排版，实现快速、简便、无污染。但是我国胶印印书起步较晚，其主要原因之一是没有大量适于轮转胶印机印刷的纸张，因此胶印书刊纸的研制和生产关系着印刷技术的进步。 胶印书刊纸是供轮转胶印机印刷书籍杂志用纸，它是现代科学技术与文化教育不可缺少的大宗纸种。胶版纸是胶版印刷纸的简称，又叫双面胶版纸。在商业上俗称为“道林纸”。胶版印刷纸的用途十分广泛。它在胶印用纸中用途十分广泛，如彩色图片、画报、包装商标、精制印刷品、还有教科书等也多为胶版印刷纸。定量小的胶版纸可用于印刷书刊正文

9、，这也是目前印刷业中应用最多的纸种之一。在胶印过程中，需要用水润湿纸面，使用粘性大的油墨，而且还须经过包有橡胶布辊筒的转印，所以对纸的质量要求也比一般印刷纸(例如凸版印刷纸)高。( l ) 纸面应有较好的表面强度，就是在胶印过程中不“掉毛”、“掉粉”、糊版。而且要洁白平滑，组织细致均匀，外观上比一般纸白得多，手摸纸的两面有匀滑感。( 2 )抗水性良好，即纸的伸缩率要小。胶印时纸被润湿伸缩率要小，因为胶印时纸被润湿辊筒抹水，如果纸没有一定的抗水性，吸水后发生膨胀容易引起尺寸变化，印出的图形往往出现“重影”。所以必须对这一指标有所控制。( 3 )吸油墨性要快。对于印刷速度不高的普通印刷机来说，纸的

10、吸油墨性不必太快。然而，胶印机的印刷速度快，印刷压力较轻，油墨膜层较薄，因而必须选择吸油墨性快的纸张。( 4 )必须具有足够的拉力强度。这是确保胶印机正常运行时不 “断纸”，导致印刷机停车，避免造成经济上的损失。( 5 )挺度要好。所谓挺度就是纸张能够承受本身重量的能力，也就是说它不随意弯曲、趴下，能够直立住，抖纸时声响也比较淳厚。胶版纸这一性能可以使纸与包橡胶布的辊简很容易分开，保证印刷过程顺利完成。 就适印性而言，适印性好的纸包括满足印刷操作性能、少故障及良好印刷效果。目前实际运用的胶版印刷机，绝大部分都是轮转式印刷机。对于胶版平板纸的印刷，由于使用不可缺少的浸渍水而在印刷操作中易产生故障

11、，便要求胶版纸要有较强的耐水性及较小的伸长率。而进行胶版彩色印刷时，套色不准的毛病也是由于胶版纸的尺寸稳定性不好引起的。另外，由于卷筒纸印刷已成为转轮印刷的发展方向，所以对于胶版纸也要求有足够强度以适应高速印刷机运转时不断纸及保持平直运行，可见胶版纸的主要质量特性是尺寸稳定性和强度的适应。而影响这两个特性的因素包括纤维原料的选择与配比、打浆、加填与施胶、干燥等。因此，设计方案的制定应特别注意满足这两个特性。1.总论1.1设计范围打浆（包括辅料）工段、抄造工段（包括白水回收）、完成工段的设计。内容包括设计方案的确定、工艺计算、设备选型及计算、车间布置、编写设计说明书，并画出工艺流程图和车间布置图

12、（平、立面各一）。1.2设计指导思想本设计中所选的设备及工艺条件力求于稳妥、先进、可靠。在稳妥的条件下，尽量选用可靠的设备及工艺流程。所选用的设备要均一，使整个系统处于平衡。从原材料方面考虑，因为我们的国家的资源还比较紧缺，特别是针叶木材更为紧张，所以在设计过程中应尽可能使用阔叶木和BCTMP，以解决资源紧张问题。在设计中所采用的流程及设备，在生产上应适应多种原料及品种，在成熟合理的基础上，考虑节能以及必要的仪表，并考虑到今后增产的可能性。在设计过程中，还要考虑到全厂的合理规划，运输道路合理规划。从环境方面考虑，进行白水回收，节能节资，降低成本。排放应达到国家标准。2. 工艺论证2.1技术指标

13、要求 双胶纸的最重要的特征指标有伸缩性，不透明度,印刷表面强度和表面吸收强度,这三个指标影响着双胶纸的整体印刷效果,对印刷产品的起着至关重要的作用。除了上面说的，双胶纸设计的胶版纸,质量还有的指标为：要有一定的形稳性，较高的表面强度、吸墨性能、湿强度及较好的尺寸稳定性；纸张的纤维组织应均匀，纸的切边应整齐、洁净；纸面应平整，不应有砂子、硬质块、褶子、皱纹、裂口、孔眼等影响使用的外观纸病；还应具有一定的平滑度，有利于书写、印刷等。不透明度不应低于规定指标，防止透印。其技术指标见表表1.胶版纸技术指标按国家标准GB1012-1991的规定执行指标名称规 定A等B等C等 定量 (g/)4 白度(%)

14、 878277 不透明度 （%） A等B等C等84; 86; 87; 89; 91; 93; 9580; 82; 84; 86; 88; 90; 92;78; 80; 81; 84; 86; 88; 90裂断长 （mm） 平板纵横向卷筒纵向300040002200300020002800横向耐折度 (次) 100g/100g/152051035 平滑度 (正反面均)(s) (正反面差)(%)100 402080 40253030横向伸缩率 (%) +2.2+2.5+2.8印刷表面强度(m/s)(正反面均) 2.01.00.6表面吸收质量 (g/) 30pH 5.0灰分 8-158-158-20

15、尘埃度0.2-0.52 0.5-1.52 1.52 605不许有1207不许有20010不许有水分4.0-9.02.2国内外双胶纸的情况 图1.2001-2011年纸与纸板的生产和消费情况 据中国造纸协会调查资料，2011年全国纸及纸板生产企业有3500多家，全国纸及纸板生产量9930万吨，较上年9270万吨增长7.12。消费量9752万吨，较上年9173万吨增长6.31，人均年消费量为73千克（13.40亿人），比上年增长5千克。2011年比2001年生产量增长210.31，消费量增长164.78。20012011年，纸及纸板生产量年均增长11.99，消费量年均增长10.23。 图2.未涂布

16、印刷书写纸2001-2011年生产量及消费量 由上图可知，近几年内的双胶纸的制造一直在稳步上升趋势。就比如2011年未涂布印刷书写纸生产量1730万吨，较上年增长6.79，增幅回落0.49个百分点；消费量1687万吨，较上年增长6.10，增幅回落0.11个百分点。20012011年生产量年均增长率9.95，消费量年均增长率9.72。 图3 图4 图5由上述三个图，我们可以很清晰的发现，在2011年双胶纸的进口比例为11.2%，出口比例为16.3%，出口量大于进口量，因此双胶纸的国际需求量是相当可观的，而且很有市场前景。再看图21，我们可以观察到在2006年之前我国的双胶纸进口量一直大于出口量，

17、但在2006年之后，双胶纸的出口量一直处于大于进口量的地位，看来双胶纸的使用慢慢受到市场的亲睐和重视。2.3原料选择及其配比 要造出质量好的胶版纸，首先要做好纤维原料的选择与配比。在造纸业常用的造纸纤维原料有针叶木，阔叶木，草类纤维以及BCTMP纤维。下面分别介绍一下这几种浆料的特点： 针叶木纤维：纤维素含量高，纤维长度长，形成的纸页强度好，纸页的撕裂度特别好，匀度差，但是纤维原料的价格高。 阔叶木纤维：纤维长度短，纤维素含量高，有许多排列不整齐的支链，没有结晶结构，亲水能力强，打浆时容易吸水润张和细纤维化，增加了纤维的比表面积，游离出更多羟基，因此，有利于提高纸张强度。还有阔叶木纤维形成的纸

18、张匀度好和提高了油墨的吸收性能。 BCTMP（Bleached-Chemi-Thermo-Mechanical-Pulp）纤维：BCTMP在世界制浆造纸生产能力中仍然占有很大部分，尤其是现在欧洲正日益扩大其影响。BCTMP在此定义为：用温和的化学品浸渍，经精磨，漂白后的高得率浆（得率高于85%）。BCTMP的普及在于与其它化学浆相比，它具有几个内在的优点，例如：1.较低的基建费用；2.得率比化学浆高一倍，其它化学浆种的得率为42%-45%，而BCTMP的得率为85%-90%；3.较低的生产成本；4.较高的松厚度、不透明度和挺度；5.减少环境污染。CTMP浆有着相当多的优质性能，如改善纸页成形、

19、减少纸页表面的微孔、加强纤维内部的结合、提高纸张的松厚度和挺度、改善纸张的压缩性能、稳定纸张的尺寸，而且成本比阔叶木硫酸盐浆低。 稻草类纤维：稻草稻草纤维短，且含量少，灰分多，半纤维素含量高，杂细胞含 量多。原料的种类可以影响纸张的伸缩性,半纤维素含量少、木素含量多、细胞壁较厚的长纤维所抄纸张尺寸稳定性好,伸缩率较低;短纤维所抄纸张伸缩率较大。还可以影响纸页的不透明度，平滑度，强度，撕裂度，耐破度等。木素的含量影响纸张的挺度、不透明度和伸缩率,木素含量多的纸张挺度大,不透明度高,伸缩率较小。从上面的分析可看出,采用合适的原料配比,既可保证所抄双胶纸有较低的收缩率,又可降低生产成本。另外，当长短

20、纤维的配比在较合适的范围内，可提高纸张的表面强度，减少掉毛、掉粉的现象。为保证成纸尺寸的稳定、掉毛掉粉少、吸油墨性好，降低生产成本,一般生产上用15%20%的进口漂白针叶木浆、25%60%的阔叶木浆、20%30%的BCTMP浆配抄胶版纸。 结论：考虑到以上因素，本设计中采用10%的进口漂白针叶木浆，70%的阔叶木 浆，20% 的BCTMP浆配抄胶版纸。这样既可以满足双胶纸的质量要求，又可以把生产节约成本降至最低，产生很好的经济效益。2.4 打 浆 工 艺 打浆的作用：打浆分为很多阶段，每个阶段的纤维形态各不相同，作用效果也不相同，主要为以下五个阶段： 图6.打浆前后的纤维变化 （1）细胞壁的位

21、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，使细纤维之间的间隙增大，分子更容易渗入，为纤维的润胀创造了有利条件，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。 （2）初生壁和次生壁外层的破除 由于初生壁和初生壁外层木素含量较多，能透水而不能润胀，并紧紧地束缚在次生壁中层，使次生壁中层的细纤维得不得松散和润胀。需要通过打浆的机械作用和纤维之间的相互摩擦将初生壁和次生壁外层破除，才能使次生壁中层充分的润胀和细纤维化。（3）切断和变形 切断是指纤维横向发生断裂的现象。主要是纤维受到打浆设备的剪切力和纤维之间相互摩擦造成纤维横向断裂的结果。纤维的切断与润胀有一定

22、的关系。纤维吸水润胀后具有良好的柔韧性，纤维就不容易被切断。反正纤维润胀不良而挺硬时，则容易被切断。纤维切断后，断口增加，有利于水分的渗入，又能促进纤维的润胀作用。纤维切断后在断口处留下许多锯齿形的末端，有利于纤维的分丝帚化和细纤维化。长纤维经适当切断后，可以提高纸张的匀度和平滑度，但多度切短会降低纸张的强度，特别是撕裂度。所以应根据纸种的要求和原料的特性，严格控制纤维切断的程度。 （4）吸水润胀 “润胀”是指高分子化合物在吸收液体的过程中，伴随着体积膨胀的物理现象。纤维也能吸水润胀。在造纸工业中以往常称为纤维的“水化”或“润 胀水化”。打浆的“水化”是纤维与水分子的物理连接作用。纤维润胀是打

23、浆过程中一个重要问题，纤维润胀以后，其内聚力下降，纤维内部的组织结构变得更为松弛，使纤维的比容和表面积增加，纤维变得柔软可塑，甚至产生油腻的感觉，纤维润胀后其直径可以膨胀增大2-3倍，有利于纤维的细纤维化，能有效的增加纤维间的接触面积，提高成纸的强度，使透气度下降。 （5）细纤维化 纤维的细纤维化是在细胞壁初生壁和次生壁外层被破除时开始的，并在纤维吸水润胀以后大量产生。细纤维化包括纤维的外部细纤维化和内部细纤维化。外部细纤维化是指：纤维纵向产生分裂两端帚化，纤维表面分丝起毛，像绒毛附在纤维的表面，这种表面的纤维化，使细纤维松脱出来，分离出大量的细纤维、微纤维、微细纤维。从而大大地增加了纤维的外

24、比表面积促进了氢链结合。纤维的内部细纤维化是指：在纤维发生润胀以后，在次生壁同心层之间彼此产生滑动，使纤维的刚性下降弹性削弱，塑性增加，纤维变得柔软而有可塑性。纤维的外部细纤维化和内部细纤维化均有利于纤维的结合，提高成纸的强度、紧度和匀度等性能，对纸页的性质影响极大，是打浆的重要作用之一。 打浆方式的分类： 长纤维游离打浆 打浆方式 短纤维游离打浆 长纤维粘状打浆 短纤维粘状打浆 图7.四种打浆方式1.长纤维游离打浆：打浆方式：疏解为主，尽量保留纤维的长度，不要求过多的细纤维化。成纸特点：组织匀度差，透明性差，表面不甚平滑，但成纸具有一定的机械强度（撕裂度高），尺寸稳定性好，吸收性好。（牛皮纸

25、、工业滤纸等）。2.短纤维游离打浆 打浆方式：在分散的基础上，同时高度切断，也不要求过多的细纤维化。成纸特点：成纸的匀度好，吸收能力也很强，但强度不大。（滤纸、吸墨纸、火柴盒纸等）。3.长纤维粘状打浆打浆方式：在尽量保留纤维长度，避免纤维遭到横向切断的基础上，对纤维进行高度的纵向分裂和细纤维化作用。成纸特点：适合于生产强度大的高级薄页纸。（字典纸、电话纸、描图纸等等。）。 4.短纤维粘状打浆打浆方式： 既要将纤维高度分裂和细纤维化，同时又要对纤维进行适当的切短。成纸特点：组织均匀性好，有较大的强度，但吸收性较差。（证券纸，电缆纸、电容器纸等）。 打浆对纸张性质的影响 1结合力 2裂断长 3耐折

26、度 4撕裂度 5纤维平均长度 6吸收性 7透气度 8收缩率 9紧度 图8.打浆与纸张的物理关系 打浆工艺流程打浆工艺流程的确定与生产的纸种，选用的浆料及生产规模等相关。因此，根据生产的纸种，规模等可以选择分别打浆方式和混合打浆方式。 图9.分别打浆方式示意图 图10. 混合打浆方式示意图小结：在本设计中由于采用的原料分别为针叶木，阔叶木和BCTMP。为了保证每种浆料达到预期的打浆度和打浆质量，采用分别打浆流程为好。这样打出来的浆料互不干扰，不会造成阔叶木已经高度分丝帚化和切断，而针叶木浆却仍很少分丝帚化和切断的现象，这样打出的浆料质量更均匀，更适合大规模连续化生产。2.5造 纸 助 剂 造纸化

27、学品是指造纸过程中所使用的各种化学药剂、助剂的总称。它所包括的内容比较广泛，既有制浆化学品（如蒸煮助剂、脱墨剂等），抄纸化学品（如施胶剂、湿强剂等），纸加工化学品（如杀菌剂、消泡剂、涂布剂）和治污化学品等四大类。其目的是为了提高纸的品质和生产效率、改善操作条件、降低制造成本、增加经济效益和开发新的纸种。2.5.1施胶剂的选择施胶的作用：施胶通过向浆料中加入有抗水性胶料物质，使纸张具有一定抗水性能，在一定程度上不易为水或水溶液所浸润，这一操作过程叫做施胶。内部施胶是湿部化学操作的一个重要部分，其目的在于改变纤维的表面以便控制含水液体向纸内渗透。 表2. 酸性施胶与碱性施胶的对比施胶系统酸性松香胶

28、施胶碱性施胶（ASA,AKD）湿部pH值有效范围3.5-6.07.0-10.0与明矾造纸的相容性好-是否既可以用于湿部又可以用于表面施胶不可以-是否耐改变pH值的渗透剂否在一定范围内可以存储期限数月/数年数小时/数天/数周达到完全施胶的时间数秒/数分钟数小时/数天对纸张摩察系数的影响没有影响或增加降低典型施胶剂用量0.25%-1.5%0.1-0.4%施胶剂留着稳定较脆弱表3.AKD与ASA的比较特性AKDASA反应速率慢到中等很快物理状态固体和水解产物液体和水解产物供货乳液油状物水解产物的反应性无引起沉积问题对后加工纸种的影响添加量保持较低，以免引起打滑现象添加量并不严格，一般不会出现打滑现象

29、有效pH范围中性到碱性pH值5-9强施胶纸种能做到，没有明显的问题在较高用量时，没有沉积问题是困难的。内部施胶始于1807年已经经历了近两个世纪。直到20世纪80年代，大多数纸厂采用松香加明矾的基本方法进行内部施胶，但最近向合成的纤维素反应型系统（基于烷基烯酮二聚体AKD或链烯基琥珀酸衍生物ASA）的转变已越来越普遍。AKD即烷基烯酮二聚体，是一种反应型施胶剂。近年来,随着国产AKD中性造纸施胶剂质量提高,销售价格大幅度下降,中性/碱性造纸施胶成本与松香酸性施胶成本差距在不断缩小。AKD中性造纸已在国内推广多年, 应用技术日益成熟,同时,市场对中性/碱性纸的需求量也在迅速增加,这些都加速了我国

30、高级文化用纸由酸性造纸向中性/碱性造纸转换的步伐。中性造纸因采用白度高的碳酸钙作填料和双组分助留系统,成纸的物理强度、白度、不透明度和印刷性能都有不同程度的提高或改善。采用AKD中性造纸,上网浆料的总保留率高,成纸的灰分含量也高,一般中性造纸成纸的灰分含量要比酸性纸高出3%8%,相对而言每生产1t纸可以节约3080kg造纸纤维,其综合经济效益要比酸性纸高。另外,由松香酸性造纸向AKD中性造纸转换,系统不需改造,除添置几只助剂溶解计量槽以外,不必增加其它设备,操作工艺方便简洁。 AKD施胶机理 AKD属纤维反应型合成施胶剂，在中、碱性条件下，反应性官能团能够和纤维素上的羟基发生反应，形成共价键结

31、合而固着在纤维上，在纤维表面形成一层稳定的薄膜，使纤维由亲水性变为疏水性，从而使纸页获得抗水性。AKD虽然具有能够直接和纤维素羟基反应的官能团，但在纸机湿部二者基本不发生反应。AKD乳液加入浆料中以后，施胶剂粒子仅仅只是分散在浆料体系中，多个施胶剂粒能够形成比较大的附聚团，这些附聚团和单个的施胶剂粒子吸附在细小纤维、填料和纤维表面，上网后随着这些细料的留着而留着在湿纸页中，此时AKD只是以静电吸附和游离形式存在，它和纤维素之间的共价键还没有形成。在干燥部，随着纸页中的水分逐渐减少，受干燥温度的影响AKD粒子熔化而在纤维表面扩展开，分子上具有反应性的官能团朝向纤维，疏水基部分向外，朝向纤维的反应

32、性官能团与纤维素的羟基发生反应形成共价键，从而固着在纤维表面上，完成施胶过程。结论：综合上诉的论述之后，结合抄造的过程分析，也为了提高成纸的质量和增加经济效益，在本设计中考虑采用中性施胶的施胶形式，施胶剂选择运用很广泛和性能更好的AKD。在成浆池中计量连续加入,用量0.16%0.25%。添加的流程为： 2.5.2干强剂的选择干强剂的功能：干强剂是造纸工业中增加纸张强度的另一类重要化学 品,许多水溶性的,与纤维能形成氢键结合的高聚物都可以成为干强剂。干强剂通常用于补偿添加 填料或低等级的纤维(如再生纤维)所引起的纸强 度的下降。大多的干强剂都含有接在主链环上的阳离子基团,这样 就增加了聚合物和纤

33、维间的结合力,提高了聚合 物的留着性。常用的干强剂有天然聚合物如淀粉及其改性物(如阳离子淀粉、阴离子淀粉)、合成聚合物如聚丙烯酰胺干强剂。 从纸页强度的形成的角度来分析,影响纸页强度的因素主要有以下四个方面:1,单根纤维的强度2,纤维间的结合强度3,纤维间的结合面积4,纤维的分布情况,即纸页成形的匀度.常用的有两种分别是阳离子淀粉和CPAM。阳离子淀粉：不同种类的淀粉已被用于提高纸的强度。最初是天然淀粉，由于它们与纤维的亲合力低，因此增加排放废水中的BOD负荷。阳离子淀粉的问世使这方面发生了巨大变化，它们的加入还可以改善一次留着率。因此，阳离子淀粉被普遍和大量采用。然而在工厂应用中发现，由于现

34、代造纸技术较高程度的封闭循环和大量使用再生纤维所引起的惰性电解质、细料及溶解的和胶体物质的浓度增高，导致阳离子淀粉效率下降。阳离子化淀粉带有阳电荷，可直接与带有阴电荷的纤维紧密结合形成较强的纤维结合强度，从而使纸张的强度提高。阳离子淀粉对纤维有极强的吸附力，季铵盐型淀粉几乎可去全部与纤维发生吸附。阳离子淀粉在浆中与纤维、填料和其它添加剂之间起着离子桥的作用，可优先吸附与细小纤维上，提高细小纤维和填料的留着率，并通过长纤维包围细小纤维，形成内聚网络，改善纸的强度，改进印刷性能。一般用作增强剂的阳离子淀粉取代度较低 。淀粉的糊化：淀粉在常温下不溶于水，但当水温至53以上时，淀粉的物理性能发生明显变

35、化。淀粉在高温下溶胀、分裂形成均匀糊状溶液的特性，称为淀粉的糊化 。淀粉要完成整个糊化过程，必须要经过三个阶段：即可逆吸水阶段、不可逆吸水阶段和颗粒解体阶段。1.可逆吸水阶段 淀粉处在室温条件下，即使浸泡在冷水中也不会发生任何性质的变化。存在于冷水中的淀粉经搅拌后则成为悬浊液，若停止搅拌淀粉颗粒又会慢慢重新下沉。在冷水浸泡的过程中，淀粉颗粒虽然由于吸收少量的水分使得体积略有膨胀，但却未影响到颗粒中的结晶部分，所以淀粉的基本性质并不改变。处在这一阶段的淀粉颗粒，进入颗粒内的水分子可以随着淀粉的重新干燥而将吸入的水分子排出，干燥后仍完全恢复到原来的状态，故这一阶段称为淀粉的可逆吸水阶段。2.不可逆

36、吸水阶段 淀粉与水处在受热加温的条件下，水分子开始逐渐进入淀粉颗粒内的结晶区域，这时便出现了不可逆吸水的现象。这是因为外界的温度升高，淀粉分子内的一些化学键变得很不稳定，从而有利于这些键的断裂。随着这些化学键的断裂，淀粉颗粒内结晶区域则由原来排列紧密的状态变为疏松状态，使得淀粉的吸水量迅速增加。淀粉颗粒的体积也由此急剧膨胀，其体积可膨胀到原始体积的50100倍。处在这一阶段的淀粉如果把它重新进行干燥，其水分也不会完全排出而恢，复到原来的结构，故称为不可逆吸水阶段。3.颗粒解体阶段 淀粉颗粒经过第二阶段的不可逆吸水后，很快进入第三阶段颗粒解体阶段。因为，这时淀粉所处的环境温度还在继续提高，所以淀

37、粉颗粒仍在继续吸水膨胀。当其体积膨胀到一定限度后，颗粒便出现破裂现象，颗粒内的淀粉分子向各方向伸展扩散，溶出颗粒体外，扩展开来的淀粉分子之间会互相联结、缠绕，形成一个网状的含水胶体。这就是淀粉完成糊化后所表现出来的糊状体。 CPAM: 阳离子聚丙烯酰胺是丙烯酰胺均聚或与其它单体共聚而生成的质量分数在50 %以上的水溶性高分子。它的生产方法主要有3 种:水溶液聚合法、反相乳液聚合法和辐射聚合法。PAM 具有易水解、使用方便、环境友好等优点,它可用作纸张增强剂、助留助滤剂等。但PAM 呈电中性,不能有效地吸附在纸浆中的纤维上,因此用作纸张增强剂时需进行离子化处理。通过Hof-mann 降解反应或M

38、annich 反应生成阳离子型聚丙烯酰胺(CPAM) ;或通过丙烯酰胺和其它单体共聚生成阴离子型、阳离子型或两性聚丙烯酰胺。目前,国内外大都采用水溶液聚合法。但产品品种单一,有效成分含量低(质量分数约8 %) ,使用效果差,实际应用成本过高,因此限制了国内对PAM 的使用。结论：本设计中使用的增强剂为低取代度季胺盐型阳离子淀粉。它来源广价格低使用方便更重要的它是一个助留助滤增强的多功能助剂效果显著是其它变性淀粉无法相比。对绝干浆用量为1%左右可大大减少填料和细纤维流失灰分，增加3%一5%左右。即每用一吨阳淀粉可增产35t，纸品扣除阳淀粉成本外每吨阳淀粉可为纸厂增加效益万元以上，一个万吨级纸厂每

39、年可增加效益百万元以上，可见阳淀粉助滤效果显著。水线前移可增加车速降低烘缸蒸汽压力节约大量能耗，更重要的是阳淀粉的增强效益显著，对不同纸品其撕裂度抗张强度耐破度裂断长，平滑度环压强度耐折度纸面强度等指标分别提高10%一50%不等尤其是印刷时不掉粉掉毛，是各种胶印纸不可缺少的助剂。造纸白水排放CODBOD大大降低阳离子淀粉还是优良的粘合剂,表面涂布后其表面强度可成倍增加。添加的流程为： 2.5.3助留剂的选择助留助滤的作用：助留是提高填料和细小纤维的留着，助滤是改善滤水性能，提高脱水速率，多数情况助留与助滤是同时进行的。助留助滤的目的和作用在于：1，提高填料和细小纤维的留着，减少损失，改善白水循

40、环，减少污染。2，改善纸页两面性，提高纸张的印刷性能。3，提高网部脱水能力，从而提高纸机车速。助留的机理：1，Zeta电位电荷中和助留。2，镶嵌结合助留。3，形成桥联物助留。多组分助留系统优点：多组分的助留系统相对于单元的助留系统而言,运用多元组分系统更能高车速的变化要求,因为多组分助留系统更能处理好助留和高车速的关系,更能处理好助留和纸张强度的关系。微粒助留系统优势：微粒助留体系与传统助留体系相比,对细小纤维、填料和湿部化学助剂有优良的助留作用，有以下优点:1.保持稳定的湿部条件, 改善成纸匀度和纸张物理性质2.强化滤水, 降低成形、压榨和干燥过程的, 降低白水浓度, 提高白水回收效率3.

41、PH在5 一10 范围内适用4.提高纸机车速和纸机产量, 改善纸机运转性能, 降低成本, 提高经济效益5.对环境无害常用的微粒助留助滤系统有:淀粉/胶体二氧化硅体系和CPAM/膨润土体系.淀粉/胶体二氧化硅体系:传统二氧化硅微粒助留体系与这里所说的二氧化硅微粒体系之间的主要不同点在于阳离子淀粉.这种淀粉所含的阳离子电荷比传统淀粉高出3-4倍.较高的阳离子性,使得它能更好地吸附在纸浆带阴离子的细小纤维上,并且能更好地消除浆中阴离子的溶解能力.此外,在淀粉骨架上增加阳离子取代度,也有助于淀粉分子在高电导率湿部体系中保持它的结构和水力学体积.尽管高取代度阳离子淀粉/胶体二氧化硅微粒助留体系在高电导率

42、碱性抄纸中的功效,但是它的缺点妨碍了它迄今为止的被广泛认可.大多数缺点与高取代度的阳离子淀粉有关系,会影响湿部的阳离子性,也存在过度阳离子化问题.在生产中采用双组分助留系统即作为助留剂，阳离子型的聚丙烯酰胺适用于广泛p H 值范围,可用于酸性施胶和中性施胶的抄纸系统。可直接吸附于带负电荷的纤维、细小纤维和填料,不必用常用造纸助留剂的比较阳离子促进剂,已成为PAM 增干强剂的最主要形式,也可作助留助滤剂和增湿强剂,以及用于纤维改性、印染、废水处理等方面。其中，膨润土具有强烈的水化作用，因而能够形成更细微的片状结构，呈胶体状态，大量吸附带正电荷的电解质，可与带负电荷的纤维结合，从而使膨润土留着在纤

43、维上。在助留助滤的同时，膨润土也起到了造纸填料的作用。另外膨润土具有“物美价廉”的特点，可应用于低定量纸的生产，能够获得高加填量但不降低成纸强度，尤其是撕裂度。杭州某研究所应用研究表明，改性膨润土可作为低白度纸和纸板的填料(膨润土本身白度不高)，表现出强烈的吸附性和高度的分散性，高留着率，对成纸强度影响小。同时，由于改性膨润土能吸附细小纤维和其他细小物质，降低了纸厂排放白水的浓度，能够减小排放污水对水域造成的污染；CPAM要求有较高的分子质量和较低的电荷密度。添加量为3000ppm。它的作用机理: 使用时先加入阳离子聚合物, 引起纸料组分絮聚, 再经冲浆泵、旋翼筛等高剪切作用, 将大的纸料絮块

44、破碎成小的絮块, 这些小的絮块再由后来加入的膨润土阴离子微粒联结成均匀的网络型的絮聚体。因此, 其助滤助留效果非常好, 在絮团较小时, 可以达到与桥联絮聚相同的程度, 因而改善纸页匀度, 而且由于小絮块之间是由膨润土无机微粒的凝聚作用联结到一起的, 形成的絮凝体小而致密可以很好地改善纸料的滤水性能, 成纸的透气性也较好。为减轻AKD水解程度，避免造成水解和破乳，AKD常加在浓浆稀释以后及加填料之前，因为填料对几乎是 100%吸收，而纤维只能吸收大约 10%的AKD，硫酸铝加在配浆池和白水系统中，阳离子淀粉在流送系统浓浆区连续加入，CPAM添加量为300ppm. 结论：经过前面的论述，综合考虑，

45、在本设计中采用膨润土加CPAM作为助留剂，能有效改善纸机的运行效率，提高留着率，提高纸机的车速。CPAM和膨润土添加量分别为300ppm和3000ppm。添加的工艺流程为：2.5.4填料的选择填料添加的作用：填料是为了使纸张获得特定性能，如白度、不透明度、平滑度等，同时，填料的加入使纸张内部空隙变小变细，从而增加纸张的油墨吸收性，并且使得吸墨性变匀。通常加入浆料中的不溶于水或微溶于水的矿物质，在印刷纸中含量约为10%-25%，不同的纸张添加量不同，并且可能相差很大。填料的类型：最常用的填料有高岭土、碳酸钙、钛白和滑石粉,此外,少量的无定形硅石、硅酸盐、三经基铝、硫酸钡和碳酸钙也用作填料。 GC

46、C的生产方法：是用机械方法直接粉碎天然的方解石、石灰石、白垩、等而成。由于GCC的沉降体积比轻质碳酸钙的沉降体积小，所以称之为GCC(重质碳酸钙)。 PCC的生产方法为：将石灰石等原料煅烧生成生石灰（主要成分为氧化钙）和二氧化碳，再加水消化石灰生成石灰乳（主要成分为氢氧化钙），然后再通入二氧化碳碳化石灰乳生成碳酸钙沉淀，最后经脱水、干燥和粉碎而制得.因为PCC的沉降体积要比GCC大的多，所以称之为PCC（轻质碳酸钙）。使用PCC存在最大的问题是会造成假施胶,因为PCC中存在多孔结构,胶料容易渗透进去而使胶料失去施胶的效果.填料最好使用碳酸钙，因为碳酸钙可以充当缓冲剂，纸机能够很容易地在pH 7

47、.5-8.0的pH 值范围内运行。但随着碳酸钙用量的增大，AKD在纸浆纤维上的有效吸附量越来越少，会造成施胶性能的下降。用量一般为10%-15%.选用GCC赋予纸张性能和操作性：1.提高纸张不透明度；2.提高纸张白度（亮度）；3.改进纸张平滑度和平整性；4.改善纸张适印性；5.提高纸张柔软性；6.提高纸张的尺寸稳定性；7.减轻树脂干扰；8.提高纸张书写性；9.提高纸张耐久性；10.改善纸张透气度；11.提高印刷速度；12.节约纤维、降低成本；13.适用中性施胶、假中性施胶（AKD、ASA、分散松香、石腊胶）。结论：经过分析对比两种原料的各个方面的性能和差别，最终选择了GCC作为填料加入湿部化学

48、系统中，添加量为15%，添加GCC的优势在于：（1）允许有更高的加填量，由此可以提高经济效益。 （2）颗粒的形态有利于纤维的结合，有利于纸页的强度。 （3）纸机的运行性较好，因为阻留的水分较少，滤水性较好。 （4）对施胶的影响较小。 （5）没有沉淀问题产生。添加的工艺流程为：成浆池混合浆池 GCC2.5.5调色剂的选择白度是双面胶版纸的一个重要指标，所谓纸张白度是指白色或接近白色的纸表面对蓝光的反射率，以相对蓝光照射氧化镁标准板表面的反射百分率表示。随着科技的发展，用户对纸张白度的要求越来越高，但纸张白度的提高对人眼睛的刺激作用也越来越大，如何在提高纸张白度的同时，改善视觉效果，保护人们的视力

49、，是人们研究与探讨的方向。荧光增白剂为具有共轭双键结构的有机化合物，即有能激发荧光的胺基磺酸盐基因，同时又带有能吸收紫外光的芳香胺、脂肪胺或其衍生物的基因，它能将吸收的紫外光转为蓝光，可以抵消纸浆中的淡黄色，取得显白作用，荧光增白剂不但不会降低纸张的反射强度，反而会使其有所增加，取得更高亮度。若单一使用增白剂来提高纸张白度，势必造成成本增加，而随着增白剂用量的增加，纸张的白度趋于一个饱和值，且对人眼的刺激作用也越来越大，因此在传统造纸工艺中往往加入少量的蓝色染料碱性湖蓝，得到良好的效果，因为一般人喜欢带蓝的白色，而不是带黄的白色。青莲为碱性紫5BN，俗名盐基青盐，医学上称甲基紫、龙胆紫，其纯品

50、又俗称结晶紫，是一种碱性紫色染料。纸张纤维总是略显黄色至灰白色，即使经过漂白处理也依然如此，这是因为纸浆纤维中所含木素倾向于吸收波长在400.0-500.0nm的紫色和蓝色光谱所致。在纸浆中加入蓝紫色染料，既能起互补作用，使其在肉眼观察下反映出纯白色，又能提高纸张的不透明度，使纸张显白。经研究发现，改变过去单一使用湖蓝作助剂，而将湖蓝和青莲同时加入到纸浆中，找出最佳配比，避免了单一使用湖蓝过多造成的纸张显色，湖蓝使用过少“蓝相”不足的弊病，使纸张产生淡蓝的白色，纸张“显白”而不“显色”，将该研究在生产上推广应用，取得了较好的视觉效果，受到用户一致好评。实验表明和结论，同时使用碱性湖蓝和青莲，无

51、论浆料施胶与否，纸张白度均有所提高，最佳条件是控制纸张施胶后pH值在6.5左右，将该实验运用于生产，取得了相似的结果，纸张白度稳定，不易返黄，特别是对人眼的刺激作用大为改善，取得了较好的视觉效果。成浆池混合浆池添加的工艺流程为： 调色剂2.5.6消泡剂有机硅消泡剂系由硅脂、乳化剂、防水剂、稠化剂等配以适量水经机械乳化而成。其特点是表面张力小，表面活性高，消泡力强，用量少，成本低。它与水及多数有机物不相混溶，对大多数气泡介质均能消泡。它具有较好的热稳定性，可在5-150宽广的温度范围内使用，其化学稳定性较好，难与其他物质反应，只要配置适当，可在酸、碱、盐溶液中使用，无损产品质量。2.5.7防腐杀

52、菌剂 SD-818纸浆防腐剂是一种高效、广谱的杀菌防腐剂。其活性成分能够穿透微生物的细胞壁进入细胞内部。并与细胞的核酸RNA和DNA上碱基结合,从而抑制或彻底杀死微生物。由于此作用机理的原因,保证了该类产品高效性和广谱性,而且微生物难以产生抗药性。SD-818纸浆防腐剂是针对造纸湿部的特点生产的,它没有氧化型杀菌剂对设备的腐蚀和对纸浆纤维的破坏性,不会对造纸过程产生负面影响,可有效的提高纸机的清洁度,减少刷车次数,提高纸张等级,对纸浆的防腐效果更显著.在纸浆浓缩机的出口或纸机前的混浆池及白水池中投加。2.5.8湿部化学品添加工艺1.阳离子淀粉CS：糊化后配成1.5%的浓度,过筛加入配浆池中,用

53、量0.5%。2.AKD胶：用2份清水按12比例稀释,在调浆箱中计量连续加入,用量0.16%0.25%。3.助留剂：C-PAM溶解后配成0.05%的浓度,在流浆箱前计量连续加入,用量300ppm。4.填料：研磨碳酸钙GCC配成2%浓度后,过筛计量连续加入稳浆箱中,加填量15%。5.调色剂：荧光增白剂用量VBL0.143%，碱性湖蓝用量0.001%，碱性青莲用量0.008%6.表面施胶剂： M（SEA）M（氧化淀粉）为12；施胶工艺为先将熬好的氧化淀粉及SEA混合, 调节到15%18%的浓度,温度控制在60,施涂液位尽可能高且稳定,控制适当的回流量。2.6供 浆 系 统 图11 .供浆系统流程图供

54、浆系统的作用和组成：在纸料制备系统之后至抄造之前，对纸料进行的一系列处理过程被称为供浆系统。供浆系统的流程和设备，因纸张的品种，纸料的种类，生产的规模，设备等的不同而有所差异，但基本过程是相似的。 供浆系统的主要作用为：1.为造纸机流浆箱供应稳定的纤维量。 2.除去纸料中的杂质和气体。 3.使供应纸料中的浓度，温度，酸碱度等工艺条件达到稳定。 4.根据实际需要可以调节供应纸机的纸料量。 供浆系统主要组成：纸料的调量和稀释，纸料的净化和筛选，纸料的脱气，消除压力脉冲和纸料输送等部分组成。经过打浆和调料的纸料，一般还不能直接用来抄纸。要抄出匀度良好的纸页，一般都需要把纸料稀释成很稀的纤维悬浮液，以

55、保证充分良好的分散，经网部滤水后才能形成均匀的纸页。同时，纸料中还含有一些杂质，这些杂质对成纸的质量、铜网及设备的保养，以及纸机的操作都有影响。因此要求纸料在上网以前必须做相应处理。2.6.1浆料混合浆料的混合在配浆箱中进行。由于生产原料是针叶木浆和阔叶木浆、BCTMP，还包含一部分损纸浆组成的。因此在通过流送系统把已制备好的浆料送往造纸机前，必须按正确的比例做好不同纸浆的配浆和混合。同时，在配浆池中加入少量调色剂，可以有效的提高纸的白度。2.6.2浆料贮存夹网纸机的正常生产，要求连续不断地供应质量稳定的浆料。由于是采用三种纸浆混合抄造纸，在纸机抄造过程中，为了使由打浆设备或配料设备间断或连续

56、供应的浆料能满足纸机连续生产的要求，避免因打浆设备或配料设备暂时停机而影响纸机生产，就需要有一定数量的贮存浆料的设备，即贮浆池或成浆池。其中装有搅拌器对浆料进行搅拌。其作用如下：1.使各台打浆设备或配料机送来的浆料配比，浓度、打浆度、胶料、色调等混合均匀。2.防止纤维和填料发生沉淀，使供给纸机的浆料浓度稳定。3 .贮存一部分浆料，在配料机或造纸机偶然停机时不致影响生产。贮存池同时起到混合和贮存的作用。配浆后成浆池的大小主要取决于纸机的生产能力和浆料浓度。在浆料浓度为3.5%时，一般要求其容量能维持纸机连续生产的时间是：高速纸机为3060min，中低速纸机为24h。对于要求较高的纸种，贮存池的容

57、积应增大一点，这样有利于减少各种配浆、浓度和打浆度的波动，以免影响纸机生产和成纸质量。所以根据间歇配浆的特点，采用2个成浆池。成浆池用卧式浆池，它比直立式浆池更能使浆料混合均匀。2.6.3冲浆稀释调浆箱是一个装置在成浆池和除砂设备之间用来调节送往纸机浆量的开口方形箱。其制造材料可采用木板、塑料板及不锈钢板等。因为纸料的稀释也在这箱中进行，所以也叫混合箱。它的作用：一是调节送往纸机的浆量，使纸张定量稳定；一是调节纸浆浓度，以利除砂和筛浆机筛选，并使纸料混合均匀，以抄造出均一的纸张。纸料的稀释一般采用调浆箱、地下稀释池和泵内稀释等三种方法。由于所采用的是泵内稀释，故在此加入调浆箱的主要作用就是调节

58、浆量。调浆箱中的流道要光滑，防止挂浆，箱内的角隅要圆滑，以防止淤积和停浆，造成腐浆。箱中的闸板，最好用丝杆手轮调节，以保证调节灵活，并能做到微调。调浆箱中的溢流格板，是为了稳定液位，以保证上料量和白水量的稳定。但生产中由于泵的密封填料漏气，或电压波动导致泵的转动速度变化，或泵的入口液位波动，导致泵的输送能力波动，这些都会给上料量带来一定影响，为了减少浆泵流量变化对箱内浆位的影响，溢流格板宽度以宽一些为好。出浆口距浆位的高度应足够。这样在液位略有变动时，出浆的相对变化量可以减少。浆门的开口尺寸应根据造纸机生产能力确定。一般产量低的小型造纸机，开口宽度应窄一些，便于精确调节纸张定量。浆料或白水进入

59、调浆箱或混合箱的管路，应从箱底部或侧面浆位下进入，尽量少带入空气。较高的浆料浓度对纸页的良好成型不利。由于这种原因，也由于在约1%左右的低浓下净化浆料和浆料除气非常容易，故通常在浆料净化之前把它稀释。稀释浆料的最简便方法是将浓浆料和稀释水都送到混合箱的一个隔槽中。浆料通过一些溢流堰和挡板上下流动，进行有效地混合。这种装置仅适用于浆料流量小、产量比较低的纸机，它具有敞开式混合箱的全部缺点，即溅浆、易污染、难以保持清洁、难以保证没有腐浆产生。当纸机产量高，特别是当流送系统必须在压力下把浆料输送到压力下运转的筛浆机和净化设备中时，浆料的稀释是通过把浆料和稀释水同时送到向网前箱供浆的一台浆泵的入口而达到的，这种浆泵通常称为冲浆泵。采用冲浆泵稀释时，调浆箱到冲浆泵的管路不应水平安装，应有一定的倾斜度，以防止纤维沉淀，调浆箱的来浆管应直接通入冲浆泵的吸入口，其方向应在冲浆泵的轴向上。或在泵的吸入端过渡管上方与轴向成45o方向进入，尽量少受其他管道的干扰。2.6.4浆料净化筛选净化的目的在于除掉浆料中的相对密度较大的杂质，如沙砾、金属屑、煤渣等。筛选的目的在于除掉浆料中相对密度小而体积大的杂质，如浆团、纤维、草屑等。采用一级三段处理法,级指的是原浆或良浆经过筛选净化设备的次数,多级是为了提高良浆的质量,段是指原浆和尾浆经过筛选或净化设备的次数,多段是为了减少纤维的流失.送往造纸间的纸料内