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叩解度仪影响打浆因素

2022/07/16120 作者:佚名
导读:打浆的影响因素很多,例如打浆比压、打浆时间、纸料浓度、纸料性质、刀间距离、刀的特性、打浆温度、纸料PH值以及打浆时添加物料等都足以影响打浆。为了正确考虑打浆的内在联系,合理地制订打浆工艺规程,打出合乎纸张质量要求的纸料,因此有必要对上述因素加以讨论。 打浆比压 单位打浆面积上所受的力称为打浆比压。打浆比压是决定打浆方式的首要因素。也就是说,打浆究竟是属于游离状打浆或粘状打浆的范畴,先决条件在于打浆

打浆的影响因素很多,例如打浆比压、打浆时间、纸料浓度、纸料性质、刀间距离、刀的特性、打浆温度、纸料PH值以及打浆时添加物料等都足以影响打浆。为了正确考虑打浆的内在联系,合理地制订打浆工艺规程,打出合乎纸张质量要求的纸料,因此有必要对上述因素加以讨论。

打浆比压

单位打浆面积上所受的力称为打浆比压。打浆比压是决定打浆方式的首要因素。也就是说,打浆究竟是属于游离状打浆或粘状打浆的范畴,先决条件在于打浆比压。正确地决定比压,也是能否缩短打浆时间,提高纸料质量和节约电耗的关键。

在纤维润胀以前迅速落下刀辊,亦即采用较高的打浆比压和较小的刀距,在较低浓度下将纤维切短,这就是游离的浆;反之,粘状打浆是在较高浓度、较低打浆比压的情况下进行的。在粘状打浆过程中,纤维获得较充分的润胀,具有一定弹性,因此大部分纤维只受到揉搓和压挤,仅有小部分被切断。

在一般情况,减小打浆比压可以避免过多切断纤维,但是降低比压的结果,又会延长打浆时间,所以一般打浆都是在尽可能不影响纸料性质的条件下,适当增加比压,因此提高打浆效率和节省动力消耗。打浆所用的比压大小,决定于纸浆种类和纤维性质。以不同纤维原料种类生产不同纸张时,所要求的打浆比压范围大体概括如下表。

打浆 比 压 与 纸 张 种 类 的 关 系

纤 维 原 料 种 类

纸 张 种 类

打浆比压(公斤/平方厘米)

未漂亚硫酸盐木浆

2号及3号书写印刷纸

中等紧度的薄型文化用纸

80~100克/米的打孔卡片纸、书皮纸

3~5

1~3

5~7

漂白亚硫酸盐木浆

复写纸类薄纸

1号及2号书写纸、印刷纸

绘图纸、地图纸、图画纸、吸水纸

0.5~1.0

2~4

5~16

未漂硫酸盐木浆

电气绝缘纸

牛皮纸、纸袋纸

4~8

10~12

破布浆

吸水纸

3~8

漂白亚硫酸盐苇浆

印刷纸

2~7

漂白碱法草浆

有光纸、印刷纸

2~5

除了比压大小之外,达到指定打浆比压的时间快慢也很重要。一般说来,如果采用的是逐步增加打浆比压的办法,其结果是纤维吸水润胀程度大,切断作用小。这种打浆方法适用于要求强度较高,而伸缩性不占重要地位的纸类。如果延长打浆时间,这种打浆办法适于生产薄页纸。相反,如果采用迅速增加打浆比压的办法,结果是纤维润胀分裂作用小,切断作用大,这种办法适用于一般书写纸和印刷纸的打浆。如果打浆一开始,就急速增加比压,打浆作用以切断纤维占绝对优势,这种打浆办法只能应用在滤纸、吸墨纸等一类要求吸收性能较好的纸类。

一般来说,飞刀与底刀之间比离较大,刀片之间的纤维层较厚,每根纤维所受作用力较小,即打浆比压较小。所以粘状打浆时,刀间距离不能小于0.08毫米,否则刀片会受到过多的磨损。

打浆浓度

纸料的浓度对打浆的质量有很大的影响。根据近年来打浆工艺的发展,打浆浓度可分为低浓、中浓、高浓三种,有人认为10%以下的浓度称为低浓打浆,10~20%的浓度称为中浓打浆,而高浓打浆的浓度在20~30%甚至更高。

在低浓打浆的范畴内,打浆浓度较高,则进入飞刀与底刀之间的浆层较厚,纤维数量增多,有利于促进纤维间的挤压和揉搓作用,有助于纤维分散、润胀和细纤维化。同时,单根纤维所分担承受的压力也相应减小,从而减少了纤维的切断作用。由此可见,打浆浓度较高,适合于粘状打浆的要求。例如,某厂生产水泥袋纸在用锥形精浆机进行打浆,将打浆浓度由原来的3~4%提高到5~6%,在同样成浆打浆度情况下,纸的耐破度和撕裂度均有显著提高。游离状打浆则要求切断纤维,而不希望纤维过多吸水润胀,打浆浓度可控制低一些。

总之,在低浓打浆的范畴内,纸料浓度的大小,应根据打浆方式、纸料性质和打浆设备构造等而决定。对于打浆机来说,在打粘状浆或一般纸料时,浓度也应大一些,但也要考虑到设备结构的限制,例如旧式打浆机纸料的浓度可达5~6%,新型打浆机的浓度还可高一些。而一般连续打浆设备,则多受浆泵和进料操作的限制,不易提高打浆浓度。不应该指出,提高打浆浓度,既可以提高单位时间的产浆量,降低单位产量的电耗,从而降低生产的成本,在经济上的合理性是不应忽视的。为此,不论是间歇或连续打浆,在设备条件允许下,根据生产纸种的质量要求,应尽量保持最大可能的打浆浓度。

中浓打浆(浓度10~20%)虽能有助于提高纸张强度,但效果既不甚显著,且动力消耗又高,因此未能在工业生产中获得应用。

早在二十多年前,在实验室进行的高浓打浆(20~30%)的研究,就已指出,高浓打浆能腻予纸张以较高的撕裂度、伸长率和耐破度等。到了六十年代,随着连续打浆设备结构的不断发展,高浓打浆设备也渐趋成熟,促进了高浓打浆在工业生产中的实现。

高浓打浆目前是采用附有强制喂料装置的盘式磨浆机,以解决浆料浓度大,流动性差等问题。一般可采用螺旋推进器作为喂料装置,将纸料推进高浓盘磨机中进行打浆。

如前述在打浆过程中,纤维受到刀片的冲击、压溃和纤维彼此之间的摩擦作用,其初生壁和次生壁外层得到破坏,从而促进纤维的吸水润胀和细纤维化。在低浓打浆时,由于大量的水在纤维间起着润滑作用,因此纤维间的摩擦力很小,对纤维的结构形态不易产生影响。低浓打浆主要靠底盘刀片的作用,因此要求磨盘刀片之间的缝隙必需保持在单根纤维厚度左右,务使纤维受到剧烈的摩擦作用。但是由于打浆设备在使用过程中会发生不均匀磨损,致使整个磨盘刀片间隙不可能完全一致。间隙太小处,纤维受到过度的压溃和切断;间隙过大处,纤维又得不到必要处理。因此,低浓打浆不易取得均匀的打浆效果。高浓打浆的情况则与此迥然不同。高浓打浆主要依靠磨盘间纸料的相互摩擦,而不是靠磨盘本身的作用,因此磨盘间的间隙可以加大,从而避免了纤维的过度压溃和切断。从纤维筛分组成和纤维形态的观察,可以明显地看出经过高浓打浆和低浓打浆的纸料存在着显著的差别。测定结果表明,高浓打浆时纤维长度变化不大,而低浓打浆时,长纤维比例大大降低,短纤维和细小纤维比例显著增加,因而打浆度上升较快,其滤水性能也较差。在纤维形态方面,经过高浓打浆的纤维细纤维化程度要比低浓打浆的大得多。另外,经过高浓打浓的纤维多呈扭曲状,而低浓打浆的纤维则呈宽带状。

由于高浓打浆能够更多地保持纤维的长度和强度,因此纸浆的撕裂度要比低浓打浆的高得多。同时,由于经高浓打浆后纤维多呈扭曲状,纤维具有很高的收缩能力,因此纸张的收缩率得到大大改善,这种情况对水泥袋纸、高速轮转印刷纸等纸种具有重要的意义。基于上述原因,在造纸机上对纸袋进行干燥时,纸张的收缩率有较大幅度的增加,其结果是纸张韧性和耐破度得到一定程度的提高,而抗张强度则可能有降低,如下表所示。综上所述,由于抗张强度变化不大,而伸长率有着较大幅度的增加,最终表现在纸韧性上在为提高,这点对纸袋的使用性能是极为重要的。

高 低 浓 度不 同 打 浆 方 式 的 比 较

纸张性质

低浓打浆

高浓打浆

高浓 低浓打浆

横向撕裂度(克/张)

横向伸长率(%)

横向抗张力(克/厘米)

横向韧性(公斤.米/平方米)

耐破度(公斤/平方厘米)

150

6.1

288

12.7

12.8

250

8.6

288

18.7

13.2

200

9.5

270

20.9

13.5

对长纤维浆来说单纯采取高浓打浆的处理方式,纤维没有能够得到足够的适当切断作用,不易保证成纸的匀度,因此,可以考虑采用两段打浆的方法,即在高浓打浆之后,再经过低浓打浆处理。两段打浆既能体现高浓打浆的优点,又能达到低浓均整和节约用电的目的。只要高浓和低浓两个阶段取得良好的配合而使纤维受到最小损伤,纸张的强度和质量都会比单独用高浓打浆或低浓打浆要高得多,此点可由表2-1-6看出。

目前用于高浓打浆的几种型式的盘磨机,均要求较高的制造精密度,并且磨盘材料必须选用优质的,这类盘磨机生产能力较大,电耗也高。

总的来看,高浓打浆是个技术方向,特别适用于处理厚壁纤维的马尾松和落叶松等浆料,而对阔叶木浆和草类纸浆等短纤维,更能发挥其效果,为利用短纤维浆生产高强度纸张开辟了新途径。

但高浓打浆也存有一些问题,例如动力消耗较大,纸张的紧度大,不透明度,尺寸的稳定性和挺度均较差,这些情况是值得注意的。

打浆温度

打浆时,由于纤维与刀片表面以及纤维彼此之间的摩擦作用,产生摩擦热,这些热量积聚在纸料中,造成浆温上升。打浆时间较长,浆温可能升高较多。温度升高的大小随打浆情况不同而有差异。游离状打浆处理一般纸料由于打浆时间较短,因此纸料中积聚热不大,温度上升不大显著。粘浆时间较长,往往易于出现升温较多的现象,例如,电容器纸用浆的打浆时间长达24小时左右,纸料中积聚热较大,温度上可能上升至60℃以上。

通过量

在间歇式打浆操作中,每次处理浆量恒定不变,打浆效果主要取决于打浆比压、打浆浓度和打浆时间,如前述,打浆时间的长短又决定于打浆方法(比压和浓度),以及对打浆质量的要求。采取连续打浆操作时,打浆效应则主要决定于打浆比压、打浆浓度、连续打浆设备的台数以及单位时间纸料的通过量。在其他条件相同的情况下,增加通过量,相应地会缩短纤维受到打浆处理的时间。如果采取提高浆浓的同时,以增加纸料通过量,那又是另一个问题。

刀质和刀厚

游离状打浆宜于采用薄刀;反之,粘状打浆,则以采用厚刀较为适宜。厚刀比较不易切断纤维,而较易对纤维进行分丝细纤维化。如欲制造高粘状的纸料,则以石刀为最适宜,一般石刀的厚度比钢刀的大。

由于纸料和生产纸种的不同,打浆设备的刀片应根据实际情况选用不同的材料。钢刀切断纤维作用大,而石刀最适于粘状打浆。选用钢刀或石刀,这也要根据产品质量要求来决定。

纸料种类和化学组成的影响

各种不同纤维原料,经过不同方式的制浆手段,也会制得化学组成各不相同的纸浆。这种纤维结构和化学组成的区别,往往导致纸浆的打浆性能的差异。在第二节“打浆理论”中,已就纸浆的化学组成对打浆的影响,有所阐述。在这里,还应该着重指出,当纸浆中α-纤维素含量较多,半纤维素含量较少时,纤维不易取得润胀和细纤维化作用,纸张物理强度难以得到发展,但纸张的松度、多孔性和吸水性能则有较大增长。另外,如果木素含量较多,则又表明纤维细胞壁(特别是初生壁和次生壁外层),没有获得足够的破坏,直接影响到纤维的润胀和细纤维化。这些情况都是值得注意的。至于纤维结构对打浆的影响,则拟在阐述各种纸浆的打浆特性时,一并讨论。

此外,关于PH值对打浆的影响,各说不一,有人认为PH值在5~6或8.5~9.0的两个范围内,纤维润胀最大,容易打浆;但也有人认为PH值的大小对纸料的润胀关系不大。

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