(完整版)制漿造紙技術(shù)講座

制漿造紙技術(shù)講座講座內(nèi)容第一章植物纖維原料第二章化學(xué)法制漿第三章打漿第四章施膠第五章造紙原理與工程第一章造紙植物纖維原料

1、纖維素、

2、半纖維素纖維素和半纖維素皆由碳水化合物組成木素。3、木素木素則為芳香族化合物。纖維素是不溶于水的均一聚糖。它是由D-葡萄糖基構(gòu)成的線狀高分子化合物。纖維素大分子中的D-葡萄糖基之間按照纖維素二糖聯(lián)接的方式聯(lián)接（1,4-β-苷鍵）。

纖維素大分子的兩個末端基的性質(zhì)是不同。纖維素的堿性降解纖維素的配糖鍵在一般情況下對堿是比較穩(wěn)定的，但在高溫條件下，纖維素也會受到堿性水解。與酸性水解一樣，堿性水解使纖維素的配糖鍵部分?jǐn)嗔?。剝皮反?yīng)在堿的影響下，纖維素具有還原性末端基的葡萄糖基會逐個掉下來。在堿性溶液中，即使在很溫和的條件下纖維素也能發(fā)生剝皮反應(yīng)。半纖維素是指植物纖維原料中除纖維素以外的全部碳水化合物（少量的果膠質(zhì)和淀粉除外），即非纖維素的碳水化合物。構(gòu)成半纖維素的糖基木糖(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-GlucuronicAcid)、半乳糖醛酸(GalacturonicAcid)、葡萄糖醛酸(GlucuronicAcid)。鼠李糖(Rhammose)和巖藻糖(Fucose)。半纖維素的堿性降解半纖維素在堿性條件下可以降解，堿性降解包括堿性水解與剝皮反應(yīng)。例如在5%NaOH溶液中，170℃時，半纖維素苷鍵可被水解裂開，即發(fā)生了堿性水解。在較溫和的堿性條件下，也發(fā)生剝皮反應(yīng)。剝皮反應(yīng)半纖維素的剝皮反應(yīng)從聚糖的還原性末端基開始逐個、逐個糖基進(jìn)行。但是由于半纖維素是由多種糖基構(gòu)成的不均聚糖，所以半纖維素的還原性末端基有各種糖基，而且還有枝鏈，故其剝皮反應(yīng)更復(fù)雜。半纖維素對紙漿及紙張性質(zhì)的影響（一）半纖維素對溶解漿的影響溶解漿是生產(chǎn)粘膠纖維、玻璃紙或者其它纖維素衍生物的原料。半纖維素的存在對溶解漿的使用會產(chǎn)生不利影響。半纖維素對紙漿卡伯值和漂白的影響半纖維素對紙漿打漿行為的影響

?紙漿中存留的半纖維素有利于紙漿的打漿，這是因為半纖維素比纖維素更容易水化潤脹。?紙漿中存留的半纖維素聚糖的種類與結(jié)構(gòu)比半纖維素的含量對打漿的影響更大。半纖維素含量對紙張性質(zhì)影響半纖維素有利于紙漿的打漿，有利于纖維的細(xì)纖維化，大量研究結(jié)果表明，凡是通過打漿能獲得較高強(qiáng)度紙張的紙漿都有較高的半纖維素含量。半纖維素含量高有利于纖維的結(jié)合，所以對提高紙張的裂斷長、耐破度和耐折度等有利。半纖維素含量低，有利于一些與纖維結(jié)合力無關(guān)的紙張性質(zhì)，如不透明度和撕裂度等。隨著半纖維素含量的增加，相對地降低了α-纖維素的含量，即減少了保證纖維本身強(qiáng)度的纖維素的含量，所以半纖維素在增加纖維結(jié)合上的積極影響在某種程度上會被纖維本身強(qiáng)度降低的不利影響所降低或抵消，反之亦然。

木素在植物內(nèi)的作用在木材中木素作為一種填充和粘結(jié)物質(zhì)，在木材細(xì)胞壁中能以物理或化學(xué)的方式使纖維素纖維之間粘結(jié)和加固，增加木材的機(jī)械強(qiáng)度和抵抗微生物侵蝕的能力，使木化植物直立挺拔和不易腐朽。木素的含量?針葉木(裸子植物)中，木素含量25%~35%；?闊葉木(被子植物中的雙子葉植物)木素含量達(dá)20%~25%；?單子葉植物中禾本科植物一般含15%～25%。?木材中木素含量最高的部位在復(fù)合胞間層；?次生壁的木素含量較低，但由于次生壁比復(fù)合胞間層厚得多，所以木素大部分分布于次生壁。木素的結(jié)構(gòu)單元1、α-芳基醚和α-烷基醚結(jié)構(gòu)基團(tuán)的反應(yīng)5、少量（次要）成分

（一）抽出物（Extractives）水抽出物(冷、熱水）稀堿抽出物（1%NaOH)有機(jī)溶劑抽出物灰分----植物纖維原料都含有一定量的礦物質(zhì)、燃燒后產(chǎn)生灰分（溫度一般在575±25℃）草類原料的灰分與組成n含量：1.2%~10%(2%以上)，葉部的灰分甚至高達(dá)23.1%?；瘜W(xué)組成：灰分中60%以上是SiO2,尤其是葉部和梢部灰分對紙漿生產(chǎn)的影響草類原料中的SiO2，在堿法制漿過程中形成Na2SiO3，溶于廢液中，使廢液粘度升高，洗滌時黑液提取率降低，對黑液的蒸發(fā)、燃燒、苛化、白泥回收等過程都帶來麻煩，即所謂的“硅干擾”。第三章打漿第四章AKD中性施膠劑的應(yīng)用

AKD是烷基烯酮二聚體的簡稱，是與植物纖維能起化學(xué)反應(yīng)的中性施膠劑。其化學(xué)結(jié)構(gòu)式為: 一、AKD施膠劑性質(zhì)與性能

AKD是一種低熔點（一般在43~55℃之間）的淺黃色蠟狀固體，不溶于水，通常是將其熔化后加入乳化劑進(jìn)行高壓乳化，得到水包油型的AKD乳液。

1.1AKD性質(zhì)

AKD施膠劑需用改性淀粉或合成聚合物作為穩(wěn)定劑，以防止AKD微粒凝聚，并且決定懸浮液離子帶電性能。AKD施膠劑通常為陽離子型使用不同的穩(wěn)定劑，就有不同的AKD施膠劑種類，但其活性組分(ACTIVECOMPO-NENT)都是一樣的。其代表為KEYDIMEC222，它以淀粉作為穩(wěn)定劑，并含有鋁鹽。性能如下:

外觀乳白色，固形物含量18.5士1.0%，密度(20℃)1010士10g/l，粘度(BROOKFIELD，20‘C)<l00MP·S，pH(分散液)2.5~4.5，貯存穩(wěn)定性(20℃)30天。1.2AKD化學(xué)及物理性能2.1不需稀釋(否則會水解)即可使用。在稍后的位置(如混合泵或以后)加入，只要松香微粒能均勻吸附到纖維表面即可。2.2適宜于在中性或堿性條件下施膠，最理想的pH值為6.8～8.5。可加NaHCO3

，平衡堿性。2.3紙頁干度達(dá)到80%時，膠料才發(fā)生反應(yīng)，因而它與松香膠料不同，允許前段烘缸有較高的干燥溫度。三、AKD施膠劑應(yīng)用要點2.4填料種類及用量很大程度上影響膠料用量。由于相同重量填料的表面積比纖維表面積大得多，因而填料量越高，需要覆蓋的表面積越多，膠料量也就越多。Ti02的比表面積很大，因此消耗的膠料量較高。2.5由于膠料自身的pH值低，可能對皮膚及眼睛有刺激，因而在操作時應(yīng)該使用橡膠或PVC安全防護(hù)鏡及手套。2.6用不銹鋼、耐酸鋼、玻璃纖維加強(qiáng)聚酩及其它塑料制品貯存。保持涼爽，但不凍結(jié)。三、影響AKD

施膠的因素3.1AKD的用量無論是哪種類型的AKD，用量小于0.1%時，幾乎沒有施膠效果；但是當(dāng)用量超過0.4%時，紙頁的施膠度不但不會增加，AKD的保留率還會明顯下降，富集在白水中的AKD在白水循環(huán)過程中大量水解，生成的雙烷基酮沉積在網(wǎng)部，造成粘輥、糊網(wǎng)。一般AKD的用量在0.1%HD~0.25%之間；重施膠時用量在0.25%HD~0.35%之間。

3.2

助留體系

AKD中性施膠所用的助留體系可分為單元助留體系和雙元助留體系。常用的單元助留體系主要有：陽離子淀粉（CS）、陰/陽離子聚丙烯酰胺（APAM/CPAM）、殼聚糖等；常用的雙元助留體系主要有CS+APAM、CS+CPAM等。在生產(chǎn)中發(fā)現(xiàn)，使用單組分助留劑，體系的留著率一般較低，為了提高留著率現(xiàn)在越來越傾向于使用雙元助留體系。目前國內(nèi)多用CS+APAM組成的雙元助留體系，只要控制好原料的質(zhì)量、用量和加入點，這種體系對AKD有良好的助留效果。3.3施膠促進(jìn)劑聚酰胺多胺環(huán)氧氯丙烷樹脂（簡稱PPE或PAE樹脂）在造紙中是一種高效濕強(qiáng)劑，能明顯改善AKD的施膠效果。經(jīng)驗表明，助劑的添加順序?qū)KD的施膠效果影響很大。特別是在草漿配比高或含有PCC填料的難施膠體系中，助劑的添加順序就顯得愈加重要。

3.4

助劑添加順序

AKD的施膠性能與系統(tǒng)PH值的關(guān)系很大，一般認(rèn)為只有在中/堿性條件下，AKD的內(nèi)酯環(huán)才能打開與纖維素上的羥基反應(yīng)。實驗證明，當(dāng)PH值<6時，AKD幾乎不能產(chǎn)生施膠作用；隨PH值增加，AKD的施膠效率會逐漸增大，尤其是PH值在6.5~7.5之間時，紙頁的施膠度上升最快；但當(dāng)PH>8值時，施膠度的上升速度開始減慢。因此實際生產(chǎn)中PH值一般控制在7.5~8.5之間。

3.5PH值和堿度

AKD的保留率和施膠效率受漿料動電性質(zhì)的影響很大。一般認(rèn)為，漿料的ξ電位在-3~5V之間有利于漿料中各組分的相互吸附和絮聚，并能改善紙漿的濾水性能。如果ξ電位偏正，說明陽離子助劑用量過剩，會導(dǎo)致生產(chǎn)成本增加；如果ξ電位偏負(fù)，說明陽離子助劑用量不足。在實際生產(chǎn)中流漿箱中漿料的ξ電位應(yīng)略小于0。3.6ξ電位3.7

填料由于填料具有較大的比表面積和獨特的表面化學(xué)性質(zhì)，能夠吸附紙漿中添加的大部分AKD，而減少AKD在長纖維上的保留。

為減少填料對AKD施膠的不利影響，AKD的添加點應(yīng)遠(yuǎn)離填料的添加點，以減少AKD被填料表面吸附。人們已經(jīng)發(fā)現(xiàn)不同的紙漿種類對AKD施膠的響應(yīng)是不同的：木漿好于草漿；闊葉木漿好于針葉木漿；化學(xué)漿好于機(jī)械漿。要使紙頁施膠良好，AKD在紙頁纖維表面的覆蓋率必須達(dá)到一定的值，一般在4%~15%之間。

3.8

漿料種類對AKD施膠的影響四、AKD中性施膠實例（1）漿料配比:

自產(chǎn)蔗渣竹芒混合漿:

85%-55%

漂白針葉木漿:

15%-45%

（2）生產(chǎn)紙種:

書寫紙、雙膠紙、靜電復(fù)印紙、電腦原紙等高白度文化用紙。4.1

生產(chǎn)原材料及施膠工藝流程:某造紙廠原用酸性施膠工藝抄紙,存在以下幾個缺陷:成紙不透明度低、易脆、易返黃、造紙廢水污染負(fù)荷高等問題。在使用ＡＫＤ中性施膠工藝后,紙頁質(zhì)量得到明顯改善,克服了以往紙頁透印、緊度大、紙脆等紙病,又降低了生產(chǎn)成本。（4）中性施膠工藝流程和助劑加入位置:（3）使用助劑:

銨型陽離子淀粉

ＡＰＡＭ聚丙烯酰胺助留劑ＡＫＤ施膠劑填料:輕質(zhì)碳酸鈣（1）陽離子淀粉:30%濃度糊化至90～95℃后,加入清水烯釋至2%濃度,過篩后在高位處加入,加入量為0.8%-1.3%(對成紙)。（2）ＡＫＤ施膠劑:按0.6%-1.0%用量(以原液濃度15%計)將原液或稀釋液用計量泵定量在高位箱處加入。（3）聚丙烯酰胺:用清水?dāng)嚢枞芙?每槽(1ｍ3)溶解0.5kg聚丙酰胺,攪拌2～3ｈ后,在穩(wěn)漿箱連續(xù)加入,加入量100-150ｐｐｍ。（4）輕質(zhì)碳酸鈣:以8%溶解濃度,過篩后在穩(wěn)漿箱處連續(xù)加入,加入量為15%-20%(對成紙)。

4.2助劑使用及加入方法1.光學(xué)性能由于使用ＡＫＤ施膠,填料由滑石粉改為輕質(zhì)碳酸鈣后,使60ｇ/ｍ成紙不透明度從76.2%上升至80.4%,接近酸性施膠75～80ｇ/ｍ

紙的不透明度,達(dá)到Ａ級書寫紙的要求。2.物理強(qiáng)度改用輕質(zhì)碳酸鈣,成紙厚度也有上升,而平滑度并不下降,從生產(chǎn)報表看卻有上升,改善了紙的松厚度。另外,由于加入陽離子淀粉,具有增強(qiáng)作用,成紙耐折度明顯上升,從原來30次上升至46次,裂斷長有不同程度的提高。由酸性施膠改為中性施膠后，成紙物理強(qiáng)度、光學(xué)性能、不透明度等均有很大變化,

4.3

使用效果223.留著率:從上表看出,加入聚丙烯酰胺和陽離子淀粉,具有助留作用,成紙?zhí)盍狭糁蕪?8.2%上升至60.73%,提高了22.5%,大大節(jié)約纖維原料。ＡＫＤ施膠時,在上網(wǎng)濃度接近的情況下,聚丙烯酰胺的加入使網(wǎng)下白水濃度降低27.8%,比酸性施膠時降低約50%,外排白水濃度的降低,減少了環(huán)境污染。4.網(wǎng)下白水濃度:4.4

經(jīng)濟(jì)效益分析