造纸原理与工程

造纸原理与工程绪论一、纸在国民经济和人民生活中的作用和地位（一）纸的用途1、载体——文化、信息载体；工农业材料、产品载体。2、保护、装饰材料——日常生活使用；建筑使用。3、加工材料——充当特殊条件下的加工、工具材料。（二）国家经济发展水平的标志1、纸的消耗量与国内生产总值增长呈同步趋势。2、纸的消耗量与人民生活水平提高呈同步趋势。二、世界和国内造纸工业概况（一）世界纸产量及主要产纸国家2005年全世界纸及纸板产量3.67025亿吨。2005年产纸量列前10位的国家及产量、消费量（万吨）顺序国家产量国家消费量国家（地区）人均消费（kg）12345678910美国8262.8中国5600日本3095.1德国2167.9加拿大1949.9芬兰1339.1瑞典1173.7韩国1054.8法国1033.1意大利999.8美国8969.9中国5930日本3146德国1918英国1252卢森堡358比利时353.8芬兰324.4美国300.6瑞典255.4西班牙255.4日本246.8丹麦245.8奥地利244.7阿联酋235.9（二）我国纸产量、企业数2005年我国纸产量达5600万吨，居世界第2位。目前我国有造纸企业3500余家。（三）目前我国造纸业存在问题及发展方向1、问题：（1）设备落后；（2）能耗、物耗高；（3）产品质量差、档次低；（4）进口量大。2、发展：2010年总产量将达5115.18万吨，表观消费量5184.96万吨，人均消费量33.9kg/人.年三、纸和纸板的概念（一）纸和纸板的概念利用纤维原料和辅料通过各种加工方法制成厚薄均匀的纤维层或纸化薄膜，称之为纸或纸板。（二）纸和纸板的区别纸与纸板之间没有严格的界限，可按定量、厚度、层数等来区别。现在国内主要按定量分。四、纸和纸板的分类、规格和质量要求（一）纸和纸板的分类1、按抄造方法分干法湿法手工纸机制纸2、按所用纤维原料分•植物纤维纸•矿物纤维纸•合成纤维纸3、按纸或纸板用途分•文化用纸•技术用纸•包装用纸•生活用纸（二）纸和纸板的规格、尺寸1、卷筒纸：原纸宽1575mm1092mm880mm787mm2、平板纸：880×1230mm880×1092mm787×1092mm787×960mm690×960mm850×1168mm3、卷盘纸：卷烟纸宽29.0或29.5mm电容器纸宽95、140、240和280mm餐巾原纸宽320mm（三）纸和纸板的质量要求•外观质量•物理性能•吸收性能•光学性能•印刷性能•化学性能•电气性能国家标准代号意义如下：GB×××－××颁布年度当年标准排号“国家标准”略写“国标”拼音“guobiao”字头如：GB12654－90表示1990年颁布国家标准第12654号，GB12913－91表示1991年颁布国家标准第12913号。五、纸和纸板的结构及基本性质（一）纸张的结构1、纸张结构的概念纸张具有结构这一基本属性。纸张的结构（属性）来自于原料的固有结构和生产纸张过程的人为结构。纸张结构在宏观上可看作是由纤维复杂地缠绕交织而成的网目构造体。2、纸张的结构模式以纸机运行方向为纵向（MD），与此成直角的方向为横向（CD），而垂直于纸面方向则取为竖向（Z向）。OZXY3、纸张三个方向的差别及成因纵向：机制纸中，大多数品种纵向强度较横向大，更大于竖向。其它性质也存在差异。纸张纵向性质主要受纤维状态、纤维排布状态、张力作用等因素的影响。横向：一般横向强度要小于纵向。其影响因素与纵向基本相同，不过影响作用正相反。竖向：纸张竖向强度较小。这主要是由于纸张中纤维竖向排列极少，实际上纤维竖向上是呈一层层叠积的状态，因而具有层结构的特点。纸张在此方向的强度几乎全来自纤维间结合力。在此方向上纸张的破坏最容易。4、纸张结构的特点（1）具有多相复杂的结构要素（2）具有三维结构的结构要素（3）具有复杂的多孔结构（4）具有结合力（5）具有两面性(二）纸张的性质1、外观质量纸张的外观质量是指纸张有无用肉眼或感触器官直接辨别，不需用仪器设备测量的、影响使用的缺陷。（1）尘埃纸页表面用肉眼可见与纸面颜色有显著区别的黑点、黄点、深黄点、黄棕点或棕色点等杂质。表示为个/m²。（2）斑点纸面上肉眼可见的色泽明暗和反光不一致的点。包括许多种，如湿斑、汽斑、缸斑、浆斑、白点斑、纸片斑和压光暗斑等。（3）鱼鳞斑和气泡斑前者是一侧厚呈鱼鳞状的斑点，后者是周围较中间微厚的斑点。（4）透光点和透帘透光点和透帘都是指纸页上纤维层较薄但未完全穿透，其透光度较纸页其它部分为大的点子，小者叫透光点，大者叫透帘。（5）孔眼和破洞孔眼和破洞是指纸页上存在的完全穿透没有纤维的点子，小者称孔眼，大者叫破洞，针尖样小的孔眼则叫针眼。（6）网痕、毛布痕及条痕网痕、毛布痕是指纸面上留下的铜网或毛布经纬线的痕迹；条痕则指纸页表面上光泽或颜色不同的条形痕迹。（7）折子和皱折折子是指纸页折叠或重迭的现象；纸页虽起皱但未折叠的叫皱折。（8）翘曲、起拱是纸页表面较大部位呈现的中间拱起两边凹下，或中间凹下两边拱起的凸凹不平的纸病。出现在纸页中部叫起拱，出现在纸页边缘叫翘曲。（9）鼓泡和泡泡纱纸面上由于局部收缩而出现的凸起或凹下的泡，泡的周围或泡内有细曲皱纹。形状较大的称鼓泡，小而密集的叫泡泡纱。（10）裂口和残缺裂口是指纸页中部或边沿出现的破裂缝口；残缺是指纸页缺角、破烂等不完整状况。（11）硬质块和砂子硬质块是指纸面上存在的质地坚硬而高出纸面的块状或粒状物；砂子则指纸面上存在的河砂、炭渣等硬质颗粒。（12）色调不一致是指同一批产品或同一令纸中的白度或颜色不一致。（13）纸的匀度不好和两面不一纸的匀度不好是指纸页内纤维等固体物料分布不均匀；两面不一是指纸页两面平滑程度不一致。（14）掉毛掉粉是指纸面上散出细小纤维和填料微粒。2、物理性能（1）定量纸或纸板每平方米面积的重量。以g/m²表示。（2）厚度纸或纸板在两测量板间受一定压力下直接测得的厚薄程度。以mm表示。（3）紧度单位体积纸或纸板的重量。以g/cm³表示。几种纸张紧度举例：（g/cm³）电容器纸金属纤维纸打孔电报纸胶印书刊纸海图纸吸墨纸1.00-1.201.600.820.650.90.4炸药卷纸铁笔蜡纸原纸铜版原纸蜡光原纸钢纸原纸白纸板0.50-0.550.480.70.70-0.800.55-0.60~0.7（4）机械强度纸和纸板的机械强度可分为静态强度和动态强度两类。静态强度是指在缓慢受力的条件下测得的强度。包括以下四项：①抗张强度和伸长率纸或纸板能承受的最大张力。有三种表示方法：a、拉力——将一定宽度的试样拉断所用的力。（N）b、单位张力——试样单位横截面积所能承受的最大张力。（N/m²）c、裂断长——将试样所能经受的最大拉力换算成本身重量时的长度。（m）伸长率是指纸张受张力拉断时纸张伸长长度为原来纸张长度的百分比。几种纸张裂断长、伸长率举例：纸种皱纹电缆纸特号邮封纸海图纸铜版原纸裂断长（m）24990（纵）2800（平均）3500（各向）2500（平均）伸长率（%）12（纵）打孔电报纸照相原纸电容器纸（A-Ⅱ）卷烟纸4000-4500（纵）3000-3300（纵）7500-85003200-34009-10②耐破度纸或纸板单位面积所能经受的均匀增加的最大压力。以kPa表示。几种纸张耐破度举例：（kPa）纸袋纸1﹟牛皮纸半透明纸滤油纸防油纸27411868-78117.78.3③耐折度纸或纸板在一定张力下所能经受的180°往复折叠的次数。以往复次数表示。几种纸张耐折度举例：（次）钞票纸特号地图纸书皮纸海图纸米卡纸特号制图纸10001005-15100010100晒图纸仿羊皮纸真空镀铝纸打孔电报纸铜版原纸1﹟箱板纸402006(纵)150204-20(横)④撕裂度纸或纸板撕裂一定长度所需要的力。以mN表示。几种纸张撕裂度举例：（mN）纸袋纸特号邮封纸特号拷贝纸1﹟箱纸板1﹟糖果包装纸8829858.82058-2940176.4动态强度是指纸或纸板所能经受的瞬时冲击强度，即表示纸或纸板受力后瞬时扩散而破裂的动态状况。包括戳穿强度、环压强度、破裂强度、摔包率、压缩弹性等。（5）伸缩性（形稳性、尺寸稳定性）纸页水分变化时，其伸长或缩短的程度。以尺寸的增减对试样原来尺寸的%表示。几种纸张伸缩率举例：（%）海图纸地图纸米卡纸单面胶版纸扑克牌面纸0.5-2.50.3-0.5+2.5(横)+0.5(纵)+0.5(纵)+2.5(横)3.0(横)（6）透气性和多孔性透气性是指纸和纸板允许气体通过的能力。以ml/min或s/100ml表示。多孔性是指纸或纸板存在广泛的孔隙的特性。多孔性用孔隙率表示。孔隙率是孔隙总体积与纸总体积的百分比。纸张相对密度孔隙体积=———————纤维相对密度几种纸张透气度举例：（ml/min）纸袋纸真空镀铝纸卷烟纸滤油纸（机油）电容器纸2001120-1501600l/m²•min2-12（7）柔软性和挺度纸和纸板的柔软性和挺度（也叫刚度）是指纸和纸板的松软程度和抗弯曲性。几种纸张的柔软度举例：1﹟皱纹卫生纸2﹟皱纹卫生纸手帕纸70mm/150g65mm/150g60-70mm/150-200g几种纸张挺度举例：（g•cm）特号黄纸板火车票纸板(310g/m²)110800(纵)(420g/m²)170350(横)（8）平滑度表示纸页表面的机械完整情况。以s表示。几种纸张平滑度举例：（s）特号铜版纸（双面）凹版印刷纸特号胶版印刷纸特号白卡纸600(80-120g/m²)正、反面均200正、反面均100正、反面均30(200-260g/m²)500(150g/m²)正、反面差25%正、反面差2525(260-300g/m²)1﹟字典纸1﹟新闻纸1﹟书皮纸特号书写纸正、反面平均100正、反面平均40正面30正、反面平均30(45-60g/m²)正、反面差20%正、反面差30%正、反面差30%正、反面差30%3、吸收性能（1）防水性能纸张抗水防潮的能力。包括施胶度、抗水度等。抗水度是指液体（水）透过纸和纸板所需的时间。以s表示。（2）防油性能指纸页防止油脂类渗透的能力。（3）吸收性指纸或纸板在一定时间内吸收水、有机溶液或其它液体的能力，即对液体的吸收速度。以mm或s表示。（4）滤水性能是指在一定压力下，过滤一定量的水所需的时间。以s表示。几种纸张施胶度举例：（mm）1﹟牛皮纸仿羊皮纸特号胶版纸1﹟字典纸复写原纸80-100g/m²1.50.75100g/m²以下0.750.251.260-70g/m²1.0≥100g/m²0.5几种纸张吸收性能举例：1﹟皱纹卫生纸油毡原纸工业羊皮原纸浸渍绝缘纸复写原纸吸水30mm(横向)36-43mm33±7mm/5min吸油速度200g/m²50s4±0.5g/m²几种纸张滤水性能举例：（s）快速定性滤纸中速定性滤纸慢速定性滤纸30601204、光学性能（1）白度指纸或纸板表面对光线的反射和散射程度。一般是以纸对蓝光的反射率相当于氧化镁对蓝光的反射率的百分比来表示。几种纸张白度举例：（%）特号拷贝纸1﹟新闻纸特号制图纸1﹟字典纸定量滤纸特号胶版纸9050807985871﹟书写纸特号有光纸特号打字纸特号白卡纸特号胶版印刷涂料纸8075859287（2）不透明度指纸对光线的吸收程度。用单张纸样在“全吸收”的黑色衬垫上的反射能力与“完全不透明”的若干张纸样的反射能力之比率来表示。R0不透明度（%）=——×100%R∞R0—单张纸样在“全吸收”的黑色天鹅绒衬垫上的反射能力（白度）R∞—试样的白度三、透明度是指纸对光线透射和折射的程度。以纸页层数表示，也以%表示。Rw－R0透明度T=————×100%RwRw—单层纸样背衬白色标准板的反射率R0—单层纸样背衬黑色标准板的反射率几种纸张透明度和不透明度举例：(%)特号描图纸1﹟字典纸（25g/m²）特号半透明纸1﹟