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滚筒转动时原木互相磨擦而去除树皮

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  木浆纤维类又分为针叶木浆纤维(如马尾松、落叶松、红松、云杉等)和阔叶木浆纤维(如桦木、杨木、椴木、桉木、枫木等)两类。纸浆模塑制品因为需要具有一定的强度并能经受拉伸,浆料中一般都加有15-20%的针叶浆。

  针叶浆多产于高纬度地区,世界上主要的针叶浆产地有芬兰、瑞典、加拿大等。由于纸张品种要求,尤其一些纸板和工业技术用纸不需较高白度,因此只要将蒸煮制得的纸浆洗涤干净,保持本身色调的纸浆就是本色纸浆。包括化学浆、半化学浆和机械浆。如水泥袋纸、电缆纸、电容器纸等都是由本色硫酸盐木浆制成。纯度精制浆。是目前主要的制浆方法,其蒸煮废液的碱回收技术成熟可靠,但设备较复杂、投资大。

  本色纸浆主要分本色秸秆浆、本色竹浆和本色木浆等。其中,本色秸秆浆主要采用各种一年生农作物秸秆,如玉米秸秆、麦草秸杆等为主要原料,取材方便、环保、低碳,原料循环周期短。本色竹浆主要采用竹子为主要原料,但受生长期和运输条件的影响,竹浆形不成很大规模生产。本色木浆主要采用木材为主要原料,在当今地球森林资源破坏严重,木材资源匮乏,所以本色木浆很不环保。

  “本色”原浆技术是提取秸秆、木材等天然植物纤维,将蒸煮制得的纸浆洗涤干净,保持植物纤维100%的天然本色,全程不使用漂白剂等化学制剂的一种制浆技术。

  杨木的各种制浆工艺杨木能适应于各种制浆工艺方法:利用杨木可制得杨木磨木浆或机械浆,杨木化学浆,杨木化学机械浆又称为化机浆。化机浆具有节能、省水、低消耗、高得率、少污染、低投资等特点。化机浆主要用在不含机械浆纸、多层纸板、生活用纸等纸种中。

  化机浆在纸浆质量和成本方面填补了化学浆和机械浆之间的空缺,提高了纸的松厚度和挺度。化机浆设备共分为以下几个步骤,也就是几个工段相连接形成的一条生产线。

  备料工段,即将原木剥皮后,通过削片机、摇筛、再碎机、皮带输送机,进入料仓。木片洗涤系统;木片进入车间后要经过木片洗涤器,脱水螺旋,然后进入预热仓,脱水螺旋滤出的水可以继续回用到木片洗涤系统,这样可以使水再次得到回用,使消耗降低。

  化学品预制系统;主要由各化学品槽罐及化学品泵组成,分为碱、双氧水、硅酸钠、螯合剂、硫酸镁和硫酸组成。

  木片预浸系统;主要有以下设备组成,预热仓,输送螺旋,挤压撕裂机,预浸器,输送螺旋至反应仓.木片通过预热仓加入的蒸汽作用在仓内,经过85-90度的温度,置换出木片内的空气和水分,使其软化,再经过木片撕裂机压缩比的作用,把木片中的水分挤出,使木片疏解成松散的状态,再经过加入化学品后的预浸器,使木片得以充分的吸收药液,使其进一步的软化进入反应仓。

  一段磨浆系统;有压力磨和常压磨两种,由反应仓、输送螺旋至盘磨机,这一段是由木片转换成浆料的工段,一般进浆浓度应在35-38%范围内,经过反映过的木片是软化的木片,对于磨浆功率是很重要的,也就是说盘磨在此将木片分解成纤维,变成纸浆。

  高浓漂白塔及螺旋洗浆机;经过一段磨浆后的浆料,在漂白塔里进行漂白大约需要50-60分钟,出来后经过螺旋挤浆机的浓缩,挤出浆料中的化学品残药,使浆料不在后段工序中出现反黄现象,然后进入消遣浆池,使其卷曲的纤维得到很好的伸展以增加浆料的弹性与强度。

  筛选及浓缩;经过消遣后的浆料,通过两段压力筛来进行筛选,筛选后的良浆可进入到多圆盘浓缩机,进行浓缩。筛选后的渣浆进入到低浓磨进行再次磨浆,然后进入二段压力筛,依次循环。

  中国近年来由于白卡纸,新闻纸和蒙肯纸的生产,对BCTMP浆的需求量一直在增加。中国目前投资的BCTMP的浆的生产线也在增加,比如说:太阳,晨鸣,华泰都在投资新的BCTMP的生产线。主要原料有针叶浆,阔叶有杨木,桦木,枫杨,以及针叶和阔叶的混合品种。BCTMP浆的使用有着相当的前景,一是得率高,可以节约木材,二是可以替代部分阔叶漂白木浆,降低纸张成本,同时还有着相当多的优质性能,比如可以:改善纸页成型,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,提高纸张的挺度,改善纸张的压缩性能,稳定纸张的尺寸。

  木材可以用研磨机(巨大磨石)来粉碎,然后用水浸泡制造研磨浆。机械浆用于制造需要较小强度的纸品,如新闻纸和纸板。

  木材也可以用盘磨机来粉粹,在高温高压下使用蒸汽来制造热磨机械浆。热磨机械浆在质量上与研磨浆有所不同。

  除了盘磨机,化学品也可以用于分离纤维素纤维。这种方法制造出来的木浆称为化学热磨机械浆。研磨浆、热磨机械浆和化学热磨机械浆都称为机械浆。机械浆将随时间推移而变黄,这是由于纸浆有木质素。

  化学浆是通过将碎木片和化学品在称为蒸煮器的大桶中混合制造出来的。热的效果和化学分解将纤维素纤维结合在一起的木质素,而不破坏木质纤维。包含木质素和其他分解的材料的液体将被干燥并用作燃料。化学浆用于制造需要很结实的纸张,或与机械浆相混合给产品带来不同的特质。化学浆包括硫酸盐浆。

  纸浆也可以用废纸和废纸板来制造。回收纸浆通常用于制造纸板、新闻纸和卫生纸。

  进行中的研究致力于开发生物纸浆,类似于化学制浆,但使用真菌分解掉不想要的木质素却保留纤维素纤维。这将降低与化学制浆相关的污染,具有重大的环境意义。

  在流程的这个环节上生产出的纸浆就可以进行漂白以制造白色纸品。用于漂白纸浆的化合物是造成环境问题的一个原因,最近制浆行业已经开始使用氯气的替代品,如二氧化氯、氧气、臭氧及双氧水。

  造纸所消耗的树木的量根据不同类型的纸,以及是采用研磨制浆法还是硫酸盐制浆法有所不同。假设使用高40英尺、胸径6-8英吋的软木和硬木,有人估计使用硫酸盐制浆法制造一吨印刷用纸或书写用纸需要耗费平均约24棵树,使用研磨制浆法大约可以节约一半的树,即制造一吨新闻纸需要耗费12棵树。但是,硫酸盐制浆厂在生物能上是自给自足的。

  当纸张使用元素氯进行漂白,形成了副产品如含氯化合物,甚至是二恶英和呋喃。 在高密度的制浆地区,如加拿大的不列颠哥伦比亚,高浓度的污染导致1992年一些渔场关门。然而,技术上的改进已经或者通过无元素氯漂白淘汰了元素氯的使用,或者结合氧脱木素产生了全无氯漂白技术。这些技术降低了释放到环境中的含氯化合物。元素氯漂白技术利用二氧化氯 来替代氯气。全无氯漂白在漂白过程中不利用氯。

  废水排放也可能成为主要的污染源,包括来自树木的木质素,高生化需氧量和溶解有机碳,以及酒精,氯酸盐,重金属和螯合剂。减少这一排放物的环境影响是通过将生产过程形成闭环并尽可能循环利用排放物,同时在制浆过程中使用较小破坏性的化学品。减轻环境影响的最重要的方式就是排放物的生物处理。

  使用硫酸盐制浆法,来自制浆过程的大量副产品的稀黑液。这一液体包含纸浆化学物质和来自树木的木质素。木质素具有高的热含量,因此稀黑液(固形物约占15%)将通过多效蒸发被浓缩为浓黑液(固形物占68%到75%)。 浓黑液被放入回收锅炉中进行燃烧,化学物质落入锅炉底部的半液态的熔融物。熔融物流出锅炉并被溶解于水或稀洗涤剂中形成绿液。接下来绿液要进行澄清。 将在绿液中加入生石灰,生石灰将大多数碳酸钠转变为氢氧化钠,使绿液澄清为白液(苛化)。白液因含有氢氧化钠,可以用作制浆化学品,因此又回到起点。沉淀物白泥包含失去效能的石灰,经过清洗并在约1800华氏度煅烧来生产生石灰,可以再一次用于绿液的澄清剂。

  由木浆制造的纸可以被回收4至7次,更多的回收次数会使纤维变得太短。为了解决这个问题, 回收纸通常与一定量的原木浆混合以保证生产出高质量的纸品。

  制浆的过程始于碎木片堆,在那里,刨机木碎片和锯木厂木碎片存放一个或两个月进行机械制浆前的风干。

  树木的木质除了水以外包含三种主要成分:纤维素聚合物纤维,造纸所需要的原材料;木质素,一种三维聚合物,能将纤维素纤维结合在一起产生树木或木材的内在强度;以及半纤维素,短一些的多聚糖。化学制浆的目的就是在于将有用的纤维素纤维与木质素和半纤维素分离。这需要在取出所有木质素和避免降低纤维素纤维的强度之间保持平衡。

  化学制浆法,如硫酸盐制浆法和亚硫酸盐制浆法,去除了大量的半纤维素和木质素。在保持纤维素纤维的强度上,硫酸盐纸浆法比亚硫酸盐制浆法更为有效。化学制浆法结合使用高温和酸的(硫酸盐)或碱的(亚硫酸盐)化学制剂来品打开木质素的化学键。

  不同的机械制浆法,如研磨制浆法和盘磨机制浆法, 机械地将纤维素纤维撕开。大量的木质素依然粘着在纤维上。强度被消弱因为,纤维可能被切断。

  同时还有许多结合了化学的和热的处理的混合制浆法:开始进行缩短的化学处理,接着立即进行机械处理以分离纤维。这些混合方法包括热磨机械制浆法和化学热磨机械制浆法。化学处理和热处理能够降低机械处理的能耗,同时也降低了纤维遭受的强度损失量。

  碎木片开始进入工厂的筛选车间,在那里碎木片被分类并筛去木屑。过大尺寸的碎木片被进一步破碎或用作燃料。经过筛选后,碎木片开始进入蒸煮器,在那里碎木片在一个大容器内与氢氧化钠和硫化钠液体混合并用来自锅炉的蒸汽加热。

  经过几个小时的蒸煮,碎木片分解为燕麦粥样的浓度并在通过蒸煮器的出口的气闸时被挤压。压力的突然变化使得碎木片以类似爆米花的方式膨胀,因此进一步分解了木质纤维。生成的纤维在水溶液的悬浮液被称为木浆。

  随后,木质纤维被清洗,去除所有化学残余物,这些化学残余物将在工厂中进行恢复和回收。纤维现可以进行漂白或不进行漂白。木浆被喷到木浆机器网上,排水,并进行干燥。此刻的纤维就可以再改变为非直线的材料。这种状态下的纤维的挤压和干燥引起了纤维间强连接的结合而不是网状结构。在干燥机出口处的叠制装置将干燥的纸浆切割,堆叠并打包。然后,木浆被装上火车,汽车或轮船运到造纸厂。

  造纸厂可以是全集成的工厂或者一部分工艺的工厂。全集成的工厂会以整个的原木(或碎木片)为原料,将其分解为单个的纤维,形成约4%纸浆,然后将制浆加工成纸张。非集成的工厂是从制浆厂购买加工好并干燥和打包的纸浆。干燥的纸浆被加水形成4%的溶液,以便加工为纸张。

  现代的造纸厂使用大量的能源,水,木材,以高度有效和极端复杂的工艺序列,使用现代和复杂的控制技术来生产各种不同用途的纸张。现代的造纸机械式非常庞大的,可以达500英尺长,制造400英寸宽的纸张,并以超过每小时100英里的速度运转。.

  磨木纸浆:利用机械碾磨力以取得木材纤维,又称为机械纸浆,主要可再分为一般机械浆、精制机械浆、热磨机械浆等。

  化学纸浆:利用化学法将纤维与木质素分开以取得木材纤维,主要可再分为苏打浆、亚硫酸盐浆、硫酸盐浆等。

  半化学纸浆:结合机械法与化学法之制浆方式,可再分为中性半化学浆、冷苏打浆、化学机械浆等。

  造纸的木材锯成合适的呎吋后即进行去皮的工序,将原木放入大型滚筒内,滚筒转动时原木互相磨擦而去除树皮,脱落的树皮会用作锅炉的燃料,去皮后的原木会被切割成1.5到2吋,厚度0.25吋的方形木片,软木片及硬木片因物理特性不同而需分开处理。

  木材由细小的细胞膜质纤维以称为木质素的胶状物质黏合组成,制造纸浆时利用化学物蒸煮木片分解木质素从而而将纤维分离。将木片放入称为蒸煮器的巨大容器内,其功能类似厨房用的压力锅,木片及化学物在加压下蒸煮1.5到4小时直至成为湿软如燕麦片的混合物,分离后的纤维可悬浮于水上。混合物经清洗以去除剩余的化学物和分解的木质素及漂白至合适的白度。从这里纸浆要通过一系列精炼机,将纸浆内的纤维壁上线状元素松閞令表层粗糙,纤维互相缠着成为张状。接着加上染料及其他添加剂使成品的纸张拥有所需的特性。

  纸浆以二十份水对一份纤维的比例加水,通过造纸机的成形布或网,纸浆的纤维互相交织而形成纸张及除去大部分水份。以每分钟3,000呎的高速前进,纸张再通过一系列的吸水布及蒸汽加热称为烘干机的滚轴,清除纸张内留存的水份。纸张再经一个涂布工序在纸张两面添加淀粉溶液,淀粉使纸张表面平滑及将来用于印刷时油墨不会化开,由于涂布过程带来水份,纸张需重复先前的烘干程序。烘干后的纸张再通过沉重而光滑的滚轴进行磨光令表面更加光滑,纸张在后方收集卷成大纸卷,再分割成合适阔度的小纸卷,部分原卷包装出货,而部分再加工切成合适呎吋的平张才包装出货。

  水力碎浆机:浆板在水力碎浆机内受到撕裂和相互摩擦作用,从而实现纸浆碎解的目的。

  打浆:打浆使纤维产生变形、润胀、压溃切断和细纤维化等作用。通过打浆,可以改变纤维的形态,使纸浆获得某些特性(如机械强度、物理性能),以保证抄成的纸和纸板能取得预期的质量要求。

  净化:净化的目的在于去除纸料中相对大的杂质,如金属屑、煤渣等。净化设备的原理是利用密度差来选分杂质。常用设备:锥形除渣机。

  筛选:目的在于去除纸料中相对密度小而体积大的杂质,如浆团、纤维束、草屑等。

  流浆箱:流浆箱是现代纸机的关键部位。其结构和性能对纸页的形成和纸张的质量具有决定形作用。

  能有效的分散纤维。高湍动流浆箱能产生高强度微湍动,可有效的分散纤维,防止纤维沉淀和在絮聚,可有效的提高纸页的强度。

  网部: 纸浆在网部脱水成形。上网纸浆浓度 为0.1~1.2%,出伏辊时纸页干度度为15~25%,成形纸干度为90~95%。由此可见,网部脱水量占总脱水量的90%以上。

  压榨部: 利用机械压榨作用进一步脱水提高纸幅干度。同时增加纸的紧度及纸的强度,改善纸的表面性质(如平滑度)。机械压榨脱水在经济上是比较合算的。纸机压榨部多提高1%干度。烘缸部蒸汽消耗量减少5%。从这个意义上来讲,压榨部应尽可能低脱掉水分。采用新式复合压榨,湿纸页出压榨部的干度可达48~50%。

  复卷:卷纸机上卷成的卷筒两边不齐,而且纸幅太宽,必须纵切复卷成卷筒纸或横切成平板纸。

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