造纸原理与工程课件

第一章纸料的流体和造纸湿部化学特性第一节纸料的组成和特性一、纸料的组成

固、液、气三相组成纤维、细小纤维、填料、胶料、染料等水空气

二、组成纸料各组分的性质（一）水湿法抄造的介质，使纤维间形成氢键结合（二）纤维与细小纤维能够通过200目（75µm

）筛的组分共性：表面带负电荷表面游离羟基，所吸附的杂阴离子物质絮集的性质、胶体的特性、表面动电现象区别：比表面积不同，吸附力不同细小纤维的留着率对纸料的滤水性和纸张物理强度有很大影响（三）添加剂功能性添加剂控制性（过程）添加剂赋予纸张一定的性能或提高质量保证生产的连续性三、纸料的特性第二节纸料悬浮液的流体力学特性一、纸料悬浮液的流动状态和流动特性曲线1.流动状态：塞流、混流、湍流2.流动特性曲线

纸料的流速µ（m/s）与流动压头损失值ΔhL（m/100m长）相互关系的曲线。

二、影响纸料悬浮液流动状态和流动曲线的主要因素1.流动速度2.纸料浓度

纸浆输送：高浓（20%以上）、中浓（8～20%）、低浓（8%以下）；纸页成形：低浓成形（1.5%以下），高浓成形（1.5%以上）。3.纤维的物理结构和化学性质纤维长度、纤维表面的粗糙程度、纤维的柔软性三、纸料悬浮液的流动特性（一）纸料悬浮液流动过程的湍动

1.湍动的概念

湍流状态下，流体质点的不规则脉动（速度变化）。2.湍动的表示方法湍动尺度和湍动强度湍动规模（质点的大小）产生剪切力大小（速度差）3.湍动的类型低强微湍动高强大湍动高强微湍动不能分散网络不能分散网络能有效分散纤维4.湍动的特点生存期很短（毫秒或几分之一毫秒）强度大到将一个质点内的两根纤维分开，尺度小到一个质点只有一根纤维（二）纸料悬浮液的纤维絮聚1.纤维的絮聚纤维的交织特殊条件下电荷的吸引2.湍动与絮聚的关系原因湍动能分散纤维絮聚物，也能形成纤维絮聚物。第三节造纸的纸料湿部化学特性一、造纸湿部纸料配料组分的胶体化学特性1.多相体系、粒子具有胶体大小的尺寸、有比较大的比表面积2.具有亲水体系和疏水体系3.粒子表面带电、体系中存在大量的离子、pH值具有较大的影响性二、湿部化学特性与抄纸的关系1.细小组分的保留2.纸料的滤水3.造纸白水的封闭循环第二章磨（打）浆第一节概述

利用物理方法处理悬浮于水中的纸料纤维，在处理过程中纤维会受到剪切力的作用，这一操作过程称为磨（打）浆。

一、概念

打浆、磨浆、碎解间歇式、纤维与刀片垂直连续式、纤维与刀片平行作用力打浆刀的机械作用（飞刀底刀，动盘定盘）纤维与流体之间的速度梯度和加速度梯度所产生的剪切力二、磨（打）浆的目的纸浆为什么要通过打浆才能造纸？改善纤维的形态和性能1）将纤维束分离成单根的细小纤维；2）使纤维表面起毛，纤维变得柔软可塑；3）将长纤维进行适当的切短。根据原则：纸张质量要求、浆料特性。获得符合质量要求的纸或纸板三、磨（打）浆的主要任务1.保证所抄纸张取得预期质量要求；

2.适合纸机抄造条件。四、磨（打）浆前后浆料性质变化比表面积增加、柔软性增强、游离羟基增多、滤水性下降。第二节磨（打）浆原理一、纤维细胞壁的结构（一）纤维细胞壁形成过程：纤维素大分子链原细纤维(elementalfibril)

微细纤维(finermicrofibril)

细纤维(fibril)

细胞壁各层（二）纤维细胞壁的结构胞间层（M），初生壁（P），次生壁（S）细胞壁各层微纤维的排列和走向微纤维与细胞轴向缠绕角的大小影响打浆的因素GOS3

S2

S1

PS1M

return二、打浆的作用（一）打浆对纤维的作用1.细胞壁的位移和变形

作用：增大纤维间隙，使水易于渗入，为润胀提供条件；促进P层以及S1层的去除。现象：S2层同心层产生弯曲发生位移和变形。利用打浆设备的机械作用力和纤维之间的相互摩擦，呈膜状或碎片的形式除掉。2.初生壁和次生壁外层的破除方式：使S2层中的细纤维分离出来，使其达到充分的润胀和被细纤维化。作用：注意：不同制浆方式、不同纤维原料，

其初生壁和次生壁外层去除难易程度不同纤维柔软可塑，外表面积增大，内部组织结构松弛，分子间的内聚力下降，有利于纤维的细纤维化。原料组成半纤维素含量制浆方法3.吸水润胀（水化或润胀水化）纤维体积（直径）变大。现象：原因：纤维素和半纤维素分子结构中存在有无定形区和大量羟基（极性基团）。结果：纤维吸水润胀影响因素GO纤维润胀return：纤维纵向分裂，两端帚化，纤维表面分丝起毛，分离出大量的细小纤维，增加了纤维的外表面积，称为外部细纤维化。4.细纤维化内部细纤维化

外部细纤维化：由于吸水润胀，纤维的内聚力减小，次生壁的层与层之间产生滑动，使纤维变得柔软可塑，称为内部细纤维化。结果：成纸强度增加。为什么？外部细纤维化通过使纤维表面起毛，增大纤维比表面积，从而增大接触面积，故成纸强度高。增加强度方式内部细纤维化通过使纤维变柔软，使纤维在压榨中

易于变扁，从而增大接触面积来增加强度，故成纸强度大打浆设备刀片或磨齿间的剪切作用在打浆压力较大、浓度较高的情况下，纤维之间的相互摩擦5.切断现象：纤维发生横向断裂。纤维节点、纤维与髓线细胞的交叉处切断作用结果适当切短，可以提高纸张的组织均匀性和平滑性；过分的切短，降低纸张强度吸水润胀、细纤维化、切断三者之间的关系吸水润胀细纤维化切断促进阻碍6.产生纤维碎片及其他次要作用

（二）打浆对杂细胞的作用①初生壁和次生壁外层的破除；②杂细胞被打碎；③纤维被横向切断时产生的碎片。三、打浆机理

第三节磨（打）浆设备

一、打浆设备的发展情况及发展趋势①

由间歇操作转向连续作业，提高生产能力。②

从多性能设备发展到单一性能设备，并可将几台性能不同的设备串联起来使用。③

由低浓设备发展到高浓设备。④

从人工操纵单台设备运转发展到多台设备的集中控制和自动调节。

二、打浆设备的分类和结构特点1.间歇式打浆设备造价高，占地面积大，动力消耗高，间歇操作，产量低；成浆纤维匀整性差，碎小纤维多。槽式打浆机荷兰式打浆机、伏特式打浆机、EDJ式打浆机、瓦格纳式打浆机等特点：结构和特点

槽式打浆机主要组成部分有：浆槽、山形部、打浆刀辊、底刀、调压机构等组成。

2.连续式打浆设备圆柱磨浆机、锥形磨浆机和盘磨机等。

①切断能力差；②打浆的匀整性不够好；③电耗高，维修麻烦。打浆质量均一、稳定，性能比较好。单盘磨、双盘磨、三盘磨普通锥形磨浆机、高速锥形磨浆机、水化锥形磨浆机、大锥度磨浆机主要用于纤维的切断，兼有离解纤维的作用。细纤维化作用较强3.高浓磨浆设备：高浓圆盘磨浆机4.磨浆辅助设备：水力碎浆机、高频疏解机（看图）三、盘磨机

盘磨机打浆对纤维主要是起到分丝帚化的作用。（一）盘磨机的磨浆作用磨浆作用力磨盘对纤维的摩擦纤维与纤维彼此之间的摩擦

在打浆的过程中，纤维既沿着磨盘的径向运动又随着磨盘的旋转作圆周运动。特殊的运动轨迹：（二）盘磨机的磨浆机理

1.比刀缘负荷理论比刀缘负荷公式：E—比刀缘负荷，W.s/mP—施加的净功率，kWL—切刃长度，km/snr—转盘齿数L’—转盘的齿的有效交叉长度，kmns—定盘齿数Ω—磨浆转数，／s净输入能量公式：

E—净输入能量，kW.h/t浆

P—施加的净功率，kWm—绝干纤维通过量，t/h2.磨浆能耗磨浆能耗的大小由浆料本身的性能和打浆机的型式决定。磨浆能耗是指每吨浆料打浆时每提高打浆度1ºSR所消耗的能量。磨浆效率是评价一台磨浆设备性能好坏的重要指标。3.磨浆效率磨浆功率（P）无效功率有效功率（Pe）第四节磨（打）浆工艺

一、磨（打）浆方式（一）游离磨（打）浆和粘状磨（打）浆长纤维游离打浆，短纤维游离打浆，长纤维粘状打浆，短纤维粘状打浆。区别：游离浆、游离磨（打）浆，粘状浆、粘状磨（打）浆

打浆方式以横向切断为主的打浆方式以纵向分裂纤维使之细纤维化为主（二）四种磨（打）浆方式浆料的特性

1.长纤维游离磨（打）浆疏解为主，尽量保留纤维的长度，不要求过多的细纤维化。打浆方式：打浆时间要短，下刀较轻微。打浆方法：打浆度低（22～30oSR），纤维平均长度在2.0～2.4mm，浆料滤水性好。浆料特点：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、工业滤纸等）成纸特点：2.短纤维游离打浆在分散的基础上，同时高度切断，也不要求过多的细纤维化。打浆方式：打浆方法：打浆时间要短，但是要下重刀。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）成纸特点：浆料特点：打浆度在25～30oSR，纤维的平均长度在1.2mm左右。浆料的滤水性比较好。3.长纤维粘状打浆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。打浆方式：打浆度高，脱水困难，纤维在上网时容易产生絮聚。浆料特点：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。）

成纸特点：打浆方法：下轻刀进行长时间打浆。4.短纤维粘状打浆（三）打浆方法

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。打浆方式：打浆度很高，浆料有滑腻感，网部脱水困难浆料特点：打浆方法：先下重刀，进行切断；后下轻刀，进行细纤维化作用。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）二、影响打浆的因素

（二）设备特性的影响（一）浆料性能的影响

纤维原料本身

制浆方法纤维形态纤维微观结构纸浆的化学组成盘磨机：磨盘磨齿的一些参数，包括磨齿的宽度，形状、齿沟的宽度、深度，磨纹倾角以及有没有挡坝等等。槽式打浆机：飞刀和底刀刀片的厚度和刀片的材质等。（三）过程控制参数的影响1.磨（打）浆的电流负荷磨浆间隙越小，打浆比压越大，电流负荷越高。间接反映磨浆间隙和打浆比压的大小。刀间距式中：P----打浆比压（N/m2,Pa）F---飞刀辊作用在底刀上的压力(N)A---飞刀与底刀的接触面积（m2）在纤维发生吸水润胀以前迅速落下刀辊，采用较高的打浆比压和较小的刀距，将纤维切断。在打浆过程中，应逐步缩小刀距，逐步提高比压。使纤维获得较为充分的润胀，大部分纤维只受到揉搓和挤压，只有一小部分被切断。除了比压的大小，达到指定的打浆比压的时间快慢也很重要。在实际生产中如何控制磨浆间隙和打浆比压？游离打浆：粘状打浆：2.浆料通过量

槽式打浆机：打浆机每次处理的浆量是固定不变的。盘磨机：在打浆比压、磨浆间隙、浆料浓度等其他条件不变的情况下，增加浆料的通过量就相应的缩短了每根纤维在磨区的停留时间，使纤维受到的打浆作用减少；反之，增多。Q=V×S通过量（kg/h）70019802890压力(kg/cm2)222打浆度(OSR)787771.5湿重(g)2.53.13.5裂断长(km)6370525050803.打浆浓度

低浓打浆：10％以下,中浓打浆：10％～20％,高浓打浆：20％～30％。在打浆比压和浆料通过量相同的情况下，提高打浆浓度进入飞刀和底刀之间的纤维数量增多促进纤维之间的挤压和揉搓作用单根纤维所承受的压力相应减小减少切断有利于纤维的分散、润胀和细纤维化高浓打浆的优点：

高浓打浆与低浓打浆的区别：低浓打浆是刀片与纤维直接作用，以切断为主高浓打浆是靠纤维之间的相互摩擦作用进行，以细纤维化为主能保留纤维的长度打浆均匀性好滤水性能也比较好能赋予纸页一些优良的特性（撕裂度）高浓打浆的浆料特性4.打浆温度

纤维与刀片以及纤维彼此之间的摩擦作用会产生大量的摩擦热浆料温度过高，可能会产生的几种副作用：①影响浆料的施胶效果，导致施胶度下降。②从亚硫酸盐木浆中游离出树脂，增加树脂障碍。③纤维的吸水润胀作用降低，延长打浆时间。④浆料脱水，影响纤维之间的氢键结合，纸张强度下降。5.pH值对打浆的影响

一般在酸性条件下打的浆，成纸比较脆，强度低；在碱性条件下打浆，有利于纤维的吸水润胀，对纤维的细纤维化作用有一定的促进作用，成纸的强度较好。2、打浆目前还是一种工艺，还不是一门科学，因此对工艺问题的分析，应注意“具体问题具体分析这一原则”。注意：1、各个参数不是独立的，而是相关的，因此讨论某个参数（因素）的影响时，需要综合考虑关联的影响。四、打浆质量检查

打浆度、纤维湿重（纤维的平均长度）、保水值是衡量浆料脱水难易程度的指标。1.打浆度（oSR）（叩解度）肖氏（肖伯尔）打浆度、加拿大游离度（CSF）以2克绝干浆，稀释至1000毫升，在20°C条件下，通过80目网，测定从肖氏打浆度仪侧管排出的水量，计算结果。以3克绝干浆，稀释至1000毫升，从游离度仪侧管排出的水量，即为测定的结果。打浆度＝1000－侧管流出水量（ml）10游离度＝侧管流出水量（ml）50

oSR高度切断游离打浆低度切断粘状打浆质地疏松，强度差，伸缩性小质地紧密，强度高，伸缩性大打浆度不能确切代表纸料性质2.纤维长度纤维的平均长度测量方法：显微镜法、纤维湿重法、

Kajanni纤维分析仪。纤维湿重：指在用肖式打浆度测定仪检查打浆质量时，积存在湿重框架上的湿浆重量。显微镜法：用显微测微尺测量纤维的长度。耗时而且测量结果不准确。现在可以采用纤维质量分析仪来测定。纤维湿重取决于两个主要因素，即纤维的本身重量和水化度。湿重框架3.保水值

在标准条件下，用高速离心机脱去浆料中的游离水分，再定量测定出浆料所保留的水分，即为保水值。保水值大小可以说明纤维的润胀程度。保水值＝湿浆重－干浆重干浆重×100％4.筛分析高目筛板分离出短纤维以及杂细胞，低目筛板分离出长纤维。五、各种浆料的打浆特性1.木浆的打浆特性（1）针叶木和阔叶木纤维比较长，一般在2～3.5mm纤维较短，一般为0.8～1.1mm根据纸种的要求，来确定打浆工艺条件。

应以较低的打浆比压、较高的打浆浓度进行打浆。（2）早材和晚材

纤维长，细胞壁厚而且硬，初生壁不易被破除，打浆时纤维容易遭到切断，吸水润胀和细纤维化比较困难。早材纤维壁薄，纤维柔软，打浆时容易分离成单根纤维，打浆比较容易。应以较低的比压，较高的浓度，采用逐次落刀或逐次缩小刀距的方法进行打浆。（3）不同制浆方法（自己看）2.草类浆纤维打浆的特性突出特点：草浆打浆细纤维化困难。

为什么？（1）草类纤维细胞壁S1层比较厚，S1层与S2层结合紧密。（2）微纤维的排列与纤维轴向的缠绕角比较大。（3）微纤维缠绕方向的异向性。（4）微纤维的排列在纤维末端不终止，而是又缠绕上去了。用草浆生产文化用纸多采用“充分疏解，轻度打浆”的原则。提高草浆的打浆浓度、改变打浆设备的材质等方法GO在结合程度相同的情况下：微纤维缠绕角小于10°，纤维容易纵裂；微纤维缠绕角在10°－30°之间，能够帚化；微纤维缠绕角在30°

－45°之间，帚化较难；微纤维缠绕角大于45°

，很难帚化纵裂。RETURN3.棉或麻浆的打浆特性细纤维同纤维主轴成45°角纤维较长（20～25mm）特点：α－纤维素含量高不易润胀和纵向分裂要进行切断棉、麻浆宜采用游离状打浆的方式进行打浆。主要是疏解、除尘和适度的打浆，不要求切断纤维。4.废纸浆的打浆特性小结：1.打浆方式2.影响打浆的因素3.打浆质量检查4.不同浆料的打浆特性第五节打浆对纸张性质的影响①成纸中纤维相互间的结合力（氢键）②纤维本身的强度③成纸中纤维的分布和排列方向纸张强度的决定因素一、纤维的结合力

①氢键结合力

②化学主价键力

③极性键吸引力④表面交织力

（一）纤维与纤维之间的氢键结合

纤维间形成氢键结合的条件有游离羟基分子间距小于2.8Å纸页纤维间氢键形成的过程：打浆过程中形成纤维－水－纤维松散的氢键结合纸料上网成形，并经过压榨进一步脱除水分，形成有规则的单层水分子的氢键结合纸页加热干燥，水分蒸发，纤维素分子链之间形成氢键结合（二）影响纤维结合力的因素

1）原料的种类：化学木浆的结合力＞棉浆＞草浆＞机械浆2）纸浆的化学组成3）纤维长度的影响：打浆后纸浆纤维的长度

4）添加剂的影响：亲水性物质，疏水性物质

纤维素半纤维素木素二、打浆对纸张性质的影响

1－结合力2－裂断长3－耐折度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（一）纤维结合力与打浆的关系

随着打浆的进行，纤维结合力不断增长。纤维结合力的上升分为三个阶段：

第一阶段（打浆初期）：纤维结合力快速上升第二阶段（打浆中期）：纤维结合力上升缓慢第三阶段（打浆后期）：纤维结合力曲线平直。（二）裂断长（抗张强度）纸和纸板所能承受的最大张力。将纸的一端固定，另一端垂直下垂，纸条因本身重量断裂时的计算长度。曲线特征：初期上升很快，中期缓慢并达到最高点，后期下降。纤维结合力纤维平均长度纤维的交织排列纤维自身的强度

影响因素（三）耐破度

耐破度是指纸或纸板在单位面积上所能承受的均匀增大的最大压力。

纸张耐破度的主要影响也是纤维结合力，其次才是纤维的平均长度、纤维本身的强度和纤维交织情况等。曲线特征：（四）耐折度

耐折度是指纸和纸板在一定张力下所能经受180°的往复折叠的次数。纸张的耐折度发展变化趋势也与裂断长性质相似，也是在达到最高值以后出现转折。纤维平均长度，纤维间的结合力，纤维在纸页中的排列，纤维本身的强度和弹性等。影响因素：（五）撕裂度撕裂度是指裂断预先有切口的试样至一定长度所需的力。表示纸张抗撕裂的能力。撕裂度的变化曲线与裂断长相似，但是其影响因素与裂断长有所不同，影响纸张撕裂度的主要因素是纤维平均长度，其次才是纤维结合力、纤维强度等。（六）透气度透气度是鉴别纸层中间含有孔隙的程度。用一定面积，一定真空度下，每分钟透过纸张的空气量来表示，或者100毫升空气透过纸张所需要的时间。纸张的透气度是随着打浆度的增长而降低的。纸张透气度一般在打浆度为70～90oSR时接近于零。（七）吸收性纸张的吸收性是指纸或纸板对水或者其他有机溶液的吸收程度。纸张的吸收性也是随着打浆度的增长而降低，打浆对吸收性的影响情况基本上与透气度相同。吸收性的大小又与纤维的纯度和半纤维素的含量有关。（八）不透明度不透明度是指纸张不透光的程度。

影响纸张不透明度的因素主要是纤维结合力。随着打浆度的上升，纸张的不透明度逐渐下降。

（九）紧度

紧度是指每立方厘米的纸或纸板的重量，是衡量纸的松紧程度的一项指标，能够在相当程度上表示纸的结构、气孔度、吸收能力和其他性质的一项重要指标。纸张的紧度随打浆度的上升，纤维结合力的增加而不断提高。紧度提高，透气度和吸收性下降，撕裂度降低，但在一定范围内，纸页的裂断长和耐破度会有所提高。（十）伸长率和伸缩性

伸长率实际上是纸张拉断时的极限应变。伸长率越大表示纸张的韧性越好。伸缩性是指对纸张进行增湿或减湿时，纸张尺寸的变化。

纸张的收缩性在很大程度上取决于打浆特性和纸料的种类。一般来说，凡是纤维较长而且又经过良好打浆的浆料，抄成纸后，收缩性都是比较大的。（十一）脆性

脆性与打浆的关系：打浆初期，随着打浆度的提高纸张的脆性有所下降，但随着打浆度的进一步提高，纸张的脆性又有所上升。纤维的长度对纸张的脆性影响较大。第六节干浆板的碎解和浆料的疏解

一、干浆板的碎解碎解就是利用水力碎浆机等碎解设备，将干浆板、损纸、废纸等分离在水中形成纤维悬浮液的工艺过程。主要设备：水力碎浆机，可分为立式、卧式，高浓、低浓，间歇式、连续式。二、浆料的疏解浆料的疏解是利用疏解设备将经过碎解处理的浆料中残留的纸片或者浆团疏解进一步分散成单根纤维。主要设备：高频疏解机。第三章非纤维添加物质的应用第一节概述改善纸机工作环境，提高生产效率。一.纸张抄造时添加非纤维性物质的目的增强纸张性能，使其用途更加广泛；二、非纤维添加物质的种类和作用施胶剂：纸张的抗水性填料、颜料：纸张的适印性功能型添加物质染料：生产色纸增强剂：提高纸张的物理强度分散剂：防止纤维絮聚，提高纸张匀度光学改性剂：光学性能特殊添加剂：获得某一特殊性能控制型添加物质：助留助滤剂、消泡剂、防腐剂、树脂控制剂、絮凝剂第二节内部施胶一、概述1.施胶定义抗水性的胶料浆料纸滤水纸纸抗水性的胶料喷涂抗流体扩散和渗透施胶的目的2.施胶的分类（施胶的程度）重施胶、（中等施胶）、轻施胶、不施胶墨水划线法、表面吸收重量法（Cobb法）、表面吸收速度法（液滴法）、浸没法（吸收重量法）、液体渗透法和毛细管吸收高度法等。3.施胶度的测定方法适用于大多数中等或轻施胶的纸或纸板适用于使用中常与水发生接触的纸种适合于高施胶度的纸种适合于未施胶纸4.纸张施胶的方法内部施胶（浆内施胶）表面施胶（纸面施胶）双重施胶施胶度的稳定性、持久性最好施胶效果持久性、稳定性较差。5.施胶剂的种类植物胶、动物胶、矿物胶、合成胶浆内施胶剂纸面施胶剂松香胶系列、合成胶氧化淀粉、聚乙烯醇、羧甲基纤维素6.施胶和施胶剂的发展现状和发展趋势以松香胶以及合成施胶剂为主。造纸厂采用AKD中性施胶生产纸，采用松香胶生产纸板。中碱性施胶二、液体在纸页的扩散和渗透机理（施胶效果理论）（一）纸页的组成及结构与液体在纸页上的扩散和渗透关系

纸页是由纤维交织在一起形成的具有很多孔隙的材料。亲水、微细管毛细管作用

在纸张中添加抗水的物质，以减少毛细管作用和降低纸页对液体的附着能力，防止液体渗透和扩散。如何得到适于书写的纸张？（二）接触角与表面润湿液滴能否在纸面上扩散铺展开的因素：液滴本身的内聚力大小纸面对液滴的附着力的大小液滴在纸面上的受力情况

固、液之间的表面张力越小，接触角越大，纸面对液体的附着力越小，纸页的抗液体渗透能力越好。可以通过在纸页纤维的表面均匀的分布上一层比表面自由能比较低的物质（施胶剂）来实现。（三）接触角与毛细管作用Washburn毛细管上升（渗透速度）方程

单位时间里液体的渗透深度（渗透速度）取决于液体本身的性质以及纸张的结构。三、选择施胶剂的原则1.具有较低的比表面自由能2.容易分散，分散后的悬浮液稳定性好，不容易产生絮聚。3.施胶环境接近中性，不会腐蚀设备，降低纸张的强度。4.资源丰富，价格便宜。四、松香胶施胶（一）松香胶种类及制备方法1.松香1）定义一种有机酸的混合物(松香酸、海松酸、脂类)，其中松香酸占80％～90％。2）松香的等级4～5级松香呈橙黄色且透明，是最适合造纸工业用作施胶剂的一类3）松香的质量指标酸值，皂化值，脂值，软化点2.松香胶1）松香胶的熬制2）松香胶的分类松香纯碱或烧碱＋松香酸钠中性胶（褐色胶）：松香完全被皂化，胶料中不含游离松香白色胶：游离松香的含量一般在10％～45％之间。高游离松香胶：胶液中游离松香的含量高达70％～90％。不溶与水可溶与水3）松香胶的熬胶操作熬胶设备：熬胶锅清水通汽加热加碱松香块①用棒或铲刀挑起胶料，胶料呈透明的片状流下，而且没有汽泡、粒块和点滴拉丝的情况。②取一小滴胶料，放在80℃的热水中，用玻璃棒搅拌，如果胶料能迅速的分散成均匀的白色乳液，而且分散的乳液又没有明显的云彩状物质。说明达到熬胶终点。熬胶终点的检查：4）松香胶的乳化5)松香胶乳液的稀释、贮存乳化设备：喷射乳化器胶料高压蒸汽热水去乳化池喷射式乳化器应用的是文丘里管的原理，受到高压蒸汽的冲击，胶料在喷射器的喉部产生强烈的混合分散作用。要确保松香胶颗粒保持原来的分散状态，减少颗粒的凝集与结晶。影响因素：温度，浓度，搅动速度，存放时间3.石蜡松香胶

4．强化松香胶

石蜡与松香混合熬胶并经乳化得到，具有较好的施胶效果。是一种改性松香胶，目前用得最多的是马来松香胶。具有软化点高、酸价高、皂化价高、抗氧化稳定性强的特点；作为造纸施胶剂，用量低，施胶效果好。5．高分散松香胶

高分散松香胶是用马来松香采用特殊工艺方法制成的一种施胶剂，游离松香含量为100%。施胶效果比皂化松香胶好，而且用量少。最重要的是高分散松香胶可以在弱酸性或者中性条件下使用，也就是说可以少用或者不用硫酸铝作为沉淀剂，而是用一些阳离子树脂替代。分散松香胶的制备

逆转乳化法

松香加热熔融乳化剂水溶液常压搅拌水/油乳液乳化剂水溶液高速搅拌油/水乳液（二）松香胶施胶机理

1.沉淀剂2.界面动电势学说

在施胶过程中，带负电荷的松香胶优先吸附水合铝离子而形成带正电荷的共沉淀物，然后被带负电荷的纤维所吸附。能够使胶料沉淀附着在纤维表面上的物质就称为沉淀剂。造纸中最常用的沉淀剂是矾土。当pH值在4～6的范围时，形成的六水三价水合铝离子因为离子半径小，电价高，电荷密度高，对施胶具有重要的作用。3.配位理论

首先，水合铝离子中的羟基被络合能力更强的松香酸离子（Ab-）所取代，生成水合松香酸铝；其次，水合松香酸铝又与纤维素表面的阴离子（纤维素糖尾酸上的OH基）起络合反应，使松香胶沉淀物附着在纤维上。施胶效应是在纸页的干燥过程中最终完成的。松香胶料是一种两性分子，既有亲水基又有疏水基，松香胶料添加到纸张中要起到抗水的作用，必须在纤维表面发生内取向，使疏水基团朝外形成定向的规则排列，才能降低纸面的自由能。4.施胶效应的完成

（三）松香胶施胶过程和加入方法

1.施胶程序正向施胶逆向施胶松香胶＋矾土＋填料矾土＋松香胶＋填料注意：当生产用水硬度较高或是系统阴离子杂质含量较高时，可先加入适量矾土后再采用正向施胶。阴离子松香胶阳离子松香胶3.施胶剂和沉淀剂的使用量

1）施胶剂的使用量2.施胶操作

施胶一般在配浆池或是配浆箱内进行。优点：浓度高，易于吸附；混合作用强，利于均匀。间歇式施胶连续式施胶主要取决于纸种、浆种和施胶剂本身的性质等。大多数纸种用胶量在0.5%～2.0%（绝干胶料对绝干浆）。2）沉淀剂用量4.施胶过程控制条件施胶过程最主要的控制条件就是浆料的pH值。一般以施胶pH为标准控制矾土加入量。根据松香胶的性质、施胶量及浆料性质、水质、填料情况而定。（四）施胶效果的影响因素

1.浆料的种类和性质不同浆种施胶效果从易到难的顺序是：机械磨木浆＞化学竹浆（或草浆）＞未漂硫酸盐木浆＞未漂亚硫酸盐木浆（或蔗渣浆）＞半漂硫酸盐木浆＞漂白硫酸盐（或亚硫酸盐）木浆＞半漂半化学浆＞精制浆＞棉浆。2.pH值

施胶的pH值以4.5~5.0（指纸机网前箱pH值）较好。3.浆料洗涤质量和施胶用水浆料中的钙离子（来源于生产用水或者次氯酸钙漂白）能与松香酸反应而生成不溶性的松香酸钙沉淀，这不仅降低了有效松香酸的含量，还严重地妨碍了松香酸与水合铝离子的结合。蒸煮、漂白后的浆料洗涤不净，或抄纸白水用量过多等，会增加纸料中氯离子、硫酸根和羟基等阴离子，会降低施胶效果，因为这些离子都会优先与水合铝离子起络合反应。4.松香胶的颗粒大小

松香胶是以细小颗粒的状态分布并附着于纤维表面，取得施胶效应的。5.施胶温度施胶的温度最好控制在20~25℃以下，最高不要超过40℃

6.填料的影响

加填会使施胶效果降低。7.纸页抄造和干燥对施胶的影响

干燥温度曲线的控制对胶料的固着有着密切的关系。在干燥初期烘缸温度不能高，如升温太快，蒸发脱水太急，会破坏松香胶对纤维的固着，严重时会造成施胶的两面性。

白水循环利用有利于提高胶料的留着率，但是白水中大量的硫酸根离子又会对施胶产生不利影响；网部的脱水不能过快，否则纤维表面吸附的胶料粒子会随白水流失掉。五、中性施胶与碱性造纸

（一）概念中性施胶是指在pH大于6的弱酸性、接近于中性或者弱碱性条件下进行施胶。碱性造纸是指在接近于中性或弱碱性条件下抄造纸张，包括中性施胶和不施胶纸的抄造。（二）中性施胶和碱性造纸的作用和效益1.改善纸张的白度和机械强度，不因施胶而降低。2.改善纸张的耐久性和抗化学药剂性能。3.可以较多的使用廉价的碳酸钙作为填料，改善纸张的印刷适性。4.大大减少抄纸系统的设备腐蚀程度。（三）中性施胶的分类

1.松香胶系列只能采用高分散松香胶。可以少用矾土或者用阳离子树脂替代矾土作为沉淀剂。2.用合成胶替代松香胶合成胶的类型：反应型和自行固着型（四）合成施胶剂的应用

常用的合成施胶剂：烷基烯酮二聚物（AKD），烯基琥珀酸酐（ASA）特点：能够与纤维形成共价结合。1.烷基烯酮二聚物（AKD）施胶A、AKD的性质B、AKD施胶机理

直接和纤维素的羟基反应形成共价键结合。a.固体，不溶于水；b.在高温的条件下易水解；c.AKD熟化慢、成本低。注意与松香胶施胶机理的区别C、AKD和纤维的作用过程1.分散的、阳离子稳定剂颗粒通过静电吸引吸附到纤维表面。2.随着湿纸页在纸机上干燥，吸附的AKD开始熔化，经扩展之后以薄层形式覆盖部分纤维表面。3.在纸页中的大部分水还没有蒸发出去之前，与纤维素羟基的化学反应不能明显进行。4.随着化学反应在热的作用下逐渐进行，出现分子能量的重新分布，分子的憎水端从表面向外伸出，赋予纸页憎水性。D、影响AKD施胶的因素

（1）AKD的加入点（纸料稀释前、后）（2）造纸原料的比表面积

（3）pH值（4）碱度（5）系统温度（6）填料加入顺序（7）干燥温度及纸页下机温度

（8）下机水分2.烯基琥珀酸酐（ASA）ASA为液体，乳化容易，反应性高但是不稳定。可以在pH值5～9范围内施胶，对环境无污染。其憎液性比松香胶好但是不如AKD；熟化的速度比AKD快。故适用于书写纸、印刷纸类作施胶剂。

ASA乳化制备系统较复杂，乳液具有腐蚀性，必须用不锈钢或塑料容器贮存，乳化操作要求严格，故使用不普遍。第三节加填一、定义矿物质或人造填料〔不（易）溶于水〕浆料纸滤水、干燥改进纸张的光学性质和表面性能。二、加填的目的和作用

1、改变纸的光学性质（白度、不透明度）2、改善纸页的表面性能和印刷适性（平滑度、匀度、吸湿变形）3、赋予纸页某些特殊功能4、节省纤维原料，降低生产成本加填的负作用：1.

使纸张的物理强度下降。2.

使纸张的掉毛掉粉现象增加，不利于印刷。3.

加填会降低纸张的施胶度。二、填料的种类和特性天然填料：滑石粉、白土（高岭土、膨润土）、碳酸钙等等；人造填料：沉淀碳酸钙、二氧化钛、锌钡白、硅铝酸钠等等。（一）填料的种类

（二）填料性能指标1、粒度及其分布（小于2m的百分率）；2、白度（或亮度）、光泽度；3、相对密度、在水中的溶解性；4、折光率、光散射系数；（纤维反射系数1.55，CaCO3：1.58～1.66，滑石粉：1.57，锻烧高岭土：1.62）5、化学稳定性；6、价格。几种填料的性质滑石粉、白土（膨润土、瓷土）、碳酸钙和二氧化钛等。（三）常用填料滑石粉粒子呈鳞片状，有皂滑的手感。白土折光率较低，其余性能与滑石粉相似。研磨碳酸钙(GCC)针状沉淀碳酸钙（PCC）偏三角面体PCC菱形六面体PCC二氧化钛高级填料，白度高（>95%），粒度小（0.15-0.3），具有较高的光泽度和光散射系数，覆盖力强，能显著地增加纸页的白度和不透明度。三、填料的使用

（一）填料的制备

（二）填料的加入方法和加入地点

间歇式加填连续式加填方法加入地点锥形除砂器前锥形除砂器后流失大，但易除去大块杂质流失小，不易除去大块杂质（三）填料加入量

填料的加入量一般是指实际加入浆料中的填料量与浆料中纤维的量的百分比。纸张中填料的加入量取决于纸种、所选填料的性质，浆料的种类，纸机的抄造条件等，一般可在2％～40％之间变化。四、填料的留着

1.概念留着（率）、单段留着率、总留着率纸页中固体物质的量与从流浆箱喷出的浆料中的固体物质的量的百分比。纸页中固体物质的量与用白水稀释之前从调浆箱中流出的纸浆中的固体物质的量的百分比。浆料的上网浓度、纸机车速、纸页厚度、网案振动、脱水元件的性能、真空抽吸程度、成形网的形式以及浆料的表面性能等。影响因素影响因素白水回用程度2.填料的留着率

纸张中所含的填料量与浆料中填料量的百分比。总留着率＝留在纸页中的量／加入浆料中的量×100％单程留着率＝留在纸页中的量／从流浆箱来的量×100％上网纸料的浓度离开网部湿纸页的干度离开网部湿纸总量与上网纸料总量之比值网下白水浓度网下白水总量与上网纸料总量之比值绝干纸页灰分含量绝干纸料灰分含量3.填料留着机理机械截留学说：通过机械过滤作用，使填料粒子不能通过过滤层而留在纸内。胶体吸附学说：填料在水中也带有负电荷，填料粒子会吸附浆料中的水合铝离子而转变成带正电荷，与带负电荷的纤维相互吸引沉积在纤维的表面上。4.影响填料留着率的因素

1）浆料的种类2）浆料的打浆度

在其他条件一定时，填料留着率随打浆度的提高而增高。3）填料的粒度和形状

对同种填料来说，粒度大的留着率高，但不同种类的填料留着率高低与填料的形状有关。在打浆度相同的条件下，各种浆料抄纸的填料留着率从高到低的顺序是：白色磨木浆＞草类浆＞亚硫酸盐木浆＞棉浆。纸页交织紧密,填料的留着率高纤维交织疏松、孔隙多，填料的留着率低磨木浆、草浆木浆、棉浆4）纸机的生产条件5）白水回收和使用

纸机白水封闭循环是提高填料留着率的重要途径。6）助留剂的使用

助留剂可有效地提高留着率。网部用刮水板比用案辊填料流失少。车速高，浆浓低，真空度大，网目大，填料流失大。纸张定量高，上网浓度大，留着率高；第四节染色

一、色的意义

物体的色泽是宇宙光谱中可见光反射的结果。在纸料中加入某种色料，使其有选择的吸收可见光中的大部分光谱，没有被吸收而被反射出来的那种光谱所反映的颜色，即为所需要的色泽，这就是纸张染色的基本原理。二、染色和染色原理三、调色与调色原理

在染色的时候，将各种燃料按一定的比例调制成新的颜色，称为调色。

色泽鲜艳色泽变浅加深色调四、色相的调配和校正

在染色的时候，由于某种染料加入量过多或者不足，或者出现其他杂色的时候，则要加入相应的染料进行补救校正，这称为色相补救。色相补救仍然要参照色相图的规律进行，利用其相对的复色进行补救。五、色料的种类和性质

（一）色料的种类颜料：无机化合物染料：有机化合物（二）几种常用合成染料的性质及染色操作

1.碱性染料对木素具有很强的亲和力，对纤维也有一定的亲和力2.酸性染料对木素和纤维素都没有亲和力，要靠媒染剂（硫酸铝）进行3.直接染料对纤维素有很强的亲和力，但是对酸敏感4.荧光增白剂1）反射可见光2）将紫外光转化成可见的蓝色或红色荧光，起补色效应。六、染色操作染色的方式浆内染色、压光染色、浸渍染色和涂布上色。七、影响染色的因素

1.纸浆的性质

3.残余化学物质的影响直接染料纤维素木素碱性染料和直接染料色相变暗过量氧化和还原性物质酸性或碱性大的物质颜色的深浅和色泽不一酸性染料媒染剂染色2.矾土的影响4.施胶和加填的影响

5.温度的影响6.纸机生产条件胶料对染料与纤维的吸附有阻碍作用。填料与染料有较强的亲和力，甚至比纤维吸收的染料还多。温度对染色效果影响很大，特别是直接染料。例如：直接红4B纸机车速高，脱水强烈，染料的留着低，造成染色两面性烘缸温度过高，会造成染料褪色或者形成块状色斑，还可能出现染料转移的现象。第五节化学助剂的应用一、湿强剂和干强剂

1.概念湿强度干强度

2.湿强剂增湿强的作用机理1）与纤维上的羟基形成共价键结合。2）与纤维交织形成网状结构，限制纤维之间的滑动和吸水润胀。3）高分子聚合物经过热固化后由可溶于水变成不溶于水的物质。4.常用的干强剂、湿强剂常用的增湿强剂一般都是热固性的树脂，常见的有三聚氰胺甲醛树脂，脲醛树脂，聚酰胺环氧树脂，聚乙烯亚胺等等。3.干强剂的增强作用原理干强剂：改性淀粉，羧甲基纤维素，聚丙烯酰胺等等。二、助留、助滤和分散剂的应用

1.助留、助滤的作用2.助留助滤机理（阳离子淀粉、阳离子型聚丙烯酰胺）A、助留机理1）电荷中和助留2）嵌镶结合助留3）桥联结合助留

B、助滤机理1）电荷中和助滤2）凝结与絮聚助滤助留就是提高浆料中细小纤维、填料的留着率，减少流失，减少纸页的两面性，提高印刷适性。助滤就是提高浆料在网部的滤水速度，增加脱水能力，提高纸机的车速。3.分散剂防止浆料在纸页成形的时候发生絮聚，改善纸页的匀度和柔软性。常用的分散剂：聚氧化乙烯（PEO）。四、消泡剂

有机硅类、煤油，高分子醇类五、防腐剂

异噻唑啉酮类第四章供浆系统与白水系统第一节供前系统一、概述主要内容：配浆、浓度调节、纸料贮存二、配浆1、定义及目的A浆B浆＋＝C浆定义：目的：改善纸张的性质

满足纸机抄造性能的要求

节约优质的长纤维原料

2、配浆方法

间歇式、连续式

ABC三、浓度调节确保上网纸料浓度稳定，减少纸页定量的波动，保证纸机正常运转。目的：（1）配浆前；（2）稀释前；（3）流浆箱前或流浆箱内。供浆中调浓点：由感测元件，信号转换放大装置和执行机构三部分组成的。浓度调节器四、纸料贮存1.贮浆的作用

1）混合均匀

2）使供给纸机的浆料浓度稳定

3）在配料机或造纸机偶然停机时不至于影响生产

2.贮浆设备

贮浆池立式浆池卧式浆池方浆池第二节供浆系统一、概述作用：提供给纸机符合纸机抄造条件的浆料。供浆系统从造纸车间的成浆池（配浆后的浆料池）开始至造纸机流浆箱布浆器的进浆口为止。由调量、稀释、除气、净化、筛选、消除压力脉冲和纸料输送等部分组成。二、纸料的调量和稀释

1.目的根据纸机车速和纸张定量要求，给纸机提供稳定的绝干浆量。根据纸机抄造条件的要求，提供给纸机一个适合的上网浓度，获得匀度均一的纸张。纸的定量纸的匀度浆浓及浆量的稳定

白水浓度及白水量的稳定

3.稀释的方法1）冲浆箱稀释浆料2.调量的方法调浆箱白水2）机外白水塔稀释网下白水池调浆箱冲浆泵A.定量控制阀冲浆泵B.使用可控速度成浆泵法1、筛选净化的目的2、筛选净化的方法1）利用密度的差异2）利用形状、大小的差异锥形除砂器（606型）压力筛、旋翼筛（缝筛）三、纸料的净化与筛选除去杂质，防止干扰，制成均匀悬浮液。级和段四、纸料的除气1.纸料中的空气对抄纸的影响1）影响成纸的匀度。2）影响网上的滤水。2.纸料中空气的存在状态游离状态、结合状态、溶解状态3.纸料除气的途径1）尽量减少空气进入的机会。2）使用机械或化学方法除去纸料中的空气五、纸料压力脉冲的消除

2.压力脉冲的来源3.压力脉冲的消除横向定量波动：布浆总管或流浆箱设计或操作不当。纵向定量波动：供浆系统压力脉冲造成。1.压力脉冲的影响非周期性的周期性的使用低脉冲冲浆泵和低脉冲压力筛浆机使用消除压力脉动的装置：脉冲衰减器第三节白水系统和造纸用水封闭循环一、白水分类稀白水（真空箱及以后工序脱除水）浓度0.05～0.1%浓白水（成形板到真空箱之间脱除水）浓度0.25～0.35％要求：浓白水完全回用，稀白水尽可能回用。二、造纸用水的封闭循环长循环短循环三、白水回收的方法及设备过滤法：多圆盘过滤机、筛分式白水回收机气浮法沉淀法第五章

纸的抄造第一节纸料上网

一、作用和任务将大股纸浆流均匀、稳定地沿着造纸机横幅全宽流送上网。

1.沿纸机横幅均匀分布纸料。

2.有效地分散纤维，防止絮聚。

3.提供和保持稳定的上网纸料流压头和浆网速关系。

网、压部网部二、流浆箱的组成、类型、发展情况和发展趋势

流浆箱由布浆装置、整流装置、上网装置组成布浆装置（布浆器）：布浆总管、布浆元件、稀释水调节控制系统整流装置（堰池）：整流元件上网装置（堰板）：堰板1.流浆箱的作用和基本要求总的要求：浆流均匀稳定、纤维分散均匀。具体要求：①沿纸机横幅均匀分布纸浆。②有效分散纤维，防止絮聚。③喷浆稳定。④流浆箱内壁、流道要平滑，没有死角，便于清洗。⑤流浆箱箱体有足够的刚度，结构尽量简单，容易操作。2.流浆箱的类型按箱体结构形式分：开启式（敞开式）、封闭式（气垫式）、水力式（满流式）、满流气垫结合式四种。按主要匀整装置的形式分：

翻浆板流浆箱、匀浆辊流浆箱、水力式流浆箱等。敞开式流浆箱

适合200米/分以下车速。敞开式流浆箱

车速一般在200m/min以下。流浆箱的上口与大气相通，浆料上网的速度是靠流浆箱内浆料的液位所产生的静压头提供。液位的高度与抄速的平方成正比。随着纸机车速的提高，流浆箱的高度和重量会大大的增加。当车速为250m/min的时候，浆位的高度大约为1m；当抄速在480m／min的时候，浆料的高度在3m左右。纤维的分散性下降，另外浆料所产生的静压力对流浆箱箱体的影响也很大，很容易产生变形。为了解决这些问题，就出现了封闭式流浆箱。封闭式流浆箱：适合用在中速或高速纸机上，180～700m/min。

封闭式流浆箱（气垫式）

封闭式流浆箱的特点是流浆箱堰池上方是封闭的，箱内浆位的高度保持一定，通过控制液面上方空气垫的压力，来控制流送上网纸料的浆速。这类流浆箱适合用在中速纸机上，180～700m/min。堰池内浆位比较低，空气垫的压力使浆流的速度比较快，就缩短了纸料在堰池中的停留时间，也就减少了纸料中纤维重新絮聚的机会，从而有利于提高纸张的匀度。水力式流浆箱（满流式）适合用在高速纸机，夹网纸机。水力式流浆箱

整个流浆箱结构紧凑，而且上浆的时候整个流浆箱都充满了纸浆。这种流浆箱浆料的上网速度一般是由上浆泵提供的，所以浆流不稳定、纸张横幅的定量也不好控制，因为上浆泵的微小变化都会引起浆流和纸张定量的变化。因为没有溢流装置，纸料在上网前必须经过脱气处理。但是这种流浆箱多了两个能够产生高强微湍流的部件：管束和飘片。适合用在高速纸机，夹网纸机。满流气垫结合式流浆箱稀释水流浆箱

在满流式和满流气垫结合式流浆箱基础上，加设白水稀释调节装置。通过改变局部浆料浓度来控制纸张横幅定量。多层流浆箱三、流浆箱的主要元（部）件

（一）组成流浆箱的主要元（部）件概况

1.布浆总管方锥总管、圆锥总管、弓形总管

总管设计要求：等压管

方锥总管2.布浆器

单管布浆器

错流布浆器

多管进浆布浆器

多孔板布浆器

阶梯扩散布浆器

管束布浆器

单管布浆器：从流浆箱底部进浆，结构比较简单，但是纸料的分布不够均匀。只适用于低速、窄幅的圆网纸机。比方说787mm圆网纸机。错流布浆器：其原理是两个锥形导管组合在一起，两者截面积的总和要一定，两个导管来的纸料混合时，压头出口的横流互相抵消，就能够在流浆箱全幅范围内得到大致均匀的纸料速度。但是实际操作的时候，很难保证两个进浆管中的浆量完全相同，而且小端回流的流向问题也很难控制，所以整流效果很差；设备的制作也非常复杂，所以基本上就没用过。多管进浆布浆器：浆料由进浆总管进入，通过连接在总管和箱体之间沿纸机横幅方向的很多支管进入流浆箱，再通过节流扩散，布浆比较均匀。但是，在支管的加工时必须做到各支管的尺寸、形状完全相同，否则会影响到整个布浆效果。另外多管进浆，清洗不方便，而且容易产生挂浆。多孔板布浆器：用一块有许多小孔的孔板，作为进浆总管和流浆箱之间的分界。浆料通过孔板能形成大量的细小射流，经过消能处理后，能形成分布均匀稳定的浆流，布浆效果较均匀稳定。而且孔板结构简单，清洗方便。一般孔板板厚50mm，孔的直径：14mm左右，孔间距：40mm。阶梯扩散器：阶梯扩散器是分段扩大，具有较好的布浆效果，并能够产生高强度微湍流，对于消除纤维絮聚，改进纸页的成形具有很显著的效果。

管束的整流效果也是比较好的，普通管束由许多小直径园管排列而成。浆流通过较小的直径、较大的摩擦面积和较长的摩擦时间，产生高强微湍动和较大的磨阻来匀整浆流。3.堰池

堰池的作用：①提供产生与网速相适应的浆速的静压头。②通过整流元件对浆料进行整流并产生适当的湍动。

堰池包括：整流元件

溢流装置

喷水管

封闭式流浆箱还有视孔和照明装置。

纸机车速与堰池静压头的关系

（KcKTV）2H＝(米)2gμ2H――堰池内纸料的深度

V――纸机的车速

Kc――网速对车速的滞后系数

KT――浆速对网速的滞后系数

G――重力加速度

μ――出唇系数（浆料湍流的系数）匀浆辊

消能作用：方锥总管内浆流的流速为2.6～3.1m/s，通过孔板或者支管的布浆作用，平均浆料流速在6m/s，具有很高的动能和冲击性，而流浆箱内浆流的平均流速只有0.1～0.4m/s，所以如果直接流进来的话，就会产生很大的扰动，所以在使用支管、孔板、管束等作为布浆元件的时候，一般都要设消能装置。匀浆辊（续）

匀浆辊是一个薄壁的、表面有大量小孔的中空管辊。一般用不锈钢制作，厚3~5mm。消除流浆箱内的偏流、涡流、交叉流，对纸料进行匀整，防止絮聚，使纸料沿着纸机横幅方向均匀上网。产生湍流孔径一般20~25mm，开孔率：1#为30~40%，2#为50~52%导流片（飘片）

俗称“飘片”，由一组1-2毫米厚柔性膜片组成，浆流受到大面积摩擦作用，产生很强的剪力，达到分散纤维的目的。飘片多于孔板、阶扩器结合使用。4.堰板

堰板的作用是使浆料以一定的速度和一定的角度均匀的喷射到成形网上，在网上形成均匀的湿纸页。堰板的型式和特点

（二）几种主要元（部）件（1）稀释水浓度控制系统（2）传统的控制方法四、流浆箱的选择与配置纸机成形部的形式、幅宽、车速决定流浆箱的配置,是选用可产生高强微湍动的新型高效流浆箱，还是选用普通流浆箱。

第二节纸页成形和成形部

一、概述（一）纸页成形的目的

成形：形成均匀的湿纸页（匀度）脱水：尽量多地脱水，提高出网部湿纸页的干度（二）成形过程的纸料留着和脱水（三）成形器及其发展概况

长网、圆网、夹网1.纸页成形过程的流体动力学（1）泄水：过滤、浓缩；（2）定向剪切；（3）湍动2.纤维在网上的过滤与浓缩过滤、浓缩概念；纤维、细小组分概念：纸料中能通过200目的叫细小组分。纤维、细小组分留着机理（四）纸页成形过程和机理3.定向剪切定向剪切的分散作用：纤维网络（即交织）受剪切作用会分散。定向剪切的定向作用：指纤维的定向作用。纸页的方向性：即纵横向；卷曲：纵横向卷曲4.浆流的湍动湍动包括无定向流的波动和部分定向流的波动。湍流可产生纤维絮聚和解体之间的平衡。湍动增强，纤维絮团直径减少，反之，纤维絮团直径增大。湍动强度太大危害：喷溅；进空气；针孔；细小组分保留率下降；扰动沉积层，导致大范围不均匀性。湍动可衰减定向剪切。（五）纸页成形结构（1）层状结构产生原因：过滤作用使纤维形成以二维分布为主的层状结构；如果是浓缩作用的话，纤维成杂乱三维结构。（2）填料等的分布：分手抄纸和机制纸（3）纸页成形对纸页结构和性质的影响即成形匀度对纸页孔径分布、填料分布、纸页强度的影响（4）纤维分布(5)纸页结构的不均匀性

脱水过程会带走浆料中的一部分东西。那么在实际生产中，脱水时沿纸页的Z向各种物料的流失是不均匀的，越靠近网部流失的越多，这样就造成在厚度方向上各组分的差异，从而形成纸页的两面差。所以在纸页成形的时候，要想方设法使纸张的两面一样，也就是使纸页沿Z向的差别小，减小两面的差异。在脱水的过程中，纤维一般是平躺着的，但也不排除纤维在Z向上有一分量。由于浆流的流速是沿纸机方向的，所以纤维也总是沿着纸机方向定位，也就是纵向定位。

二、长网成形器的主要部件及纸页成形与脱水

长网部的主要组成就是从胸辊到伏辊之间一张平直、无端的网子所形成的网案，以及网内装的脱水元件.（一）主要部件

胸辊、成形板、案辊、刮水板（案板）、湿真空箱、真空箱、伏辊、其它

（二）纸页的成形和脱水1.长网部纸页成形脱水的过程纸料从流浆箱堰板的喷口处喷出，以一定的速度和角度喷到成形网上，这个成形和脱水的过程大体上可以分为三个阶段：上网段、成形脱水段、高压差脱水区2.网上的湍动和定向剪切（三）纸料的喷射上网与纸页脱水成形

1.喷射角和着网点纸料在网案上着网点的位置有四种情况①在胸辊中心线之前②在胸辊中心线和成形板之前

③在成形板的前沿

④在成形板上

对于网部来说，最好的着网点就是在成形板的前沿。

喷射角

喷射角的定义：浆料从喷浆口喷出后，由于受到自身重力的影响，浆流呈抛物线的形状，喷射角指的就是浆流的喷射轨迹和堰板的上唇板之间的夹角。喷射角越小，浆料的着网点就越远离胸辊；相反，喷射角越大，浆料的着网点就越靠近胸辊。

2.浆速和网速的关系R

＝1，即浆速和网速相同，也就是说浆速和网速之间没有相对运动，网子对浆料的湍动作用强度很小，本来分散的纤维在造纸网上重新絮聚，成纸的匀度较差。但R＝1，比较适合在夹网纸机上用。R

＞1，浆速大于网速，纸页可以看作是“被推着”，浆料会在网面上出现翻滚的现象，整个纸幅上会造成向前涌的波纹。在网上横向排列的纤维数量增多，甚至一些纤维会在网上竖起来。只有生产一些高粘状浆的薄页纸（卷烟纸、电容器纸）才会用。R

＜1，网速大于浆速，纸页可以看作“被拉着”，纸料上网后受到网的加速作用，使上下液层之间产生剪切力，减少了纤维的再絮聚现象，纸页的匀度比较好。1.纸页的成形脱水段：（1）案辊的脱水机理：案辊是一个空心的管辊，外层包胶。

脱水过程、机理、特点（2）案板的脱水机理：脱水过程、机理、特点（3）案辊与案板的比较（4）网案摇振装置（5）整饰辊的结构及应用（6）真空案板、湿真空箱

（四）网部主要脱水元件的功能与作用机理2.高压差脱水段的脱水元件和作用机理（1）真空箱（2）伏辊（五）网部参数的测量与控制1.流浆箱唇口喷浆速度测量：控制压头2.网部浓度和脱水曲线控制三、圆网成形器的纸页成形与脱水（一）概述

1.传统圆网造纸机的网部网笼、网槽、伏辊

2.传统圆网机网槽的典型结构顺流式网槽、逆流式网槽、侧流式网槽(二）圆网成形器的纸页成形与脱水过程控制

1.脱水压差和脱水弧长对纸页成形和脱水的影响其中：A为脱水面积（A＝脱水弧长×网宽）

2.浆速和网速的关系

VT＝ФVC3.选分与洗刷作用①选分作用、洗刷作用②对纸页成形的影响

4.圆网的临界速度和圆网纸机的极限车速

（三）圆网成形器纸页成形的特点（1）纸页匀度差（2）脱水困难、车速低（3）纸页纵横向差距大（4）纸页两面差大（四）圆网部的改造（1）流送系统的改造（2）真空网笼的应用（3）压力网槽的应用（4）短长网的应用

四、夹网和混合（上网）成形器（一）概述

双网成形器（twinwireformer)包括:上网成形器（topformer)和夹网成形器（gapformer)

双网成形器主要特征：湿纸页的成形过程，部分或全部在双网的夹持下完成双网成形器出现原因：解决了普通长网纸机纸页两面差严重、微观匀度差、Z向分布不均一等问题，同时，克服了长网纸机自由网面的不稳定性，使纸机车速提高。（二）夹网成形器1.定义和分类夹网成形器定义：流浆箱射流喷出的浆料喷入两张网子之间的一种成形器。分类：辊式夹网成形器：以辊筒进行最初的脱水，纤维留着率最高，但成其成形质量比其他的差；脱水板式夹网成形器：以刮水板进行最初的脱水；纤维留着率最低，但成其成形质量好；

辊/脱水板结合式夹网成形器：刮板和辊筒两者联合脱水。综合了以上两种成形器的优点。2.脱水原理（1）恒定压力脱水：

网子的张力（夹网纸机的造纸网和长网纸机不同，网子走的是弧线，不走直线，网子的张力会将湿纸页紧压在滚筒上，将水挤出。）

P=FT/R（2）脉冲压力脱水在刮水板处出现脉冲（3）真空脱水（4）离心力：悬浮液沿曲面运行时会产生离心力3.夹网纸机的浆网速比4.夹网成形器的成形特性

（1）两面脱水，脱水速度快，成形区短；；（2）封闭成形，纸料上网后没有自由表面；

（3）成形质量好，两面差小，掉毛掉粉少，平滑度好，纸页的横幅定量和水分分布均匀。5.夹网成形器示例

金东、亚太、南平、VOITH等夹网成形器（三）混合（上网）成形器1.概述

为了加强脱水，提高车速，消除两面差。2.上网成形器的型式特点

分三种：辊式、脱水板式、复合式，三种特点与夹网的类似。3.典型上网成形器示例（图79-82）4.双网成形器对运行速度的适应性TAMFORMER双网成形多网成形超级成形器小林超成形器五、造纸网

1.概述

2.造纸网的功能（1）脱水性能（2）纸料保留性能（3）机械稳定性：耐磨性、形稳性、耐久性

3.造纸网编织、选用

4.造纸网的清洁和维护第三节纸页的压榨脱水一、概述（一）压榨部的组成

由一组以上的压榨组成，每组压榨由二个以上的压辊组成。（二）压榨的目的和作用

1.脱水;2.提高纸页紧度;3.消除纸面的网痕;4.传递湿纸页

网部脱除98.3%水，压榨部1.1%，干燥部0.6%

三者之间成本：1:70:300二、压榨对纸张结构及其性质的影响1.提高紧度，增加强度，降低孔隙率;2.影响纸张两面性;3.角质化作用角质化是一个用来描述干燥或回收时纤维发生物理化学变化的技术术语,这些变化主要包括纤维细胞腔的不可逆收缩和内部氢键的形成。纤维发生角质化后其内表面减少,结构更紧实,亲水性下降,挺度增加,可及度降低,并且角质化随纸张受到交替润胀和干燥作用而加强,这种变化不可能完全恢复,从而影响到纸张的强度和光学性能。

三、压榨脱水原理1.压区压力及其构成2.横向脱水3.垂直脱水

4.压控压榨与流控压榨5.压榨辊的中高四、压榨部的结构形式和特点

1.平辊压榨2.衬网压榨3.真空压榨4.沟纹压榨5.盲孔压榨6.宽压区压榨7.靴式压榨8.升温压榨：红外线升温压榨、喷汽箱升温压榨、热缸升温压榨9.其他新型压榨：盲孔真空压辊、沟纹