造纸原理部分答案

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绪论

简述造纸生产流程及任务

打浆——添料——纸料前处理和流送——纸的抄造和整理

a、打浆:对纸浆纤维进行必要的切短和细纤维化处理,以便取得生产纸或纸板所要求的物理性质和机械强度等性能。

b、添料:添加色料、填料、胶料、助剂等;为了减少墨水对纸的浸渍、改善纸的白度、不透明度和印刷性能、改变纸的颜色或色调以及赋予纸张特定的性质(例如提高干、湿强度等),需要在打浆的同时或在打浆后的贮浆池中加入胶料、填料、色料和其它助剂进行添料。

c、纸料前处理和流送:净化、精选、流浆箱中的布浆、整流、上网;

打浆、添料后的纸料中难免混入金属或非金属杂质、纤维束或浆团和空气,需要对纸料进行净化、筛选、脱气等前处理,以免影响成品纸的质量和给造纸过程带来困难。纸料的流体特性,使得纸料很容易输送到各个工段。

d、纸(纸板)的抄造和整理:净化、筛选、脱了气的纸料流送进入流浆箱,均匀分布在造纸机网部脱水,首先抄成湿纸,接着经过压榨→干燥→压光→卷取→切纸→选纸或复卷→打包→入库。

第一章打浆

1.什么叫打浆?

打浆——利用物理方法处理悬浮于水中的纸浆纤维,使其具有适应纸机生产上要求的特性,并使所生产纸张能达到预期的质量。

2.打浆的目的和任务是什么?打浆前后浆料性质有什么变化?打浆的主要任务:(一)改变纤维的形态,使纸浆获得某些特性(如机械强度、物理性能和胶体性质),以保证纸页的抄造质量。

(二)通过打浆调节和控制纸料在网上的滤水性能,以适应造纸机生产的需要,使纸页获得良好的成形,改善纸页的匀度和强度指标。

打浆作用的性质:打浆是物理变化,打浆作用对纸浆产生的纤维结构和胶体性质的变化,都属于物理变化,并不引起纤维的化学变化或产生新的物质。

注:打浆作用会使纤维表面暴露一些新的基团,但这是纤维本身原有的,与化学变化无关。

3.打浆对纤维的作用原理是什么?六种主要作用:(一)细胞壁的位移和变形(二)初生壁和次生壁外层的破除(三)吸水润胀(四)细纤维化(五)横向切断或变形(六)产生碎纤维片4.纤维结合力有哪几种?试用氢键理论解释纸页的强度是如何获得的?

纸的强度取决于①成纸中纤维间的结合力②纤维本身的强度③纸中纤维的分布和排列方向,而最终决定纸页强度的,是成纸中纤维间的结合力。

纤维的结合力有四种:氢键结合力;化学主价键力;极性键吸引力;表面交织力

其中,氢键的结合力最重要,与打浆的关系最密切。打浆的主要目的之一就是增加氢键结合力,从而提高成纸的强度。

纤维间氢键的形成过程(I)----通过水分子形成的水桥连接

氢键理论认为,水与羟基极易形成氢键。经过打浆的纸料纤维,可以通过偶极性水分子与纤维形成纤维-水-水-纤维的松散连接的氢键结合。

纤维间氢键的形成过程(II)----单层水分子形成的氢键结合

当纸料在网上滤水后,经过压榨进一步脱出水分,使两纤维间的距离靠拢,在纤维间形成了比较有规则的单层水分子连接的氢键结合,即纤维-水-纤维的氢键结合。纤维间氢键的形成过程(III)----过程完成,形成氢键结合

纸页经加热干燥进一步脱除水分,水分蒸发时,纤维受水的表面张力作用,使纸页收缩,纤维进一步靠拢,从而使纤维素分子间的羟基距离小于2.8 Å,最终形成了氢键结合,即纤维-纤维间的氢键结合氢键理论认为,打浆过程的机械作用增大了纤维的外表面,游离出大量极性羟基(-OH+),水与羟基极易形成氢键结合,形成极性水分子的胶体膜,当水分子蒸发时,相邻纤维间的羟基通过相面结合,从而将纤维结合在一起。这就是纸张强度增加的主要原因。氢键形成的条件:有游离羟基的存在;两羟基之间的距离在2.8 Å以内。

纤维的吸水润胀和细纤维化,都会使纤维的游离羟基增加,促进纤维间的氢键结合,从而提高纸页的物理强度。

7.目前打浆设备分为哪几种类型?

间歇式主要是槽式打浆机;连续式主要有锥形磨浆机、圆柱磨浆机、圆盘磨浆机

8.打浆有哪几方式?

根据纤维在打浆中受到不同的切断、润胀、及细纤维化的作用,将打浆方式分为四种类型:长纤维游离状打浆、短纤维游离状打浆、长纤维粘状打浆、短纤维粘状打浆。

9.低浓打浆和高浓磨浆的原理是什么?

低浓打浆:主要靠刀片直接对纤维进行冲击、剪切、压溃和摩擦。

高浓打浆原理:与低浓打浆相比,高浓打浆作用不是靠磨盘直接作用于纤维,而是依靠磨盘间高浓浆料间的相互摩擦、挤压、揉搓和扭曲等作用使纤维受到磨浆,同时产生大量的摩擦热,使浆料软化,有利于浆料的解离。

11.什么叫打浆度?

打浆度,反映浆料脱水的难易程度,综合的表示纤维被切断、分裂、润胀和水化等打浆作用的效果。

13.打浆对纸张性质有什么影响?为什么强度(裂断长,撕裂度,耐折度,耐破度)曲线随着打浆度升高出现转折现象?(1)打浆对纸页性质

a)打浆性能曲线逐步上升(如纤维的结合力、紧度和收缩率);b)与结合力成正比的强度指标,都是先升后降(各种强度曲线);

c)与纸页致密程度有关的指标,均随打浆程度加深而下降(如纤维平均长度、透气度和吸收性)。

(2)打浆存在一组基本矛盾:就是纤维的结合力和纤维的平均长度。随着打浆度的提高,纤维的结合力不断上升,并有利于提高纸页的各种强度。但另一方面,随着打浆度的继续提高,纤维的长度不断减短,使纸页的各种指标下降。

(3)打浆与纤维结合力的关系:

随着打浆度的增加,纤维润胀和细纤维化增加,纤维的比表面积增大,游离出更多的羟基,促进纤维间的氢键结合,使纤维结合力不断上升。

曲线特征:初期上升很快,逐渐缓慢达到最高点。(一)裂断长

主要受纤维间结合力和纤维平均长度的影响。同时与纤维的交织排列和纤维自身的强度等也有关。曲线特征:初期上升很快,中期缓慢并达到最高点,后期下降。

(二)撕裂度:主要受纤维平均长度的影响,其次是纤维结合力、纤维排列方向、纤维强度和纤维交织情况等。

曲线特征:初期上升很快,中期缓慢并达到最高点,后期下降。(比耐折度下降要早)(三)耐破度(Bursting Strength)----纸页所能承受的最大压力。

主要受纤维间结合力和纤维平均长度的影响。同时与纤维的交织排列和纤维自身的强度等也有关。曲线特征:初期上升很快,中期缓慢并达到最高点,后期下降。

比裂断长的曲线下降早一些,因为纸张在破裂时,不仅受到拉力,同时也受到撕力作用的影响。

(四)耐折度---纸页在一定的张力下承受180度往复折叠的次数。

主要受纤维平均长度、纤维间结合力、纤维在纸页中的排列,纤维本身的强度和弹性等。曲线特征:初期上升很快,中期缓慢并达到最高点,后期下降。(与耐破度曲线相似,转折点出现的更早些)

第二章造纸化学品及其应用

2.施胶的方法有哪几种?纸内施胶(浆内施胶);纸面施胶(表面施胶);双重施胶(浆内和表面均施胶)