造纸湿部化学简介
造纸湿部化学概论
5、造纸湿部化学的发展趋势
5.1 酸性抄纸向碱性抄纸转换及引起的湿部助剂的变化 5.2 用湿部化学解决二次纤维(废纸)使用中产生的问题 5.3 针对不同的纸浆开发各种专用湿部助剂 5.4 开发环保型的新型助剂,提高助剂的效率 5.5 开发高效助留助滤体系,改善纸张匀度 5.6 建立完善的湿部化学测量与控制系统
功能助剂:如施胶剂、干强剂、湿强剂、柔软剂、增白剂、染 料等。添加这类助剂的目的是为了满足用户的特殊需要。
4、湿部化学与纸张性能和运转性能的关系
4.1 湿部化学对纸张性能的影响 结构性能
定量、匀度、两面差、平滑度和透气度 机械性能
主要影响纤维间的结合强度,对纤维自身强度影响很小 表观性能
纸料的滤水性能
所采用的助留助滤体系决定着纤维与细小纤维及细小纤维之 间的絮聚体的结构,也就决定了纸料在纸机上的滤水性能。
沉积物和结垢
沉积物和结垢通常是由湿部化学失控引起的,如添加剂过量、 电荷不平衡、化学品不匹配等会导致胶体絮聚、树脂沉积, 结垢等。
泡沫和夹杂的空气
表面活性物质及机械力的存在,导致泡沫的产生,引起纸料 滤水性下降,腐浆增加等。了解泡沫产生的根源,并找出解 决的办法。
5.4 发展环保型的新型助剂,提高助剂的作用 效率
利用可再生资源,经改性或接枝共聚开发环保、高效的湿部 助剂,并探讨其作用机理。
如许多湿部助剂含有对人体健康和环境不利的成分,并且效 率不高。
5.5 开发高效助留助滤体系,改善纸张匀度
为提高纸料滤水性能和留着率,开发具有抗剪切能力或重聚 能力更强的微粒助留助滤体系。
胶体粒径:1~100nm
2、湿部化学的研究内容
纸料是以水为介质、纤维为主体的悬浮液,根据不同纸张的 要求,纸料还可能含有填料、施胶剂、染料、各种助剂和由 生产用水带入的电解质等,因此湿部化学研究中相当重要的 内容是各种造纸化学品。
造纸湿部化学简介
白水系统
白水系统是造成”顺利”与”不顺利”运 转的主因,湿部的问题主要就是白水中物 质浓度的增加,我们为了维持白水的质量 在可接受的程度,白水一直在由新鲜水稀 释也一直在排弃,因此更加重了白水系统 的不确定性,所以在每一次循环周期中详 细的记录白水状况,并且设定合适的白水 平衡状态是调控湿部化学的基础。
胶体粒子
随着水资源的紧缩与排放水要求的提升, 用水密闭化的程度越来越高,用水密闭化 的结果造成溶解和悬浮物质累积在水系统 中,组成了所谓的胶体粒子
胶体粒子若在系统中凝结会造成筛网堵塞、 网毯黏着或者纸面脏污甚至断纸频繁等负 面作用
胶体粒子与电荷
►任何溶解于水中的物质皆假设与水的电荷有 关,电荷的大小决定于从水中吸收的离子, 大部份制纸浆料中的固体是带负电荷,粒子 会因强电荷而稳定并保持分散,当电位降低 时粒子间会互相靠近,如加入添加物使系统 呈强电荷,粒子间会互相排斥并再分散,在 循环系统中,控制小粒子斥力是湿部化学最 适化的重要部份。
湿部化学的控制参数
► 沉淀控制 ► 适当的凝聚 ► 细小组分的留着与分布 ► 胶体粒子的状况 ► 白水系统的掌握
沉淀控制
湿部化学中一个重要部份,是将湿部循环系统内 和纸机上的沉降物减至最低,这需要使用微生物 控制和凝聚技术去维持纸机在最低的洗涤水量。
选择适当的杀菌剂在起源处处理,能避免微生物 在后段造成的伤害。
湿部对造纸有什么影响?
湿部检测项目
pH值检测-最基本的检测项目
电导率检测
电导率检测
白水中淀粉和COD含量
浆料水相的带电量
浆料水相的带电量
浆料固相的电位
浆料固相的电位
胶体滴定法
胶体滴定法
空气含量检测
滤水速度和留着率的测定
湿部化学及造纸实际问题
系统内太多的明矾将对纸页强度、 网部滤水和纤维结合产生负面影 响,甚至可能降低松香施胶效率。 很多问题与系统内明矾或矾土离 子太少有关。低施胶度、泡沫问 题、游离松香沉积物的形成、纤 维结合力的降低和滤水性的变差 以及形成树脂沉积物的显著趋势 均证明了这一点。
留着 留着受系统内各种物质的影响, 尤其是纤维种类、打浆、填料种 类、施胶剂、淀粉、杀菌剂、消 泡剂和离子电荷。 在系统内,系统组分与助留剂一 起同时作用,寻求稳定又破坏稳 定。
☆ ALUM
我们由松香施胶改为AKD施胶后, 硫酸铝的作用起了转变。
☆助留助滤系统
留着包含单程留着率和总留着率。 使用助留系统的必要性。影响原 料和化工料的消耗、细小纤维留 着、系统清洁、上网浓度、脱水 速度、蒸汽消耗纸机的运行性等、 溶解、加入点。 系统导电度对助留剂的影响。
☆表胶
所谓表面施胶,就是把施胶剂施加到纸的表面, 使纤维与胶粘接,并在纸面上附上一层近乎连续 的薄膜的方法。在大多数情况下,是为了增加纸 页的表面强度,或提高施胶度,我们现在使用表 胶淀粉主要为提高耐破度、耐折度、抗张力、平 压强度、环压强度等纸张物理强度等指标,并且 现PM5在面层使用还能提高纸张的适印性。 下面主要探讨一下表胶痕出现的原因和解决方法: 粘度和浓度过大,转移辊中高不对(中高小时, 中间易出痕;中高大时两边易出)、计量辊(计 量棒)的压力大小、计量辊的角度调节、转移辊 或计量辊(计量棒)脏、辊子局部磨损、转移辊 加压小。
长网纸机上,可能由于滤水差而 导致匀度差、两面差、浆道和定 边等问题 —夹网纸机上,滤水差可能导致 压溃。
泡沫控制 在系统内加入消泡剂控制泡沫主 要是通过减少系统的空气夹带量 来实现的。 低消泡剂用量会产生泡泡纱(气 泡)和纸机湿部泡沫。 过量消泡剂自身会形成稳定泡沫, 进而产生负面作用,降低施胶效 率、强度指数和内结合力。
造纸湿部化学概论 8.4.ppt
造纸湿部助剂
浆内施胶剂-松香胶、AKD、ASA 助留助滤剂-明矾、PAM、阳离子淀粉、膨润土、硅藻土 干强剂-改性淀粉、PAM、瓜尔胶、干酪素 湿强剂-三聚氰胺甲醛树脂、双醛淀粉、PAE 浆内消泡剂-聚醚类、脂肪酸酯类、有机硅类 柔软剂-表面活性剂、高碳醇、有机硅高分子 分散剂-PEO、PAM等 色料-有机和无机颜料、酸性染料、碱性染料 表面施胶剂-氧化淀粉、羧甲基纤维素、壳聚糖、PVA
内容
• 1、造纸湿部化学概论 • 2、造纸主要组分的湿部化学特性 • 3、纸料的助留助滤 • 4、非纤维添加物质的应用 • 5、白水处理系统
1、造纸湿部化学概论
• 造纸湿部:从纸料制备到纸页成形的这段工序,包括纸料的制备、纸页 的成形和压榨。
什么是湿部 化学???
湿部化学是研究造纸湿 部添加的化学品与各组 分对纸机网部滤水、留 着、成形以及在白水循 环过程中的相互作用和 规律,以及对纸机运行 和产品质量的影响机理。
造纸湿部化学的首要任务
研究纸料各组分之间的主要反应,如吸附、絮聚与分散等,及纸料组分的各种表面现象。
在1mm的尺度内观察到的纸 组分:
整根纤维和细小纤维,如射线 细胞、纤维碎片和细小纤维
在0.1mm的尺度内观察到的 纸料组分:
填料粒子,尤其是填料粒子 的聚集体
PAM
在0.01mm的尺度内观察到的纸 料组分:
长纤维 长=3,500 µm
短纤维 宽=22 µm 长纤维 宽=36 µm
助留剂 凝结剂
钛白粉
0.25 µm
短纤维 长=1,200 µm
树脂/胶 粘物
1 µm
高岭土
0.3 - 2.0 µm
PCC
0.2 - 1.0 µm
松香胶
湿部化学及其对成纸影响
湿部化学及其对成纸的影响一、目的通过分析湿部化学的基本原理,各湿部化学品的反应作用及其控制,初步了解常用助剂对成纸指标的影响。
二、内容湿部化学是以造纸湿部体系为研究对象的胶体化学和表面化学,论述配料中各组分在纸和网部滤水、留着、成形以及在白水循环过程中的相互作用规律的科学,关系到纸机操作性能和最终产品的质量。
现代造纸工业发展迅速,应节能、环保、高效的发展理念,势必向高车速、高留着、高质量和低定量的趋势发展,要达到这个目标,同时保证纸机的高稳定性,湿部化学的控制将是必不可少也是极为重要的一个环节。
湿部化学所涉及的内容包括施胶、加填、染色、纸负增强、助留助滤、废水处理等。
我们所生产的牛卡纸(也为挂面纸)所用的化学品主要有:淀粉、染料、干强剂、皂土、高聚物、铝盐、AKD、消泡剂、杀菌剂、保洁剂等。
1、淀粉浆内淀粉的主要作用是增加纸页的干强度,不同种类的淀粉所起的作用与效果有所不同。
常用的淀粉增干强剂种类有:(1)、阴离子淀粉阴离子淀粉由于在淀粉主链中引入了较大的亲水性取代基,使变性淀粉的水溶液在室温下可长期稳定存放而不会形成凝胶,且有良好的流动性和成膜性。
(2)、非离子淀粉(3)、阳离子淀粉阳离子淀粉的增强效果优于阴离子淀粉,因为阳离子淀粉能够直接与纤维结合,对纤维具有极强的吸附力,可形成内聚网络,改善纸的强度。
(4)、两性淀粉阳离子淀粉在其他阳离子浓度很高时,其应用效果会大大降低,而两性淀粉分子链上既有阳离子基,又有阴离子基,使其在电性上达到某种平衡以满足不同需要,其主要优点有:A、能明显增加干强度;B、同时具有助留助滤作用,是一种多功能的助剂;C、和其他助剂配伍性好,适应PH值范围宽。
2、干强剂纸的强度首先取决于成纸中纤维间的结合力和纤维本身的强度以及纸中纤维的排布,最主要是纤维间的结合力。
纤维间的结合力有四种:化学键、氢键、范德华力和纤维表面交织力,其中化学键力是固定的,表面交织力和范德华力的作用较小,氢键结合力是纸页结合强度的主要方式,提高氢键结合力的途径主要有提高打浆度、增大湿压榨线压力及添加干强剂。
纸机湿部化学概论
• 水性扩展型消泡剂与油性消泡剂很相近,它用部分水取代油故成 乳液状,但效果略差于油性消泡剂。
• 表面活性型/浓缩消泡剂具有100%的有效成份,不会产生沉积物 ,在加入量较少的情况下,对系统的影响不明显。
系统的添加剂---淀粉
温度对ASA水解速率的影响
酸碱度对ASA水解速率的影响
系统的添加剂---杀菌剂
在系统中加入杀菌剂的目的是用来控制和抑制细菌的繁 殖速度并减少浆料产生腐败的现象
• 细菌简单的可分为需氧细菌和厌氧细菌 • 细菌一般在中性或碱性的条件下生长 • 真菌可分为霉菌和酵母菌 • 真菌喜欢在酸性的条件下生长 • 需氧细菌它只能在有氧气存在的情况下才能生存,当然它同时需
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细菌所产生的菌泥
系统的添加剂---杀菌剂
合理的使用杀菌剂应遵循以下原则:
• 通过毒性实验,挑选出一种或数种合适的杀菌剂 • 确保杀菌剂在浆料中的浓度 • 确保杀菌剂与浆料的接触时间符合该杀菌剂的要求 • 另外,在纸机湿部应尽量避免使用氧化型的杀菌剂,以防止影响
施胶剂及染料的表现。 • 系统的清洗是配合杀菌剂获得了良好表现的重要条件之一。
• 而ASA施胶剂的用量应控制在0.6-0.9公斤/吨浆。系统的pH范围 在5.5-7.5为宜。加入过量的ASA施胶剂容易产生纸机沉积物(温 度和PH会加速ASA的水解速度,并造成生产障碍)
• AKD和ASA都适合在中性或碱性的条件下使用,故可在纸机湿部 使用碳酸钙作填料。
• AKD的熟化较ASA慢,但不容易产生纸机沉积物。
纸机湿部化学的平衡检查
• 最终产品的特性(质量指标)与设定的目标值的比较 • 各种添加剂的加入量是否在标准的范围内? • 沉积物分析(有机沉积物?无机沉积物?) • 浆料喷溅所造成的孔洞分析(沉积物或微生物造成?) • 断纸分析(非因设备、操作原因)
最新造纸湿部化学概论 8
龙须草
龙舌兰
甘蔗叶
香蕉叶
(三) 其它非木材纤维原料
主要指棉杆,结构介于木材和禾本科原料之间。
棉杆
(四) 回收纤维(废纸)
废新闻纸 (ONP)
纸箱与纸板废纸 OCC
2.3 细小纤维
2.3.1 细小纤维的定义与分类 定义:纸料组分中能通过200目(或相当于直径76m的小孔) 筛的可被光学显微镜看到的所有粒子 (fines)。
原生细小纤维(Primary fines):与原浆有关的细小纤维,主 要是非纤维细胞,高得率浆还包括在制浆中磨解下来的纤维碎片。
2.3.1 细小纤维的定义与分类
二次细小纤维(Secondary fines):由纸料制备或打浆和 精浆产生,主要是纤维碎片 三次细小纤维(Tertiary fines):白水冲稀后的纸料在流 送、上网和成形等过程中由于浆泵、浆池搅拌器的作用产生, 及由于成形网的选分作用使细小纤维通过白水再次进入纸浆系 统而形成
高岭土填料粒子,TiO2填料粒子 和膨润土粒子
淀粉
在0.001mm的尺度内观 察到的纸料组分:
TiO2填料粒子 ,勉强看到 SiO2微粒
在0.0001mm的尺度内观察到 的纸料组分:
膨润土粒子,胶体SiO2微粒
纸料悬浮体系极为复杂 纤维——尺寸较大;细小纤维、填料——尺寸较小; 胶料、表面活性剂、助剂——尺寸更小
正反两方面:
增加滤水性、减少空气进入和消除泡沫,保持纸机清洁,保持白水 中低的固体含量。
失控,纸机运转不正常,纸页产生斑点和气泡,滤水性下降,使纸 机不清洁,从而降低生产效率等。
主要表现在以下几个方面: 1、纸料的滤水性:纸机运行中的重要性能。受纤维与纤维、纤
维与细小纤维、细小纤维与细小纤维间的絮凝状态影响。若形成 的絮聚物大而多孔,具有保水性,纸料粘滞,阻碍水通过,滤水 性降低。 2、沉淀和结垢:湿部化学失控会产生沉淀和结垢,如化学添加
造纸湿部化学原理及其应用
造纸湿部化学原理及其应用本文详细阐述了造纸湿部化学的基本原理及其在现代造纸工业中的应用。
湿部化学涉及纸浆悬浮液中的多种组分在湿状态下的相互作用,对纸张的最终性能有着至关重要的影响。
文章从纤维间的相互作用、添加剂的功能、胶体与界面化学等方面进行了深入探讨,并结合实际应用案例,分析了湿部化学在优化纸张性能、提高生产效率及减少环境污染等方面的作用。
关键词:造纸;湿部化学;纤维相互作用;添加剂;胶体与界面化学一、引言造纸术作为中国古代四大发明之一,对人类文明的发展产生了深远的影响。
随着科技的进步,现代造纸工业已经发展成为一个高度技术化和自动化的产业。
在这个过程中,湿部化学作为造纸科学的核心部分,发挥着不可替代的作用。
湿部化学主要研究纸浆悬浮液中的纤维、填料、添加剂和水在湿状态下的相互作用及其对纸张性能的影响。
二、造纸湿部化学的基本原理(一)纤维间的相互作用在纸浆悬浮液中,纤维是构成纸张的基本单元。
纤维间的相互作用决定了纸张的强度、松厚度和其他物理性能。
纤维间的相互作用力主要包括氢键、范德华力和机械交织力等。
在湿部化学中,通过调节纸浆的pH值、添加助剂等方式,可以改变纤维表面的电荷分布和润湿性,从而影响纤维间的相互作用。
(二)添加剂的功能造纸过程中使用的添加剂种类繁多,包括助留剂、助滤剂、增强剂、施胶剂等。
这些添加剂在湿部化学中起着至关重要的作用。
例如,助留剂可以提高细小纤维和填料的留着率,增强剂可以增加纸张的强度,施胶剂则可以改善纸张的防水性能。
添加剂的选择和使用对纸张的最终性能有着直接的影响。
(三)胶体与界面化学胶体与界面化学是湿部化学的重要理论基础。
纸浆悬浮液中的纤维、填料和添加剂都可以看作是胶体粒子。
这些胶体粒子在悬浮液中的稳定性、聚集状态和相互作用都受到胶体化学原理的支配。
界面化学则研究不同相之间的相互作用,如纤维与水、纤维与添加剂、添加剂与水等界面上的吸附、润湿和分散等现象。
三、造纸湿部化学的应用(一)优化纸张性能通过湿部化学的调控,可以优化纸张的多种性能。
造纸湿部化学品
造纸湿部化学品一、造纸湿部化学 (2)1、基本原理 (2)2、造纸湿部化学的矛盾与纸张的生产 (2)3、湿部化学与造纸工作者 (2)二、纸张增干强剂 (2)(一)纸页结构 (2)(二)纸页强度性质 (3)(三)增干强剂 (3)1、常用增干强剂 (3)2、增强剂作用机理 (3)3、羧甲基纤维素增干强剂 (4)4、植物胶作为增干强剂 (4)5、PAM增干强剂 (4)6、淀粉增强剂 (5)三、增湿强剂 (6)(一)湿强剂的作用机理 (7)(二)湿强剂具备条件 (7)(三)脲醛树脂(U-F树脂) (7)(四)三聚氰胺甲醛树脂(M-F树脂) (7)(五)三聚氰胺甲醛树脂和脲-醛树脂的比较 (8)(六)聚酰胺环氧氯丙烷树脂(PAE树脂) (8)(七)湿强损纸处理 (9)(八)特殊湿强剂 (9)四铝盐在造纸中的重要作用 (9)五浆内施胶 (9)(一)浆内施胶与表面施胶 (9)(二)施胶剂作用机理 (9)(三)分散松香胶施胶 (10)1、酸性施胶技术 (10)2、中性施胶技术 (10)3、AKD施胶技术 (10)4、ASA施胶 (11)六填料 (11)1、填料作用 (11)2、填料性质 (11)3、填料应用技术 (12)七助留助滤剂 (13)(一)助留剂 (13)(二)助滤剂 (13)(三)助留助滤剂 (14)八造纸用色料 (15)(一)调色、染色剂 (15)(二)荧光增白剂 (16)一、造纸湿部化学造纸湿部化学是造纸配料各组分的表面和胶体化学,其论述造纸配料中各组分在纸机网部滤水、留着、成行以及在白水循环过程中相互作用规律的科学,关系到纸机操作性能和最终产品的质量。
1、基本原理(1)纤维、填料、细小纤维的凝聚;(2)溶解的聚合物在纤维、细小纤维和填料的吸附;(3)树脂和胶体分子之间的凝聚;(4)树脂和胶体在纤维、细小纤维和填料的吸附;(5)悬浮和溶解的阴离子物质负电荷的中和;(6)溶解的无机盐和不溶的离子产物之间的平衡确定;(7)表面活性剂形成胶束的扩展;(8)纤维、细小纤维和淀粉对水的吸附。
造纸湿部化学简介复习进程
湿部对造纸有什么影响?
湿部检测项目
pH值检测-最基本的检测项目
电导率检测
电导率检测
白水中淀粉和COD含量
浆料水相的带电量
浆料水相的带电量
浆料固相的电位
浆料固相的电位
胶体滴定法
胶体滴定法
空气含量检测
滤水速度和留着率的测定
滤水速度和留着率的测定
Hale Waihona Puke 湿部化学湿部化学构成的因子可以涵盖所有化学的 课题,但是我们可以简单的划分成最关键 的两个部份:一是物质的溶解和悬浮;另 一部份是电位能和表面电位的行为。从这 两大课题就可以引申出我们在实际操作时 应注意的参数
THE END
Bye
溶解与胶体物质(Dissolved &Colloidal Substances,DCS)
湿部组分之间有什么作用
运用胶体化学和表面化学的理论来论述造纸配料中各组分 的特性及其作用规律。
造纸浆料各组分间的存在的反应可归纳如下:
纤维、细小组分等对水的吸附作用 纤维、填料和细小纤维的聚集 溶解的聚合物分子在纤维、细小纤维和填料的吸附 树脂和胶料分子的聚集 树脂和胶料分子在纤维、细小纤维和填料上的吸附 悬浮和溶解性的阴离子物质表面负电荷的中和 溶解性的无机盐和非溶解性的粒子化合物之间的平衡 组分中表面活性剂分子胶束的形成和应用
湿部化学定义
湿部化学品
湿部化学品按功能分类: 1、以提高纸页最终使用性能与质量为主, 称为功能助剂;
例如:干强剂、施胶剂、湿强剂、染料、增白剂、柔软剂 等
2、以促进和改善成形过程为主,防止生产 产生波动和干扰,称为过程助剂。
例如:助留剂、助滤剂、消泡剂、杀菌剂、保洁剂等
结语
湿部化学的精准掌控建立在日常不厌其烦 的数据收集上,结合专业的知识正确的将 数据转换成添加物最适化的行动,让工厂 在最有效率的状况下生产,让原物料与能 源成本降到最低。
卫生纸机湿部化学&化学品
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湿部化学监控方法&工具
湿部电荷的测定可被使用于 - 解决湿端化学所导致的问题
- 由良好或不佳的湿端环境来预测纸机运转性的情况
- 优化化学品的添加点 - 监测化学品处理的效果及优化添加量 其需要下述条件 - 要了解所测定的内容是什么 - 趋势分析及历史纪录
- 阳性的 - 水溶性的
- 共价键
- 自我交联 - 热固性的
- 共价键
- 可逆的
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优化湿强剂的效能
•湿强剂与阴离子促进剂的配合使用(如CMC, APAM)
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湿强剂/CMC系统的添加次序建议
配制1~2%稀释液 • 在添加点处用清水进一步稀释至<0.5% 湿强剂加于浓浆 CMC 在湿强剂后加于稀浆 化学平衡是关键
酸性抄纸的pH值一般为4.5~6.5,中性或碱性抄纸pH值一般为 7~9。因此不同的抄纸系统由于纤维上羧基电离程度差异很大,纤维 所带负电荷量的差异也很明显。
这些离子化的羧基基团、磺酸基团与阳性的金属离子、阳离子化学品的阳 性基团进行离子吸附反应。
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浆料组分的比表面积测量
(70%阔叶木与30%针叶木混合浆)
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腐漿的形成过程
纸机上所主要关心的是腐漿的控制
脱落
Stage 1: Conditioning Layer
Stage 2: Bacterial Attachment
Stage 3: Biofilm Formation
Stage 4: Biofilm Maturation
造纸湿部化学培训资料
(二)影响表施胶量的因素:
(1) 纸的施胶度:完全未施胶的纸比施胶过的 纸多吸收100%的胶液。而施胶过的纸,松香胶 的用量增加对胶液的吸收影响不太明显。 (2)纸机车速的影响:应用试验表明,纸机车 速从100m/min到大约300m/min之间,淀粉拾取 量大大增加,但增加到650m/min后,淀粉拾取 量(施胶量)没有明显增加。
3 硫酸铝使用时管道要及时串水,以免管道堵 塞。
4 稀释水压力要保证在4bar左右。
二.施胶剂
(1)中性施胶,一般使用AKD(烷基烯酮 二聚体),在PH:7~7.5之间施胶效果较好, 它是一种反应性施胶剂。施胶有一个熟化过 程,一般在4天左右。用量一般情况下吨纸 在10公斤左右。加入点在冲浆泵前后。
玖龙牛卡纸吨纸用量在25kg/t左右,优质 玖龙牛卡纸吨纸用量在30kg/t左右,海龙, 地龙,T纸可不使用。
注意事项:
1 用量不能过大,太大用量会引起系统电荷不 平衡,成纸指标难做。
2 在使用过程中,需要使用一定量的硫酸铝, 中和系统阴离子垃圾,以提高干强剂的增强 能力。
3 使用时稀释水压力要控制在4bar左右,停止 使用后管道串水不少于20min。
2.改变明矾用量而引起PH值的变化,进而能改变调和 影响湿纸幅与压榨辊间的吸附力。
3.湿纸幅的剥离或“抗剥离性能”随氧化铝的含量而 改变如果PH值太高,可能会产生压榨断纸;当PH值降 低后,断纸消失 。
4.系统内太多的明矾将对纸页强度、网部滤水 和纤维结合产生负面影响,甚至可能降低松香施 胶效率。
注意事项:
1、浆内淀粉泵出口压力大于4Bar时,必 须检查过滤器,可能过滤器有堵塞现象, 需要及时清洗,否则会损坏螺杆泵。
2、连续蒸煮器长时间使用,里面可能结 垢,有停机机会,尽可能串碱。
造纸湿部化学概论
纸料的滤水性能
所采用的助留助滤体系决定着纤维与细小纤维及细小纤维之 间的絮聚体的结构,也就决定了纸料在纸机上的滤水性能。
沉积物和结垢
沉积物和结垢通常是由湿部化学失控引起的,如添加剂过量、 电荷不平衡、化学品不匹配等会导致胶体絮聚、树脂沉积, 结垢等。
泡沫和夹杂的空气
表面活性物质及机械力的存在,导致泡沫的产生,引起纸料 滤水性下降,腐浆增加等。了解泡沫产生的根源,并找出解 决的办法。
3、湿部化学助剂的分类
3.1 根据用途来分:有施胶剂、助留剂、助滤剂、干强剂、湿 强剂、柔软剂、电荷中和剂、树脂障碍控制剂、消泡剂、杀菌 剂等。
3.2 通常根据两个方面:(1)提高纸机的生产效率、改善纸机的 运转性能;(2)获得纸张的各种特殊性能 将助剂分为两类。
过程助剂:如助留剂、助滤剂、树脂障碍控制剂、消泡剂、杀 菌剂等。添加过程助剂最重要的是保证纸机正常运转,提高纸 机的生产率,提高经济效益。
2.1 纸料各组分之间的相互作用
造纸浆料各组分之间的主要反应如下: 纤维、填料和细小纤维的聚集; 溶解的聚合物分子在纤维、细小纤维和填料上的吸附; 树脂和施胶剂分子的聚集; 树脂和施胶剂分子在纤维、细小纤维和填料上的吸附; 悬浮和溶解性的阴离子物质表面负电荷的中和; 溶解性的无机盐和非溶解性的粒子化合物之间的平衡; 组分中表面活性剂分子胶束的形成和应用; 纤维、细小组分等对水的吸附作用
功能助剂:如施胶剂、干强剂、湿强剂、柔软剂、增白剂、染 料等。添加这类助剂的目的是为了满足用户的特殊需要。
4、湿部化学与纸张性能和运转性能的关系
4.1 湿部化学对纸张性能的影响 结构性能
定量、匀度、两面差、平滑度和透气度 机械性能
主要影响纤维间的结合强度,对纤维自身强度影响很小 表观性能
造纸湿部化学与造纸助剂第二章 造纸湿部化学
古伊-查普曼界面
不动层(stern层) 扩散层(古伊- 查普曼区域)
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➢ 双电层的重要性 疏水悬浮体系的稳定性依赖于悬浮颗粒间的排斥力和吸 引力的相对大小,以及可能发生的颗粒间的碰撞。 相同化学组成的粒子之间总存在有范德华吸引力;如果 胶粒带有相同电荷时,由于双电层的作用而产生静电排 斥力。相反电荷的双电层则会产生吸引,所以稳定作用 和不稳定作用力受吸附聚合电解质的影响。
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三种木材的化学组成(%,质量分数)
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➢ 纤维素:木纤维的主要结构组成成分,纤维素分子链 很长,一根纤维大约由l0000个葡萄糖单元组成,纤 维表面的纤维素链含有羟基,羟基不仅参与纸中纤维 间结合,而且也强烈地与水反应(表面羟基和内部纤 维壁羟基),对纤维的润胀很重要。
纤维素分子结构
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➢ 半纤维素:半纤维素是一种多糖结构,所含的单糖包括木糖、半 乳糖、比露糖、阿拉伯糖与纤维素的不同,单糖间连接键的位置 也不同,有支链,比纤维素分子量低,通常含有少于400个的葡 萄糖单元。阔叶木半纤维素以聚木糖为主,含少量的聚葡萄糖甘 露糖;针叶木半纤维素则以聚葡萄糖甘露糖为主,含有相当量的 聚木糖。
木材中常见电离基团及电离常数
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木浆和废纸浆的羧基含量
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pH对纤维电离基团的影响 影响很大!如果pH值降低到2.75时,几乎所有的羧基都 质子化,纤维和细小纤维表面电荷将基本为零。 造纸pH4.5~6.5通常之 间,纤维上的羟基(包 括木素酚羟基和糖羟基) 对其负电荷没有贡献。
pH对纤维电离基团电离度的影响
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由于细小纤维比表面积大,表面活性高,在湿部系 统中可吸附大量的化学助剂,从而对造纸湿部化学 有很重要的影响。
细小纤维对湿部化学助剂的吸附
造纸湿部化学基础
造纸湿部化学基础造纸湿部化学是研究纸料中各组分如纤维素、水、助剂等的性质,及其在纸料难备和纸页抄造过程中所发生的所有物理化学现象和这些现象对纸机操作、成纸品质和性能的影响规律的科学。
就抄纸过程而言,我们通常把干燥部之前的部分称为湿部,包括配浆、净化和筛选、纸页成型和压榨部。
近年来,国内外的造纸实践经验证明,各种化学助剂在造纸生产过程中的应用能起到事半功倍的作用,因此越来越得到各造纸厂家的重视。
随着现代化造纸工业在高速纸机、双网成形、封闭白水系统、废纸利用和中性抄纸等新技术领域方面取得的成功,造纸湿部化学也得到了迅速发展。
提到湿部化学,人们往往将它看做是抄纸过程中施胶剂或其他细小固形物的留着问题,但是随着人们对湿部化学研究的不断深入,实际上湿部化学的研究范围现在已经远远超出了留着和助留的界限。
常见的湿部化学现象有:①细小固形物(包括细小纤维和填料)的留着;②纸料滤水;②纤维与其他粒子的絮聚和分散;④施胶剂的留着和施胶效应的产生;⑤其他助剂的留着和相互作用等。
这些化学或物理现象会受到各种因素的影响,如原料系统、制浆系统、给排水系统、碱回收系统、损纸回收系统、化工原料供应系统、动力系统等诸多因素的影响。
虽然纸机湿部往往是发生这些问题的主要场所,但问题产生的原因和解决方法却要进行综合分析。
湿部化学有时也被称做“抄纸化学”。
近年来,随着中性施胶剂的开发成功,中性和碱性抄纸越来越普遍,而为了达到较高的填料留着率,深人地研究抄纸化学也显得更为重要。
以上所说这些湿部化学现象以及各种助剂、各种因素之间的反应和作用都与纸机的操作和产品的质量有着密不可分的关系。
也可以说,要想使纸机高速运转,要想获得高质量的产品,就必须解释清楚这些现象。
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前言
我们在操作纸机时可以简单的分为顺利与不顺利 两种情况,纸机抄造在”顺利”的日子时,任何 操作皆顺利,彷佛无需调控任何事情。但偶而在” 不顺利”的日子,许多问题排山倒海而来,最后 解决问题的方法大多是关闭纸机,然后清洗网部、 压榨部、干燥部、涂布部等, 造成计划外的停车, 使工厂蒙受损失。湿部化学控制能帮助我们把不 顺利的日子更接近顺利的日子,并且使顺利的日 子期限更长,让生产更有效率。
引申出的问题
湿部包括什么部位? 湿部研究什么? 湿部组分之间有什么作用? 湿部对造纸有什么影响? 怎样检测和控制湿部? 湿部化学定义 湿部化学品
湿部主要包括什么部位
网部(包括流送系统) 压榨部
湿部研究什么
湿部研究什么
分散介质:水 悬浮物质:纤维、细小组分、填料、胶体干扰物 溶解物质:各种电解质和聚合电解质 表面活性物质:分散剂、消泡剂、清洗剂、木材抽提物等
湿部对造纸有什么影响?
湿部检测项目
pH值检测-最基本的检测项目
电导率检测
电导率检测
白水中淀粉和COD含量
浆料水相的带电量
浆料水相的带电量
浆料固相的电位
浆料固相的电位
胶体滴定法
胶体滴定法
空气含量检测
滤水速度和留着率的测定
滤水速度和留着率的测定
湿部化学
湿部化学构成的因子可以涵盖所有化学的 课题,但是我们可以简单的划分成最关键 的两个部份:一是物质的溶解和悬浮;另 一部份是电位能和表面电位的行为。从这 两大课题就可以引申出我们在实际操作时 应注意的参数
溶解与胶体物质(Dissolved &Colloidal Substances,DCS)
湿部组分之间有什么作用
运用胶体化学和表面化学的理论来论述造纸配料中各组分 的特性及其作用规律。 造纸浆料各组分间的存在的反应可归纳如下:
纤维、细小组分等对水的吸附作用 纤维、填料和细小纤维的聚集 溶解的聚合物分子在纤维、细小纤维和填料的吸附 树脂和胶料分子的聚集 树脂和胶料分子在纤维、细小纤维和填料上的吸附 悬浮和溶解性的阴离子物质表面负电荷的中和 溶解性的无机盐和非溶解性的粒子化合物之间的平衡 组分中表面活性剂分子胶束的形成和应用
湿部化学的控制参数
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沉淀控制 适当的凝聚 细小组分的留着与分布 胶体粒子的状况 白水系统的掌握Leabharlann 沉淀控制
湿部化学中一个重要部份,是将湿部循环系统内 和纸机上的沉降物减至最低,这需要使用微生物 控制和凝聚技术去维持纸机在最低的洗涤水量。 选择适当的杀菌剂在起源处处理,能避免微生物 在后段造成的伤害。 要有好的助留剂使用规划,使系统中的胶体在该 分散的地方分散,该凝聚的地方凝聚。
白水系统
白水系统是造成”顺利”与”不顺利”运 转的主因,湿部的问题主要就是白水中物 质浓度的增加,我们为了维持白水的质量 在可接受的程度,白水一直在由新鲜水稀 释也一直在排弃,因此更加重了白水系统 的不确定性,所以在每一次循环周期中详 细的记录白水状况,并且设定合适的白水 平衡状态是调控湿部化学的基础。
胶体粒子
随着水资源的紧缩与排放水要求的提升, 用水密闭化的程度越来越高,用水密闭化 的结果造成溶解和悬浮物质累积在水系统 中,组成了所谓的胶体粒子 胶体粒子若在系统中凝结会造成筛网堵塞、 网毯黏着或者纸面脏污甚至断纸频繁等负 面作用
胶体粒子与电荷
► 任何溶解于水中的物质皆假设与水的电荷有
关,电荷的大小决定于从水中吸收的离子, 大部份制纸浆料中的固体是带负电荷,粒子 会因强电荷而稳定并保持分散,当电位降低 时粒子间会互相靠近,如加入添加物使系统 呈强电荷,粒子间会互相排斥并再分散,在 循环系统中,控制小粒子斥力是湿部化学最 适化的重要部份。
THE END
Bye
凝聚
凝聚是降低排斥力的过程,并且是沉降物 控制和保留计划最重要的部份,适当的凝 聚能改善胶体保留和减低积存,并且降低 胶体物质在湿端循环中的沉淀和黏着在纸 机上。 在阴离子系统中可使用的凝集剂化学品有 硫酸铝、低分子量高电荷的阳离子聚合物 和其它强阳离子化合物。
细小组分的留着
细小组分的留着和分布其重要性来自于很高的比 表面积,增加细小组分的留着能增加纸的氢键和 增加添加物与胶体在纸上的保留,良好的细小组 分留着和分布亦能改善两面性和交织。 胶体斥力亦有可能排斥细小组分,当细小组分与 高分子助留剂架桥之前,降低细小组分的斥力是 必需的,如果细小组分不在助留剂架桥距离之内, 会导至较差的交织和较低的保留。
湿部化学定义
湿部化学品
湿部化学品按功能分类: 1、以提高纸页最终使用性能与质量为主, 称为功能助剂;
例如:干强剂、施胶剂、湿强剂、染料、增白剂、柔软剂 等
2、以促进和改善成形过程为主,防止生产 产生波动和干扰,称为过程助剂。
例如:助留剂、助滤剂、消泡剂、杀菌剂、保洁剂等
结语
湿部化学的精准掌控建立在日常不厌其烦 的数据收集上,结合专业的知识正确的将 数据转换成添加物最适化的行动,让工厂 在最有效率的状况下生产,让原物料与能 源成本降到最低。