造纸原理与工程 思考题与答案

1.我国造纸工业存在的问题及今后造纸工业的发展目标、（1）存在的问题ａ. 造纸原料结构不合理，木浆比重低ｂ. 纸和纸板总量不足，产品结构不合理c . 企业规模小，技术装备落后d . 水资源消耗大，环境污严重（2）今后造纸工业的发展目标a. 生产规模大型化b. 产品高档化c．技术装备现代化d．生产清洁化和水资源的节约利用2.纸和纸板的分类a.文化用纸(cultural paper)泛指用于文化事业的纸张品种。

b.包装用纸(packaging paper)：泛指商品包装用的纸和纸板。

c.技术用纸(technical paper)：主要是指工业生产和科研领域用的纸品。

d.生活用纸(domestic paper)：主要包括日常生活中使用的一次性纸品、医药卫生用纸品等。

3.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。

5.草类浆纤维打浆过程中的特性是什么？为什么说草类浆打浆比较困难？原因是什么？（1）特性：①草浆打浆分丝帚化困难，即草浆不易实现外部细纤维化。

②草浆的非纤维细胞含量高，在打浆过程中，由于其易破碎而使打浆度上升很快，大大增加草浆的滤水困难。

③草浆打浆的目的是使纤维疏解分散，表面稍稍起毛活化，使纸页有足够的允度和强度。

草浆打浆应以“充分疏解，轻度打浆”较为合理。

（2）草浆打浆难以细纤维化的原因：①草浆纤维的胞腔小，S1层较厚，不易破除。

且S1层与S2层之间黏结紧密，S1层的细纤维呈交叉螺旋形沿纤维横向排列，象一个套筒把S2层紧紧包住，限制了S2层的润胀。

②草浆纤维的细胞壁是多层结构的微纤维薄层，各层微纤维的排列方向往往不一致。

横向排列多层的微纤维层限制了轴向排列的微纤维层的分丝和润胀。

③草浆纤维的微纤维缠绕角过大。

④微纤维的异向性。

6.纤维在打浆过程中的作用机理是什么？（一）纤维润胀的原因是由于纤维素和半纤维素分子结构中所含极性羟基与水分子产生极性吸引，使水分子进入纤维素的无定形区，使纤维素分子链之间距离增大，引起纤维变形。

（二）纤维润胀的意义：（1）纤维润胀后，其内聚力下降，纤维内部组织结构变得更为松弛。

纤维比容和比表面积增加，纤维直径可以膨胀增大2—3倍。

（2）有利于纤维的细纤维化，增加纤维间的接触面积，提高成纸强度，降低透气度。

（三）纤维润胀的影响因素：（1）原料的组成----木素是疏水性物质，因此木素含量高的原料纸浆，不易润胀。

（2）半纤维素含量----草类纤维的半纤维素含量高，含有较多的游离羟基，比纤维素有更大的亲水性，容易吸水润胀。

（3）制浆方法----不同的制浆方法使纸浆的木素、纤维素和半纤维素的含量不同，因此也影响到纤维的润胀程度。

8．打浆有哪几方式？各种打浆方式的浆料有什么特征？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。

（1）长纤维游离状打浆特性：浆料脱水性好，成纸吸收性好，透气度大，不透明度高，撕裂度和耐破度较好，尺寸稳定性好，变形性小，但匀度欠佳，平滑度差。

（2）长纤维粘状打浆特性：浆料脱水困难，纤维长上网时容易絮聚，但成纸强度大，吸收性小。

（3）短纤维游离状打浆特性：浆料脱水容易，纸的组织均匀，纸质较松软，强度不大，吸收性强。

（4）短纤维粘状打浆特性：浆料脱水困难，成纸匀度好，吸收性小，有较大的强度。

9．什么叫打浆浓度？如何区分低浓、中浓和高浓打浆？低浓打浆和高浓磨浆的原理是什么？它们对打浆质量、能耗有什么不同的影响？（一）打浆浓度分为低浓（10%以下）、中浓（10-20%）和高浓（20-30%或更高）。

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。

（二）高浓打浆的浆料特性a. 更多的保留了纤维的长度和强度，很少增加细小纤维的组分，成浆的撕裂度很高。

b. 纤维多是扭曲和卷曲状，纤维具有很高的收缩能力，能大大提高纸张的收缩率和韧性，纸张强、韧、耐破度高。

（对于水泥袋纸、卷烟纸、高速轮印刷纸非常重要）C. 不足：设备复杂，动耗大，（成纸紧度大，不透明度大）尺寸的稳定性、纸的刚性和挺度均较差。

11．什么叫打浆度？如何测定？(一）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。

(二）常用检测仪器有肖氏打浆度仪，加拿大游离度仪等12.如何测定纤维的长度和保水值？如何测定浆料浓度？纤维长度的测定：（1）显微镜法：将纤维染色稀释后制片，用显微镜在显微测微尺下测量纤维的长度。

——Kajaani纤维分析仪、FQA纤维质量分析仪、Paptech纤维分析仪；（2）湿重法：它是利用纤维越长，在框架上挂住的纤维越多，称重越大的原理，以质量间接的表示纤维的长度，单位用克(g)表示。

保水值的测定：保水值=(湿浆质量-干浆质量)×100／干浆质量(3)浆料浓度的测定:烘箱干燥法、红外线干燥法、离心分离法、手拧干法浆料浓度是每100mL（或g）液体浆料所含有绝干浆的克数，通常用百分数表示。

14.磨（打）浆控制系统有哪些基本类型？比能量控制，游离度控制，比能量—比边缘负荷控制第二章造纸化学品及其应用1.造纸工业中应用造纸化学品的目的和意义是什么？造纸化学品有哪些种类？它们的应用对纸张有什么直接或间接的作用？（一）应用造纸化学品的意义：（1）使纸张具有某些特殊的性质如获得抗水性、印刷适性、颜色、强度、柔软度等。

（2）为了保护环境及充分利用能源和资源，提高产品质量。

（3）为了提高生产效率、改善操作环境。

（4）非纤维添加物质对于造纸过程是必不可少的一种物质，它是仅次于纤维原料的造纸原料，对纸张质量将起着举足轻重的作用。

（二）造纸化学品的种类和作用：分为功能型添加物质和控制型添加物质两大类。

（1）功能型添加物质是作为纸中的一种成分，以改变纸张性质为目的。

①施胶剂和定着剂是为取得防潮抗水性能；②填料或颜料是为了增加纸张不透明度、白度、匀整性以改善印刷适性；③染料或有色颜料是为了使纸张着色生产色纸；④增强剂是为了增加纸张的干强度或湿强度；⑤纤维分散剂或柔软剂是为了改善纸张匀度或柔软性；⑥光学改性剂是为了获得某种光学性能；⑦特殊添加剂是为了使纸张获得某一特殊性能。

（2）控制型添加物质是为了改善生产环境，防止或消除生产故障或实现某种工艺措施，至于它们是否成为纸中的成分并不重要，其对纸页性质的影响不大或是间接的。

①助留、助滤剂；②消泡剂；③防腐杀菌剂；④树脂控制剂；⑤絮凝剂等。

2．施胶的方法有哪几种？浆内施胶的目的是什么？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）内部施胶的目的在于改变纤维的表面以便控制含水液体向纸内的渗透。

6．什么是中性施胶和中-碱性造纸？查阅资料，了解其发展情况。

（一）中性施胶是指在pH值大于6的弱酸性，接近于中性或弱碱性条件下进行的施胶。

中-碱性造纸是指在接近于中性或弱碱性条件下进行抄纸。

中性施胶剂就是为适应中性或碱性抄纸而发展起来的。

（二）中性施胶优点：（1）减少设备腐蚀；（2）提高纸页强度，防止老化，延长纸页的使用和保存时间，改善纸页的柔软性、松厚度和印刷适性；（3）可用碳酸钙加填；（4）白水pH高，无硫酸根积累，可提高白水回用率；（5）有利于白水的封闭循环，减少污染。

（三）AKD的使用：AKD不溶于水，制胶时需加入分散剂和乳化剂（如阳离子淀粉）。

AKD适用于在pH值为8.2的条件下使用。

AKD在水中不稳定，容易水解失效。

为了减少AKD发生水解，其加入点应靠近纸机上网处。

AKD在65.5℃以上时极易水解生成酮而丧失施胶效果，因此胶液应保持在较低的温度下。

施胶中可使用阳离子型的助留剂。

7．纸张加填的目的和作用是什么？填料有哪些种类？常用填料：滑石粉（Talc）、瓷土（又称高岭土（Al2O3·2SiO2·2H2O））、碳酸钙纸张加填的目的和作用（1）、改变纸的光学性质通过改变折光率和光散射系数，增加纸页的不透明度和亮度，并防止透印。

（2）、改善纸页的表面性能和印刷适性加填可以改善纸页的平滑度和匀度，提高纸页的吸收性和吸墨性，并降低纸页的保水性和变形性。

（3）、赋予纸页某些特殊功能如卷烟纸加碳酸钙，改进透气性，调节燃烧速度。

导电纸加入碳黑，以获得导电性。

（4）、节省纤维原料，降低生产成本填料的价格是几角钱1kg，而纤维原料的价格是几元钱1kg。

因此加填可大大节约纤维用量，并大大降低生产成本。

当然，填料的加入量也不能过大，否则会大大降低纸页的强度指标。

（5）、填料有大的比表面积，能吸附树脂，使纸浆中的树脂不致凝聚成大粒子，因而有助于克服树脂障碍。

加填具有一定的不利影响：加填的纸张，由于填料分散于纤维之间，使纸的结构疏松多孔，减少了纤维间相互的接触和氢键结合，使纸页的物理强度下降。

加填使纸张印刷时掉粉掉毛现象增加。

加填会降低纸张的施胶度，尤其是碱性填料对酸性施胶的危害更大。