Ch2、蔗渣制浆造纸

在亚硫酸盐法蒸煮中，木质素以磺化反应为 主，但总是在着或多或少的综合现象。木质素与 此同时亚硫酸根一起反应生成木质素磺酸而溶出， 而木质素磺酸是一种强酸，它的溶出会使蒸煮的 酸度迅速增加。 半纤维素由于聚合度低，有支链，在亚硫 酸法蒸煮中易受酸水解而溶出，尤其在蒸煮液的 酸度高，蒸煮的温度高时。为了使蒸煮反应正常。 保留更多的半纤维素，蒸煮液应有较高的PH值， 蒸煮过程中PH的变化应较缓和。
水平带式真空洗浆机
洗浆及黑液提取设备
圆锥阀鼓式真空洗浆机
2、筛选： 根据浆料中杂质的性质不同，可以采 用二类方法清除： （ 1 ）除渣：利用纤维、金属、砂石和其他 杂质的相对密度的不同，把杂质除去。 （ 2 ）筛浆：利用纤维与杂质的几何形状不 同，通过一定直径或缝隙的筛孔把杂质分 离开来。
精选机
②碱性水解： 在高温，强碱作用下，纤维素分子长链会水 解断裂，变成两个或多个短分子链，用原来的一 个还原性未端基变成两个或多个还原性未端基。 由于纤维分子链变短，使纸浆强度降低，这 种反应应尽量避免。 ③稳定反应： 纤维素分子对碱的不稳定的还原性未端基， 变成对碱稳定的D-偏变糖酸，终止剥皮反应。
漂白机
第六节
纸张的抄造
从纸浆到成纸，需要经过打浆，加填， 施胶，显白，净化筛选等一系列加工工序， 然后再在抄纸机上成形，脱水压榨，干燥压 光和卷取，成为纸卷，再经过分切，截成一 定规格的成品纸或通过复卷成为一定规格的 卷筒纸，其工艺流程如下：P163图2-2-31
（一）打浆： 未经打浆的纸浆，含有未离解的纤维 素，如不经任何处理用来抄纸，则在网上 沉积时，难以达到均匀分布，故打浆的目 的是： （1）使长纤维适当切短 （2）使纤维分丝，细纤化以及润胀。 （3）使纸张成形时纤维交织，成平滑均匀 的纸。
打浆的工艺如下： 1、打浆对纤维的作用： （1）细胞壁的位移和变形： 打浆的机械作用使次生壁中层一定位置的 细纤维弯曲，而次生壁中间发生位移和润胀时 又会使初生壁破坏。 （2）初生壁和次生壁外层的破除： 打浆过程借助机械作用把初生壁和次生壁 外层破坏，以利用纤维的润胀和细纤化作用。
（3）润胀： 是指高分子化合物吸收液体的过程中，伴随体积膨胀的 一种物理现象。 打浆时，纤维吸水发生润胀，比容增大，引起内聚力 的降低，有利于打浆机械作用使纤维的细纤化。 （4）细纤维化： 打浆过程中，打浆的机械作用使纤维纵向分裂，并分 离出细纤维，而且使纤维起毛的现象。 内部细纤化：纤维内聚力下降，次生壁中层的 层间滑动，使纤维柔韧、可塑。 外部细纤化：提高纤维的交织能力，增大纤维 的比表面。 （5）切断： 纤维受到横向剪切力的作用发生断裂的现象。
第五节
浆料的漂白
通过各种制浆法生产出来的浆料，呈 褐色，淡黄色等，这种本色浆只能用来生 产本色纸。如：作纸箱用的瓦愣纸。若要 生产洁白的纸或有其它颜色的纸，必须对 纸浆进行漂白，故漂白的目的有二： （1）使本色浆变白。 （2）除去浆料中残存的木质素。
漂白的方法有： （1）加氧化性漂白剂 （2）加还原性漂白剂 国内漂白蔗渣多数采用氧化性漂白剂 —— 次氯酸钙 （漂白粉）蔗渣浆较容易漂白，可分为： A、氯酸盐单段漂白： 浆料经一次漂白即可达到所要求的白度，并可 在漂白机内进行漂白后的洗涤。工艺说明：P153 B、次氯酸盐两段漂白： 分两次添加氯酸漂白液：1、65%-70% 2、添加其余量
液压式蔗渣打包机
多辊式蔗渣除髓机
阶梯式蔗渣除髓机
第三节
蔗渣蒸煮
所谓的蒸煮，即用化合药物将木质素 溶解除去，使纤维素分离出来，同时， 溶解除去部分半纤维素，以提高产品的 质量。
由于蒸煮时使用的化学药品不同， 可将制浆造纸方法分为碱法和酸法。
1、碱法制浆：
碱法制浆主要包括烧碱法和硫酸盐法 A、烧碱法： 烧碱（NaOH）作蒸煮剂，得到的纸浆 较柔软而 洁白，吸水性强，但强度稍差，一 般用来生产印刷纸等文 化用纸。 B、硫酸盐法： 烧碱（NaOH）和硫化钠（Na2s）作为 蒸煮药剂， 得到的纸浆强度较高，但色泽较 深。不漂浆多用来生产各种 工业用纸，如电 缆纸，水泥袋纸等，漂白浆则用来生产高级 文化用纸等 。
在碱法制浆蒸煮过程中，碱液的消耗在于： （1）与木质素的反应。
（2）与纤维素和半纤维素的反应，发生纤维 素半纤维素的降解。 （3）中和蒸煮过程生成的有机酸。
（ 4 ）与其它成分（ SiO2，淀粉果胶等）发生 作用。 （5）少量碱为纤维吸收。
因此，蒸煮的目的虽是除去原料中木质素，其他各种 组分一般了不可避免地受到不同程度的作用与变化。 （1）木质素的变化：
长网造纸机
纸机
来自百度文库
压光机
下引纸式复卷机
圆筒卷纸机
蒸煮结束后，应使废液与浆料分离，以提 高废液浓度，保证浆料的洁净。而浆料分离后， 夹杂着各种纤维性杂质和非纤维性杂质，应通 过筛选除去杂质。
1、废液的提取和浆料的 洗涤；
采用方式 纤维之间 废液存在形式 纤维细胞腔 细胞壁 70-80% 15-20% 1% 挤压 挤压和扩散 扩散
挤压是靠洗涤压力或者外加机械压力或抽吸力来实施。 扩散是根据溶液中溶有某种物质，溶质会从浓度高的地方 向浓度低的地方扩散，直到浓度一致为止。
多圆缸施胶纸扳机
斜列式施胶机
（三）、纸料的净化和除气 1、净化的目的： （1）除尘和杂质 杂质影响纸张的质量和纸机的正常生产 （2）除气的目的： 改善纸料的流动状态和纸页的形成、 脱水，抄造性能。
锥形除砂器
（四）、纸张的抄造： 利用造纸机使纸料变成成品纸张。 湿法抄纸：在圆网造纸机或网造纸机上 抄造。 抄纸后，干燥到一定程度，经过压 光机、卷纸机和复卷机，得到成品纸。
纤维素的聚合度高，对蒸煮液水解 的抵抗能力较半纤维素强，而且木质素 对纤维素的水解有保护作用，但蒸煮过 程的水解也是不可避免的。 各种蒸煮法的工艺条件：P137
不锈钢蒸球
纸浆蒸煮锅
第四节 废液的提取和浆料的洗涤，筛选
蔗渣经化学蒸煮后，得到50%-85%的浆料， 蔗渣中有15%-50%的物质溶解于蒸煮液中，蒸 煮终了时，随废液排出，碱法制浆废液称为黑 液，酸法制浆废液称为红液。
碱液使木质素“苯烷”蜂窝结构降解，变成分子量小， 结构简单，易溶的碱木素和硫化木素。 （2）纤维素的反应： 在蒸煮过程中，NaOH与纤维素主要有三种化学反应： ①剥皮反应： 纤维素分子的还原性未端基，然后变成异变糖酸，并从 纤维素分子的链上脱落下来，分子链的右边又产一个还原 性的未端基。 这种反应会降低纤维素分子的聚合度，从而降低纤维 的强度，应尽量避免。
（3）半纤维素的反应： 半纤维素司于聚合度较小而定形结构 带有友链的碳水化合物，一般更容易产生 碱性水解和剥皮反应。 （4）其它成分的反应： SiO2与碱反应生成 Na2SiO3，造成黑液 回收困难。
淀粉，果胶，蔗蜡等与碱发生棕色 反应，影响纸浆的白度。
2、酸法制浆
亚硫酸盐（镁盐）制浆的蒸煮液是亚硫酸盐 及亚硫酸的混合液，在140℃左右的高温下，蒸 煮液与木质素作用生成木质素磺酸使之溶出， 从而达到分离纤维的目的。 亚硫酸盐法发明于1866年，1874年用于工 业生产。其浆料得率较高，纤维润胀能力大， 易于打浆，抄出的纸张质地柔软，不透明度较 好，浆料颜色浅，漂白剂及其它化学药品消耗 量较低，但蒸煮液必须在工厂自行制造，一个 亚硫酸盐浆厂必须配备一个规模相当的制药车 间，故只适于大型工业生产。
双圆盘磨浆机
锥形磨浆机
（二）调料： 包括施胶，加填料，染色，添加其它助 剂等过程。 1、施胶： （1）目的：使纸或纸板具有抗水性，即抗液 体的渗透性能。 （2）方法： 内部施胶：在纸浆中先加入胶剂，再抄成纸 或纸板。 外部施胶：将纸或纸板浸入施胶剂中。
2、加填料： （1）目的：满足某些纸张的特殊性质要求： A、↑纸张的不透明和高度 B、 改进纸面的中滑度和均匀状态 C、↑纸张的柔软性，↓吸滑性和变形程度 D、↑纸张的吸墨性与适印性能 （2）填料的选择 国内 滑石粉 国外 瓷土CaCO3
蔗髓的危害： ①吸水性强，先与药液反应，化学药品消 耗多 ②影响得浆率，影响洗涤和漂白工序 ③影响产品纸张的强度 ④影响黑液碱回收
除髓的方法： ①干法和半干法除髓 干法：堆放后的蔗渣水分降至 20% ，此时对 蔗渣进行除髓 半干法：新鲜蔗渣含水分至 50%，此时对蔗 渣进行除髓。 ②湿法除髓： 用水将蔗渣经机械作用把纤维和蔗髓分 离，国外采用。 A、用水作介质除髓 P134 B、用黑液作介质除髓 P134
Ch2、蔗渣制浆造纸
第一节 蔗渣制浆造纸的生产流程 蔗渣含有丰富的纤维素，是造纸的 主要原料之一，其生产流程大致如下： （132页）
蔗渣制浆造纸生产流程
蔗渣 预处理 洗涤 筛选与除渣 打浆与施胶及加填料 干燥 成品纸。 蒸煮（或磨浆） 漂白 抄纸
第二节
备料
新鲜蔗渣中含有2%的糖分和50%的水分， 而且还含有40%的蔗髓，这些杂质的存在对制浆 造纸造成困难影响产品质量，应尽可能除去。 备料的目的： 1、除去糖分、降低水分 新鲜蔗渣直接作为造纸的原料，在蔗渣时耗 药液最多，且浆料质量不稳定，故蔗渣贮存三个 月以上，通过发酵消耗残糖分，大部分水分蒸发， 适合造纸。 2、除去蔗髓