造纸工艺及常见纸病

造纸工艺及常见纸病

1. 前言

造纸生产的过程通俗概括地讲就是一个加水、脱水、保水的过程。首先在打浆前要加入适量的水,使之调节到打浆的适应浓度,然后通过配料、加药、加填、调节浓度到适宜抄造的上网条件。

继而,在抄造过程中控制好网前箱(俗称头箱)的水位,使浆流以适当的浆网速比均匀地喷上网面。浆网速比根据成纸的匀度、纤维的定向排列的状况,成纸的形稳性等状况决定,一般文化用纸抄造时结合设备特性的差异控制在0.9～1.1的范围之内。浆料上网后经过自然脱水和机械方式脱水结合的过程,进入压榨部则是完全的机械脱水的过程;通过压榨部进入干燥部则是以热力方式进行蒸发脱水,热力干燥脱水的成本要大大高于机械方式脱水的成本,一般认为在进入烘缸前降低1%的水份可以节约4%的蒸汽成本。所以抄造中在设备能力允许的条件下应充分发挥压榨部脱水能力,尽最大可能降低进入烘缸前的水份,一则可以尽可能节约抄造成本,同时还能提高纸页的湿强度,减少断纸机会,提高抄造率,间接可提高车速。但对于需要保持一定松厚度的产品如纸杯原纸等,则只能在保证成品松厚度的前提下适当使用压榨压力。脱水过程结束同时也进入保水过程,即在干燥脱水到一定程度时则须使纸幅能均匀、稳定地保持一定的水份,以使其在通过压光整饰时能获得良好的平滑性和均一性的外观质量,以及成纸后的形态稳定性。一般文化用纸的成纸水份以控制在4%～6%的范围为宜。有特定成纸水份要求的品种则应根据特定标准控制。适当的水份控制,除了能达到上述质量控制的目的外,还能有效地节约抄造用浆,以达到降低成本之目的。

本文叙述了造纸生产过程中常见的纸病及其分析处理方法,常见纸病有定量波动,纸页收缩,匀度不良,鼓泡、荷叶边和孔洞等。

2常见纸病及处理

2.1定量波动的影响及控制

2.1.1成浆浓度波动

碎浆过程中必须保证稳定的投料及加水的数量。若能在进入打浆前增设浓度调节器则是较理想的浓度控制流程,但必须说明的是浓度调节器也只能在一定的浓度范围以内进行调节,而且只能在高于设定浓度的条件下调节到设定的浓度,所以碎浆浓度超过调节范围或低于设定浓度时调节器都是无法正常工作的。

2.1.2损纸浆的波动

如损纸量波动较大而又缺乏理想的浓缩设备和足够的损纸浆贮存池,则会足以威胁抄造用浆的浓度稳定。特别表现在纸机开停机和断纸较多的时候,浓度极不稳定的湿损纸浆,严重影响了定量的稳定。正常生产中损纸的配用量必须保持固定不变。一旦生产异常,产生过量损纸时必须报告现场主管后由工艺人员根据状况在适当的范围限度内作配用量的调整。但首先为做到尽可能保证纸机的正常、稳定,应尽可能少地产生损纸,才是标本兼治的有效途径。

2.1.3填料加入量的波动

填料的浓度、流量的变化以及填料在输送管线中的沉积都会造成纸幅定量的波动。必须严格控制填料投料的浓度及流量,杜绝人为因素的影响,合理布置管线、阀门、弯头等。

2.1.4设备因素的影响

贮浆池搅拌器效果不良,造成池内浆料的沉淀、淤浆;应从改造搅拌器和浆池的池型结构着手来解决这一问题。但无论浆池内有没有沉淀,淤浆现象,浆池的液位必须保持稳定,否则因液位的较大波动同样会造成纸机定量的波动。浆泵的故障或盘根漏气,浆泵运转不稳定或是盘根密封不好而漏气会导致输送时产生较大的脉冲现象,混合池之类的液位也会随之忽高忽低,而无法稳定。应及时排除故障,重新填加盘根或采取打开泵盖排气甚至停机排放白水后重新注水启动均可排除这类现象。

2.1.5纸机速度的波动

纸机速度的不稳定不仅仅只有设备原因会造成波动。除了因为电器控制有故障,皮带打滑,离合器打滑等因素会造成纸机速度不稳以外,操作控制上的不当同样会影响纸机的速度,如真空度不稳定形成的网上“喘气”现象,烘缸冷凝水排出不畅造成纸机的负荷不稳,甚至定量有大幅度的波动时都会造成纸机速度的变化。所以遇到有纸机速度不稳定时,操作工必须首先检查和排除上述因素的影响,而后再考虑电器、设备故障的影响。

2.2纸页收缩及卷曲的控制

纸页定型后表现出来的收缩和卷曲现象的根本原因在于浆料上网时的浆网速比选择不恰当,纤维纵向排列所占比例过多而造成的。因为就单根纤维而言,其横向的伸缩率要比纵向伸缩率高出数倍之多,而由于纸机抄造时的型式特性,成纸的纤维排列又以纵向(即纸机运行方向)排列的居多,若无合理的浆网速比,则会造成纤维在纸页中基本呈纵向排列状态,最终成纸则会因纤维在干燥过程中的急剧收缩而形成纸页横幅方向上的收缩或卷曲。减轻和排除以上问题的方法就纸机而言可采取以下方式：

(1)适当调整头箱水位,尽可能做到使浆网速比在合理范围之内。

(2)减小湿纸状态时的牵引张力。特别是网部、压榨部各开式引纸部位的牵引张力,应在能保证纸幅正常运行的前提下尽可能减小张力。

(3)张紧烘缸干毯或干网。适度张紧烘缸干毯或干网,防止在偏松状态下纸幅在干燥过程中的自由收缩。若干毯有局部松紧不一致的现象则必须及时调整或更换,否则将会形成纸页局部的收缩、不平整之类的纸病。

(4)检查、调整烘缸温度曲线。保持烘缸温度曲线的平滑,避免上下烘缸之间的温度差过大,否则由此产生而造成纸幅两面干燥不一致也是纸张卷曲的主要原因。

2.3匀度不良的表现及处理

匀度是纤维在纸页中均匀分布的程度。成纸的光学性能(白度、不透明度)、物理性能(强度、形稳性)以及抄造时所需要的湿强度都和匀度的优劣有直接关系。匀度不良的调整控制应从以下几方面着手：

(1)打浆及配料的控制。一般从纤维絮聚的条件来看,纤维长度越长其絮聚的可能性也越大。所以打浆过程中必须严格按照工艺要求进行。否则,纤维未能充分疏解,成型时会产生絮聚现象。而打浆过高,在网部脱水速度太慢又会造成纸胎定型时间过长,纤维重新絮聚的现象。

(2)配浆时的工艺规程也同样必须严格执行。如松香、硫酸铝的加入不恰当,松香加入后尚未完全均匀分散即加入硫酸铝,甚至松香和硫酸铝同时加入就会形成严重的纤维团状组织,上网后无法分散而均匀分布,甚至造成粘网、粘毯、粘辊、粘烘缸的严重障碍。断纸次数也大大增加。

(3)头箱浓度过高,上网定型过快。浆料浓度越低纤维之间碰撞、絮聚的可能性越小。因而在网部脱水能力允许的条件下应尽可能降低上网浓度,避免定型过快的现象,使纤维上网后有充分的重新排列组合的时间。

(4)纤维横向交织脱节或呈波浪状态的交织。前者是因水位过低造成浆速太慢所致;后者是因水位过高造成浆速太快形成。调整水位到适当位置即可消除。

(5)造纸化学药品的影响。在生产工艺中特别要注意助留助剂(聚丙烯酰胺)的使用规范,助留剂溶解时必须逐步均匀地散入搅拌桶内,决不允许一次性倒入桶内。溶解和使用的浓度必须严格根据规范要求执行。每吨绝干浆的极限用量应为400PPM左右,通常200～300PPM。以上各点若不引起注意就会造成纤维的严重絮聚,破坏匀度,干扰造纸过程。

(6)成型板的合理使用可以控制、调节纸浆上网后的脱水速率及成型时间。成型板的定位应根据不同的纸机品种及浆料上网后的状态确定。

(7)水印辊的正确使用能有效地改善纸页匀度。有传动的水印辊的线速度一般控制在比网速快1%左右的范围。没有水印辊的纸机也可用较薄的塑胶膜(约0.15～0.2mm)折叠成双层,卷在铁管上固定,以其折叠后的园弧顶端拖浮在纸胎进入真空吸水箱之前的网上,也能起到相当于水印辊的整饰作用。

2.4鼓泡、荷叶边纸病的实质和处理成纸产生鼓泡、荷叶边之类的纸病的症结：

首先是纤维交织状况差,匀度不良,其次是强急干燥或过度干燥。处理方法应为如下几点：

(1)根据调整匀度的方法仔细,反复调整到纤维交织最理想状态。

(2)检查调整烘缸温度曲线及进汽总压力,控制烘缸温度曲线保持平滑渐进的干燥过程。成纸水分必须保持在工艺范围之内,特别是环境湿度较高的阴雨天气,成纸水分尤其不能偏低。

(3)检查烘缸毛布的张紧程度,使之保证具备其对干燥过程中的纸幅的约束能力。

(4)在制品经环刀切纸机分切成平张待选时以及整选后待包装时均有塑料布做成的防潮袋将纸幢封套好,防止纸页吸湿。

(5)荷叶边的形成则多为纸幅边缘的定量过轻或经压辊和压光机的不均匀的辗压,致使纸边厚度过低而造成的。

2.5孔洞形成的原因及处理方法

孔洞形成的原因较复杂,概括归纳起来不外乎三大类因素:一是浆内因素;二是器材因;三是外部因素。

2.5.1浆内因素形成孔洞表现为孔洞边缘界限不明显,一般呈现由周围到中心逐渐变薄直至贯通穿孔或不穿的透帘状态。如腐浆块,纤维束,垃圾、网、毛布的油污,浆或水中的气泡,浆内析出的树脂、淀粉及药品未完全溶解的团块,松香胶分散不良形成的团块,中性施胶剂AKD水解变质后的结块等因素都会形成上述的孔洞,要处理上述纸病首先应查出来源才能彻底根治。

(1)如属于树脂析出、松香点之类障碍,在孔洞边缘或未造成孔洞的中央可以见到透明状的油性物质的残面。绝对不允许松香加入浆料后尚未完全分散,即加入硫酸铝,或是硫酸铝与松香同时加入。预防树脂析出的障碍可在打浆前的浆料中添加少量石粉。同时被污染的网毯要进行仔细的检查擦洗。

(2)淀粉、AKD胶、保留剂等团块造成孔洞之类纸病时也见到透明状物质,但不如树脂、松香类有明显油性,这一点要仔细观察,认真区分。AKD的保存使用必须按照工艺要求进行,保证贮藏温度必须保证在50C以上300C以下为宜,国产AKD出厂后的安全保质期仅为一个月,特别是夏季,若存放条件差的话胶液很快即会水解结块、粘度增稠,发生此类情况后的AKD绝对不能投用,否则会造成严重的抄造障碍,后果损失会十会惨重。故AKD使用前的检查十分重要,此类问题发生后，除了进行必要的彻底清理、清洁外,还应注意对此类纸要“忍痛割爱”,能够分拣的要尽力分拣出来处理,数量过多无法分拣的宁可将这部分成品降低等级卖出去,也尽量不要再回抄,防止恶性循环,得不偿失。

2.5.2如腐浆块和纤维团束则应仔细检查池槽、管道壁及边角位置有没有停浆,淤浆及挂浆现象;搅拌器叶片及泵的叶片等部位有没有棉纱、绳头之类的缠绕；压力筛内有没有堵塞、挂浆,如有的话则须彻底清洗、清除;另外要有定期清洁的计划。

2.5.3器材因素造成的孔洞一般是比较容易区分和处理的。如果是因网、毯、压辊之类器材造成的孔洞,一般破洞的边缘界限较明显,而且有明确的规律性,且以网、毯的周长为间隔而重复出现。这类器材本身的毛病影响成纸质量时必须立即停机修整器材或是更换。

2.5.4所谓外部因素造成孔洞的问题,比较常见的有刮刀屑、碎纸片和滴水以及复卷机接头用胶带等。刮刀屑、碎纸片形成的孔洞应定期清理刮刀,发现刀片刀口不密合应及时调整或更换,断纸后及时清理。滴水形成的孔洞较容易发现但难以处理,特别是烘缸罩内的冷凝水,一旦产生以后很难在生产过程中彻底清除,只有不断清理或采取遮挡的方法去处理。胶带纸混入损纸后将会给抄造带来极大的困扰,不但会造成纸上的孔洞，这部分损纸回抄后还会恶性循环重复影响生产,因而生产过程中必须严格控制胶带的使用和回收。

2.5.5薄型纸生产中常见的针孔。针孔是薄型纸生产中较常见的纸病,一般认为是在成型过程中产生。处理这类纸病时应尽可能多方面分析查找原因,因为这类纸病无法直接从纸页的外观去分析、判断产生的原因。一般应从以下几方面考虑:(1)网部成型板位置偏后,或上浆喷射角太大。(2)网部真空度过大,或真空度分配不合理。(3)打浆叩解度明显偏低。(4)成型网网目选择不当,透气度偏高。(5)填料粒径较粗或松香颗粒粗,网上填料和细小纤维保留率过低也会造成此类纸病。

3结语

造纸工艺是一种变数很大的生产工艺,它不如其他行业有明确的规定性,而是随着生产人员的生产经验、操作方法、生产设备和各类原物料的差异而随时变化,有不少问题发生后又会由于以上诸因素的原因,采取不同的处理方法和途径可以收到同样良好的效果。而有时往往也有会发生虽然都采取了同样的处理方法,都达不到相同的目的之现象,这就是造纸工艺的具备的特有的不规定性。这是造纸和其他学科行业的区别和特殊之处。但并非说造纸生产就是一种无法掌握,漫无边际的工艺,它还是有章可循,有规律可循的,只是因人、机、料、法、环的差异不同而已,因而这就是需要我们在实际工作中借鉴和运用前人的经验,通过刻苦工作不断提高充实自己,最终积累出一整套可以为已所用的经验。上述对造纸生产过程中常见纸病及其处理方法也是实际生产经验总结;供与造纸同行共同学习探讨,以期为造纸企业生产出更优质的产品,获取更好的经济效益。