09造纸原理与工程思考题(2)

2019-08-03 10:30

填料总留着率指保留在纸页中的填料质量与加入纸浆中填料质量的比。 单程留着率比总留着率低。 ? 影响单程留着率的主要因素有车速、上网纸料浓度、纸页厚度、网案振动、脱水元件 性能、真空抽吸程度、成形网形式与特点以及浆料性质等。 ? 影响总留着率的主要因素是白水的循环使用情况 。 (1)单程留着率浓度近似计算法

(2)单程留着率灰分近似计算法

(3)总留着率的精确测量法

(二) 填料留着机理

填料的留着受纸料脱水过程中吸附、过滤、沉积以及絮凝等综合影响。 (1)机械截留说:

认为填料是由机械过滤作用,截留在纸浆滤层内的。因而纸张的定量越大,纤维的滤层越厚,填料的颗粒越大,则留着率也越高。但无法解释细小颗粒留着率高的原因。 (2)胶体吸附说:

认为填料粒子在水中带有负电荷,并吸附铝离子转变带正电荷,与带负电荷的纤维吸附并沉积在纤维的表面上。在等电点附近,胶体易于絮聚,从而利于填料留着。

综上所述:填料的留着是机械截留和胶体吸附综合作用的结果,以胶体吸附作用为主。即颗粒较大的填料是靠机械截留作用而留着,颗粒较小的填料是靠胶体吸附作用而留着。

9.染色的目的和作用是什么?染料有哪些种类?常用的染色方法有哪些?造纸染色时常用的合成染料有哪些性质及使用特点? 染色和调色的目的和作用

a) 为了生产颜色纸需进行染色。

b) 生产白纸需对纸页进行调色,以使得每批产品的色调趋于一致。 c) 对某些纸种,需要提高白度,因此需加入增白剂增白。

染色:指在纸浆或纸张中加入某些色料使纸能有选择性地吸收可见光中的大部分光谱,不吸收并反射出所需要色泽的光谱 。

用于造纸的染料主要有碱性染料、酸性染料、直接染料 纸张染色方法分:浆内染色(间歇染色、连续染色)、纸面染色(浸渍法、压光法和涂布法) 10.影响纸张染色的主要因素有哪些?增白剂的作用机理

荧光增白剂是一种荧光染料,其化学组成为二氨基二苯乙烯的衍生物或盐类,是含有共轭双键结构的有机化合物。

荧光增白剂的增白机理——荧光增白剂结构中含有:激发荧光的胺基磺酸类基团、能吸收紫外光的芳香胺和脂肪胺及其衍生物的基团、还有能增强牢固性能的三聚氰氨基团。

荧光增白剂不仅能反射可见光,还可吸收紫外光并将其转化为可见的蓝色或红色的荧光。

在浆料中,这些荧光能对橙黄或浅绿起补色效应而产生显白效果。因此荧光增白剂对纸浆的作用只是一种光学作用,并未对纸浆起漂白或染色作用。

11.什么是湿纸强度,湿强度?各自的影响因素有哪些? 湿纸强度是指纸页抄造过程未经干燥的湿纸页的强度, 湿纸强度主要取决于组成纸页的纤维之间的摩擦力。

? 纸页的湿强度是指经干燥后的纸张再被水润湿完全饱和后所具有的强度,或称再湿强度。

12.湿增强度树脂有哪些种类?它们各有什么特性?强树脂增湿强作用的机理是什么? (1)、保护原有的纤维间的结合。该机理认为,湿强剂在纤维周围形成一个交错的链状网络结构,阻止纤维的吸水润涨以保持原有的纤维间的氢键结合。 (2)、产生新的抗水纤维结合键。该机理认为,湿强剂与纸浆纤维交联形成了新的共价键、氢键等抗水结合键,从而增加了纤维结合强度。

在实际应用中,湿强剂的增强是通过上述两种机理的综合作用来体现的。

13.增干强挤的种类有哪些?它们有什么性质和特性?干强剂增强作用的机理是什么? (1)干强剂能有效地增加纤维之间的结合强度。

如淀粉的自由葡萄糖羟基参与了纤维表面纤维素分子的氢键的形成,因此淀粉的加入增加了纤维间结合面上的氢键数量,从而增加了纤维间的内部结合强度。

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(2)、其次是改善纸页成形,这可以提供更均匀分布的纤维之间的结合。 (3)、此外当增干强剂能够提高细小纤维留着和纸页滤水时,可以改善湿纸页的固结。 14.什么是助留助滤作用?它对纸页成形状态有何关系?助留剂和助滤剂有哪些种类?如何正确使用?助留和助滤机理是什么?

(一)助留是提高填料和细小纤维的留着,助滤是改善滤水性能,提高脱水速率。 助留和助滤的目的和作用

(1)提高填料和细小纤维的留着率,减少流失,改善白水循环,减少污染。 (2)改善纸页的两面性,提高纸页的印刷性能。

(3)提高网部脱水能力,从而适应纸机车速的提高。 (二)助留剂和助留助滤剂大体上可分为三大类:

(1)无机盐类:硫酸铝、铝酸钠、聚氯化铝和聚合氧化铝络合物。

(2)天然有机聚合物类:主要有阳离子淀粉、羧甲基纤维素、改性植物胶等,这类产品效果也不很明显且用量大,主要是助留作用,为助留剂。

(3)高分子聚合物类 :主要有阳离子型聚丙烯酰胺(CPAM)、聚乙烯亚胺(PEI)、聚胺(PA)、聚酰胺(PPE)等。

(三)助留机理

(1)Zeta电位电荷中和助留

纸浆和大多数填料具有负电荷表面,加入阳离子助留剂后,减少了纤维与填料之间的排斥力,从而得到了较好的吸附和留着。

(2)嵌镶结合助留 (补丁机理 Patching)

阳离子型聚合物的强阳电荷抢先吸附部分细小组分,形成局部区域阳电荷性,这些区域再吸附带阴电荷的细小组分,从而产生镶嵌留着。

(3)形成桥联物助留 (Bridging Flocculation)

具有足够链长的高分子聚合物,可在纤维、填料粒子等空隙间架桥,并形成凝聚。 (四).助 滤 机 理 (1)电荷中和

阳离子型助留助滤剂能降低纤维、填料等的表面电荷,致使纤维和填料中充满水的结构受到破坏,使其表面定向排列的水分子被扰乱而容易释放出来。 (2)凝结与絮聚

阳离子型助留助滤剂能促进纤维和填料凝聚,使纤维和填料的比表面积降低而加速了脱水作用。 15.纤维分散的意义?常用的纤维分散剂有哪些? 纤维分散剂的作用原理

①赋予纤维表面电荷,使纤维间产生斥力(阴离子分散剂)。

②吸附在纤维表面,相当于在纤维表面附着了一层薄薄的润滑膜,起到了水溶性润滑剂的作用,减少了纤维间的摩擦力,减少了纤维间相互黏着的机会,使纤维相互滑过而不致缠结。

③分散剂的加入使得浆水的黏度增高,浆液黏度的增加大大限制了纤维在水中的运动自由度,使纤维不相互接触,减少了纤维间的絮聚,改善了纤维成形交织的能力。

16.纸料消泡和除气的意义是什么?消泡剂和除气消泡剂有哪些种类?各有什么性质和特点? (一)泡沫的产生

当使用洗涤不良的纸浆或不合理的施胶、在酸性系统中使用碱性填料等,均会造成纸料中产生泡沫,对生产操作和纸页质量造成不良影响。

(二)纸浆中气泡的危害--降低滤水速度、造成纸页针眼 消泡剂种类:溶剂型消泡剂;油型消泡剂和乳液型消泡剂 17.产生腐浆的原因是什么?腐浆对纸张质量和造纸过程的危害性有多大?如何做好纸浆的防腐工作?常用的防腐剂有哪些类型?如何选用和使用?

由于浆料中含有丰富的碳水化合物和蛋白质等养料物质,尤其在炎热的季节和温暖潮湿的条件下,细菌繁殖更为迅速。在纸料和白水流经的各种设备和管线中,如不经常清洗,极易产生腐浆。 腐浆落入浆料中会引起纸页的断头或产生纸病等 18.什么是造纸生产过程的树脂障碍?如何控制?

由于纸浆中带有的一些溶于中性有机溶剂的憎水性物质以多种形式沉积在设备的表面上而带来的。生产中控制树脂障碍的方法主要有化学控制法、工艺控制法和生物控制法。

19.查阅资料,了解透明剂、防油剂、阻燃剂、柔软剂、抗静电剂及其他纸张功能型助剂的使用目的、需求、使用方法及发展情况。

20.查阅资料,了解树脂障碍控制剂、消泡剂、防腐剂、毛毯清洗剂等控制型助剂的使用目的、需求、使用方法及发展情况?

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21.什么是造纸湿部化学?其主要研究内容是什么? 造纸湿部化学是造纸配料各组分的表面和胶体化学。

造纸湿部化学是论述造纸配料中各组分在纸机网部滤水、留着、成形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(纸和纸板)的质量。

造纸湿部化学的主要研究内容为:造纸湿部化学作用基本原理;造纸湿部化学助剂;造纸湿部化学测量和过程控制。

22.了解造纸湿部化学的化学平衡问题与各类造纸化学品之间的相互关系。

23.湿部化学控制对纸张性能的影响有哪些?

(1)结构性质 (定量、厚度、成形、方向性、两面差、多孔性、粗糙度及尺寸稳定性等)

(2)机械性质 (抗张强度、撕裂强度、耐破强度、挺度、耐折强度、内结合强度和表面强度等) (3)表观性质 (颜色、白度、不透明度和光泽度等) (4)屏蔽和阻抗性(抗水、抗油性等)

(5)持久性(耐久性、褪色及化学稳定性)

24.湿部化学控制对纸机运行性能有哪些影响?

湿部化学对纸机的运行性能既有正面影响也有负面影响。

一方面,湿部化学能被用于提高滤水性,减少进入的空气和泡沫,保持纸机清洁,以及使循环白水的固含量下降。另一方面,当湿部化学失控时,会产生纸机沉淀、结垢和气泡痕,降低滤水性、纸机洁净度和压榨效率。

25.结合本章教材查阅资料,了解当前造纸湿部化学研究领域的发展情况。

第三章 供浆系统和白水系统

1.纸料是由哪几部分所组成?各组成的性质是怎样的?

纸料悬浮液体系是由固、液、气三相组成的复杂分散体系。 (一)水

(1)水是纸料悬浮液的介质,也是纸料的重要组分。 (2)水具有较高的表面张力 (二)纤维与细小纤维

(1)细料固体中的细小纤维与纤维的不同特性 (2)细小纤维和纤维的电荷特性 (3)纤维和细小纤维的离子交换行为

2.纸料有什么特性?纸料悬浮液的流动特性又如何? (一)纸料分散体系具有絮集的性质 (二)纸料分散体系还具有胶体的特性 (三)纸料分散体的表面电动现象

流动状态可分为塞流、混流和湍流三种基本状态。

3.纸料悬浮液的流动状态和流动特性曲线是怎样的?其主要影响因素有哪些? 纸料悬浮液的流动特性曲线影响因素 (一)悬浮液流动速度的影响 (二)纸料浓度的影响

(三)纤维的物理结构和化学性质的影响 8

4.纸料调量和稀释的目的和作用是什么?其方法有哪些? (一)纸料调量和稀释的目的和作用

纸料调量的目的在于按造纸机的车速和定量的要求提供连续不断的稳定的供浆绝干量,稀释的目的则是按照造纸机抄造的要求,将纸料稀释到适合的浓度,以便在抄纸过程中形成均匀的湿纸页。 (二)纸料调量和稀释方法

冲浆箱:纸料及白水在箱中由溢流口稳定浆位,同过调节闸门的开启度来控制浆量及稀释白水量。

冲浆池:是使用阀门控制经调浆箱稳定后的纸料直接放入混合池中、稀释白水由来自网槽的相邻白水池底部流入。

5.造纸车间纸料的净化和筛选的目的和作用是什么?(重点) 净化和筛选的目的和作用 目的:

筛选的目的在于除掉纸浆中相对密度小二体积大的杂质,如浆团、纤维束、草屑等。 净化的目的在于除掉纸浆中相对密度大的杂质,如沙粒、金属屑、煤渣等。 作用:

(1)除去纸料中残余的杂质 (2)制成均匀分散的纤维悬浮液 6.锥形除渣器的工作原理是什么?

7.压力筛浆机的构造特点是怎样的?其工作原理是什么?

8.纸料除气的目的和作用是什么?采用什么方法除气比较适宜? 作用

(1)避免在造纸机流浆箱产生泡沫,并把不含气泡的纸料喷射到成形部,从而改进纸页成型,解决纸页中出现的泡沫点,针眼等纸病。

(2)由于没有气泡和纤维结合在一起,从而使到流浆箱中纸料的絮聚易于分散,有助于改进纸页匀度。 (3)使管道系统脉动的幅度较低,使纸页的定量更加稳定。 (4)加快成形部的脱水,增加成形部的脱水能力。 除气的方法:预防、排除。 a. 化学除气(如加表面活性剂):用物化的方法除去纸料中的空气;将添加剂加入到纸料和白水中,使小气泡破裂而变成大气泡,从而从纸料或白水中溢出。 b. 机械法:高压水、热蒸汽、脱气设备(如脱气罐)。

9.纸页纵向定量波动的概念、状况特点、产生原因、影响和消除办法是什么?

(一)纸页纵向波动的概念:是指纸页抄造过程中纸页纵向定量随时间变化而变化的状况。 (二)纸页纵向定量波动的状况和特点 纸页纵向定量波动可分为:

非周期性波动:波动是无规则的,没有特定的频率,但在一般情况下其波动的频率较低,幅度比较大。 周期性波动:波动是有规则的,有一定的频率范围,一般情况下,波动的频率比较高。 纸页纵向定量波动的原因及消除办法 (三)产生原因

a.非周期性纵向定量波动原因:主要是在纸浆流送过程中高湍区域发生浆流分散的现象,纸料中含有空气,在流送过程中不同的纸料流的不适当混合,浓度波动,除气器回流浆料波动,稀释调量系统控制不当,白水盆和网下白水池设计和操作波动造成液位不稳定等。

解决办法:在运转过程中加强对各有关部分的检查和控制,保证操作条件的稳定和各部分参数的稳定,并认真检查和排除管边和设备(如流浆箱)中的空气和尽可能除去纸料中的空气。

b.周期性纵向定量波动的原因:设备的(筛浆机、冲浆泵)的压力脉动和建筑物及设备振动。 解决办法:解决振动的共振问题。

10.供浆系统压力脉动对纸页纵向定量波动的影响是什么?有什么消除办法?

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压力脉冲的衰减和消除

1)使用低脉冲冲浆泵和低脉冲压力筛浆机

2)改进供浆系统纸料的输送和白水循环系统的设计和操作 3)应用消除压力脉动装置

11.造纸白水系统的组成是什么?有何特点?

12.造纸用水封闭循环对造纸生产有何影响? 造纸用水封闭循环对造纸生产的影响

随着造纸用水封闭循环程度的提高,白水系统中溶解和胶体物质的积累显著增加,系统中的盐类和金属离子的量也显著增加,从而对造纸生产及产品质量产生重大的影响。

影响主要表现在:纸机成形部脱水减慢;化学助剂失效、留着率下降;设备和管道的腐蚀增加;形成的胶黏物质沉淀在造纸过程使用的网、毯、设备乃至纸页的表面上,不但影响生产的正常进行,降低网、毯的使用寿命,而且还对产品质量造成不良的影响,纸张的表面抗张强度有所下降,强度性能显著降低,光散射系数增加,腐浆增加。

13.提高造纸用水封闭循环程度的途径是什么?

(1)降低白水中溶解和胶体物质的含量

白水和过程水中溶解和胶体物质(DCS)带有很高的负电荷,称为“阴离子垃圾”,必然对后续抄纸过程产生较大的影响。

处理方法主要有膜过滤技术、生物技术、蒸发技术,加入改性沸石等方法。 (2)采用高效的湿部化学品

采用聚氧化乙烯(PEO)和特殊的酚醛树脂结合的网络助留助滤体系; 采用膨润土与助剂复合使用的微粒助留助滤体系;

三元助留助滤系统,添加特殊的阳离子聚合物,以消除阴离子垃圾物质的影响。 (3)使用化学药剂消除沉积物 沉积物的危害:

沉积在机件、网毯表面或管道中,干扰造纸生产的正常进行。 沉积物进入纸页还可能造成纸病(斑点或孔洞)。 造纸沉积物分类:纸浆沉积物和非纸浆沉积物。

纸浆沉积物与浆料有关。包括纤维、填料、制浆漂白残余物、造纸化学品等不同的化学物质。 非纸浆沉积物:化学品制备及加入系统中出现的沉积物。

14.目前较广泛使用的白水回收方法和设备有哪几类?这些设备的结构特点和工作原理是什么? 按其工作原理分为三大类:沉淀式、过滤式、气浮式。 1) 沉淀式白水回收设备

原理:通过沉降的方法将水中的纤维和填料分离出来,达到回收纤维和填料并澄清白水的目的。 2) 气浮法白水回收机

原理:使白水中的固体物吸附空气后,其表观密度降低,从而漂浮集聚于液面而与水分离。——溶气浮选装置,加压气浮装置

第四章 纸浆流送与纸页成形

1.纸料上网的作用是什么?流浆箱的任务是什么? (一)纸料流送的作用

纸料流送的作用是按照纸机车速和产品的质量要求,用流送设备将纸料流均匀、稳定 地沿着纸机横幅全宽流送上网,为纸页以良好的质量成形提供必要的前期条件。 (二)纸料流送设备——流浆箱的任务

(1)沿着造纸机全宽,均匀、稳定地分布纸料,保证压力均布、速度均布、流量均布、浓度均布和纤维定向的可控性和均匀性。并将上网喷射纸料流一最适当的角度送到成形部最适合的位置。 (2)有效地分散纤维,防止纤维絮聚。

(3)按照工艺要求,提供和保持稳定的上网纸料流压头和浆速关系,并且便于控制和调节。 2.流浆箱由哪几部分组成?各部分有什么特点?

流浆箱由布浆装置、整流装置和上网装置等3部分组成。

布浆器——纸料的分布装置;堰池——纸料的整流装置;堰板——纸料的上网装置。 3.当今流浆箱有哪些类型?各类型中有哪些典型的流浆箱? 以上网纸料流的流送和控制方式来分可归纳为五大类:

①敞开式流浆箱;②封闭式流浆箱;③水力式流浆箱;④多层成形流浆箱;⑤用于高浓纸料上网成形的高浓流浆箱。

4.流浆箱有哪些主要元(部)件所组成?说明它们的结构特点和工作原理。

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