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从零开始谈造纸（12）：千呼万唤，造纸机部分来了
发布日期:2024-07-01 08:57:00 来源:
作者：Fernando Mora博士；
联系方式：fmvconsulting.fr@gmail.com
编辑及校对：曾细玲博士
作者简介
Fernando Mora博士来自于法国，拥有40多年造纸行业的从业经验，曾在造纸行业的**企业，如International Paper、Aussedat Rey、Ahlstrom等进行产品研发工作，并在欧洲、美国和中国等多地工作过。他曾是法国造纸技术中心(CTP)的理事会成员。Fernando Mora博士是研究生物技术和微细纤维造纸的先驱者之一。他曾取得了多项关于纸制品和特种纸生产的专利，其中一项是极具创新性的关于纯矿物纤维生产复合材料的专利。他还曾与法国国家科学研究中心(CNRS)合作，开展过利用多糖苷酶对纤维细胞壁成分进行超分子表征的前瞻性工作。
02 湿部化学
01 引 言
《从零开始谈造纸》已经发表11期了，这个系列的文章实际上是由两个部分交织而成的，一部分是制浆造纸的主线脉络，另一部分是重要的纸张性能诠释，两位作者是我非常尊敬的老师Elias Retulainen博士和Fernando Mora博士。对这个系列文章感兴趣的读者可以回顾纸研苑前面发表的文章。
关于纸浆造纸的主线脉络，之前的文章中，我们已经介绍了纤维在到达造纸机之前会发生什么（即制浆和磨浆），欢迎回看下面这些文章。
从零开始谈造纸（10）：“磨浆”确实复杂，但值得每一个造纸人了解！
从零开始谈造纸（9）：纸浆漂白的核心知识点都在这里！
从零开始谈造纸：探秘木材变纸浆的过程（二）
从零开始谈造纸：探秘木材变纸浆的过程（一）
从零开始谈造纸（二）：造纸用植物纤维
现在，让我们来看一下之后会发生什么。磨浆后，纤维进入被称为“湿部（wet end）”的地方，在那里纤维被稀释、进行化学处理和净化，然后才到达纸机的头部（headbox），即纸机的第一部分。以下是造纸机湿部的示意图描述：
02 湿部化学
在造纸机的湿部（湿端化学处理）通常向纤维中添加以下这些化学产品：
矿物填料：粘土、滑石粉、GCC（研磨的碳酸钙）、PCC（沉淀碳酸钙）等这些都是最常用的矿物，以及二氧化钛或合成颗粒（当纸张需要高不透明度时）；
施胶树脂：ASA（烯基琥珀酸酐），AKD（烷基酮二聚体用于中性施胶），松香在酸性条件下进行施胶，使纸张具有疏水性；
阳离子淀粉：提高纸张的强度；（终于有机会系统地了解一下它了！淀粉与造纸之应用篇：你用好淀粉了吗？）
湿强度树脂：提高纸张在湿润状态下的强度；
光学增白剂：提高纸张的亮度；
工艺助剂：提高造纸机的运行性（保留助剂、消泡剂）；
不同的添加剂（抗油剂、防伪和防篡改产品、染料等）；
当然还有水。
下面是这些化学品的典型添加位置：
03 造纸机
造纸机犹如集众多技术于一体的大教堂，造价可以高达上十亿人民币。因此，根据想要生产的纸张类型，做出合适而正确的选择是非常重要。
事实上，造纸机是一种脱水的机器。让我们以生产80克每平方米的复印纸为例，其最终含水量为4.5%。对于生产100公斤纸张而言，假设纤维的保留率为100%，你会得到以下数据：
在网前箱（浓度=0.8%）
纤维：95.5公斤
水：11,842公斤
网部末端（干燥度=20%）
纤维：95.5公斤
剩余水：382公斤
移除水：11,460公斤
压榨区出口（干燥度=48%）
纤维：95.5公斤
剩余水：104公斤
移除水：278公斤
干燥器末端（干燥度=95.5%）
纤维：95.5公斤
剩余水：4.5公斤
移除水：99.5公斤
迄今为止，水主要在网部被移除，网部过滤后剩余的水更难以移除，需要安装昂贵的设备（压榨部、干燥部），这些设备也是高能耗用户（特别是干燥部）。
04 长网造纸机
存在不同的系统在网前箱之后通过过滤来移除水分。最常见的是长网造纸机（Fourdrinier paper machine）
1.流浆箱；2.唇口；3.网前箱辊；4.脱水辊；5.刮水板；6.真空箱；7.真空辊（驱动辊）
1.流浆箱；2.唇口；3.网前箱辊；4.脱水辊；5.刮水板；6.真空箱；7.真空辊（驱动辊）
可以在长网造纸机上安装不同的流浆箱，例如典型的带有两根匀浆辊的流浆箱或者水力式流浆箱（如下图所示）。
05 夹网造纸机
夹网造纸机（Twin wires paper machines）是一种在造纸过程中使用两个网部来提高滤水效果的机器。为了增强滤水效果，高速造纸机配备了两个网部（一个在纤维网的一侧，另一个在另一侧），这样可以使纸张在形成过程中更均匀地脱水。
这种配置允许纸张在两个方向上都得到良好的支撑和脱水，从而提高生产效率和纸张的质量。
压榨部：湿纸幅经过压榨部的压辊之间压区的机械挤压作用脱去水分。
干燥部：干燥部通过蒸汽加热的烘缸使得纸张达到需要的干度。
干燥部：干燥部通过蒸汽加热的烘缸使得纸张达到需要的干度。
06 考一考：你对造纸知多少？
上期题目是：Schopper数据与下面哪项无关？
答案揭晓：答案是第三个，Schopper不是一个摩托车品牌，但是Chopper是一个摩托车品牌，如下图所示：
纸研苑是什么？
纸研苑是一个分享制浆造纸全产业链的“物”和人的故事的平台。
“物”是指制浆造纸行业全产业链上下游相关的知识、技术、经验、科普、科研成果与资讯等相关内容；
人的故事则包括制浆造纸行业从业人员的人生故事以及纸研苑的自媒体创业故事，以此见证彼此成长，启发思考。
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