第四章 打浆造纸试验及其检测,第一节 打浆试验及其检测,试验的目的和要求： 1.必须掌握打浆工艺条件制定及工艺计算 2.必须掌握纸浆打浆度和湿重的测定原理和方法 3.初步掌握打浆操作过程 4.了解实验室常用打浆设备的打浆原理及结构性能 5.了解打浆过程中纤维形态和各项物理性能指标的变化,一.实验室常用的打浆设备及其操作,实验室用的打浆设备有很多种，最常用的有：瓦利打浆机（Valley）、PFI磨(PFI mill)、300高浓盘磨机、单球磨和六罐磨等。我院实验室有前三种。实验室常用的打浆设备，其作用原理，都是基于在水介质中对纸浆进行机械处理，使纤维经受机械力的作用而产生切断、压溃、润胀和细纤维化等变化，从而使纸浆满足成纸的要求。,（一）瓦利（Valley）打浆机打浆 （参见QB/T-3703-1999）,1.设备及工作原理 （1）设备结构：由浆槽、 底刀床、加压机构和 放料塞等部分组成。 见图41。,（2）工作原理：一定浓度的浆料在打浆机内进行机械处理，使纤维在旋转的飞刀和固定的底刀间经受不同的作用而被疏解、切断、润胀、压溃和细纤维化等作用，从而使浆料具有一些特定的性能。,（3）主要技术规格 打浆机有效容积为:23升； 飞刀辊规格：168mm152mm，上面镶有32把不锈钢刀片， 刀片规格为:152mm33mm4.7mm; 底刀规格：159mm16mm3.2mm， 有7把不锈钢刀片。 杠杆比为：1.941,2.打浆操作步骤,（1）浆料的准备： 根据浆料的水分含量和打浆浓度，计算出相当于3605 g （或4605）g绝干浆的浆样和用水量。如系干浆板或风干浆，在加入打浆机前，需用5升水浸泡4小时以上，然后撕成2525mm的小浆片。湿浆无需用水浸泡。,（2）浆料疏解 装料前，先在打浆机浆槽中加入18升温度20 5的水。然后启动打浆机，将浆料慢慢加入 机内，时间控制在35min。装完料，补冲水至 浆料和水的总体积为23.0 0.2升，以使打浆浓 度约为1.57%（或2）。调节浆料温度在20 5 ，然后进行疏解，至无小浆快为止。 测打浆度时取浆量：21.57127.39mL 或22100mL （包括抄浆片也取100mL）,在疏解过程中，应将底刀杠杆臂上下移动12 次，使挂在飞刀背后和邻近挡板上的浆落来。 疏解操作一般控制在30min以内。 疏解结束，取样测定打浆浓度和原浆的打 浆度、湿重，并用显微镜观察纤维形态。若有 必要，可同时取样抄纸测定原浆的物理强度。,（3）打浆,打浆条件 打浆浓度：2%；绝干浆：300460g； 最终打浆度：40450SR 杠杆臂负荷：54 1N(对木浆)或29.4 1N （对草浆）。飞刀辊转数：498 12r/min 取样：从打浆开始，每隔1015min取样一次测定打浆度和湿重。,并观察纤维形态的变化。同时取样抄纸，测 定纸浆的物理强度，以研究打浆过程中纸浆性 能的变化情况。物理强度的变化规律应是：先 随打浆度的升高而逐步升高，升到一定高度后 再逐渐下降。 打浆结束，取下重铊，把纸浆用150目的尼 龙袋收集起来备用，然后用水彻底清洗打浆机。,（二）PFI磨打浆（参见GB/T1463-1992）,1.设备及工作原理 （1）设备结构 由打浆辊、打浆室和加压装置 三部分组成。 打浆辊直径为200mm ，辊上有33把刀片，刀片长 50mm，宽5mm，刀片槽间 深度为30mm,刀片平行于打,浆辊轴线成辐射方向排列。打浆辊由1KW电 机带动，顺时针运转，空载时额定转速为 146030r/min。 打浆室内径为250mm，由400W电机带动， 空载时转速控制在71010r/min，以使打浆室 和打浆辊间的圆周速度差值为6.00.3m/s. 加压装置由重铊和杠杆系统组成。 打浆压力由重铊通过杠杆使打浆辊移向打浆室的内壁而产生的。打浆时，打浆辊和打浆室分别在垂直轴上沿相同方向转动。,（2）PFI磨工作原理,基于以相同方向旋转的打浆辊和打浆室之 间的圆周速度差，使浆料在打浆辊和打浆室间 隙中受到机械作用而达到打浆目的。,2.打浆操作步骤,（1）浆料准备： 称取相当于300.5g绝干浆的浆料，用水 充分湿润，浸泡时间长短视纸浆种类和干度而 定。若为浆板或风干浆，则在室温下用0.5L水 将其浸泡4h以上，并将浸泡过的纸浆撕成约 25mm25mm的小浆块。湿浆不用浸泡。 （2）浆料解离： 浆料在PFI磨打浆之前，通常需经解离，使交织的纤维或纤维束通过机械疏解作用解,离成单根纤维，时间5min。但仍保持纤维的固 有状况。解离机或疏解机的结构见教材P133 （3）浆料浓缩： 浆料解离后，用布袋进行浓缩，（或用 布氏漏斗进行浓缩，内放滤纸或100目的滤网 ，用抽滤瓶抽滤脱水浓度大于10%，为避免 纤维流失，可将滤液重复过滤一次，必要时可 过滤数次。）称量浓缩后之浆料，并加水稀释 至总重为3005g，相当于10%的浓度。,（4）打浆 打浆条件： 打浆压力木材原料： 3.330.1N/mm刀片长度 非木材原料： 1.77N/mm刀片长度 打浆浓度：5%25%，最佳浓度为：10% 刀间距：0.2mm 打浆辊转速：根据最终打浆度确定 （计速器与打浆辊转速比=110） 木浆最终打浆度可控制在：45500SR,打浆操作： 调节打浆元件和浆料温度在205，将浓度10%的浆料放入打浆室内，尽量使浆料均匀分布在内壁周围，注意不要使浆料留在打浆室底部和打浆辊横断面相对应的区域内。然后将打浆辊放入打浆室内，并盖好盖。,首先启动打浆室，使浆料甩到内壁上，然 后再开动打浆辊，待两个打浆元件达到满速旋 转时，施加打浆压力，并同时开动转速计数器。 当转速达到要求时，先解除打浆压力，停止打 浆。再关闭电机，待打浆室和打浆辊停止后， 打开盖子，提起打浆辊。 把浆料移至容器不少于2升的量筒内，用 水冲洗浆室内壁，洗涤水一并倒入量筒中，稀 释至总体积为200025mL。,然后移入标准纤维解离器中，于转数10000转 下，使纸浆悬浮液充分解离后，取浆料测定打 浆度、湿重和保水值，并用显微镜观察纤维形 态。其余浆料用于抄纸，并测定物理强度。 标准纤维解离器主要有圆筒容器，螺旋桨 和记录转速的计数器组成，主要起疏解作用。,俗话说纸成于打浆，所以打浆对纸张质量有很重要的影响。打浆能提高纸张的抗张强度，耐破度和耐折度等物理强度。同一种浆料。由于打浆方式不同，可以生产出不同物理性质的纸张。在打浆过程中为了掌握浆料中纤维的变化情况，保证打浆质量，必须及时对浆料进行各项质量指标的检查。打浆工段的检测项目主要有浆料浓度、打浆度，保水值、纤维平均长度和纤维湿重等。,二.打浆过程的检测,（一）纸浆浓度的测定 纸浆浓度的测定是造纸厂生产检查中很重要 和最常用的一个项目，测定结果准确与否对生 产影响较大。例如：在漂白、打浆、测硬度前 及网前箱中均要测纸浆浓度。测浓度的方法也 有好几种，有干燥法、真空抽滤法、离心脱水 法和手拧法等。,（二）纸浆滤水性能的测定,纸浆滤水性能的测定，通常用肖伯氏打浆 度仪和加拿大标准游离度仪测定。我国习惯于 前者。两种仪器的工作原理相同，但测定时所 取浆量不同，测定结果的表示方法也不同。下 面介绍肖伯氏打浆度仪的测定：,1.肖伯氏打浆度的测定（参见GB/T3332-1982）,打浆度是指浆料经过打浆以后，纤维受切 断、润张、分丝和帚化的程度，它是衡量水中 浆料悬浮液滤水性能的一个重要指标。抄造的 纸张不同，要求的打浆度也不同，它与纸张的 物理性能有密切的关系。打浆度的单位以0SR 表示，读作度。,（1）仪器结构 肖伯氏打浆度仪主要有: 滤水圆筒、锥形盖和分离室 三部分组成。 见教材P136图45。,滤水圆筒1：其上部为一内径137mm的圆 筒，下部为450的锥形体。锥形体下部安装一个 80目的铜网2，滤水圆筒是活动的，可以从仪 器中取下。滤水圆筒内有密封锥形盖3，外径为 120mm，锥面与垂线成550角，锥形盖上部与 手轮4联结，目的是为了提升，提升应以 10010mm/s的速度恒速进行。,转动手轮可使锥形盖下降与滤水圆筒密封。滤 水筒下部有一个漏斗形锥体状的分离室6，分 离室上部有一个平衡空气压力的通气管，下部 装有一个斜管8和一个直管9，斜管直径为 16mm，直管直径为2.32mm，其大小应能满足 1000mL、温度200.5 的蒸馏水在1491S 内排完 。,分离室内装有一个活动的伞形架10，用以分布 从铜网上滤下来的水，以防水溅入斜管内。 2.工作原理 打浆度仪是根据打浆程度不同浆料的滤水 速度不同的道理而设计的，在将含有2g绝干浆 的悬浮液1000mL倒入滤水圆筒时，纤维即在 滤网上形成滤层，水通过滤层进入分离室，随 之从两个排水管流出。打浆时间短，浆料滤水,快，从斜管流出的水量就多，反之，打浆时 间长，滤水慢，从斜管流出的水量就少。通过 从斜管流出的滤液的多少，来衡量打浆度的高 低。从斜管流出的水越多，打浆度越低，从斜 管流出的水越少，打浆度越高。 用特制量筒收集从斜管流出的滤液，即可 直接读出纸浆的打浆度值。 计算式为： 打浆度（1000斜管流出 的水量mL）/100SR,（3）打浆度仪的调试及校准,检查是否漏水： 调整仪器所带水平仪，使铜网保持水平。 将锥形盖于关闭位置，将水倒入滤水筒内，检 查密封锥形盖是否漏水，完好状态应不漏水。 仪器清理程度的检查： 用200.5的蒸馏水1000mL进行空白 测试。如果测定结果超过40SR，说明有纤维,或杂物附于仪器内部，这时必须用丙酮和软毛 刷清洗，并用清水洗净。如果铜网不合格应更 换。 斜管位置的校正 用手指堵住直流管下口，将200.5的蒸 馏水100mL倒入分离室中，待过量的水从斜管 完全流出后，放开直流管口，用一量筒收集从 直流管流出的水量，体积应在7.58.0mL之间 ，否则应校正斜管流出位置。,（4）测定步骤 取相当于2g绝干浆的浆样，倒入测定量筒 内，加清水（为准确，可加蒸馏水或离子交 换水）约300mL，用分散器（或玻璃棒）将 浆料充分打散后，再用清水（或蒸馏水或离子交换水）稀释至1000mL，,用玻璃棒搅匀，待测的悬浮液中不能有气泡存 在，并控制温度在201 ，或用201 的 清水测量。 沿逆时针方向转动手轮，置锥形盖于关闭位 置。随之倒浆样于滤水筒中。 静止5秒钟后，启动手轮，提起锥形盖，水通 过滤网进入分离室，分别从直流管和斜流管流 出。,待斜流管停止滴水后，即可从专用量筒上 读出打浆度值。 每一种浆料应做两次测定，取其算术平均 值作为测定结果。两次测定值的相对误差不得 超过4。 （5）测定打将度的影响因素 打浆度的测定结果受温度和浓度的影响，,温度上升，滤水速度加快，打浆度下降，成反 比关系；浓度提高，滤水速度下降，打浆度上 升，即浓度与打浆度成正比。因此，测定时必 须严格控制条件。测定温度要求在201 。 上述条件在实验室尚能做到，但在生产上， 如果没有浓度自动控制，打浆浓度往往发生波 动，如果纸浆浓度测不准，就不能保证每次取 样2g绝干浆，因此测出的打浆度就产生了误差。,（三）纸浆纤维湿重的测定,在打浆过程中，除了控制打浆度外，还要控 制纤维长度，因为纤维的长短对纸浆的强度有 很大的影响。大家知道，打浆方式可分为游离 打浆和粘状打浆，两种打浆方式所得纸浆的强 度是不一样的，因此，只测打浆度不测纤维长 度，不能确切反映纸浆强度的高低。纤维长度 的测定，在过去通常采用显微镜观察法，每次,测定不得少于200根纤维，取平均值作为纤维 的平均长度。此法由于手续麻烦，需要时间较 长，不能及时指导生产，我国纸厂大都采用测 定纤维湿重的方法来间接反映纤维的长短程度 。纤维的湿重常采用框架法测定，即在肖伯氏 打浆度仪进行打浆度测定时，在仪器的锥形盖 上