造纸III 纸页完成—中芬合著：造纸及其装备科学技术丛书（中文版）第十一卷/“十三五”国家重点出 下载 mobi epub pdf 电子书 2024

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内容简介

　　

本书是芬兰造纸工程师协会组织编写的20本造纸书中的一本。该书原稿《Finishing》(完成)是造纸科技系列丛书的第十卷，为该丛书造纸（Papermaking）中的第三部分：完成（Finishing）。在造纸生产中，完成工段是造纸工艺的重要组成部分，其其在纸页成形和纸张的后加工工艺中（如涂布加工）都有着重要的地位。

该书有四章内容，分别是第一章：压光；第二章：卷取和复卷；第三章：纸卷包装和运送送；第四章：纸页的装饰。该书的撰写者为该领域的专家，该书从专业理论出发，结合实际际工程情况，多视角地介绍了整个纸页完成工段的主要操作工艺、设备特色、对纸页质量和性能的影响以及该领域国外先进技术发展的脉络和主要成果。该书图文并茂，可读性强，并总结和收集了大量的国外参考文献，有很好的学习和参考价值。

综上所述，该书译著的出版，将为我国造纸科技工作者提供了一本较为详细阐述“完成”工工段的专著。

　　

作者简介

何北海，1955年生。1982年1月华南工学院造纸机械专业77级毕业，1988年和1993年分获华南理工大学造纸工程硕士和博士学位。曾任制浆造纸工程国家重点实验室主任、华南理工大学资源科学与造纸工程学院院长、造纸与污染控制国家工程研究中心主任。现为华南理工大学轻工科学与工程学院教授、博士生导师。兼任中国造纸学会副理事长、广东省科协委员、广东省造纸学会常务副理事长。

目录

第1章 压光

1.1 导言

1.1.1 压光简介

1.1.2 压光的历史

1.1.3 目前发展趋势

1.2 压光工艺

1.2.1 压光的基本原理

1.2.2 压光机参数

1.2.3纸页的塑性

1.2.4 压光过程模拟

1.3 压光机类型

1.3.1 硬压区压光机

1.3.2 软压光机

1.3.3 超级压光机

1.3.4 多压区压光机

1.3.5 靴型压区压光机

1.3.6 金属带压光机

1.3.7 特种压光机

1.4 压光工艺的应用领域

1.4.1 含机械木浆的纸种

1.4.2 化学浆纸种

1.4.3 容器用纸板

1.4.4 盒用纸板

1.4.5 特种纸：离型和涂布标签纸

1.5. 压光机的结构

1.5.1 压光机的机架与加载

1.5.2 纸幅调质器

1.5.3 机内压光的引纸

1.5.4 机外压光机中的引纸装备

1.5.5 加热与冷却系统

1.5.6 液压、电动和气动（HEP）控制面板

1.5.7 辅助设备

1.5.8 退纸与卷纸

1.6 过程控制与自动化

1.6.1 机械自动化

1.6.2 在线测量

1.6.3 质量控制与实施

1.7 压光机的运行性能

1.7.1 停机

1.7.2 条纹振动

1.7.3 纸幅断头

参考文献

第2章 卷取与复卷

2.1 概述

2.2 造纸过程中的卷取与复卷

2.2.1 复卷要求

2.3 纸页性质对复卷的影响

2.4 复卷对纸页性质的影响

2.4.1 纸卷性质的测量

2.4.2 智能辊技术

2.4.3 卷取与复卷的智能辊

2.4.4 基于纸幅张力曲线测量与控制的智能辊

2.4.5 为过程分析和维护服务的便携式智能辊技术

2.4.6 横幅曲线在线控制

2.5 卷取

2.5.1 卷取过程

2.5.2 卷取类型和设计

2.5.3 生产效率

2.5.4 母卷处理

2.6 复卷

2.6.1 复卷的功能

2.6.2 纸幅舒展

2.6.3复卷机的自动控制方式

2.7 复卷机种类

2.7.1 双底辊复卷机

2.7.2 多站式复卷机

2.7.3 纸种对复卷造成的挑战

2.7.4 发展趋势

2.8 复卷理论背景

2.8.1 复卷原理

参考文献

第3章 纸卷的包装与处理

3.1 引言

3.2造纸厂的纸卷处理

3.2.1 复卷区域布置

3.2.2布局的思考

3.2.3不同布置中的垂直输运

3.2.4纸卷分类

3.2.5标签定向

3.2.6自动储存

3.2.7纸卷的翻转和竖立

3.2.8 用于竖立纸卷的平端输送带

3.2.9 纸卷装运

3.2.10 自动货车装载

3.3纸卷包装

3.3.1纸卷的防护

3.3.2纸卷的包裹方式

3.3.3多站式包装机

3.3.4单站包装机

3.3.5拉伸膜包装机

3.3.6包装材料

3.4过程管理

3.4.1概述

3.4.2系统结构

3.4.3卷纸和复卷

3.4.4纸卷跟踪

3.4.5中转存储

3.4.6包装

3.4.7纸卷分类

3.4.8仓库

3.4.9运输

3.4.10报告

3.4.11远程联系

参考文献

第4章 纸页的完成

4.1引言

4.1.1平板纸及其完成

4.1.2世界平板纸和纸板产量

4.2 平板纸的技术参数及其原料

4.2.1 平板纸完成产品

4.2.2 平板纸完成的原料

4.3 平板纸完成工艺和设备

4.3.1 平板纸裁切工艺

4.3.2 切纸机的典型特征及其选型的影响因素

4.4 平板纸的包装

4.4.1 小裁纸的包装

4.4.2对开纸的纸令包装和纸箱包装

4.4.3 堆码

4.5 平板纸完成的其他工艺过程

4.5.1 平板纸完成的辅助过程

4.5.2 平板纸完成损纸和废料处理

4.5.3 纸卷的储存和运输

4.5.4 平板纸成品的储存

4.5.5 平板纸完成厂的生产环境

4.5.6 维护要求

4.6 平板纸完成效率

4.6.1 平板纸完成的产能

4.6.2 平板纸完成的高效生产

4.6.3 生产计划的原则和问题

4.6.4 平板纸完成成本

参考文献

延伸阅读文献

英文缩写意义

符号定义

计量单位换算

精彩书摘

第1章 压光

1.1 导言

1.1.1 压光简介

纸页需经压光工序以满足涂布、印刷等后续加工的要求。在压光过程中，纸或纸板经过两压辊、多压辊或压辊/压带复合压光等压力作用后致其厚度减少。

压光过程以压力作用于纸页，通过热量、湿度或其他的变化来改善纸或纸板的模塑性能。简而言之，压光过程就是通过机械压力作用于纸或纸板改变其塑化特性，以达到减少其厚度的目的。

压光过程主要体现于纸幅在压区受到机械压力作用，一般用压区压力（nip pressure）、压区长度（nip length）或压力持续时间（duration of compression）来描述。纸或纸板塑化特性一般可用压光机的控制变量来表述，如压辊热量、纸或纸板进入压区前段湿度以及压光过程中加入到水量等。压光过程是一个较为复杂的过程，涉及到压区压力和纸页厚度变化等方面，虽然纸或纸板的塑化是我们非常需要的，但是想用简单的术语和一般适用理论解释是非常困难的，因而需要多种理论的集成。

如还想关注压光过程如何改变了纸页的厚度和平滑度等方面的理论，请留意

--压光辊表面的对纸页的塑形

--纸页平面中材料的定向

与湿纸幅压榨相比，纸或纸板压光时处于较低的湿含量， 因而对压力有较好的适应性。如果以长久的变形为目标，则需要较高的压区压力。

一个典型的进展就是将压光机分为两组：即预压光和后压光。预压光的目的是为后续工序（如涂布等）对纸或纸板进行整饰；而后压光是对纸或纸板性能进行优化，为后续的印刷和纸加工服务。压光过程设计应把握一种平衡尺度，既希望通过压光改善纸页的表面性能，又要避免在纸页厚度减少时发生一些不良变化，如透明度降低、白度降低以及纸面变黑。

对于印刷纸和文化用纸，后压光往往采用典型的复合压区压光，使得纸页具有高质量的表面特性以适应印刷的要求。在这种情况下，主要关注点是优化纸页的表面性能。而对于预压光的配置，则采用相对简单的单压区压光。

压光机还有一个重要的作用，是保证纸或纸板生产线良好的安全运行特性。预压光可用于校正纸幅的横向分布以改善下道造纸工序的运行性能。后压光则通过调控纸幅的横向分布为下一道工序操作奠定良好的基础，如调控纸幅的厚度横向分布和张力横向分布等，可对后续的纸幅卷取工序产生重要的影响。

压光操作本身亦受到进入压光机纸页性能的极大影响，如纸页边缘破裂、孔洞、纸幅含水量等，这些因素会引起压光过程中纸幅起皱乃至断头。

1.1.2 压光的历史

自从有了造纸术后，用于改善纸页表面特性和平滑纸幅的技术就一直在应用。如早期手抄纸在干燥后就用光滑的石头（如玛瑙石、浮石等）磨光处理[1]。这种方法改善了纸页的光滑性和平整度。稍后，更均匀的纸幅表面整饰的工艺出现了，即把纸幅置于非常光滑的铜板之间，然后由水力驱动的锤和辊施加压力进行压光。这种用铜板在金属辊辅助下对纸幅施加多达20-30吨压力的机器，可认为是历史上第一台压光机（见图1-1）。纸页经过3-4道辊压处理后，一般称为碾压纸（rolled paper），而对于经过更多道压光处理的纸页，则成为蜡光纸（glazed paper）[2]。

图1-1 早期的金属板式压光机

在19世纪初期，第一台造纸机以无端网开始造纸，此时的压光操作仍然是机外压光。1830年，一种可对连续纸幅进行压光的辊式压光机获得专利。与此同时，一种新的磨压辊方法也获得专利[3]。在19世纪中叶，第一台压光机安装在了造纸机上，逐渐替代了纸幅机外压光整饰的需求。第一代的机械压光机至少配置两个硬质金属辊以构成压区。此后不久，发明了一种更为有效的超级压光工艺，这种工艺变换采用软辊和硬辊组成压区，纸页经过这种压光后获得较高的光泽度和平滑度。与原有的硬辊压光相比，由于超级压光中的软辊均衡了压区的压力，因而超级压光对纸幅的整饰性能更为均匀和有效。超级压光中的软辊是用天然纤维材料（如棉花或羊毛）充填制造的，即把许多天然纤维薄圆片穿在一根钢轴上，然后经高压锁紧制成软辊。由于这种充填软辊表面容易受纸幅上的瑕疵和破损的影响而留下印痕，因此必须经常更换。鉴于此种原因，超级压光机保持着机外压光的操作方式一直到150多年之后（参见图1-2）。

图1-2 早期的超级压光机

在过去的二三十年中，硬辊压区机械压光和充填软辊超级压光占据了纸和纸板压光操作的主流。随着造纸机整体水平的发展和压光机及其主要元部件的改进，更宽幅和更高速度压光机已经研发出来了。挠度补偿辊的出现，避免了对压辊表面的损害，使采用更宽的负荷区域成为可能。加热硬辊的发明也使得增加压光过程温度成为可能。再如出现了便于换辊的方法以及纸幅断头时压辊迅速分离的技术等，众多的发明改善了机外超级压光过程的效率。然而，超级压光的充填辊仍受到提升压力负荷和速度等因素的限制。

高定量的纸种的压光采用较高的过程温度，这些通常靠使用软橡胶基包覆的抗压痕压辊来实现，这一过程则称为光泽压光。对于某些纸种，引入塑料聚合物包覆辊替代橡胶包覆辊，可以获得较高的压光压力。早在20世纪80年代初期，这些软压光就被用于亚光和半光纸的机内压光。在不到二十年间，机内软压光已经成为对这些纸种压光的工业标准，以其弹性软压光区的特征将高效的在线压光过程和均匀的整饰结果完美结合。

进入20世纪90年代，压光辊的软包覆发展成熟，可以承受较高的负荷，并开始取代充填辊用于超级压光。原来使用充填辊时几乎每天都要换辊和磨辊，而使用包覆软辊后可以保持运行几个星期，此举大大提高了超级压光的效率。

在20世纪90年代中期， 出现了复合压区压光，该技术采用聚合物辊以产生较高的温度和线性的压力，并首次被用于离线压光而替代超级压光。不久随着纸幅穿引系统的完善，这种压光机已经安装在造纸机内运行，从而实现了真正意义上的在线超级压光。今天，大多数纸种可以由在线压光来完成，甚至在高速纸机上也可以实现。

还有一项新的压光技术也是在20世纪90年代中期出现的，该技术将造纸机的靴形压榨的压区延伸与软压光的高温操作相结合，被称作靴形压光。纸幅在高过程温度、长停留时间和低压区压力等综合因素下，实现了保留松厚度的压光理论目标。

在此基础上，一个完全新型的延伸宽压区压光（extended calendering）工艺在近年发展起来了。这种压光机的压区长达一米，由一条加热的金属板带和一个加热压辊组成。与靴形压光相比，金属带宽压区压光的压力分布更为均匀，并可减少纸幅松厚度的降低。

1.1.3 目前发展趋势

在过去的十五至二十年间，不论是预压光和后压光技术均经历了重要点变化。

对于预压光，已经采用宽压区压光来替代传统的单压区硬辊压光，并强调提升纸和纸板的性能。对于涂布纸板压光，采用这种强化的预压光配置取代扬基缸已经取得了提高纸页松厚度和生产产量的效益。

对于后压光，已经趋向于全部在线的解决方案，特别是对于印刷纸和书写纸。这种方案起始于全在线的超级压光纸生产线，进入21世纪时在低定量涂布纸生产线上达到高峰。在进入新世纪后，超级压光A级纸和全化学浆涂布纸的全在线压光生产线纷纷上马。这些成就使的在线压光机的运行速度从超级压光机的600-700 m/min提升到复合压区压光机的1900 m/min，而纸页质量也保持了良好的水平。换句话说，这种惊人的速度变化大大带动了整个压光机领域的发展。从压光过程本身来说，通过技术革新也得到了极大的改善。如出现了温度梯度辊、湿度梯度辊以及具有长停留时间和高温特色的金属带式压光机。促进这些成就产生的重要技术之一，应归功于聚合物包覆塑性辊的引入和发展。原有用于超级压光机的充填辊受到自身的限制，使操作车速、负荷和温度只能达到适度的水平。聚合物材料及其制造技术和包覆辊结构设计的研发，使压区具有较少的滞后和发热，为高速、高负荷及高温压光机的应用铺平了道路。值得一提的是多压区等压力负荷技术是多压区压光技术中最重要的发明之一。

1.2 压光工艺

纸页压光的主要目的是为下一道工序（如印刷和涂布）做准备，即纸页通过两辊之间的压光区域以获得预期的纸页性能。压力在压区施加，并伴有热能的作用，纸幅在此过程中被压缩其表面结构并得以平整。在此过程中，纸页发生了较大的永久性变化。随着所希望的纸页致密化性质（如粗糙度、孔隙率、吸收性和光泽度等）的改善，所对应一些纸页性能指标下降，如弯曲挺度以及白度、不透明度和黑变等光学性能。

1.2.1 压光的基本原理

图1-3 压光工艺基本参数方框图

如图1-3所示，压光的基本工艺参数和纸页性能指标共同决定了纸页的压缩程度和最终的纸页性能。影响纸页最终性能的压光工艺参数主要有压区压力、停留时间以及压光表面的粗糙程度。纸页的性能参数主要有纸页在压区的温度、湿含量、浆料配比以及纸页结构（如匀度、填料分布以及涂布层等）。

前言/序言

前 言

本书为芬兰《造纸科学与技术丛书》之《造纸3: 纸页完成》的中译本。本书所涉及的内容，是造纸工艺最后的一个重要过程，该过程的技术发展和进步越来越受到造纸工作者的关注。但由于传统造纸工艺的重点在于纸浆打浆和纸页抄造、压榨和干燥，对后续的“纸页完成”工艺在一般教科书中着墨甚少。本译著的完成希望为我国造纸工作者提供多一些纸页完成过程的工艺原理和设备操作的国外技术资料。

本书第1章“压光”由华南理工大学何北海教授（1.1-1.4）和轻工业杭州机电设计研究院文海平工程师（1.5-1.7）合作翻译；第2章“卷取和复卷” 由广州造纸集团有限公司刘文波工程师和李湘红高级工程师（现任职安德里茨（中国）有限公司）共同翻译；第3章“纸卷的包装和处理”由华南理工大学何北海教授翻译；第4章“纸页完成”由福伊特造纸（中国）有限公司胡剑榕产品经理翻译。

由于纸页完成工艺涉及较多和较细的设备构造和操作知识，本人刚接到本书翻译任务时也深感这方面知识的不足。所幸有机会到有关造纸厂现场向工程技术人员请教，充实和更新知识。同时还得益于本课题组几位已毕业研究生的鼎力相助，他们从事造纸机械设计、制造和运行操作的实践经验，使本书的翻译工作得以完成。由于译者的学识水平特别是实际操作知识有限，翻译过程难免有不完善和差错之处，敬请读者批评指正。

在本书完稿之际，感谢参与本书翻译工作的几位硕士毕业生，也藉此祝愿这些年轻的造纸工作者能继往开来，不断进步。同时感谢杨旭教授级高工，他提供的翻译意见使我受益匪浅；还要感谢林媛女士和各位编审，她们付出的辛勤劳动使本书得以顺利出版。

何北海

2016. 03

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