打浆与纸张伸缩率

蒋小军

（南通华严铸造有限公司 磨片研究中心， 江苏 南通 226403）

打浆与纸张伸缩率

蒋小军

（南通华严铸造有限公司 磨片研究中心， 江苏 南通 226403）

纸张伸缩率在生产环节中的影响因素很多，打浆是仅次于原料的最重要的影响因素。南通华严磨片研究中心整合打浆机理的研究，经过长期比对，总结了打浆与各种纸张物理性能之间的关系，就纸张伸缩率与打浆强度及磨片齿型之间的关系作简要分析。

打浆机理 磨浆机 优化磨片 打浆设备发展史

0 前 言

中国人发明造纸术2000年以来，现在全球的纸品种究竟有多少，很难统计。据英国《Paper》杂志1967年第8期曾报道：估计世界上大约有12 000种纸。随着社会与造纸技术的发展,纸的品种会越来越多。不同品种的纸张要满足不同的用途，分别具备不同的物理性能、力学性能、光学性能和化学性能指标。

纸张的物理性能包括定量、厚度、紧度、强度、压缩性、柔软性、伸缩率尺寸稳定性等。与其他物理指标一样，纸张伸缩率在生产环节的影响因素也很多，但是基本都与打浆有着直接或间接的重要关系。

南通华严磨片研究中心整合打浆机理的研究，经过长期比对，总结了打浆与各种纸张物理性能之间的关系，提出最简单便捷的打浆优化与磨浆机升级理论，为制浆造纸工厂改善纸张品质及降低打浆能耗提供了可行性思路。本文就纸张伸缩率与打浆之间的关系作简要分析。

1 不同纸种的收缩率指标差异

纵观众多纸种的物性要求，有些纸张要求较低的伸缩率，但并不是所有纸种的伸缩率都是越小越好，还有一些纸张则需要较高的伸缩率。

1.1 低伸缩率

印刷用纸的伸缩率对印刷有重要影响。如作为多色套印高级书刊、杂志、封面、插图用的胶版印刷纸，作为纺织印染用的转移印花纸等，其伸缩率直接影响到印刷套色的稳定性，如果纸张的伸缩率高，印刷过程中纸页变形大，就会产生套印不准、串色等问题，从而影响印刷的外观和美感。因此，高档印刷用纸的伸缩率一直是生产中控制的重点之一[1]。

1.2 高伸缩率

有些纸种与胶版印刷纸、转移印花纸有着相反的伸缩率指标，如伸性纸袋纸、高强纸袋纸和胶带原纸等,需具有高伸缩率和高抗张能量吸收值的物性。与传统的工业包装纸袋纸比较, 伸性纸和高强纸具有抗张能量吸收值高、纸的韧性大、动强度好, 制成的包装袋运输装卸过程中破损率低、抗摔性能好。实践证明,伸长率高而柔韧的纸张能有效地吸收纸袋受冲击时的应力，且将此应力迅速地向四周扩散, 因此纸袋纸应具有较高的伸长率及韧性,动强度TEA 值较高。因此，多年来国内外大力提倡并加速推广生产伸性纸,以代替普通纸袋纸,从根本上提高纸袋纸的质量和使用性能。

2 打浆对伸缩率的影响

2.1 打浆度对伸缩率的影响

影响成纸的伸缩变形有两个原因：一个是单根纤维发生的收缩与润胀，另一个是纤维在纸页成形过程中互相结合状态。

以往的研究资料已经表明：成纸的浆料纤维性质不同，如浆种及打浆度不同，其伸缩率就不同。一般情况下，打浆度增高，成纸伸缩率增大；打浆度降低，伸缩率减小。但是，如果不考虑磨片齿型、打浆强度和平均纤维长度等因素，仅仅孤立地通过打浆度来调整伸缩率，是不科学的，片面的调整打浆度有时会适得其反。

2.2 湿重对伸缩率的影响

对于打浆度高低对成纸伸缩率的影响已引起广泛的注意并得到认同，而浆料纤维的形状及成形交织形式对成纸尺寸稳定性影响如何却未引起重视，有关资料少有报道。

珠江特纸肖仕南在生产实践中证明，要求平整性较高的低定量工业用纸，纤维湿重对成纸的影响更不可忽视，木浆纤维湿重对伸缩率影响显著[2]。浆料打浆度相对稳定情况下 ,打浆后纤维湿重及网前箱浆料湿重较大时其成纸伸缩率也较大；而其湿重下降明显时 ,则可减少纤维絮聚 ,改善纸的匀度使伸缩率下降。

不同浆料，由于平均纤维长度不同，纤维在成形过程相互作用，纤维的定向排列不同，降低木浆纤维湿重即平均纤维长度，有利于改善纸的交织成形，减少木浆的纤维纵向排列而降低纸页的横向伸缩率[3]。

3 磨片齿型对伸缩率的间接影响

纵观打浆设备的发展历程和分类，磨浆机的变革主要来自于磨片这个核心元件的变革，没有最好的磨浆机，只有最合适的磨片[4]。大多数老生产线，可以根据现有设备系统和工艺指标，通过选择合适的磨片齿型（见表1），来改善磨浆质量满足既定的纸张物理指标，同时还能降低磨浆电耗，提高磨浆效率。这是一个经济且便捷的办法。但是，优化打浆仅孤立着眼磨片选型也是不够全面的，磨片齿型是最重要的硬件基础，同时还要综合考虑打浆强度、磨浆功率、浓度、流量和压力等软件因素。

表1 南通华严四大系列磨片齿型的不同功能

3.1 高强度打浆磨片齿型

不同浆料,由于平均纤维长度不同 ,纤维在成形过程相互作用,纤维的定向排列不同,降低木浆纤维湿重,有利于改善纸的交织成形,减少木浆的纤维纵向排列而降低纸页的横向伸缩率。

虽然某些文献资料中也有相反的观点，但是我们的实践和大量文献案例证明，采用高强度磨片齿型和高强度打浆方式，相同打浆度情况下，湿重较低，伸缩率也较小，纤维湿重与成纸伸缩率成正比。

Cut fin切割鳍系列磨片（见图1）是符合高强度打浆设计的齿型分类，倾角度较小，具有较高的比刀缘负荷，有利于对针叶木浆、棉浆、麻浆、竹浆、非植物浆种等原料长纤维的横向切断，较低动力消耗状态下可快速降低湿重，有效降低打浆负载和电耗，解决了长纤维打浆“絮聚”问题，有利于成浆滤水性能和成纸匀度的提升。在高档印刷用纸的长纤维打浆使用中，有助于控制纸张伸缩率。

3.2 低强度打浆磨片齿型

打浆要考虑实际生产中的打浆效率、打浆电耗和纸浆滤水性能，还需满足给定纸种的撕裂度、抗张强度、匀度、透气度和松厚度等综合物理指标。仅从提高伸缩率角度来讲，也不能孤立地认为打浆度越高越好，浆料提高打浆度的同时，纤维平均长度也会逐渐衰减，而且较低的湿重也会降低伸缩率。这样，在生产高伸缩率纸张时，既要达到一定的打浆度以满足纤维润涨和帚化率，又要保证不过多地降低湿重，就需要选择切断力较弱的低强度打浆磨片齿型和低强度打浆方式。

Broom fin 扫帚鳍系列磨片对常规直通齿纹沟槽作了改进，特别对于6%以下的低浓打浆中，使纸浆在磨齿沟槽内产生扰流和湍流，避免了“生浆”直接甩出，使纤维在流体作用力和离心作用力条件下得到更充分的磨解，交汇角增大，对纤维横向切断作用减弱。

Soft fin软鳍系列磨片兼顾泵送角、剪切角与能量有效利用之间的关系，采用弧线型齿型，切断能力较弱[5]（见图2），降低了打浆强度，可广泛适用于高浓磨、中浓磨、低浓圆盘磨及热磨机，对针叶木浆、阔叶木浆、草浆、废纸浆等纤维的制备和磨浆，有助于保持纤维平均长度和湿重。

图2： Soft fin软鳍磨片交汇角示意图

4 结束语

造纸技术趋向于使用不同性质浆料来搭配抄纸 ,以期达到某些质量指标的互补 ,提高产品的综合质量和使用性能 ,同时也更关注节约原材料及降低成本。 因此 ,探讨打浆对纸张伸缩率的影响 ,无疑将有助于考虑抄造某些低伸缩率纸种和高伸缩率纸种的打浆工艺的制定,对不同工艺的打浆优化和磨片选型也起到指导作用。

[1] 乔文峰.高档印刷用纸伸缩率的控制[J].纸和造纸, 2004(3):25-27.

[2] 肖仕南.浆料纤维湿重对成纸伸缩率影响的探讨[J].造纸科学与技术,2002 (1)：55-57.

[3] 李红,刘文. 影响纸张湿润胀伸缩率的因素[J]. 黑龙江造纸,2007, 35(3):11-14.

[4] 蒋小军,严震,蒋思蒙.用最简单的方法升级磨浆机[C]//第三届中国造纸装备发展论坛报告和论文专集,潍坊：中国造纸装备发展论坛组委会秘书处，2016：273.

[5] 蒋小军, 任红锐, 尚庆武,等. Soft fin软鳍磨片降低磨浆能耗 提高原纸抗张指数[C]//第二届中国造纸装备发展论坛报告和论文专集,高唐：中国造纸装备发展论坛组委会秘书处，2013：168.

蒋小军，高级工程师，主要从事磨浆机理的研究和磨片设计、研发及应用指导。

通讯电话：13222131116，

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