衛(wèi)生紙生產(chǎn)的工藝論證及流程設(shè)計(jì)案例目錄TOC\o"1-3"\h\u3802衛(wèi)生紙生產(chǎn)的工藝論證及流程設(shè)計(jì)案例 19580第一節(jié)纖維原料的選擇與配比 126386第二節(jié)輔料的選擇 117217第三節(jié)打漿工藝 330658第四節(jié)供漿系統(tǒng) 414786第五節(jié)流送上網(wǎng) 525897第六節(jié)網(wǎng)部 57920第七節(jié)壓榨部 519731第八節(jié)干燥部 616881第九節(jié)白水系統(tǒng) 6第一節(jié)纖維原料的選擇與配比根據(jù)不同紙種的生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)，選擇獨(dú)特且適宜的原料及原料間的配比是至關(guān)重要的，每一類型的紙選用不同的原材料會(huì)直接改變紙張纖維長度、半纖維素含量、木素含量等指標(biāo)，從而影響成紙質(zhì)量。衛(wèi)生紙最主要纖維原料是針葉木化學(xué)漿和闊葉木化學(xué)漿，液體吸收到紙中的能力是由液體與纖維之間的表面張力及紙頁結(jié)構(gòu)的松散度確定的，紙中的抽提物含量與接觸角密切相關(guān)，因此可知，漂白化學(xué)木漿比未漂機(jī)械木漿的吸收性更好，并根據(jù)GB/T201810-2018，本設(shè)計(jì)采用漂白硫酸鹽闊葉木漿（LBKP）和漂白硫酸鹽針葉木漿（NBKP）。衛(wèi)生紙通常是長短纖維混合使用，NBKP具有纖維長、低叩解度和高強(qiáng)度等特點(diǎn)，可以保證紙頁的強(qiáng)度，減少紙頁斷裂。LBKP可賦予紙張較好的松厚度、不透明度和平滑度，這對衛(wèi)生紙非常有益。配比是根據(jù)生產(chǎn)不同紙種而改變的，本次設(shè)計(jì)生產(chǎn)衛(wèi)生紙?jiān)谶x用30%的NBKP和70%的LBKP。這樣的配比選擇，不僅滿足生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)，而且經(jīng)濟(jì)實(shí)惠。第二節(jié)輔料的選擇一、柔軟劑我國衛(wèi)生紙的消費(fèi)量正在逐步增多，消費(fèi)者對其質(zhì)量要求也越來越高。柔軟度是一個(gè)非常重要的指標(biāo)。隨著制漿造紙行業(yè)不斷發(fā)展進(jìn)步，科研人士早已研究出很多可以改善柔軟度的方法，濕部控制主要利用分散劑、膨化劑、膠黏劑等來提高衛(wèi)生紙的柔軟度。分散劑可以促使纖維原料更好分散，從而達(dá)到提升紙頁勻度、平滑度的效果；膨化劑能有效提高紙張飽滿度、光滑性；膠黏劑則采用提高紙張與烘干的粘合方式來提高柔軟性。除此以外，對衛(wèi)生紙而言，提高柔軟度最簡單、方便、直接的方法便是添加柔軟劑。柔軟劑作為一種化學(xué)助劑，在衛(wèi)生紙的加工過程中起改變纖維之間動(dòng)靜摩擦數(shù)的作用。使用柔軟劑的目的有三個(gè)：其一，降低纖維間的結(jié)合力，使紙張的硬度降低從而減少紙張對皮膚的摩擦，人們便會(huì)感到紙頁更加光滑、柔順、舒服；其二，具有潤濕纖維的作用，通過改變纖維間靜摩擦系數(shù)提高紙張給人平滑、濕潤、細(xì)膩的感覺，而改變動(dòng)摩擦系數(shù)，則會(huì)導(dǎo)致纖維之間結(jié)構(gòu)發(fā)生變化，使纖維與纖維更易發(fā)生相對移動(dòng)，當(dāng)動(dòng)、靜摩擦系數(shù)相結(jié)合時(shí)便能改善紙張的柔軟度；其三，起到紙張可塑的目的。柔軟劑處理紙張表面時(shí)，還可固定纖維組織。很多實(shí)驗(yàn)表明，當(dāng)柔軟劑加入量不斷增加時(shí)，柔軟度值會(huì)出現(xiàn)先增大后減小的變化趨勢，是因?yàn)閯偧尤肴彳泟┦估w維之間的結(jié)合力降低，繼而導(dǎo)致紙張的強(qiáng)度性能降低，柔軟度值也隨之減?。划?dāng)柔軟劑用量達(dá)到一定程度時(shí)，紙張柔軟度值會(huì)出現(xiàn)上升的變化，這說明柔軟度變小，紙張更柔軟。柔軟劑往往為混合物，它的分子一端擁有長鏈烴基，這可以降低纖維之間摩擦力，另一端含有可以與纖維結(jié)合的反應(yīng)性或極性的基團(tuán)。柔軟劑分子能夠在纖維表面形成向外吸附的疏水基團(tuán)，降低纖維間的動(dòng)、靜摩擦系數(shù)，從而獲得柔軟的觸感。我國在使用的大致可分為四類：非表面活性劑類、表面活性劑類、反應(yīng)型類、高分子聚合物乳液型類。在這四大類中，市場上表面活性劑類柔軟劑使用最多，其按離子性又可分為陽離子型、陰離子型、非離子型、兩性型[11]。在這些柔軟劑中，陽離子型表面活性劑類柔軟劑應(yīng)用最廣，其不僅與纖維結(jié)合好、耐洗滌，使紙張手感滑爽，還具備一定抗靜電性，能夠改進(jìn)紙張耐腐蝕度和撕裂強(qiáng)度。本設(shè)計(jì)主要采用柔軟劑SS-5，它是一種季銨化合物。作用機(jī)理是：分子鏈上的正電荷與纖維上的負(fù)電荷發(fā)生吸附作用，憎水基團(tuán)向外排列，纖維被SS-5的長鏈包住，阻礙纖維之間氫鍵的結(jié)合，使紙頁剛性下降，與皮膚摩擦減少，提高柔軟度。二、濕強(qiáng)劑當(dāng)紙張被水浸透飽和過后測定的強(qiáng)度即為濕強(qiáng)度。濕強(qiáng)度[12]也是衡量成紙質(zhì)量的一個(gè)重要指標(biāo)。在紙張生產(chǎn)進(jìn)程中添加濕強(qiáng)劑能夠提高紙頁物理強(qiáng)度性能。濕強(qiáng)劑依據(jù)作用機(jī)理可分為兩種：一種是“保護(hù)”機(jī)理，即維持現(xiàn)有的纖維之間的結(jié)合形態(tài)。濕強(qiáng)劑通過在纖維的四周形成一個(gè)交織連接的鏈狀網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)來阻礙纖維吸水潤脹，保護(hù)纖維間已有的氫鍵不被拆散，這被稱之為同心交叉鏈機(jī)理；二是“增強(qiáng)”機(jī)理，即產(chǎn)生嶄新的、防水的纖維之間鍵和機(jī)理?！霸鰪?qiáng)”機(jī)理認(rèn)為纖維與濕強(qiáng)劑之間可以形成氫鍵、共價(jià)鍵等全新的抗水結(jié)合鍵，這種自然產(chǎn)生的堅(jiān)實(shí)的交聯(lián)結(jié)構(gòu)經(jīng)過水破壞后依舊會(huì)存在。這種機(jī)理被稱之為“加固新鍵或相互交錯(cuò)連接”機(jī)理。在紙張抄造過程中加入濕強(qiáng)劑后，濕強(qiáng)劑與纖維形成的混合漿液不僅有互相交錯(cuò)連接的纖維，還有單獨(dú)的濕強(qiáng)劑分子，經(jīng)過干燥后，它們之間發(fā)生化學(xué)反應(yīng)形成化學(xué)鍵，當(dāng)紙頁再次濕潤時(shí)，粘附在纖維間的濕強(qiáng)劑已與纖維形成復(fù)雜的物理交織作用，并且干燥后的濕強(qiáng)劑非常難溶，從而使?jié)駨?qiáng)劑固定在纖維間，阻止水進(jìn)入纖維間破壞纖維結(jié)合，進(jìn)而紙頁產(chǎn)生濕強(qiáng)度。本設(shè)計(jì)采用聚酰胺聚氯丙烷樹脂濕強(qiáng)劑(PPE)，其已成為制漿造紙行業(yè)中常使用的濕強(qiáng)劑之一。由于PPE對木漿有高效增濕強(qiáng)作用，故是本次設(shè)計(jì)的絕佳選擇。打漿程度增加，紙漿纖維表面積增大，PPE吸附能力增強(qiáng)，紙頁濕強(qiáng)度隨之增強(qiáng)，并能夠幫助提高助留助濾作用，這對衛(wèi)生紙非常有益。在配漿池中加入PPE，用量在0.8%左右較佳，固含量為(8.0±0.5)%。三、消泡劑產(chǎn)生泡沫是制漿造紙工業(yè)生產(chǎn)過程中無法避免的，在造紙工段泡沫控制不當(dāng)會(huì)影響紙漿的流送和脫水成形等工藝，導(dǎo)致成紙產(chǎn)量、質(zhì)量降低，設(shè)備不能正常運(yùn)行等后果。目前，抑制泡沫的生成主要有物理法和化學(xué)法兩種方法[17]。物理法是通過促使泡膜排液從而減少泡沫數(shù)量，這就要提高氣泡液膜兩端氣體的透過速度來實(shí)現(xiàn)，主要有放入濾網(wǎng)或擋板、加減壓、高速離心等方法?；瘜W(xué)法分為兩種，第一種是化學(xué)反應(yīng)法，通過加入特定試劑與泡沫發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，降低起泡濃度從而使起泡破裂；第二種是增添消泡劑法，這是消除泡沫最直接有效且經(jīng)濟(jì)的方法，其作用機(jī)理是改變氣泡局部的表面張力而起到消泡作用。從古至今，消泡劑已有四代更新，第一代主要以礦物油類、醇類、酰胺類、脂肪酸及其衍生物等為主；第二代則為聚醚類；第三代出現(xiàn)了有機(jī)硅類；在這基礎(chǔ)上研制出第四類聚醚改性有機(jī)硅類，每類消泡劑都有其優(yōu)缺點(diǎn)，目前造紙工序使用最多的是醇類消泡劑，因?yàn)槠洳粌H容易與水混合，而且綠色環(huán)保。故本次設(shè)計(jì)選用添加適量的高碳醇消泡劑。四、殺菌劑用于造紙生產(chǎn)中的殺菌劑主要負(fù)責(zé)殺菌和防止霉變，這類化學(xué)藥劑具有高效，低毒性等特點(diǎn)，對于衛(wèi)生紙來講，衛(wèi)生和防腐兩項(xiàng)指標(biāo)更加重要。造紙用的殺菌劑種類繁多，可以分為無機(jī)殺菌劑和有機(jī)殺菌劑。殺菌劑根據(jù)選擇的紙種、濃度和pH、溫度以及原材料，添加輔料的不同而選取不同位置添加不同量。本次設(shè)計(jì)在配漿池中加入適量含氮、硫的雜環(huán)有機(jī)物殺菌劑，殺菌劑的濃度為0.01%，即每噸漿中加入0.01kg的殺菌劑。第三節(jié)打漿工藝漿料通過篩選凈化后，通常都不能達(dá)到造紙機(jī)正常工作要求，故不能直接用來造紙，這就需要用物理方法再次處理漿料直至達(dá)標(biāo)，這一過程就叫打漿。本次設(shè)計(jì)采用的纖維原料是針葉木漿和闊葉木漿，兩者結(jié)構(gòu)、特性差別巨大，因此本次設(shè)計(jì)對兩者不同纖維采取不同的工藝進(jìn)行打漿。為保證紙張強(qiáng)度、勻度等符合要求，本次設(shè)計(jì)針葉木漿和闊葉木漿都將采用雙盤磨漿機(jī)打漿，并穩(wěn)定打漿濃度在3.0~4.0%之間，濕重6~8g之間。由于針葉木纖維較長，打漿度控制在35~40oSR之間較好，而闊葉木漿纖維較短，打漿時(shí)要打漿度不宜過高，應(yīng)使打漿度在28~35oSR之間。第四節(jié)供漿系統(tǒng)一、概述供漿系統(tǒng)開始于制備漿料的成漿池，結(jié)束于流漿箱布漿器的進(jìn)漿口，其目的是調(diào)量、稀釋、凈化、篩選漿料以及消除壓力脈沖、輸送漿料等，其主要作用是對原料和輔料進(jìn)行調(diào)量及配比，調(diào)整漿料濃度、流量，為紙機(jī)提供合格的紙料，滿足紙機(jī)的生產(chǎn)能力，并使紙機(jī)高效率運(yùn)轉(zhuǎn)和生產(chǎn)符合質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)的產(chǎn)品。二、漿料的調(diào)量和稀釋漿料的調(diào)量和稀釋通常是同時(shí)進(jìn)行的。調(diào)量是為了依據(jù)紙機(jī)運(yùn)行車速和紙頁設(shè)計(jì)定量，通過將紙漿、水和助劑根據(jù)生產(chǎn)準(zhǔn)繩進(jìn)行一定比例的調(diào)節(jié)，提供連續(xù)穩(wěn)定供漿。稀釋的目的是根據(jù)紙張抄造要求，用濃白水將纖維和化學(xué)品沖稀到適宜的濃度，確保其在抄紙過程中形成均勻的濕紙頁。一般情況下，使用網(wǎng)部的濃白水對漿料進(jìn)行稀釋，不僅節(jié)約用水，而且減少污染。多次實(shí)踐調(diào)研表明，調(diào)量與稀釋最常用的兩種方法是在調(diào)漿箱直接進(jìn)行調(diào)漿，或使用沖漿泵，在泵內(nèi)進(jìn)行調(diào)漿。本次設(shè)計(jì)中設(shè)有沖漿泵，對于白水循環(huán)，還設(shè)置了濃白水送至沖漿泵與漿料混合，通過調(diào)整沖漿泵可以調(diào)節(jié)漿料濃度及流量等，綜上所述，本次設(shè)計(jì)將選擇沖漿泵內(nèi)稀釋法來進(jìn)行漿料的調(diào)量和稀釋。三、漿料凈化與篩選凈化的原理是利用雜質(zhì)和纖維的密度不同使雜質(zhì)分離出來，目的在于除去紙漿中大密度雜質(zhì)，如砂礫、金屬屑、煤渣等；篩選的原理是利用漿料和纖維幾何尺寸大小以及形狀不同除去雜質(zhì)，其目的是除去紙漿中密度小且體積大的雜質(zhì)，如纖維束、漿團(tuán)、碎片等。兩者均是為了形成分散均勻的纖維懸浮液，更好的滿足紙機(jī)抄紙要求。凈化工藝及設(shè)備凈化工藝主要有兩種方式：其一重力除渣，使用沉沙盤根據(jù)雜質(zhì)重力不同實(shí)現(xiàn)去除雜質(zhì)；其二離心除渣，它依靠雜質(zhì)離心時(shí)產(chǎn)生的離心力不同排渣，主要使用錐形除渣器，其占地面積小、生產(chǎn)能力大，是一種高效的凈化設(shè)備。錐形除渣器的三個(gè)重要指標(biāo)：排渣量、除渣效率、生產(chǎn)能力與其尺寸、進(jìn)漿壓力及濃度有關(guān)。一般情況下，不單獨(dú)使用，而是通過分段處理保留渣料中好纖維的含量，通過分級處理進(jìn)一步提高良漿質(zhì)量。本次設(shè)計(jì)將采取一級三段式錐形除渣器。篩選工藝和設(shè)備實(shí)踐證明，若想獲取更好的上網(wǎng)漿料，紙機(jī)供漿系統(tǒng)中應(yīng)安裝至少一臺(tái)篩選設(shè)備。企業(yè)多用壓力篩來實(shí)現(xiàn)篩選過程，其工作原理是漿料以一定壓力沿切線進(jìn)入壓力篩，篩鼓內(nèi)外有一定壓力差，旋翼轉(zhuǎn)動(dòng)使得輕雜質(zhì)在上方排出，中雜質(zhì)沉積到下方排走。其性能主要由篩鼓和轉(zhuǎn)子決定，近幾年來，縫篩正逐步取代孔篩，這是因?yàn)楹Y鼓效率更好，篩選效果更好。本次設(shè)計(jì)采用一段壓力篩。在凈化和篩選工段，兩者設(shè)備的排列順序尤為關(guān)鍵，通常先凈化后篩選。這樣做是為了先凈化去除硬度大的雜質(zhì)，后漿料進(jìn)入壓力篩提高篩板的效率并起到保護(hù)篩板的作用。四、漿料的除氣漿料中的空氣一般以三種狀態(tài)形式存在：一是游離狀，即空氣以細(xì)小氣泡或者泡沫的形式存在與漿料中；二是結(jié)合狀，即空氣吸附在纖維上；三是溶解狀，即空氣溶解在水中。這三種不同狀態(tài)的氣體是可以相互轉(zhuǎn)換的，其中對抄紙危害最大的是處于游離狀的空氣。為提高紙頁質(zhì)量，除去漿料中的空氣是必要的，折可以防止在流漿箱產(chǎn)生泡沫，完善紙張成形，解決紙頁出現(xiàn)泡沫點(diǎn)等問題。常用的除氣方法有兩類：化學(xué)除氣、機(jī)械除氣。化學(xué)除氣就是在漿料或白水中加入一些高級醇或表面活性劑等消泡劑來除氣；機(jī)械除氣則是用高壓水、熱蒸汽、除氣器等通過物理方法去除空氣，如增大氣泡體積使其破裂法。本次設(shè)計(jì)中安裝除氣器來去除漿料中的空氣。第五節(jié)流送上網(wǎng)漿料經(jīng)打漿、調(diào)量、稀釋、除渣、除氣操作后，需經(jīng)流漿箱流送上網(wǎng)成形后抄造成紙頁。流漿箱被放置于網(wǎng)部之前，當(dāng)具備合理的流漿箱工藝時(shí)，才能更好的得到高質(zhì)量的紙頁，在流送時(shí)，漿料通過壓力泵送至流漿箱，漿料流動(dòng)時(shí)產(chǎn)生湍動(dòng)，若直接送至網(wǎng)部，纖維會(huì)絮聚，不利于成形。因此需設(shè)置流漿箱來防止?jié){料纏繞在一起，有效分散纖維。流漿箱種類很多，本次設(shè)計(jì)采取封閉式流漿箱，即能確保恒定不變得壓力，又能保證空氣不易進(jìn)入?，F(xiàn)代高科技的布漿器能夠均勻分布漿料，產(chǎn)生細(xì)微湍動(dòng)并稀釋漿料，這對制漿造紙工藝是十分有利的。為排出泡沫可在封閉式流漿箱內(nèi)添置噴淋管。第六節(jié)網(wǎng)部網(wǎng)部是生產(chǎn)流程過程中一個(gè)關(guān)鍵環(huán)節(jié)，主要的作用是使?jié){料懸浮液脫水成形，其會(huì)直接對紙機(jī)的正常運(yùn)行和成紙品質(zhì)產(chǎn)生影響。本次設(shè)計(jì)選用新月形成形器，由成形輥、毛毯和成形網(wǎng)組成。具有直徑大、高速轉(zhuǎn)動(dòng)特點(diǎn)的成形輥被毛毯和成型網(wǎng)以接近180°的角度包裹著。從流漿箱進(jìn)入成形區(qū)的漿料依賴成形輥的離心力、網(wǎng)部的張力和漿流的沖擊力進(jìn)行脫水處理，最后紙頁成形后隨著毛毯進(jìn)入壓榨部。第七節(jié)壓榨部原紙經(jīng)網(wǎng)部脫水后形成濕紙幅，但仍含有大量水分，需要進(jìn)行壓榨脫水，避免引起紙頁表面粗糙、強(qiáng)度低、斷頭等問題，造紙機(jī)壓榨部的作用主要是四方面：第一，憑借機(jī)械壓力盡可能多的脫除水分，為干燥部減少蒸汽消耗，降低成本；第二，增加紙頁中纖維之間的結(jié)合力，從而提高紙張的物理強(qiáng)度性能；第三，減少紙頁的痕跡，使紙面的平滑度上升并減小紙頁的兩面性；第四，將濕紙幅從網(wǎng)部傳送給干燥部。本次設(shè)計(jì)采用真空壓榨技術(shù)，這種壓榨方式脫水量大、脫水效率高，較傳統(tǒng)壓榨后得到的紙頁干度提高了約2%。除此之外，真空壓榨可以使?jié)窦埐灰壮霈F(xiàn)壓潰現(xiàn)象，降低斷紙風(fēng)險(xiǎn)。第八節(jié)干燥部衛(wèi)生紙成紙要求紙張達(dá)到93%的干度左右，當(dāng)濕紙幅傳遞到干燥部時(shí)，仍留有大量水分，未能達(dá)標(biāo)，故還需對紙頁進(jìn)行烘干，干燥部的烘缸可以釋放能量從而蒸發(fā)掉其內(nèi)部大部分水分，并使紙頁收縮提高緊度及平滑度等。傳統(tǒng)制漿造紙工藝大多采用雙排多缸的設(shè)計(jì)干燥紙頁，烘缸直徑多為1.8m，該方法效率高、操作便捷等優(yōu)點(diǎn)，但現(xiàn)代新型高速新月形衛(wèi)生紙機(jī)通常選用揚(yáng)克烘缸，這是因?yàn)榕c前一方式相比，其