造纸的主要生产过程简介

王摩尔

造纸是古代中国劳动人民的重要发明。主要过程为：

⑴ 伐树做材料；⑵ 裁切成适当的长度；⑶ 剥去树皮；⑷ 切成碎片；⑸切成薄片；⑹将薄片集中处理,运往造纸厂；⑺ 以药水和蒸气做成纸浆；⑻ 用药水冲洗；⑼ 去除杂质；⑽ 漂白纸浆；⑾ 在纸浆中加入药水；⑿ 用网子沥乾水分；⒀ 放在毡子上吸水；⒁ 以高温烘乾水分；⒂ 以压光机做压光处理；⒃ 做成纸卷。

一、古代造纸的过程

⒈ 斩竹漂塘：斩竹裁泡一百日以上，并洗去竹子的青皮。

⒉ 煮徨足火：将所得的竹子，放入“徨”桶内与石灰一起蒸煮八天八夜。

⒊ 舂臼：然后取出竹子，放入石臼，以石碓叩打直至竹子被打烂，形同泥面。

⒋ 荡料入帘：将被打烂的竹料倒入水槽内，用竹帘在水中荡料，竹料成为薄层附于竹帘上面，其余的水则由竹帘之四边流入槽内。

⒌ 覆帘压纸：然后将帘反复过去，使湿纸落于板上，即成张纸。如此，重复荡料与覆帘步骤，使一张张的湿纸叠积上千张，然后上头加木板重压挤去大部分的水。

⒍ 透火焙干：将湿纸逐张扬起，并加以焙干。焙纸的设备是以土砖砌成夹巷，巷中生火，土砖温度上升之后，湿纸逐张贴上焙干。干燥后，揭起即得成纸。

二、现代的造纸过程

⒈ 制浆：一般将木材转变成纸浆的方法有机械制浆法、化学制浆法和半化学制浆法等三种。

如果用树类、草类造纸，那先要把树木和草切碎，然后再闷在一个大锅里面蒸煮至烂，接着把蒸好了的液体从锅里面放出来。

再使纸浆流过专门的设备被纸浆中的纤维磨得更烂。接着，把纸浆用筛选设备处理一下，然后漂白，并且把纸浆洗干净。专业上叫作“制浆”。

概括起来就是：切碎--蒸煮--磨--筛选--漂白--洗涤。

⒉ 造纸：把制浆处理好的纸浆再一次筛选除渣，由于制浆车间过来的纸浆比较浓，在这里还需要把纸浆稀释一下，至大约0.8%的浓度。

这时，处理好的纸浆通过管道，经过专门的设备喷到网子的面上。网子的背面有真空箱一直吸收网子里的水，从而也就把液体的纸浆慢慢的吸成了有一定强度的湿纸。湿纸再经由专门的压榨辊挤压。

最后贴在许多个大铁缸面上彻底干燥完毕，并且卷成大卷。大卷的纸辊再在复卷机上进一步卷成符合客户要求的成品纸。

⒊ 调制：纸张完成后的强度、色调、印刷性的优劣、纸张保存期限的长短直接与它有关。

⒋ 抄造：将稀的纸料，使其均匀的交织和脱水，再经干燥、压光、卷纸、裁切、选别。

⒌ 加工：裁切、选别、包装，最后将每五百张包成一包（也叫一令）。

三、传统手工纸的制法

我国传统手工纸的制法，有一整套生产工序，不论采用何种原料，抄造何种纸张，基本都是大同小异的步骤。

这些主要的生产工序有：泡料、煮料、洗料、晒白、打料、捞纸、榨干、焙纸。

⒈ 泡料：又称浸料，是把不同原料按等级分开，扎成小捆，泡在水塘里。浸泡的时间随原料品种不同而异，毛竹砍下后要在水里浸泡半个月左右，稻草扎捆在河水里一般泡7～10天，树枝、麻杆浸泡的时间则在10天左右。浸泡的目的，是把原料中的可溶性杂质溶（除）去，为制造良好的纸浆打下基础。

⒉ 煮料：是用碱或石灰的水溶液在高温下处理原料，将粘连在纤维之间的果胶、木素等除掉，使纤维分散开来而成为纸浆。煮料过程也随原料不同而有很大差别：煮桑皮先用石灰水泡10分钟，再放进煌锅里与石灰水处理5天，取出后还堆置发酵。稻草只需要少许石灰稍微蒸煮或堆放发酵，即可成为纸浆。

⒊ 洗料：是把蒸煮后的浆料放入布袋内，经过水的冲洗和来回摆动，把纸浆中夹杂的石灰渣及煮料溶解物等洗净。

⒋ 晒白：就是把本色纸浆变为白色纸浆。传统的晒白法是把洗净的浆料放在向阳处，直接利用日光照射约达2～3个月的时间，直到纸浆颜色变白为止。现在一些手工纸的产生时也有利用漂白粉进行漂白的，只不过漂白粉用量较少，漂白的时间也还较长。

⒌ 打料：是用人力、水碓、石碾等把浆料捣打成泥膏状，使浆料中的纤维分丝和帚化，能够交织成具有一定强度的纸页，打料是人工造纸操作中最繁重的一道工序。

⒍ 捞纸：又叫入帘或抄纸。捞纸是先把纸浆和水放入抄纸槽内，使纸浆纤维游离地悬浮在水中，然后把竹帘投入抄纸槽中抬起，让纤维均匀地平摊在竹帘上，形成薄薄的一层湿纸页，最后把抄成的湿纸移置在抄纸槽旁的湿纸堆上。

⒎ 榨干：是把湿纸页内多余的水分挤压出去，使湿纸具有一定的强度，以利于刷纸干燥。当抄造的湿纸页累积到数千张时，利用压榨设施施加适当的压力，使纸内的水缓慢地流出。压榨后湿纸所含水分也不宜过多或过少，以防分纸时揭破或焙纸时发生脱落。

⒏ 焙纸：也称烘纸或晒纸，就是把湿纸页变成可以使用的干产品。焙纸的方法是把经过榨干的湿纸一张一张地分开，再将其刷贴在烘壁外面，利用壁内烧火的热量，传递到外壁蒸发纸内的水分，使纸页变干。焙纸时烘壁表面温度不可过高，不然纸页易起皱和发脆。

四、机制和手工造纸

机制是在造纸机上连续进行，将适合于纸张质量的纸浆，用水稀释至一定浓度，在造纸机的网部初步脱水，形成湿的纸页，再经压榨脱水，然后烘干成纸。

手工则用有竹帘、聚酯网或铜网的框架，将分散悬浮于水中的纤维抄成湿纸页，经压榨脱水，再行晒干或烘干成纸。

机制和手工两种造出来的纸最大区别在于，由于手工纸采用人工打浆，纸浆中的纤维保存完好；机制纸采用机器打浆，纸浆纤维被打碎。

使得手工纸在韧性拉力上大大优于机制纸。机制纸存在浆网速差导致纤维纵横向分布不均，手工纸不存在纤维纵横向分布比例不均，特别体现在书画用纸上（比如：宣纸）。

五、纸浆造纸的细节问题

⒈ 打浆：利用物理方法处理悬浮于水中的纸浆纤维，使其具有适应纸机生产上要求的特性，并使所生产纸张能达到预期的质量。包括机械打浆、超声波打浆和水力打浆等。

⑴ 打浆的作用：使纤维扭曲卷曲、压缩、伸长、半纤维素的溶出等。使细胞壁的位移和变形、初生壁和次生壁外层的破除、吸水润胀、细纤维化、横向切断或变形、产生碎纤维片。

⑵ 打浆的基本矛盾：就是纤维的结合力和纤维的平均长度。随着打浆度的提高，纤维的结合力不断上升，并有利于提高纸页的各种强度。但另一方面，随着打浆度的继续提高，纤维的长度不断减短，使纸页的各种指标下降。

⑶ 打浆方式四种类型：长纤维游离状打浆、短纤维游离状打浆、长纤维粘状打浆、短纤维粘状打浆。

⑷ 目前的打浆设备：间歇式主要是槽式打浆机；连续式主要有锥形磨浆机、圆柱磨浆机、圆盘磨浆机。

⒉ 纸的强度取决于成纸中纤维间的结合力、纤维本身的强度、纸中纤维的分布和排列方向等。

⒊ 纤维的结合力有四种：氢键结合力、化学主价键力、极性键吸引力、表面交织力。

⒋ 施胶方法有纸内施胶、纸面施胶、双重施胶。

⒌ 加填的目的和作用：⑴ 改变纸的光学性质；⑵ 改善纸页的表面性能和印刷适性；⑶ 赋予纸页某些特殊功能；⑷ 节省纤维原料，降低生产成本；⑸ 填料具有大的比表面积，能吸附树脂，使纸浆中的树脂不致凝聚成大粒子，因而有助于克服树脂障碍。

⒍ 造纸湿部化学：

⑴ 主要研究内容为：造纸湿部化学作用基本原理；造纸湿部化学助剂；造纸湿部化学测量和过程控制。

⑵ 造纸湿部化学品主要包括两类：① 功能性化学品，如增干强剂、增湿强剂、施胶剂、填料和色料等；② 过程化学品，如助留剂、助滤剂、消泡剂和防腐剂等。

⒎ 纸料的问题

⑴ 纸料的特性：① 纸料分散体具有絮集的性质；② 纸料分散体具有胶体的特性；③纸料分散体具有表面电动现象。

⑵ 纸料的组成：① 固相：纤维、细小纤维；② 液相：主要成分为水，及溶解于水中的各种化学品；③ 气相：空气。

⑶ 纸料调量和稀释方法：

① 冲浆箱：纸料及白水在箱中由溢流口稳定浆位，同过调节闸门的开启度来控制浆量及稀释白水量。

② 冲浆池：是使用阀门控制经调浆箱稳定后的纸料直接放入混合池中，稀释白水由来自网槽的相邻白水池底部流入。

③ 冲浆泵法。

⒏ 纸料悬浮液的流动状态可分为塞流、混流和湍流三种基本状态。

⑴ 湍动的概念：当流体的雷诺数超过一定数值时，流体就处于湍动状态，这时管道内的每一个流体质点作不规则的、在速度大小和方向都发生变化的脉动，流体这种不规则的脉动在工程常称为湍动。

⑵ 湍动的特点：生存期短，具有两重性，即分散纤维又给纤维创造碰撞交缠的机会。

⑶ 湍动的类型：低强度湍动；高强大湍动；高强微湍动。

⒐ 净化和筛选的作用：⑴ 除去纸料中残余的杂质；⑵ 制成均匀分散的纤维悬浮液。

⒑ 从网部脱除的部分白水，又回用于稀释进入流浆箱的浆料，这个称之为“短循环”。

在网上脱除的不用于稀释流浆箱浆料的另一部分白水，则引送去更前面的生产工序，这部分称之为“长循环”

⒒ 流浆箱由布浆装置、整流装置和上网装置等3部分组成。

⒓ 堰板传统上可以分为收敛式堰板、垂直式堰板和结合式堰板三种。

⒔ 纸页成形的目的是通过合理控制纸料在网上的留着和滤水工艺，使上网的纸料形成具有优良匀度和物理性能的湿纸幅。

纸页成形的基本过程是泄水、定向剪切、与湍动三个同步发生的基本水力学过程的综合。

⒕ 长网纸机湿部成型与脱水的三阶段即：上网段、成型脱水段、高压差脱水段。上网段包括胸辊、成形板。

⒖ 压榨部的作用：⑴ 脱水：借助于机械压力脱出湿纸页中的水分；⑵ 传递纸幅：将网部揭下来的湿纸页送到干燥部去干燥；⑶ 改善纸页的质量，提高紧度、强度；⑷ 消除网痕。

⒗ 纸在干燥部有两种干燥方式：对流干燥与接触干燥，纸机干燥部的主要干燥方式是接触干燥。

⑴ 干燥过程：对流干燥分为恒速和降速两个阶段；接触干燥过程可以分为升温、恒速和降速三个阶段。

⑵ 纸机干燥部特点：重量大，占地多，投资高，动耗、汽耗大。

⑶ 四个不同的干燥区：① 贴缸干燥区，湿纸页从烘缸表面吸热；② 压纸干燥区，该区热量传递最多，蒸发水量对低速纸机和高速纸机分别达80～85％和60～65％；③ 贴缸干燥区，湿纸在恒定温度下进行单面自由蒸发；④ 双面自由蒸发干燥区，纸页在该区温度下降。

⑷ 干燥时的纸页收缩的原因：

① 纤维具有脱水性、脱水、单根纤维收缩、纸页收缩；

② 水蒸发、表面张力使纤维靠近、形成氢键、纸页收缩。

⒘ 水环会造成的影响：⑴ 纸不干，用汽量增加；⑵ 运转负荷增加并且不稳定；⑶ 烘缸表面两端“出汗”，刮刀上刮出水来，使纸页上产生锈道子；⑷ 刮刀被纸沫垫起使纸沫漏过；⑸ 纸页张力不正常，纸页出现褶子。

⒙ 冷凝水的排除方式：汲管和虹吸管。

⒚ 纸页表面处理：

⑴纸页表面施胶的作用：

① 改善纸页的表面性能。② 改善纸页的空隙结构和吸收性能。③ 改善纸页的适印性能。④ 提高纸页的物理强度，如耐折度、耐破度和抗张强度等。

⑵常用的纸页表面施胶剂：淀粉及其改性产品、羧甲基纤维素、聚乙烯醇、动物胶、合成胶乳表面施胶剂、其他表面施胶剂。

⑶ 纸页抄造过程：纸料上网前的处理；纸浆流送及纸页成形；湿纸页的干燥；纸页的表面处理；表面处理后的干燥；纸页的压光；纸页的卷曲。

⒛ 压榨辊的的构造类型：平面压辊、网衬压辊、真空压辊、沟纹压辊、盲孔压辊、宽压区压辊。

六、造纸的环境污染和防治

造纸工业是一个用水量大、污染严重的行业。由于造纸废水污染物浓度高、治理难度大，各国均将造纸废水列为主要公害之一。

造纸废水是指化学制浆产生的蒸煮废液（又称黑液、红液），洗浆漂白过程中产生的中段水及抄纸工序中产生的白水，它们都对环境有着严重的污染。一般每生产1吨硫酸盐浆就有1吨有机物和400kg碱类、硫化物溶解于黑液中；生产1吨亚硫酸盐浆约有900kg有机物和200kg氧化物（钙、镁等）和硫化物溶于红液中。废液排入江河中不仅严重污染水源，也会造成大量的资源浪费。

由于造纸废水具有上述特点，其处理方法也是多种多样的。国内外的实践证明：物化处理和生化处理是造纸废水处理流程中的主要技术。但每种方法和工艺都有适用条件，各有其优点和不足。即使是非常先进的处理方法，也不可能独立完成处理任务。往往需要把几种方法组成一个处理系统，才能完成所要求的处理功效。一般来说，废水中的污染物是多种多样的，也有各自最佳的处理方法，可根据不同水质，并结合企业自身情况，选择最合适的废水处理系统。

从长远来看，我国造纸业必须走经营规模化、产品结构合理化、林纸一体化、清洁生产、节能降耗和扩大废纸回收利用等循环经济的道路，实现可持续发展。采用有效、合理的处理造纸废水的方法，并尽可能多的对处理后的废水和废水中所含的有用物质进行资源化利用，是一项具有重大社会意义和经济价值的工作，应当受到重视。