CN103437232A - 一种高级涂布白纸板生产工艺 - Google Patents

Abstract

本发明属于涂布白纸板生产方法技术领域。本发明所说的高级涂布白纸板生产工艺，包括制浆和抄纸，所说的制浆采取分开和分段打浆的方式，包括面浆打浆、衬浆打浆、芯浆打浆和底浆打浆；所说的抄纸包括网部、压榨部、烘干部、涂布和QCS控制系统，且在烘干部中间增加膜转移施胶机。本发明在涂布白纸板打浆工艺和抄纸工艺上均采取与传统完全不同的方式，对关键性的几个控制点做了工艺上的改进，对技术指标做了相应调整，不仅降低了能耗，还改善了后续的抄纸质量，使成品纸的质量始终能控制在国家规定的A级（高级）指标以上。

Description

一种高级涂布白纸板生产工艺

技术领域

本发明属于涂布白纸板的制备工艺技术领域。 

背景技术

近年来，随着国民经济的迅猛发展，涂布白板纸的质量要求越来越高，市场竞争也越来越激烈。涂布白板纸的许多质量指标尤其是印刷过程中油墨的吸收情况都主要由涂层决定，涂层结构的不均一性可能会导致油墨的不均匀吸收，并将会降低印刷的效果。因此，获得良好、稳定的涂布量对提高白板纸质量意义重大。目前涂布白纸板具体有以下几个方面的问题： 

（1）紧度偏大，通常都在0.85g/m³以上，紧度过大造成挺度偏低。 

（2）油墨吸收性太高，有时甚至高达40%，一般在38%左右，导致涂布纸的印刷光泽度偏低。对于印刷厂来说，油墨K&N值太高，则无论何种印刷方式（胶印、网印等）印刷时油墨的消耗都会偏高，同时印刷的图像、字体干涩，不鲜艳，没有立体感，影响了视觉效果。一般来说，油墨吸收性控制在20-26%最佳，如果低于18%，会影响印刷速度，并容易玷污印刷面。 

（3）表面强度（IGT）不稳定，有时能超过2m/s，有时却低至1.2m/s左右，需要稳定控制在1.8-2.2m/s。 

（4）Cobb值有时偏大，容易影响涂层和底层纸面的抗水性能。 

（5）纸张横幅定量控制得较好，纸页光泽度、白度较高，但涂层色相值得探讨，即L、a^*、b^*值要确定一个最佳范围。 

（6）涂布白纸板平滑度要求比较高，一般能达到150s以上，但对于印刷来说，目前只有80s左右。粗糙度反应涂布纸表面的微观平整程度，一般要求小于1.5um，能小于1.2um更好。 

目前国内白板纸生产厂家大多采用刮刀涂布方式，通过人工来评估涂布量的多少以及整个横幅涂布量是否均匀，存在较大误差。原来的造纸机设计中很少配备施胶机，即使有也是选用浸泡式施胶机，而且原淀粉很少用。新兴的薄膜转移技术的基本原理是在上辊表面涂上一层胶料或涂料薄膜，此薄膜随即转移到转移辊压区的纸幅上，薄膜转移方法可保证良好的运行性能，在用于涂布时，即使胶料量很低，也可保证良好的遮盖性和匀度。膜转移施胶机利用计量刮刀的开孔面积来控制溢流，上料比较均匀。淀粉在线经过酶处理后流经溢流刮刀，又经过沟纹计量棒进行上料，上料量主要取决于胶辊硬度、沟纹深度、计量棒对辊面的横向压力、计量棒转向及速度等。辊面带走的胶料过多时，在压区就将形成料池，随着压辊的高 速旋转和纸幅的高速移动，料池有从移动的纸幅和辊子吸收动能的倾向，从而产生料池扰动和压区排斥作用，造成纸机横向的固形物吸移量很不均匀，易造成断纸和缠辊等问题，导致停机频繁。 

废纸生产型造纸企业都需要热分散系统对浆料进行处理，以提高成品纸的质量。搓揉式热分散系统采用斜螺旋和压榨螺旋的组合方式对浆料进行浓缩，是国内造纸企业的主流配置，要求进浆浓度3.5～4.5%，浓缩后达到28%以上。该设备运行初期效果还可以。但是运行几年以后，出浆浓度已经只能维持在16～18%，主要原因一是用于浓缩的螺旋和脱水的筛鼓出现磨损，致使螺旋和筛鼓间的间隙变大，对浆料挤压浓缩的作用效果变差，降低了出浆浓度；二是造纸车间产量不断提升，造成热分散的处理能力相对偏低，为了保证芯浆的供应，一般都选择放大出口，牺牲浓度，同时由于前一条中螺旋与筛鼓的间隙变大，导致浆料的通过速度进一步减慢，从而形成恶性循环；三是国内废纸循环利用次数不断增加，浆料游离度下降，纤维过短，使得浆料的脱水性下降，同时过多的短纤维将筛鼓堵死，严重影响螺旋式挤浆设备的处理效果。 

上述情况的出现，给车间的正常生产带来了严重影响，主要体现在以下几个方面：（1）浓缩浓度太低，造成热分散的搓揉效果不佳，浆料中残留的油墨点和蜡点较多，在抄造时造成成型网的脱水效率下降，增大纸幅断头的几率，影响纸机的正常生产和成品纸质量的稳定性。（2）由于浆料浓度太低，单位时间内通过的浆料中所带的水分就会增加，从而导致热分散系统加热时所消耗的蒸汽量很大比例消耗在水的加热上，而且设备搓揉浆料所导致的温度的上升也变得不明显，这两个原因导致该热分散系统的蒸汽消耗大大增加。 

现有的白纸板制浆生产工艺中，底浆、芯浆连续碎解浓度偏低，只有2-3%，生产能力低，能量消耗大。衬浆高浓碎解浓度在12%左右，温度约70℃，脱墨成本为120-140元/吨浆，费用很高。芯浆流程中，高位箱后为冲浆泵，然后进三段除砂器，再进低浓波纹压力筛，最后到重力浓缩脱水机。因为进压力筛的浓度过低，出压力筛的浓度就更低，筛选效率不佳。 

另外，在制浆阶段，打浆的操作要根据来料的变化及时进行调整。尤其是废纸浆，来源复杂，品质波动较大，如果打浆度控制不合理，对纸张品质和能耗都有很大影响。 

目前，面浆商品浆板是采用混合打浆方式，虽然这样操作较为方便，能保护短纤维避免过度切断，但不利于长纤浆上网时的均匀成形。 

浆料的打浆度越高，抄成纸张的紧度越大，因而在制浆阶段，打浆的操作要根据来料的变化及时进行调整。尤其是废纸浆，来源复杂，品质波动较大，有的废纸经过水力碎浆机后打浆度就达50°SR左右，这样的废纸就不能加刀打浆，只能让其疏解通过；而对经过水力碎浆机后未达到45°SR打浆度的浆料，可以稍稍加刀进行疏解，保证打浆度的稳定，因此需要 一个在线的数据监控和调整系统。 

发明内容

本发明的目的就是解决现有的技术问题，根据现有涂布白纸板普遍采用的部分木浆和混合废纸原料为基础，提供一种在现有技术工艺上进行改进，明显提高涂布白纸板质量，并质控稳定的新生产工艺。 

为达上述目的，本发明采取的技术方案如下： 

一种高级涂布白纸板生产工艺，包括制浆和抄纸，所说的制浆采取分开和分段打浆的方式，包括面浆打浆、衬浆打浆、芯浆打浆和底浆打浆；所说的抄纸包括网部、压榨部、烘干部、涂布和QCS控制系统，且在烘干部中间增加膜转移施胶机。 

进一步的，上述的高级涂布白纸板生产工艺，底浆和芯浆分别采取中浓连续碎解，浓度为4-5%；衬浆采取高浓碎解，浓度13-18%；当面浆在任一生产阶段的叩解度达到或超过45°SR时不加刀打浆，只让浆料疏解通过生产线，衬浆、芯浆和底浆在任一生产阶段的叩解度达到35°SR时不加刀打浆，只让浆料疏解通过生产线。 

进一步的，上述的高级涂布白纸板生产工艺，芯浆制备流程中，高位箱后为高浓波纹压力筛，然后进三段除砂器，再进低浓波纹压力筛，最后到重力浓缩脱水机。因为进压力筛的浓度过低，出压力筛的浓度就更低，筛选效率不佳。如果将高浓波纹压力筛（南京飞机制造厂、济宁华一制造，筛选浓度最高可达5%）接到高位箱后面先进行筛选后再接三段除渣器进行净化，最后接重力式脱水机脱水，这样不仅可以省略冲浆泵，更重要的是减少水的大量循环，降低电耗，而且筛选、净化效率也有所高。 

上述的高级涂布白纸板生产工艺，因为大部分浆料用的废纸，因此各种填料和油墨的含量较高，为了去除油墨及类似热熔物和塑料类杂志，采取热分散系统。本发明摒弃现有使用的揉搓式热分散系统，全部采用高浓（25-30％）、高温（80-110℃）夹网浓缩热分散系统，可以有效提高油墨粒子去除率，保证了出浆浓度，提高了后续纸机的运行效率。进一步的，更改现有的工艺管道，将夹网浓缩白水直接进入热分散后浆池，稀释浆料的同时减少了废水排放。 

进一步的，上述的高级涂布白纸板生产工艺，在施胶机使用的胶液中加入抗水防潮的施胶剂，纸张的抗水防潮性大大提高，而要达到同样的效果，使用浆内施胶剂的成本往往会高一倍甚至几倍。更进一步，为严格控制白纸板的质量，在膜转移施胶机前设有扫描架用于测量纸幅中的水分，以保证纸页纵向水分稳定，从而保证施胶量均一稳定，满足用户的需求。 

进一步，本发明将膜转移施胶机前设置的扫描架的水分数据纳入整个生产线的在线QCS系统，严格控制施胶量以及对横向涂布量加强监测，建立质量管理系统报表、实时曲线趋向图、质量分析报告，同时记录缺陷和实时的质量，为成品质量的判定提供了数据基础，其数据与ERP、MES等其他应用系统数据高度集成。全面分析和比较不仅限于原纸水分、定量、施胶量以及涂布量的数据变化，通过DCS系统对纸板网部前的各层进浆流量实施在线监控，结合中心实验室平台检测数据对成品关键指标如表面强度、平滑度、挺度、印刷适应性等实现趋向图。并结合纸机实际生产情况，加强信息管理，对原料进行跟踪，质量管理和事故追踪可溯性有了依据，帮助企业总结经验教训，提高产品的一次合格率。 

由于纸机产能的增加，在工艺条件一定的条件下，必须要增加面、衬、芯、底浆成形网的脱水负荷，打浆叩解度越高，水线就越靠近真空伏辊，势必影响出网部的湿纸页干度，达不到工艺，影响层间结合强度，印刷时会出现分层现象。因此，本发明对于各层湿纸页干度差值严格控制在5%-8%，不超过10%，否则层间结合强度很难得到保证。 

本发明的有益效果：本发明在涂布白纸板打浆工艺和抄纸工艺上均采取与传统完全不同的方式，对关键性的几个控制指标做了相应调整，不仅降低了能耗，还改善了后续的抄纸质量，使成品纸的质量始终能控制在A级（高级）指标上，具体如下： 

（1）通过调整加压气胎的压力以及夹网运行的速度控制出浆浓度，因此不会出现传统的间隙过小浓缩效果下降的情况，保证了出口浓度在28%以上。 

（2）加热所用的蒸汽大大降低，降低了吨纸成本。而且稳定了浆料质量，进一步降低尘埃度，减少印刷掉粉等质量问题。 

（3）吨浆电耗下降。夹网设备的易损件只是两层聚酯网（或者螺旋干网），与螺旋挤浆方式相比备品备件费用也大大降低。 

（4）夹网浓缩机的维修换网只需将以前的脱水网拿掉，套入新的脱水网即可，所需时间较短，灵活方便，便于车间安排维修，降低了劳动强度，提高了纸机运行效率。 

（5）本发明采取分开打浆的方式，针对不同废纸的特点进行打浆，严格控制打浆度，保证浆料质量。例如，面浆的长纤浆可以打到40°SR以上，以利于上网时能均匀成形，而废纸的短纤浆过多切断会影响其强度，大量的细小纤维，也降低了成纸的松厚度，并增加了脱水干燥成本，故短纤浆打浆以35°SR左右为宜。这种分开细化的打浆方式将打浆电耗从30-35度/吨浆降低到15-20度/吨浆，节能效果明显。更重要的是，能显著减少纤维切断的机会，降低了成纸的紧度，提高了成纸板的挺度，提高了成纸的强度性能。 

（6）利用本发明的抄纸工艺，不仅可以满足产能需要提高车速，而且纸幅涂布量稳定，在涂布机处断纸和缠辊的现象完全消除。 

（7）经本发明工艺改造后抄造的白纸板经过机内表面施胶，纸页的物理指标（强度、挺度）能得到有效提高，并能减少纸面掉毛、掉粉等问题，提高纸面平滑度、纸的耐摩擦性和 耐久性。表面施胶与单一浆内施胶相比具有如下优点：化学品损失少。表面施胶后的环压强度值会有大幅提高，一般可提高30％－50％；如果所用的废纸原料很差，则经表面施胶后环压强度甚至可提高100％，这是浆内添加的助剂难以达到的。 

（8）同时，本发明对造纸车间内清水和白水的循环利用，使吨纸耗水量下降了10%以上，节约了宝贵的水资源。 

具体实施方式

本实施例制造高级涂布白纸板，原料选择如下： 

面层：主要成分为化学漂白木浆、少量白纸边。 

衬层：主要成分为进口日废及少量8#或10#废纸。 

芯层：主要成份为进口3#废纸和11#废纸混合废纸 

底层:主要成分为进口8#废纸、少量国产报纸 

化工涂料：主要成份为瓷土、碳酸钙、胶乳等辅助添加剂，涂布量约25-45g/㎡，每吨成品纸用量约占总重量8.5-15%。 

辅助化工原料：主要成份为淀粉、松香、硫酸铝、助留剂、抗水剂、杀菌剂等，含量约1.4g/㎡，每吨用量约占总重量0.2-1.0%。 

本发明的制浆流程分别为： 

1、面浆生产：木浆—链板输送机—水力碎浆机—高频纤维疏磨机—锥形磨浆机—双盘磨浆机—在浆池中加入填料和淀粉—配浆箱—纸机浆池—机外白水槽（白水泵）—锥形除砂器四段—冲浆泵—尾浆槽（压力筛二段）—流浆箱； 

2、衬浆生产：废纸—链板输送机—水力碎浆机（脱墨药品）—粗选机—高浓除砂机—单效分离机—高位箱—一级浮选槽—二级浮选槽—液位调节箱—低浓除砂器三段—压力筛—夹网浓缩机—锥形磨浆机—纸机浆池—机外白水槽（白水泵）—冲浆泵—尾浆槽（压力筛二段）—流浆箱； 

3、芯浆生产：废纸—链板输送机—水力碎浆机（重渣槽、杂质分离机）—高浓除砂机—单效分离机二段—高位箱—高浓波纹压力筛—低浓除砂机—压力筛——夹网浓缩机——热分散机（蒸汽）—锥形磨浆机—纸机浆池—机外白水槽（白水泵）—冲浆泵—压力筛（尾浆槽）—流浆箱； 

4、底浆生产：灰底浆的生产有，废纸—链板输送机—水力碎浆机—高浓除砂机—单效分离机—高位箱—底浓除砂机—压力筛—夹网浓缩机—高频纤维疏磨机—锥形磨浆机—双盘磨 —配浆箱—纸机浆池； 

其中，衬浆采取高浓碎解，浓度13-18%；底浆和芯浆分别采取中浓连续碎解，浓度为4-5%；当面浆在任一生产阶段的叩解度达到或超过45°SR时不加刀打浆，只让浆料疏解通过生产线，衬浆、芯浆和底浆在任一生产阶段的叩解度达到35°SR时不加刀打浆，只让浆料疏解通过生产线。 

上述的低能耗涂布白纸板制浆工艺，芯浆制备流程中，高位箱后为高浓波纹压力筛（南京飞机制造厂、济宁华一制造，筛选浓度最高可达5%），然后进三段除砂器，再进低浓波纹压力筛，最后到重力浓缩脱水机。这样不仅可以省略冲浆泵，更重要的是减少水的大量循环，降低电耗，而且筛选、净化效率也有所高。 

热分散系统，全部采用高浓（25-30％）、高温（80-110℃）夹网浓缩热分散系统，可以有效提高油墨粒子去除率，保证了出浆浓度，提高了后续纸机的运行效率。夹网浓缩白水直接进入热分散后浆池，稀释浆料的同时减少废水排放。 

5、面、衬、芯、底浆分别经过流浆箱喷浆后通过各自的网部脱水成型，然后在压榨部复合压榨、经过压榨部的3组压榨机后进入烘干部的烘干辊进行干燥，在烘干部中间增加膜转移施胶机施胶，刮刀涂布机定量涂布，进一步干燥后经压光机进行光泽处理，最后通过卷纸机卷筒整理、切纸机分切后打包成成品入库。同时膜转移施胶机内加入抗水防潮的施胶剂。 

进一步，在膜转移施胶机前设有扫描架用于测量纸幅中的水分，以保证纸页纵向水分稳定，从而保证施胶量均一稳定，满足用户的需求。 

进一步，本发明将膜转移施胶机前设置的扫描架的水分数据纳入整个生产线的在线QCS系统，严格控制施胶量以及对横向涂布量加强监测，建立质量管理系统报表、实时曲线趋向图、质量分析报告，同时记录缺陷和实时的质量，为成品质量的判定提供了数据基础，其数据与ERP、MES等其他应用系统数据高度集成。全面分析和比较不仅限于原纸水分、定量、施胶量以及涂布量的数据变化，通过DCS系统对纸板网部前的各层进浆流量实施在线监控，结合中心实验室平台检测数据对成品关键指标如表面强度、平滑度、挺度、印刷适应性等实现趋向图。并结合纸机实际生产情况，加强信息管理，对原料进行跟踪，质量管理和事故追踪可溯性有了依据，帮助企业总结经验教训，提高产品的一次合格率。 

由于纸机产能的增加，在工艺条件一定的条件下，必须要增加面、衬、芯、底浆成形网的脱水负荷，打浆叩解度越高，水线就越靠近真空伏辊，势必影响出网部的湿纸页干度，达不到工艺，影响层间结合强度，印刷时会出现分层现象。因此，本发明对于各层湿纸页干度差值严格控制在5%-8%，不超过10%，否则层间结合强度很难得到保证。 

由于水资源的紧张和环境保护的要求，世界各国造纸行业对水资源的利用都十分重视。本发明工艺对清水的使用和白水的循环进一步采取诸多措施，使得水耗、浆耗都有所降低。要节约清水，白水的良好循环利用是先决条件。除了上网冲浆和制浆车间调浓用白水之外，衬、芯、底浆剩余白水应溢流到一起，集中送白水回收处理，经处理后白水送回造纸车间的白水澄清池进行回用，这样清水耗用量可以控制在15-20吨/吨纸。 

现有涂布白纸板造纸车间的网部白水没有经气浮法处理，多余的白水送终段废水处理池进行集中处理，耗水量高达30-40吨/吨纸。经过过滤器过滤后，用一台扬程200m的泵和一台扬程60m的泵分别供应网笼喷淋和毛布湿润之用，其余白水则送各干、湿损纸水力碎浆机供碎浆使用。 

由于原纸没有经过表面施胶，因此很难保证成纸具有优异的表面强度，同时施涂后涂料易浸入原纸内部，降低了涂布纸板的厚度，更有甚者，涂料在干燥初期由于毛细管作用，胶粘剂易从涂层内部迁移到原纸表面，从而减少了涂层表面胶粘剂的含量，从而影响涂层干拉毛强度。为了降低涂层表面粗糙度，趋于采用正面三道涂布+反面表面施胶涂布的方式。 

现有技术中刮刀涂布头涂料固含量还不到60%，本发明调整刮刀涂布涂料固含量在64-67%，从而降低干燥成本。 

采用本发明的工艺造纸成本与现有产品对比分析； 

Claims (12)

1.一种涂布白纸板生产工艺，包括制浆和抄纸，所说的制浆采取分开和分段打浆的方式，包括面浆打浆、衬浆打浆、芯浆打浆和底浆打浆；所说的抄纸包括网部、压榨部、烘干部、涂布和QCS控制系统，且在烘干部中间增加膜转移施胶机。

2.如权利要求1所述的涂布白纸板生产工艺，其特征在于：底浆和芯浆分别采取中浓连续碎解，浓度为4-5%；衬浆采取高浓碎解，浓度13-18%；当面浆在任一生产阶段的叩解度达到或超过45°SR时不加刀打浆，只让浆料疏解通过生产线，衬浆、芯浆和底浆在任一生产阶段的叩解度达到35°SR时不加刀打浆，只让浆料疏解通过生产线。

3.如权利要求1所述的涂布白纸板生产工艺，其特征在于：芯浆制备流程中，高位箱后为高浓波纹压力筛，然后进三段除砂器，再进低浓波纹压力筛，最后到重力浓缩脱水机。

4.如权利要求1所述的涂布白纸板生产工艺，其特征在于：全部采用25-30％的高浓、80-110℃的高温夹网浓缩热分散系统。

5.如权利要求4所述的涂布白纸板生产工艺，其特征在于：将夹网浓缩白水直接进入热分散后浆池。

6.如权利要求1-5任一所述的涂布白纸板生产工艺，其特征在于：在膜转移施胶机内的胶液中加入抗水防潮的施胶剂。

7.如权利要求1-5任一所述的涂布白纸板生产工艺，其特征在于：在膜转移施胶机前设有扫描架用于测量纸幅中的水分，并将纸幅中的水分数据纳入整个生产线的在线QCS控制系统。

8.如权利要求1-5任一所述的涂布白纸板生产工艺，其特征在于：各层湿纸页干度差值不超过10%。

9.如权利要求8所述的涂布白纸板生产工艺，其特征在于：各层湿纸页干度差值在5%-8%。

10.如权利要求1-5任一所述的涂布白纸板生产工艺，其特征在于：涂布采用正面三道涂布+反面表面施胶涂布的方式。

11.如权利要求1-5任一所述的涂布白纸板生产工艺，其特征在于：刮刀涂布涂料固含量在64-67%。

12.如权利要求1-5任一所述的涂布白纸板生产工艺，其特征在于：DCS控制系统采集原纸水分、定量、施胶量、横向涂布量的数据变化，以及对纸板网部前的各层进浆流量实施在线监控，结合中心实验室平台检测数据对成品关键指标如表面强度、平滑度、挺度、印刷适应性等实现趋向图，并结合纸机实际生产情况，对原料进行跟踪，建立质量管理系统报表、实时曲线趋向图、质量分析报告，同时记录缺陷，为成品质量提供实时数据，为调整生产数据提供判定基础。