造紙的主要生產過程簡介

造紙是古代中國勞動人民的重要發明。主要過程為：

⑴ 伐樹做材料；⑵ 裁切成適當的長度；⑶ 剝去樹皮；⑷ 切成碎片；⑸切成薄片；⑹將薄片集中處理,運往造紙廠；⑺ 以藥水和蒸氣做成紙漿；⑻ 用藥水沖洗；⑼ 去除雜質；⑽ 漂白紙漿；⑾ 在紙漿中加入藥水；⑿ 用網子瀝乾水分；⒀放在氈子上吸水；⒁ 以高溫烘乾水分；⒂ 以壓光機做壓光處理；⒃ 做成紙卷。

一、古代造紙的過程

⒈ 斬竹漂塘：斬竹裁泡一百日以上，并洗去竹子的青皮。

⒉ 煮徨足火：將所得的竹子，放入“徨”桶內與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爛，形同泥面。

⒋ 蕩料入簾：將被打爛的竹料倒入水槽內，用竹簾在水中蕩料，竹料成為薄層附于竹簾上面，其余的水則由竹簾之四邊流入槽內。

⒌ 覆簾壓紙：然后將簾反復過去，使濕紙落于板上，即成張紙。如此，重復蕩料與覆簾步驟，使一張張的濕紙疊積上千張，然后上頭加木板重壓擠去大部分的水。

⒍ 透火焙干：將濕紙逐張揚起，并加以焙干。焙紙的設備是以土磚砌成夾巷，巷中生火，土磚溫度上升之后，濕紙逐張貼上焙干。干燥后，揭起即得成紙。

二、現代的造紙過程

⒈ 制漿：一般將木材轉變成紙漿的方法有機械制漿法、化學制漿法和半化學制漿法等三種。

如果用樹類、草類造紙，那先要把樹木和草切碎，然后再悶在一個大鍋里面蒸煮至爛，接著把蒸好了的液體從鍋里面放出來。

再使紙漿流過專門的設備被紙漿中的纖維磨得更爛。接著，把紙漿用篩選設備處理一下，然后漂白，并且把紙漿洗干凈。到這里的工作，我們專業上叫作“制漿”。

概括起來就是：切碎--蒸煮--磨--篩選--漂白--洗滌。

⒉ 造紙：把制漿處理好的紙漿再一次篩選除渣，由于制漿車間過來的紙漿比較濃，在這里還需要把紙漿稀釋一下，至大約0.8%的濃度。

這時，處理好的紙漿通過管道，經過專門的設備噴到網子的面上。網子的背面有真空箱一直吸收網子里的水，從而也就把液體的紙漿慢慢的吸成了有一定強度的濕紙。濕紙再經由專門的壓榨輥擠壓。

最后貼在許多個大鐵缸面上徹底干燥完畢，并且卷成大卷。大卷的紙輥再在復卷機上進一步卷成符合客戶要求的成品紙。

⒊ 調制：紙張完成后的強度、色調、印刷性的優劣、紙張保存期限的長短直接與它有關。

⒋ 抄造：將稀的紙料，使其均勻的交織和脫水，再經干燥、壓光、卷紙、裁切、選別。

⒌ 加工：裁切、選別、包裝，最后將每五百張包成一包（通常叫做一令）。

三、傳統手工紙的制法

我國傳統手工紙的制法，有一整套生產工序，不論采用何種原料，抄造何種紙張，基本都是大同小異的步驟。

這些主要的生產工序有：泡料、煮料、洗料、曬白、打料、撈紙、榨干、焙紙。

⒈ 泡料：又稱浸料，是把不同原料按等級分開，扎成小捆，泡在水塘里。浸泡的時間隨原料品種不同而異，毛竹砍下后要在水里浸泡半個月左右，稻草扎捆在河水里一般泡7～10天，樹枝、麻桿浸泡的時間則在10天左右。浸泡的目的，是把原料中的可溶性雜質溶（除）去，為制造良好的紙漿打下基礎。

⒉ 煮料：是用堿或石灰的水溶液在高溫下處理原料，將粘連在纖維之間的果膠、木素等除掉，使纖維分散開來而成為紙漿。煮料過程也隨原料不同而有很大差別：煮桑皮先用石灰水泡10分鐘，再放進煌鍋里與石灰水處理5天，取出后還堆置發酵。稻草只需要少許石灰稍微蒸煮或堆放發酵，即可成為紙漿。

⒊ 洗料：是把蒸煮后的漿料放入布袋內，經過水的沖洗和來回擺動，把紙漿中夾雜的石灰渣及煮料溶解物等洗凈。

⒋ 曬白：就是把本色紙漿（灰白、淺黃到棕色不等）變為白色紙漿。傳統的曬白法是把洗凈的漿料放在向陽處，直接利用日光照射約達2～3個月的時間，直到紙漿顏色變白為止。現在一些手工紙的產生時也有利用漂白粉進行漂白的，只不過漂白粉用量較少，漂白的時間也還較長。

⒌ 打料：是用人力、水碓、石碾等把漿料搗打成泥膏狀，使漿料中的纖維分絲和帚化，能夠交織成具有一定強度的紙頁，打料是人工造紙操作中最繁重的一道工序。

⒍ 撈紙：又叫入簾或抄紙。撈紙是先把紙漿和水放入抄紙槽內，使紙漿纖維游離地懸浮在水中，然后把竹簾投入抄紙槽中抬起，讓纖維均勻地平攤在竹簾上，形成薄薄的一層濕紙頁，最后把抄成的濕紙移置在抄紙槽旁的濕紙堆上。

⒎ 榨干：是把濕紙頁內多余的水分擠壓出去，使濕紙具有一定的強度，以利于刷紙干燥。當抄造的濕紙頁累積到數千張時，利用壓榨設施施加適當的壓力，使紙內的水緩慢地流出。壓榨時不可加壓過猛，否則會影響濕紙頁的質量；壓榨后濕紙所含水分也不宜過多或過少，以防分紙時揭破或焙紙時發生脫落。

⒏ 焙紙：也稱烘紙或曬紙，就是把濕紙頁變成可以使用的干產品。焙紙的方法是把經過榨干的濕紙一張一張地分開，再將其刷貼在烘壁外面，利用壁內燒火的熱量，傳遞到外壁蒸發紙內的水分，使紙頁變干。焙紙時烘壁表面溫度不可過高，不然紙頁易起皺和發脆。

四、機制和手工造紙

機制是在造紙機上連續進行，將適合于紙張質量的紙漿，用水稀釋至一定濃度，在造紙機的網部初步脫水，形成濕的紙頁，再經壓榨脫水，然后烘干成紙。

手工則用有竹簾、聚酯網或銅網的框架，將分散懸浮于水中的纖維抄成濕紙頁，經壓榨脫水，再行曬干或烘干成紙。

機制和手工兩種造出來的紙最大區別在于，由于手工紙采用人工打漿，紙漿中的纖維保存完好；機制紙采用機器打漿，紙漿纖維被打碎。

使得手工紙在韌性拉力上大大優于機制紙。機制紙存在漿網速差導致纖維縱橫向分布不均，手工紙不存在纖維縱橫向分布比例不均，特別體現在書畫用紙上（比如：宣紙）。

五、紙漿造紙的細節問題

⒈ 打漿：利用物理方法處理懸浮于水中的紙漿纖維，使其具有適應紙機生產上要求的特性，并使所生產紙張能達到預期的質量。包括機械打漿、超聲波打漿和水力打漿等。

⑴ 打漿的作用：使纖維扭曲卷曲、壓縮、伸長、半纖維素的溶出等。使細胞壁的位移和變形、初生壁和次生壁外層的破除、吸水潤脹、細纖維化、橫向切斷或變形、產生碎纖維片。

⑵ 打漿的基本矛盾：就是纖維的結合力和纖維的平均長度。隨著打漿度的提高，纖維的結合力不斷上升，并有利于提高紙頁的各種強度。但另一方面，隨著打漿度的繼續提高，纖維的長度不斷減短，使紙頁的各種指標下降。

⑶ 打漿方式四種類型：長纖維游離狀打漿、短纖維游離狀打漿、長纖維粘狀打漿、短纖維粘狀打漿。

⑷ 目前的打漿設備：間歇式主要是槽式打漿機；連續式主要有錐形磨漿機、圓柱磨漿機、圓盤磨漿機。

⒉ 紙的強度取決于成紙中纖維間的結合力、纖維本身的強度、紙中纖維的分布和排列方向等。

⒊ 纖維的結合力有四種：氫鍵結合力、化學主價鍵力、極性鍵吸引力、表面交織力。

氫鍵形成的條件：⑴ 有游離羥基的存在；⑵ 兩羥基之間的距離在2.8nm以內。

⒋ 施膠方法有紙內施膠、紙面施膠、雙重施膠。

⒌ 加填的目的和作用：⑴ 改變紙的光學性質；⑵ 改善紙頁的表面性能和印刷適性；⑶ 賦予紙頁某些特殊功能；⑷節省纖維原料，降低生產成本；⑸ 填料具有大的比表面積，能吸附樹脂，使紙漿中的樹脂不致凝聚成大粒子，因而有助于克服樹脂障礙。

⒍ 造紙濕部化學：

⑴ 主要研究內容為：造紙濕部化學作用基本原理；造紙濕部化學助劑；造紙濕部化學測量和過程控制。

⑵ 造紙濕部化學品主要包括兩類：① 功能性化學品，如增干強劑、增濕強劑、施膠劑、填料和色料等；② 過程化學品，如助留劑、助濾劑、消泡劑和防腐劑等。

⒎ 紙料的問題

⑴ 紙料的特性：① 紙料分散體具有絮集的性質；② 紙料分散體具有膠體的特性；③紙料分散體具有表面電動現象。

⑵ 紙料的組成：① 固相：纖維、細小纖維；② 液相：主要成分為水，及溶解于水中的各種化學品；③ 氣相：空氣。

⑶ 紙料調量和稀釋方法：

① 沖漿箱：紙料及白水在箱中由溢流口穩定漿位，同過調節閘門的開啟度來控制漿量及稀釋白水量。

② 沖漿池：是使用閥門控制經調漿箱穩定后的紙料直接放入混合池中，稀釋白水由來自網槽的相鄰白水池底部流入。

③ 沖漿泵法。

⒏ 紙料懸浮液的流動狀態可分為塞流、混流和湍流三種基本狀態。

⑴ 湍動的概念：當流體的雷諾數超過一定數值時，流體就處于湍動狀態，這時管道內的每一個流體質點作不規則的、在速度大小和方向都發生變化的脈動，流體這種不規則的脈動在工程常稱為湍動。

⑵ 湍動的特點：生存期短，具有兩重性，即分散纖維又給纖維創造碰撞交纏的機會。

⑶ 湍動的類型：低強度湍動；高強大湍動；高強微湍動。

⒐ 凈化和篩選的作用：⑴ 除去紙料中殘余的雜質；⑵ 制成均勻分散的纖維懸浮液。

⒑ 從網部脫除的部分白水，又回用于稀釋進入流漿箱的漿料，這個稱之為“短循環”。

在網上脫除的不用于稀釋流漿箱漿料的另一部分白水，則引送去更前面的生產工序，這部分稱之為“長循環”

⒒ 流漿箱由布漿裝置、整流裝置和上網裝置等3部分組成。

⒓ 堰板傳統上可以分為收斂式堰板、垂直式堰板和結合式堰板三種。

⒔ 紙頁成形的目的是通過合理控制紙料在網上的留著和濾水工藝，使上網的紙料形成具有優良勻度和物理性能的濕紙幅。

紙頁成形的基本過程是泄水、定向剪切、與湍動三個同步發生的基本水力學過程的綜合。

⒕ 長網紙機濕部成型與脫水的三階段即：上網段、成型脫水段、高壓差脫水段。上網段包括胸輥、成形板。

著網點靠調節堰板、控制噴射角的大小來控制。

⒖ 壓榨部的作用：⑴ 脫水：借助于機械壓力脫出濕紙頁中的水分；⑵ 傳遞紙幅：將網部揭下來的濕紙頁送到干燥部去干燥；⑶改善紙頁的質量，提高緊度、強度；⑷ 消除網痕。

⒗ 紙在干燥部有兩種干燥方式：對流干燥與接觸干燥，紙機干燥部的主要干燥方式是接觸干燥。

⑴ 干燥過程：對流干燥分為恒速和降速兩個階段；接觸干燥過程可以分為升溫、恒速和降速三個階段。

⑵ 紙機干燥部特點：重量大，占地多，投資高，動耗、汽耗大。

⑶ 四個不同的干燥區：① 貼缸干燥區，濕紙頁從烘缸表面吸熱；② 壓紙干燥區，該區熱量傳遞最多，蒸發水量對低速紙機和高速紙機分別達80～85％和60～65％；③ 貼缸干燥區，濕紙在恒定溫度下進行單面自由蒸發；④ 雙面自由蒸發干燥區，紙頁在該區溫度下降。

⑷ 干燥時的紙頁收縮的原因：

① 纖維具有脫水性、脫水、單根纖維收縮、紙頁收縮；

② 水蒸發、表面張力使纖維靠近、形成氫鍵、紙頁收縮。

⒘ 水環會造成的影響：⑴ 紙不干，用汽量增加；⑵ 運轉負荷增加并且不穩定；⑶ 烘缸表面兩端“出汗”，刮刀上刮出水來，使紙頁上產生銹道子；⑷刮刀被紙沫墊起使紙沫漏過；⑸ 紙頁張力不正常，紙頁出現褶子。

⒙ 冷凝水的排除方式：汲管和虹吸管。

⒚ 紙頁表面處理：

⑴紙頁表面施膠的作用：

① 改善紙頁的表面性能。② 改善紙頁的空隙結構和吸收性能。③ 改善紙頁的適印性能。④ 提高紙頁的物理強度，如耐折度、耐破度和抗張強度等。

⑵常用的紙頁表面施膠劑：淀粉及其改性產品、羧甲基纖維素、聚乙烯醇、動物膠、合成膠乳表面施膠劑、其他表面施膠劑。

⑶ 紙頁抄造過程：紙料上網前的處理；紙漿流送及紙頁成形；濕紙頁的干燥；紙頁的表面處理；表面處理后的干燥；紙頁的壓光；紙頁的卷曲。

⒛ 壓榨輥的的構造類型：平面壓輥、網襯壓輥、真空壓輥、溝紋壓輥、盲孔壓輥、寬壓區壓輥。

六、造紙的環境污染和防治

造紙工業是一個用水量大、污染嚴重的行業。由于造紙廢水污染物濃度高、治理難度大，各國均將造紙廢水列為主要公害之一。據官方數據統計，全球造紙業生產、消費率以每年2%～3%的速度增長，而亞洲則以8.5%的增長率位居各大洲之首。我國造紙業在近10年來則以18%的增長速度居亞洲之首。造紙業高速發展的背后是沒有形成規模經濟、污染嚴重、原材料匱乏、產品結構不合理等一系列亟待解決的問題。

造紙廢水是指化學制漿產生的蒸煮廢液（又稱黑液、紅液），洗漿漂白過程中產生的中段水及抄紙工序中產生的白水，它們都對環境有著嚴重的污染。一般每生產1噸硫酸鹽漿就有1噸有機物和400kg堿類、硫化物溶解于黑液中；生產1噸亞硫酸鹽漿約有900kg有機物和200kg氧化物（鈣、鎂等）和硫化物溶于紅液中。廢液排入江河中不僅嚴重污染水源，也會造成大量的資源浪費。

廢水排放的環節有以下幾處：即漿料制備車間排放的廢水、紙板車間排放的廢水、車間清潔衛生排放污水、濕法除塵裝置等處。

由于造紙廢水具有上述特點，其處理方法也是多種多樣的。國內外的實踐證明：物化處理和生化處理是造紙廢水處理流程中的主要技術。但每種方法和工藝都有適用條件，各有其優點和不足。即使是非常先進的處理方法，也不可能獨立完成處理任務。往往需要把幾種方法組成一個處理系統，才能完成所要求的處理功效。一般來說，廢水中的污染物是多種多樣的，也有各自最佳的處理方法，可根據不同水質，并結合企業自身情況，選擇最合適的廢水處理系統。

從長遠來看，我國造紙業必須走經營規模化、產品結構合理化、林紙一體化、清潔生產、節能降耗和擴大廢紙回收利用等循環經濟的道路，實現可持續發展。采用有效、合理的處理造紙廢水的方法，并盡可能多的對處理后的廢水和廢水中所含的有用物質進行資源化利用，是一項具有重大社會意義和經濟價值的工作，應當受到重視。