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年产5万吨凸版印刷纸造纸车间工艺初步设计.doc
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1、年产5万吨凸版印刷纸造纸车间工艺初步设计前言凸版印刷纸简称凸版纸。凸版纸一般供凸版印刷机印刷书籍、期刊、课本等,在我国是应用很广泛的书刊印刷用纸。 国内生产凸版纸的主要原料是草类纤维,可用100的稻麦草浆、苇浆、蔗渣浆、龙须草浆等抄制凸版印刷纸。生产凸版纸,一般采用漂白化学浆。配用部分机械木浆,可改善凸版印刷纸的抄造性能,增加成品纸张的吸墨性、可压缩性和不透明度。1抄造凸版印刷纸,可以不施胶或轻微施胶。不施胶的凸版印刷纸,在印刷过程中往往掉粉、掉毛,堵塞印版上的网点间隙或文字笔画间的细小间隙,产生糊版故障。轻施胶可使凸版印刷纸具有一定的表面强度,从而改善凸版印刷纸的掉毛、掉粉的弊病,减少或避免
2、糊版故障的发生。同时,轻施胶还可大大改善凸版印刷纸的书写性能,防止洇纸现象产生,方便读者在书页空白处作笔记。 抄造凸版印刷纸的填料加入量一般在10左右。考虑到不过于强烈地刺激阅读者的眼睛,凸版印刷纸不应漂得过白,可略带黄头,但供印刷彩色图像时,纸张应具有相当的白度。 凸版印刷压力较大,故对凸版印刷纸的可压缩性有一定的要求。在漂白草浆中加入适量磨木浆可增加纸张的可压缩性。同时,凸版印刷纸应具有一定的平滑度,全幅、正反面的平滑度应趋于一致,否则印出的图文清晰度不一致,色调深浅不一,影响书刊的印刷质量。 凸版印刷的书刊,两面都有印迹,而凸版印刷油墨大都是渗透干燥型油墨,多靠纸张本身的吸收使印迹固结。
3、所以要求凸版印刷纸要具有相当的不透明度,以防止透印等弊病的产生。凸版印刷纸的抄造,大多采用长网造纸机,也有采用圆网造纸机的。1.凸版纸特征 凸版纸的性能是纸质柔软,纸面平整,厚薄均匀,吸墨性好,不掉毛,不透印等。具有质地均匀、不起毛、略有弹性、不透明,稍有抗水性能,有一定的机械强度等特性。 凸版纸的白度一般要求6572,这种纸白度较高时,对读者并无好处,容易造成眼睛疲劳,白度过低,也会产生同样效果,故白度应有一个适当的范围。为了提高凸版纸的适印性和平整性,填料加入量要大,一般在1025,所以这种纸的不透明度很高,一般要求8890。2凸版印刷纸要求对油墨的吸收性好,而对墨水书写洇水与否不要求。故
4、有时可不予施胶或微施胶。凸版印刷纸对打浆的要求不高,一般属于半游离状打浆,成浆打浆度通常控制在3240SR。打浆可采用盘磨打浆机、圆柱打浆机、荷兰式打浆机等打浆设备。2.凸版印刷纸的规格凸版印刷纸有卷筒纸和平板纸之分。卷筒纸的宽度为880mm,787mm、850mm,专业标准(ZBY3202690)规定宽度偏差不许超过土3mm,卷筒直径为8004-50mm。平板纸尺寸为8801230mm、7871092mm、8501168mm,专业标准(ZBY3202690)规定尺寸偏差不许超过士3mm,偏斜度不许超过3mm。 定量为52g/、60g/和70g/。重量:(4960) 2 g/ 长度约为6000
5、m8000m专业标准(ZBY3202690)把凸版印刷纸按质量水平分为三等,即B、C、D三等。B等为国内先进水平产品。 3.凸版印刷纸的主要技术指标根据1990年10月1日开始实施的专业标准ZBY3202690的规定,国产凸版印刷纸应符合所列的各项技术指标的要求。其它技术要求及有关试验方法、检验规则及包装规定详见该标准。在“九五”前,国内还有许多书刊印刷采用凸版印刷,那种纸称之为凸板纸。但是凸版印刷工作效率低,劳动强度大,且铅污染环境,从2000年算起,5年后凸版纸基本上被胶印书刊纸和其他纸种(如LWC纸等)所取代。从这几年的发展来看,胶版印刷正在逐步取代凸版印刷。现在,中国印刷品采用凸版印刷
6、的已是很少,凸版印刷几乎全部被胶版印刷替代。中国纸业虽仍把凸版印刷纸作为行业统计的重点产品,但实际生产的已不是过去的凸版印刷纸,大多数是胶印书刊纸。1 总论1.1 设计依据本课题来源于长沙理工大学2010届毕业设计任务书。1.2 设计规模与品种1.2.1 产品品种和规模本方案设计产品为年产5万吨凸版印刷纸,定量为52g/m2,年工作日为335天,日工作时间为22.5小时,全幅宽为3190mm,可允许有少量副品。1.2.2产品特点凸版纸的纸质柔软,纸面平整,厚薄均匀,吸墨性好,不掉毛,不透印等。具有质地均匀、不起毛、略有弹性、不透明,稍有抗水性能,有一定的机械强度等特性。 凸版纸的白度一般要求6
7、572,纸的不透明度很高,一般要求8890。凸版印刷纸要求对油墨的吸收性好,而对墨水书写洇水与否不要求。故有时可不予施胶或微施胶。凸版印刷纸对打浆的要求不高,一般属于半游离状打浆,成浆打浆度通常控制在3240SR。打浆可采用盘磨打浆机、圆柱打浆机、荷兰式打浆机等打浆设备。凸版印刷纸的技术指标见表1-1。表1-1 凸版印刷纸的技术指标指标名称单位规定B等C等D等定量g/m2522.5603.0703.5522.5603.0522.5紧度 不大于g/cm30.85白度 不小于65.060.055.0 续表1-1 52 g/m2不透明度 60 g/m2 不小于 70 g/m2 80.082.082.
8、078.080.078.0平滑度 正反面平均 不小于正反面差 不大于3530.03035.02045.0裂断长 卷筒(纵向) 不小于 平板(纵横平均) 不小于km2.602.302.402.002.201.80施胶度 不小于mm0.25耐折度纵横平均 不小于次432尘埃度 0.32.0 mm2 不多于其中1.02.0 mm2 黑色不多于大于2.0 mm2个/ m21604不许有2006不许有3008不许有交货水分4.08.01.3 课题设计范围设计题目:日产149.25吨凸版印刷纸造纸车间的工艺初步设计。内容包括设计方案的确定、工艺计算、设备选型及计算、车间布置、技术经济与概算、编写设计说明书
9、,并画出工艺流程图和车间布置图。重点是打浆(包括辅料)工段、抄造工段、完成工段的设计,包括工艺部分的设计和非工艺部分的设计。1.4 指导思想和基本原则本设计中综合运用所学专业理论知识,结合实习收集到的资料,进行本项目设计。设计中,技术工艺先进可行、建设上简单方便、经济上合理有利。在设计中应具体作到:(1)尽可能的利用国内先进合理的工艺流程和工艺条件3,结合国内外大型纸厂设计和生产的成功经验。(2)尽可能的采用国内现有先进技术和设备装置,所选的设备及工艺条件力求于稳妥、先进、可靠。使生产的产品品种和产量应符合批准的设计任务书的要求,产品质量应符合国家标准,并且产品还要具有良好的经济效益。(3)所
10、选用的设备要均一,使整个系统处于平衡。并尽可能的考虑以后的设备改造和流程变革,并留有扩建的余地。(4)从原材料方面考虑,在保证凸版印刷纸性能的前提下,因为我国的资源比较紧缺,特别是木材现在还很紧张,因此在设计过程中选择草浆,以解决资源紧张问题,同时可以降低纸的成本。(5)从环境方面考虑,进行白水回收,节能节资,降低成本。排放达到国家标准。(6)另外,还要考虑到全厂的合理规划,特别是运输道路合理规划。2工艺论证及流程设计2.1 生产流程的论证生产凸版印刷纸的简要流程如下:来浆浓缩机盘磨机成浆池冲浆泵三段除渣器压力筛流浆箱+纸机压光卷取复卷。这是目前比较成熟的一条工艺流程4。详细来说是来浆经浓缩机
11、,磨浆机后在成浆,再由冲浆泵送浆,从而进入浆料的净化筛选阶段。纸料先通过锥形除渣器组净化后,再通过压力筛筛选。这种排列的方法不但除杂质和排气的效果好,而且还有稳定和分散上网纸料的作用,有利于制成均匀分散的纤维悬浮液,并可以减轻压力筛的负荷,保持筛板不受杂质沙粒的损坏。纸料经一段压力筛后直接进入稀释水流浆箱,它采用稀释水浓度控制调节技术,在堰板全副横向的小范围内改变纸料的浓度,可以控制纸机的横向定量波动,避免采用唇板调节所带来的偏流和横流等问题。纸料进入网部经案板、案辊和真空吸水箱脱水成型,变成具有一定湿强度的湿纸幅。湿纸页从真空伏辊,真空吸移辊进入五辊三压加正压的复合压榨区,与一般的四辊三压相
12、比,五辊三压具有高压榨的脱水效率和进烘缸部纸页的干度,因此它能更好地节约能源以及节省造纸机车间的长度和建筑面积,降低生产成本,提高效率。最后,纸幅分别经干燥、压光卷曲、复卷切边打包而进入成品库。这最后的几道工序使用了现在比较先进的双辊软压光技术。该技术能够有效地减少纸页的松厚度损失,减少两面差,增加印刷适应性。2.1.1 纤维原料的选择原料的种类可以影响纸张的伸缩性。半纤维素含量少、木素含量多、细胞壁较厚的长纤维所抄纸张尺寸稳定性好,伸缩率较低。而短纤维的草浆则容易吸水润胀,伸缩率大。这是因为纸张在干燥过程中纤维会在纸张平面或厚度方向收缩。较长的纤维在成形过程中纤维间挠合较多,干燥时纤维收缩产
13、生移动,但平面内位移较小,而短纤维收缩时,在纸平面产生的位移较大。在相同打浆度下,对不同长度纤维,抄纸样测试证明,纤维长短是影响纸张伸缩率的主要因素。生产凸版印刷纸所用的纤维原料范围很广,主要纤维原料为漂白竹浆、草浆、苇浆为主,掺配一定量的木浆。生产时需要保证其成纸尺寸的稳定、掉毛掉粉少、吸油墨性好,对强度的要求不是很高,所以在原料的配比方面趋向于以更经济的草类原料为主,草类纤维细而短,成纸匀度较好,纸面平滑细腻,这些都是抄造胶印书刊纸的有利条件。同时,作为印刷用纸,纸张的印刷表面强度是一个很重要的指标,特别是对高质量的胶印书刊纸,还必须具备一定的耐破,耐折等强度指标,并且为提高抄造效率,改善
14、草浆滤水性能的不足等方面的要求,就必须配比相应的木材纤维为原料进行生产。本设计中采用10%的漂白木浆板,90%的漂白麦草浆配抄凸版纸。2.1.2 打浆工艺凸版印刷纸对打浆度的要求不高,一般属于半游离打浆,成浆打浆度通常控制在3240SR5。在保证纤维有良好结合的情况下应适当降低打浆度,对木浆可采取游离状或半游离状打浆,草浆打浆度本身就较高,可采取轻刀疏解,目的在于提高其表面活性。就打浆工艺而言,影响浆料性质的因素:一为打浆流程及设备选择;二为打浆过程中工艺控制及操作调节。由于麦草浆与木浆特性差异较大,且配比悬殊,要使其达到合乎纸质量的浆料性能则必须分别进行打浆,然后配浆抄纸。对于短纤维草浆,由
15、于纤维粗硬短小,杂细胞多易吸水润胀,因此打浆度易上升,而纤维未帚化,故主要以分丝帚化为主。由于浆料纤维均整性差会导致纸页匀度不好造成尺寸不稳定,为此长纤维针叶木浆打浆就应该注意其浆料纤维均整及纤维湿重不能过大。比较不同品种的木浆,证明原浆纤维越长越不易切断,且打浆后纤维均整性差,故以切断作用为主。因此,漂白木浆板打浆:采用450mm双盘磨串联,以轻刀细磨方式打浆,目的在于加强纤维疏解帚化,减少切断,同时避免较高打浆度而影响成纸伸缩率。其打浆度控制在32SR40SR,湿重1.52.0g为了提高浆料的帚化度保留纤维长度应尽量提高打浆浓度,控制在3.5%左右为好。漂白麦草浆打浆:双盘磨打浆,以控制打
16、浆度为主,使其打浆度达到3234SR,湿重56g为宜。2.1.3 供浆系统经过打浆和调料的纸料,一般还不能直接用来抄纸。要抄出匀度良好的纸页,一般都需要把纸料稀释成很稀的纤维悬浮液,以保证充分良好的分散,经网部滤水后才能形成均匀的纸页。同时,纸料中还含有一些杂质,这些杂质对成纸的质量、铜网及设备的保养,以及纸机的操作都有影响。因此要求纸料在上网以前必须做相应处理。(1)浆料混合浆料的混合在配浆箱中进行。由于生产原料是木浆和麦草浆,还包含一部分损纸浆组成的。因此在通过流送系统把已制备好的浆料送往造纸机前,必须按正确的比例做好不同纸浆的配浆和混合。(2)浆料贮存要维持纸机的正常生产,要求连续不断地
17、供应质量稳定的浆料。由于是采用两种纸浆混合抄造纸,在纸机抄造过程中,为了使由打浆设备或配料设备间断或连续供应的浆料能满足纸机连续生产的要求,避免因打浆设备或配料设备暂时停机而影响纸机生产,就需要有一定数量的贮存浆料的设备,即贮浆池,其中装有搅拌器对浆料进行搅拌,其作用如下: 使各台打浆设备或配料机送来的浆料配比、浓度、打浆度、胶料等混合均匀。 防止纤维和填料发生沉淀,使供给纸机的浆料浓度稳定。 贮存一部分浆料,在配浆机或造纸机偶然停机时不致影响生产。贮存池同时起到混合和贮存的作用。混合浆池后成浆池的大小主要取决于纸机的生产能力和浆料浓度。在浆料浓度为3.5%时,一般要求其容量能维持纸机连续生产
18、的时间是:一般中、小型工厂应能维持各工序24h的生产用浆,对于要求较高的纸种,贮存池的容积应增大一点6,这样有利于减少各种配浆、浓度和打浆度的波动,以免影响纸机生产和成纸质量,在大型生产的系统,一般都配有自动调节和检测装置,其停留时间一般0.51h或更短,一般不需要建立特大容积的贮浆池,所以根据以上原因以及连续式配浆的特点,本次设计中采用1个成浆池。成浆池用卧式浆池,它相对立式浆池来说更能使浆料混合均匀。(3)浆料净化筛选经打浆和配浆的浆料中,往往含有砂石、浆团和纤维絮等杂质。为了保证纸机的正常运转,保证成纸的质量,必须将杂质除去,采用的设备是620锥形除渣器、压力筛。两者结合可达到较好的效果
19、。净化的目的在于除掉浆料中的相对密度较大的杂质,如沙砾、金属屑、煤渣等。筛选的目的在于除掉浆料中相对密度小而体积大的杂质,如浆团、纤维、草屑等。送往造纸间的纸料内含有矿物质、金属、浆团、纤维束、橡胶和塑料等。这些杂物的来源是矿物质,多是沙子,它是从填料和原料备料不净夹带来的。金属粒来自打浆设备刀片磨损以及工艺设备受腐蚀剥落下来的碎片。浆团,多是从打浆、配料、除渣及输浆管道等设备内壁上脱落下来的。纤维束是来自打浆和精磨过程中没有磨散的纤维束。纸料中各种杂质的存在,会使造纸厂以及印刷厂的设备损坏。含有沙砾的纸张,在压光后会出现砂眼,同时会损坏压光机的辊筒。纸料中的浆团和纤维束,会给纸张造成斑点,以
20、及在压榨部分产生洞眼或断裂。纸料中的金属杂质会给设备造成一定的损害。因此,纸料在进入造纸机之前进行精选是非常重要的。现代造纸中的除杂方法主要有两种:一是重力沉降,二是离心沉降。由于采用的原料主要是自制化木浆及自制化机浆,辅以少量的损纸浆,因而杂质较少,故采用锥形除渣器除渣就可以了。为了达到一定的质量指标,采用一级三段除渣。另外,相对密度大而体积小的杂质大多比较坚硬,对设备有所磨损,所以把净化放在筛选前面,以延长筛板寿命。(4)流送上网作为纸料流送系统和纸页成型系统结合的全部上网系统是造纸机的第一部分,也是造纸机的最重要的部分,可视为“造纸的的心脏”。纸浆上网系统送来的大股浆料流,经过上网系统的
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