4-3-纖維鍊漿.pptVIP

perng 彭元興 大葉大學環工系 大綱 壹、 前言 貳、 鍊漿對於纖維結構的效應 參、 鍊漿機結構及操作 肆、 鍊漿理論 伍、 鍊漿機控制系統 陸、 鍊漿參數 柒、 鍊漿如何影響紙張性質 捌、 典型紙種對鍊漿的需求 玖、 鍊漿機漿料備製系統 前言 未鍊漿的纖維，不適合直接在抄紙機使用 紙力甚差 較高嵩度(鬆軟) 較開放的不規則紙質組織 交織較不均勻 打漿及鍊漿目的 (beating and refining) 利用機械方式來改變漿料特性 以確保物理強度、外觀性質及其他性質等，能夠達到紙及紙板等不同品質的要求。 鍊漿歷史 鍊漿歷史 確實發明鍊漿作業的時間並不可考！ 古埃及的紙草(papyrus) 利用高大的管茅，將其髓切成薄片並壓榨編織而成紙張 中國的蔡倫被譽為發明造紙術 把樹皮、廢棄的衣服、大麻等原料，利用石頭的臼(mortar)及杵(pestle)浸軟及搗碎，來製造紙張。 公元前750年，阿拉伯人利用亞麻製紙 人工把亞麻放在基板上以trip-hammers來打漿。 鍊漿歷史 1150年西班牙，水力帶動的搗磨機 配置有不同尺寸的齒牙(teeth)，來達到對於纖維的撕裂、切斷、帚化等作用。 荷蘭在17世紀末，因為水源不足，開發荷蘭式打漿機(Hollander beater)， 在長橢圓形槽體內配置飛刀轆及底刀，紙漿經處理後，所抄造的紙張具有若干特性。 鍊漿歷史 1856年Kingsland，首先開發盤磨機或稱圓盤式精鍊機(disk refiner) 在水平軸上兩個固定刀盤中間安裝轉動刀盤，所有的刀盤為溝槽面 但是此設備在市場上應用上並不很成功 1858年Joseph Jordan及Thomas Eustice提出錐形鍊漿機(conical refiner)的專利 迴轉體與胴體均為錐形，上附刀刃，供鍊漿用。 荷蘭式打漿機及錐形鍊漿機成為當時市場上的主流鍊漿設備。 鍊漿歷史 1950年現代盤磨機問世 錐形鍊漿機逐漸退出市場 主要有單轉盤及雙轉盤兩種型式 1990年幾乎所有造紙廠的鍊漿作業使用雙轉盤盤磨機 少數小型紙板廠及特殊紙廠使用荷蘭式打漿機及錐形鍊漿機。 2000年，隨著錐形鍊漿機技術的改良 較長的鍊漿距離及動力較節省的優勢下 有逐步取代盤磨機的趨勢。 鍊漿對於纖維結構的效應 纖維結構與性質 纖維外型為長圓筒狀，其尺度跟樹種或來源的本質有關 針葉樹、闊葉樹、紡織纖維、非木纖維 影響的參數有：長度、直徑、細胞壁厚度、柔軔性等 製漿流程影響的參數有：剛挺性、柔軔性、機械處理的阻抗等。 典型針葉樹纖維細胞壁結構示意圖 鍊漿機構 初生壁及後生壁的外層(S1)會被去除 後生壁的中層(S2)則會被起帚化作用(fibrillation) 經鍊漿處理的纖維會發展部份紙張性質，同時也會降解部份性質 鍊漿藝術化 鍊漿目的 如何發展出需要的性質最大化，而不需要的性質最小化的鍊漿條件，需要高度的妥協藝術。 每種紙張需求的品質不同 纖維種類 纖維本質強度 前處理的歷史資料 非纖維物質的種類及數量 抄紙機的頭箱設計 產品品質需求 鍊漿四種主要效應 內部帚化作用(internal fibrillation)或脫層作用(delamination) 增加纖維的柔軔性 纖維表面的外部帚化作用(external fibrillation) 纖細物形成(fines production) 纖維短化(fiber shortening) 鍊漿主要效應 鍊漿次要效應 針葉樹及闊葉樹纖維示意圖 非木纖維示意圖 纖維細胞壁的破壞(內部帚化作用) 外部帚化作用 100-200 mesh殘留纖維 通過200 mesh纖維 漂白牛皮漿經PFI-mill 鍊漿 漂白牛皮漿經大型錐形鍊漿機鍊漿 未漂牛皮漿經大型鍊漿機，低濃度鍊漿 未漂牛皮漿 漂白牛皮漿經大型錐形鍊漿機，纖維纖細物 鍊漿機結構及操作 一、 荷蘭式打漿機 二、 小角錐形精鍊機及焦單機 三、 大角錐形精鍊機 四、 盤磨機 1. 單轉盤盤磨機 2. 浮動轉盤盤磨機 1) 雙流(twin-flow)或併聯式 2) 單流(single-flow)或串聯式 荷蘭式打漿機 小角錐形精鍊機及焦單機 大角錐形精鍊機 Con-flo鍊漿機 雙流式(twin-flo)盤磨機 雙盤式(double-disk)盤磨機 鍊漿理論 無負荷動力(No-load Horsepower) 比邊負荷理論 (Specific Edge Load Theory，SEL) 比面負荷理論 (Specific Surface Load Theory，SSL) 鍊漿機水力學 鍊漿理論沿革 許多鍊漿理論發展來嘗試說明及決定最適的鍊漿系統及控制參數 1887年Jagenberg 引進每秒邊長(edge length