纸的科学论文
初一 记叙文 2864字 243人浏览 liusiting328

摘要:造纸作为我国古代四大发明之一,有着悠久的历史,随着社会的发展,造纸技术也在不断地发展,造纸技术的进步,不仅让我们提高了纸张的质量,节约了资源,而且对环境的破坏也减小了,本文就造纸技术的发展进行了论述,对造纸技术的历史,现状以及发展前景做了比较详细的分析。

中国是一个文明古国,造纸术与指南针,印刷术及火药合称为中国古代科学技术的四大发明,它们在推动人类文明发展中起了重大作用。造纸术的发明是中国队世界文明的伟大贡献。[1]其中造纸术发明比其余三项更早,因而中国纸和造纸术最先传遍世界各地。早期的纸用作新型书写材料和包装材料,以代替其他已有材料,特别是作为书写记事材料,为科学技术发展所必需。在纸未发明之前,中国古代所用书写记事材料有甲骨,金石,缣帛和简牍[2]。随着社会科学技术的发展,造纸技术也在逐渐进步。

在造纸术发明的初期,造纸原料主要是树皮和破布。当时的破布主要是麻纤维,品种主要是苎麻和大麻。东汉当时所用的树皮主要是檀木和构皮(即楮皮)。最迟在公元前2世纪时的西汉初年,纸已在中国问世。最初的纸是用麻皮纤维或麻类织物制造成的,由于造纸术尚处于初期阶段,工艺简陋,所造出的纸张质地粗糙,夹带着较多未松散开的纤维束,表面不平滑,还不适宜于书写,一般只用于包装。直到东汉和帝时期,经过了蔡伦的改进,形成了一套较为定型的造纸工艺流程,其过程大致可归纳为四个步骤:

第一是原料的分离,就是用沤浸或蒸煮的方法让原料在碱液中脱胶,并分散成纤维状; 第二是打浆,就是用切割和捶捣的方法切断纤维,并使纤维帚化,而成为纸浆;

第三是抄造,即把纸浆渗水制成浆液,然后用捞纸器(篾席)捞浆,使纸浆在捞纸器上交织成薄片状的湿纸;

第四是干燥,即把湿纸晒干或晾干,揭下就成为纸张。

汉以后,虽然工艺不断完善和成熟,但这四个步骤基本上没有变化,即使在现代,在湿法造纸生产中,其生产工艺与中国古代造纸法仍没有根本区别。

这时候的各种加工纸品种繁多,纸的用途日广,除书画、印刷和日用外,我国还最先在世界上发行纸币。经过元、明、清数百年岁月,到清代中期,我国手工造纸已相当发达,质量先进,品种繁多,成为中华民族数千年文化发展传播的物质条件。

社会在发展,造纸术也在发展,现代的造纸程序:制浆→调制→抄造→加工为主要步骤[3]。 制浆为造纸的第一步,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。[4]

机械法主要有木片磨木法(RMP 和TMP )和原木磨本法(磨石磨本法SGW 和PGP ),即通过机械力使植物细胞与其化学成分之间离解,从而得到韧皮纤维。由于机械制浆具有较高的得率和光学性能,在工业制浆中占有重要地位,但能耗高,主要和其他方法配合使用,常用的有机械化学法[5]。

化学制浆工艺,目前运用较多的是硫酸盐法和亚硫酸盐法。硫酸盐法制浆对木材的蒸煮过程为初始阶段、主要脱木素阶段和残余脱木素阶段;非木材为主要脱木素阶段、补充脱木素阶段和残余脱木素阶段。硫酸盐法的蒸煮液都是以氢氧化钠和硫化钠为主的常规蒸煮液,其目的是使碳水化合物尽可能少受降解的条件下,尽快尽量的脱出木素。硫酸盐法适应范围广, 且成本合理, 工艺较成熟。但纸浆中有较多的缩合性木素结构和木素与碳水化合物复合体, 不利于漂白,并对环境造成严重污染。近年来,有人提出通过高级间歇式技术和延伸蒸煮改善环境绩效,可达到良好效果。

半化学法制浆的过程,包括以下两个步骤:先经温和的化学处理去除原料中的部分木素,接着用机械精磨使纤维尽可能完全分离[6]。它主要是用来处理阔叶木木片以生产瓦楞原纸。

近来已发展到用针叶木锯末只去半化学浆来生产瓦楞原纸。

纸料的调制为造纸的另一重点,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。

一般常见的调制过程大致可分为以下三步骤: a. 散浆; b. 打浆; c. 加胶与充填。 抄纸部门的主要工作为将稀的纸料,使其均匀的交织和脱水,再经干燥、压光、卷纸、裁切、选别、包装,故它分为几个部分:纸料的筛选,网部,压榨部,烘缸,卷纸,裁切和包装。

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目前国内使用的切纸机主要有两类, 一类是进口的高端切纸机, 这类机器自动化程度高,配置完善, 但价格昂贵, 应用于有实力的大企业; 第二类是国产(包括台湾地区) 和东南亚地区的切纸机, 结构相对简单, 有价格优势, 被国内众多中小造纸厂采用, 是分切平张纸的主打设备[8]。就如何保持切纸机的裁切精度,有关科学家也发表了有关论文。

在1992年,有专家预测,在化学制浆方面,硫酸盐法在21世纪初期仍将是化学制浆技术的主导方法,然而,随着环境保护日益严格的要求,硫酸盐法制浆技术将会发生改革[9]。在21世纪,除硫酸盐法制浆获得发展外,各种机械制浆法也有一定程度的发展,但是速度显著减慢,主要原因是能耗过高。并且还出现了棉短绒先打浆后蒸煮制浆新方法[10]。

对于含有较多非木材纤维的纸种来说,要获得较高的表面强度,印刷适性和纸页形稳性,必须采用表面施胶,并选择较好的表面施胶剂,以提高纸张的质量。但最近出现了一种新的施胶方法--AKD 纸面喷雾施胶技术, 是指将传统浆内添加的AKD 经过适当稀释后, 采用螺杆泵和相配套的喷雾装置向纸张表面喷雾施胶, 是代替AKD 浆内施胶的一项工艺技术,大大提高了施胶效率[11]。

中国的造纸技术在进一步发展,但是随着技术的进步,我们也应该看到中国资源的减少和环境的恶化,所以我们在改进造纸的技术时,应该把节能和环保考虑进去,最近就有Fenton 氧化法在造纸废水处理中发挥了很大的作用。

总而言之,中国造纸工业发展存在着巨大的潜力和机遇,同时纤维原料问题是我们不可回避的挑战,而小厂的污染问题只能用发展的方式和变革的手段来解决。在这个变革的过程中,科学技术是一个关键的手段。企业要注重技术装备的现代化,同时也要加强技术工艺的研究和人才的投入,使得自己在变革的过程中能够保持不败的地位。

参考文献:

[1] 卢谦和《造纸原理与工程》(中国轻工业出版社)

[2] 潘吉星《中国造纸史》(上海人民出版社)

[3]白宝帅制浆造纸工艺及前景北京:北京林业大学

[4] 詹怀宇《制浆原理与工程》(中国轻工业出版社)

[5]梁军凤刘宗瑜制浆方法概述天津:天津理工大学

[6]林秀瑜半化学制浆法现状《中国造纸》1974年第06期

[7] G.A.斯穆克《制浆造纸工程大全》 (中国轻工业出版社)

[8]吴泽明如何保持切纸机的裁切精度《中国造纸》2013年第11期

[9]王金林译 21世纪的制浆造纸技术《国外造纸》第12卷第1期

[10]刘红霞, 薛润林棉短绒先打浆后蒸煮制浆新方法《中国造纸》2013年第03期

[11]武建峰 AKD 纸面喷雾施胶技术的应用《中国造纸》2013年第11期

北京林业大学

纸的科学课程论文

论文题目:造纸技术综述

课程教师:姚春丽老师

学生班级:金融13-2 学生学号:130654219 学生姓名:周蓓

学生学院:经济管理学院