內容簡介

本書是芬蘭造紙工程師協會組織編寫的20本造紙書中的一本。該書原稿《Finishing》(完成)是造紙科技係列叢書的第十捲，為該叢書造紙（Papermaking）中的第三部分：完成（Finishing）。在造紙生産中，完成工段是造紙工藝的重要組成部分，其其在紙頁成形和紙張的後加工工藝中（如塗布加工）都有著重要的地位。

該書有四章內容，分彆是第一章：壓光；第二章：捲取和復捲；第三章：紙捲包裝和運送送；第四章：紙頁的裝飾。該書的撰寫者為該領域的專傢，該書從專業理論齣發，結閤實際際工程情況，多視角地介紹瞭整個紙頁完成工段的主要操作工藝、設備特色、對紙頁質量和性能的影響以及該領域國外先進技術發展的脈絡和主要成果。該書圖文並茂，可讀性強，並總結和收集瞭大量的國外參考文獻，有很好的學習和參考價值。

綜上所述，該書譯著的齣版，將為我國造紙科技工作者提供瞭一本較為詳細闡述“完成”工工段的專著。

作者簡介

何北海，1955年生。1982年1月華南工學院造紙機械專業77級畢業，1988年和1993年分獲華南理工大學造紙工程碩士和博士學位。曾任製漿造紙工程國傢重點實驗室主任、華南理工大學資源科學與造紙工程學院院長、造紙與汙染控製國傢工程研究中心主任。現為華南理工大學輕工科學與工程學院教授、博士生導師。兼任中國造紙學會副理事長、廣東省科協委員、廣東省造紙學會常務副理事長。

目錄

第1章 壓光

1.1 導言

1.1.1 壓光簡介

1.1.2 壓光的曆史

1.1.3 目前發展趨勢

1.2 壓光工藝

1.2.1 壓光的基本原理

1.2.2 壓光機參數

1.2.3紙頁的塑性

1.2.4 壓光過程模擬

1.3 壓光機類型

1.3.1 硬壓區壓光機

1.3.2 軟壓光機

1.3.3 超級壓光機

1.3.4 多壓區壓光機

1.3.5 靴型壓區壓光機

1.3.6 金屬帶壓光機

1.3.7 特種壓光機

1.4 壓光工藝的應用領域

1.4.1 含機械木漿的紙種

1.4.2 化學漿紙種

1.4.3 容器用紙闆

1.4.4 盒用紙闆

1.4.5 特種紙：離型和塗布標簽紙

1.5. 壓光機的結構

1.5.1 壓光機的機架與加載

1.5.2 紙幅調質器

1.5.3 機內壓光的引紙

1.5.4 機外壓光機中的引紙裝備

1.5.5 加熱與冷卻係統

1.5.6 液壓、電動和氣動（HEP）控製麵闆

1.5.7 輔助設備

1.5.8 退紙與捲紙

1.6 過程控製與自動化

1.6.1 機械自動化

1.6.2 在綫測量

1.6.3 質量控製與實施

1.7 壓光機的運行性能

1.7.1 停機

1.7.2 條紋振動

1.7.3 紙幅斷頭

參考文獻

第2章 捲取與復捲

2.1 概述

2.2 造紙過程中的捲取與復捲

2.2.1 復捲要求

2.3 紙頁性質對復捲的影響

2.4 復捲對紙頁性質的影響

2.4.1 紙捲性質的測量

2.4.2 智能輥技術

2.4.3 捲取與復捲的智能輥

2.4.4 基於紙幅張力麯綫測量與控製的智能輥

2.4.5 為過程分析和維護服務的便攜式智能輥技術

2.4.6 橫幅麯綫在綫控製

2.5 捲取

2.5.1 捲取過程

2.5.2 捲取類型和設計

2.5.3 生産效率

2.5.4 母捲處理

2.6 復捲

2.6.1 復捲的功能

2.6.2 紙幅舒展

2.6.3復捲機的自動控製方式

2.7 復捲機種類

2.7.1 雙底輥復捲機

2.7.2 多站式復捲機

2.7.3 紙種對復捲造成的挑戰

2.7.4 發展趨勢

2.8 復捲理論背景

2.8.1 復捲原理

參考文獻

第3章 紙捲的包裝與處理

3.1 引言

3.2造紙廠的紙捲處理

3.2.1 復捲區域布置

3.2.2布局的思考

3.2.3不同布置中的垂直輸運

3.2.4紙捲分類

3.2.5標簽定嚮

3.2.6自動儲存

3.2.7紙捲的翻轉和竪立

3.2.8 用於竪立紙捲的平端輸送帶

3.2.9 紙捲裝運

3.2.10 自動貨車裝載

3.3紙捲包裝

3.3.1紙捲的防護

3.3.2紙捲的包裹方式

3.3.3多站式包裝機

3.3.4單站包裝機

3.3.5拉伸膜包裝機

3.3.6包裝材料

3.4過程管理

3.4.1概述

3.4.2係統結構

3.4.3捲紙和復捲

3.4.4紙捲跟蹤

3.4.5中轉存儲

3.4.6包裝

3.4.7紙捲分類

3.4.8倉庫

3.4.9運輸

3.4.10報告

3.4.11遠程聯係

參考文獻

第4章 紙頁的完成

4.1引言

4.1.1平闆紙及其完成

4.1.2世界平闆紙和紙闆産量

4.2 平闆紙的技術參數及其原料

4.2.1 平闆紙完成産品

4.2.2 平闆紙完成的原料

4.3 平闆紙完成工藝和設備

4.3.1 平闆紙裁切工藝

4.3.2 切紙機的典型特徵及其選型的影響因素

4.4 平闆紙的包裝

4.4.1 小裁紙的包裝

4.4.2對開紙的紙令包裝和紙箱包裝

4.4.3 堆碼

4.5 平闆紙完成的其他工藝過程

4.5.1 平闆紙完成的輔助過程

4.5.2 平闆紙完成損紙和廢料處理

4.5.3 紙捲的儲存和運輸

4.5.4 平闆紙成品的儲存

4.5.5 平闆紙完成廠的生産環境

4.5.6 維護要求

4.6 平闆紙完成效率

4.6.1 平闆紙完成的産能

4.6.2 平闆紙完成的高效生産

4.6.3 生産計劃的原則和問題

4.6.4 平闆紙完成成本

參考文獻

延伸閱讀文獻

英文縮寫意義

符號定義

計量單位換算

精彩書摘

第1章 壓光

1.1 導言

1.1.1 壓光簡介

紙頁需經壓光工序以滿足塗布、印刷等後續加工的要求。在壓光過程中，紙或紙闆經過兩壓輥、多壓輥或壓輥/壓帶復閤壓光等壓力作用後緻其厚度減少。

壓光過程以壓力作用於紙頁，通過熱量、濕度或其他的變化來改善紙或紙闆的模塑性能。簡而言之，壓光過程就是通過機械壓力作用於紙或紙闆改變其塑化特性，以達到減少其厚度的目的。

壓光過程主要體現於紙幅在壓區受到機械壓力作用，一般用壓區壓力（nip pressure）、壓區長度（nip length）或壓力持續時間（duration of compression）來描述。紙或紙闆塑化特性一般可用壓光機的控製變量來錶述，如壓輥熱量、紙或紙闆進入壓區前段濕度以及壓光過程中加入到水量等。壓光過程是一個較為復雜的過程，涉及到壓區壓力和紙頁厚度變化等方麵，雖然紙或紙闆的塑化是我們非常需要的，但是想用簡單的術語和一般適用理論解釋是非常睏難的，因而需要多種理論的集成。

如還想關注壓光過程如何改變瞭紙頁的厚度和平滑度等方麵的理論，請留意

--壓光輥錶麵的對紙頁的塑形

--紙頁平麵中材料的定嚮

與濕紙幅壓榨相比，紙或紙闆壓光時處於較低的濕含量， 因而對壓力有較好的適應性。如果以長久的變形為目標，則需要較高的壓區壓力。

一個典型的進展就是將壓光機分為兩組：即預壓光和後壓光。預壓光的目的是為後續工序（如塗布等）對紙或紙闆進行整飾；而後壓光是對紙或紙闆性能進行優化，為後續的印刷和紙加工服務。壓光過程設計應把握一種平衡尺度，既希望通過壓光改善紙頁的錶麵性能，又要避免在紙頁厚度減少時發生一些不良變化，如透明度降低、白度降低以及紙麵變黑。

對於印刷紙和文化用紙，後壓光往往采用典型的復閤壓區壓光，使得紙頁具有高質量的錶麵特性以適應印刷的要求。在這種情況下，主要關注點是優化紙頁的錶麵性能。而對於預壓光的配置，則采用相對簡單的單壓區壓光。

壓光機還有一個重要的作用，是保證紙或紙闆生産綫良好的安全運行特性。預壓光可用於校正紙幅的橫嚮分布以改善下道造紙工序的運行性能。後壓光則通過調控紙幅的橫嚮分布為下一道工序操作奠定良好的基礎，如調控紙幅的厚度橫嚮分布和張力橫嚮分布等，可對後續的紙幅捲取工序産生重要的影響。

壓光操作本身亦受到進入壓光機紙頁性能的極大影響，如紙頁邊緣破裂、孔洞、紙幅含水量等，這些因素會引起壓光過程中紙幅起皺乃至斷頭。

1.1.2 壓光的曆史

自從有瞭造紙術後，用於改善紙頁錶麵特性和平滑紙幅的技術就一直在應用。如早期手抄紙在乾燥後就用光滑的石頭（如瑪瑙石、浮石等）磨光處理[1]。這種方法改善瞭紙頁的光滑性和平整度。稍後，更均勻的紙幅錶麵整飾的工藝齣現瞭，即把紙幅置於非常光滑的銅闆之間，然後由水力驅動的錘和輥施加壓力進行壓光。這種用銅闆在金屬輥輔助下對紙幅施加多達20-30噸壓力的機器，可認為是曆史上第一颱壓光機（見圖1-1）。紙頁經過3-4道輥壓處理後，一般稱為碾壓紙（rolled paper），而對於經過更多道壓光處理的紙頁，則成為蠟光紙（glazed paper）[2]。

圖1-1 早期的金屬闆式壓光機

在19世紀初期，第一颱造紙機以無端網開始造紙，此時的壓光操作仍然是機外壓光。1830年，一種可對連續紙幅進行壓光的輥式壓光機獲得專利。與此同時，一種新的磨壓輥方法也獲得專利[3]。在19世紀中葉，第一颱壓光機安裝在瞭造紙機上，逐漸替代瞭紙幅機外壓光整飾的需求。第一代的機械壓光機至少配置兩個硬質金屬輥以構成壓區。此後不久，發明瞭一種更為有效的超級壓光工藝，這種工藝變換采用軟輥和硬輥組成壓區，紙頁經過這種壓光後獲得較高的光澤度和平滑度。與原有的硬輥壓光相比，由於超級壓光中的軟輥均衡瞭壓區的壓力，因而超級壓光對紙幅的整飾性能更為均勻和有效。超級壓光中的軟輥是用天然縴維材料（如棉花或羊毛）充填製造的，即把許多天然縴維薄圓片穿在一根鋼軸上，然後經高壓鎖緊製成軟輥。由於這種充填軟輥錶麵容易受紙幅上的瑕疵和破損的影響而留下印痕，因此必須經常更換。鑒於此種原因，超級壓光機保持著機外壓光的操作方式一直到150多年之後（參見圖1-2）。

圖1-2 早期的超級壓光機

在過去的二三十年中，硬輥壓區機械壓光和充填軟輥超級壓光占據瞭紙和紙闆壓光操作的主流。隨著造紙機整體水平的發展和壓光機及其主要元部件的改進，更寬幅和更高速度壓光機已經研發齣來瞭。撓度補償輥的齣現，避免瞭對壓輥錶麵的損害，使采用更寬的負荷區域成為可能。加熱硬輥的發明也使得增加壓光過程溫度成為可能。再如齣現瞭便於換輥的方法以及紙幅斷頭時壓輥迅速分離的技術等，眾多的發明改善瞭機外超級壓光過程的效率。然而，超級壓光的充填輥仍受到提升壓力負荷和速度等因素的限製。

高定量的紙種的壓光采用較高的過程溫度，這些通常靠使用軟橡膠基包覆的抗壓痕壓輥來實現，這一過程則稱為光澤壓光。對於某些紙種，引入塑料聚閤物包覆輥替代橡膠包覆輥，可以獲得較高的壓光壓力。早在20世紀80年代初期，這些軟壓光就被用於亞光和半光紙的機內壓光。在不到二十年間，機內軟壓光已經成為對這些紙種壓光的工業標準，以其彈性軟壓光區的特徵將高效的在綫壓光過程和均勻的整飾結果完美結閤。

進入20世紀90年代，壓光輥的軟包覆發展成熟，可以承受較高的負荷，並開始取代充填輥用於超級壓光。原來使用充填輥時幾乎每天都要換輥和磨輥，而使用包覆軟輥後可以保持運行幾個星期，此舉大大提高瞭超級壓光的效率。

在20世紀90年代中期， 齣現瞭復閤壓區壓光，該技術采用聚閤物輥以産生較高的溫度和綫性的壓力，並首次被用於離綫壓光而替代超級壓光。不久隨著紙幅穿引係統的完善，這種壓光機已經安裝在造紙機內運行，從而實現瞭真正意義上的在綫超級壓光。今天，大多數紙種可以由在綫壓光來完成，甚至在高速紙機上也可以實現。

還有一項新的壓光技術也是在20世紀90年代中期齣現的，該技術將造紙機的靴形壓榨的壓區延伸與軟壓光的高溫操作相結閤，被稱作靴形壓光。紙幅在高過程溫度、長停留時間和低壓區壓力等綜閤因素下，實現瞭保留鬆厚度的壓光理論目標。

在此基礎上，一個完全新型的延伸寬壓區壓光（extended calendering）工藝在近年發展起來瞭。這種壓光機的壓區長達一米，由一條加熱的金屬闆帶和一個加熱壓輥組成。與靴形壓光相比，金屬帶寬壓區壓光的壓力分布更為均勻，並可減少紙幅鬆厚度的降低。

1.1.3 目前發展趨勢

在過去的十五至二十年間，不論是預壓光和後壓光技術均經曆瞭重要點變化。

對於預壓光，已經采用寬壓區壓光來替代傳統的單壓區硬輥壓光，並強調提升紙和紙闆的性能。對於塗布紙闆壓光，采用這種強化的預壓光配置取代揚基缸已經取得瞭提高紙頁鬆厚度和生産産量的效益。

對於後壓光，已經趨嚮於全部在綫的解決方案，特彆是對於印刷紙和書寫紙。這種方案起始於全在綫的超級壓光紙生産綫，進入21世紀時在低定量塗布紙生産綫上達到高峰。在進入新世紀後，超級壓光A級紙和全化學漿塗布紙的全在綫壓光生産綫紛紛上馬。這些成就使的在綫壓光機的運行速度從超級壓光機的600-700 m/min提升到復閤壓區壓光機的1900 m/min，而紙頁質量也保持瞭良好的水平。換句話說，這種驚人的速度變化大大帶動瞭整個壓光機領域的發展。從壓光過程本身來說，通過技術革新也得到瞭極大的改善。如齣現瞭溫度梯度輥、濕度梯度輥以及具有長停留時間和高溫特色的金屬帶式壓光機。促進這些成就産生的重要技術之一，應歸功於聚閤物包覆塑性輥的引入和發展。原有用於超級壓光機的充填輥受到自身的限製，使操作車速、負荷和溫度隻能達到適度的水平。聚閤物材料及其製造技術和包覆輥結構設計的研發，使壓區具有較少的滯後和發熱，為高速、高負荷及高溫壓光機的應用鋪平瞭道路。值得一提的是多壓區等壓力負荷技術是多壓區壓光技術中最重要的發明之一。

1.2 壓光工藝

紙頁壓光的主要目的是為下一道工序（如印刷和塗布）做準備，即紙頁通過兩輥之間的壓光區域以獲得預期的紙頁性能。壓力在壓區施加，並伴有熱能的作用，紙幅在此過程中被壓縮其錶麵結構並得以平整。在此過程中，紙頁發生瞭較大的永久性變化。隨著所希望的紙頁緻密化性質（如粗糙度、孔隙率、吸收性和光澤度等）的改善，所對應一些紙頁性能指標下降，如彎麯挺度以及白度、不透明度和黑變等光學性能。

1.2.1 壓光的基本原理

圖1-3 壓光工藝基本參數方框圖

如圖1-3所示，壓光的基本工藝參數和紙頁性能指標共同決定瞭紙頁的壓縮程度和最終的紙頁性能。影響紙頁最終性能的壓光工藝參數主要有壓區壓力、停留時間以及壓光錶麵的粗糙程度。紙頁的性能參數主要有紙頁在壓區的溫度、濕含量、漿料配比以及紙頁結構（如勻度、填料分布以及塗布層等）。

前言/序言

前 言

本書為芬蘭《造紙科學與技術叢書》之《造紙3: 紙頁完成》的中譯本。本書所涉及的內容，是造紙工藝最後的一個重要過程，該過程的技術發展和進步越來越受到造紙工作者的關注。但由於傳統造紙工藝的重點在於紙漿打漿和紙頁抄造、壓榨和乾燥，對後續的“紙頁完成”工藝在一般教科書中著墨甚少。本譯著的完成希望為我國造紙工作者提供多一些紙頁完成過程的工藝原理和設備操作的國外技術資料。

本書第1章“壓光”由華南理工大學何北海教授（1.1-1.4）和輕工業杭州機電設計研究院文海平工程師（1.5-1.7）閤作翻譯；第2章“捲取和復捲” 由廣州造紙集團有限公司劉文波工程師和李湘紅高級工程師（現任職安德裏茨（中國）有限公司）共同翻譯；第3章“紙捲的包裝和處理”由華南理工大學何北海教授翻譯；第4章“紙頁完成”由福伊特造紙（中國）有限公司鬍劍榕産品經理翻譯。

由於紙頁完成工藝涉及較多和較細的設備構造和操作知識，本人剛接到本書翻譯任務時也深感這方麵知識的不足。所幸有機會到有關造紙廠現場嚮工程技術人員請教，充實和更新知識。同時還得益於本課題組幾位已畢業研究生的鼎力相助，他們從事造紙機械設計、製造和運行操作的實踐經驗，使本書的翻譯工作得以完成。由於譯者的學識水平特彆是實際操作知識有限，翻譯過程難免有不完善和差錯之處，敬請讀者批評指正。

在本書完稿之際，感謝參與本書翻譯工作的幾位碩士畢業生，也藉此祝願這些年輕的造紙工作者能繼往開來，不斷進步。同時感謝楊旭教授級高工，他提供的翻譯意見使我受益匪淺；還要感謝林媛女士和各位編審，她們付齣的辛勤勞動使本書得以順利齣版。

何北海

2016. 03