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1、摘要2Abstrace21 绪论311引言312高浓磨浆机的研究现状413课题的提出42高浓磨浆特点及与低浓磨浆和中浓磨浆的比较521高浓磨浆5211磨浆的概念，目的，意义5212磨浆对纸张性质的影响6213磨浆设备82. 1. 4高浓磨浆的现状和特点922低浓、中浓、高浓磨浆的比较1123本章小结153高浓三锥双流式磨浆机的设计1531高浓磨浆方案的分析和确定15311方案分析16312方案的评价和确定1832高浓三锥双流式磨浆机的结构及工作原理20321磨浆原理20322结构分析21323结构的组成2133磨盘间隙的调整22331蜗杆蜗轮调节机构22332气压式调节机构23333液压式调节
2、机构234. 本章小结234高浓三锥双流式磨浆机磨盘的设计与计算2441磨齿的结构2442高浓磨浆机齿形的选择26421磨片的形状与分布26422齿宽、槽宽和齿高27423齿倾角2743磨盘材质2744磨盘间隙调整机构的设计2845本章小结315 结语31致谢32参考文献33高浓三锥双流式磨浆机的研究与设计摘要磨浆是制浆造纸生产过程中的一个重要环节，而磨浆浓度又是影响磨浆质量的主要因素之一。本文对高浓、中浓和低浓磨浆的磨浆机理、磨浆工艺和磨浆设备技术性能指标等进行了详细的比较，得出了高浓磨浆有诸多优点。通过对高浓磨浆区内纸浆流动和受力情况的分析，建立了纸浆在高浓磨浆区内的力学模型。另外，根据磨
3、浆的比刀缘负荷理论和能耗、效率等磨浆机理，对高浓磨浆在磨浆区内的力学模型进行了详细分析与计算，得出了高浓磨浆能耗数学模型。最后，综合以上的分析与研究，设计出了一种新型的高浓磨浆机。（1）分析了高浓磨浆工艺和设备在造纸工业中的作用以及国内外的现状和发展趋势。从磨浆的机理、工艺、设备、原料、适用性和产品用途等方面对低浓、中浓和高浓磨浆进行了分析与比较，得出了高浓磨浆有其优越的性能。（2）通过对几个不同的高浓磨浆方案进行分析，得出高浓磨浆机的优点，最终优化出了采用“三锥双流式”磨浆区的高浓磨浆方式，并对磨盘的部分进行相应的计算。（3）磨盘是磨浆机的心脏，磨盘的结构和齿形，关系到磨盘的泵送特性及磨浆效
4、果，甚至决定磨盘能否正常运转。本文从齿宽、齿沟宽及深度、磨盘梯度、磨齿交角、等进行分析为不同的浆料找到更适合的磨盘，或者适应性更广泛的磨盘。关键词：高浓磨浆，磨浆机磨盘设计AbstraceRefining pulp and paper production process is an important link, and refining concentration and influence milling quality one of main factors. In this paper, thick and high concentration of low concentratio
5、n mill pulp milling mechanism, milling process and milling equipment technical performance index of a detailed comparison, obtained high-thick pulp has many advantages. Through the high-thick pulp paper pulp flow and stress area of pulp analysis, a in high-thick pulp area of mechanical model. In add
6、ition, according to the milling knife margin than theory and energy consumption, load efficiency, milling mechanism, to high-thick pulp in milling zone on the mechanics model of the detailed analysis and calculation indicates that energy high-thick pulp mathematical model. Finally, the comprehensive
7、 analysis and study of above, the design gives a new high-thick pulp machine.(1) analyzes high-thick pulp technology and equipment in papermaking industry at home and abroad and the role of the present situation and trend of development. The mechanism, from milling process, equipment, raw materials,
8、 applicability and product use etc, for the low thick, strong and high-thick pulp are analyzed and compared, obtained high-thick pulp has its superior performance(2) through several different high-thick pulp scheme for analysis, that high-thick pulp machine, eventually the advantages of using the op
9、timized three cone double streaming milling spatial thick milling mode, and part of the chute corresponding calculation.(3) a millstone is milling machine, the heart of the structure and tooth shape chute, is related to a millstone pumping characteristics and milling effect, and even decide whether
10、a millstone normal operation. This article from tooth width, tooth width and depth, a millstone ditch JiaoJiao gradient, grinding of gears, undertake an analysis for different slurry find a more suitable millstone, or more extensive adaptability chute.Keywords: high-thick pulp, milling machine a mil
11、lstone design1 绪论11引言造纸工业是一个与国民经济发展和人类文明建设息息相关的重要基础原料产业。造纸工业绝大部分产品是印刷、包装、文化用品、烟卷、汽车、机械、建材、军工、电工的产业部门的原材料。纸和纸板的消费水平是衡量一个国家现代化水平和文明建设的重要标志，因此造纸工业的发展水平也直接反映一个国家的国民经济和文明建设的发展水平。经济发达的国家基本上都拥有发达的造纸工业，在一些发达国家(如美国、加拿大、日本)，造纸工业已发展成为重要的支柱产业。建国以来，尤其是改革开放以来，我国造纸工业有了很大的发展，纸和纸板的产量和消费量均次于美国居世界第二位。我国已成为世界造纸工业生产、消费和
12、进口大国。在此同H寸+，我国已基本建立比较完整的造纸工业技术研究开发、人才培养、装备制造、产品生产和市场销售等体系。特别是最近10年来，随着我国国民经济的快速发展，造纸工业的巨大市场容量和发展潜力，已成为拉动我国造纸工业发展的主要动力。纸品是国际民生不可或缺的必需品，纸和纸板的消费量增长速度与其国内生产总值增长速度同步，是衡量一个国家现代化水平和文明程度的重要标志，造纸工业在我国国民经济和社会发展中具有重要地位。造纸工业具有资金技术密集、规模效益显著的特点，其产业关联度强，市场容量大，是拉动林业、农业、化工、印刷、包装、机械制造等产业发展的重要力量。造纸产业以木材、竹、芦苇等原生植物纤维和废纸
13、等再生纤维为原料，可部分替代塑料、钢铁、有色金属等不可再生资源，是国民经济中具有可持续发展特点的重要产业，被国际上公认为“永不衰竭”的朝阳工业。12高浓磨浆机的研究现状我国造纸厂传统上均采用低浓条件下磨浆，如一般的盘磨磨浆机，进浆浓度为3-4，对高速盘磨机，进浆浓度也只有68。对于锥形磨浆机、圆柱磨浆机等连续式磨浆机，磨浆浓度均属于低浓度范围。我国在20世纪70年代就对高浓开始研究，80年代，天津轻机厂研制成功高浓浆泵并开始生产出售，有了高浓浆泵，高浓磨浆等高浓工艺的实施才具备了条件。经过多年的努力，我国目前已有多家制造厂具备了生产适用于中浓磨浆的盘磨机的能力，在我国推广普及中高浓磨浆的条件已
14、经成熟。由于高浓纸浆氧脱木素、高浓纸浆漂白工艺的试验成功及发展，国外20世纪60年代以后就有了高浓纸浆输送技术及高浓纸浆于化学品的混合器技术的试验报告，70年代以后就陆续研制成功高浓浆泵、高浓混合机、高浓贮浆塔，高浓磨浆机等。高浓磨浆的关键设备是高浓盘磨机，常规型的高速高浓磨浆机，受到动盘旋转产生离心力作用，纸浆会被甩向磨盘的外侧，日本相川铁工株式会社研制的Coin Disc型锥形高浓盘磨机代替常规的高浓盘磨机(SDR)处理废纸箱的打浆效果。显然，高浓磨浆对于使纸张表面均一化、改善纸张表面外观质量以及改善纸张物理强度是非常有效的。对于高浓盘磨机磨浆，尽管高浓磨浆有它的优越性，但至今仍存在一些未
15、能解决的问题，阻碍了高浓磨浆技术的推广。归纳起来，高浓磨浆存在的问题有如下几点：(1)由于高浓较少切断纤维，因此长纤维的针叶木浆就很少采用高浓磨浆，否则，磨浆后的纸浆容易絮聚成团，对成纸质量有一定的影响。(2)由于高浓盘磨机结构复杂，附属部件多，操作不便，维修保养要求高。(3)由于高浓磨浆引起发热，过量的热量积聚会产生蒸汽压力，盘磨机在运行中要花费部分功率来平衡机内压力，从而使吨浆能耗要比中浓打浆大。因此，高浓磨浆还需要更深入的研究发展。13课题的提出 磨盘是磨浆机的心脏，磨盘的结构和齿形，关系到磨盘的泵送特性及磨浆效果，甚至决定磨盘能否正常运转。它主要包括齿宽、齿沟宽及深度、磨盘梯度、磨齿交
16、角、挡坝等。磨齿的设计应根据原料的种类、制浆方法、成浆的质量和生产能力的综合进行考虑，是发展盘磨机关键的环节。磨浆是造纸过程中的一个重要单元，其目的是对纸浆纤维进行适当的机械处理，使之达到符合抄造及产品质量要求的特性。在磨浆过程中，由于机械力对纤维的剪切、搓揉及扭曲作用，导致纤维初生壁、次生壁发生破裂，继而使纤维产生吸水润胀、分丝帚化：同时也适度的切断纤维。最初的磨浆设备是间歇式的槽式磨浆机，典型的有磨半浆的荷兰式磨浆机及磨成浆的伏特式磨浆机。现在用的最多的是连续式磨浆设备，如圆柱磨浆机、锥形磨浆机及盘磨机。随着磨浆工艺的发展，磨将浓度可分为低浓、中浓和高浓。工程上把进浆浓度在26范围的称为低
17、浓磨浆，进浆浓度在1020称为中浓磨浆，在3035范围的称为高浓磨浆。不同的磨浆浓度会产生不同的磨浆效果。由于磨浆浓度对磨浆质量及运行成本影响甚大，随着磨浆技术的不断研究发展，越来越明确提出，提高磨浆浓度对提高磨浆质量或降低能耗都有非常明显的效果。低浓磨浆均匀性比较差，并产生较大的切断，水耗、能耗、污染都很大。关于高浓磨浆的研究也有近30年的历史。高浓磨浆不仅能保留纤维的长度，减少纤维切断，而且能均匀的磨浆，使纤维分丝帚化更好，高浓磨浆后的纸浆抄出的纸具有优良的特性，为生产高强度纸及充分利用短纤维纸浆原料开辟了新的途径。高浓磨浆的关键设备是高浓盘磨机。但高浓盘磨机也存在很多问题。常规型的高速高
18、浓磨浆机，受到动盘旋转产生离心力作用，纸浆会被甩向磨盘的外侧；结构复杂，操作不便。因此针对相关问题，选择这个课题。2高浓磨浆特点及与低浓磨浆和中浓磨浆的比较21高浓磨浆211磨浆的概念，目的，意义磨浆足指纸料纤维在处理过程中受到剪切力的作用，纤维受到的剪切力可以来自磨浆设备的刀(或磨齿)的机械作用，也可以来自纤维与流体问的速度梯度和加速度产生的剪切力。磨浆是连续操作，在磨浆过程中，纤维悬浮液连续的通过磨浆设备，在出转子刀棍飞刀(或转盘磨齿)和固定的定刀(或定盘磨齿)构成的磨浆机构中进行磨浆，其特点是纤维通过磨浆机构时与刀片(或磨齿)成平行状态。磨浆技术I由于具有生产连续化、效率高、能耗低等特点
19、，并且能够适应大型化、高中浓化、多功能化和集中自动控制的要求，因而在技术和设备上均得到重大的发展。磨浆的目的是根据纸张或纸板的质量要求和使用的纸浆的种类和特征，在可控的情况用物理方法改善纤维的形态和性质，使制造出来的纸张或纸板符合预期的质量要求。磨浆过程中磨盘对纸浆纤维的作用可分为三个阶段：边缘I边缘、边缘一刀面、刀面刀面三个阶段(如图21所示)。在三个阶段中，能量传递机制是不同的。第一阶段：对纤维的作用主要是切断，处理纤维的程度最高；第二阶段：对纤维的作用主要是挤压、梳刷、帚化；第三阶段：对纤维的作用主要是挤压，处理程度更低。随着磨片齿形的不同，磨浆能量在各个阶段的能量分布也不同，因此产生的
20、磨浆结果也不同。如果在第一阶段的能量消耗大，则对纤维的切断作用较强，否则细纤维化作用较强。虽然在三个阶段的能量分布不同，由于纸浆纤维在盘磨机内磨浆过程持续时间很短，使总的磨浆功率仍维持在相对稳定的状态。 212磨浆对纸张性质的影响1）纤维结合力在讨论磨浆对纸张性质的影响之前，应首先了解与纸张性质有密切关系的纤维结合力问题。纸的强度是多种因素所决定：首先取决于成纸中纤维互相间结合力和纤维本身的强度，以及纸中纤维的分布和排列方向等。而最重要的因素是纤维结合力。纤维的结合力有四种：氢键结合力；化学主价键力，即纤维素分子链葡萄糖基之间的键力；极性键吸引力，即分子之间的范德华吸引力；表面交织力。其中氢键
21、结合与磨浆的关系最为密切。主价键力是固定的。表面交织力和极性键吸引力都不重要，但对含木素多的磨木浆和难水化的棉麻浆，表面交织力都不容忽视。另外氢键结合学说能较准确的说明和解释为什么强度大的纤维原料，成纸的强度不一定大，而且只有经过磨浆的纸料才能抄出强度高的纸，为什么湿纸页的强度低，而干纸页的强度高等实际问题。2)磨浆对纸张性质的影响磨浆对纸张的性质有着重要的作用。为了控制生产体高成纸质量，必须研究磨浆与纸张各利，物理性质的关系和变化的规律。磨浆的程度用磨浆度(。SR)来表示。随着磨浆度的提高，纸的各种性能均发生相应的不同的变化。总的来说，磨浆对不同纤维的作用有着共同的规律，只是随着浆料的不同稍
22、有差异罢了。磨浆具体地对纸张各种性质的影响分别讨论如下。(1)纤维结合力与磨浆的关系随着磨浆度的增加，纤维润胀和细纤维化增加，纤维的比表面积增大，游离出更多的羟基，促进纤维间的氢基结合，使纤维的结合力不断上升。磨浆初期纤维润胀和细纤维化增长的速度很快，磨浆中期纤维的外表面积已充分暴露，纤维结合面积的增长速度已越来越慢。在磨浆后期，纤维已高度吸水润胀和细纤维化，雨进一步提高纤维的结合面积已相当困难，因此纤维的结合力达到最高点。(2)裂断长裂断长是表示纸张能承受抗张强度的大小。影响纸张裂断长的因素很多，主要是纤维结合力和纤维平均长度。同时与纤维的交织排列和纤维自身的强度等也有关。在磨浆初期裂断长上
23、升很快，以后逐渐缓慢，到一定数值之后，产生转折和下降的现象。是因为在磨浆前期纤维较快的润胀和细纤维化，使纤维的结合力上升，裂断长也随之提高，这阶段影响裂断长的主要因素是纤维的结合力。(3)耐破度耐破度表示纸页所能承受的最大压力。纸张耐破度的变化曲线与裂断长相似。影响耐破度的主要因素也是纤维结合力和纤维平均长度，及纤维本身强度和纤维交织情况等。由于纸张在破裂时不仅受到拉力，同时也受到撕力作用的影响，在磨浆度比较高时，随着纤维平均长度的降低，使耐破度比裂断长下降的更快些。(4)耐折度耐折度是指纸在一定张力下所能承受180度往复折叠次数。影响耐折度的因素是纤维平均长度、纤维结合力、纤维在纸页中的排列
24、、纤维本身的强度和弹性等，耐折度是随着麽浆度的提高而有所提高，在达到最高值以后出现转折。(5)撕裂度撕裂度是表示纸张抗撕裂的能力。影响撕裂度主要原因是纤维的平均长度。其次是纤维结合力，纤维排列方向，纤维强度和纤维交织情况等。磨浆初期，由于纤维结合力提高、纤维长度下降不多，故撕裂度显著上升。随后，由于纤维长度的下降，造成撕裂度迅速下降。造成撕裂度迅速下降。(6)紧度紧度是指纸页紧密地程度，以g来表示。纸张的进度随磨浆度的上升，纤维结合力的增加而不断提高。在磨浆前期进度上升很快，随后逐渐减慢。这是由于到磨浆后期纤维已高度I吸水润胀和细纤维化，故紧度难于再进一步提高。紧度对纸张的性质和物理强度有一定
25、的影响，提高纸页紧度，成纸的透气性和对纸张的性质和物理强度有一定的影响，提高纸页紧度，成纸的透气度和吸收性大为下降，在一定范围内可提高值也的裂断长和耐破度。(7)不透明度不透明度是指纸页不透光的程度。影响纸张不透明度的因素，主要是纤维结合力。磨浆度高的浆料，湿纸在干燥时因纤维结合紧密，纤维间隙少，使光线的散射光线减少，通过的光线较多，使纸张的透明性增加，不透明度降低。(8)伸长率和伸缩性伸长率是指纸张受到张力至断裂时，伸长的百分率。而纸的伸缩性是表示纸张浸入水中或在不同湿度增湿或减湿时，尺寸的变化。它们都是反映纸的收缩性能。纸张的伸长率和伸缩性都是随磨浆度的提高而上升。主要的影响因素有磨浆方式
26、、纸浆的种类、半纤维素的含量及纤维本身的强度和弹性、纤维的长度和纸页干燥时所受的张力大小等等。(9)吸收性和透气度吸收性表示纸张吸收水或其他液体的能力，透气度是鉴别纸层中间含有空隙的程度，也是检查纸张防潮的指标之一。吸收性和透气度是随着磨浆度的增加而降低，随着磨浆发的提高，增加了氢键结合和纤维结合力，减少了纸页中气孔的大小和数量，是纸页的吸收性和透气度下降影响到吸收性和透气度的主要原因是磨浆度、纤维的化学组成、半纤维的含量等。(10)脆性实验结果表明，在磨浆过程中脆性与磨浆的关系是：在磨浆初期，磨浆度提高脆性有所下降，随着磨浆度的提高，纸浆的脆性又有所上升。影响脆性的因素很多。与备料、制浆、纸
27、页干燥的关系甚大，不能只从磨浆的角度研究浆料的脆性问题。213磨浆设备我国过去多用槽式磨浆机，20世纪六七十年代使用锥形磨浆机，推广使用圆柱磨浆机，现在又广泛使用圆盘磨浆机，我国使用的磨浆设备基本上是与国际上的发展同步的。磨浆设备是沿着下列诸方向发展的：a由间歇操作转向高效能的连续化生产现在，除了在特殊情况下，间歇运行的、占地面积大的、效能低的槽式磨浆机几乎被连续作业的、占地面积小的、效能高的锥形磨浆机，尤其是盘磨机所代替，并使设备的动力消耗大大减少。b由低浓磨浆设备发展到高浓磨浆设备近十多年来的研究和生产实践证明，高浓磨浆设备(20以上浆浓)与传统的低浓磨浆(10以下)相比，不但能降低单位电
28、耗，显著地提高纸张地强度与其他一些指标，而且高浓磨浆对于处理阔叶材浆和草浆等短纤维浆料尤为合适。c由单台磨浆设备的人工操作发展到多台设备的集中控制和自动调节。磨浆设备进行磨浆时，流量、浓度、间隙、比压等因素对浆料处理质量影响甚大。对于工业化大生产来说，人工操作单台设备效率低，难于达到高产量的水平。因此，新设计的磨浆设备往往把设备的机械设计与电气、液压、气压的自动化技术紧密地联系起来，实现了多台设备地集中控制和对各个影响磨浆的因素进行自动调节，甚至采用电子计算机进行程序控制和自动调节各个参变量之间的关系。d磨浆设备由多性能发展到单性能过去一台磨浆设备不但进行疏解，还进行细纤维化，甚至还要求达到切
29、断作用。现在由于圆盘磨浆机地磨盘设计地系列化，磨盘可以设计成疏解型、帚化型、切断型地|9-10l。这样的专门化不但提高了其专一的技能，而且可以把这样专一的圆盘磨浆多台进行优化组合，以达到最佳的磨浆质量要求。现今的磨浆设备分类如下：间歇式磨浆设备：如槽式磨浆机等连续式磨浆设备：锥形磨浆机、圆柱磨浆机、圆盘磨浆机等高浓磨浆设备：高浓圆盘磨浆机等磨浆辅助设备：水力碎浆机、高频疏解机等2. 1. 4高浓磨浆的现状和特点磨浆是造纸过程中一个非常重要的环节，而磨浆浓度又是影响磨浆效果的一个主要因素。磨浆浓度可分为低浓、中浓、高浓3种。一般认为，磨浆浓度在10以下为低浓磨浆，在10一20之间为中浓磨浆，在2
30、0以上为高浓磨浆。自从Ame-Asplundl932年发明了盘磨磨浆技术以来，经过几十年的发展，该技术取得了飞速的发展，盘磨机也成为近年来发展最快的一种较理想的连续磨浆设得。从目前国外磨浆现状来看有以下几个特点：a高浓度磨浆：国外的磨浆度虽然在段与段之间存在着差异，但都保持在较高的浓度水平，高浓磨浆不仅能保留纤维长度，并能有效地、充分地、均匀地进行磨浆，赋予纸张优良的特性且磨浆后浆料纤维束少，纤维均一性较好；b生产能力大：单台磨浆最大生产能力超过600td，可适应大规模造纸企业对产量的要求；c高效低能耗：表现为盘磨单位磨浆电耗小，其单位磨浆电耗远低于国内现有的磨浆能耗；d自动化程度高：盘磨操作
31、时，一些重要的磨浆参数诸如麽浆比压、盘磨磨片问隙调节等都采用自动化控制，提高了工人生产效率及方便了操作。关于国外盘磨未来的发展趋势，可总结为向大型化、高效化、高浓化、低能耗及自动化的方向发展，据国外专家介绍，在盘磨发展中他们主要秉执这样一种观念，以最小的投资、运行及生产成本生产出高质量的纸浆。纵览我国的磨浆设备及方式，可以看出，早期的槽式打浆机目前在造纸企业已不多见，从60年代和70年代以来，盘磨机系列产品已逐渐占统治地位，磨浆浓度几乎普遍是2一3的低浓磨浆。较之于槽式间歇式打浆，盘磨低浓磨浆具有生产连续性、磨浆能力高、占地面积小、适应性较广等优越性，但随着近年来对其应用的深入及造纸行业的发展
32、，舷磨低浓磨浆也同益显出其不足之处：磨浆电耗高、麽浆能力仍显不足、磨浆质量不稳定、磨浆过程噪音大等，特别是磨浆过程中对纤维长度的剧烈切断，对生产草浆、废纸浆超过80的我国的特有国情尤其不利。目前在国内，国产盘磨机已形成系列，规格齐全，市场占有率大，但应用于APMP、BCTMP的高浓盘磨机目前仍是空白。在国外，广泛采用节能高效的中、高浓磨浆，单机产能大，使用寿命长，自控程度高，并已发展成大直径锥形磨浆机，实现了疏解和磨浆的结合，磨浆质量更好。在低浓磨浆的情况下，大量的水在纤维之间起润滑剂的作用，纤维的帚化、水化等项磨浆指标是靠刀刃对纤维的作用产生，而纤维之间的摩擦和挤压作用很小。为了提高纸张强度
33、，往往是在加强帚化的同时，过多地切断了纤维。而高浓磨浆由于纸浆的浓度很高，纸浆内部的摩擦力大大增加，从而加剧了纤维的帚化、扭曲、压扁和撕裂，避免了磨浆设备的刀刃对纤维的切断作用。所以，高浓磨浆纤维长度变化不大。但有一点值得注意，由于高浓磨浆主要靠纸料间的相互摩擦来达到磨浆效果，因此，纤维的切断很少，细纤维化程度则很高，纤维柔软性很强，于是纤维易絮聚，易产生扭曲的、绞合在一起的、纵向压缩的纤维，这对成纸是不利的。目前的磨浆设备多用盘磨机。在低浓磨浆时，由于大量的水在纤维间起润滑作用，因此，纤维间的摩擦力很小，对纤维的结构形态不易产生影响。这样一来，低浓磨浆则主要靠磨盘刀片的作用，这就要求磨盘刀片
34、之间的缝隙必须保持在单根纤维厚度左右，以使纤维受到强烈的摩擦作用。但由于磨浆设备在使用过程中会发生不均匀磨损，致使整个磨盘刀片间隙不可能完全一致。间隙太小处，纤维受到过度的压溃和切断；间隙过大处，纤维又得不到必要的处理。因此，低浓磨浆不易取得均匀的磨浆效果。而高浓磨浆主要依靠磨盘间纸料的相互摩擦，而不是靠磨盘本身的作用，因此，盘磨间的间隙可以加大，避免了低浓磨浆不均匀的缺点。高浓磨浆对增强纸张物理性能的确有许多好处，但不能忽略它所存在的缺点：(1)高浓磨浆，纤维切断很少，纤维柔软性则很强，于是，纤维易絮聚，易产生扭曲的、绞合在一起的、纵向压缩的纤维，这样一来，纸张匀度必然下降，纸张抗张强度(如
35、裂断长)的增长幅度也受到影响；(2)高浓磨浆，由于纤维较长且柔软，因此，降低了纸的不透明度和尺寸稳定性，这些缺点对于长纤维浆尤为突出，为了发挥高浓磨浆的优势，改善高浓磨浆的不足，可以采用两段磨浆的方法，即在高浓磨浆之后，再进行低浓磨浆处理，这样，除撕裂度和横向抗张力稍有降低之外，横向伸长率、横向韧性和耐破度都比单独的高浓磨浆有所提高。因此，高浓磨浆在实际应用时，建议采用两段磨浆尤其对于长纤维浆，即高浓磨浆以后采用低浓消潜处理。低浓消潜是指高浓磨浆时纤维会发生扭曲与缠卷，放料冷却后这种潜态被保持，不利于纸页的强度。因此需在一定温度和浆浓下搅拌一段时间，以消除这种潜态。一般采用温度6070。C，浆
36、浓不高于4%，搅4060min。22低浓、中浓、高浓磨浆的比较浆料的浓度对磨浆质量影响甚大，随着磨浆工艺的发展，磨浆浓度可分为低浓磨浆、中浓磨浆和高浓磨浆。一般认为：浆料浓度在10以下的称为低浓磨浆，浆料浓度在1020时称为中浓磨浆，在2030甚至更高者称为高浓磨浆。a.低浓磨浆低浓磨浆对纤维的主要作用是：纵向分丝帚化和横向切断两个方面，纵向分丝帚化又需细胞壁的位移和变形，初生壁和次生壁的破除，吸水润胀，细纤维化等阶段都能实现，这些过程在磨浆中交错进行，使纤维的表面积和游离的梭基数目大大增加，增加氢健结合，从而提高纸的物理强度，但浆中含有大量的表皮细胞群落，特别是苇浆、草浆成纸后在印刷中易“掉
37、毛”糊版：横向切断可提高纸张均匀度和平滑度，但降低了强度，特别是裂断长、撕裂度。造纸工作者在长期工作中在蒸煮的方法、时间、用药、磨浆的落刀轻重先后程序、温度高低、设备型式、刀刃材料及磨浆浓度和助剂的配入上反复摸索，使其扬长避短，目前从磨浆浓度上找到了比较理想的方法。当浆料浓度10以下而设备又允许的情况下，适当提高磨浆浓度，进入转盘与定盘或飞刀与底刀之I、白J的浆料纤维就会增多，每根纤维所分担的压力相应减少，从而减少了纤维的切断作用，能促进纤维之间的挤压与揉搓作用，有利于纤维的分散、润胀和细纤维化。所以提高磨浆浓度，适宜于打粘状浆，反之降低磨浆浓度，有利于纤维切断，适合于游离状磨浆。磨浆浓度提高
38、，在磨浆比压和通过量相同的情况下，磨浆度有所提高，说明有利于纤维的分散、润胀和细纤维化。在同一种浆料中，当磨浆浓度提高时，纤维帚化率提高，纤维的湿重和纤维品均长度下降率在减少，即纤维被切断少，而产量提高了，电耗下降了。磨浆浓度的大小是根据纸种、磨浆方式和磨浆设备的性能所决定的。磨粘状浆磨浆浓度为68。磨游离浆，磨浆浓度为35。提高磨浆浓度往往受到磨浆设备的限制，在传统的低浓磨浆设备中进行磨浆时，例如在我国造纸厂中用得十分广泛的双圆盘磨浆机，两个磨盘的齿纹必须紧密相靠，才能实现磨齿木身对纤维的直接磨浆作用，引起纤维形态的变化，与此同时不可避免地对纤维产生过分的切断。而在较高的浓度下操作，由于结构
39、的限制会引起浆流不畅乃至堵塞的现象。如旧式磨浆机，磨浆浓度不能过高，否则浆料循环不好，一般约为56。新型磨浆机，结构上有很大的改进，磨浆浓度可提高到8，甚至10。连续麽浆受到进浆装量的限制，提高浓度较困难，一般磨浆机磨浆浓度为34，而高速磨浆机，浓度可达56。由于提高磨浆浓度有好处，在设备允许的条件下，根据生产纸种的质量要求，应尽量提高磨浆浓度。b中浓磨浆在低浓(3一5)情况下，磨浆作用主要依靠两个相对运动的部件(磨盘)上刀纹木身直接作用来处理纤维的。由于纤维问有大量稀释水的润滑作用，使纤维间摩擦几率大大减少，这时，主要是磨齿对纤维的作用，因而导致对纤维的切断严重，而纤维之间难以进行能量传递，
40、结果纤维强度也难以得到发展。随着磨浆浓度的提高，纤维之间的水分减少，纤维与纤维的接触、交织几率增大从而增大了纤维之间的摩擦作用，使磨盘间的纤维得到较充分的分丝、起毛、帚化和细纤维化的作用，并伴随有扭曲和压缩的现象，提高浆料纤维的柔韧度，增大纤维间的结合力。较高浓度下磨浆时，磨盘的间隙较大，磨盘之间的局部接触可以减弱甚至完全避免，使纤维免遭过分切断和磨成粉状。因此中浓磨浆所磨得的浆料较少增加细小纤维组分，能较好保持原浆纤维的长度。同时纤维还具有较高的收缩能力。中浓磨浆这些特点为使用短纤维浆料生产高强度纸浆开辟了新的途径，从而有可能提高短纤维原料的使用价值。但是，浓度的提高有其极限。这是因为，浓度
41、过高时，水分缺乏，不起或少起润滑作用纤维得不到充分润胀，出浆困难，有可能造成纤维在磨区内复磨，以致切断过多，结果不但影响磨浆质量，而目能耗增大。从我们的实验看来，在6-15的浓度下进行中浓磨浆是可行的。1)木浆木浆中浓(10-20)磨浆虽有助于提高纸张的强度，但效果不显著，且动力消耗高，因此在工业上未获得应用。中浓磨浆的原理与高浓相似。2)草浆草浆中浓磨浆国内已迸行了实验室研究，并取得了较好的效果，研究认为：浓度为16时效果最好。其磨浆特性与草浆低浓磨浆和木浆中高浓磨浆大不相同，其主要优点简介如下：(1)草浆中浓磨浆，纤维的长度降低很少，并能破除纤维的S层，使纤维获得良好的内部和外部细纤维化，
42、只是纤维的结合力和成纸的强度大幅度的提高。如与草浆低浓6磨浆相比，耐破度提高约2.6倍，裂断长和紧度比低浓磨浆提高约20，但撕裂度却比低浓磨浆低69，其原因尚不够清楚。(2)木浆高、低浓磨浆是在增加能耗的基础上取得较好的强度发展，而草浆中浓磨浆的磨浆效率高，能耗低，可以在节能的情况下取得强度的发展。(3)草浆中浓磨浆，纸页有较高的裂断长与伸长率，能有效地提高成纸的韧性。(4)草浆中浓磨浆由于纤维的柔软性增加，纤维碎片和短纤维减少，耐折度大大上升，并能改善纸页的脆性。(5)在相同强度下，中浓磨浆与低浓磨浆相比，磨浆度低而保水值高，成浆具有更好的滤水性和湿强度。因此有利于缩短磨浆时间，提高抄速，减
43、少长纤维的配比和改善草浆的质量。(6)草浆中低浓磨浆，也可以采用草浆中低浓两段磨浆，能进一步降低磨浆能耗，并取得更好的强度与紧度，大幅度的提高耐破度、裂断长与耐折度，成纸的撕裂度等于或略高于中浓磨浆。总之，研究结果表明：草浆中浓磨浆有很多优点，对草浆的利用和开发具有重大意义。在中浓磨浆设备中，由于结构的特殊性，允许浓度6-15的浆料通过磨区和磨室。这时，磨盘之间的纤维网状物中纤维的密度大，纤维的形态变化依赖纤维与纤维之间的剧烈摩擦，使纤维产生挤压、压溃、细胞壁破裂、分效、起毛、细纤维化等一系列的变化，而受磨齿直接作用引起纤维形态变化的几率大为减弱。其结果是：纤维的平均长度较长、纤维分丝帚化的作
44、用较强、纤维受切断较少、细小纤维较少。这种纤维与纤维之间的剧烈摩擦引起纤维形态的变化称之为“纤维间的内摩擦效应”。c. 高浓磨浆a高浓磨浆的机理低浓磨浆时刀片与纤维直接作用。而高浓磨浆时，靠纤维之间的相互摩擦作用进行磨浆，这是高浓与低浓磨浆的主要区别。高浓磨浆由于浆料的浓度高，盘磨的川醵较大，磨浆作用不是靠磨盘直接和纤维作用，而是依靠磨盘问高浓浆料中纤维的相互摩擦、挤压、揉搓、扭曲等作用。与此同时产生大量的摩擦热，使浆料软化，有利于纤维的离解。高浓磨浆过程中纤维的长度下降不大，短纤维和细小纤维碎片减少，磨浆度上升不快，滤水性能好。在纤维形态上也与低浓磨浆显著不同，低浓磨浆纤维纵向压溃多，呈打I
45、曲状，而不是高浓磨浆中的纤维呈宽带状。从上丽的分析可以看出，高浓磨浆主要靠在磨盘问的浆料相互摩擦，避免了纤维的过度压溃和切断，纤维长度变化不大，细纤维化程度高，润涨好，成纸强度显著提高，有效除去表皮细胞群落，提高了纸张的表面光滑度。而且高浓磨浆不依靠磨盘本身作用，可以使磨盘问的间隙可以加大，避免了低浓磨浆效果不均匀的缺点。低浓磨浆时，由于纤维之问有大量的水分，使纤维的相互距离增大，并起着润滑剂的作用，致使纤维间的摩擦作用很少，影响纤维的性质，所以低浓磨浆主要靠刀片直接对纤维进行冲击、剪切、压溃和摩擦，因此低浓磨浆要求刀片间的缝隙必须保持单根纤维厚度左右，才能使纤维受到强烈的作用。但是由于磨浆设
46、备加工和安装的原因，或刀片在使用过程中所发生的不均匀磨损，都会使刀片间的间隙不可能完全一致，在间隙太小处，纤维将受到强烈的压溃和切断。在间隙过大处，纤维又受不到必要的磨浆处理。因此低浓磨浆的均匀性比较差，并产生较多作用，而是依靠磨盘问高浓浆料的相互摩擦、在挤压、揉搓、扭曲等作用，使纤维受到了磨浆，与此同时产生大量的摩擦热，使浆料软化，有利于浆料的离解，所以高浓磨浆与低浓磨浆相比，纤维的长度下降，短纤维和细小纤维碎片减少。高浓磨浆，磨浆度上升缓慢，浆料的滤水性能好。在纤维的形态上与低浓磨浆也有显著的区别。高浓磨浆的纤维纵向压溃多呈扭曲状，而低浓磨浆的纤维呈宽带状。需要注意的是，由于高浓磨浆主要依
47、靠纤维之间的揉搓作用来达到磨浆效果，因此纤维的切断少，细纤维化程度高，纤维的柔软性明显增强，故而部分纤维会絮聚，扭曲变形，形成绞合在一起的、纵向压缩的纤维，影响了成纸的不透明度和匀度，有必要在高浓磨浆后进行低浓磨浆的消潜处理。b高浓磨浆对磨浆质量及能耗的影响从纤维平均长发的测定结果表明，高浓磨浆能更好的保留纤维的长度和强度，很少增加细小纤维的组分，因此成浆的撕裂度比低浓磨浆高得多。用显微镜观察，高浓磨浆的纤维有明显的帚化和纵向分裂，纤维柔软而富有润胀性，此外在高浓麽浆中，纤维受到强度的挤压和扭曲作用。因此高浓磨浆的纤维多呈扭曲和卷曲状，具有良好的收缩性能，纸张强韧耐破度高，能大大的提高纸张的收
48、缩率和韧性，这对水泥袋纸、卷烟纸、高速轮转印刷纸要求韧性大的纸种，具有更重要的意义。但对长纤维浆来说采用高浓磨浆，纤维不能受到足够的切断，成浆容易絮聚，纤维沉降的速度比较快，不易保证成纸的匀度，另外高浓縻浆动力消耗大，在实际生产中多采用两段磨浆的方法，即在高浓磨浆之后，再经低浓磨浆处理。两段磨浆既能体现高浓磨浆的优点，也能达到低浓均整，提高成纸匀度，节约电力消耗的目的。两段磨浆除了对纸张的抗张强度、撕裂度变化不大外，纸的耐破度、裂断长、仲绵率和韧性等都有较大提高。比单纯用低浓或高浓磨浆都好。高浓磨浆也存在一些问题，如设备较复杂，动力消耗大，成纸紧度大，不透明度大，尺寸的稳定性，纸的刚性和挺度均较差。实际生产中并不是任何纸种都可以采用高浓磨浆的，而应根据原料和纸种的需要来确定是否采用。高浓磨浆主要是靠在磨盘问的浆料相互摩擦避免了纤维的过度压溃和切断，纤维长度变化不大，使纤维细纤维
